• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제42권8호
• /
• pp.35-42
• /
• 2005

본 논문에서는 전력소모 감소 및 강건성 (robustness) 향상을 위한 새로운 구조의 플립-플롭을 제안한다. 가변 샘플링 윈도우 플립-플롭(Variable sampling window flip-flop, VSWFF)은 입력 데이터에 따라 샘플링 윈도우의 폭을 변화시켜 강인한 데이터-래치 동작을 제공할 뿐 아니라 더욱 짧은 hold time을 갖는다. 또한, 이 플립-플롭은 입력 스위칭 행위(input switching activity)가 큰 경우에 기존의 저전력 플립-플롭보다 내부 전력소모를 감소시킬 수 있다. 클럭 진폭 감쇄형 가변 샘플링 윈도우 플립-플롭(Clock swing-reduced variable sampling window flip-flop, CSR-VSWFF)은 작은 스윙 폭의 클럭을 사용함으로써 클럭분배망(clock distribution network)의 전력소모를 감소시킬 수 있다. 기존의 클럭 진폭 감쇄형 플립-플롭(Reduced clock swing flip-flop, RCSFF)과 달리, 제안된 플립-플롭은 공급전압만으로 동작하므로 고전압의 발생 및 분배로 인한 설계 상의 비용증가를 제거한다. 시뮬레이션 결과, 기존의 플립-플롭과 비교하여 더욱 좁은 샘플링 윈도우에서도 불변의 지연값(latency) 을 유지하고 전력-지연 곱(power-delay product, PDP)이 개선됨을 확인하였다. 제안된 플립-플롭의 성능을 평가하기 위하여 $0.3\mu m$ CMOS 공정기술을 이용하여 테스트 칩을 설계하였으며, 실험 결과, VSWFF는 입력 스위칭 행위가 최대일 때 전력소모가 감소하며 CSR-YSWFF를 이용하여 설계된 동기 카운터는 부가 고전압의 사용 없이 전력소모가 감소됨을 확인하였다.

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제39권2호
• /
• pp.140-145
• /
• 2002

본 논문은 단락회로 전류를 없애기 위한 CMOS 버퍼회로에 대한 것이다. 최종 구동소자는 풀-업 PMOS와 풀-다운 NMOS로 구성하고 이를 구동하기 위해 두가지 경로를 입력신호로 선택되도록 하였다. 이러한 기법으로 최종 구동회로가 짧은 시간동안 tri-state가 되어 단락회로 전류를 차단하였다. 모의 실험결과 전원전압 3.3V에서 전력-지연 곱을 기존의 Tapered 버퍼[1]와 비교하여 약 42% 줄일 수 있었다

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제41권6호
• /
• pp.17-25
• /
• 2004

본 논문에서는, 저전력 소비를 위한 새로운 저전압 스윙 도미노 로직 회로를 제안한다. 전력 소비를 줄이기 위해, 도미노 로직의 예비충전(precharge) 노드와 출력 노드가 0V부터 V/sub REF/-V/sub TH/까지의 범위에서 스윙하도록 설계하였다. 여기서, V/sub REF/=VDD-nV/sub TH/ (n=0, 1, 2, 3)로 정의되며 설계자는 요구되는 속도와 전력 소비 특성을 감안하여 n 값을 설정할 수 있다. 이와 같은 특성은 누설 전류 없이 저전압 입력을 받을 수 있는 인버터의 구조에 의해 얻어진다. 제안된 도미노 로직을 적용하여 4×4 Braun 곱셈기를 설계하였고 공급전압 3.3V를 갖는 0.35㎛ n-well CMOS 공정으로 제작하였다. 제작된 칩은 기존 회로들과 비교할 때, 30% 이상의 전력 감소효과를 나타내며 전력-지연 곱에서도 우수한 성능을 나타내었다.

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

• 전기전자학회논문지
• /
• 제12권4호
• /
• pp.211-216
• /
• 2008

이 논문은 MOS 전류모드 논리 (MOS current-mode logic circuit, MCML) 회로를 이용하여 저 전력 특성을 갖는 8${\times}$8 비트 병렬 곱셈기를 설계하였다. 설계한 곱셈기는 회로가 동작 하지 않을 때의 정적 전류의 소모를 최소화하기 위하여 슬립 트랜지스터 (sleep-transistor)를 이용하여 저 전력 MOS 전류모드 논리회로를 구현하였다. 설계한 곱셈기는 기존 MOS 전류모드 논리회로에 비해 대기전력소모가 1/50으로 감소하였다. 또한, 이 회로는 기존 MOS 전류모드 논리회로에 비해 전력소모에서 10.5% 감소하였으며, 전력소모와 지연시간의 곱에서 11.6%의 성능 향상이 있었다. 이 회로는 삼성 0.35${\mu}m$ 표준 CMOS 공정을 이용하여 설계하였으며, HSPICE를 통하여 검증하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제15권1호
• /
• pp.145-149
• /
• 2015

A reconfigurable lighting engine for widely used lighting models is proposed for low-power GPU shaders. Conventionally, lighting operations that involve many complex arithmetic operations were calculated by the shader programs on the GPU, which led to a significant energy overhead. In this letter, we propose a lighting engine to improve the energy-efficiency by supporting the widely used advanced lighting models in hardware. It supports the Blinn-Phong, Oren-Nayar, and Cook-Torrance models, by exploiting the logarithmic arithmetic and optimizing the trigonometric function evaluations for the energy-efficiency. Experimental results demonstrate 12.7%, 42.5%, and 35.5% reductions in terms of power-delay product from the shader program implementations for each lighting model. Moreover, our work shows 10.1% higher energy-efficiency for the Blinn-Phong model compared to the prior art.

• 대한임베디드공학회논문지
• /
• 제13권5호
• /
• pp.261-268
• /
• 2018

Phase Change Memory(PCM) with low power consumption and high integration attracts attention as a next generation nonvolatile memory replacing DRAM. However, there is a problem that PCM has long latency and high energy consumption due to the writing operation. The PCM & DRAM hybrid memory structure is a fruitful structure that can overcome the disadvantages of such PCM. However, the page replacement algorithm is important, because these structures use two memory of different characteristics. The purpose of this document is to effectively manage pages that can be referenced in memory, taking into account the characteristics of DRAM and PCM. In order to manage these pages, this paper proposes an page replacement algorithm based on frequently accessed and recently paged. According to our simulation, the proposed algorithm for the DRAM&PCM hybrid can reduce the energy-delay product by around 10%, compared with Clock-DWF and CLOCK-HM.

• 대한임베디드공학회논문지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.25-32
• /
• 2014

In this paper, we proposed a partial-way set associative cache memory with an effective memory access time and low energy consumption. In the proposed set-associative cache memory, it is allowed to access only a 2-ways among 4-way at a time. Choosing ways to be accessed is made dynamically via the least significant two bits of the tag. The chosen 2 ways are sequentially accessed by the way selection bits that indicate the most recently referred way. Therefore, each entry in the way has an additional bit, that is, the way selection bit. In addition, instead of the 4-way LRU or FIFO algorithm, we can utilize a simple 2-way replacement policy. Simulation results show that the energy*delay product can be reduced by about 78%, 14%, 39%, and 15% compared with a 4-way set associative cache, a sequential-way cache, a way-tracking cache, and a way cache respectively.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
• /
• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
• /
• pp.561-562
• /
• 2006

This paper presents an SRAM which uses the technique to equalize the internal cell node by adding an NMOS transistor. Accordingly, the write driver operates rapidly in a differential current of bit lines, and the operation speed of SRAM improves. An SRAM was implemented with a memory cell, a sense amplifier and a write driver. The SRAM obtained the performance of 18% power reduction and improvement of 56% operation speed. And Power delay product was reduced with 63%. The proposed SRAM was designed based on a 0.35um 1P4M CMOS technology.

• 센서학회지
• /
• 제33권3호
• /
• pp.147-151
• /
• 2024

The importance of Wireless Sensor Networks is becoming more evident owing to their practical applications in various areas. However, the energy problem remains a critical barrier to the progress of WSNs. By reducing the energy consumed by the sensor nodes that constitute WSNs, the performance and lifespan of WSNs will be enhanced. In this study, we introduce an energy-efficient ternary modulator that employs multi-threshold CMOS for logic conversion. We optimized the design with a low-power ternary gate structure based on a pass transistor using the MTCMOS process. Our design uses 71.69% fewer transistors compared to the previous design. To demonstrate the improvements in our design, we conducted the HSPICE simulation using a CMOS 180 nm process with a 1.8V supply voltage. The simulation results show that the proposed ternary modulator is more energy-efficient than the previous modulator. Power-delay product, a benchmark for energy efficiency, is reduced by 97.19%. Furthermore, corner simulations demonstrate that our modulator is stable against PVT variations.