Low Power Design of a MIPI Digital D-PHY for the Mobile Signal Interface

In this paper, we design digital D-PHY link chip controling DSI (Display Serial Interface) that meets MIPI (Mobile Industry Processor Interface) standard. The D-PHY supports a high-speed (HS) mode for fast data traffic and a low-power (LP) mode for control transactions. For low power consumption, the unit blocks in digital D-PHY are optionally switched using the clock gating technique. The proposed low power digital D-PHY is simulated and compared with conven tional one about power consumption on each transaction mode. As a result, power consumptions of TX, RX, and total in HS mode decrease 74%, 31%, and 50%, respectively. In LP mode, power reduction rates of TX, RX, and total are 79%, 40%, and 51.5%, separately. We implemented the low power MIPI D-PHY digital chip using $0.13-{\mu}m$ CMOS process under 1.2V supply.

모바일 기기 신호 인터페이스용 MIPI 디지털 D-PHY의 저전력 설계

본 논문에서는 모바일 기기 신호 인터페이스용 MIPI(Mobile industry processor interface)의 D-PHY의 디지털 블록의 저전력 설계를 제안한다. MIPI는 고속 데이터 전송을 위한 HS(high-speed)모드와 주로 제어에 사용되는 LP(low-power)모드의 두 가지 동작 모드를 갖는다. 저전력 소모를 위해 디지털 블록 내부 구성요소를 각 동작에 따라 선택적으로 스위칭 할 수 있는 클럭 게이팅(Clock gating) 기법을 적용했다. 저전력 동작의 설계에 대한 동작을 시뮬레이션을 통해 검증하고 기존의 일반적인 MIPI D-PHY 디지털 블록과 전력소모를 비교했다. HS 모드 데이터 전송동작에 대해서는 저전력 설계를 통하여 전력소모가 송신단(TX: transmitter)과 수신단(RX: receiver) 각각 74%와 31% 감소하여 전체적으로 전력소모가 50%로 줄었고, LP 모드 동작에 대해서도 전력소모가 TX와 RX 각각 79%와 40% 감소하여 전체적으로 51.5% 줄어들었다. 제안된 저전력 MIPI D-PHY 디지털 칩은 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정에서 1.2V의 전원을 갖도록 설계 및 제작되었다.