45nm低功耗、高性能Zipper CMOS多米诺全加器设计

提出了电荷自补偿技术,此技术利用P型多米诺电路动态结点的放电对N型多米诺电路的动态结点充电,并在此技术基础上综合应用双阈值技术和多电源电压技术,设计了新型低功耗、高性能Zipper CMOS多米诺全加器.仿真过程中提出了功耗分布法,精确找到了电荷自补偿技术的最优路径.仿真结果表明,在相同的时间延迟下,与标准Zipper CMOS多米诺全加器、双阈值Zipper CMOS多米诺全加器、多电源电压Zipper CMOS多米诺全加器相比,新型Zipper CMOS多米诺全加器动态功耗分别减小了37%、35%和7%,静态功耗分别减小了41%,20%和43%.最后,分析并得到了新型全加器漏电流最低的输入矢量和时钟状态.     

低功耗、高性能多米诺电路电荷自补偿技术

提出了一种电荷自补偿技术来降低多米诺电路的功耗,并提高了电路的性能.采用电荷自补偿技术设计了具有不同下拉网络(PDN)和上拉网络(PUN)的多米诺电路,并分别基于65,45和32nm BSIM4 SPICE模型进行了HSPICE仿真.仿真结果表明,电荷自补偿技术在降低电路功耗的同时,提高了电路的性能.与常规多米诺电路技术相比,采用电路自补偿技术的电路的功耗延迟积(PDP)的改进率可达42.37%.此外,以45nm Zipper CMOS全加器为例重点介绍了功耗分布法,从而优化了自补偿路径,达到了功耗最小化的目的.最后,系统分析了补偿通路中晶体管宽长比,电路输入矢量等多方面因素对补偿通路的影响.     

低功耗、高性能多米诺电路电荷自补偿技术

提出了一种电荷自补偿技术来降低多米诺电路的功耗,并提高了电路的性能.采用电荷自补偿技术设计了具有不同下拉网络(PDN)和上拉网络(PUN)的多米诺电路,并分别基于65,45和32nm BSIM4 SPICE模型进行了HSPICE仿真.仿真结果表明,电荷自补偿技术在降低电路功耗的同时,提高了电路的性能.与常规多米诺电路技术相比,采用电路自补偿技术的电路的功耗延迟积(PDP)的改进率可达42.37%.此外,以45nm Zipper CMOS全加器为例重点介绍了功耗分布法,从而优化了自补偿路径,达到了功耗最小化的目的.最后,系统分析了补偿通路中晶体管宽长比,电路输入矢量等多方面因素对补偿通路的影响.     

基于控阈技术的电流型CMOS全加器的通用设计方法

利用电流信号的阈值易于控制这一特点,对电流型CMOS电路中如何实现阈值控制进行了研究.以开关信号理论为指导,建立了实现阈值控制电路的电流传输开关运算并具体指导设计了具有阈值控制功能的二值和多值电流型CMOS全加器.提出了适用于任意逻辑值的可控阈电流型CMOS全加器的通用设计方法.通过对开关单元实施阈值控制后,所设计的电路在结构上得到了非常明显的简化,在性能上也获得了改善.最后给出了采用0.25μm CMOS工艺参数的HSPICE模拟结果及其能耗比较.     

亚70nm CMOS工艺低漏电流、高噪声容限的低功耗多输入多米诺或门的设计

提出了两种新的电路技术,在降低多输入多米诺"或门"的动态功耗的同时减小了漏电流,并提高了电路的噪声容限.采用新的电路技术设计了八输入多米诺"或门"并基于45nm BSIM4 SPICE 模型对其进行了模拟.模拟结果表明,设计的两种新多米诺电路在同样的噪声容限下有效地降低了动态功耗,减小了总的漏电流,同时提高了工作速度.与双阈值多米诺电路相比,设计的两种电路动态功耗分别降低了8.8%和11.8%,电路速度分别提高了9.5%和13.7%,同时总的漏电流分别降低了80.8%和82.4%.基于模拟结果,也分析了双阈值多米诺电路中求值点的不同逻辑状态对总的漏电流的影响.     

低电压低功耗CMOS电流反馈运算放大器的设计

设计了一种低压低功耗的电流反馈运算放大器(CFOA),采用了0.18μm CMOS工艺,工作在0.9 V的电源电压下,并给出了Spectre仿真结果,功耗为245μW。输入采用了轨对轨的结构以提高输入电压摆幅,输出采用互补输出结构,使输出工作在甲乙类状态,以降低电路的功耗。     

45nm工艺pn混合下拉网络多米诺异或门设计

提出了一种pn混合下拉网络技术,即在多米诺门的下拉网络中混合使用pMOS管和nMOS管来降低电路的功耗并提高电路的性能.首先,应用此技术设计了多米诺异或门,与标准的n型多米诺异或门相比,新型异或门的静态功耗和动态功耗分别减小了 46%和3%.然后,在此技术的基础上,综合应用多电源电压技术和双阈值技术设计了功耗更低的多米诺异或门,与标准的n型多米诺异或门相比,静态功耗和动态功耗分别减小了82%和21%.最后分析并确定了4种多米诺异或门的最小漏电流状态和交流噪声容限.     

45nm工艺pn混合下拉网络多米诺异或门设计

提出了一种pn混合下拉网络技术,即在多米诺门的下拉网络中混合使用pMOS管和nMOS管来降低电路的功耗并提高电路的性能. 首先,应用此技术设计了多米诺异或门,与标准的n型多米诺异或门相比,新型异或门的静态功耗和动态功耗分别减小了46%和3%. 然后,在此技术的基础上,综合应用多电源电压技术和双阈值技术设计了功耗更低的多米诺异或门,与标准的n型多米诺异或门相比,静态功耗和动态功耗分别减小了82%和21%. 最后分析并确定了4种多米诺异或门的最小漏电流状态和交流噪声容限.     

一种高性能电流调节器的设计

基于0.5μm CMOS工艺,设计了一种能够在较大范围内工作的电流调节器。该电路通过适当地利用NMOS和PMOS差分输入对的各自特性,以及改进的差分结构,实现了工作范围的扩展和共阴极LED的驱动。该电流调节器采用的运算放大器都是一级的自补偿结构,从而简化了电路的稳定性设计,提高了物理实现的成功率。仿真结果表明,该电流调节器在整个工作范围内的精度可以达到80%以上。     

亚70nm CMOS工艺低漏电流、高噪声容限的低功耗多输入多米诺或门的设计

提出了两种新的电路技术,在降低多输入多米诺"或门"的动态功耗的同时减小了漏电流,并提高了电路的噪声容限.采用新的电路技术设计了八输入多米诺"或门"并基于45nm BSIM4 SPICE 模型对其进行了模拟.模拟结果表明,设计的两种新多米诺电路在同样的噪声容限下有效地降低了动态功耗,减小了总的漏电流,同时提高了工作速度.与双阈值多米诺电路相比,设计的两种电路动态功耗分别降低了8.8%和11.8%,电路速度分别提高了9.5%和13.7%,同时总的漏电流分别降低了80.8%和82.4%.基于模拟结果,也分析了双阈值多米诺电路中求值点的不同逻辑状态对总的漏电流的影响.     

45nm CMOS工艺下的低泄漏多米诺电路研究

在研究了45nm CMOS工艺下晶体管泄漏电流特性的基础上,提出了一种可以同时减小多米诺逻辑电路亚阈值和栅极氧化层泄漏功耗,带有NMOS睡眠开关并使用双阈值电压、双栅极氧化层厚度的电路技术。该电路技术与标准的双阈值电压多米诺逻辑电路相比,待机模式时消耗的总泄漏功耗在110℃时最高可以减小65.7%,在25℃时最高可以节省达94.1%。     

40 nm CMOS工艺下的低功耗容软错误锁存器

为了降低集成电路的软错误率,该文基于时间冗余的方法提出一种低功耗容忍软错误锁存器。该锁存器不但可以过滤上游组合逻辑传播过来的SET脉冲,而且对SEU完全免疫。其输出节点不会因为高能粒子轰击而进入高阻态,所以该锁存器能够适用于门控时钟电路。SPICE仿真结果表明,与同类的加固锁存器相比,该文结构仅仅增加13.4%的平均延时,使得可以过滤的SET脉冲宽度平均增加了44.3%,并且功耗平均降低了48.5%,功耗延时积(PDP)平均降低了46.0%,晶体管数目平均减少了9.1%。     

一种65 nm CMOS低功耗加固SRAM单元

提出了12管低功耗SRAM加固单元。基于堆叠结构,大幅度降低电路的泄漏电流,有效降低了电路功耗。基于两个稳定结构,可以有效容忍单粒子翻转引起的软错误。Hspice仿真结果表明,与相关加固结构相比,该结构的功耗平均下降31.09%,HSNM平均上升19.91%,RSNM平均上升97.34%,WSNM平均上升15.37%,全工作状态下均具有较高的静态噪声容限,表现出优秀的稳定性能。虽然面积开销平均增加了9.56%,但是,读时间平均下降14.27%,写时间平均下降18.40%,能够满足高速电子设备的需求。     

高性能70nm CMOS器件

首次在国内成功地制作了栅长为70nm的高性能CMOS器件。为了抑制70nm器件的短沟道效应同时提高它的驱动能力,采用了一些新的关键工艺技术,包括3nm的氮化栅氧化介质,多晶硅双栅电极,采用重离子注入的超阱倒掺杂沟道剖面,锗预无定形注入加低能注入形成的超浅源漏延伸区,以及锗预无定形注入加特殊清洗处理制备薄的、低阻自对准硅化物等。CMOS器件的最短的栅长（即多晶硅栅条宽度）只有70nm,其NMOS的阈值电压、跨导和关态电流分别为0.28V、490mS/m和0.08nA/um;而PMOS阈值电压、跨导和有关电流分别为-0.3V、340mS/mm和0.2nA/um。并研制成功了100nm栅长的CMOS57级环形振荡器,其在1.5V、2V和3V电源电压下的延迟分别为23.5ps/级、17.5ps/级和12.5ps/级。     

High Performance 70nm CMOS Devices

首次在国内成功地制作了栅长为70nm的高性能CMOS器件．为了抑制70nm器件的短沟道效应同时提高它的驱动能力,采用了一些新的关键工艺技术,包括3nm的氮化栅氧化介质,多晶硅双栅电极,采用重离子注入的超陡倒掺杂沟道剖面,锗预无定形注入加低能注入形成的超浅源漏延伸区,以及锗预无定形注入加特殊清洗处理制备薄的、低阻自对准硅化物等．CMOS器件的最短的栅长(即多晶硅栅条宽度)只有70nm,其NMOS的阈值电压、跨导和关态电流分别为0.28V、490mS/m和0.08nA／μm;而PMOS阈值电压、跨导和关态电流分别为－0.3V、340mS／mm和0.2nA／μm．并研制成功了100nm栅长的CMOS57级环形振荡器,其在1.5V、2V和3V电源电压下的延迟分别为23.5ps/级、17.5ps/级和12.5ps/级．