微電子系統(tǒng)功耗估算與監(jiān)測(cè)的仿真研究.pdf

1、微電子系統(tǒng)核心是集成電路，其低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)，包括功耗估算、監(jiān)測(cè)與低功耗優(yōu)化三部分。其中，功耗的估算是進(jìn)行低功耗優(yōu)化的基礎(chǔ)性前提條件。
　　 集成電路設(shè)計(jì)，需要在兩方面考慮功耗的估算與監(jiān)測(cè)問題：設(shè)計(jì)中獲得系統(tǒng)功耗的估算結(jié)果，來指導(dǎo)低功耗優(yōu)化；系統(tǒng)的運(yùn)行中，監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的功耗信息，以保證系統(tǒng)的可靠性等。
　　 本文工作的主要目標(biāo)有兩點(diǎn)：
　　 一是根據(jù)功耗估算仿真工具的基本原理，利用實(shí)用的EDA工具實(shí)現(xiàn)一套CMOS邏

2、輯電路動(dòng)態(tài)功耗的估算仿真方法：
　　 二是針對(duì)邏輯電路的可靠性等要求，研究一套高速微電流數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)微電子系統(tǒng)功耗的監(jiān)測(cè)。
　　 論文的主要內(nèi)容有四：
　　 (1)分析了CMOS集成電路功耗的組成與形成機(jī)制，討論了常見動(dòng)、靜態(tài)估算功耗方法的原理；
　　 (2)通過對(duì)現(xiàn)有的功耗估算仿真EDA工具的分析研究，以UART電路為例，聯(lián)合使用QuartusⅡ綜合和ModelSim仿真工具，重點(diǎn)分析門翻轉(zhuǎn)率，

3、重視利用正負(fù)翻轉(zhuǎn)的不同加權(quán)功耗貢獻(xiàn)，以門級(jí)功耗建模估算方法，建立宏單元功耗計(jì)算模型庫(kù)，并使用RTL電路的綜合網(wǎng)表，實(shí)現(xiàn)電路動(dòng)態(tài)功耗估算仿真流程的模擬；
　　 (3)針對(duì)集成電路功耗的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的構(gòu)建，具體分析系統(tǒng)的原理和各主要結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)對(duì)電流讀取放大電路和高速A/D采樣技術(shù)，作詳細(xì)討論，并仿真分析；
　　 (4)整理總結(jié)對(duì)微電子系統(tǒng)中集成電路功耗的估算與監(jiān)測(cè)的研究?jī)?nèi)容，并指出進(jìn)一步優(yōu)化與完善的建議和想法。

4、　　 典型的仿真實(shí)現(xiàn)結(jié)果主要包括：
　　 (1)UART電路的動(dòng)態(tài)功耗估算仿真中，分別發(fā)送和接收四組數(shù)據(jù)，得到狀態(tài)翻轉(zhuǎn)系數(shù)值power_counter的統(tǒng)計(jì)平均值，分別為7986和6108，可比較有效地表現(xiàn)電路功耗的估算結(jié)果；
　　 (2)討論并仿真的三運(yùn)放差分放大電路，實(shí)現(xiàn)Vout=21719.32×△Vin+2.6759V的線性放大轉(zhuǎn)換，其中△Vin的范圍設(shè)為1μV～100μV，Vout的范圍控制在2V～5V；