【摘 要】
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数字多媒体广播（Digital Multimedia Broadcasting,DMB）作为一种无线广播通信技术,广泛应用于车载广播系统和预警信息发布。随着DMB技术的发展和应急通信的需要,低成本和便携性变得尤为重要,DMB发射机的集成度和性能有待进一步改进。片上系统（System on Chip,SoC）的出现和发展,给DMB发射机的设计改进提供了一种方案。本文主要研究DMB发射机基带SoC芯片
【基金项目】
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重庆市技术创新与应用发展项目“高集成度多模式DMB发射机基带芯片设计及应用”（项目编号cstc2019jscx-msxmX0079）；
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数字多媒体广播（Digital Multimedia Broadcasting,DMB）作为一种无线广播通信技术,广泛应用于车载广播系统和预警信息发布。随着DMB技术的发展和应急通信的需要,低成本和便携性变得尤为重要,DMB发射机的集成度和性能有待进一步改进。片上系统（System on Chip,SoC）的出现和发展,给DMB发射机的设计改进提供了一种方案。本文主要研究DMB发射机基带SoC芯片的后端设计,利用ASIC设计的方式,优化DMB发射机的体积和功耗。本文的后端设计包括物理综合、可测试性设计、物理设计和验证等过程。首先,根据前端提供的RTL代码和系统架构对该设计制定了合理的设计约束,采用了物理综合替代了传统的逻辑综合,反标布局阶段的物理约束信息给综合工具,更快地得到了时序收敛的网表。其次,研究了芯片中功耗的来源和产生机理,于综合阶段使用门控时钟技术和多阈值器件技术等低功耗优化策略来改善基带SoC芯片的功耗,功耗降低约20%。然后,对基带SoC芯片加入了可测试性设计。分析讨论了设计中的故障模型和不可控因素,使用旁路处理和Autofix修正提高了扫描测试覆盖率,完成了基带SoC芯片的可测试性设计。共使用12条扫描链,每条扫描链包含约692个寄存器单元,扫描端口直接与芯片I/O复用,最终测试覆盖率为98.20%。最后,使用SMIC 0.11um工艺完成了DMB发射机基带SoC芯片后端物理设计。布局规划阶段提出了一种阶梯型电源条带优化方法改善电源网络压降,电源压降由最初的23.53m V降低到17.42m V,降低了25.97%,地弹压降由最初的26.16m V降低到22.11m V,降低了15.48%,满足电压降低于供电电压5%的供电要求;时钟树综合阶段分析对比了不同类型缓冲单元对构建的时钟树性能和功耗的影响,提出反相器和缓冲器混合使用的时钟树综合方案。芯片版图通过了各项验证,面积为2572um×2572um,功耗为11.14mW,工作频率为24.576MHz。
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