厦门大学博硕士论文摘要库厦门大学博硕士论文摘要库厦门大学博硕士论文摘要库摘要 I 摘要 摘要 随着消费电子产品向高性能、便携式应用的不断发展，要求其核心器件即系统芯片需要满足低功耗设计要求 本文针对物联网应用项目的一款无线传感 SoC芯片设计进行分析，研究相应的低功耗设计及其可测性设计技术 论文首先从 CMOS 集成电路功耗产生的原理出发， 阐述目前大规模集成电路低功耗设计的相关技术及其研究进展， 分别就基于电源管理与时钟管理两种低功耗设计的基本方法和技术路线进行具体介绍 为了说明我们实现对无线传感 SoC低功耗设计的合理性和可靠性， 本文还介绍了基于扫描链结构的低功耗可测试性设计方法最后，我们在无线传感 SoC 原始设计的基础上，利用 0.18um 工艺库参考 UPF 低功耗设计流程完成了该 SoC 芯片的低功耗和可测试设计，并进行相应的分析和验证论文工作的主要成果体现在： （1）通过芯片低功耗原理分析，建立基于时钟控制和电源控制的低功耗设计方法及技术流程，给出适合于传感器 SoC 芯片的低功耗设计解决方案，并设计出相应的功耗管理与控制电路模块 （2）针对芯片低功耗设计有效性问题，给出基于内建自测试扫描链结构的可测性设计方案，并采用测试矢量优化技术实现芯片低功耗设计的分析验证。
（3）采用基于 UPF 的低功耗设计流程，完成传感器 SoC 芯片低功耗设计的验证、逻辑综合和物理版图设计，使芯片功耗满足应用要求 关键字关键字：片上系统；低功耗设计；电源管理；时钟管理；可测性设计 厦门大学博硕士论文摘要库Abstract II ABSTRACT As the consumer electronics develop into high performance and portable applications, it’s required that the kernel device system-on-a-chip (SoC chip) should meet the demand of low-power design. This paper is aimed at the design of a kind of wireless sensing SoC of Internet of Things application project, analyze and study the corresponding low-power design and its design for testability technology. This paper starts from the theory of power consumption of the CMOS IC, states the present related technology and the research progress of the large scale integrated circuit low-power design, and describes specifically on the basic approach and technical route of low-power design based on power management and timer management separately. To illustrate that we have made the rationality and reliability of the low power consumption of wireless sensing SoC a reality, this paper also describes the testable method of low power consumption based on scan chain structure. Finally, on the basis of original design of wireless sensing SoC, we use the 0.18um process database refer to the UPF low-power design flow to accomplish the design for low power consumption and testability of the SoC chip, and do the related analyze and confirmation. The main achievements of this paper are stated below: （1）By analyzing the low power consumption theory of chips, build the low-power design and technique process based on the clock control and power control, put forward the low power consumption solution suited to sensing SoC , and design the circuit blocks of the power consumption control and management. （2）Aimed at the problems of effectiveness of low power consumption of chips, this paper proposes a testable project based on built-in self test scan chain structure, and completes the analyze and confirmation by the technology of the test vector optimization. （3） Do the test, logic synthesis and physical layout design using the low- power design process based on UPF, and make the chip meet the demand of application. Keywords: SoC;low-power design;power management;timer management;DFT厦门大学博硕士论文摘要库目录 III 目录 目录 第一章绪论第一章绪论 ........................................................ 1 1.1 研究背景及意义1.1 研究背景及意义 .............................................. 1 1.2 关键技术及其研究进展1.2 关键技术及其研究进展 ........................................ 3 1.2.1 时钟管理低功耗技术..................................... 3 1.2.2 电源管理低功耗技术..................................... 5 1.2.3 低功耗设计可测性技术................................... 6 1.3 主要研究内容1.3 主要研究内容 ................................................ 7 1.4 章节安排1.4 章节安排 .................................................... 9 第二章 SoC 低功耗原理与设计方法第二章 SoC 低功耗原理与设计方法 ............................... 11 2.1 CMOS 集成电路功耗2.1 CMOS 集成电路功耗 .......................................... 11 2.1.1 动态功耗.............................................. 11 2.1.2 静态功耗.............................................. 13 2.2 低功耗电路的设计方法2.2 低功耗电路的设计方法 ....................................... 15 2.2.1 时钟管理技术.......................................... 16 2.2.2 电源管理技术.......................................... 18 2.3 低功耗验证设计与实现2.3 低功耗验证设计与实现 ....................................... 20 2.3.1 设计验证.............................................. 21 2.3.2 逻辑综合.............................................. 23 2.3.3 物理实现.............................................. 23 2.4 本章小结2.4 本章小结 ................................................... 24 第三章低功耗设计时钟管理技术第三章低功耗设计时钟管理技术 .................................. 25 3.1 时钟管理技术3.1 时钟管理技术 ............................................... 25 3.1.1 门控时钟技术.......................................... 25 3.1.2 时钟关断技术.......................................... 27 3.1.3 动态时钟频率可调技术.................................. 28 3.2 芯片的时钟管理方案设计3.2 芯片的时钟管理方案设计 ..................................... 29 3.2.1 时钟管理方案设计...................................... 29 厦门大学博硕士论文摘要库目录 IV 3.2.2 时钟管理的验证........................................ 31 3.2.3 时钟管理的综合........................................ 33 3.3 实验结果与分析3.3 实验结果与分析 ............................................. 36 3.4 本章小结3.4 本章小结 ................................................... 37 第四章低功耗设计电源管理技术第四章低功耗设计电源管理技术 .................................. 38 4.1 低功耗标准单元库4.1 低功耗标准单元库 ........................................... 38 4.1.1 门控电源单元.................................。
