模拟集成电路的系统级建模语言和方法分析

阐述可以处理复杂约束条件的模拟电路系统级建模领域专用语言和建模方法,该语言包含系统级模型建模所需的语法要素和语法规约,以及语言要素的语义同电路特征的对应关系,并给出将模拟电路元件、拓扑结构以及设计约束作为系统中的组件,以实现解耦的建模方法。实验表明,系统级建模方法为解决模拟集成电路设计中复杂约束条件解耦提供一个可行的解决思路,具有重要的研究价值。

一种基于分水线和先验知识的集成电路图像分割方法

在W atershed的分割图像基础上,使用贝叶斯理论的图像分割方法。首先对原始图像进行W atershed变换,然后在变换后的标注图像上进行能量的计算,通过选择最小能量的目标依次找出最理想的目标区域。设计一个先验密度来惩罚图像当中W atershed变换后相似的区域,图像分割进而变成对目标子集的最大后验估计。这样就可以逐步找出最理想目标区域和背景区域。实验结果证明,该方法有较好的分割结果。

通信专用新型二维可配置协处理器架构研究

针对当前主流通信协处理器架构存在互连网络功耗较大、调度频繁等问题,提出一种面向通信处理器的新型二维可配置协处理器架构。第一维配置为工作模式和协处理器公共参数配置,由主处理器发起,协处理器实时响应;第二维配置为加速引擎私有参数配置,由主处理器离线完成。通过功耗评估模型,该架构总线互连网络功耗仅为主流通信处理器架构的1/3;对于无线通信标准数据帧处理,总线带宽占用比由6. 88%降到2. 05%。基于此架构,对面向基站的无线通信接收端协处理器进行了设计实现。在数据吞吐方面与TMS320C6670中加速引擎对比,其中viterbi译码器加速比为3. 3,turbo译码器加速比为2. 8,可满足人们不断增长的高速数据传输需求。

一种高集成低辐射的隔离DC-DC变换器

通过MEMS工艺与0.18 um BCD工艺的深度融合,设计了一种基于片上变压器的两芯片集成式隔离DCDC变换器.该隔离DC-DC变换器隔离耐压5 kVrms,输入电压为3 V-5.5 V,输出电压3.3 V/5 V,峰值效率和最大输出功率分别为29%和0.5 W,SOP-8封装,体积为7.67 mm*5.8 mm*1 mm.采用随机跳频技术,通过5-bit跳频模块控制振荡器的谐振频率在145 MHz-195 MHz范围内随机切换,从而降低其电磁辐射,测试表明辐射峰值最大降低25 dBuV.

阳极氧化物纳米孔道和TiO_2纳米管形成机理的研究进展

自组织有序的TiO2纳米管和多孔型阳极氧化膜(PAO)因其潜在的应用价值而倍受关注.阀金属的阳极氧化研究了80多年,但是六棱柱元胞结构和多孔纳米管的形成机理至今尚不清楚.本文不是简单地综述PAO的形成机理,而是从更宽的视角综述了致密型阳极氧化膜与PAO的本质联系和形貌差异.对比两种膜的形貌差异和生长过程有助于孔洞形成本质的认识.简要综述了PAO的传统"场致助溶(FAD)"理论和局限性,重点综述了PAO形成机理的最新研究进展,包括粘性流动模型、阻挡层击穿模型、氧气气泡成孔模型、等电场强度模型等.在充分对比分析最新成果的基础上,对PAO机理研究的发展趋势进行了展望:采用超声氧化、真空或高压条件下氧化以及对电解液中添加碳酸钠或还原剂等方法,对揭示孔洞形成和自组织的本质将会有很大帮助;从电流和阳极氧化效率角度入手,是探究传统FAD理论的物理本质的有效途径.

辐射路匹配:从门级到功能模块级的子电路提取算法

提出一种基于子图同构的高性能辐射路匹配算法,以满足反向分析中逻辑综合的需要.通过单个顶点的相似度特征,将子图同构问题转化为顶点之间的匹配问题.在算法运行过程中,通过不断地删除搜索空间中的非匹配顶点,大大地降低了算法的时空复杂度.理论分析和实验结果表明,该算法的时空复杂度与目标电路的逻辑门数和功能模块电路的逻辑门数均为线性关系.

基于子图同构的子电路提取算法

从门级到功能模块级的子电路提取问题在大规模集成电路计算机辅助设计领域有广泛地应用,提出了基于子图同构的方法来解决该问题。针对子电路的特征,选择辐射路匹配和赋标号算法之一作为搜索的主算法。尽管子图同构问题是NP完全问题,算法对实际的电路是快速的,满足工程需要。

精度可配置DCT及其VLSI设计

利用离散余弦变换(DCT)能量分布的特性,提出一种精度可配置的DCT及其VLSI结构.根据不同的变换精度需求,通过选择DCT基向量局部最优的分布式算法展开精度,实现了变换精度损失与功耗减少的优化处理;同时对DCT基向量采用正则有符号数(canonical signed digit,CSD)编码,减少了整体电路的硬件资源开销.模拟和综合后的结果表明,该结构适合图像视频等要求低功耗、实时处理领域的可配置性应用.

VLIW数字信号处理器64位可重构加法器的设计

描述了一款适用于超长指令字数字信号处理器的64位加法器的设计。该加法器高度可重构,可以支持2个64位数据的加法运算、4个32位数据的加法运算、8个16位数据的加法运算以及16个8位数据的加法运算。它结合了Brent-Kung对数超前进位加法器和进位选择加法器的优点,使得加法器的面积和连线减少了50%,而延时与加法器的长度的对数成正比。仿真结果表明,在典型工作条件下,采用0.18μm工艺库标准单元,其关键路径的延时为0.83ns,面积为0.149mm2,功耗仅为0.315mW。

32位稀疏树加法器的设计改进与实现

提出了一种改进进位运算的32位稀疏树加法器。在对现有稀疏树加法器使用的进位运算算子"o"进行深入探讨的基础上,对该算子的表达式做出了适当改进,去除了原算子中进位输入须为0的前提条件,同时保留了原算子适用于稀疏树进位结构的运算特性。采用该改进算子的32位稀疏树加法器可以并行地产生进位输入分别为0和1时的一对"和"输出,并可根据需要选择输出相应的结果。在1.2V130nm典型CMOS工艺条件下,经由HSPICE仿真,改进的32位稀疏树加法器的关键路径延迟为10.8FO4。结果表明,该加法器在运算能力得到扩充的同时,在运算速度方面也具有一定优势。

一种通道复用的高可靠性隔离IGBT栅极驱动器

采用SIMC 0.18 um BCD工艺,设计一种输出电流2 A,隔离电压5 kV,CMTI为100 kV/us的单通道隔离IGBT栅极驱动器,该IGBT栅极驱动器集成双侧欠压保护、退饱和保护,具有高可靠性.为节省芯片面积和成本,提出一种通道复用技术,将高压侧退饱和状态监测信号(FLTH)和欠压闭锁状态监测信号(RDH)编码后使用一个数字隔离通道同时传输至低压侧,简化电路结构,节省芯片面积约10%.当发生欠压闭锁时,隔离式IGBT栅极驱动器不工作;当未发生欠压闭锁时,可以通过编码信号的脉冲宽度来区分是否发生退饱和状态.仿真与测试结果表明:采用通道复用技术可以准确的将高压侧的退饱和状态监测信号和欠压闭锁状态监测信号传输至低压侧.

基于Tiny-YOLOv3的网络结构化压缩与加速

针对特定应用场景下,Tiny-YOLOv3(You Only Look Once v3)网络在嵌入式平台部署时存在资源开销大、运行速度慢的问题,文中提出了一种结合剪枝与量化的结构化压缩方案,并搭建了针对压缩后网络的卷积层加速系统。结构化压缩方案使用稀疏化训练与通道剪枝来减少网络中的计算量,使用激活值定点数量化和权重二的整数次幂量化来减少网络卷积层中的参数存储量。在卷积层加速系统中,可编程逻辑部分按照并行加流水线方法设计了一个卷积层加速器核,处理系统部分负责卷积层加速系统调度。实验结果表明,Tiny-YOLOv3经过结构化压缩后的网络平均准确度为0.46,参数压缩率达到了5%。卷积层加速系统在Xilinx的ZYNQ芯片进行部署时,硬件可以稳定运行在250 MHz时钟频率下,卷积运算单元的算力为36 GOPS。此外,加速平台整体功耗为2.6 W,且硬件设计节约了硬件资源。

贝叶斯框架下的单幅图像去雾算法

在有雾天气条件下拍摄的图像,由于光线在传播过程中受到空气中悬浮颗粒的散射,导致图像内容模糊不清,颜色偏灰白色.为了恢复出清晰的图像,根据大气散射物理模型,利用图像的稀疏先验知识,在贝叶斯框架下提出一种单幅图像去雾算法.该算法用图像梯度稀疏性先验来约束优化结果,并认为图像成像噪声服从零均值的高斯分布,然后用IRLS方法对其求解.实验结果表明,该算法能够很好地恢复图像的对比度和保持图像的真实颜色,噪声小,便于应用.

基于小波域局部高斯模型的图像复原

图像复原的目的是将原始图像从观测到的降析图像中恢复出来.提出了一种基于小波域局部高斯模型的线性图像复原算法.小波域局部高斯模型采用高斯函数刻画子带系数的局部概率分布,由于这一模型具有很好的局部自适应性,并能正确地反映图像的局部结构信息,因此算法以此作为自然图像的先验模型,把图像复原问题转化为一个约束优化问题并用共轭梯度法对其进行求解.实验结果表明,基于小波域局部高斯模型的图像复原算法较好地再现了各种边缘信息,复原出的图像在信噪比和主观视觉效果方面都有显著的提高.

基于小波域隐马尔可夫树模型的图像复原

从图像复原的Bayesian方法出发,提出一种基于小波域隐马尔可夫树(HMT)模型的线性图像复原算法.小波域HMT模型采用混合高斯模型刻画各子带系数的概率分布,并通过小波系数隐状态在多个尺度之间的Markov依赖性来刻画自然图像小波系数随尺度减小而指数衰减的特性.由于小波域HMT模型准确刻画了自然图像小波变换的统计特性,该文算法以此作为自然图像的先验模型,将图像复原问题转化为一个约束优化问题并用最速下降法对其进行求解.同时,提出了一种规整化参数和HMT模型参数的自适应选择方法.实验结果表明,基于小波域HMT模型的图像复原算法较好地再现了各种边缘信息,复原出的图像在信噪比和视觉效果方面都有明显的提高.

小波域边缘保持规整化图像复原

图像复原是一个病态问题,一般需要通过规整化技术得到一个合适的解。规整化的难点在于抑制噪声的同时要保持图像的边缘等重要的图像信息。为了更有效地保持复原图像的边缘,提出了小波域边缘保持规整化泛函的一般形式,并给出了相应的求解方法。针对小波域图像复原方法可能产生的G ibbs效应,利用自然图像小波变换的水平(竖直)子带在水平(竖直)方向的连续性,通过额外的惩罚项加以解决。仿真实验结果说明了该方法的有效性。

人脸图像超分辨率的自适应流形学习方法

样本规模与使用方法是基于学习的超分辨率中的一个重要问题.面向人脸图像超分辨率重建,提出一种基于局部保持投影(LPP)的自适应流形学习方法.由于能够揭示隐含在高维图像空间中的非线性结构,LPP是一种可以在局部人脸流形上分析其内在特征的、有效的流形学习方法.通过在LPP特征子空间中动态搜索出与输入图像块最相似的像素块集合作为学习样本,实现了自适应样本选择,并且利用动态样本集合通过基于像素块的特征变换方法有效地恢复出低分辨率人脸图像中缺失的高频成分.实验结果证实:通过在局部人脸流形上自适应地选择学习样本,文中方法可以仅使用相对少量的样本来获得很好的超分辨率重建结果.

二元树复小波域的局部高斯混合模型图像降噪

在复小波域上对观测图像进行一种基于高斯混合模型的后验概率分类,并在每类小波系数的局部邻域估计出局部高斯混合模型的参数,这种参数估计是局部自适应的;然后用该局部高斯混合模型对各个子带系数进行贝叶斯框架下的最大后验概率(MAP)估计,以达到降低噪声的目的·由于这种小波变换具有近似的平移不变性和良好的方向选择性,因此在降噪的同时可以很好地消除主要边缘处的“震铃”效应·实验结果表明;文中算法无论从峰值信噪比还是从主观视觉效果上都要优于一些传统的降噪算法·

基于双向可控硅的强鲁棒性静电防护器件

针对双向可控硅(DDSCR)器件的静电放电(ESD)鲁棒性,提出在N阱中加入N+注入区(DDSCR_N+)和在N阱中加入P+注入区(DDSCR_P+)2种改进型DDSCR结构,采用华润上华0.5μm Bipolar-CMOS-DMOS(BCD)工艺,分别制备传统DDSCR结构以及2种改进型DDSCR结构,通过半导体工艺及器件模拟工具(TCAD)进行仿真,分析不同结构的电流密度和ESD鲁棒性差异;流片后通过传输线脉冲测试(TLP)方法测试不同结构ESD防护器件特性.仿真和测试结果表明,改进型DDSCR_N+结构在具有和传统DDSCR器件的相同的触发和维持电压前提下,二次击穿电流比传统的DDSCR结构提高了160%,ESD鲁棒性更强,适用范围更广.

小波域HMT模型参数的快速估计及其在图像降噪中的应用

小波域隐马尔可夫树(HiddenMarkovTree,HMT)模型可以很好地刻画尺度内与尺度间小波系数的相关性,但模型参数的训练过程复杂,计算量大。针对这个缺点,提出了一种不经训练的HMT模型参数快速估计方法。该算法首先用一种自适应阈值将每个子带小波系数分成不同的类,然后分别对每类进行统计,这种统计是局部的,因而有很好的局部自适应性,最后模型参数可以利用这些局部的统计特性来描述。将估计出的参数模型运用到图像降噪中,实验结果表明这种快速估计的HMT参数模型不仅可以大大提高计算速度,降低计算复杂度,而且从峰值信噪比和主观视觉效果上都不逊于传统的经过迭代训练的HMT模型降噪算法。