论文部分内容阅读
在互联网发达的今天,芯片已经无处不在,万物互联的时代也即将到来,芯片的使用量还将不断攀升。同时人工智能,数据挖掘等都需要强大的运算作为支撑。这些都将导致芯片消耗的能量将飞速上升。按照现在的发展趋势,科学家预言,到2040年,世界的能源将不够计算机使用。当然我们最终都会找到一个解决这个问题的方法,高能效的运算就是其中一个。随着芯片制造工艺技术的不断进步,晶体管尺寸的缩小,供电电压的不断减小,完成同样的运算所消耗的能量已经不断下降。Razor技术通过减小数字集成电路的设计中的裕量,将会进一步降低芯片的能耗,提高芯片运行的能效。本文首先讲述了Razor技术的基本理论,然后讲述了已经出现的重要的Razor技术。通过对这些技术的分析,提出了本文的Error-Counter Razor技术。ErrorCounter Razor技术采用错误传播的方法纠正延迟错误,使得Razor技术可以运用到大规模集成电路中,并且在延迟错误出现的时候以一个时钟周期为代价纠正延迟错误,将延迟错误造成的流水线的性能损失降到最低。同时结合局部时钟停止的方法纠正延迟错误,由于不需要重新运算,使得流水线用于纠正延迟错误所消耗的能量非常小。引入Error-Counter模块对错误传播信号进行控制,简化了错误传播的控制。然后文章详细介绍了Error-Counter Razor触发器的结构,工作的时序。并以简单的线性流水线和非线性流水线为例,分析了延迟错误的纠正时序。然后在0.18um标准CMOS的工艺技术下,设计了一个FIR滤波器,完成了电路综合和半定制电路的仿真。在供电电压1.6V下,出错概率为5.5%的时候,基于本文提出的Razor技术设计的FIR滤波器与标准设计的FIR滤波器相比,能耗低了22.7%。本文提出的Error-Counter Razor技术降低了电路的能耗,提高了电路的能效,达到了设计的目的。