未知工艺角下时序违反的机器学习预测

集成电路设计复杂性的增长以及工艺尺寸的持续缩减给静态时序分析以及设计周期带来了新的严峻挑战。为了提升静态时序分析效率、缩短设计周期,充分考虑FinFET工艺特性以及静态时序分析原理,提出了未知工艺角下时序违反的机器学习预测方法,实现了基于部分工艺角的时序特性来预测另外一部分工艺角的时序特性的目标。基于某工业设计进行实验,结果表明,提出的方法利用5个工艺角时序预测另外31个工艺角时序,可达到小于2 ps的平均绝对误差,远远优于传统方法所需的21个工艺角,显著改善了预测精度和减少了静态时序分析工作量。     

中芯国际发布65纳米标准单元库

1月21日，中芯国际宣布发布三套自主设计的65纳米标准单元库的初始版本。该单元库包括一套高性能的超高速（VHS）单元库，一套密度和速度优化的高速（HS）单元库，以及高速单元库的功耗管理工具包（PMK）。这些单元库提供了一系列的技术优势以及设计创新，包括提供多种驱动和功能的单元，对时序和功耗进行了广泛的特征化，以及对密度、速度和功耗的优化。     

改进的门单元多输入跳变电流源模型

电压信号的非线性问题和多输入跳变现象给时序分析带来了严重挑战.为更好地解决此问题,文中设计电路对门单元输入端和内部节点间的密勒电容进行了验证,从器件结构上分析了其来源,并通过引入该电容改进了已有多输入跳变电流源模型,以获得更高的模型精度;同时将二输入门单元模型扩展到多输入门单元,并详述了建模方法.多种门单元上的数值实验结果表明,与已有模型相比,在可接受的时间开销内,文中模型能够显著地提高门单元时延和输出波形的仿真精度.     

MEMS器件热致封装效应的解析建模研究

由封装结构热失配引入的结构变形和应力将对MEMS器件性能产生显著影响,即热致封装效应.基于单元库法思想构建了封装后MEMS器件的解析模型.新建锚区、芯片、封装基板等标准单元,利用节点分析法描述了各结构单元间的热弹性耦合行为,以此作为封装效应评估的基础.利用该模型计算了热致封装效应对常规芯片粘接封装的双端固支梁器件主要性能参数的影响.     

基于标准单元的低功耗FIR数字滤波器VLSI实现

功耗与硅面积一样已成为芯片设计中的关键问题，尤其是在数字信号处理集成电路设计中。基于标准单元的VLSI设计是实现数字信号处理模块芯片或模块的重要方法。该文提出了一种基于标准单元的低功耗FIR滤波器多层次设计方案，其中体系结构层次采用多层流水线策略，逻辑层次将加法集成到部分积压缩中，在电路层次采用最小器件，从而在最大限度减少面积的同时降低了FIR的功耗。根据实际需求，该设计方案易于扩展和变换，可灵活应用到其它类似的滤波器设计中。实现结果表明在TSMC0.25标准单元库下FIR的功耗最多可降低20％以上。     

一种数据存储SoC芯片的静态时序约束设计

静态时序分析主要依赖于时序模型和时序约束，是数字芯片时序验证的重要方法，其中时序约束是用来描述设计人员对时序的要求，如时钟频率、输入/输出延迟等。正确的时序约束可以缩短芯片设计周期，更快更好地完成静态时序分析。针对一款数据存储SoC芯片中的多时钟域异步设计要求，以及如何正确处理时序约束存在的问题，提出一种多分组异步时钟的全芯片时序约束，采用虚假路径、多时钟域分组、禁用单个寄存器多时钟分析设置等方法修复和优化设计规则、建立时间和保持时间违例，解决SoC存储芯片静态时序分析中的时序问题，保证所有时序路径正常满足时序逻辑功能要求，完成时序收敛，达到签核标准。     

一种高速高可靠电压型灵敏放大器设计

提出了一种新型的带有阈值电压失配补偿能力的电压灵敏放大器,该结构可实现对电压信号的快速灵敏放大以及输入端的补偿。在SMIC0.15μm1P5MlogicCMOS工艺条件下,较传统灵敏放大器结构,该灵敏放大器可在基本维持相同功耗和面积水平的同时,将延迟降低至23ps,并能够在50mV的阈值电压失配条件下正常工作,显著地提高了失配补偿能力,从而提高了芯片成品率。     

结合PVT模拟和排队模型的系统级主存性能分析

由于主存系统的性能受到多种因素的影响,现有方法不能快速地得到可靠的分析结果,从而影响芯片质量和上市时机.为解决此问题,提出将带时序的程序员视图(PVT)模拟和排队论相结合的方法--ComPQ.首先从PVT模拟中提取与访存相关的系统级实时参数,然后将主存系统抽象为非抢占优先的M/G/1排队模型,再结合实时参数进行性能分析,得到平均访存延迟结果.由于PVT的建模和模拟代价小,从中得到的实时参数弥补了静态理论分析的不足;同时,排队论也提高了纯PVT模拟的精度.实验结果表明,ComPQ与周期精确级模拟相比平均误差为6. 38%,最后用主存系统设计空间探索的实例验证了ComPQ的有效性.     

用于DVFS片上系统的全数字SARDLL设计

针对动态电压/频率调整系统芯片中时钟同步问题,设计一个具有宽工作频率范围和固定锁定周期的快速锁定全数字逐次逼近延时锁定环,采用改进的可复位数字控制延时线方法,在减小面积和提高最高工作频率的同时,有效地解决传统全数字逐次逼近延时锁定环的谐波锁定和零延时陷阱问题。整个延时锁定环采用 TSMC-65 nm CMOS工艺标准单元库实现,仿真结果表明,在典型工艺角和25℃情况下,工作频率范围为250 MHz~2 GHz,锁定时间为固定的18个输入时钟周期,当电源电压为1.2 V、输入时钟频率为2 GHz时,功耗为0.4 mW。     

使用扩展逻辑效力的逻辑路径尺寸优化方法

为解决集成电路物理设计中考虑互连线影响的逻辑路径延迟优化问题,提出一个计入互连线负载的扩展的逻辑效力(ELE),并针对ELE给出一个可同时优化逻辑路径中各个逻辑门尺寸及各段互连线长度的优化流程.ELE在保留原有逻辑效力参数的同时,使用互连寄生参数提取软件获得的Ⅱ型互连线参数,实现对带有互连线负载的逻辑门的传播延迟的描述和估计;逻辑路径优化流程采用效力延迟分配策略作为初始条件来表示各段互连线负载对总效力延迟的影响,将所用目标单元库和制造工艺的物理尺寸信息作为限制条件,以ELE表达式为核心展开优化计算,辅以动态规划办法,无需迭代运算,仅通过一轮计算即可求得全部结果.实验结果表明,该流程计算任务简单,资源耗费少,可以准确、快速地获得所需的逻辑门尺寸和互连线长度;结果清晰合理,与目标单元库和工艺库完全兼容.     

基于机器学习的风机发电机绕组温度故障诊断与预警分析

为减少风电机组因故障停机造成的经济效益损失，围绕风机发电机绕组温度的故障预警分析和故障原因诊断进行研究，通过对比XGBoost等多种机器学习模型预测效果，最终选用XBGoost算法建立故障预警模型对发电机绕组进行实时监测，利用MSE、R2等多个指标评价XGBoost模型，结果显示其准确率良好（R2=0.9949）。本文提出的模型预警系统可以实时监测风机发电机绕组温度变化趋势，提前发出预警，最大限度的减少风机因停机造成的损失。     

基于多协议融合的实时移动视频监控系统

提出一种支持多协议融合的实时视频监控系统的设计与实现方案.系统可通过 Hi3520嵌入式处理器平台和移动端摄像头进行视频采集,采用H.264/AVC压缩编码和参数优化,兼容RTP/RTSP和RTMP多种通信协议进行媒体流传输;设计的Android的移动客户端可以实现视频数据的实时解析、网络串流等.实验测试表明： PC和采集端显示的画面仅有1~1.5秒延迟,系统可以灵活实现不同应用场景下的高清、实时监控.     

基于PT1000的冗余温度补偿型超声波测距传感器的设计

针对超声波在介质中传播速度易受到环境温度影响的问题,设计基于PT1000铂电阻温度补偿型超声波测距传感器.传感器基于PT1000铂电阻构成电桥电路,将温度变化转变为电压变化量,经16位A/D芯片模数转换后传给单片机,再依据铂电阻特性曲线进行比较、运算得出温度值,利用误差平均效应方法对四个相同结构冗余的铂电阻电桥测量数值进行平均计算得出最终温度值,进而得出此温度下的速度值;运用渡越时间检测法采集脉冲回波的时间,再利用距离公式计算则得出距离值.实验结果表明,采用PT1000补偿的测距传感器测量平均误差为0.001m,没有温度补偿测距传感器测量平均误差为-0.110m,采用DS18B20补偿测距传感器测量平均误差为0.010m.     

MCF5481多电源上电时序问题解决办法

随着数字信号的速度越来越快,大规模集成电路FPGA、DSP、PowerPC等芯片对多电源电压的质量及不同电源的上电时序要求越来越苛刻,苛刻的上电时序是保证器件免受损坏和正常工作的基础.本文通过对MCF5481启动时各种异常现象进行分析,指出了 MCF5481启动异常的原因是电源上电时PLL电源与内核电源上电时序余量不够,进而导致启动异常,可以通过加大多电源之间的上电时序余量来保证各种工况下正常启动.     

基于多属性决策的多维时序信任度排序模型

针对属性权重未知且评价数据为多维时序的信任度排序问题,提出一种基于线性规划理论的信任度排序方法。首先使用线性规划模型确定一维时序下属性权重未知的多个节点信任度排序上下限向量,然后建立多维时序下信任度的最优协调排序模型,再将模型转化为典型指派问题并利用匈牙利算法进行求解,从而得到各个节点的信任度排序。实例分析表明,当最优协调排序模型中距离参数q取低值时,对极值数据不敏感,可以防止少数评价数据突变造成的误评; 当q选取高值时,对极值数据较敏感,可以识别受评对象中信任度摇摆不定的潜在不诚实对象。     

PLC多路模拟量采集方法研究

本文介绍一种支持各种可编程序控制器穴PLC雪数据采集方法,对热电阻、热电偶等温度信号和电流电压等模拟量进行多路采集。数据采集模块具有隔离RS485接口和隔离并行输出接口,设计了多种并行接口时序和串行通讯协议,通过并行接口和串行接口实现与各种PLC的连接。给出了通过并行接口使用请求半字节输出时序实现PLC采集多个采集模块的数据的方法和程序。     

系统级芯片动态温度响应快速估计方法研究

针对高性能集成芯片的热管理,提出了一种动态温度的快速估计方法。该估计方法利用等价热阻网络建立芯片热电模型,在实时电路中把芯片由于外部激励和自生耗能引起的温度变化反馈到估计过程中,并采用数字滤波原理,将连续时域响应函数转化为离散时域响应函数,通过温度-功耗迭代计算可以准确高效地估计动态电路的温度变化。通过C语言程序实现了该温度估计算法,并通过实验验证了该方法能够有效地提高实时温度响应估计的准确度和实时性,适用于系统级芯片动态温度管理。     

无线多跳网络的延迟性能分析

多跳无线网络技术具有广阔的应用前景。研究如何精确地分析、预知和保证多跳无线通信路线的端到端延迟性能非常重要。通过引入一个延迟违约概率的下限,扩展链路层等效带宽模型,并在不同的信道服务速率和无线信道条件下进行模拟。分析和仿真发现,与信道服务速率相比,最大多普勒频移对多跳延迟性能的影响更大。     

一种天通一号卫星通信系统应用处理单元

完成了一种应用于海上微小型浮标端天通一号卫星通信系统应用处理单元(AP)的设计与实现。AP单元不仅控制伺服单元实现恶劣海况下天线自动跟踪卫星信号波束，而且实现卫星通信系统快速接入天通一号卫星网络并进行数据传输的功能。模拟四级海况条件下的测试结果表明，浮标体横摇角在-30°～+30°范围内，AP单元驱动伺服单元实现卫星信号波束跟踪精度优于2°,通信系统在10 s内快速稳定接入卫星网络，能实现海上浮标和岸基站间1.2～384 kb/s码率的实时通信。     

基于多质点模型的动车组精准停车自适应控制

精准停车是列车自动驾驶系统的关键技术之一, 有助于提高乘客上下车效率, 降低列车停站晚点风险. 本 文针对动车组精准停车问题, 建立动车组多质点非线性动力学模型, 处理各节车厢因随机且未知的乘车人数分配不 同的制动力. 在此模型的基础上, 利用动车组运行过程中的状态偏差, 设计自适应控制器. 针对模型动态非线性和参 数的未知性, 设计参数的估计律, 对参数值进行实时估计. 根据输入–输出稳定性理论, 通过构建含参数估计误差的 Lyapunov函数, 证明自适应控制算法的渐近稳定性. 仿真结果表明: 基于动车组多质点模型, 参数自适应控制器分配 不同的控制输入给复合控制单元进行协调制动. 该控制方法在实现动车组平稳运行的同时, 使得停车误差在±5 cm 以内.