Conception et optimisation d'une alimentation-horloge et d'un réseau de distribution pour la logique adiabatique

Design and optimization of power-clock generator and distribution network for adiabatic logic

• Auteur / Autrice : Nicolas Jeanniot
• Direction : Aida Todri-Sanial, Gaël Pillonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes automatiques et micro-électroniques
• Date : Soutenance le 28/11/2018
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique, de robotique et de micro-électronique (Montpellier ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Guy Cathébras
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aida Todri-Sanial, Gaël Pillonnet, Guy Cathébras, Bruno Allard, Marie-Minerve Louërat, Catherine Bru-Chevallier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Bruno Allard, Marie-Minerve Louërat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Économies d'énergie

Électronique numérique

Calorimétrie

Circuits d'horloge

Mots clés libres

Logique adiabatique

Rendement énergétique

Réseau de distribution

Alimentation horloge

Adiabatic logic

Energy efficiency

Power network

Power-Clock supply

Résumé

La densité de puissance est devenue la principale préoccupation lorsqu'un circuit numérique est conçu. Comme pour tous les systèmes embarqués, chaque nouvelle génération de système numérique a plus d'applications que la précédente et exige en fin de compte une plus grande densité de puissance. C'est pourquoi de nombreux chercheurs et concepteurs industriels se sont penchés sur de nouvelles méthodes de réduction de la consommation énergétique des circuits numériques. La logique adiabatique est un style de conception prometteur qui peut réduire la dissipation d'énergie dynamique. La logique adiabatique est différente de la logique conventionnelle en deux principaux points : 1) l’alimentation d’une porte logique adiabatique est un signal à 4 phases, et 2) l’énergie stockée dans la porte est récupérée. Afin de respecter ces principes, la logique adiabatique nécessite une alimentation spéciale. Étant donné que l’objectif d’une telle alimentation est d’agir comme une horloge, elle est appelée alimentation-horloge. L'objectif de cette thèse est de concevoir et d'optimiser une alimentation-horloge ainsi que son réseau de distribution. Cette thèse a été financée par l'Agence Nationale pour la Recherche, ANR, avec le projet ADIANEMS2 (numéro de subvention : ANR-15-CE24-0013).

Power density has become the primary concern when a digital core is designed. As in any embedded systems, each new digital core generation has more applications than the previous one and ultimately demands more power density. This is why many researchers and industrial designers have been looking into novel methods for reducing power consumption of digital circuit. Adiabatic logic is a promising design style, which can reduce the dynamic energy dissipation. Adiabatic logic is different than conventional logic in two main points: 1) adiabatic gate are charged with a 4-phase power signal, and 2) the energy, which is stored in the gate, is recovered. In order to fulfill these principles, the adiabatic logic needs a special power supply. As the purpose of such supply is to act as a clock also, it is referred as power-clock supply. The aim of this thesis is to design and optimize a power-clock supply and its delivery network. This thesis has been funded by the French National Research Agency, ANR, with the project ADIANEMS2 (Grant number: ANR-15-CE24-0013).