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随着深亚微米技术的发展,集成电路的制造工艺水平不断提高,芯片的密度和工作频率也得到相应提高,这导致集成电路的功耗急剧增加,功耗问题日益成为超大规模集成电路(VeryLargeScaleIntegrated,VLSI)设计中的一个制约性因素。
本文首先阐明了低功耗设计的动因以及它的研究现状,接着对CMOS电路功耗的来源做了一个详细剖析,而后依据功耗的产生机理,总结了集成电路设计中各个层次使用的低功耗设计方法。
以基于EPON(EthernetPassiveOpticalNetwork)的MAC(MediaAccessControl)控制器芯片的MPCP(MultiPointControlProtocol)模块为实例,本文详细研究了寄存器传输级的低功耗技术。在模块总体的低功耗设计上,主要采用插入门控时钟这一技术。针对由它造成的可测控性,时序等方面的问题,设计进行了细致的分析,并提出了自己的解决办法。接着,在子模块burst_ctrl上,采用不同的编码方案进行功耗分析,验证了有限状态机设计上采用低功耗编码的现实意义。最后,设计使用SMIC的0.25umCMOS工艺库,并用Synopsys的PowerComplier进行功耗优化,达到了十分满意的效果。