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JSSC 2006第1期Clocking & PLLs90nm

A 110 GOPSW 16-bit Multiplier and Reconfigurable PLA Loop in 90-nm CMOS

90nm CMOS工艺下16位单周期乘法器与可重构PLA控制模块,实现110 GOPSW性能。
90nm CMOS, 1.3V, 1GHz, 9mW
16位乘法器可重构PLA低功耗压缩树架构PMOS睡眠晶体管
创新点1:优化的压缩树架构(方法创新) - 采用radix-4 Booth编码和到达时间感知的完成加法器,显著降低了压缩树的扇出和布线复杂度,同时实现了0.03 mm²的高密度布局,支持1 GHz的高频操作。
创新点2:低功耗PMOS睡眠晶体管(电路创新) - 使用PMOS睡眠晶体管实现超低待机功耗(75 μW)和快速唤醒(1周期),在保持高噪声容忍度的同时有效降低了静态功耗。
创新点3:可扩展的乘法器性能(系统创新) - 通过电压调节实现性能可扩展性,在1.95V下可达1.5 GHz/32 mW,在570 mV下实现50 MHz/79 μW,覆盖高性能与超低功耗两种工作模式。
创新点4:高能效比设计(系统创新) - 在1.3V工作电压下实现110 GOPS/W的能效比,结合全高阈值电压晶体管使用,将动态泄漏功耗控制在540 μW以下。
Abstract
This paper describes a 16 16 bit single-cycle 2’s complement multiplier with a reconfigurable PLA control block fabricated in 90-nm dual- /86/116CMOS technology, oper- ating at 1 GHz, 9 mW (measured at 1.3 V , 50 C). Optimally tiled compressor tree architecture with radix-4 Booth encoding, arrival-profile aware completion adder and low clock power write-port flip-flop circuits enable a dense layout occupying 0.03 mm /50while simultaneously achieving: 1) low compressor tree fan-outs and wiring comp