基于EDA工具的标准单元低功耗设计方法研究

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伴随着科学技术的发展,集成电路加工工艺不断的进步,集成电路的几何尺寸越来越小,集成度越来越高。但在工艺尺寸不断缩小的同时,无用功耗所占比例也在持续的增加。当工艺技术发展到纳米级后,无用功耗中的漏功耗所占比例越来越高,达到了总功耗的一半以上。低漏功耗设计技术已经成为集成电路设计中亟待解决的突出问题。基于EDA工具的标准单元设计方法,是当前人们最通用的数字集成电路设计的方法,在数字芯片的设计中地位突出。设计出低漏功耗的标准单元是降低芯片能耗的有效手段,具有重要的现实意义。本文通过利用EDA工具探索反相器(CMOS)标准单元的低漏功耗设计方法,找出有效地降低漏功耗的途径,并推广至其它的标准单元设计中。然后,总结出低漏功耗标准单元的设计流程,在中芯国际130nm的工艺技术条件下,设计具有低漏功耗性能的标准单元,并使之能与原单元库中的单元兼容,为整体的集成电路低漏功耗设计打下基础。根据标准单元设计的技术流程,本文的研究工作按以下几个步骤进行:1、根据漏功耗产生原因,对中芯国际130nm单元库中的标准单元的漏能耗进行分析,通过改进电路结构、优化电路尺寸,使漏功耗得到减小;2、按照改进后的设计方法进行低漏功耗单元的版图绘制。严格按照SMIC13工艺规则进行设计,包括标准单元的宽度、高度,以及PIN的位置等等问题;3、进行布局布线库的设计,应用Abstract软件,对标准单元进行物理抽象提取,为后面的自动布局布线做准备;4、进行综合库的提取,使用EDA(NCX、HSPICE)工具进行电路的特征化工作,得到可供进行逻辑综合的综合库;最后的进行一个实例验证,在严格执行原工艺规则的基础上,经我们改进方法后设计的标准单元,有一定程度上的漏功耗下降。
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