TY  - THES
A3  - Rückert, Ulrich
A3  - Scheytt, Christoph
AB  - Der Betrieb digitaler CMOS-Schaltungen im Subschwellbereich, d.h. bei Versorgungsspannung unterhalb der Schwellspannung der Transistoren, bietet eine Nische für Anwendungen, bei denen die Minimierung des Energie- oder Leistungsbedarfs das maßgebliche Entwurfskriterium darstellt, während Performanzanforderungen eher moderat und zweitrangig sind. Typischerweise kann der Energiebedarf einer Schaltung durch den Subschwellbetrieb um eine, der Leistungsbedarf um vier oder mehr Größenordnungen reduziert werden. Der Entwurf einer Subschwellschaltung ist jedoch mit einer Reihe von Herausforderungen verknüpft, da der Einfluss von Prozess-, Spannungs- und Temperaturschwankungen wesentlich ausgeprägter ist als bei konventionellen Versorgungsspannungen. Diese Arbeit befasst sich mit dem Entwurf integrierter Digitalschaltungen, die für einen ressourceneffizienten und robusten Betrieb im Subschwellbereich ausgelegt sind. Als Basis für die Implementierung beliebiger digitaler Systeme wird zunächst die Entwicklung zweier speziell für den Subschwellbetrieb optimierter Standardzellenbibliotheken in Technologien mit Strukturgrößen von 90 nm und 65 nm beschrieben. Darauf basierend werden zwei prototypische ASIC-Realisierungen vorgestellt, die die Vorzüge des Subschwellbetriebs belegen. Der erste Schaltkreis in der 90-nm-Technologie besteht aus vier 32-bit-ALUs. Der zweite ASIC in der 65-nm-Technologie enthält zwei Kopien eines vollständigen Subschwellprozessors mit einer 32-bit-Architektur und sechsstufiger Pipeline sowie spezielle Subschwell-SRAM-Blöcke. Dabei wird ein neuartiges System zur adaptiven Spannungs- und Frequenzskalierung unter Berücksichtigung von Prozess- und Betriebsparameterschwankungen eingesetzt. Dieser ASIC kann als Grundbaustein energieeffizienter eingebetteter Systeme dienen.
AU  - Lütkemeier, Sven
DA  - 2013
DP  - Universität Paderborn
LA  - ger
N1  - Tag der Verteidigung: 14.05.2013
N1  - Paderborn, Univ., Diss., 2013
PB  - Veröffentlichungen der Universität
PY  - 2013
T2  - Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik
TI  - Ressourceneffiziente Digitalschaltungen für den Subschwellbetrieb
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:466:2-11584
Y2  - 2026-01-14T01:27:23
ER  -