代写ECE 123/223 High Perfromance Digital Circuit Design

Department of Electrical & Computer Engineering

High Perfromance Digital Circuit Design ECE 123/223

Midterm Exam, November 24, 2025

1.  (10 points)                                                                                                      Question 1:  10points

Which of the NAND gates in figure 1(a) might be made asymmetric in order to yield the fastest design, explain your choice with clear calculations?  Assume that both inputs should be equally favored. Asymmetric does not mean just skewed, to aid your analysis you may use the figure 1(b), where s is the symmetry factor and γ is the P:N ratio. You can assume the P:N ratio is 2:1. Does your answer depend on the electrical effort of the “gate”?

(a) NAND Based XOR

(b) Asymmetric NAND

Figure 1: Asymmetric NAND gate based logic circuits

2.  (10 points)                                                                                                      Question 2:  10points

You recently joined the company NotVDIA as a circuit designer and find that in the new process they are using the transistor contact resistance is 0.25 × Rc , the contact resistance for a minimum width device, which has a single contact.  The contact resistance value is the same for both the PMOS and the NMOS. From your ECE 122A class you know the contact resistance scales inversely with the number of contacts increases in increments of minimum width (Wmin )i.e.  a device with 2 * Wmin  has 2 contacts, but a device with

2.5Wmin  still has only two contacts.  You can model the transistor  as shown in figure 2a. The capacitances shown are the source drain capacitances that scale with width and the output load is the parasitic capacitance due to the contact resistance which is also proportional to the width (since it is dependent on metal length not number of contacts.

It turns out the effeective resistance of a NMOS of minimum width is ReffN  = 1.5 * Rc , where Rc  is a process dependent constant.  You are tasked to design an inverter with equal rise and fall times (see figure 2b), given the P:N ratio is 2:1. What is the sizes of the PMOS and NMOS?

Figure 2: PMOS and NMOS with contact resistance

3.                                                                                                                          Question 3: 40points

Consider the inverter buffer circuit shown in figure 3, used to drive a signal to four dif- ferent loads via interconnects of differing lengths.  The interconnect has 0.1Ω/□ and a capacitance of 0.02fF/µm, and a gate capacitance/unit width of 0.8fF/µm.The mini- mum width of the device in this process is 0.1µm.  The P:N ratio is 3:1 in this process and the tp0  is given as 8 ps.

Figure 3: Interconnect Branch

(a)  (15 points)  If the interconnect width is 0.1µm, sizes the inverters for optimal path delay.

(b)  (25 points)  Choose the interconnect widths for the most optimal path delay.  The width can be increased in steps of 5nm, given the minimum width of the interconnect is 0.1μm

4.                                                                                                                          Question 4: 40points

Consider the 16-bit output prefix adder shown in figure 4(a), the output of the sum bits drive 8Cinv  and the carry-out drives 32Cinv .  Note the input is 15-bits and the out is 16-bits.  The last bit is the carry-out.  The group generate and propagate logic blocks are shown in figure 4(b). Note:  The  -1 bit is the bit 0 of the input.

(a) 16-b Prefix Adder

(b) Logic Blocks Corresponding to the Legend in the main figure

Figure 4: A 16-b Prefix Adder

(a)  (5 points)  Clearly identify and draw the critical path (i.e the longest path delay) of this adder

(b)  (35 points)  Size the path for optimal delay, given the input can only drive a maxi- mum of 16Cinv

For all problems, we are using the 0.18µm technology node. The maximum supply voltage for this technology is Vdd (Max) = 1.8 V For hand calculation you may use the following parameters

NMOS:

PMOS:

You may find the following equations useful

For an inverter chain containing N inverters:

For a logic path containing N logic gates:



热门主题

课程名

mktg2509 csci 2600 38170 lng302 csse3010 phas3226 77938 arch1162 engn4536/engn6536 acx5903 comp151101 phl245 cse12 comp9312 stat3016/6016 phas0038 comp2140 6qqmb312 xjco3011 rest0005 ematm0051 5qqmn219 lubs5062m eee8155 cege0100 eap033 artd1109 mat246 etc3430 ecmm462 mis102 inft6800 ddes9903 comp6521 comp9517 comp3331/9331 comp4337 comp6008 comp9414 bu.231.790.81 man00150m csb352h math1041 eengm4100 isys1002 08 6057cem mktg3504 mthm036 mtrx1701 mth3241 eeee3086 cmp-7038b cmp-7000a ints4010 econ2151 infs5710 fins5516 fin3309 fins5510 gsoe9340 math2007 math2036 soee5010 mark3088 infs3605 elec9714 comp2271 ma214 comp2211 infs3604 600426 sit254 acct3091 bbt405 msin0116 com107/com113 mark5826 sit120 comp9021 eco2101 eeen40700 cs253 ece3114 ecmm447 chns3000 math377 itd102 comp9444 comp(2041|9044) econ0060 econ7230 mgt001371 ecs-323 cs6250 mgdi60012 mdia2012 comm221001 comm5000 ma1008 engl642 econ241 com333 math367 mis201 nbs-7041x meek16104 econ2003 comm1190 mbas902 comp-1027 dpst1091 comp7315 eppd1033 m06 ee3025 msci231 bb113/bbs1063 fc709 comp3425 comp9417 econ42915 cb9101 math1102e chme0017 fc307 mkt60104 5522usst litr1-uc6201.200 ee1102 cosc2803 math39512 omp9727 int2067/int5051 bsb151 mgt253 fc021 babs2202 mis2002s phya21 18-213 cege0012 mdia1002 math38032 mech5125 07 cisc102 mgx3110 cs240 11175 fin3020s eco3420 ictten622 comp9727 cpt111 de114102d mgm320h5s bafi1019 math21112 efim20036 mn-3503 fins5568 110.807 bcpm000028 info6030 bma0092 bcpm0054 math20212 ce335 cs365 cenv6141 ftec5580 math2010 ec3450 comm1170 ecmt1010 csci-ua.0480-003 econ12-200 ib3960 ectb60h3f cs247—assignment tk3163 ics3u ib3j80 comp20008 comp9334 eppd1063 acct2343 cct109 isys1055/3412 math350-real math2014 eec180 stat141b econ2101 msinm014/msing014/msing014b fit2004 comp643 bu1002 cm2030
联系我们
EMail: 99515681@qq.com
QQ: 99515681
留学生作业帮-留学生的知心伴侣!
工作时间:08:00-21:00
python代写
微信客服:codinghelp
站长地图