發(fā)布時間：2020-06-01 00:12

【摘要】： 隨著嵌入式應用的不斷發(fā)展,基于先進制造工藝的嵌入式ARM SoC系統(tǒng)以其高性能、低成本的特征成為了芯片研究與開發(fā)的熱點,設計一個具有市場價值的ARM核具有很大的實用意義。 本課題以移動通訊設備應用為背景,完成了一個基于65納米制造工藝的ARM9核IP的后端物理設計。設計主要有可測試性設計、布局、物理綜合、時序和信號完整性分析、可制造性設計等五個主要部分。在可測試性設計階段進行了Scan和MBist電路的插入及驗證工作,測試電路的額外開銷僅為7%左右;在布局階段,綜合考慮了面積,功耗和信號完整性等因素,給出了ARM9核的物理尺寸為寬1100微米,高1200微米;在物理綜合階段,利用合理的設計優(yōu)化流程,基本達到了400MHz的時鐘頻率要求,同時利用多閾值電壓庫使靜態(tài)漏電流下降了大約38%;在時序和信號完整性分析階段,利用核內(nèi)外雙管齊下的方法解決了ARM9核在應用中可能出現(xiàn)的信號完整性問題及其對時序的影響,將核內(nèi)噪聲控制在0.36V的閾值范圍之內(nèi);在可制造性設計階段,采用了通孔優(yōu)化,關(guān)鍵區(qū)域分析等方法使良率得到了提升,其中僅關(guān)鍵區(qū)域分析一項就可以使ARM9核良率提升0.39%。課題還對65納米與90納米工藝下的ARM9核的各項參數(shù)與性能進行比較和分析,明確量化了65納米制造工藝給ARM9核的固化帶來的各項性能提升,其中ARM9核面積下降了27.43%,頻率提升了37.5%。 在課題實現(xiàn)中,借助了先進的制造工藝,應用了完善的設計流程,因此本課題最終實現(xiàn)的ARM9核具有較高的性能,核心工作頻率達到400MHz,總功耗僅為301毫瓦,具有一定的市場競爭能力。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TP368.11

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本文編號：2690666