Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Course and contest Results of Phase 3 Vincent Wiese Selected Topics in VLSI Design (Module 24513)

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1 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Course and contest Results of Phase 3 Vincent Wiese Selected Topics in VLSI Design (Module 24513) 04.04.2015 © 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik1

2 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Content 1Preliminaries 2Observations 3Synthesis Commands 4Heuristical Approach 5Metric + FIR Filter 6Further Improvements 04.04.2015 2© 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik

3 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Preliminaries ------------> 04.04.2015 3© 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik Source: Timmermann: CMOS Low-Power Techniken (Vorlesung HiSII)

4 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Observations synthesis results do not follow the theory all variables affect each other only heuristical approach possible 12 libraries: low/standard/high Vt * 1,0/1,1/1,2/1,3 Vdd best frequency ≠ best metric  optimal frequency changes with used library 04.04.2015 4© 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik

5 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Synthesis Commands set_priority_list  no significant improvements observed compile_ultra  good improvements for the hole metric -gate_clock  clock gating for less Power consumption -retime  delay optimisations -timing_high_effort_script  delay optimisations used library: COREHVTtyp13V  leads to best metric so far, but still not all libraries tested 04.04.2015 5© 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik

6 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Heuristical Approach 04.04.2015 6© 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik

7 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Metric target frequency 1205 MHz (0.83 ns) (higher frequency possible but only with loss of metric) dynamic power13,0191 mW leakage power0,0957µW metric1,405 * 10^18[(MHz)³/W²] 04.04.2015 7© 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik

8 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik FIR Filter 04.04.2015 8© 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik

9 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Future Improvements find optimal Vt/Vdd combination (library) VHDL optimization multiple Vdd multiple tresholds reducing α and C trade-off area for low-power 04.04.2015 9© 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik

10 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Thank you! 04.04.2015 10© 2013 UNIVERSITÄT ROSTOCK | Fakultät für Informatik und Elektrotechnik