高性能低功耗SoC设计以及寄存器堆的应用

论文摘要

集成电路设计以及微电子制造己成为当代信息产业最基础最重要的一环。本论文主要对高性能低功耗高速寄存器的实现以及其SoC集成的方法做全方位的探讨。本论文的重点有三个方面,一是高性能低功耗寄存器堆的实现问题。寄存器堆的主要结构有存储单元,译码器,时序控制模块,读出电路。本文针对上述基本结构提出了一种寄存器堆的设计方案,通过全定制流程与他人共同实现了该设计,达到了高速低功耗的要求。二是SoC的实现方法问题。SoC集成电路有多种实现方法,通常我们采用基于标准单元半定制设计方法,除此之外,还采用全定制的设计方法,FPGA设计方法,他们各有优缺点,在不同场合有不同的应用。三是面向信息安全应用的异质多核设计的实现问题。这里主要讨论在实际设计芯片中所遇到的一些具体问题,诸如更准确的静态时序分析,时钟串扰,电源分布,以及衬底漏电,短沟道效应等。设计中存储器所占的功耗已经是整个设计的40%。文中将全定制的寄存器堆与设计中办定制的寄存器比较,特别指出全定制寄存器堆的优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 英文缩写参照表
• 第一章 绪论
• 1.1 简介
• 1.2 高性能低功耗SoC发展以及寄存器堆的应用
• 1.3 高性能低功耗寄存器堆SoC集成的意义
• 1.4 研究的重点问题
• 1.4.1 高速度
• 1.4.2 低功耗
• 1.4.3 高可靠性
• 1.5 论文的安排
• 第二章 寄存器堆设计原理以及SoC实现
• 2.1 寄存器堆基本原理
• 2.2 现代集成电路的几种设计方法
• 2.2.1 基于标准单元的设计
• 2.2.2 全定制设计
• 2.2.3 可编程IC
• 2.3 芯片测试和封装
• 2.3.1 芯片的封装形式
• 2.3.2 芯片的测试
• 2.4 本章小结
• 第三章 全定制寄存器堆的设计
• 3.1 寄存器堆的作用
• 3.2 全定制寄存器文件的优点
• 3.2.1 面积方面
• 3.2.2 功耗方面
• 3.3 定制多端口寄存器文件
• 3.3.1 基本结构和策略
• 3.3.2 仿真结果和版图
• 3.3.3 测试电路
• 3.4 本章小结
• 第四章 面向信息安全应用的异质多核SoC设计
• 4.1 SoC系统综合
• 4.2 系统的物理层实现
• 4.3 全定制寄存器在SoC中集成的优势
• 4.3.1 性能上的优势
• 4.3.2 功耗问题
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 硕士期间发表的学术论文
• 致谢