Nghiên cứu Khoa học

Hướng nghiên cứu thiết kế vi mạch vận hành ở mức điện áp cấp vào thấp.

  • 28/09/2020
  • Nghiên cứu Khoa học
  • https://ieeexplore.ieee.org/document/6064922

Xu hướng cắt giảm năng lượng trong các thiết kế vi mạch đã thúc đẩy các kĩ sư tìm đến việc thiết kế các mạch số vận hành ở điều kiện dưới ngưỡng, cái mà được cho là hiệu quả và đáng tin cậy thậm chí cho những cấu trúc mạch phức tạp và cả những con chip nhớ.  Những thiết kế cần tiêu thụ mức năng lượng ở mức thấp nhất có thể kể đến như là: những cảm biến theo dõi sự thay đổi các yếu tố môi trường trong thời gian dài hay cảm biến sử dụng trong việc theo dõi sức khỏe con người. Những nghiên cứu về các thiết kế mạch vân hành ở điều kiện dưới ngưỡng hầu hết tập trung vào các kiểu mạch tối ưu hóa năng lượng tại một thời điểm hoạt động nào đó hoặc là những loại mạch hoạt động ở mức điện áp cấp vào vô cùng thấp. Thậm chí, các nhà thiết kế có thể đánh đổi việc đạt được năng lượng tiêu thụ thấp nhất với cái giá là tăng kích thước các thiết kế hay sự gia tăng của các dòng rò rỉ.

 

Rất nhiều hướng tiếp cận trong việc giảm điện áp cấp vào (VDD) đã được đề xuất trong thời gian gần đây. Ví dụ như một mạch số được thiết kế với các thiết bị mà vận hành với điện áp ngưỡng gần như bằng 0 đã có thể hoạt động với mức điện áp cấp vào là 125 mV. Hay như một bộ xử lý FFT có thể vận hành ở mức điện áp 180 mV nhờ vào việc chọn kích thước transistor một cách cẩn thận và kỹ lưỡng cùng với việc tối ưu hóa loại mạch. Một thiết kế chip nhớ vận hành với mức VDD là 135 mv đã sử dụng mô hình cấp điện áp điều khiển cho cực Thân (Body) của transistor; mặc dù kiểu thiết kế này không được sử dụng rộng rãi cho hầu hết các loại mạch tích hợp khác.

Các tin khác