针对于片上网络的低功耗互连设计

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片上网络(NoC)是一种用于多处理器片上系统(MPSoC)的新型通信方法。该技术采用基于网络通讯的系统架构，不仅提高了通信效率，而且改善了可扩展性。同时，片上网络的引入有效地解决了传统的总线式 SoC中出现的全局同步、带宽受限和功耗等问题。然而，随着集成电路工艺地逐步发展，特别是进入深亚微米工艺以后， NoC中互连结构引起的串扰等非理想效应带来了功耗、延时和可靠性等一系列问题。因此如何设计高速低功耗的NoC互连结构成为片上网络设计研究的热点之一。
　　针对NoC中互连的功耗问题，提出了一种新型具有抑制串扰能力的低功耗编码——AGM。该编码的低功耗部分采用在低功耗自校准编码(SCG)的基础上改进得到的GM编码。同时，为了提高编码抑制串扰的能力引入时间编码技术。该编码的编解码器结构中还加入了并串/串并转换电路，通过减少互连线数量的方式降低互连功耗和节约布线资源。仿真结果表明，对于32bit随机数据源，AGM编码将互连线功耗降低了37.51％。
　　为了进一步降低NoC的互连功耗，采用低功耗编码与低摆幅技术结合的设计方案。在发送电路中，先进行AGM低功耗编码，再采用一种基于电荷分享的电容型低摆幅发送电路(CCS)将数据发送出去。AGM编码有效地降低数据的翻转率，CCS电路将电容预加重型技术和电荷分享型技术相结合，不但降低了数据翻转的摆幅，而且使得信号在“0→1”跳变时无需从VDD获取能量，从而使互连线动态功耗直接减半，同时该电路还继承了电容预加重型电路的高带宽优点。在接收电路中，利用AC耦合电阻反馈反相器(CRFI)将信号偏置在VDD/2附近，同时转换为RZ脉冲信号。最后通过迟滞比较器将信号还原为全摆幅信号，并通过AGM解码器还原数据信息。基于SMIC65nm工艺，采用Cadence IC610软件对其进行仿真，结果表明，CCS电路和AGM编码结合的方式能够有效的降低互连线上的功耗，同时提高了其抑制串扰的能力。相比于不使用AGM编码的全摆幅电路，单独使用AGM编码和CCS低摆幅电路在降低功耗方面分别为40％和72％左右，而采用AGM编码和CCS低摆幅电路结合的方式，其功耗下降了82％左右。同时由于数据抑制串扰能力的提高，数据最大传输速率进一步提高。

著录项

作者
徐长卿;
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作者单位

西安电子科技大学;

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授予单位西安电子科技大学;
学科集成电路工程
授予学位硕士
导师姓名刘毅,余远强;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类半导体集成电路（固体电路）;互连及多层布线技术;
关键词
片上网络; 自校准编码; 低功耗互连设计; 低摆幅电路; 串扰抑制;

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