Analiza własności energetycznych wielopoziomowych dekoderów n-na-2n w technologii CMOS

W artykule przedstawiono wyniki oceny parametrów energetycznych i ich analizę dla wielopoziomowych dekoderów n-na-2n linii zaprojektowanych w technologii CMOS UMC 180 nm. Do rysowania topografii opracowano uniwersalną metodę. Projektowanie układu jest szybkie i łatwe dzięki specjalnie wykonanej bibliotece komórek oraz opracowaniu sposobu ich układania. Wykorzystując przygotowane bloki składowe zaprojektowano kilka dekoderów poczynając od realizacji jednopoziomowej, przez wszystkie możliwe rozwiązania, kończąc na maksymalnej liczbie poziomów. Tak zaprojektowane topografie poddano ocenie ich parametrów - czasowych i energetycznych. W szczególności pobór mocy analizowano z uwzględnieniem rozszerzonego modelu energetycznego układu cyfrowego, który bazuje na analizie zmian wektorów wejściowych układu zamiast zwykłej aktywności przełączeniowej poszczególnych sygnałów. Dzięki temu możliwe jest uwzględnienie drobnych subtelności podczas analizy energetycznej układu, a także porównanie różnych rozwiązań dla z góry określonych warunków pracy układu. Wyniki tych badań pozwalają wyciągnąć wnioski co do praktycznych zaleceń projektowania topografii dekoderów.

---

In the paper authors present the results of the assessment of energy parameters and analysis for the multi-level n-to-2n-lines designed in CMOS 180 nm UMC. Special universal method for drawing of decoders layouts was developed. Design of circuits is quick and easy thanks to a specially made library of cells. The way to placing of cells was developed too. Using prepared building blocks a few decoders are designed starting from the implementation of the single-level, through all the possible solutions, ending with the maximum number of levels. Designed layouts were assessed under energy and time parameters. In particular, the power consumption was analysed taking into account the extended power model of a digital circuit. The model is based on analysis of changes in input vectors instead of the traditional switching activity of input signals. This allows possibility to take into account the fine subtleties of the circuit energy analysis, as well as a comparison of different solutions for given conditions of the circuit work. The results of these investigation allow to draw conclusions about the practical recommendations for design of decoders layouts.