HY422 Ειςαγωγό ςτα Συςτόματα VLSI Διδϊςκων: Χ. Σωτηρύου, Βοηθού: Ε. Κουναλϊκησ, Π. Ματτθαιϊκησ http://www.csd.uoc.gr/~hy422 1 Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 2 1

Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 3 Νόμοσ του Moore Νόμοσ του Moore Ο αριθμόσ των τρανζίςτορσ ανά τςίπ διπλαςιάζεται κάθε 18 μήνεσ 4 2

Νόμοσ του Moore Θ ανάγκθ για κλιμάκωςθ των διαςτάςεων, δθλ. μικρότερα μεγζκθ πθγάηει από τισ εξισ απαιτιςεισ: 1. Μικρότερθ κατανάλωςθ ενζργειασ 2. Γρθγορότερθ ταχφτθτα 3. Μεγαλφτερθ χωρθτικότθτα ςυςκευϊν για νζα Προϊόντα 4. Καλφτερο ωφζλιμο 5. Χαμθλότερθ τιμι ςτθν παραγωγι SSI (Small Scale Integration) MSI (Medium Scale Integration) LSI (Large Scale Integration) ΕΠΙΠΕΔΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΗ VLSI (Very Large Scale Integration) 10 πφλεσ 100 πφλεσ 10.000 πφλεσ >10.000 πφλεσ 5 Νόμοσ Moore Μεύωςη Ελϊχιςτησ Διϊςταςησ 6 3

LOG 2 OF THE NUMBER OF COMPONENTS PER INTEGRATED FUNCTION 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 21/2/2011 Νόμοσ Moore 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Electronics, April 19, 1965. 7 Ϊυξηςη Πολυπλοκότητασ 8 4

Transistors (MT) 21/2/2011 Πλόθοσ Τρανζύςτορ 1,000,000 K 1 Billion Transistors 100,000 10,000 1,000 100 Pentium III Pentium II Pentium Pro i486 Pentium i386 80286 10 8086 Source: Intel 1 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Courtesy, Intel Πξνγλσζηηθά 9 Νόμοσ Moore ςε Επεξεργαςτϋσ 1000 100 2X αύμεζε ζε 1.96 έηε! 10 1 0.1 0.01 0.001 286 386 8085 8086 4004 8008 8080 P6 Pentium proc 486 Courtesy, Intel 1970 1980 1990 2000 2010 Έηνο Σν πιήζνο Σξαδίζηνξ ζε επεμεξγαζηέο αηρκήο δηπιαζηάδεηαη θάζε 2 ρξόληα 10 5

Die size (mm) Frequency (MΗz) 21/2/2011 Μϋγεθοσ Ολοκληρωμϋνου 100 10 1 P6 486Pentium proc 8080 8086 286386 8085 ~7% αύμεζε αλα έηνο 8008 4004 ~2X αύμεζε ζε 10 έηε Courtesy, Intel 1970 1980 1990 2000 2010 Έηνο Άπμεζε θαηά 14% γηα ηνλ λόκν Moore 11 Συχνότητα 10000 1000 100 10 1 0.1 8085 8080 8008 4004 Διπλάζια κάθε 2 έηη P6 Pentium proc 486 386 286 8086 Courtesy, Intel 1970 1980 1990 2000 2010 Έηνο Η ζπρλόηεηα δηπιαζηάδεηαη θάζε 2 έηε ζε επεμεξγαζηέο αηρκήο 12 6

Ιζρύο (Watts) Ιζρύο (Watts) 21/2/2011 Κατανϊλωςη Ιςχύοσ 100 10 1 8085 8080 8008 4004 8086 286 386 486 P6 Pentium proc 0.1 1971 1974 1978 1985 1992 2000 Έηνο Courtesy, Intel Η θαηαλάισζε ηζρύνο ζπλερίδεη λα απμάλεηαη 13 Ιςχύσ αναγνωρύζεται ωσ βαςικό παρϊμετροσ 100000 10000 1000 Courtesy, Intel 100 10 1 0.1 8085 8086286 386 486 4004 80088080 Pentium proc 18KW 5KW 1.5KW 500W 1971 1974 1978 1985 1992 2000 2004 2008 Έηνο Η δηαλνκή θαί θαηαλάισζε ηζρύνο γίλνληαη εμσπξαγκαηηθέο 14 7

Ππθλόηεηα Ιζρύνο (W/cm 2 ) 21/2/2011 Πυκνότητα Ιςχύοσ (Ιςχύ/μονϊδα εμβαδού) 10000 1000 100 Μύηε Ππξαύινπ Ππξεληθόο Αληηδξαζηήξαο 10 1 8086 4004 Σεγάλη 8008 8085 8080 286 386 486 P6 Pentium proc 1970 1980 1990 2000 2010 Έηνο Η ππθλόηεηα ηζρύνο γίλεηαη ηεξάζηηα Courtesy, Intel 15 Καταναλωτικϊ Ηλεκτρονικϊ Κινηηό Τηλέθωνο Small Signal RF Power RF Units Digital Cellular Market (Phones Shipped) 1996 1997 1998 1999 2000 48M 86M 162M 260M 435M Power Management Analog Baseband Digital Baseband (DSP + MCU) (από Texas Instruments) 16 8

Complexity 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 Productivity (K) Trans./Staff - Mo. 21/2/2011 Προκλόςεισ ςτην Ψηφιακό Σχεδύαςη DSM Μηθξνζθνπηθέο ρεδίαζε Τςειήο Σαρύηεηαο Δηαζπλδέζεηο Θόξπβνο, Αιιειεπαγσγή Αμηνπηζηία, Επαιήζεπζε. Καηαζθεπαζηκόηεηα. Καηαλάισζε Ελέξγεηαο. Καηαλνκή Ρνινγηνύ. Όια θαίλνληαη ιίγν δηαθνξεηηθά ; 1/DSM Μαθξνζθνπηθέο Υξόλνο κέρξη ηελ αγνξά Εθαηνκκύξηα πύιεο Καηα θόξνλ Αθαίξεζε Επαλαρξεζηκνπνίεζε Πξόγλσζε Απόδνζεο θιπ. θαί πεξηζζόηεξα. 17 Πωσ πϊει η Παραγωγικότητα; Logic Transistor per Chip(M) 10,000,000 10,000 1,000,000 1,000 100,000 100 10,00010 1,0001 100 0.1 0.01 10 Logic Tr./Chip Tr./Staff Month. x x x x x x x x 58%/Yr. compounded Complexity growth rate 21%/Yr. compound Productivity growth rate 100,000,000 10,000,000 1,000,000 100,000 10,000 1,0001 100 0.1 0.001 1 10 0.01 Source: Sematech Πνιππινθόηεηα μεπεξλά ηελ παξαγσγηθόηεηα 18 9

Κλιμϊκωςη Τεχνολογύασ Τεχνολογικι ςυρίκνωςθ 0.7/γενιά Με κάκε γενιά δφναται να ολοκλθρϊςουμε 2x λειτουργικότθτα ανα chip, ενϊ το κόςτοσ δεν αυξάνεται ςθμαντικά Ζτςι το κόςτοσ μιασ λειτουργίασ πζφτει κατα 2x Αλλά... Πϊσ ςχεδιάηουμε chip με όλο και περιςςότερεσ λειτουργίεσ; Ο πλθκυςμόσ των ςχεδιαςτϊν δεν διπλαςιάηεται κάκε 2 χρόνια. Ζτςι χρειαηόμαςτε καλφτερεσ ςχεδιαςτικζσ πρακτικζσ Χρθςιμοποιοφμε επίπεδα αφαίρεςθσ 19 Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 20 10

Επύπεδα Αφαύρεςησ SYSTEM MODULE + GATE CIRCUIT S n+ G DEVICE D n+ 21 1971 Intel 4004 22 11

2004 Pentium 4 ςτα 90nm 55 Εκατομμύρια Τρανζίστορ 23 Κυκλωματικού Παρϊγοντεσ που Αψηφούν την Ιεραρχύα Ρολόγια Δίκτυο Ρεφματοσ in A Β out θ1 θ2 Αν θ απόκλιςθ είναι ςθμαντικι, το αποτζλεςμα δεν κα είναι το αναμενόμενο 24 12

Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 25 Μϋτρα Ποιότητασ Κυκλώματοσ Πϊσ αξιολογοφμε τθν απόδοςθ ενόσ ψθφιακοφ κυκλϊματοσ θ τμιματοσ κυκλϊματοσ; Κόςτοσ Αξιοπιςτία Επεκταςιμότθτα Ταχφτθτα (κακυςτζρθςθ, ςυχνότθτα λειτουργίασ) Κατανάλωςθ Ιςχφοσ Απαιτοφμενθ Ενζργεια ανά λειτουργία Θλεκτρομαγνθτικζσ Εκπομπζσ 26 13

Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 27 Κόςτοσ Ολοκληρωμϋνων Κυκλωμϊτων Εφάπαξ μθχανολογικά, (NRE, non-recurrent engineering) Σχεδιαςτικόσ χρόνοσ/προςπάκεια, Παραγωγι μάςκασ ($3.000.000 ςτα 40nm!!!) Αυξάνουν κατά 50% ανά γενιά! Επαναλαμβανόμενα Κόςτθ Επεξεργαςία Πυριτίου, Πακετάριςμα, Καταςκευαςτικι δοκιμι χρόνοσ ςτον Tester Συνάρτθςθ των πελατϊν, παραγωγισ Συνάρτθςθ του εμβαδοφ του κυκλϊματοσ 28 14

Τα Εφϊπαξ Κόςτη αυξϊνονται γεωμετρικϊ 29 Κόςτοσ Ζαριού Ζνα Ηάρι Ζάρι (Die) Wafer Πρός τα 12 (30cm) From http://www.amd.com 30 15

Κόςτοσ ανϊ Τρανζύςτορ θόζηνο: -αλά-ηξαλδίζηνξ 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 0.000001 Κατασκεσαστικό κόστος ανά Τρανζίστορ (Moore) 0.0000001 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009 2012 31 Ωφϋλιμο (Yield) τησ Καταςκευόσ No. of good chips per wafer Y 100 % Total number of chips per wafer Wafer cost Die cost Dies per wafer Die yield Dies per wafer wafer diameter/2 die area 2 wafer diameter 2die area 32 16

Ελαττώματα (Defects) Καταςκευόσ defectsper unit areadie area die yield 1 is approximately 3 4 die cost f (diearea) 33 Παραδεύγματα (1994) Chip Metal layers Line width Wafer cost Def./ cm 2 Area mm 2 Dies/ wafer Yield Die cost 386DX 2 0.90 $900 1.0 43 360 71% $4 486 DX2 Power PC 601 HP PA 7100 DEC Alpha Super Sparc 3 0.80 $1200 1.0 81 181 54% $12 4 0.80 $1700 1.3 121 115 28% $53 3 0.80 $1300 1.0 196 66 27% $73 3 0.70 $1500 1.2 234 53 19% $149 3 0.70 $1700 1.6 256 48 13% $272 Pentium 3 0.80 $1500 1.5 296 40 9% $417 34 17

Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 35 Ψηφιακό Λογικό Στθν ψθφιακι λογικι αντιςτοιχοφμε τισ διακριτζσ τιμζσ 0 και 1 ςε αναλογικά διαςτιματα. Τα μεγάλα πλεονζκτθματα τθσ ψθφιακισ λογικισ είναι (1) θ ακρίβεια που είναι ςυνάρτθςθ των ψθφίων, (2) τα μεγάλα περικϊρια κορφβου και (3) θ απλοφςτερθ ςχεδίαςθ. 36 18

Ψηφιακό Λογικό V out V OH Slope = -1 1 V OH V IH Αόριζηη Περιοχή Slope = -1 V IL V OL 0 V OL V IL V IH V in 37 Ψηφιακό Λογικό 38 19

Ηλεκτρικϊ Χαρακτηριςτικϊ - Θεώρημα Thevenin/Norton Σε θλεκτρικό επίπεδο όλα τα κυκλϊματα ςυμπεριφζρονται με αναλογικό τρόπο Θεϊρθμα Thevenin = Οποιοδιποτε γραμμικό δίκτυο με 2 άκρα, είναι ςυνδυαςμόσ πθγϊν και αντιςτάςεων, μπορεί να αντικαταςτακεί με 1 πθγι και 1 αντίςταςθ 39 Ηλεκτρικϊ Χαρακτηριςτικϊ - Θεώρημα Thevenin/Norton = Βιματα 1. Αφαιροφμε το φορτίο 2. Υπολογίηουμε το δυναμικό χωρίσ φορτίο (V TH ) 3. Θεωροφμε οιεςδιποτε πθγζσ κλειςτό κφκλωμα 4. Υπολογίηουμε τθν αντίςταςθ που βλζπει το φορτίο (R TH ) 40 20

Παραςιτικό Χωρητικότητα και Αντύςταςη Ο λόγοσ που ςυηθτιςαμε το κεϊρθμα Thevenin είναι για να γίνει αντιλθπτό ότι οτιδιποτε υλικό ζχει μια ιςοδφναμθ Παραςιτικι αντίςταςθ Παραςιτικι χωρθτικότθτα 41 Αξιοπιςτύα Θόρυβοσ ςτην Λειτουργύα i(t) v(t) V DD Inductive coupling Επαγσγηθή ύδεπμε Capacitive coupling ύδεπμε Υσξεηηθνηήησλ Power and ground noise Θόξπβνο πεγήο 42 21

Καμπύλη Μεταβύβαςησ Πύλησ V(y) V OH f V(y)=V(x) VOH = f(vol) VOL = f(voh) VM = f(vm) V Καηώθιη Ελαιιαγήο M V OL V OL V OH V(x) Ονομαζηικά Επίπεδα Δυναμικού 43 Οριςμόσ Περιθωρύων Θορύβου "1" V OH V OL NM H NM L Noise margin high V IH Undefined Region V IL Noise margin low "0" Gate Output Gate Input 44 22

Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 45 Επανακτητικό Ιδιότητα v 0 v 1 v 2 v 3 v 4 v 5 v 6 Αλυζίδα Ανηιζηροθέων Προζομοίωζη Δυναμικών 46 23

Επανακτητικό Ιδιότητα Επανακηηηική Μη-Επανακηηηική 47 Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 48 24

Fan-in και Fan-out N M Fan-out N Fan-in M 49 Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 50 25

Η Ιδεατό Πύλη V out g = R i = R o = 0 Fanout = NM H = NM L = V DD /2 V in 51 Μια πραγματικό καμπύλη μετϊβαςησ 5.0 4.0 NM L 3.0 (V) V out 2.0 1.0 V M NM H 52 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 V in (V) 26

Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 53 Συμβϊςεισ Καθυςτερόςεων 54 27

Κυκλικόσ Ταλαντωτόσ T = 2 t p N 55 Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 56 28

Δύκτυο RC 1 ου Βαθμού R vout vin C t p ln( 2) 0. 69 57 Περιεχόμενα Νόμοσ Moore, Εξζλιξθ πολυπλοκότθτασ/πυκνϊτθτασ Προκλιςεισ ςτθν Ψθφιακι Σχεδίαςθ Αφαίρεςθ: πότε ιςχφει και πότε όχι Μζτρα ποιότθτασ Κυκλϊματοσ Κόςτοσ Παραγωγισ Ψθφιακι Λογικι - Καμπφλθ Μετάβαςθσ Περικϊρια Θορφβου Ιδιότθτα Επανάκτθςθσ Δυναμικοφ Fan-in και Fan-out Παράδειγμα Καμπφλθσ Μετάβαςθσ Πφλθσ Συμβάςεισ μζτρθςθσ κακυςτεριςεων Κακυςτζρθςθ Δικτφου RC 1 ου Βακμοφ Κατανάλωςθ Ενζργειασ 58 29

Κατανϊλωςη Ιςχύοσ Στιγμιαία Ισχύς: p(t) = v(t)i(t) = V supply i(t) Μέγιστη Ισχύς: P peak = V supply i peak Μέση Ισχύς: 1 tt V P ave p( t) dt T t supply T tt t i supply t dt 59 Ενϋργεια καύ Ενϋργεια-Καθυςτϋρηςη Power-Delay Product (PDP) = E = Ενέργεια ανά λειτουργία = P av t p Energy-Delay Product (EDP) = μέτρο ποιότητας πύλης = E t p 60 30

Δύκτυο RC 1 ου Βαθμού - Κατανϊλωςη A 1 V dd E 0->1 = C L V 2 dd R PMOS i vout supply NETWORK vin A N NMOS NETWORK CV Lout C L E 0 1 T T Vdd = Pt dt = V dd i supply dt t = V dd C L dv out = C L V 2 dd 0 0 0 T T Vdd 1 2 E cap = P cap dt t = V out i cap dt t = C L V out dv out = --C V 2 L dd 0 0 0 61 Περύληψη Τα ψθφιακά κυκλϊματα παρουςίαςαν αλματϊδθ ανάπτυξθ, καί προβλζπεται να διατθριςουν το δυναμικό τουσ για τισ επόμενεσ δεκαετίεσ. Πολλζσ ενδιαφζροντεσ προκλιςεισ για το μζλλον Είναι απαραίτθτθ θ κατανόθςθ των λειτουργικϊν χαρακτθριςτικϊν ενόσ ςχεδίου Κόςτοσ, αξιοπιςτία, ταχφτθτα, κατανάλωςθ ιςχφοσ καί ενζργεια. 62 31