Design techniques to mitigate the impact of pvt-variations in nanometer circuits
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Date
2020
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
El impacto de las variaciones del proceso de fabricaci ón, la temperatura de
operaci ón y la tensi ón de alimentación (PVT) en el rendimiento de Systems-on-
Chip (SoC) generalmente se mitiga mediante algoritmos de calibraci ón. Estos
algoritmos (ejecutados generalmente en segundo plano) utilizan datos de sensors
PVT para ajustar la operaci ón a expensas de hardware adicional, latencia y
consumo de energía.
Este trabajo presenta tres t écnicas de diseño novedosas y de baja complejidad
para reducir la incidencia de variaciones PVT globales, locales y aleatorias
en el rendimiento de un SoC. La primera alternativa aborda la calibraci ón de
offset en ecualizadores de retroalimentaci ón de decisi ón (DFE), utilizados en enlaces
seriales. El offset se detecta en el dominio de fase utilizando un detector
de fase en la salida del comparador. Esta detección permite eliminar la conexi ón
cl ásica de modo común en la entrada del comparador. El método permite la implementación de una calibraci ón sobre la marcha sin afectar la carga en la ruta
de la se˜ nal.
La segunda t écnica consiste en un algoritmo de calibraci ón para ajustar la
no linealidad diferencial (DNL) en convertidores digital-anal ógico capacitivo. El
algoritmo reduce la necesidad de conectar la matriz capacitiva a Vcm mientras
se calibra, lo que reduce la complejidad del circuito, la potencia y el consumo de
área. La tercera t écnica se concentra en mejorar la robustez de la estabilidad
de los reguladores lineales. La estabilidad de frecuencia se ve mejorada por dos
aspectos: un compensador de Adelanto-atraso, y un esquema adaptativo para la
corriente de polarizaci ón y el tamaño del transistor de potencia. El compensador
se implementa usando la resistencia en serie equivalente del capacitor externo.
Además, una estimación de subimpulso realizada por el detector de brown-out
de unidades de administraci ón de energía convencionales establece la corriente
de polarizaci ón y el tamaño del transistor de paso.
Description
Keywords
Reducción de offset, Variaciones PVT, Calibraci ón de DNL, regulador de tensi ón, Conversi ón de datos.