چپ ڈیزائن ہر ملک کی ترقیاتی ترجیحات میں سے ایک ہے ، اور چین کی چپ ڈیزائن انڈسٹری میں توسیع سے میرے ملک کی غیر ملکی چپس پر انحصار کم کرنے میں مدد ملے گی۔ پچھلے مضامین میں ، ایڈیٹر نے ایک بار چپ ڈیزائن کے آگے اور الٹ بہاؤ اور چپ ڈیزائن کے امکانات کو متعارف کرایا۔ اس مضمون میں ، ایڈیٹر آپ کو اصل چپ ڈیزائن باب کا تعارف کرائے گا - آریفآئڈی چپ ڈیزائن میں گھڑی کے درختوں کی بجلی کی کھپت کی اصلاح اور وصولی۔
1 جائزہ
UHF RFID ایک UHF ریڈیو فریکوئینسی شناختی ٹیگ چپ ہے۔ چپ نے غیر فعال بجلی کی فراہمی کا طریقہ اپنایا: کیریئر توانائی حاصل کرنے کے بعد ، RF فرنٹ اینڈ یونٹ ایک وی ڈی ڈی پاور سگنل تیار کرتا ہے تاکہ پورے چپ کو کام کرنے کے ل. فراہم کرے۔ بجلی کی فراہمی کے نظام کی حدود کی وجہ سے ، چپ بڑے موجودہ ڈرائیو کو پیدا نہیں کرسکتی ہے ، لہذا چپ کی ترقی کے عمل میں کم بجلی کا ڈیزائن ایک اہم پیشرفت بن گیا ہے۔ ڈیجیٹل سرکٹ حص possibleہ کو ممکن حد تک کم بجلی کی کھپت پیدا کرنے کے ل، ، ڈیجیٹل لاجک سرکٹ ڈیزائن کے عمل میں ، سسٹم ڈھانچے کو آسان بنانے کے علاوہ (سادہ افعال ، صرف انکوڈنگ ماڈیول ، ضابطہ کشائی ماڈیول ، بے ترتیب نمبر جنریشن ماڈیول ، گھڑی پر مشتمل ہے ، ریڈیول ماڈیول ، میموری کنٹرول یونٹ نیز مجموعی طور پر کنٹرول ماڈیول) ، کچھ سرکٹس کے ڈیزائن میں متضاد سرکٹ ڈیزائن اپنایا جاتا ہے۔ اس عمل میں ، ہم نے دیکھا کہ چونکہ گھڑی کا درخت ڈیجیٹل منطق (تقریبا 30٪ یا اس سے زیادہ) کی بجلی کی کھپت کا ایک بڑا حصہ کھاتا ہے ، اس لئے گھڑی کے درخت کی بجلی کی کھپت کو کم کرنا بھی بجلی کی کھپت میں کمی بن گیا ہے۔ ڈیجیٹل منطق اور پورے ٹیگ چپ کی طاقت۔ کھپت کے ل An ایک اہم اقدام۔
2 چپ بجلی کی ترکیب اور بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے طریقے
2.1 بجلی کی کھپت کی ترکیب
چترا 1 چپ بجلی کی کھپت کا مرکب
متحرک بجلی کی کھپت میں بنیادی طور پر شارٹ سرکٹ بجلی کی کھپت اور پلٹنے والی بجلی کی کھپت شامل ہوتی ہے ، جو اس ڈیزائن کی بجلی کی کھپت کے اہم اجزاء ہیں۔ شارٹ سرکٹ بجلی کی کھپت اندرونی بجلی کی کھپت ہے ، جو پی ٹیوب کی وجہ سے فوری شارٹ سرکٹ کی وجہ سے ہوتی ہے اور این ٹیوائس کو آلہ میں کسی خاص لمحے پر آن کیا جاتا ہے۔ کاروبار کی بجلی کی کھپت CMOS ڈیوائس کے آؤٹ پٹ پر لوڈ کیپسیٹینس کو چارج کرنے اور خارج ہونے کی وجہ سے ہوتی ہے۔ رساو بجلی کی کھپت میں بنیادی طور پر بجلی کی کھپت بھی شامل ہے جو سب اسٹریشولڈ رساو اور گیٹ رساو کی وجہ سے ہے۔
آج ، بجلی کی کھپت کے دو سب سے اہم وسائل ہیں: کپیسیٹینس کنورژن اور سب اسٹریشولڈ رساو۔
2.2 بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے اہم طریقے
چترا 2 چپ بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے اہم طریقے
2.2.1 بجلی کی فراہمی وولٹیج Vdd کو کم کریں
وولٹیج جزیرہ: مختلف ماڈیول مختلف بجلی کی فراہمی کے وولٹیج کا استعمال کرتے ہیں۔
ملٹی لیول وولٹیج اسکیلنگ: ایک ہی ماڈیول میں وولٹیج کے متعدد ذرائع ہیں۔ مختلف درخواستوں کے مطابق وولٹیج کے ان ذرائع کے مابین سوئچ کریں۔
متحرک وولٹیج فریکوئینسی اسکیلنگ: "ملٹی لیول وولٹیج ایڈجسٹمنٹ" کا اپ گریڈ ورژن ، جو ہر ماڈیول کی ورکنگ فریکوئنسی کے مطابق وولٹیج کو متحرک طور پر ایڈجسٹ کرتا ہے۔
اڈاپٹائیو وولٹیج اسکیلنگ: ڈی وی ایف ایس کا ایک اپ گریڈ ورژن جو فیڈ بیک سرکٹ کا استعمال کرتا ہے جو وولٹیج کو انکولی انداز میں ایڈجسٹ کرنے کے لئے سرکٹ رویے کی نگرانی کرسکتا ہے۔
سب حد سے سرکٹ (ڈیزائن زیادہ مشکل ہے ، اور یہ اب بھی تعلیمی تحقیق کے دائرہ کار میں رہتا ہے)
2.2.2 فریکوئینسی ایف اور کاروبار کی شرح A کو کم کریں
کوڈ کی اصلاح (عام عوامل کو نکالنا ، وسائل کو دوبارہ استعمال کرنا ، الگ الگ الگ کام کرنا ، بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے لئے سیریل کام وغیرہ)
گیٹڈ گھڑی
کثیر گھڑی کی حکمت عملی
2.2.3 لوڈ کیپسیٹنس (سی ایل) اور ٹرانجسٹر سائز (Wmos) کو کم کریں
ترتیب والے یونٹوں کو کم کریں
چپ کا علاقہ اور پیمانے میں کمی
عمل کو اپ گریڈ کرنا
2.2.4 رساو موجودہ کم کریں
تھریشولڈ ولٹیج (تھریشولڈ وولٹیج) پر قابو پالیں (دہلیز وولٹیج ↑ رساو موجودہ ↓ اگر MTCMOS ، VTCMOS ، DTCMOS استعمال کریں)
گیٹ وولٹیج (گیٹ وولٹیج) کو کنٹرول کریں (رساو کو روکنے کے ل gate گیٹ سورس وولٹیج کو کنٹرول کرکے)
ٹرانجسٹر اسٹیک (بے ترتیب ٹرانجسٹروں کو سیریز میں جوڑیں ، رساو کو کم کرنے کے لئے مزاحمت میں اضافہ کریں)
گیٹڈ بجلی کی فراہمی (پاور گیٹیینگ یا پی ایس او) (جب ماڈیول کام نہیں کررہا ہے تو ، رساو کو موثر انداز میں کم کرنے کے لئے بجلی بند کردیں)
3 آریفآئڈی چپ میں گھڑی کے درخت کی بجلی کی کھپت کو بہتر بنانا
جب چپ کام کررہی ہے تو ، بجلی کی کھپت کا ایک بڑا حصہ گھڑی کے نیٹ ورک کے کاروبار کی وجہ سے ہے۔ اگر گھڑی کا نیٹ ورک بڑا ہے تو ، اس حصے کی وجہ سے بجلی کا نقصان بہت زیادہ ہوگا۔ بہت سی کم طاقت والی ٹکنالوجیوں میں ، مسدود گھڑی پلٹائیں بجلی کی کھپت اور اندرونی بجلی کی کھپت پر سب سے مضبوط تحمل اثر رکھتی ہے۔ اس ڈیزائن میں ، کثیر سطحی گیٹیڈ کلاک ٹکنالوجی اور ایک خاص گھڑی کے درخت کی اصلاح کی حکمت عملی کا امتزاج بجلی کی کھپت کے ایک بڑے حصے کو بچاتا ہے۔ اس پروجیکٹ نے منطقی ڈیزائن میں بجلی کی کھپت کے ل a کئی طرح کی اصلاح کی حکمت عملی کا استعمال کیا ، اور بیک اینڈ ترکیب اور جسمانی ڈیزائن میں کچھ طریقے آزمائے۔ سامنے اور پچھلے سروں میں متعدد بجلی کی اصلاح اور تکرار کے ذریعہ ، منطق کوڈ ڈیزائن اور کم سے کم بجلی کی کھپت کو انٹیگریٹڈ نقطہ نظر پایا گیا۔
4.1 RTL مرحلے میں دستی طور پر گھڑی گیٹنگ شامل کریں
چترا 3 گیٹیڈ گھڑی کا اسکیمیٹک آریگرام
ماڈیول ڈیٹا_ریگ (این ، ڈیٹا ، کلک ، آؤٹ)
ان پٹ این ، کلک؛
ان پٹ [7: 0] ڈیٹا؛
آؤٹ پٹ [7: 0] آؤٹ؛
ہمیشہ @ (posege clk)
if (En) out = Data؛
endmodule
اس مرحلے کا مقصد بنیادی طور پر دوگنا ہے: سب سے پہلے کاروبار کی شرح کو کنٹرول کرنے کے لئے گیٹڈ کلاک یونٹ شامل کرنا ہے اور ہر ماڈیول کی گھڑی کے کاروبار کے امکان کے مطابق متحرک بجلی کی کھپت کو زیادہ معقول حد تک کم کرنا ہے۔ دوسرا یہ ہے کہ زیادہ سے زیادہ متوازن ڈھانچہ کے ساتھ گھڑی کا جال تیار کیا جائے۔ اس بات کی ضمانت دی جاسکتی ہے کہ بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے لئے پچھلے سرے والے گھڑی کے درخت کی ترکیب کے مرحلے میں کچھ گھڑی والے بفر شامل کیے جاسکتے ہیں۔ فاؤنڈری سیل لائبریری میں آئی سی جی (انٹیگریٹڈ گیٹنگ) یونٹ کو براہ راست اصل کوڈ ڈیزائن میں استعمال کیا جاسکتا ہے۔
4.2 ترکیب کے مرحلے میں ٹولز مربوط گیٹ میں داخل کیے جاتے ہیں
چترا 4 منطقی ترکیب کے دوران گھڑی کی اضافی اضافت
# سیٹ کلاک گیٹنگ کے اختیارات ، زیادہ سے زیادہ_فان آؤٹ ڈیفالٹ لامحدود ہے
سیٹ_کل_ گیٹنگ_سٹائل_جواز_کیچ لیچ \
-حیرت انگیز_جاری_لاگک {مربوط}
c کنٹرول سے پہلے_پائینٹ \
-قابو پذیر_ سگنل اسکین_ قابل
# ہمیشہ فعال "آئی سی جی ڈال کر گھڑی کا ایک متوازن درخت بنائیں
power_cg_all_register کو سچ ثابت کریں
پاور_ریومیو_ فریڈنٹ_کل_ گیٹس کو درست کریں
read_db Design.gtech.db
موجودہ_ ڈیزائن ٹاپ
لنک
ماخذ ڈیزائن.cstr.tcl
# داخل گھڑی گیٹنگ
داخل_ گھڑی_ گیٹنگ
مرتب کریں
# گھڑی گیٹنگ ڈالنے پر ایک رپورٹ تیار کریں
رپورٹ_کل_ گیٹنگ
اس مرحلے کا مقصد یہ ہے کہ بجلی کی کھپت کو مزید کم کرنے کے ل the خود بخود گیٹیڈ یونٹ داخل کرنے کے لئے انٹیگریٹڈ ٹول (DC) کا استعمال کریں۔
یہ نوٹ کرنا چاہئے کہ آئی سی جی داخل کرنے کے لئے پیرامیٹر کی ترتیبات ، جیسے زیادہ سے زیادہ فین آؤٹ (جتنا زیادہ فین آؤٹ ، زیادہ سے زیادہ بجلی کی بچت ، زیادہ سے زیادہ متوازن فین آؤٹ ، ڈیزائن پر منحصر ہوتا ہے جتنا چھوٹا اسکو ، چھوٹا ،) اور کم سے کم_بیڈوتھ پیرامیٹر کی ترتیب کے علاوہ ، گھڑی والے نیٹ ورک کے ڈھانچے کو زیادہ متوازن بنانے کے ل more مزید پیچیدہ گیٹ کنٹرول ڈھانچے کے ل for عام طور پر کھلا آئی سی جی ڈالنا بھی ضروری ہے۔
4.3 گھڑی کے درخت کی ترکیب کے مرحلے پر بجلی کی کھپت کو بہتر بنانا
اعداد و شمار 5 دو گھڑی والے درختوں کے ڈھانچے (م) کا موازنہ: کثیر سطح کی گہرائی کی قسم؛ (b): کچھ سطح کے فلیٹ کی قسم
پہلے گھڑی کے درخت کی ساخت پر گھڑی کے درخت کے جامع پیرامیٹرز کا اثر متعارف کروائیں:
اسکیو: گھڑی کے اسکو ، گھڑی کے درخت کا مجموعی مقصد۔
اندراج میں تاخیر (دیر): گھڑی کے درخت کی سطح کی تعداد میں اضافے کو محدود کرنے کیلئے گھڑی کے راستے کی کل تاخیر۔
زیادہ سے زیادہ ٹرانسیشن: تبادلوں کا زیادہ سے زیادہ وقت بفروں کی تعداد کو محدود کرتا ہے جسے پہلے درجے کے بفر کے ذریعہ چلایا جاسکتا ہے۔
زیادہ سے زیادہ اہلیت میکس فین آؤٹ: زیادہ سے زیادہ بوجھ کیپسیٹنسیس اور زیادہ سے زیادہ مداحوں میں بفروں کی تعداد کو محدود کیا جاتا ہے جو پہلے درجے کے بفر کے ذریعہ چل سکتے ہیں۔
عام ڈیزائن میں گھڑی کے درخت کی ترکیب کا حتمی مقصد گھڑی کے اسکو کو کم کرنا ہے۔ سطحوں کی تعداد میں اضافہ اور ہر سطح کے مداحوں کو کم کرنے سے مزید بفرز کی سرمایہ کاری ہوگی اور ایک چھوٹا سا اسکو حاصل کرنے کے ل clock ہر گھڑی کے راستے میں تاخیر کو زیادہ درست طریقے سے توازن بنایا جائے گا۔ لیکن کم طاقت والے ڈیزائن کے ل especially ، خاص طور پر جب گھڑی کی فریکوئینسی کم ہوتی ہے ، وقت کی ضروریات بہت زیادہ نہیں ہوتی ہیں ، لہذا امید ہے کہ گھڑی کے درخت کی وجہ سے متحرک سوئچنگ بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے لئے گھڑی کے درخت کے پیمانے کو کم کیا جاسکتا ہے۔ جیسا کہ اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے ، گھڑی کے درخت کی سطح کی تعداد کو کم کرکے اور بڑھتے ہوئے پن آؤٹ کے ذریعہ ، گھڑی کے درخت کے سائز کو مؤثر طریقے سے کم کیا جاسکتا ہے۔ تاہم ، بفرز کی تعداد میں کمی کی وجہ سے ، گھڑی کے درخت جو کثیر سطح والے گھڑی والے درخت سے کم تعداد میں ہے ، ہر گھڑی کے راستے کی دیر کو تقریبا متوازن بنائیں ، اور اس سے بڑا اسکائو حاصل کریں۔ یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ گھڑی کے درخت کے پیمانے کو کم کرنے کے ہدف کے ساتھ ، کم طاقت والے گھڑی کے درخت کی ترکیب ایک خاص اسکو کو بڑھانے کی قیمت پر ہے۔
خاص طور پر اس آریفآئڈی چپ کے ل we ، ہم TSMC 0.18um CMOS LOGIC / MS / RF عمل استعمال کرتے ہیں ، اور گھڑی کی فریکوئنسی صرف 1.92M ہے ، جو بہت کم ہے۔ اس وقت ، جب گھڑی کو گھڑی کے درخت کی ترکیب کے ل. استعمال کیا جاتا ہے ، گھڑی کے درخت کے پیمانے کو کم کرنے کے لئے کم گھڑی کا استعمال کیا جاتا ہے۔ بجلی کی کھپت گھڑی کے درخت کی ترکیب بنیادی طور پر اسکو ، دیر اور ٹرانزٹن کی رکاوٹیں طے کرتی ہے۔ چونکہ فین آؤٹ پر پابندی لگانے سے گھڑی کے درخت کی سطح میں اضافہ اور بجلی کی کھپت میں اضافہ ہوگا ، لہذا یہ قدر طے نہیں ہے۔ لائبریری میں پہلے سے طے شدہ قدر۔ عملی طور پر ، ہم نے گھڑی کے درخت کی 9 رکاوٹوں کا استعمال کیا ہے ، اور رکاوٹیں اور جامع نتائج ٹیبل 1 میں دکھائے گئے ہیں۔
5 نتیجہ۔
جیسا کہ جدول 1 میں دکھایا گیا ہے ، عام رجحان یہ ہے کہ ہدف کا جتنا سکو زیادہ ہوتا ہے ، آخری گھڑی کے درختوں کا سائز چھوٹا ہوتا ہے ، گھڑی کے درختوں کی چھوٹی چھوٹی تعداد زیادہ ہوتی ہے اور اسی سے متحرک اور جامد بجلی کی کھپت بھی چھوٹی ہوتی ہے۔ اس سے گھڑی کے درخت کی بچت ہوگی۔ کھپت کا مقصد۔ یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ جب ہدف اسکو 10s سے زیادہ ہوتا ہے تو ، بنیادی طور پر بجلی کی کھپت میں کوئی تبدیلی نہیں آتی ہے ، لیکن اسکو کی بڑی قیمت ہولڈ ٹائمنگ کی خرابی کو پہنچائے گی اور وقت کی مرمت کرتے وقت داخل کردہ بفروں کی تعداد میں اضافہ کرے گی ، لہذا ایک سمجھوتہ کرنا چاہئے۔ چارٹ اسٹریٹیجی 5 اور اسٹراٹیجی 6 سے ترجیحی حل ہیں۔ اس کے علاوہ ، جب زیادہ سے زیادہ اسکو ترتیب کو منتخب کیا جاتا ہے ، تو آپ یہ بھی دیکھ سکتے ہیں کہ زیادہ سے زیادہ منتقلی کی قیمت اتنی ہی زیادہ ہے ، حتمی بجلی کی کھپت کم ہے۔ اس کو گھڑی کے سگنل کی منتقلی کا لمبا لمبا سمجھا جاسکتا ہے ، جس قدر توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ ، تاخیر کی راہ میں حائل رکاوٹ کو زیادہ سے زیادہ وسعت دی جاسکتی ہے ، اور بجلی کی کھپت کے حتمی نتیجے پر اس کی قیمت کا بہت کم اثر پڑتا ہے۔
ہمارے دیگر مصنوعات:
