Đồ án tốt nghiệp: Mô phỏng và phân tích thiết kế mạch SRAM 6T với công nghệ TSMC 16nm

• Tác giả: Nguyen Thi Lam Truc
• Người hướng dẫn: Pham Van Khoa, PhD
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Computer Engineering Technology
• Đề tài: Design Simulation and Layout Analysis of 6T SRAM Circuit Using TSMC 16nm Technology with Synopsys Tools
• Loại tài liệu: graduation thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

• Declaration
• Acknowledgements
• Abstract
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Problem Statement
• 1.2. Project objective
• 1.3. Research Substance
• 1.4. Research Limitations
• 1.5. Methodology
• 1.6. Structure of an essay
• 2. CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW AND BACKGROUND
• 2.1. Literature review
• 2.2. TSMC 16nm technology nodes
• 2.3. Read/Write function of 6T SRAM
• 2.4. Design Rule Check
• 3. CHAPTER 3: DESIGN IMPLEMENTATION
• 4. CHAPTER 4: PERFORMANCE ANALYSIS
• 4.1. Different between Pre-sim and Post-sim
• 4.2. Delay read/write and Power
• 5. CHAPTER 5: CONCLUSION
• Table of Figures
• List of Tables
• List Of Abbreviations

I. Giới thiệu về SRAM 6T và công nghệ TSMC 16nm

SRAM 6T là một trong những thành phần cơ bản trong thiết kế bộ nhớ, đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống điện tử hiện đại. Công nghệ TSMC 16nm với các đặc tính tiên tiến như FinFET giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm tiêu thụ năng lượng. Bài viết này tập trung vào việc phân tích thiết kế và mô phỏng mạch SRAM 6T sử dụng công nghệ TSMC 16nm với sự hỗ trợ của công cụ Synopsys. Các công cụ như Custom Compiler và WaveViews được sử dụng để thiết kế sơ đồ, kiểm tra layout và mô phỏng hiệu suất.

1.1. Vai trò của SRAM 6T trong hệ thống điện tử

SRAM 6T là một loại bộ nhớ tĩnh, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống nhúng và vi xử lý. Với cấu trúc gồm 6 transistor, SRAM 6T đảm bảo tốc độ truy cập nhanh và độ ổn định cao. Trong công nghệ TSMC 16nm, việc thiết kế SRAM 6T đòi hỏi sự chính xác cao để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy.

1.2. Ưu điểm của công nghệ TSMC 16nm

Công nghệ TSMC 16nm sử dụng FinFET giúp giảm hiện tượng rò rỉ điện và cải thiện hiệu suất. Công nghệ này cung cấp mật độ tích hợp cao, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu hiệu năng và tiết kiệm năng lượng. Việc sử dụng công cụ Synopsys như Custom Compiler giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế và mô phỏng.

II. Quy trình thiết kế mạch và mô phỏng mạch

Quy trình thiết kế mạch SRAM 6T bao gồm các bước từ thiết kế sơ đồ, kiểm tra layout đến mô phỏng hiệu suất. Công cụ Synopsys như Custom Compiler và WaveViews được sử dụng để thực hiện các bước này. Quy trình bao gồm pre-simulation và post-simulation để đảm bảo tính chính xác của thiết kế.

2.1. Thiết kế sơ đồ và pre simulation

Thiết kế sơ đồ SRAM 6T được thực hiện bằng Custom Compiler, sau đó được mô phỏng bằng WaveViews để kiểm tra tính năng. Pre-simulation giúp xác định các thông số như độ trễ và tiêu thụ năng lượng trước khi chuyển sang giai đoạn layout.

2.2. Kiểm tra layout và post simulation

Sau khi hoàn thành layout, quy trình Design Rule Check (DRC) và Layout Versus Schematic (LVS) được thực hiện để đảm bảo layout tuân thủ các quy tắc sản xuất. Post-simulation sử dụng netlist được trích xuất từ layout để kiểm tra hiệu suất cuối cùng, bao gồm độ trễ và tiêu thụ năng lượng.

III. Phân tích hiệu suất và tối ưu hóa thiết kế

Phân tích hiệu suất của mạch SRAM 6T bao gồm so sánh kết quả giữa pre-simulation và post-simulation. Các thông số như độ trễ đọc/ghi và tiêu thụ năng lượng được đánh giá để tối ưu hóa thiết kế. Công cụ Synopsys cung cấp các công cụ phân tích chi tiết để đảm bảo thiết kế đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

3.1. So sánh pre simulation và post simulation

Kết quả từ pre-simulation và post-simulation được so sánh để đánh giá ảnh hưởng của layout đến hiệu suất. Các thông số như độ trễ và tiêu thụ năng lượng được phân tích chi tiết để xác định các điểm cần cải thiện.

3.2. Tối ưu hóa thiết kế

Dựa trên kết quả phân tích, các bước tối ưu hóa được thực hiện để cải thiện hiệu suất của mạch SRAM 6T. Các công cụ như Custom Compiler và PrimeTime được sử dụng để điều chỉnh thiết kế và đảm bảo đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

IV. Ứng dụng thực tế và giá trị của nghiên cứu

Nghiên cứu này cung cấp một quy trình chi tiết để thiết kế và mô phỏng mạch SRAM 6T sử dụng công nghệ TSMC 16nm với công cụ Synopsys. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong các hệ thống nhúng và vi xử lý, giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của bộ nhớ.

4.1. Ứng dụng trong hệ thống nhúng

SRAM 6T được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống nhúng yêu cầu tốc độ truy cập nhanh và độ ổn định cao. Nghiên cứu này cung cấp các giải pháp thiết kế tối ưu để đáp ứng các yêu cầu này.

4.2. Giá trị của công cụ Synopsys

Công cụ Synopsys như Custom Compiler và WaveViews đóng vai trò quan trọng trong quy trình thiết kế và mô phỏng. Các công cụ này giúp tăng cường hiệu suất và độ chính xác của thiết kế, đóng góp vào sự phát triển của công nghệ bán dẫn.