عنوان پایان‌نامه
مدل سازی پارامترهای مدارهای دیجیتال در ناحیه نزدیک آستانه با توجه به نوسانات ساخت
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک-مدار وسیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2629;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67361
- تاریخ دفاع
- ۲۹ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- هادی احمدی بالف
- استاد راهنما
- علی افضلی کوشا
- چکیده
- در این پایان‌نامه، یک تابع چگالی احتمال واحد برای مدلسازی توزیع تأخیر و توان نشتی در حضور نوسانات ساخت پیشنهاد می‌گردد. مدل نوسانات تأخیر با در نظر گرفتن مدل‌های جریان در نواحی مختلف عملکرد ترانزیستور بدست آمده است. بر اساس این مدل‌ها، استفاده از توزیع Log-Skew-Normal (LSN) برای مدلسازی نوسانات تأخیر در گستره وسیعی از مقادیر منبع تغذیه شامل نواحی عملکرد زیرآستانه تا بالای آستانه پیشنهاد شده است. با در نظر گرفتن این که نوسانات جریان نشتی دروازه‌های منطقی پایه می‌تواند با توزیع Log-Normal (LN) مدل شود و همچنین با توجه به این که جمع چند متغیر تصادفی با توزیع LN می‌تواند با متغیری با توزیع LSN تقریب زده شود، استفاده از تابع LSN برای مدلسازی نوسانات جریان نشتی مدارهای بزرگ نیز پیشنهاد شده است. با توجه به پیشنهاد توزیع LSN برای هر دو پارامتر تأخیر و توان نشتی، پیشنهاد نمودیم که برای مدلسازی تابع چگالی احتمال مشترک JPDF لگاریتم این دو پارامتر استفاده از توزیع دو بعدی Skew-Normal (SN) پیشنهاد شده است. برای سنجیدن میزان دقت مدل‌های آماری پیشنهادی، میانگین، انحراف معیار، چولگی، صدک 99ام، و بازده توزیع پیشنهادی با مقادیر متناظر از توزیع‌های نرمال و LN به عنوان مدل‌های دیگر با داده‌های بدست آمده از شبیه‌سازی مونت-کارلو (MC) برای مدارات مختلف مقایسه شده است. نتایج دقت بالاتری برای توزیع پیشنهادی در تمامی نواحی عملکرد برای هر دو نوع افزاره بالک nm45 و فین‌فتnm14 نشان می‌دهد. علاوه بر این، برای ارزیابی دقت JPDF پیشنهادی، مقدار جذر میانگین مربعات RMS خطای مقادیر چگالی احتمال نیز با مدل‌های پیشنین مقایسه شده است. این بار نیز مقایسه نشانگر دقت بالاتر JPDF پیشنهادی بود. در نهایت نشان داده شد که با استفاده از مدل پیشنهادی می‌توان تعداد شبیه‌سازی‌های MC مورد نیاز برای بدست آوردن بازده ساخت ? 3 در ناحیه نزدیک آستانه را 2.1 برابر کمتر کرد.
- Abstract
- In this thesis, a single Probability Density Function (PDF) for the distributions of the delay and the leakage power in the presence of the process variation is proposed. The delay variation model is inspired by considering the analytical current models for each region of operation. Based on these models, we suggest using the Log-Skew-Normal (LSN) distribution for modeling the delay variation for a wide range of supply voltages from the sub-threshold to above-threshold regions of operation. Noting that the variation of the leakage power of logic gates may be modeled by a Log-Normal (LN) distribution and also considering the fact that the sum of lognormal distributions can be approximated by an LSN distribution, the use of the LSN function for the leakage power distribution of large circuits is also proposed. Having suggested the LSN distributions for both the delay and leakage power, we propose the bivariate Skew-Normal (SN) distribution for modeling the Joint-PDF (JPDF) of the logarithm of delay and leakage power distributions for large circuits. To assess the accuracy of the proposed statistical models, the mean, standard deviation, skewness, 99th percentile, and yield of the proposed distribution are compared with those of the Normal and the LN distributions using the Monte Carlo (MC) simulations for different circuits. The results show a higher accuracy for the proposed distribution in all regions of operation for both the 45nm Bulk and 14nm FinFET devices. In addition, to evaluate the accuracy of the JPDF, the Root Mean Square (RMS) errors of PDF values are compared with those of the conventional models. Again, the comparison reveals a higher accuracy for the proposed JPDF. Also, the proposed model enables us to obtain the 3? yield of the delay and leakage distributions using 2.1 times less MC simulations in near-threshold region of operation.
