TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO CUỐI KÌ THIẾT KẾ MẠCH TÍCH HỢP VLSI POWER GATING CIRCUIT SVTH LÊ VĂN TÀI MSSV 20161256 LÊ TRIỆU VỸ MSSV 201612[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO CUỐI KÌ THIẾT KẾ MẠCH TÍCH HỢP VLSI POWER GATING CIRCUIT SVTH : Khóa : Ngành : GVHD : LÊ VĂN TÀI LÊ TRIỆU VỸ NGUYỄN HỮU THANH SƠN TRƯƠNG THỊ THÚY QUỲNH 2020 ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỖ DUY TÂN MSSV: 20161256 MSSV: 20161283 MSSV: 20161254 MSSV: 20161251 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO CUỐI KÌ THIẾT KẾ MẠCH TÍCH HỢP VLSI POWER GATING CIRCUIT SVTH : Khóa : Ngành : GVHD : LÊ VĂN TÀI LÊ TRIỆU VỸ NGUYỄN HỮU THANH SƠN TRƯƠNG THỊ THÚY QUỲNH 2020 ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỖ DUY TÂN MSSV: 20161256 MSSV: 20161283 MSSV: 20161254 MSSV: 20161251 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: …Lê Văn Tài…………………… MSSV:.…20161256……… Họ tên Sinh viên: …Lê Triệu Vỹ………………… MSSV:.…20161283……… Họ tên Sinh viên: …Nguyễn Hữu Thanh Sơn…… MSSV:.…20161254……… Họ tên Sinh viên: …Trương Thị Thúy Quỳnh…… MSSV:.…20161251……… Ngành:…….Điện tử - viễn thông………………….………………….……………… Tên đề tài:…Power Gating Circuit………….…….……………….… ……………… ……………….…….……………………….………………………………………… Họ tên Giáo viên hướng dẫn: ……………………………………………………… NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: …………………………….…………….…………………….……………………… …………………………….…………….…………………….……………………… …………………………….…………….…………………….……………………… Ưu điểm: …………………………….…………….…………………….……………………… …………………………….…………….…………………….……………………… …………………………….…………….…………………….……………………… Khuyết điểm: …………………………….…………….…………………….……………………… …………………………….…………….…………………….……………………… …………………………….…………….…………………….……………………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? …………………………….…………….…………………….……………………… …………………………….…………….…………………….……………………… Đánh giá loại: …………………………….…………….…………………….……………………… Điểm:………………….…(Bằng chữ:…………………………………………….) …………………………….…………….…………………….……………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày _ tháng _ năm 2022 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) TÓM TẮT Trên thị trường nay, hiệu suất cao (high performance) công suất thấp (low power) hai yếu tố góp phần lớn vào khả thương mại vi mạch Tùy ứng dụng cụ thể, việc tối ưu công suất tiêu thụ hỗ trợ mức độ khác Ví dụ: Vi mạch dùng điện thoại yêu cầu mức tiêu thụ cơng suất vi mạch dùng laptop Bạn chắn không muốn dùng điện thoại mà phải đeo thêm bình ắc quy để cấp nguồn cho Vi mạch dùng laptop u cầu mức tiêu thụ cơng suất vi mạch dùng máy tính để bàn (desktop) Vi mạch dùng máy tính để bàn yêu cầu mức tiêu thụ cơng suất vi mạch dùng máy chủ (server) Tiêu chí cơng suất thấp trở thành yếu tố ngày quan trọng dùng để so sánh chip phân khúc thị trường Đặc biệt, ứng dụng dùng Pin, thiết bị di động (smart watch, smart phone, laptop, …), thiết bị dùng nguồn lượng từ tín hiệu khơng dây (contactless card, RFID card,…), … việc tiêu thụ công suất thấp đến cực thấp (ultralow power) hay siêu thấp (extreme-low power) trở thành yêu cầu tối quan trọng Nếu hai dòng chip tương đương chức hiệu suất chip tiêu thụ cơng suất chip có hiệu sử dụng lượng (power efficient) tốt Đối với chip, “công suất thấp” phải đôi với “hiệu sử dụng lượng” Một chip rơi vào hai trường hợp sau bị đánh giá có hiệu sử dụng lượng thấp : Một chip tiêu thụ công suất thấp xử lý chậm chạp, hiệu không đủ đáp ứng nhu cầu ứng dụng Một chip xử lý cực nhanh, thời gian xử lý trung bình đáp ứng gần 100% yêu cầu ứng dụng tiêu thụ công suất gấp nhiều lần chip khác loại Với thực đâng tồn trên, việc phát triển kỹ thuật để giảm mức tiêu thụ điện ngày quan tâm Kỹ thuật Power Gating số chủ đề báo cáo MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT i MỤC LỤC .ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ vi Chương 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung bố cục Chương 2.1 Khái niệm Power Gating 2.2 Rò rỉ điện CMOS 2.3 Power gating có dụng thiết kế mạch ngày 2.4 Cổng chuyển mạch .5 2.5 Khối cách ly (Isolation cell) 2.6 Các thông số, yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế PG Chương 11 3.1 Cấu tạo Power gating 11 3.2 Các phương pháp thiết kế 11 3.2.1 Cổng hạt mịn (Fine-grain power gating) .11 3.2.2 Cổng hạt thô (Coarse-grain power gating) 13 3.3 Lưu trạng thái ghi trạng thái 15 3.4 Sơ đồ khối chung 16 Chương 17 4.1 Phần mềm mô 17 4.2 Mô mạch Power Gating 18 4.2.1 Thiết kế khối, cổng dùng mô 18 4.2.2 Mô trường hợp 22 4.3 Đánh giá kết mô 33 Chương 34 5.1 Tổng kết 34 5.2 Hướng phát triển 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT PG: Power gating VDDV: virtual VDD DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng Tổng hợp kết mô trường hợp 33 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Trang Hình Rị rỉ mạch CMOS Hình Power gating CMOS Hình Cơng tắc chuyển mạch tiêu đề Hình Cơng tắc chuyển mạch chân trang Hình Cách ly tín hiệu cổng AND .7 Hình Power gating cổng hạt mịn .12 Hình Power gating cổng hạt thơ dạng vịng 13 Hình Power gating cổng hạt thơ dạng cột 14 Hình Sơ đồ khối với power gating 16 Hình 10 Sơ đồ transistor cổng AND 18 Hình 11 Khối AND 18 Hình 11 hình khối cổng AND hiển thị mạch 18 Hình 12 Sơ đồ transistor cổng NOR 19 Hình 13 Khối NOR 19 Hình 13 hình khối cổng NOR hiển thị mạch 19 Hình 14 Sơ đồ transistor cổng NOT .20 Hình 15 Khối NOT .20 Hình 13 hình khối cổng NOT hiển thị mạch 20 Hình 16 Sơ đồ khối D Flip Flop 21 Hình 17 Khối D Flip Flop 22 Hình 18 Sơ đồ mạch mô không dùng PG 23 Hình 19 Cấu hình nguồn a)Xung thứ b)Xung thứ hai c) Xung thứ ba 23 Hình 20 Dạng sóng hoạt động mạch khơng dùng PG 24 Hình 21 Dạng sóng hoạt động mạch khơng dùng PG có thêm tín hiệu dịng điện công suất Q Qb 25 Hình 22 Kết cơng suất trung bình Q Qb mạch sử dụng Footer Switch Cell 25 ... AND .7 Hình Power gating cổng hạt mịn .12 Hình Power gating cổng hạt thơ dạng vịng 13 Hình Power gating cổng hạt thơ dạng cột 14 Hình Sơ đồ khối với power gating 16... 11 3.1 Cấu tạo Power gating 11 3.2 Các phương pháp thiết kế 11 3.2.1 Cổng hạt mịn (Fine-grain power gating) .11 3.2.2 Cổng hạt thô (Coarse-grain power gating) 13 3.3... hình mẫu thử nghiệm hiệu Power gating Chương 5: Tổng kết hướng phát triển Tổng kết nội dung hướng phát triển Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm Power Gating Power Gating kỹ thuật sử dụng thiết