低功耗single-port+sram编译器设计与分析

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1、万方数据编译器简介与SRAMIP的全定制方法不同，MemoryCompiler是另外一种设计技术和实现方法。使用者可以通过图形界面或者Shell命令输入一系列参数，MemoryCompiler收到参数指令以后就会调用物理库里面的各种数据，按照设计好的程序把基本的单元拼接在一起，就能够产生一定容量范围内各种gRAM实体(Instance)【1，21。使用者需要输入的参数包括：·Library—Compiler使用的物理库的名字；·RunningDirectory一数据产生后存放的路径；·InstanceName一要产生的SRAM实体的名字；·Number

2、ofWords一字的数目；·NumberofBits一位数；·RingWidth～电源和地环的宽度；·Frequency(MHz)一频率；·WriteMaskNumber一多少位要被一个“WE”控制；·MultiplexerWidth—Mux的宽度，会影响Instance形状；·HorizontalRingLayer一选择Ring的横向层次；·VerticalRingLayer一选择Ring的纵向layer；·TopMetalLayer一芯片顶层的layer。参数输入之后，等待几分钟时间，Compiler就会产生一系列的数据文件：·GDSIILayou

3、tFile：GDSII格式，用来芯片tapout的Instance的物理版图数据；·LVSNetlist：CDL格式，用来LVS和function仿真的网表；·VerilogModelCode：Verilog格式，用来gatelevelsimulation：·Function＆TimingModel’：．1ib或者．db格式，用来做动态或静态时序(Timing)分析和综合。包含功耗(Power)信息；·Frameview：．1ef格式，用来做自动布局布线(P＆R)；·Datasheet：用来查看输入的参数信息，和时序(Timing)信息。4万方数据Me

4、moryComplier物理库包括电路单元库，版图单元库，版图接口信息库等等。使用MemoryCompiler软件，调用电路单元库和对应的拼接方法，就能够产生Instance的netlist。调用版图单元库和接口信息库以及拼接方法就能够产生Instance的Gds和Frame。低功耗SRAM的相关研究低功耗SRAM的研究是数字集成电路领域中的研究热点之一。关于降低SRAM功耗的设计技术有很多，主要有以下几方面：1)采用分割位线(DividedBit-Line)的层次化存储结构【3，41，通过分割减小一条位线上单元的数目，降低每一存取过程总的切换电容，从

5、而降低功耗。2)采用分割字线(DividedWord—Line)的层次化存储结构【5，6，7l，字线被分割成多个子字线，把SRAM的工作功耗限制在有限区域内，也是降低了每一存取过程中的切换电容，从而降低功耗。3)降低电源电压是减少工作功耗的最为有效的技术之一，但面临数据保持和可靠性的问题，降低电压也会影响存取时间，把电压降低到大大小于1V的水平极具挑战性【8

6、。4)使用锁存型灵敏放大器，限制位线的电压摆幅有助于使SRAM的工作功耗保持较低水平pJ。5)对不工作单元采用负偏置提高器件的阈值从而降低漏电电流，从而降低漏电功耗。降低电源电压到一个既能保持漏电

7、流在限定范围内同时又能维持数据的值，也是降低SRAM维持功耗的有效方法【8】。本文设计研究的技术目标和主要工作本文的主要目的就是基于相关的低功耗技术，设计和研究一款有竞争力的低功耗SinglePortSRAM(6T)编译器。本文设计是基于传统6个晶体管(6T)的单端口存储单元(Biteell)。6T的bitcell虽然面积比较大，但简单可靠，应用广泛。本文设计工艺选择SMIC0．13岬LogicSalicide1．2／2．5(3．3)V。虽然随着集成电路的发展，现在工艺尺寸越来越小，已有很多芯片设计是基于65纳米(nm)，40纳米甚至28纳米的，但是因

8、为流片成本和以及设计成本仍然居高不下，对很多芯片设计者来时，0．13微米(岬)还是业内尤其是中国内地的主流设计工艺。另外Foundry还可以在0．13¨m的基础上缩减到O．11岬，在不影响Memory性能的情况下，缩小芯片面积。基于0．13岬／0．1l脚工艺的、差异化的MemoryCompiler还是很有市场基础的。因此本SRAM设计还是选择0．13Lun工艺。中芯万方数据国际(SMIC)是一家很有竞争力的集成电路晶圆代工厂，是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业，SMIC0．13MmLogic工艺是一个成熟而且设计应用比较广泛的工艺。本

9、文SRAMCompiler设计需要综合权衡各种高性能的参数，优化整体结构和电路版图设计，从而使