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考虑NBTI的动态休眠管尺寸电源门控设计
  • ISSN号:1003-5060
  • 期刊名称:《合肥工业大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TN47[电子电信—微电子学与固体电子学]
  • 作者机构:[1]合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥230009, [2]安徽理工大学计算机科学与工程学院,安徽淮南232001
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61371025;61574052;61404001)
中文摘要:

当前纳米互补金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor,CMOS)集成电路设计中,利用电源门控(powergating,PG)技术来降低静态功耗已成为一种趋势。随着集成电路工艺尺寸的不断缩小,负偏置温度不稳定性(negativebiastemperatureinstability,NBTI)带来的电路老化问题越来越严重。当Header型PG电路处于正常工作模式时,休眠管(sleeptransistor,ST)会受到NBTI老化效应的影响,导致PG电路的性能损失加重。文章通过对PG电路的NBTI老化特性分析,提出了考虑NBTI的PG电路性能损失模型;利用PG电路的NBTI老化特性将ST进行分组,并通过间断接通ST,等效于动态调节ST的尺寸或导通电阻,来减小由ST老化引起的PG电路性能损失。结果表明,动态ST尺寸方法与传统ST尺寸方法相比,可以使PG电路的使用寿命提高30%左右,并且提出的模型与HSPICE仿真结果所得到的趋势相吻合。

英文摘要:

For nano-meter scale complementary metal oxide semiconductor (CMOS) integrated circuit design, using the power gating(PG) technology to reduce static power dissipation has become a main- stream trend. With the shrinking Of integrated circuit technology size, the circuit aging effect induced by negative bias temperature instability(NBTI) is getting worse. When a Header-type PG circuit is in operative mode, the PMOS sleep transistor(ST) is negatively biased and will suffer serious NBTI effect, resulting in circuit performance loss. Through the analysis of the NBTI induced PG circuit ag- ing, a model to predict the NBTI-aware performance loss of PG circuit is proposed. By grouping the STs, a method in which the ST groups are opened discontinuously to dynamically adjust the ST size or its;on-resistance is proposed. The simulation results show that compared to the ST static over-sizing method, the proposed method can increase the lifetime of the PG circuit by about 30% on average. And the simulation results by HSPICE are basically consistent with the results predicted by the pro- posed model.

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期刊信息
  • 《合肥工业大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:合肥工业大学
  • 主编:何晓雄
  • 地址:合肥市屯溪路193号
  • 邮编:230009
  • 邮箱:XBZK@hfut.edu.cn
  • 电话:0551-2905639
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-5060
  • 国内统一刊号:ISSN:34-1083/N
  • 邮发代号:26-61
  • 获奖情况:
  • 1999中国优秀高校自然科学学报,1997华东地区优秀期刊,1998安徽省优秀科技期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:19655