基于AOCV的低功耗標準單元設計

張振鵬，張立軍，鄭堅斌，于 躍，索 超，李有忠（.蘇州大學 江蘇 蘇州5000；.蘇州兆芯半導體科技有限公司 江蘇 蘇州5000）

基于AOCV的低功耗標準單元設計

張振鵬1，張立軍1，鄭堅斌2，于 躍2，索 超2，李有忠1
（1.蘇州大學 江蘇 蘇州215000；2.蘇州兆芯半導體科技有限公司 江蘇 蘇州215000）

近年來，物聯網和移動互聯網為代表的應用芯片提出了越來越高的功耗要求。降低工作電壓是降低功耗的有效方法，但是隨著電壓的降低，電路的性能也會急劇下降。針對這一問題，本文運用AOCV的時序分析方法，使得電路設計在保證性能的基礎上，最大程度地降低工作電壓。在先進工藝下，運用AOCV方法能夠使得工作電壓由1.05 V降為1 V左右，在典型工藝角下的功耗得到了有效降低，同時保證了電路的速度和時序要求。

低功耗；工藝偏差；AOCV；時序裕量；PrimeTime；標準單元

隨著工藝的不斷進步，CMOS集成電路的特征尺寸不斷縮小，工藝制造難度不斷提高，我們對靜態時序分析的要求也越來越高。傳統的分析方法如BC-WC[1]，OCV[2]已經無法滿足我們的需求，工藝制造帶來的工藝偏差[3]（process variation）導致電路時序評估過度悲觀，從而影響電路的整體性能。與傳統的時序分析方法相比，AOCV方法更加精準合理。

在電路設計中，降低功耗的方法有很多種，比如襯底偏置[4]、電源門控[5]、時鐘門控[6]、多閾值電壓[7]、門級功率優化[8]等等。由于功耗與工作電壓幾乎成平方關系，降低工作電壓是降低功耗較為有效的方法，但是隨著工作電壓的降低，標準單元的時序和速度會越來越差。……