Power Sniffer Performance Degradation And Ways To Suppress The Deviation Of The Working Parameters Due To Random Technological Variations - Gevorgyan, V. S. («Պոլիտեխնիկ» տպ.)
One of the most important challenges of modern ICs is power dissipation, particularly the static power dissipation. To be able to reduce static power consumption of an IC, it is separated into different power domains so that the supply power can be turned off for certain domain when not in use. Separate power domains lead to several peculiarities, one of them is the powering up and down the power supply. To represent the supply voltage state by another domain supply, circuits like power sniffers are used. With the evolution of the technologies, the role of random technological variations in the circuits becomes substantial. The paper presents ways to reduce the performance degradation caused by random variations in the 16nm technological process node. HSpice tool is used for circuit simulations. Target sigma representing random variations is 5. For every PVT 300 iterations with random variations are run. The results are presented by QQ plots and measurement table. By applying the proposed modifications performance degradation is reduced by around 40% (average for all measured parameters). By implementing the proposed circuit changes the area of the circuit is increasing by around 35%, no power consumption increase is observed. Արդի ինտեգրալ սխեմաների նախագծման մարտահրավերներից է էներգասպառումը, մասնավորապես՝ ստատիկ էներգասպառումը: Ստատիկ էներգասպառումը նվազեցնելու նպատակով ինտեգրալ սխեման բաժանվում է սնուցման տարբեր կղզյակների, որպեսզի դրանց սնման լարումները հնարավոր լինի անջատել, երբ դրանք չեն օգտագործվում: Կղզյակների բաժանումը հանգեցնում է մի շարք առանձնահատկությունների, որոնցից են սնման լարման միացումն ու անջատումը: Մի կղզյակի սնման լարման վիճակը մեկ այլ կղզյակի լարումով արտահայտելու համար օգտագործվում են սնման վիճակի որոշման շղթաներ: Տեխնոլոգիական գործընթացի զարգացմանը զուգընթաց տեխնոլոգիական պատահական շեղումների դերը մեծանում է: Հոդվածում նկարագրված են 16նմ տեխնոլոգիական գործընթացում պատահական շեղումներից առաջացած շղթայի աշխատանքային պարամետրերի շեղումները փոքրացնելու ուղիներ։ Շղթաների նմանարկման համար օգտագործվել է HSpice ծրագրային միջոցը: Պատահական շեղումների թիրախային չափը 5 սիգմա է: Ամեն ԳԼՋ-ի համար կատարվել է 300 շեղումներով նմանարկում: Արդյունքները ներկայացված են QQ գրաֆիկներով և տվյալների աղյուսակով: Առաջարկվող փոփոխությունները կատարելուց հետո աշխատանքային պարամետրերի վատթարացումը նվազել է մոտավորապես 40%-ով (միջինացված բոլոր հաշվարկվող պարամետրերի համար): Արդյունքում շղթայի մակերեսը մեծանում է մոտավորապես 35%-ով, էնեգասպառման աճ չի դիտարկվում: Одним из наиболее важных вызовов современных интегральных схем является рассеивание мощности, особенно статическое рассеивание. Для снижения статического энергопотребления микросхемы она разделена на разные домены напряжений, чтобы можно было отключить питание для определенного домена, когда он не используется. Отдельные домены питания имеют некоторые особенности, одна из которых — включение и выключение источника питания. Чтобы представить состояние напряжения питания с помощью источника питания другого домена, используются такие схемы, как анализаторы питания. С развитием технологий роль случайных технологических отклонений в схемах становится существенной. В статье представлены способы снижения отклонений, вызванных случайными изменениями в 16нм технологическом процессе. Инструмент HSpice используется для моделирования схем. Целевая сигма, представляющая случайные вариации, равна 5. Для каждого процесса, напряжения и температуры выполняется 300 итераций со случайными вариациями. Результаты представлены в виде графиков QQ и таблицы. При применении предложенных модификаций деградация производительности снижается примерно на 40% (в среднем по всем измеряемым параметрам). При реализации предложенных схемных изменений площадь схемы увеличивается примерно на 35%, роста энергопотребления не наблюдается.
Keywords: Microelectronics