• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권2호
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• pp.302-317
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• 2017

This paper proposes a new full adder design based on pass-transistor logic that offers ultra-low power dissipation and superior variability together with low transistor count. The pass-transistor logic allows device count reduction through direct logic realization, and thus leads to reduction in the node capacitances as well as short-circuit currents due to the absence of supply rails. Optimum transistor sizing alleviates the adverse effects of process variations on performance metrics. The design is subjected to a comparative analysis against existing designs based on Monte Carlo simulations in a SPICE environment, using the 22-nm CMOS Predictive Technology Model (PTM). The proposed ULP adder offers 38% improvement in power in comparison to the best performing conventional designs. The trade-off in delay to achieve this power saving is estimated through the power-delay product (PDP), which is found to be competitive to conventional values. It also offers upto 79% improvement in variability in comparison to conventional designs, and provides suitable scalability in supply voltage to meet future demands of energy-efficiency in portable applications.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권3호
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• pp.205-210
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• 2001

본 논문에서는 CMOS 로직과 pass-transistor logic(PTL)의 장점만을 가진 새로운 복합모드로직(Compound Mode Logic)을 제안하였다. 제안된 로직은 VLSI설계에서 중요하게 부각되고 있는 저전력, 고속 동작이 가능하며 실제로 전가산기를 설계하여 측정 한 결과 복합모드 로직의 power-delay 곱은 일반적인 CMOS로직에 비해 약 22% 개선되었다 제안한 복합모드 로직을 이용하여 고성능 32×32-bit 곱셈기를 설계 제작하였다. 본 논문의 곱셈기는 개선된 사인선택(Sign Select) Booth 인코더, 4-2 및 9-2 압축기로 구성된 데이터 압축 블록, 그리고 carry 생성 블록을 분리한 64-bit 조건 합 가산기로 구성되어 있다. 0.6um 1-poly 3-metal CMOS 공정을 이용하여 제작된 32×32-bit 곱셈기는 28,732개의 트랜지스터와 1.59×l.68 ㎜2의 면적을 가졌다. 측정 결과 32×32-bit 곱셈기의 곱셈시간은 9.8㎱ 이었으며, 3.3V 전원 전압에서 186㎽의 전력 소모를 하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권6호
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• pp.447-458
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• 2003

고속동작을 하는 곱셈기는 DSP의 기본 블록 설계에 있어서 필수적이다. 전형적으로 신호처리분야에 있어서 반복 알고리듬은 다량의 곱셈연산을 필요로 하고, 이 곱셈연산을 첨가하고 실행하는데 사용된다. 본 논문은 32×32-b RST를 적용한 병렬 구조 곱셈기의 매크로 블록을 제시한다. Tree part의 속도를 향상시키기 위해 변형된 부분곱 발생 방법이 구조레벨에서 고안되었다. 이것은 4 레벨을 압축된 3 레벨로 줄였고, 4-2 압축기를 사용한 월리스 트리 구조에서도 지연시간을 감소시켰다. 또한, tree part가 CSA tree를 생성하기 위한 4개의 모듈러 블록과 결합이 되게 하였다. 그러므로 곱셈기 구조는 부스 셀렉터, 압축기, 새로운 부분곱 발생기(MPPG : Modified Partial Product Generator)로 구성된 같은 모듈에 규칙적으로 레이아웃 될 수 있다. 회로레벨에서 적은 트랜지스터 수와 엔코더로 구성된 새로운 부스 셀렉터가 제안되었다. 부스셀렉터에서의 트랜지스터 수의 감소는 전체 트랜지스터 수에 큰 영향을 끼친다. 설계된 셀렉터에는 9개의 PTL(Pass Transistor Logic)을 사용한다. 이것은 일반적인 트랜지스터 수의 감소와 비교했을 때 50% 줄인 것이다. 단일폴리, 5중금속, 2.5V, 0.25㎛ CMOS공정을 사용하여 설계하고, Hspice와 Epic으로 검증하였다. 지연시간은 4.2㎱, 평균 전력소모는1.81㎽/㎒이다. 이 결과들은 발표된 성능이 우수한 일반적인 곱셈기보다도 성능이 우수하다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권3호
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• pp.51-51
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• 2001

본 논문에서는 CMOS 로직과 pass-transistor logic(PTL)의 장점만을 가진 새로운 복합모드로직(Compound Mode Logic)을 제안하였다. 제안된 로직은 VLSI설계에서 중요하게 부각되고 있는 저전력, 고속 동작이 가능하며 실제로 전가산기를 설계하여 측정 한 결과 복합모드 로직의 power-delay 곱은 일반적인 CMOS로직에 비해 약 22% 개선되었다 제안한 복합모드 로직을 이용하여 고성능 32×32-bit 곱셈기를 설계 제작하였다. 본 논문의 곱셈기는 개선된 사인선택(Sign Select) Booth 인코더, 4-2 및 9-2 압축기로 구성된 데이터 압축 블록, 그리고 carry 생성 블록을 분리한 64-bit 조건 합 가산기로 구성되어 있다. 0.6um 1-poly 3-metal CMOS 공정을 이용하여 제작된 32×32-bit 곱셈기는 28,732개의 트랜지스터와 1.59×l.68 ㎜2의 면적을 가졌다. 측정 결과 32×32-bit 곱셈기의 곱셈시간은 9.8㎱ 이었으며, 3.3V 전원 전압에서 186㎽의 전력 소모를 하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권4호
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• pp.60-70
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• 2000

시스템 설계의 각 단계에서 저전력 설계기법을 적용하여 8×8＋20비트의 MAC을 설계하였다. 알고리듬레벨에서는 MAC의 중요한 명령어 중의 하나인 승/감산연산을 위한 하드웨어의 설계에서 기존의 방식에 비하여 트랜지스터를 감소할 수 있는 새로운 기법을 제안하였으며, 회로 레벨에서는 동일한 로직을 CMOS로 구현한 경우보다 PDP(power-delay-product) 측면에서 우수한 성능을 가지는 NMOS pass-transistor 로직으로 구성된 새로운 Booth 셀렉터 회로를 제안하였다. 구조 레벨에서 최종단 덧셈기는 전력소모, 동작속도, 면적, 설계 규칙성 측면에서 가장 우수한 ELM 덧셈기를 사용하였고, 레지스터는 비트당 트랜지스터의 수가 적은 동적 CMOS 단일모서리 천이 플립플롭을 적용하였다. 동작속도를 높이기 위한 방법으로는 2단 파이프라인 구조를 적용했으며, Wallace 트리 블록에 고속 4：2 압축기를 이용하였다. 0.6㎛ 단일폴리, 삼중금속 CMOS 공정으로 설계된 MAC은 모의실험 결과 곱셈 연산시 최대 200㎒ 3.3V에서 35㎽의 전력을 소모하였고, MAC 연산시 최대 100㎒에서 29㎽의 전력을 소모하였다.