This paper realizes the multi-output truncated difference circuits using current mode CMOS, and presents the algorithm designing multi - valued logic functions of a given multivalued truth tables. This algorithm divides the discrete valued functions and the interval functions, and transforms them into the truncated difference functions. The transformed functions are realized by current mode CMOS. The technique presented here is applied to MOD4 addition circuit and GF(4) multiplication circuit.
BIST architecture and circuit design are presented for the self-test of various datapath megacells including embedded SRAM, barrel shifter, adder and multiplier. The BIST architecture is composed of VCO, ROM, comparator and otehr control logic to measure the megacell' performance up to 300MHz. PC interface and control logic are also implemented to perform the manual testing of each megacell with various test patterns. The control logic was designed using VHDL and its circuit is synthesized using Synopsys for $0.6\mu$ 1-poly, 3-matal CMOS technology.
본 논문에서는, 트위스티드 연결구조를 이용한 새로운 저전압 스윙 도미노 로직 회로를 제안한다. 제안된 회로의 출력스윙 범위는 트위스티드 트랜지스터의 사이즈와 출력 캐패시턴스의 크기에 따라 조절가능하다. 제안된 회로를 적용한 리플캐리덧셈기(Ripple Carry Adder)는 도미노 CMOS로직에 비해 전력소비는 37%감소했고 전력 지연 곱(power-delay product)은 43%감소했다.
본 논문에서는 전류모드 CMOS의 기본회로를 이용해 다치 논리(Multiple Valued Logic) 연산기를 설계하고자 한다. 우선, 2진(binary)FFT(Fast courier Transform)를 확장해 다치 논리회로를 이용해서 고속 다치 FFT 연산기를 구현하였다. 다치논리회로를 이용해서 구현한 FFT연산은 기존의 2치 FFT과 비교를 해 본 결과 트랜지스터의 수를 상당히 줄일 수 있으며 회로의 간단함을 알 수가 있었다. 또한, 캐리 전파 없는 가산기론 구현하기 위해서 {0, 1, 2, 3}의 불필요한(redundant) 숫자 집합을 이용한 양의 수 표현을 FFT회로에 내부적으로 이용하여 결선의 감소와 VLSI 설계시 정규성과 규clr성으로 효과적이다. FFT 승산을 위해서는 승산기의 연산시간과 면적을 다치 LUT(Look Up Table)로 이용해 승산의 역할을 하였다. 마지막으로 이진시스템(binary system)과의 호환을 위해 다치 하이브리드형 FFT 프로세서를 제시하여 2진 4치 부호기와 4치 2진 복호기 및 전류모드 CMOS회로를 사용하여 상호 호환성을 갖도록 설계를 하였다.
C 언어로 만든 VLSI 레이아웃 언어를 사용하여 CMOS PLA를 설계한다. PLA cell의 library를 만들고 Protector 회로의 제어논리로 사용되는 PLA를 NCR 설계법칙을 이용하여 설계하고 레이아웃 프로그램을 만든다. 관련되는 프로그램 기법을 논의하고 레이아웃을 display할 수 있도록 한다.
The ALU of CMOS microcomputer have been designed with the 3um design rule for CMOS polysilicon gate and Its cells were layed out. The operation of circuits were simulated with EDAS_P. The widths and lengths of gates In the circuit were determined using SPlCE. The carry delay of the ALU was Improved by Manchester carry method. The results of logic and circuit simulation were in good agreement with expected circuit characteristics.
Current test has recently been known to be a promising testing method in CMOS VLSI because conventional voltage test can not make sure of the complete detection of bridging, gate-oxide shorts, stuck-open faults and etc. This paper presents a new BIC(built-in current sensor) for the internal current test in CMOS logic circuit. A single phase clock is used in the BIC to reduce the control circuitry of it and to perform a self- testing for a faulty current. The BIC is designed to detect the faulty current at the end of the clock period, so that it can test the CUT(circuit under test) with much longer critical propagation delay time and larger area than conventional BICs. The circuit is composed of 18 devices and verified by using the SPICE simulator.
Clock Controlled Dual keeper Domino logic structures (CCDD_1 and CCDD_2) for achieving a high-speed performance with low power consumption and a good noise margin are proposed in this paper. The keeper control circuit comprises an additional PMOS keeper transistor controlled by the clock and foot node voltage. This control mechanism offers abrupt conditional control of the keeper circuit and reduces the contention current, leading to high-speed performance. The keeper transistor arrangement also reduces the loop gain associated with the feedback circuitry. Hence, the circuits offer less delay variability. The design and simulation of various wide fan-in designs using 180 nm CMOS technology validates the proposed CCDD_1 and CCDD_2 designs, offering an increased speed performance of 7.2% and 8.5%, respectively, over a conventional domino logic structure. The noise gain margin analysis proves good robustness of the CCDD structures when compared with a conventional domino logic circuit configuration. A Monte Carlo simulation for 2,000 runs under statistical process variations demonstrates that the proposed CCDD circuits offer a significantly reduced delay variability factor.
본 논문에서는 전류모드 CMOS에 의한 2변수 3치 가산기 회로와 승산기 회로를 구현하였다. 제시된 전류모드 CMOS에 의한 3치 가산기 회로와 승산기 회로는 전압 레벨로 동작하며, HSpice 시뮬레이션을 통하여 이 회로들에 대하여 동작 특성을 보였다. 제시 된 회로들은 $0.180{\mu}m$ CMOS 표준 기술을 사용하여 HSpice로 시뮬레이션 하였다. 2 변수 3치 가산기 및 승산기 회로의 단위 전류 $I_u$는 $5{\mu}A$로 하였으며, NMOS의 길이와 폭 W/L는 $0.54{\mu}m/0.18{\mu}m$이고, PMOS의 길이와 폭 W/L는 $1.08{\mu}m/0.18{\mu}m$이다. VDD 전압은 2.5V를 사용하였으며 MOS 모델은 LEVEL 47으로 시뮬레이션 하였다. 전류모드 CMOS 3치 가산기 및 승산기 회로의 시뮬레이션 결과에서 전달 지연 시간이 $1.2{\mu}s$이며, 3치 가산기 및 승산기 회로가 안정하게 동작하여 출력 신호를 얻는 동작 속도가 300MHz, 소비 전력이 1.08mW임을 보였다.
Kim, Kyung Rok;Jeong, Jae Won;Choi, Young-Eun;Kim, Woo-Seok;Chang, Jiwon
Journal of Semiconductor Engineering
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제1권1호
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pp.57-63
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2020
Complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology is now facing a power scaling limit to increase integration density. Since 1970s, multi-valued logic (MVL) has been considered as promising alternative to resolve power scaling challenge for increasing information density up to peta-scale level by reducing the system complexity. Over the past several decades, however, a power-scalable and mass-producible MVL technology has been absent so that MVL circuit and system implementation have been delayed. Recently, compact MVL device researches incorporating multiple-switching characteristics in a single device such as 2D heterojunction-based negative-differential resistance (NDR)/transconductance (NDT) devices and quantum-dot/superlattices-based constant intermediate current have been actively performed. Meanwhile, wafer-scale, energy-efficient and variation-tolerant ternary-CMOS (T-CMOS) technology has been demonstrated through commercial foundry. In this review paper, an overview for MVL development history including recent studies will be presented. Then, the status and its future research direction of MVL technology will be discussed focusing on the T-CMOS technology for peta-scale information processing in semiconductor chip.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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