【摘 要】
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随着人工智能时代的来临,对于芯片算力和功耗的要求日益提高。目前单片的晶体管密度已经达到0.9亿/mm~2,例如,英特尔基于IVY Bridge的四核芯片大约有十二亿个晶体管。设计这样异常庞大且复杂的电路无法依靠人力实现,必须使用自动化方式。电子设计自动化（EDA）是进行芯片设计所必不可少的工具,而标准单元库是使用EDA工具进行芯片设计的核心。当下主流的集成电路采用FinFET器件,目前FinFET
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随着人工智能时代的来临,对于芯片算力和功耗的要求日益提高。目前单片的晶体管密度已经达到0.9亿/mm~2,例如,英特尔基于IVY Bridge的四核芯片大约有十二亿个晶体管。设计这样异常庞大且复杂的电路无法依靠人力实现,必须使用自动化方式。电子设计自动化（EDA）是进行芯片设计所必不可少的工具,而标准单元库是使用EDA工具进行芯片设计的核心。当下主流的集成电路采用FinFET器件,目前FinFET器件的最小特征尺寸已达到5nm。由于FinFET器件无法通过无限制地降低电源电压来降低器件的功耗,所以为了应对未来低功耗电路中更低供电电压的需求,突破传统CMOS器件60mV/dec亚阈值斜率的极限,TFET器件应运而生。TFET的电流传输机制是带间隧穿,能够将亚阈值斜率降低至60mV/dec以下,有效地解决传统器件的局限性问题。传统的TFET是单输入器件,最近研究者已提出了二输入TFET器件,从而使电路具有更紧凑的结构,减小电路的晶体管数量。如果器件具有更多的输入端,将使电路设计具有更多的灵活性,从而减小器件数量,获得更好的电路性能。本文希望设计出一种采用三输入TFET器件的逻辑综合库,并进行验证。本学位论文主要包括以下的研究内容:1.三输入TFET标准单元电路的设计与优化。研究了三输入TFET电路结构,进行了器件-电路工艺上的协同优化,设计出性能最优的电路用以构建标准单元库。2.构建了三输入TFET逻辑综合库。使用HSPICE仿真软件分析电路,在优化三输入器件数据量的基础上提取标准单元所必需的器件特性和时序参数,将得到的相应参数制定成技术文件,转化为EDA软件可识别的门级网表。3.标准单元库验证。利用Synopsys公司的Design Compiler软件对三输入TFET器件逻辑电路仿真,通过综合工具调用三输入TFET标准单元库并进行逻辑综合,综合结果证明所设计的标准单元能够被EDA工具使用,对比单输入器件证明三输入TFET器件能够实现更低功耗的电路。
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