东南大学邓李硕获国家专利权
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龙图腾网获悉东南大学申请的专利基于输入向量分析和堆叠效应的低漏电单元电路设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115270671B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210956745.X,技术领域涉及:G06F30/33;该发明授权基于输入向量分析和堆叠效应的低漏电单元电路设计方法是由邓李硕;单伟伟设计研发完成,并于2022-08-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于输入向量分析和堆叠效应的低漏电单元电路设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于输入向量分析和堆叠效应的低漏电单元电路设计方法,属于数字集成电路设计领域。进行晶体管各端口漏电占比分析;建立晶体管尺寸和漏电的关系;选择堆叠晶体管数目最大值;建立堆叠截止晶体管的漏电模型;建立不同输入向量下堆叠晶体管的漏电模型;根据目标单元电路在工作中的各种输入向量情况,进行分类讨论;寻找单元电路中的漏电路径并标注;寻找单元电路中的漏电功耗元件并标注;寻找单元电路中的公共漏电路径并标注;寻找单元电路中的关键漏电路径并标注。调整关键漏电路径中的晶体管尺寸;从输入向量控制出发调整晶体管位置;选择性增加堆叠晶体管。对改进后的电路进行仿真验证,确认无误后即可进行单元建库。
本发明授权基于输入向量分析和堆叠效应的低漏电单元电路设计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于输入向量分析和堆叠效应的低漏电单元电路设计方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:对于需要进行漏电优化的目标电路,对其中的晶体管进行漏电模型建立; 步骤1.1:晶体管各端口漏电占比分析;单独仿真需要优化的电路中的NMOS、PMOS晶体管,在NMOS输入为低电平、PMOS输入为高电平的截止状态下仿真,分别测量各个端口的漏电流,即晶体管栅极、源极、漏极、衬底四个端口的漏电流;同时为了考虑端口电压变化对亚阈值漏电、栅极漏电、衬底漏电的影响,固定栅极和衬底偏压,分别依次单独扫描源极和漏极电压,检测晶体管栅极、源极、漏极、衬底四个端口的电流变化,并绘制曲线观察; 将NMOS源极的漏电记为亚阈值电流Isubn,将PMOS源极的漏电记为亚阈值电流Isubp,设Ibn表示NMOS的衬底漏电流,Ibp表示PMOS的衬底漏电流,Ign表示NMOS栅极漏电,Igp表示PMOS栅极漏电;计算在该电路工作电压下的NMOS和PMOS栅极和衬底泄漏电流大小和比例,用Isubn、Isubp作为单位电流表示,并测得它们的比值IsubnIsubp; 步骤1.2:建立尺寸和漏电的关系;通过分别扫描目标电路中的晶体管宽度W和晶体管长度L测出对应的各端口漏电流数值; 步骤1.3:选择堆叠晶体管数目最大值;采用目标电路的晶体管构建反相器,增加堆叠的NMOS和PMOS晶体管,当堆叠晶体管数目增加到n,泄漏电流抑制效果达不到预期要求,则采用n-1个晶体管堆叠的方案; 步骤1.4:建立堆叠截止晶体管的漏电模型;测试从n-1到2个晶体管堆叠时的各端口漏电;采用步骤1.1中的晶体管,计算堆叠n-1个晶体管时的NMOS总漏电流INn-1和Isubn、Ibn、Ign的数值关系,计算堆叠n-1个晶体管时的PMOS总漏电流IPn-1和Isubp、Ibp、Igp的数值关系;计算到n=2结束;n=1的结果已经在步骤1.1中得出; 步骤1.5:建立不同输入向量下堆叠晶体管的漏电模型;利用电路仿真工具,按照步骤1.3确定的最大堆叠数目,控制串联的NMOS和PMOS堆叠结构栅极输入向量进行不同的排列组合,分别测出这些输入向量下的各端口漏电,并按照步骤1.4计算方法,将总漏电流用各端口漏电流表示出来; 步骤2:建立目标单元电路的漏电模型; 步骤2.1:根据目标单元电路在工作中的各种输入向量情况,分别讨论不同输入向量的情况;第i组输入向量的出现概率记为Pi,步骤2.2到步骤2.9对于不同的输入向量组合都要进行; 步骤2.2:寻找单元电路中的漏电路径LP并标注; 步骤2.3:寻找单元电路中的漏电功耗元件LPC并标注; 步骤2.4:寻找单元电路中的公共漏电路径PLP并标注; 步骤2.5:寻找单元电路中的关键漏电路径CLP并标注; 步骤2.6:依据步骤1.2的结果,调整CLP中的晶体管尺寸; 步骤2.7:依据步骤1.5的结果,从输入向量控制出发调整晶体管位置; 步骤2.8:依据步骤1.3、1.4的结果,按照堆叠数目的要求在CLP上选择性增加堆叠晶体管; 步骤2.9:对改进后的电路进行仿真验证,设第i组输入向量下的静态功耗降低的百分比为Xi;检查优化方式是否影响其他输入向量下的结果,若影响则需要重新从步骤2.6开始改进,直到∑Pi×Xi的值最大时,优化完成,其中i表示第i组输入向量的组合; 步骤3.1:利用工具进行版图设计,利用工具提取寄生参数,利用软件进行后仿真,验证优化效果,确认无误后即可进行单元建库。
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