自供电的压电振动能与温差热电能融合采集电路设计

环境能量俘获中压电振动能和温差热电能的俘获电路设计已成为近几年研究的热点之一。但由于存在压电换能器和热电换能器输出的能量分别是交、直流形式而难以同时俘获,且热电换能器的开路电压通常要低于三极管的阈值电压而需要借助外部电源供电等问题,本文提出了一种自供电的混合式同步电荷提取HSP-SECE(Hybrid Self-Powered Synchronous Electric Charge Extraction)电路。所提出的HSP-SECE电路,通过压电电压峰值的检测,在其达到峰值时进行压电振动能和温差热电能的同步提取,实现两种能量的融合采集。仿真和实验测试表明,所提出的电路可以有效实现温差热电能和压电振动能的同步采集,与现有的电路相比,在俘获效率、自供电和负载相关性等方面,具有较为明显的优势和特色。     

一种65nm CMOS互连线串扰分布式RLC解析模型

基于65nm CMOS工艺,综合考虑电容耦合与电感耦合效应,提出了一种互连线耦合串扰分布式RLC解析模型.采用函数逼近理论与降阶技术,在斜阶跃输入信号下,提出了被干扰线远端的串扰数值表达式.基于65nm CMOS工艺,对不同的互连耦合尺寸下的分布式RLC串扰解析模型和Hspice仿真结果进行了比较,误差绝对值都在2.50%内,能应用于纳米级SOC的计算机辅助设计.     

适用于环境能量俘获的高效率电源管理电路

设计了一种适用于环境振动能量俘获系统的高效率电源管理电路。电路采用了最大功率点跟踪(MPPT)技术,以解决环境振动能量不稳定和经换能器换能后的输出功率负载依赖性强的问题。针对MPPT工作过程中电压调整阶段功率损耗过大的问题,提出了高频开关控制的类Buck结构拓扑,以减小电压调整阶段的开关损耗,进一步提高了系统效率,并可实现预稳压,为后级电源管理电路减轻负担。电路采用0.18 μm CMOS工艺设计,仿真结果表明,随着振动环境及负载的变化,最大功率点跟踪效率始终维持在98.55%~99.45%,系统效率提高至94.2%。     

一种基于目标延迟约束缓冲器插入的互连优化模型

基于分布式RLC传输线,提出在互连延迟满足日标延迟的条件下,利用托格朗日函数改变插入缓冲器数目与尺寸来减小互连功耗和面积的优化模型.在65nm CMOS工艺下,对两组不同类型的互连线进行计算比较,验证该模型在改善互连功耗与面积方面的优点.此模碰更适合全局瓦连线的优化,而且互连线越长,优化效果越明显,能够应用于纳米级SoC的计算机辅助设计和集成电路优化设计.     

一种基于目标延迟约束缓冲器插入的互连优化模型

基于分布式RLC传输线,提出在互连延迟满足目标延迟的条件下,利用拉格朗日函数改变插入缓冲器数目与尺寸来减小互连功耗和面积的优化模型. 在65nm CMOS工艺下,对两组不同类型的互连线进行计算比较,验证该模型在改善互连功耗与面积方面的优点. 此模型更适合全局互连线的优化,而且互连线越长,优化效果越明显,能够应用于纳米级SOC的计算机辅助设计和集成电路优化设计.     

固定边框的多电压布图规划算法

多电压设计是应对SoC功耗挑战的一种有效方法,但会带来线长、面积等的开销。为减少线长、芯片的空白面积及提高速度,提出了一种改进的固定边框多电压布图方法.对基于NPE（Normalized Polish Expression）表示的布图解,采用形状曲线相加算法来计算其最优的布图实现,并通过增量计算方法来减少计算NPE及多电压分配的时间.为使所得布图解满足给定的边框约束,提出了一个考虑固定边框约束的目标函数,并采用删除后插入（Insertion after Delete,IAD）算子对SA求得布图解进行后优化.实验结果表明,和已有方法相比,所提出方法在线长和空白面积率方面有较明显优势,且所有电路在不同高宽比、不同电压岛数下均实现了极低的空白面积率（< <1%）.     

低功耗三输入AND/XOR门的设计

三输入AND/XOR门是Reed-Muller(RM)逻辑电路的一种基本复合门电路单元.针对现有AND/XOR门电路由AND门和XOR/XNOR门级联而成,导致电路延时长、功耗大等问题,提出一种晶体管级的CMOS逻辑和传输逻辑混合的低功耗三输入AND/XOR门电路.首先在55nm CMOS工艺下,对所设计电路进行原理图和版图设计;然后对版图进行寄生参数提取,并在不同工艺角下与基于典型级联结构的电路进行后仿真分析和比较.实验结果表明,在典型工艺角下,所提出的电路的面积、功耗和功耗延迟积的改进最高分别达到18.79%,26.67%与31.25%.     

一种65nm CMOS互连线串扰分布式RLC解析模型

基于65nm CMOS工艺,综合考虑电容耦合与电感耦合效应,提出了一种互连线耦合串扰分布式RLC解析模型.采用函数逼近理论与降阶技术,在斜阶跃输入信号下,提出了被干扰线远端的串扰数值表达式.基于65nm CMOS工艺,对不同的互连耦合尺寸下的分布式RLC串扰解析模型和Hspice仿真结果进行了比较,误差绝对值都在2.50%内,能应用于纳米级SOC的计算机辅助设计.