嵌入式SRAM编译器时序功耗模型的建立与验证

【摘要】嵌入式存储器作为SoC系统中的重要组成部分,其在SoC中的作用日益增加。首先,SoC芯片数据通道的关键路径上存在一些SRAM,使芯片的速度受到SRAM的访问速度的直接制约；其次,SRAM的功耗占据SoC芯片整体功耗的比重逐渐增加,它由SRAM存储容量和读写速度的增加造成的；再次,芯片的面积和成本受到SRAM集成度的影响,而这可以通过使用高水平的设计技术和先进的物理实现技术降低影响；总体来讲就是SoC各性能的发展瓶颈是SoC中SRAM造成的,如速度(频率)、功耗和面积。所以制作位于关键路径上的SRAM对实现SoC芯片整体性能的提高,功耗以及成本的降低非常有利,这些SRAM具有高速、低功耗、高密度等特性。当今半导体行业通常利用全定制和SRAM编译器两种设计方法产生需要的存储器。本文采用SRAM编译器快速生成用户群体各自所需的SRAMIP核,采用了确保SRAM稳定性和高性能等的全定制设计方法。用户能够从产生的Datasheet文件中用户可以直接读取SRAM的性能参数,包括时序和功耗等,其中Datasheet文件中的数据来源于Lib库中参数模型解析的结果,对SRAM的性能参数我们通过建立模型的方法表明。常用建模方案有解析模型法和统计模型法。目前的编译器普遍还存在的问题是设计周期长,对具体SRAM电路结构的依赖程度比较高,开发过程中的重复性投入,设计效率低下。本文基于SRAM的研究分析的基础上,对编译器设计中涉及到的参数模型重新整理分析,针对不同容量的SRAM分别提出了新的时序、功耗模型方案。首先,针对大容量SRAM字线负载过大的问题使用了分等级字线译码结构技术,使工作的字线上负载大幅度的降低；其次,对于那些容量大于32KB的SRAM利用分模块译码技术,使每次只有一个模块处于工作状态,更有利于提高SRAM的性能和降低功耗；再次,建立了不同容量SRAM的时序功耗模型；最后,制作了SRAM编译器的Lib、Datasheet等模板文件,并对其进行验证。采用上述方案可以从提高SRAM编译器的通用性及灵活性,从下面几个方面能很好的进行说明：一、自主选择架构,根据用户的要求实现最优SRAM架构的选择,以平衡面积、延时、功耗的要求；二、通用性强,只要提供相应的模板文件及特定工艺的单元库,就可编译生成任何类型的存储器；三、较好的时序及功耗计算方法,能够基于选择的SRAM结构合理的选择Lib库文件中的参数模型。
【作者】龚才；
【导师】陈军宁；吴秀龙；
【作者基本信息】安徽大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】SRAM；编译器；SoC；时序模型；功耗模型；

【参考文献】
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