Helms, Domenik (2009) Leakage Models for High Level Power Estimation. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

In heutigen sub-100nm CMOS Systemen sind Leckströme von hoher Bedeutung. Diese können auf Transistorebene langsam aber genau (BSIM oder PSP) und auf der Gatter-Ebene schneller aber unter Vernachlässigung wichtiger Parameter (Liberty) vorhergesagt werden. In dieser Arbeit werden Modelle auf RT Ebene entwickelt, die schneller als bisherige Gatter Modelle aber nahezu so genau wie Transistormodelle sind. Dafür wird eine Modellhierarchie von einfachen Transistorbeschreibungen über Gattermodelle bis hin zu RT Soft Makros entwickelt, in der alle wesentlichen Parameter entweder zur nächsten Ebene durchgereicht (und sind dann bis hin zur Systemebene verfügbar) oder, wo möglich, implizit in die Modelle integriert werden. Diese Modelle sind millionenfach schneller als SPICE aber innerhalb von 3.6% - 6.9% Standardabweichung für eine weite Spanne an Temperaturen, Betriebsspannungen und Prozessvariationen.

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Leakage currents are a major concern in sub-100nm CMOS. Existing leakage models either offer accurate, but slow simulation at transistor level (BSIM or PSP), or faster gate level modelling, disregarding relevant parameters (Liberty). This thesis develops RT level leakage macro models, being even faster than recent gate level models, while regarding all relevant parameters and thus being just slightly less accurate than transistor level models.A powerful, yet fast single transistor leakage model is presented, which can be characterised using industrial standard models. This model is abstracted in layers, first towards gate models, then RT hard macros, and finally RT soft macros, while explicitly or implicitly preserving parameter influences. All relevant parameters are forwarded through all abstraction layers and can still be explicitly regarded at system level. The final model needs less than a hundred parameters to capture the leakage behaviour of an entire RT component family. A model prediction is up to a million times faster than SPICE and is within 3.6% - 6.9% std. deviation over a wide range of operating conditions and process variation settings.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Leakage current , macro-model , process variation , ESL power estimation
Controlled Keywords:	Leckstrom , Makrosimulation , Verlustleistung , Abschätzung
Subjects:	Generalities, computers, information > Computer science, internet
Divisions:	School of Computing Science, Business Administration, Economics and Law > Department of Computing Science
Date Deposited:	17 Jan 2013 14:24
Last Modified:	08 Jul 2013 13:04
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/915
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-9825
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