低功耗的设计与实现方法297国际游戏app-2CMOS电路低功耗设计的基本方法和途径docx

　　97国际-至尊品牌,源于信誉-

　　依据2switchLDDPCVfα=，在频率肯定的状况下，功耗主要取决于3个因素:工作电压，

　　功耗与工作电压的平方成正比，因此降低工作电压是降低功耗的有力措施。不需要转变电路的构造降低工作电压就可以取得削减功耗的显著效果，而且降低电压是针对整个芯片，而不是针对某一个单元，因此降低工作电压比减小负载电容和减小活动性更易见效。但是降低电压并不是无限制的，降低电压必需考虑电路的速度。图2-3显示了在不同设计阶段降低电压的措施。

　　电压降低时，延时增加，导致电路性能的下降，如图2-4所示。由于CMOS器件电流Idd∝(Vdd-Vt)2，可得电路延时。当VddVt，时降低电压延时呈线性增加，此时可以用转变电路构造等措施来弥补低电压带来的延时增加，但当电压进一步降低到接近阈值电压时，漏电流快速增大。为了避开这种状况发生，一般应保证它在

　　动态功耗与负载电容成正比，因此减小负载电容成为降低功耗的另外一个重要途径。在CMOS电路中，电容主要由两方面构成:一方面

　　是器件栅电容和节点电容，它们和器件工艺有关;另一方面是连线电容。值得留意的是，随着工艺的进展，连线电容已经超过器件电容。为了

　　减小电容，在工艺方面可以选择小的器件，物理设计时减小连线显示了在不同设计阶段降低负载电容的措施。

　　在CMOS电路中，功耗和开关活动息相关。假设信号活动性为0，即使负载电容很大，它也不消耗能量。开关活动性与数据频率f和开关活动率α有关，f描述单位时间内信号到达节点的次数，而活动率α则描述到达节点时信号的翻转几率。

　　值得留意的是，在有些CMOS电路中，伪跳变占据了相当一局部开关活动性。由于此类信号没有任何作用，因此它造成系统功耗的白白损失。伪跳变由电路中的比较器、进位加法器、解码器等运算规律部件形成，它一旦形成便向下一级电路传播，直到存放器为止。因此它所造成的功耗与它流过的路径有关。它传播经过的单元越多，铺张的功耗便越多。为了降低伪跳变带来的铺张，一种方法是消退伪跳变的产生;另一方法是缩短其传播长度。

　　如上所述，打算功耗的因素有工作电压，负载电容或开关活动性，CMOS电路的低功耗设计必需综合考虑这三个因素。具体的途径有：

　　避开铺张:对系统进展有效的功耗治理，用门控技术关闭没有任务的单元，甚至在系统闲置时关闭电源；合理选择规律单元避开或减小伪跳变的产生；用专用电路代替可编程硬件，实行规章算法和构造削减掌握电路；另外，在系统集成时，需要依据系统需求合理地选择集成部件。

　　面积、性能和功耗的均衡设计：必要时用少许面积或性能换取功耗。这三个约束往往相互制约，但可以相互转化，因此在低功耗设计中，常常用少许面积或性能换取功耗的优化。例如，可以通过并行设计和流水线设计。

　　合理的布局和划分，使数据尽可能在模块内处理：在CMOS电路中，数据总线是功耗的一个重要来源，由于它具有很高的开关活动性和负载电容。信号通过总线在芯片的各个单元之间传送，造成严峻的功耗。为了避开或减小这种高功耗的总线通讯，可以对数据路径进行合理的布局和划分，尽量使数据在模块内处理，使用功耗相对较低的局部总线、工艺层次

　　工艺上，考虑的低功耗技术主要有：降低阈值电压，减小管子尺寸，增加金属层数，承受其他特别工艺等。

　　从对功耗来源的分析知，削减电源电压可以有效地降低电路功耗，但是在阈值电压不变的情

　　况下，会影响电路速度。为此，要求同时削减阈值电压，阈值电压并不是越小越好，一般应保证它在0.13V～0.11V之间。

　　承受先进工艺，能得到更小的管子尺寸，有助于削减开关电容，即使电源电压不变，电路功耗也能得到降低。

　　多层金属叠层布线，可以不用再为走线而预留空间，不仅节约了芯片面积，也避开使用大范围连线，从而可以削减开关电容,降低电路功耗。固然,叠加的金属层也会导致耦合寄生电容的增加，抵消局部节约的功耗。

　　另外，针对削减器件漏电流问题，可以承受一些特别工艺，如采用绝缘体上硅(SilicononInsulator，SOI)工艺、多阈值电压器件、

　　低温CMOS器件、动态衬底偏置器件以及介电常数更高的栅氧材料等。2、幅员层次

　　幅员优化必需同时优化器件和互连。这方面的工作主要是基于Elmore模型。但这些模型没有显式地将互连延迟、功耗与晶体管、引线的尺寸联系起来。所以有必要建立适当的模型，以实现幅员级的功耗优化。

　　幅员设计，不再以最小面积容纳全部电路模块为目标，而是应考虑如何使开关频繁的路径最短化。幅员设计中最简洁的低功耗方法是对具有较高活动性的信号选择上层金属布线。上层金属与基板被一层较厚的二氧化硅隔开，由于布线的物理电容随着氧化层厚度的增加而减小，因而，把活动性高的信号线布在较上层是相当有利的，应当留意的是较上层布线需要更多的通孔，而通孔将增加电容。另外，应使高活动性的信号布线具有较低的电容。

　　《GB23468-2025坠落防护装备的选择、使用和维护》解读.pptx

　　2024-2025学年甘肃省兰州市第四片区高二下学期期中考试生物试卷.doc

　　甘肃省兰州市第四片区2024-2025学年高二下学期期中考试 化学试卷（含答案）.pdf

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者