A Design of Low-Error Truncated Booth Multiplier for Low-Power DSP Applications

This paper describes an efficient error-compensation technique for designing a low-error truncated Booth multiplier which produces an N-bit output from a two's complement multiplication of two N bit inputs by eliminating the N least-significant bits. Applying the proposed method, a truncated Booth multiplier for area-efficient and low-power applications has been designed, and its performance(truncation error, area) was analyzed. Since the truncated Booth multiplier does not have about half the partial product generators and adders, it results an area reduction of about 35％, compared with no-truncated parallel multipliers. Error analysis shows that the proposed approach reduces the average truncation error by approximately 60％, compared with conventional methods. A 16-b$\times$16-b truncated Booth multiplier core is designed on full-custom style using 0.35-${\mu}{\textrm}{m}$ CMOS technology. It has 3,000 transistors on an area of 330-${\mu}{\textrm}{m}$$\times$262-${\mu}{\textrm}{m}$ and 20-㎽ power dissipation at 3.3-V supply with 200-MHz operating frequency.

저전력 디지털 신호처리 응용을 위한 작은 오차를 갖는 절사형 Booth 승산기 설계

N-비트$\times$N-비트 2의 보수 승산에서 승산결과 2N-비트만을 출력하는 절사형 Booth 승산기의 절사오차 최소화를 위한 효율적인 오차보상 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 적용하여 작은 칩 면적과 저전력 특성을 갖는 절사형 승산기를 설계하고 면적, 절사오차 등을 기존의 방식과 비교하였다. 제안된 절사형 Booth 승산기는 승산결과의 하위 N-비트를 계산하는 회로를 생략하므로, 절사되지 않은 일반 승산기에 비해 게이트 수가 약 35% 정도 감소한다. 본 논문에서 설계된 절사형 Booth 승산기는 기존의 고정 오차보상 방법을 적용한 경우에 비해 평균오차를 약 60% 정도 줄일 수 있다. 제안된 방법을 적용하여 16-비트$\times$16-비트 절사형 승산기를 0.35-$\mu\textrm{m}$ CMOS 공정을 이용하여 full-custom 방식으로 설계하였다. 약 3.000개의 트랜지스터로 구성되는 승산기 코어는 330-$\mu\textrm{m}$$\times$262-$\mu\textrm{m}$의 면적을 가지며, 3.3-V 전원전압에서 200-MHz로 동작 가능하며 약 20-㎽의 전력소모 특성을 갖는다.