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深亞微米集成電路靜態(tài)功耗的優(yōu)化

2009-09-15 | rar | 154 | 次下載 | 3積分

資料介紹

隨著工藝的發(fā)展,器件閾值電壓的降低,導致靜態(tài)功耗呈指數(shù)形式增長。進入深亞微
米工藝后,靜態(tài)功耗開始和動態(tài)功耗相抗衡,已成為低功耗設計一個不可忽視的因素。針對近年來提出的各種降低靜態(tài)功耗的設計方法,本文進行了總結(jié)。對源極反偏法、雙閾值法、變閾值法、多閾值法的原理和應用進行了分析和說明,并通過對各種方法的優(yōu)缺點進行比較,旨在為集成電路設計人員提供減小靜態(tài)功耗方面的設計思路和努力方向。
關(guān)鍵詞:靜態(tài)功耗;亞閾值電流;閾值電壓
隨著工藝的發(fā)展和電路集成度的提高,功耗已成為大規(guī)模集成電路設計領域中的一個關(guān)
鍵性問題。減小電源電壓是降低電路動態(tài)功耗的一種十分有效的方法,但為了保證系統(tǒng)的性能,必須相應的降低器件的閾值電壓,而閾值電壓的降低導致了靜態(tài)功耗的增加。因此,近年來減小靜態(tài)功耗受到人們的普遍重視。尤其是進入深亞微米工藝后,靜態(tài)功耗已成為與動態(tài)功耗相抗衡的功耗來源,是低功耗設計一個不可忽略的因素。相關(guān)的研究表明[1],在90nm的工藝下,靜態(tài)功耗已占整個電路功耗的42%以上。因此,降低靜態(tài)功耗已成為VLSI 設計領域的熱門話題
CMOS 電路中的靜態(tài)功耗來自柵氧化層漏電流、晶體管的反偏漏電流、亞閾值電流等。
其中亞閾值電流是主要成分,是靜態(tài)功耗的決定性因素。而亞閾值電流隨閾值電壓的降低呈指數(shù)形式增長[2]。為了減少亞閾值電流,近年來許多方法都集中在控制器件的閾值電壓上。
通過對器件閾值電壓直接或間接的控制,使得器件的亞閾值電流大大減少。目前常用的方法包括源極反偏法[3],雙閾值法[4],多閾值法[5],變閾值法[6]。其中雙閾值法用得最為普遍,而多閾值法在減小靜態(tài)功耗的效率上最高,能使泄漏電流減少幾個數(shù)量級。本文從應用的角度出發(fā),對這些方法原理進行了分析和說明,并對各種方法的優(yōu)缺點進行了比較。

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