ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ДЛЯ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ 

Костыгов Д.В., Колесов Н.В. Параметрическая оптимизация цифровых интегральных схем для микромеханических датчиков // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 3. С. 516–522. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-3-516-522

Предмет исследования. Задача снижения энергопотребления и повышения энергоэффективности является одной из ключевых при проектировании вычислительных систем на кристалле. Основными параметрами, влияющими на энергопотребление, являются тактовая частота и напряжение питания. Определение значения данных параметров при заданных технологических и временных ограничениях является главной целью оптимизации. В работе рассмотрены способы оценки энергоэффективности цифровых интегральных схем, выведен критерий оптимизации для одной из архитектур цифровых блоков. Метод. Предложена методика параметрической оптимизации цифровых интегральных схем для микромеханических датчиков. Методика позволяет оптимизировать параметры вычислительных устройств по критерию минимума энергопотребления. Основные результаты. Приведены результаты апробации методики на примере последовательной и мультиконвейерной архитектур цифровых блоков. Практическая значимость. Предложенная методика может быть использована при разработке цифровых интегральных схем для любых технологий изготовления. Она позволяет провести оценку параметров цифровых интегральных схем и провести их оптимизацию в заданных ограничениях.

1. Пешехонов В.Г. Современное состояние и перспективы раз- вития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. 2011. № 1. С. 3–16.
2. Kealy A., Retscher G., Grejner-Brzezińska D., Gikas V., Roberts G. Evaluating the perfomance of MEMS based Inertial navigation sensors for land mobile application // Archives of Photogrammetry, Cartography and Remote Sensing. 2011. V. 22. P. 237–248.
3. Simunic T., Benini L., De Micheli G. Energy-efficient design of battery-powered embedded systems // Proc. Int. Symposium on Low Power Electronics and Design. San Diego, USA, 1999. P. 212–217.
4. Agrawal P., Rao S. Energy-efficient scheduling: classification, bounds, and algorithms // arXiv. arXiv:1609.06430, 2016. 41 p.
5. Joy V.M., Krishnakumar S. Efficient load scheduling method for power management // International Journal of Scientific and Technology Research. 2016. V. 5. P. 99–101.
6. Suguna T., Janaki Rani M. Survey on power optimization techniques for low power VLSI circuit in deep submicron
technology // International Journal of VLSI design and Communication Systems. 2018. V. 9. N 1. P. 1–15. doi: 10.5121/vlsic.2018.9101
7. Sharma N., Kaur M. A survey of VLSI techniques for power optimization and estimation of optimization // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2014. V. 4. N 9. P. 351–355.
8. Durrani Y.A. Low-power integrated circuit design optimization approach // Technical Journal, UET, Taxila. 2016. V. 21. P. 32–42.
9. Hartstein A., Puzak T.R. Optimum power/ performance pipeline depth // Proc. 36th Int. Symposium on Microarchitecture. San Diego, USA, 2003. doi: 10.1109/MICRO.2003.1253188
10. Xu R., Melhem R., Mosse D. Energy-aware scheduling for streaming applications on chip multiprocessors // Proc. Real-Time Systems Symposium. Tucson, USA, 2007. P. 25–36. doi: 10.1109/RTSS.2007.49
11. Sartori J., Ahrens B., Kumar R. Power balanced pipelines // IEEE International Symposium on High-Performance Comp Architecture. New Orleans, USA, 2012. P. 261–272. doi: 10.1109/HPCA.2012.6169032
12. Kaeslin H. Digital Integrated Circuit Design. From VLSI Architectures to CMOS Fabrication. New York, Cambridge University Press, 2008. 845 p. doi: 10.1017/cbo9780511805172
13. Беляев Я.В., Костыгов Д.В., Лемко И.В., Михтеева А.А., Невирковец Н.Н. Разработка и тестирование интегральной схемы для микромеханического акселерометра // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем. 2018. № 4. С. 49–56. doi: 10.31114/2078-7707-2018-4-49-56
14. Беляев Я.В., Белогуров А.А., Бочаров А.Н., Костыгов Д.В., Лемко И.В., Михтеева А.А., Якимова А.В., Невирковец Н.Н., Чернецкая Н.М. Разработка микромеханического акселерометра // XXV Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. Санкт-Петербург, 2018. С. 290–296.
15. Белоус А.И., Мурашко И.А., Сякерский В.С. Методы минимизации энергопотребления при проектировании КМОП БИС // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2008. № 2. С. 39–44.
16. Panda P.R., Silpa B.V.N., Shrivastava B.V., Gummidipudi K. Power-Efficient System Design. Springer, 2006. 253 p. doi: 10.1007/978-1-4419-6388-8
17. Кошев А.Н., Салмин В.В., Генералов А.А., Бычков Д.С. Разработка генетического алгоритма с адаптивными мутациями для определения глобального экстремума функции n-переменных // Интернет-журнал «Науковедение». 2016. Т. 8. № 6. С. 32.
18. Kubař M., Jakovenko J. A powerful optimization tool for analog integrated circuits design // Radioengineering. 2013. V. 22. N 3. P. 921–931.
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License