【摘 要】
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随着微电子技术的快速发展,集成电路芯片的集成度不断提高,同步电路功耗大的问题变得愈发严重。异步电路由于采用事件驱动机制,相较同步电路具有低功耗的优势。但是,由于目前异步电路的设计方法不成熟且缺少商用EDA工具的支持,严重影响了异步电路在低功耗芯片领域的发展和推广。一种可行的解决办法是先将现有的同步设计转换为异步设计,然后使用商用EDA工具进行设计与实现。本文首先提出了一种时钟替换方法,能够通过分析
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随着微电子技术的快速发展,集成电路芯片的集成度不断提高,同步电路功耗大的问题变得愈发严重。异步电路由于采用事件驱动机制,相较同步电路具有低功耗的优势。但是,由于目前异步电路的设计方法不成熟且缺少商用EDA工具的支持,严重影响了异步电路在低功耗芯片领域的发展和推广。一种可行的解决办法是先将现有的同步设计转换为异步设计,然后使用商用EDA工具进行设计与实现。本文首先提出了一种时钟替换方法,能够通过分析电路结构找到模块间的时序关系,使用异步控制单元替换时钟,便捷地将同步设计转换为BBD型异步设计,实现了在同步电路基础上的异步电路RTL级设计。然后研究了使用商用EDA工具对异步电路进行前端设计与后端实现的方法,通过对异步路径进行约束,解决了异步电路无法使用商业EDA工具进行静态时序分析的难题。本文将上述设计方法应用于开源的同步MCU,首先使用基于时钟替换的同-异步转换方法得到了异步MCU的RTL代码,然后使用商用EDA工具对其进行前端综合与后端实现,得到版图GDS文件。最后搭建了ASIC验证平台,对异步MCU的功能正确性进行验证,并与同步MCU的功耗进行对比。实验结果表明,转换后的异步MCU功能正常,相较同步MCU,总功耗降低了14.52%。
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