Flíshönnun er eitt af forgangsröðun þróunar í hverju landi og aukin flíshönnunariðnaður Kína mun hjálpa til við að draga úr ósjálfstæði lands míns af erlendum flögum. Í fyrri greinum kynnti ritstjórinn einu sinni fram og aftur flæði flísarhönnunar og horfur á flíshönnun. Í þessari grein mun ritstjórinn kynna þér raunverulegan kafla flíshönnunar - hagræðingu og framkvæmd orkunotkunar klukkutrésins í RFID flísarhönnuninni.
1 Yfirlit
UHF RFID er UHF auðkennismerki fyrir útvarpstíðni. Flísinn notar óbeina aflgjafa: eftir að hafa fengið burðarorkuna býr RF framhliðin til Vdd aflboð til að sjá öllum flögunni til að virka. Vegna takmarkana aflgjafa kerfisins getur flísin ekki búið til stórt núverandi drif, svo hönnun með litlum afl hefur orðið mikil bylting í þróun flísaferlisins. Til þess að láta stafræna hringrásarhlutann framleiða eins litla orkunotkun og mögulegt er, í stafrænu rökhönnunarferlinu, auk þess að einfalda kerfisuppbygginguna (einfaldar aðgerðir, inniheldur aðeins kóðunareininguna, afkóðunareininguna, kynslóðareininguna, klukkuna , endurstilla mát, minnisstýringareining Sem og heildarstýringareiningin) er ósamstilltur hringrásarhönnun samþykkt í hönnun sumra hringrása. Í þessu ferli sáum við að vegna þess að klukkutréð eyðir stórum hluta orkunotkunar stafrænu rökfræðinnar (um það bil 30% eða meira), hefur dregið úr orkunotkun klukkutrésins einnig lækkun á orkunotkun stafræna rökfræði og kraft alls merkjaflísins. Mikilvægt skref fyrir neyslu.
2 Flísaraflssamsetning og aðferðir til að draga úr orkunotkun
2.1 Samsetning orkunotkunar
Mynd 1 Samsetning orkunotkunar flísanna
Kraftmikil orkunotkun inniheldur aðallega skammhlaupsorkunotkun og ósvífna orkunotkun, sem eru aðalþættir orkunotkunar þessarar hönnunar. Skammhlaupsorkunotkunin er innri orkunotkunin, sem stafar af því að skyndihlutrás stafar af því að P-rör og N-rör er kveikt á ákveðnu augnabliki í tækinu. Veltuaflsnotkun stafar af hleðslu og losun á burðargetu við úttak CMOS tækisins. Lekinn orkunotkun nær aðallega til orkunotkunar af völdum leka undirþröskulds og hliðarleka.
Í dag eru tveir mikilvægustu uppsprettur orkunotkunar: umbreyting á rýmd og leki undir þröskuldi.
2.2 Helstu aðferðir til að draga úr orkunotkun
Mynd 2 Helstu aðferðir til að draga úr orkunotkun flísanna
2.2.1 Draga úr aflgjafa spennu Vdd
Voltage Island: Mismunandi einingar nota mismunandi aflgjafa spennu.
MulTI-stig spennustig: Það eru margar spennugjafar í sömu einingunni. Skiptu milli þessara spennugjafa í samræmi við mismunandi forrit.
Dynamic Voltage Frequency Scaling: Uppfærða útgáfan af „multi-level spennustilling“, sem stillir spennuna á hreyfanlegan hátt í samræmi við vinnutíðni hverrar einingar.
AdapTIve Voltage Scaling: Uppfærð útgáfa af DVFS sem notar endurgjöf hringrás sem getur fylgst með hegðun hringrásar til að stilla spennuna aðlagandi.
Undirþröskuldshringrás (hönnunin er erfiðari og hún helst enn innan umfangs akademískra rannsókna)
2.2.2 Lækkaðu tíðni f og veltuhraða A
Hagræðing kóða (útdráttur sameiginlegra þátta, endurnotkun auðlinda, einangrun operand, raðvinnsla til að draga úr hámarks orkunotkun o.s.frv.)
Hlið klukka
Fjölklukkustefna
2.2.3 Draga úr burðargetu (CL) og smári stærð (Wmos)
Fækka raðeiningum
Flísarflatarmál og minnkun vogar
Ferli uppfærsla
2.2.4 Draga úr lekastraumi Ileak
Stjórna þröskuldsspennu (Threshold Voltage) (þröskuldsspenna ↑ lekastraumur ↓ ef þú notar MTCMOS, VTCMOS, DTCMOS)
Stjórna hliðarspennunni (Gate Voltage) (með því að stjórna gate-source spennunni til að stjórna lekastraumnum)
Transistor Stack (tengdu óþarfa smári í röð, aukið viðnám til að draga úr lekastraumi)
Hliðuð aflgjafi (Power gaTIng eða PSO) (þegar einingin virkar ekki skaltu slökkva á rafmagninu til að draga úr lekastraumi á áhrifaríkan hátt)
3 Hagræðing á orkunotkun klukkutrés í RFID flís
Þegar flísin er að virka er stór hluti orkunotkunar vegna veltu klukkunetsins. Ef klukkunetið er stórt verður aflleysið af völdum þessa hluta mjög mikið. Meðal margra lítilla orkutækni hefur hliðarklukkan sterkustu aðhaldsáhrif á raforkunotkun og innri orkunotkun. Í þessari hönnun sparar samsetning fjölþrepa hliðartækni og sérstaka hagræðingarstefnu klukkutrés stóran hluta orkunotkunar. Þetta verkefni notaði margvíslegar hagræðingaraðferðir fyrir orkunotkun í rökhönnuninni og reyndi nokkrar aðferðir í nýmyndun og líkamlegri hönnun. Með nokkrum hagræðingu í krafti og endurtekningum í fram- og afturendanum fundust hönnun rökfræðikóða og lágmarks orkunotkun Samþætt nálgun.
4.1 Bættu við klukkuhlið handvirkt á RTL stigi
Mynd 3 Skýringarmynd af hliðarklukku
mát data_reg (En, Data, clk, out)
inntak En, clk;
inntak [7: 0] Gögn;
framleiðsla [7: 0] út;
alltaf @ (posedge clk)
ef (En) út = Gögn;
endamódel
Tilgangur þessa stigs er aðallega tvíþættur: Sá fyrsti er að bæta við hliðarklukkueiningu til að stjórna veltuhraða og draga úr kraftmiklu orkunotkun með eðlilegri hætti miðað við líkur klukkuveltu hverrar einingar. Annað er að framleiða klukkunet með jafnvægi í uppbyggingu eins mikið og mögulegt er. Það er hægt að tryggja að hægt sé að bæta við nokkrum klukkubufferum á myndunarstigi bakklukkutrésins til að draga úr orkunotkun. ICG (Integrated Gating) einingin í steypufrumusafninu er hægt að nota beint í raunverulegri kóðahönnun.
4.2 Verkfærin í nýmyndunarfasa eru sett í samþætt hliðið
Mynd 4 Lokað klukkuinnsetning við nýmyndun rökfræði
# Stilltu valkosti klukkuhliða, max_fanout er sjálfgefið
set_clock_gating_style-sequential_cell latch \
-positive_edge_logic {samþætt} \
-control_point áður \
-stýrð_merkjaskönnun_virk
#Búðu til meira jafnvægis klukkutré með því að setja inn „alltaf virkt“ ICG
stilltu power_cg_all_registers satt
stilltu power_remove_redundant_clock_gates satt
read_db design.gtech.db
núverandi_hönnun efst
tengjast
heimildarhönnun.cstr.tcl
# Settu klukkuhlið
insert_clock_gating
saman
# Búðu til skýrslu um klukkuhlið sett inn
skýrslu_klokka_hlið
Tilgangurinn með þessu stigi er að nota samþætta tólið (DC) til að setja sjálfvirkt hliðið í sjálfkrafa til að draga enn frekar úr orkunotkun.
Það skal tekið fram að breytustillingarnar fyrir að setja ICG, svo sem hámarks aðdáandi (því stærra sem útblásturinn er, því meiri orkusparnaður, því meira jafnvægi er aðdáandi, því minni skekkja, allt eftir hönnuninni, eins og sýnt er á myndinni), og breytu stilling lágmarksbita breiddar Að auki er nauðsynlegt að setja venjulega opna ICG fyrir flóknari hlið stjórna mannvirki til að gera uppbyggingu klukkunetsins jafnvægi.
4.3 Hagræðing orkunotkunar á myndunarstigi klukkutrésins
Mynd 5 Samanburður á tveimur klukkutrésmannvirkjum (a): dýpt af mörgum stigum; (b): fáflétt íbúð
Kynntu fyrst áhrif alhliða breytna klukkutrésins á uppbyggingu klukkutrésins:
Skekkja: Skekkja klukku, heildarmark klukkutrésins.
Seinkun innsetningar (Töf): Heildartöf á klukkustígnum, notuð til að takmarka fjölgun stiga klukkutrésins.
Max taranstion: Hámarks umbreytingartími takmarkar fjölda biðminni sem hægt er að knýja af fyrsta stigs biðminni.
Max Capacitance Max Fanout: Hámarks burðargeta og hámarks fanout takmarka fjölda biðminni sem hægt er að knýja með fyrsta stigs biðminni.
Lokamarkmið nýmyndunar klukkutrés í almennri hönnun er að draga úr skekkju klukkunnar. Að fjölga stigum og draga úr hverju stigi aðdáenda mun fjárfesta í fleiri biðminni og nánari jafnvægi á biðtíma hverrar klukkustígs til að fá minni skekkju. En fyrir litla orkuhönnun, sérstaklega þegar klukkutíðnin er lítil, eru kröfur um tímasetningu ekki mjög háar, svo það er vonandi að hægt sé að minnka mælikvarða klukkutrésins til að draga úr kraftmikilli rafmagnsnotkun af völdum klukkutrésins. Eins og sést á myndinni, með því að fækka stigum klukkutrésins og auka aðdáun, er hægt að minnka stærð klukkutrésins á áhrifaríkan hátt. Hins vegar, vegna fækkunar á biðminni, er klukkutré með minni stigum en fjölþrep klukkutréð Jafnvægi gróflega leynd hverrar klukkustígs og færðu stærri skekkju. Það sést að með það að markmiði að draga úr umfangi klukkutrésins er nýmyndun klukkutrés nýmyndun á kostnað aukins ákveðins skekkju.
Sérstaklega fyrir þessa RFID flís, notum við TSMC 0.18um CMOS LOGIC / MS / RF ferli og klukkutíðnin er aðeins 1.92M, sem er mjög lágt. Á þessum tíma, þegar klukkan er notuð við nýmyndun klukkutrés, er lága klukkan notuð til að draga úr umfangi klukkutrésins. Orkunotkun klukku tré myndun setur aðallega takmarkanir skekkju, leynd og transiton. Þar sem takmörkun útblásturs mun auka fjölda klukkutrés og auka orkunotkun er þetta gildi ekki stillt. Sjálfgefið gildi í bókasafninu. Í reynd höfum við notað 9 mismunandi takmarkanir á klukkutrjám og takmarkanir og alhliða niðurstöður eru sýndar í töflu 1.
5 Niðurstaða
Eins og sést á töflu 1 er almenna þróunin sú að því stærra sem skekkjan er, því minni endanleg stærð klukkutrésins, þeim mun minni fjöldi klukkutrésins og því minni samsvarandi kraftmikil og truflanir orkunotkun. Þetta bjargar klukkutréinu. Tilgangur neyslu. Það má sjá að þegar skekkjan er meiri en 10ns, breytist orkunotkunin í grundvallaratriðum ekki, en stóra skekkjugildið mun leiða til rýrnunar biðtímabilsins og auka fjölda biðminni sem settir eru við viðgerð á tímasetningunni, svo a málamiðlun ætti að gera. Úr töflunni Stefna 5 og Stefna 6 eru ákjósanlegar lausnir. Að auki, þegar ákjósanleg skekkjustilling er valin, geturðu einnig séð að því stærra sem mest umskiptisgildi er, því lægri er endanleg orkunotkun. Þetta má skilja eins og lengri umbreytingartími klukkumerkisins, því minni orka sem þarf. Að auki er hægt að stækka biðtímaþvingun eins mikið og mögulegt er og gildi hennar hefur lítil áhrif á endanlega orkunotkunarniðurstöðu.
önnur varan okkar:
