Memorie PCM low power: analisi dei consumi e studio di circuiti ottimizzati

In questo elaborato si è descritto il lavoro effettuato per valutare e ridurre i consumi di una memoria DDR800 a cambiamento di fase.
Dopo aver compreso le basi della tecnologia PCM ed aver imparato le caratteristiche fondamentali di Imola, ossia il funzionamento e i comandi principali, si è passati a fornire un contributo per ridurre i consumi della memoria.
In primo luogo, si è effettuato uno studio dei comandi più lenti, per conoscere le possibili tempistiche di spegnimento delle diverse parti della memoria. Questo compito ha permesso al gruppo di lavoro di progettare i circuiti per ridurre i consumi in maniera ottimale e con il massimo risultato.
In seguito, gli sforzi sono stati direzionati nello studio e nella realizzazione di alcuni circuiti per diminuire la potenza dissipata da Imola. Questa fase ha permesso di imparare gli strumenti e le basi di progettazione, mentre nel contempo veniva fornito un apporto nella riduzione dei consumi. Grazie a questa attività, nonostante le difficoltà incontrate nell’implementare un counter che soddisfacesse le richieste circuitali, dovute principalmente all’inesperienza del compito, tramite il linguaggio VHDL si è riusciti a realizzare un primo circuito di clock conditioning della memoria, successivamente modificato ulteriormente per venire incontro alle esigenze di Imola. Le conoscenze acquisite fino a questo punto hanno inoltre reso possibile il lavoro effettuato in seguito. Inoltre, tramite uno studio basato su un brevetto, si è anche stati in grado di migliorare le caratteristiche del clock mux realizzato internamente in precedenza. Infine, si è dedicato il proprio tempo allo studio dei consumi dei FF presenti in libreria, confermando che fossero accettabili e permettendo così ai designer del gruppo di potersi concentrare su altri aspetti di riduzione dei consumi.
Dopo questa prima parte, si è riusciti a realizzare con successo un’analisi dei consumi tramite simulazione digitale, che, nonostante le problematiche incontrate inizialmente, ha portato diversi benefici. Per prima cosa, l’acquisizione della conoscenza di un nuovo strumento di analisi dei consumi ha permesso di verificare e confrontare i risultati ottenuti precedentemente tramite le simulazioni analogiche. Inoltre, l’analisi digitale ha rivelato di poter fornire dei risultati molto velocemente e, come si è visto nei grafici mostrati in questo lavoro di tesi, anche estremamente precisi, consentendo così di andare ad indirizzare immediatamente il problema. Proprio grazie a questa peculiarità, gli sforzi effettuato hanno permesso di individuare diversi margini di miglioramento dei consumi, permettendo così di ridurre di 3.5 mA (- 18.4%) la corrente utilizzata nei comandi di read e di 3 mA (- 16.7%) nel comando di write in Wbram. Questo studio ha anche permesso di scoprire un errore presente nel FF utilizzato internamente, che con una particolare combinazione di ingressi presentava un percorso conduttivo tra alimentazione e massa.
Infine, il lavoro svolto ha anche permesso di evidenziare le lacune presenti nelle librerie interne e ha consentito di conoscere nuovi strumenti per la sintesi della parte digitale, ossia i tool di ottimizzazione dei consumi da utilizzare durante la sintesi dei circuiti.