BIST mit geringem Stromverbrauch für VLSI-Digitalschaltungen

In den letzten Jahren hat der Stromverbrauch als eines der Hauptanliegen der VLSI-Entwickler an Bedeutung gewonnen. Der Hauptgrund für diesen Trend war die Verbreitung batteriebetriebener tragbarer Computergeräte und drahtloser Kommunikationssysteme. Für diese neue Klasse batteriebetriebener Geräte ist der durchschnittliche Stromverbrauch entscheidend, da er die Batterielebensdauer bestimmt. Ein starker Druck zur Reduzierung der Verlustleistung kommt auch von Herstellern von High-End-Systemen. Beim digitalen VLSI weisen die Schaltungen mit irreversibler Logik aufgrund der ungleichen Anzahl von Ein- und Ausgängen eine höhere Verlustleistung auf. Aufgrund dieser nicht übereinstimmenden Anzahl von Ein- und Ausgängen entsteht für jedes Informationsverlustbit ein Energieverlust von KTln2 Joule, wobei K die Boltzmann-Konstante (1,38 x 10-23 Joule/Kelvin) und T die absolute Temperatur in 0 K ist. Eine alternative Möglichkeit, bei VLSI eine geringe Leistung zu erzielen, ist die Verwendung reversibler Logik. Die reversible Logik reduziert die Verlustleistung, indem sie über die gleiche Anzahl von Ein- und Ausgängen verfügt, ohne dass Bitinformationen verloren gehen. Daher werden in dieser Arbeit verschiedene digitale Schaltungen wie Decoder, Encoder, Prioritätsencoder, Multiplexer, Demultiplexer, ALU und Multiplikatoren verwendet.