Untersuchung von asynchronen Timing-Strategien für digitale Subthreshold-Schaltungen

[摘要] Eine der großenHerausforderungen beim Betrieb von Schaltungen bei extremniedrigen Versorgungsspannungen ist die starke Zunahme desEinflusses zufälliger Prozessvariationen auf dieVerzögerungszeiten der Gatter. Dies erfordert sehr hoheSicherheitsmargen im Timing der Schaltungen, was zu einerdeutlichen Verringerung der Geschwindigkeit und einem Anstieg derEnergie pro Operation führt. Asynchrone Schaltungstechniken, diedurch ihre Kodierung das Ende einer Operation detektieren können,sind daher bei dieser Anwendung eine interessante Alternative.

In dieser Veröffentlichung werden die notwendigen Sicherheitsmargen in Delay-Line basiertenSubthreshold-Schaltungen diskutiert und möglicheasynchrone Dual-Rail Entwurfsmethoden vorgestellt.Transistor-Level Simulationsergebnisse für einen einfachen,in den diskutierten Techniken realisierten Zähler werden vorgestellt,um die Funktionsfähigkeit dieser Techniken im Subthreshold-Bereichzu demonstrieren. Multiplizier mit unterschiedlicher Wortbreite dienen als Beispielfür eine komplexere Schaltung, welche bezüglich Geschwindigkeit,Energiebedarf und Flächenaufwand mit einer entsprechendenStandard-Realisierung verglichen wird, was abschließend eineAussage darüber zulässt, wann die untersuchten Technikengewinnbringend eingesetzt werden können.

[学科分类] 电子、光学、磁材料