【摘 要】
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随着CMOS集成电路按比例缩小,集成电路设计在CMOS时代的后期面临不断增加的可变性和可靠性问题的挑战。即使在容错应用中,由晶体管老化引起的时序违规的影响也是无法容忍的。在过去,为了避免老化的影响,通常会增加一个宽的频率保护带。这种方法的缺点是会导致效率降低,并且浪费了额外的面积和功耗。近似计算是一种新兴的设计技术,它允许计算结果有一定的可接受的误差。本文将这一新兴技术应用到电路设计中,提出了一种
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随着CMOS集成电路按比例缩小,集成电路设计在CMOS时代的后期面临不断增加的可变性和可靠性问题的挑战。即使在容错应用中,由晶体管老化引起的时序违规的影响也是无法容忍的。在过去,为了避免老化的影响,通常会增加一个宽的频率保护带。这种方法的缺点是会导致效率降低,并且浪费了额外的面积和功耗。近似计算是一种新兴的设计技术,它允许计算结果有一定的可接受的误差。本文将这一新兴技术应用到电路设计中,提出了一种新的增强电路可靠性的流程,它在提高电路性能的同时也节省了面积和功率。该流程用简化了的紧凑型晶体管长期老化模型来快速计算出电路的老化,可以对电路进行准确的评估。当电路不满足时间约束时,就对电路进行逻辑近似,直到满足时间约束为止。最终可以使得电路满足时间约束并完全消除保护带。本论文以图像处理应用为例,由于图像处理电路中的关键路径是加法器,所以本论文分别用几种重新设计的近似加法器,来替换该应用中的多比特加法器的低位有效为上的全加器,并且分别对它们进行了可靠性评估。基于以上的仿真结果,本论文还结合了近几年提出的一些近似加法器的优缺点,提出了新的近似的设计方法,同样也对其进行了可靠性评估。评估结果表明,采用近似计算的方法,可以在图像质量输出的精度损失有限的情况下,保证电路的寿命。该方法能够将难以预测且严重影响电路可靠性的关键路径时序误差转化为确定性逻辑简化误差,从而不影响电路的实际功能。与传统方法相比,利用近似计算的概念在图像/视频处理等应用中提高可靠性是一种更有效的解决方案。
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