中科院微電子所低功耗集成電路設計研究獲進展
2021-06-25 08:50:09 IT之家研究首次提出了領先的零冗余動態功耗觸發器、pW 級寬范圍電平轉換器及 nW 級高精度上電復位電路，可廣泛應用于低功耗的智能計算芯片。
▲圖源：中國科學院網站
針對傳統主從觸發器由于冗余操作造成的功耗浪費問題，科研人員提出了一種兼容近/亞閾值設計的低功耗保持 TSPC 觸發器。該觸發器采用輸入感知預充策略，輔以浮動節點分析和晶體管級優化，有效降低了觸發器的功耗。流片結果表明，該觸發器功耗相比于傳統主從觸發器降低了 73%。針對傳統電平轉換器轉換范圍窄、漏電大、不適用于近/亞閾值設計的問題，研究提出了一種低延遲低漏電電平轉換器。該電平轉換器基于電流鏡結構，采用混合閾值電流鏡技術有效解決了切斷直流通路后的節點壓降問題，同時采用超截斷技術進一步優化了電平轉換器的漏電。流片結果表明，該電平轉換器支持 0.12V-1.2V 的電壓轉換，漏電低至 73.95pW。在數字系統中，系統上電和掉電時還需要一個復位信號將系統中的存儲單元設置為一個確定的狀態。為了保證近/亞閾值下數字系統的穩定工作，需要觸發閾值低、閾值偏差小、靜態電流小的上電復位電路。針對以上問題，該研究提出了一種低功耗 10 晶體管上電復位電路。該上電復位電路基于電流參考和電流比較器結構，僅用 10 個晶體管即實現了高精度低功耗的上電復位電路。仿真結果表明，該上電復位電路在不同工藝角和溫度條件下，觸發電壓偏差僅為 34mV，在 0.5V 的電源電壓下靜態功耗低至 36nW。
相關研究成果分別發表在《IEEE 超大規模集成電路與系統匯刊》、《IEEE 電路與系統匯刊 Ⅱ》、《2021 IEEE 國際電路與系統研討會》上。
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