본 논문에서는 MPEG-2 비디오 인코더를 ASIC 칩으로 구현할 때, 움직임추정기와 함께 대량의 하드웨어 영역을 차지하는 프레임메모리 인터페이스를 개선한 효율적인 구조를 제시한다. 이를 위해 비디오 인코더와 듀얼 뱅크를 가지는 외부 SDRAM 사이의 인터페이스를 효율적으로 처리할 수 있도록 메모리 맵을 구성하고 메모리 액세스 타이밍을 최적화하여 내부 메모리 크기와 인터페이스 로직을 줄였다. 본 설계에는 0.5 m, CMOS, TLM(Triple Layer Metal) 표준 셀 라이브러리가 사용되었으며, 하드웨어 설계 및 검증을 위해서 VHDL 시뮬레이터와 로직 합성툴이 사용되었고, 기능 검증을 위한 테스트 벡터 생성을 위해서, C 언어로 모델링한 하드웨어 에뮬레이터가 사용되었다. 개선된 프레임 메모리 인터페이스의 구조는 기존의 구조[2-3]에 비해 58% 정도의 면적이 감소했으며, 전체 비디오 인코더에 대해서는 24.3% 정도의 하드웨어 면적이 감소되어, 프레임메모리 인터페이스가 비디오 인코더 전체의 하드웨어 면적에 대단히 심각한 영향을 미친다는 것을 결과로 제시한다.
첨단산업의 발전에 따라 영상처리 하드웨어의 연구는 필수적이고, 실제 칩 동작을 위해서는 게이트 수준의 타이밍 검증이 필요하다. 이를 위해 주로 FPGA 기반 검증이 이루어지는데 기존에는 DDR3 메모리 인터페이스를 적용했지만, 최근에는 FPGA 스펙이 향상되면서 DDR4 메모리가 사용된다. 이 때 기존에 사용하던 메모리 인터페이스를 적용하면 CPU와 메모리의 성능 차이에 의한 신호들의 타이밍 불일치가 발생하기 때문에 사용할 수 없다. 본 논문에서는 기존 인터페이스 시스템 FSM의 State 최적화를 통해 문제를 해결하고, 이 과정에서 AXI Data Width 수정을 통해 데이터 읽기 속도를 2배 증가시킨다. 실제 사례 분석을 위해 Xilinx 사의 SoC보드 중 DDR3 메모리를 사용하는 ZC706과 DDR4 메모리를 사용하는 ZCU106을 사용한다.
Despite that the semiconductor industry plays an important role to our economy, it has abnormal industrial structure stressing too much on memory chips. Thus, it is essential for our corporate to develop nonmemory chips to obtain technological leadership in a highly competitive semiconductor market. In this study, we demonstrate how benefit/cost analysis using the Analytic Hierarchy process (AHP) can be used for the proper selection of nonmemory semiconductor chips: Microprocessor, ASIC, digital IC and Analogue IC. The final results show that ASIC is the most attractive chip to develop, followed by Analogue IC, digital IC and Microprocessor. This is Somewhat consistent with the information that we found with respect to the elements that were taken into consideration. Sensitivity analysis is also provided here.
The distributed arithmetic approach has been commonly recognized as an efficient method to implement the inner-product type of computation with fixed coefficients such as DCT/IDCT. This paper presents a novel architecture and the implementation of 2-D DCT/IDCT VLSI chip based on distributed arithmetic. The main feature of the proposed architecture is a fully 2-bit serial pipeline and parallel structure with memory-based signal processing circuitry, which is efficient to the implementation of the bit-serial operation of distributed arithmetic. All modules of the proposed architecture are designed with NP-dynamic circuitry to reduce the power consumption and to increase the performance. This chip is applicable in HDTV systems working at video sampling rate up to 75 MHz.
본 논문에서는 $0.13{\mu}m$ BCD 공정 기반에서 5V MOS 소자만 사용하여 zero layer FTP 셀이 가능하도록 하기 위해 tunnel oxide 두께를 기존의 $82{\AA}$에서 5V MOS 소자의 gate oxide 두께인 $125{\AA}$을 그대로 사용하였고, 기존의 DNW은 BCD 공정에서 default로 사용하는 HDNW layer를 사용하였다. 그래서 제안된 zero layer FTP 셀은 tunnel oxide와 DNW 마스크의 추가가 필요 없도록 하였다. 그리고 메모리 IP 설계 관점에서는 designer memory 영역과 user memory 영역으로 나누는 dual memory 구조 대신 PMIC 칩의 아날로그 회로의 트리밍에만 사용하는 single memory 구조를 사용하였다. 또한 BGR(Bandgap Reference Voltage) 발생회로의 start-up 회로는 1.8V~5.5V의 전압 영역에서 동작하도록 설계하였다. 한편 64비트 FTP 메모리 IP가 power-on 되면 internal reset 신호에 의해 initial read data를 00H를 유지하도록 설계하였다. $0.13{\mu}m$ Magnachip 반도체 BCD 공정을 이용하여 설계된 64비트 FTP IP의 레이아웃 사이즈는 $485.21{\mu}m{\times}440.665{\mu}m$($=0.214mm^2$)이다.
대부분의 고속 블록 움직임 추정 알고리즘은 탐색점의 수를 줄여서 연산량을 감소시킨다. 하지만 이러한 고속 움직임 추정 알고리즘들은 비정규화 데이터 흐름 때문에 멀티미디어 프로세서에서는 좋은 성능을 보이기 어렵다. 미디어 프로세서에서는 내부 메모리에서 데이터의 효과적인 재사용이 SAD 명령의 수를 줄이는 것보다 더욱 중요하다. 이는 수행 사이클의 성능이 외부 메모리 액세스의 횟수에 매우 의존적이기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 내부 메모리로부터 데이터를 효과적으로 재사용 할 수 있는 라인 탐색 패턴과 라인 탐색 패턴에서 불필요한 SAD 연산을 줄이기 위한 서브 샘플링 방법을 적용한 Hexagon 모양 라인 탐색(Hexagon-shape line search, HEXSLS) 기법을 제안한다. 모의실험을 통하여 HEXSLS 기법의 MAE 성능은 전역 탐색 블록 정합(FSBMA) 기법과 비슷하고, Hexagon 기반 탐색 (Hexagon-based search) 보다 우수한 성능을 가짐을 보인다. 또한 HEXSLS는 Hexagon 기반 탐색이나 예측 라인 탐색(predictive line search) 기법보다 적은 외부 메모리의 액세스가 발생한다. 결과적으로, 제안한 HEXSLS 기법은 종래의 기법과 비교하여 미디어 프로세서에서 매우 낮은 수행 사이클 성능을 보인다.
This paper present a method of constructing the multimedia processor architecture. The proposed multimedia processor architecture be able to handle each text, sound, and video in one chip. Also it have interactive function that is a characteristics of multimedia. Specially, the proposed multimedia processor be able to addressing nodes in memory map without software, and it is completely reconfigurable depend on data. Also it as able to process time and space common that have synchronous/asynchronous and it is able to protect continuous and dynamic media bus collision, and local and overall common memory structure. The proposed multimedia processor architecture apply to virtual reality and mixed reality.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제6권4호
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pp.252-256
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2006
A low-power ECC check bit generator is presented with competent DRAM implementation with minimal speed loss, area overhead and power consumption. The ECC used in the proposed scheme is a variant form of the minimum weight column code. The spatial and temporal correlations of input data are analyzed and the input paths of the check bit generator are ordered for the on-line adaptable power savings up to 24.4% in the benchmarked cases. The chip size overhead is estimated to be under 0.3% for a 80nm 1Gb DRAM implementation.
Global competition of automotive market, affordable prices of electronic components, and tougher regulations on emission, fuel economy, and safety become the major reason that automotive industries rapidly employ a large number of electric and electronic systems. Considering that the application of electronic technologies for automobile is increasing at a rapid rate, it would be worthwhile to evaluate the trend of the uses of major electric and electronic systems for the 21st century vehicle. The major technology will be leaded by 32/64-bit microcontroller, on-chip flash memory, hybrid ASICs, IGBT, and smart sensors.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제9권4호
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pp.216-224
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2009
The endless scaling down of the semiconductor process made the impact of the power network noise on the performance of the state-of-the-art chip a serious design problem. This paper compares the performances of two popular circuit reduction approaches used to improve the efficiency of power network noise analysis: moment matching-based model order reduction (MOR) and node elimination-based MOR. As the benchmarks, we chose PRIMA and R2Power as the matching-based MOR and the node elimination-based MOR. Experimental results indicate that the accuracy, efficiency, and memory requirement of both methods very strongly depend on the structure of the given circuit, i.e., numbers of the nodes and sources, and the number of moments to preserve for PRIMA. PRIMA has higher accuracy in general, while the error of R2Power is also in the acceptable range. On the other hand, PRIMA has the higher efficiency than R2Power, only when the numbers of nodes and sources are small enough. Otherwise, R2Power clearly outperforms PRIMA in efficiency. In the memory requirement, the memory size of PRIMA increases very quickly as the numbers of nodes, sources, and preserved moments increase.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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