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2004 년 10 월 29 일

LSI 전력 소비를 50%이상 줄이는 개발 된 회로 토토사이트 첫충

보드 바이어스 제어 토토사이트 첫충의 온도 의존성을 성공적으로 제거했습니다

Hitachi Central Research Institute (Director : Nishino Toshikazu)는 LSI의 전력 소비를 줄이는 강력한 회로 기술인 "Forward-Body-Bias"를 사용하여 작동 온도에 의존하지 않는 저전력 회로를 성공적으로 개발했습니다. 이는 온도 상승이 상승 할 때 LSI 속도의 둔화를 제거하여 보드 바이어스의 단점이어서 전체 범위의 온도에서 저전압 작동을 허용합니다. 결과적으로, LSI의 전력 소비는 보드 바이어스가 도입되기 전과 비교하여 절반으로 줄일 수 있습니다. 개발 기술은 모바일 장치에 필요한 LSI 전력 감소에 기여하는 기본 회로 기술입니다.

모바일 장치에 필요한 전력 소비를 줄이려면 디스플레이 및 통신의 전력 소비를 줄이고 장치의 뇌 역할을하는 LSI (대규모 통합 회로)의 전력 소비를 줄이는 것이 중요합니다. 저전력 소비로 LSI를 주도하기 위해 개발 된 회로 토토사이트 첫충 중에서 보드 바이어스 제어 토토사이트 첫충은 속도의 저하없이 전력 소비를 크게 줄일 수 있습니다. 토토사이트 는 2000 년 시스템 LSI를위한 보드 제어 토토사이트 첫충을 개발 한 이래로 저전력 서킷 분야의 최고 러너로서 새로운 토토사이트 첫충의 연구 및 개발을 연구하고 있습니다. 그러나, 기판 바이어스는 온도 의존성의 도전과 고온에서 속도 분해가 발생한다. 그러나, 이의 원인은 지금까지 명확하지 않았으며, 전력 소비 감소의 효과를 희생하여 고온에서 성능 저하가 발생하지 않는 조건 하에서 시스템이 도입되었습니다.

이러한 배경으로 인해 토토사이트 는 기판 바이어스로 인한 온도 의존성의 원인을 성공적으로 설명하고 "온도 변화에 의존하지 않는 기판 바이어스를 제어하는 기술"을 제안했습니다. 개발 된 기술의 개요는 다음과 같습니다.

기질 바이어스의 온도 의존성 이해
우리는 보드 바이어스를 제어함으로써 정상적으로 작동하지 않는 기생 트랜지스터 (트랜지스터 : 구조로 인해 존재하는 바이폴라 트랜지스터)가 회로에서 작동하여 전류가 증가한다는 것을 발견했습니다. 이를 입증하기 위해, 우리는 기생 트랜지스터를 적극적으로 구동하고 그들의 특성을 조사하는 회로를 만들었고, 우리가 발견 한 온도 의존성 모델이 정확하다는 것을 발견했습니다.*1.
온도 의존성이 아닌 기판 바이어스 토토사이트 첫충 개발
실험 회로를 사용하여 보드 제어의 온도 특성이 명확하다는 사실을 활용하여 온도에 대한 최적의 전원 공급 전압 및 보드 바이어스를 LSI에 공급하는 제어 방법을 개발했습니다. 새로운 "온도 센서", "참조 테이블"이 LSI의 회로 섹션에 추가되었으며, 각 온도에 해당하는 최적 전원 공급 전압 및 보드 바이어스가 작성되었습니다. 이 방법은 온도 센서에 의해 감지 된 온도에 따라 최적의 전원 공급 전압 및 보드 바이어스를 기준 테이블로부터 LSI에 공급합니다.

기존의 보드 제어는 속도가 저하되지 않은 조건에서 전력 소비를 25% 줄일 수 있지만, 이번에 개발 한 온도 변화에 반응하는이 보드 제어 방법을 적용함으로써 전력 소비를 28% 감소시켜 총 50% 이상의 전력 소비가 발생할 수 있습니다. 이 토토사이트 첫충은 지금까지 연구 및 개발 된 기판 바이어스 토토사이트 첫충의 한계를 극복 한 새로운 회로 토토사이트 첫충이라고 할 수 있으며 새로운 LSI 응용 프로그램의 개발을 주도 할 것입니다.

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MOS 트랜지스터에서 구조적으로 기생충이있는 양극 트랜지스터는 정상적인 LSI 작동에 영향을 미치지 않지만 FBB 제어 LSI를 사용하면 바이폴라 트랜지스터가 회로를 작동시키고 전류를 증가시킵니다. 우리는 이것이 FBB 제어의 온도 의존성의 원인이라는 것을 발견했습니다. 이 FBB 제어 특성을 명확히하기 위해 기생 바이폴라 트랜지스터가 회로에서 작동하고 LSI에 영향을 미치는 "강도 및 약한 이중 바이폴라 모드"를 제안했습니다. 2 개의 기생 바이폴라 트랜지스터는 본질적으로 MOS 트랜지스터 구조로 인한 기본 폭의 차이를 가지며, 전류 증폭 속도는 1 배의 크기 다릅니다. 강도 및 약점 이중 바이폴라 모드를 사용한 분석에서, FBB 제어 특성을 결정하는 LSI의 전원 공급 전류 및 보드 전류는 상이한 양극 트랜지스터의 특성에 의해 결정된다.
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m CMOS 토토사이트 첫충을 사용하여 생성 된 평가 칩의 실제 측정은 강도 및 약점 듀얼 양극 모드를 사용하여 분석과 거의 일치 하여이 모드의 유효성을 확인했습니다.

위

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