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数字电路相关论文范文文献,与健康医学微电子学的进展相关毕业论文格式范文
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；从公式ΔQ等于MCΔT（能量、质量、热容和温度之间的关系）可以理解：保持工艺设备的热稳定性,是节能的必要环节.图4中显见,存在能耗的节约空间高达58%.最近4年每晶圆的设备能效已经改良了12.2%,导致了节约能量高达4.9TWh（该数量等于2002年美国旧金山的电能消耗）.
三维集成,通过采用硅通孔（Through-SiliconVia,TSV）工艺可以节约大于75%的能耗（针对存储器的宽I/O接口）.
SamsungElectronics曾于2010年7月报道：由单核变为双核,可以节能20~30%.
2009年的报道数据表明：当手机处理器组合应用了这些低功耗设计方法学技术,例如门控时钟、门控电源、多阈值电压、电压/频率缩减、自适应的衬底偏置,以及统计时序（时钟抖动）/泄漏,可以节约50%的动态电流、55%的泄漏电流和99.5%的待机总电流,同时满足大生产的参数良率要求.
为了平衡设计约束集合,例如速度、能耗、热预算和面积,必须以发展的眼光结合应用进行架构级优化,考虑时钟抖动分析和自动纠错编码应用.另外不要忘记,异步电路对于某些电路可以降低接近一半的功耗.
针对新的环境挑战,好答案将是高能效的半导体产品和生态友好的制造工艺,朝向改善环境,彻底拯救我们自己与我们所处的星球!
5未来的能耗如何缩减十倍
为了支撑取得另一个10倍率能耗缩减时代的改良方案,需要植入系统、可穿戴系统和数据中心.圆桌专家组将分享他们的想法（ideas）,以期突破未来的能效提高瓶颈.
大会专家组圆桌研讨题目4是：能耗的十倍缩减的挑战与解决方案[6].
虽然在过去的20年里,电子电路的能量效率得到神奇地改良,但是同时,来自计算、存储和通信的性能要求持续增长着,其伴随了无线多媒体装置的涌现.
为获得下一个数量级的能耗降低的机会所涉及的领域包括：模拟、数字、RF和存储器.
模拟和数字之间的边界持续地变得模糊,因为有数字校正应用于模拟技术,依靠模拟的自适应技术应用于数字电路,例如,优化工作电压以便适合与工作负载和工艺变异相匹配.
存储器电路需应用系统级别的方法,例如需要位元优化、基于集成调整器的低压供电技术、3D硅垂直通孔（TSV）和工艺优化.
未来的工艺技术将把新的晶体管结构和高迁移率沟道材料,用于低压数字电路.依靠TSV工艺,将着重降低I/O功耗和缩短芯片互连.
针对RF,集成电感和发射电路的超低内阻问题将是个挑战.RF收发器将趋向更高级别的数字架构.
未来的CAD工具若要优化能耗,将聚焦联合设计以便提供最佳解决方案,例如综合考虑封装、架构、能量源和天线.
研讨专家们首先赞许的是金帆定律[Gene（Frantz）’sLaw]（GeneA.Frantz,1994）,内容是：每18个月DSP的能效将翻番,其图解参见图5（百万级乘法累加器：MMAC）.
根据Frantz本人报告的PPT的信息提示[7],该趋势的极限将是描述人脑（3D-Bio-DSP）的关键数据（~10-4[毫瓦/百万级乘法累加器/秒],2030[年]）.
背景知识：1982年TI推出第一块商用DSP芯片,25年间,市场规模就从1千万美元成长到100亿美元.DSP的发展先后经历了三波应用创新：第一波为通信产品；第二波为娱乐产品；第三波则是汽车、医疗与环保等.目前（2009年）,通信领域市场仍在稳定持续发展；娱乐应用才刚刚开始,拥有着无可限量的发展前景；第三波应用的特点在于个性化,因此市场非常巨大.
JackSun（CTOofTSMCR&D）认为：我们一直受到功率约束,所以必须向自然学习!提倡并行主义,口号是低功耗高密度就是新性能.
其提供的第一张图解就是人脑与最先进图形处理器的对比：
人脑功耗~20W,3D结构,神经元100B（B等于109,为十亿）,相当于~1T（T等于1012,为万亿）晶体管；而游戏架构GF100（台积电40nm工艺；三层分级架构：4个图形处理集群GPC,16个流式多处理器阵列SM,512个流处理器SP）的功耗是~200W,2D结构,逻辑晶体管~3B.
难怪在题为“技术突破的最后的前沿――能耗”的讲演中（2009.11.9于苏州大学）,GeneFrantz总结指出：深脑仿真（DeepBrainSimulation）是未来重要的研究方向之一.
JackSun预测关于晶体管革新演进规律的总结参见图6（横轴是关键工艺节点,左纵轴是电源电压,右纵轴是功率密度）.其约束条件是保持功率密度恒定,比例缩小至Vcc<0.5V.所看好的材料和工艺包括紧致硅和HKMG（高k绝缘层+金属栅极）等.
针对数字电路的集成,咨询专家DanDobberpuhl指出：为了分摊能效改良因子――2.5倍/技术代,最小的可接受贡献率/技术代分别是：
●技术缩微：1/k等于1.43X；
●电路与CAD：1/k0.6等于1.25X；
●架构和算法：1/k等于1.43X.
（k为缩微因子）
当从系统的观点考察10倍能耗缩小问题时,PhilippeMagarshack（STMicroelectronics）认为：基于资深设计师的研发经验,应该从解决各类棘手问题的开始就为一切建模（Modelallthis！）!
6技术趋势摘 要
2011-ISSCC技术趋势总结[4],其发展趋势关 键 词与数据分别为：
模拟电路：数字矫正（DigitalCure）.
处理器：工艺32nm；集成度3.1B（B为十亿）晶体管；钟频5.2GHz；多核10个.
IMMD（成像,MEMS,医疗与显示）：单封装的多轴加速度计和陀螺（Single-packagedmultiple-axisaccelerometersandgyroscopes）；MEMS；CoG（Chip-on-Glass）接口；化学传感（Chemicalsensing）；心脏病治疗（Cardiactherapies）；大动态范围（HighDynamicRange）.
存储器：三维芯片堆叠（3Dchipstacking）；28nm64GbTLCNAND闪存（集成度趋势为3X/年）；64MbSRAMinHKGA（高κ/金属栅）32nmSOI.
RF趋势：无线（载波120GHz,数据率10Gb/s）.
新技术方向：人体局域网（BodyAreaNetworks,BAN）（功耗≤7mW,数据率~100Mb/s）；其中的一种为人体通信（Body-ChannelCommunication,BCC）（―>1mW,1Gb/s）.
7结语
ISSCC从1953年开坛,每年推出顶新（state-of-the-art）技术,无愧于IC设计（为主）的奥运会.
健康医学微电子学,健康医学是牵引,微电子学是车身,经济学之手来驱动.
关于市场：仅以美国的个体医疗市场为例,估计有$232B之巨；未来的年增长率将达11%.
关于建模：当从系统的观点考察十倍能耗缩小问题时,PhilippeMagarshack（STMicroelectronics）认为：基于资深设计师的研发经验,应该从解决各类棘手问题的开始就为一切建模（Modelallthis！）!
关于理念：研究是一门艺术,即如何设计一些方案去解决那些难题的艺术（语出SirPeterMedwar）；艺术只不过是做事的正确方法――ThomasAquinas（1225~1274）.
创造就是把自己的心理资源投入新颖的高质量的主意（ideas）中；创造力是一种提出或产出具有新颖性（即独创性和新异性等）和适切性（即有用的与适合特定需要的）工作成果的能力（RobertJ.Sternberg）.
“在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革等提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一”（王阳元院士：21世纪的硅微电子学,2005）.
关于原理：微电子学优化原理可谓之基尔比原理（KilbyPrinciple）[8]：将构造系统的①部件数量最小化；②材料数量最小化；③工艺步骤最小化；④工艺差别最小化.
需求是发明之母.微观
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