学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

超深亚微米SOC设计IP硬核建模及物理实现关键技术

作 者: 何仙娥
导 师: 严晓浪
学 校: 浙江大学
专 业: 电路与系统
关键词: VLSI CMOS IP芯核 超深亚微米 物理实现 低功耗设计 时序收敛 可制造性设计 建模
分类号: TN47
类 型: 博士论文
年 份: 2007年
下 载: 451次
引 用: 1次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


当前,集成电路产业进入了以纳米工艺为代表的SOC(System On Chip)时代,工艺的特征尺寸越来越小,工艺的进步对设计方法学提出了新的挑战。由于设计规模的扩大,芯片的功能设计、仿真、形式验证、测试等都遇到了新的问题。在芯片的物理实现领域,由于特征尺寸的变小,物理实现遇到了以时序收敛为代表的很多全新的问题。本文介绍了超深亚微米条件下物理实现和验证的流程,根据新工艺的特性提出了一种先进的0.13um工艺下并兼容90nm的基于IP核的SOC物理设计和验证流程,解决了其中关键的时序、功耗、可制造性设计等问题,并同时介绍如何设计可重用核,如何建模的技术。根据该流程实现了32位嵌入式CPU CK520,并建立模型使用于多项SOC系统设计中。本论文的主要工作和创新如下:1.介绍了超深亚微米工艺条件下基于IP芯核的物理实现的流程,并分析作为IP核使用时设计流程的关键技术。2.分析了芯片低功耗设计实现的主要方法,并提出门控时钟、多电压技术等多种技术同时着手的低功耗实现流程。3.提出了考虑信号完整性、IR-drop及工艺可变性等因素的时序收敛和时序验证的流程和方法。在0.13um工艺下快速到达收敛并保证了流片后成功达到性能要求。4.提出了嵌入式处理器IP硬核的整套建模技术,并成功应用于32位高性能嵌入式处理器CK520。生成的模型能准确描述IP硬核特性,符合业界工具标准输入格式并更易于使用,而且模型以加密或接口模型的方式很好地保护了IP核的知识产权。已有多款使用该处理器IP的SoC系统芯片基于这些模型流片成功,验证了模型的正确性和适用性。5.提出一种考虑动态压降的时序模型提取新方法,以基于遗传算法的动态压降分析为基础,在传统的时序模型提取中加入动态压降的影响,以得到IP的最大动态压降,从而得到更准确的IP核的时序模型。准确的模型更有利于SOC系统级性能的评估。接下来的工作将重点研究65nm及以下工艺物理实现的流程,同时完善IP核的各种模型,加快SOC设计的进程。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-16
第1章 绪论  16-24
  1.1 论文背景  16
  1.2 超深亚微米物理设计的挑战  16-21
    1.2.1 SOC设计周期和 TTM  16-17
    1.2.2 信号完整性和 IR-drop  17-18
    1.2.3 时序收敛  18
    1.2.4 低功耗设计  18-19
    1.2.5 可制造性设计 DFM  19-20
    1.2.6 SOC设计中IP重用  20-21
  1.3 本文研究的主要内容和结构安排  21-24
第2章 硬核物理实现流程  24-44
  2.1 基于硬核 IP的设计实现流程  24-27
  2.2 时序验证流程  27-29
  2.3 低功耗设计流程  29
  2.4 可制造性设计流程  29-34
    2.4.1 双孔插入  30-32
    2.4.2 布线优化  32-33
    2.4.3 填充金属  33
    2.4.4 设计规则  33-34
  2.5 针对硬核设计的考虑  34-39
    2.5.1 时钟 Clock  34-35
    2.5.2 布局 Floorplanning  35-36
    2.5.3 可测试性设计 DFT  36-38
    2.5.4 天线效应 Antenna  38-39
  2.6 CK520的IP核实现  39-44
第3章 低功耗设计实现流程  44-56
  3.1 降低功耗的方法  45-46
  3.2 低功耗物理设计  46-54
    3.2.1 门控时钟  47-49
    3.2.2 门级动态功耗优化  49-50
    3.2.3 多电压技术  50-54
    3.2.4 去耦电容插入  54
  3.3 本章小结  54-56
第4章 时序分析流程与时序收敛  56-70
  4.1 串扰对时序的影响  56-60
  4.2 OCV对时序的影响  60-63
    4.2.1 晶体管性能可变性  61
    4.2.2 金属互连及层间介电层  61-62
    4.2.3 片上电源电压可变性  62-63
  4.3 考虑片上可变性和 IR Drop的时序分析流程  63-66
    4.3.1 基于 OCV参数提取  64-65
    4.3.2 芯片的 IR drop分析  65
    4.3.3 基于路径的位置相关的OCV时序分析  65-66
  4.4 实验结果  66-68
  4.5 本章小结  68-70
第5章 IP硬核建模  70-84
  5.1 IP核硬化  70-71
  5.2 硬核 IP建模  71-82
    5.2.1 功能模型  72-73
    5.2.2 时序模型  73-75
    5.2.3 测试模型  75-81
    5.2.4 物理模型  81
    5.2.5 功耗模型  81-82
  5.3 本章小结  82-84
第6章 考虑动态压降时序模型提取  84-94
  6.1 时序模型提取  85-86
  6.2 压降分析原理  86-87
  6.3 基于遗传算法的时序模型提取  87-91
    6.3.1 压降对器件性能的影响  87-88
    6.3.2 遗传算法计算动态压降  88-90
    6.3.3 适应函数计算  90-91
  6.4 实验过程和实验结果  91-93
  6.5 本章小结  93-94
第7章 总结与展望  94-96
  7.1 论文总结  94-95
  7.2 展望  95-96
参考文献  96-101
攻读学位期间发表的学术论文  101-102
致谢  102-103
个人简历  103

相似论文

  1. 基于SVM的常压塔石脑油干点软测量建模研究,TE622.1
  2. 非正交面齿轮齿面建模及加工误差分析,TH132.41
  3. CMOS星敏感器图像采集系统研究,V448.2
  4. 混凝土高拱坝三维非线性有限元坝肩稳定分析研究,TV642.4
  5. HID灯整流效应的研究,TM923.32
  6. 面向SMDA的服务建模方法及工具实现,TP311.52
  7. 导弹虚拟试验可视化技术研究,TP391.9
  8. 飞行模拟中飞行管理计算机系统CDU组件设计与仿真,TP391.9
  9. 基于测量的Internet链路延迟建模,TP393.4
  10. 基于测量的Internet延迟分析与建模,TP393.4
  11. 空中目标抗干扰识别跟踪系统,TN215
  12. 军队后勤物资管理系统设计与实现,TP311.52
  13. 内衣人台的雏形设计,TS941.2
  14. 拖拉机电控液压动力转向系统的转向机构及液压系统设计,S219.02
  15. 数学建模在高中数学教学中的实践与探索,G633.6
  16. 面向RIA开发模型的研究,TP311.5
  17. 虚拟手术中建模与仿真关键技术研究,TP391.41
  18. 基于模型的小麦根系可视化研究,S512.1
  19. 近红外光谱分析技术在尖椒叶片生长信息获取中的应用,S641.3
  20. 高丛蓝莓组培体系及种子萌发率的建模研究,S663.9
  21. 板球系统的控制算法研究,TP13

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路(IC) > 大规模集成电路、超大规模集成电路
© 2012 www.xueweilunwen.com