基于施密特触发的高鲁棒性亚阈值标准单元

作者：张跃军; 韩金亮; 张会红^*

来源：电子与信息学报, 2021, 43(06): 1550-1558.

• 标准单元
• 低功耗
• 亚阈值
• 施密特触发特性

亚阈值电路是低功耗重要发展方向之一。随着电源电压降低,晶圆代工厂提供的标准单元电路性能容易受噪声和工艺偏差的影响,已经成为制约亚阈值芯片的瓶颈。该文提出一种基于施密特触发(ST)与反向窄宽度效应(INWE)的亚阈值标准单元设计方案。该方案首先利用ST的迟滞效应与反馈机制,在电路堆叠结点处添加施密特反馈管以优化逻辑门、减少漏电流、增强鲁棒性;然后,采用INWE最小宽度尺寸与分指版图设计方法,提高电路的开关阈值与MOS管的驱动电流;最后,在TSMC 65 nm工艺下构建标准单元的物理库、逻辑库和时序库,完成测试验证。实验结果表明,所设计的亚阈值标准单元与文献相比,功耗降低7.2%～15.6%,噪声容限提升11.5%～15.3%,ISCAS测试电路的平均功耗降低15.8%。

• 单位
  宁波大学; 专用集成电路与系统国家重点实验室; 复旦大学