芯片设计数字后端工艺库LVT、HVT、SVT的区别

嵌入式电子 2023-03-16 16:36

名词解释:

HVT = High V threshold. Can be used in the path where timing is not critical. So by using HVT cells we can save power.

HVT的功耗最低,但时序最慢。

LVT - Low V threshold. One should use these cells in timing critical paths. These cells are fast but , comsumes more power due to its leakage. So it will consume more power. So use only when timing is critical.

LVT的功耗最高,但时序最快。

SVT- Standard V threshold. Best of both world. Medium delay and medium power requirment. So if timing is not met by small magin with HVT, you should try with SVT. And at last LVT.

RVT- Regular V threshold.  Another name for SVT.

SVT和RVT是同样的cell不同的专业名词。功耗和时序介于LVT和HVT。

阈值电压越低,因为饱和电流变小,所以速度性能越高;但是因为漏电流会变大,因此功耗会变差。

速度大小按快到慢依次排列为SLVT, LVT, RVT, HVT。功耗大小却正好相反。即HVT的cell其阈值电压最大其掺杂浓度越高,其泄露功耗最小;

对于NPN的晶体管是n型半导体,其导电是电子,P衬底多子是空穴,掺杂越高电子越少,越难以导电,阈值电压上升,泄露功耗变少。

对于PNP晶体管是P型半导体,其导电是空穴,N型衬底是电子,掺杂越高空穴越少,越难以导电。

总结 1:

HVT --> Higher threshold Voltage --> More Delay, for IR drop issue use the HVT cells.

LVT --> Lower threshold Voltage --> Less Delay, for best timing use the LVT cells.

总结 2:

总结 3:

interesting question : hvt/svt/lvt哪种cell的面积最小 ?-> the same.

总结
HVT 逻辑门的特点是速度慢,功耗低,因为其阈值电压高,所以需要更高的电压才能打开晶体管。SVT 逻辑门速度和功耗相对于 HVT 和 LVT 之间,因为其阈值电压在标准范围内。LVT 逻辑门速度快,功耗高,因为其阈值电压低,只需要较小的电压就可以打开晶体管。

在逻辑综合中,设计人员可以选择使用不同的 HVT/SVT/LVT 逻辑门,以满足特定的性能和功耗要求。例如,在需要低功耗的应用程序中,可以使用 HVT 逻辑门,而在需要更高性能的应用程序中,则可以使用 LVT 逻辑门。

在实际电路设计中,逻辑门的选择通常是由芯片制造工艺和应用程序的要求决定的。芯片制造商通常提供 HVT/SVT/LVT 逻辑库,以满足不同的应用需求。

需要注意的是,HVT/SVT/LVT 逻辑门的选择不仅仅取决于其速度和功耗特性,还与电压和温度等因素有关。在实际设计中,设计人员需要仔细评估不同逻辑门的特性,以选择最适合应用程序要求的逻辑门。


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