發(fā)布時(shí)間：2017-08-17 05:03

  本文關(guān)鍵詞：嵌入式SRAM編譯器設(shè)計(jì)與IP驗(yàn)證

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【摘要】：近年來(lái)隨著半導(dǎo)體存儲(chǔ)器技術(shù)的快速發(fā)展,靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)因其速度快的特性被廣泛應(yīng)用于各種高速存取場(chǎng)合。SRAM只需長(zhǎng)期提供電源,而無(wú)需定期的刷新存儲(chǔ)單元,是一種靜止存取的內(nèi)存。在現(xiàn)代處理器架構(gòu)中,SRAM作為高性能系統(tǒng)中不可或缺的一部分,通常作為多級(jí)緩存以彌補(bǔ)處理器與DRAM存取時(shí)間的差距。隨著嵌入式系統(tǒng)的逐漸發(fā)展,SRAM常作為電路的一部分嵌入到SOC芯片中。 傳統(tǒng)全定制SRAM設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng),并且人員需求大、開(kāi)發(fā)成本高。在ASIC芯片設(shè)計(jì)中,存儲(chǔ)器的容量根據(jù)用戶應(yīng)用的需求有很大的變化。如何正確快速地設(shè)計(jì)SRAM和產(chǎn)生SRAM IP核已經(jīng)成為一個(gè)難題。然而,SRAM編譯器可滿足大多數(shù)容量可變的構(gòu)架,是一種單元庫(kù)設(shè)計(jì)與自動(dòng)化程序結(jié)合的軟件。預(yù)先建好的模板和單元庫(kù)可以簡(jiǎn)化編譯器代碼編寫和降低生成IP核的復(fù)雜性。 本論文基于SRAM電路設(shè)計(jì)與仿真為SRAM編譯器提供的準(zhǔn)備文件,開(kāi)發(fā)了一套自動(dòng)產(chǎn)生SRAM IP核,容量范圍為64B-512K的SRAM編譯器。該編譯器根據(jù)仿真數(shù)據(jù)表、模板和子單元庫(kù)生成Lib庫(kù)、CDL和版圖等IP核。首先針對(duì)28nm工藝的Lib庫(kù)文件提出一種Detail Power電路的參數(shù)提取方案,此方案可分析出不同端口的翻轉(zhuǎn)對(duì)SRAM功耗的影響。考慮到長(zhǎng)導(dǎo)線電阻電容特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?采用π型RC結(jié)構(gòu)建模導(dǎo)線自身的電阻電容和連接器件。根據(jù)電路的網(wǎng)表和建模參數(shù),使用Hspice工具仿真出SRAM每個(gè)端口的功耗,并開(kāi)發(fā)Lib Viewer工具抓取Lib庫(kù)數(shù)據(jù),以線性圖的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。接著針對(duì)CDL和版圖提出各自的拼接算法和開(kāi)發(fā)相應(yīng)的分析處理工具,包括以GUI形式查看CDL并生成樹(shù)狀圖的CDL Viewer工具和抓取版圖子單元SM選項(xiàng)以實(shí)現(xiàn)版圖修改和添加Power Ring的GDS Builder工具。最后本文實(shí)現(xiàn)了SRAM編譯器IP核的驗(yàn)證,以及通過(guò)SRAM性能參數(shù)(讀寫余量、關(guān)鍵點(diǎn)電壓差等)評(píng)估了編譯器設(shè)計(jì)的合理性。目前此SRAM編譯器已被成功的移植到180nn、130nm、65nm和40nm工藝節(jié)點(diǎn)的SRAM設(shè)計(jì)中。
【關(guān)鍵詞】：SRAM 編譯器 IP Java程序 輔助工具
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類10-11
• 1.3 嵌入式SRAM的特點(diǎn)11
• 1.4 嵌入式SRAM編譯器的重要性與設(shè)計(jì)思路11-14
• 1.4.1 SRAM編譯器的用戶界面展示12-13
• 1.4.2 SRAM編譯器的設(shè)計(jì)架構(gòu)13-14
• 1.5 本論文研究?jī)?nèi)容及安排14-16
• 第二章 SRAM電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)16-27
• 2.1 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-20
• 2.1.1 傳統(tǒng)CMOS6管單元16-18
• 2.1.2 改進(jìn)的CMOS7管單元設(shè)計(jì)18-19
• 2.1.3 改進(jìn)的CMOS8管單元設(shè)計(jì)19-20
• 2.2 譯碼電路設(shè)計(jì)20-22
• 2.2.1 多級(jí)行譯碼電路設(shè)計(jì)20-21
• 2.2.2 列譯碼電路設(shè)計(jì)21-22
• 2.3 高速靈敏放大器設(shè)計(jì)22-24
• 2.4 工作原理分析24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 SRAM電路的仿真與改進(jìn)27-46
• 3.1 關(guān)鍵路徑設(shè)計(jì)27-28
• 3.2 RC模型的分類28-30
• 3.2.1 全局連線RC模型28-29
• 3.2.2 存儲(chǔ)陣列RC模型29-30
• 3.3 信號(hào)線的RC模型與負(fù)載計(jì)算30-34
• 3.3.1 RC模型的計(jì)算公式30
• 3.3.2 信號(hào)BL的RC模型結(jié)構(gòu)30-31
• 3.3.3 信號(hào)PXA的RC模型結(jié)構(gòu)31-33
• 3.3.4 負(fù)載的計(jì)算33-34
• 3.4 仿真結(jié)果分析34-39
• 3.4.1 信號(hào)D建立時(shí)間和保持時(shí)間的定義34-35
• 3.4.2 Lib Viewer工具對(duì)信號(hào)D的仿真結(jié)果分析35-38
• 3.4.3 時(shí)序和功耗的仿真結(jié)果分析38-39
• 3.5 基于仿真結(jié)果的電路改進(jìn)39-45
• 3.5.1 Detail Power電路設(shè)計(jì)39-40
• 3.5.2 leakage參數(shù)的仿真40-42
• 3.5.3 動(dòng)態(tài)功耗參數(shù)的仿真42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 SRAM編譯器IP核的生成與分析46-64
• 4.1 CDL文件描述46-48
• 4.1.1 CDL文件結(jié)構(gòu)46-47
• 4.1.2 電路子模塊結(jié)構(gòu)47-48
• 4.2 CDL文件的生成48-51
• 4.2.1 CDL拼接方法的提出48-49
• 4.2.2 CDL拼接的實(shí)現(xiàn)49-51
• 4.3 CDL Viewer工具的應(yīng)用展示51-52
• 4.4 版圖文件數(shù)據(jù)流52-54
• 4.4.1 數(shù)據(jù)流紀(jì)錄52-54
• 4.4.2 數(shù)據(jù)流的組成54
• 4.5 版圖文件的生成54-59
• 4.5.1 版圖拼接方法的提出54-56
• 4.5.2 版圖拼接的實(shí)現(xiàn)56-59
• 4.5.3 版圖的頂層標(biāo)簽59
• 4.6 GDS Builder工具的應(yīng)用展示59-63
• 4.6.1 SM選項(xiàng)命令60
• 4.6.2 SM選項(xiàng)應(yīng)用的新思路60-62
• 4.6.3 Power Ring應(yīng)用的新思路62-63
• 4.7 本章小結(jié)63-64
• 第五章 SRAM編譯器IP核的驗(yàn)證64-73
• 5.1 Lib庫(kù)文件驗(yàn)證64-65
• 5.2 版圖的驗(yàn)證65-67
• 5.2.1 抽取SPF網(wǎng)表65-66
• 5.2.2 功能驗(yàn)證66-67
• 5.3 IP核的交叉驗(yàn)證67-69
• 5.4 性能參數(shù)驗(yàn)證69-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 于紀(jì)波;半導(dǎo)體存儲(chǔ)器及發(fā)展趨勢(shì)[J];山西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào);2002年02期

2 王春寒;胡建萍;吳紅紅;;VFD驅(qū)動(dòng)芯片的顯示存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)[J];杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2006年02期

3 陳志強(qiáng);潘蘭芳;吳秀山;吳曉波;;SRAM泄漏功耗分析和估算[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);2010年11期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 談恩民;數(shù)字電路BIST設(shè)計(jì)中的優(yōu)化技術(shù)[D];上海交通大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：687189