Low Voltage Swing BUS Driver and Interface Analysis for Low Power Consumption

전력소모 감소를 위한 저 전압 BUS 구동과 인터페이스 분석

This paper describes a low voltage swing bus driver using FCSR(Feedback Control Swing voltage Reduction) which can control bus swing voltage within a few hundred of mV. It is proposed to reduce power consumption in On-chip interface, especially for MDL(Merged DRAM Logic) architecture wihich has wide and large capacitance bus. FCSR operates on differential signal dual-line bus and on precharged bus with block controlling fuction. We modeled driver and bus to scale driver size automatically when bus environment is variant. We also modeled coupling capacitance noise(crosstalk) of neighborhood lines which operate on odd mode with parallel current source to analysis crosstalk effect in the victim-line according as voltage transition in the aggressor-line and environment in the victim-line. We built a test chip which was designed to swing 600mV in bus, shows 70Mhz operation at 3.3V, using Hyundai 0.8um CMOS technology. FCSR operate with 250Mhz at 3.3V by Hspice simulation.

본 논문은 FCSR(Freedback Control Swing voltage Reduction) 방식을 이용하여 bus 구동전압을 수백 mV이내로 줄일 수 있는 구동기에 대한 내용을 다루고 있다. 이는 MDL 구조와 같이 대용량, 대단위 bus에서의 전력소모를 줄이기 위한 연구로 FCSR은 dual-line bus와 bus precharging을 기본구조로 채택하고 있다. Bus 환경이 변화함에 따라 일정한 구동전압을 유지하기 위하여 구동기의 크기를 자동적으로 조절할 수 있도록 구동기와 bus를 모델링 하였고 또한 odd mode로 동작하는 이웃하는 선간의 커플링 영향을 평행 전류원으로 모델링하여 선간간섭(crosstalk) 영향을 분석하였다. 현대 0.8um 공정으로 제작된 chip은 bus를 600mV로 구동하도록 설계되었으며 테스트결과 3.3V에서 70Mhz로 동작 가능하다. Hspice 시뮬레이션으로 FCSR은 3.3V에서 250Mhz의 동작이 가능하다.