A Design of Low-Power 8-bit Microcontroller

This paper suggests a 8-bit RISC microcontroller, which has a 4-stage pipeline architecture. Many low-power design techniques that have been proposed by previous works are adopted into it. The proposed microcontroller consumes only 600㎼ per MIPS for 0.6 ${\mu}{\textrm}{m}$ CMOS process and even lower power of 70㎼ per MIPS for 0.25${\mu}{\textrm}{m}$ process. The RTL level design of this microcontroller is carried out using VHDL. The functional verification is thoroughly done at the gate level using 0.6${\mu}{\textrm}{m}$/0.25${\mu}{\textrm}{m}$ CMOS IDEC standard cell library. This microcontroller contains 7000 NAND gates on a 0.36$\textrm{mm}^2$ die using 0.25${\mu}{\textrm}{m}$ process. Finally the comparison of power consumption with other conventional microcontrollers is provided.

저전력 8-비트 마이크로콘트롤러의 설계

본 논문에서는 저전력 8-비트 RISC 마이크로콘트롤러 구조를 제안하였다. 설계된 마이크로콘트롤러는 4단계 파이프라인 구조를 가지며 기존의 여러 가지 저전력 설계 기법들을 이용하여 구현되었다. 전력 소모는 0.6㎛ 공정을 사용했을 때 MIPS당 600㎼를 소모했으며 0.25㎛ 공정을 사용했을 때 MIPS당 70㎼를 소모했다. RTL 레벨의 설계는 VHDL을 이용해서 수행되었고, 0.6㎛/0.2㎛ CMOS IDEC(Integrated Circuit Design Education Center) standard cell library를 이용해서 게이트 레벨에서 기능 검증을 하였다. 합성된 코어는 0.25㎛ 공정을 용했을 때 약 7000개의 NAND 게이트를 0.36㎟의 작은 면적에 집적화 시킬 수 있었다. 마지막으로 기존의 상용 마이크로콘트롤러와의 성능 비교를 수행하였다.