저전력 VLSI 시스템에서 MTCMOS 블록 전원 차단 시의 전원선 잡음을 줄인 파이프라인 전원 복귀 기법

Abstract

VLSI 시스템에서 전력 소모를 줄이기 위해서는 메가블록이 동작하지 않는 동안 전원을 차단하여 누설 전류를 억제하는 방법이 효과적이다. 최근 들어 다중 문턱 전압 CMOS를 사용하여 전원을 차단하는 방법이 널리 연구되고 있으나, 동작 주파수가 증가함에 따라 전원 복귀에 필요한 시간이 짧아지게 되고, 짧은 시간에 전원이 복귀되면서 전원선에 대량의 전류가 순간적으로 흐르게 된다. 이에 따라 매우 큰 전원 잡음이 생겨서 전원 전압이 안정적이지 못하고 흔들리게 되며 이는 많은 경우 시스템의 오동작을 초래하게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 전원 복귀 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 메가블록의 전원이 차단되었다가 다시 복귀할 때 한꺼번에 전원을 켜는 것이 아니라 파이프라인 방식으로 몇 단계로 나누어 전원을 켬으로서 전원선에 흐르는 최대 전류 및 이에 따른 전원 잡음을 크게 억제한다. 제안하는 파이프라인 전원 복귀 기법을 검증하기 위해서 컴팩트 플래시 메모리 제어기 칩에 본 기법을 적용하여 곱셈기 블록의 전원을 차단하고 복귀할 때의 전원 잡음을 모의실험하고 분석하였다. 모의실험 결과, 제안하는 기법은 기존의 전원 차단 기법에 비해 전원 잡음을 매우 크게 줄일 수 있음을 확인하였다.