第6章CMOS静态门电路3-功耗(半导体集成电路共14章)讲解课件.ppt
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- 关 键 词:
- CMOS 静态 门电路 功耗 半导体 集成电路 14 讲解 课件
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1、2022-12-242022-12-24CMOS静态门电路的功耗静态门电路的功耗2022-12-24内容提要n功耗的组成n静态功耗及减小措施举例n动态功耗及减小措施举例nCMOS静态门电路的小结2022-12-24CLVddVDD0tV1.1.当输入信号为当输入信号为0 0时:时:输出保持输出保持1不变,没有电荷转移不变,没有电荷转移3.3.当输入信号从当输入信号从0 01(1(发生跳变发生跳变)时:时:输出从输出从“1”转变为转变为“0”,有电荷转有电荷转移移012.2.当输入信号为当输入信号为V VDDDD时:时:输出保持输出保持0不变,没有电荷转移不变,没有电荷转移CMOS反相器的功耗反
2、相器的功耗动态功耗动态功耗静态功耗静态功耗2022-12-24CMOS反相器的功耗反相器的功耗功耗组成:功耗组成:1.静态功耗静态功耗 2.动态功耗动态功耗1.静态功耗静态功耗PS输入输入输出输出输出输出在输入为在输入为0或或1(VDD)时,两个时,两个MOS管中总是一个截止管中总是一个截止一个导通,因此没有从一个导通,因此没有从VDD到到VSS的直流通路,也没有电的直流通路,也没有电流流入栅极,因此其静态电流和功耗几乎为流流入栅极,因此其静态电流和功耗几乎为0。VinVout常规常规2022-12-24对于深亚微米器件,存在泄漏电流对于深亚微米器件,存在泄漏电流IleakageVDD Ile
3、akageVout漏极扩散结漏电流漏极扩散结漏电流亚阈值漏电流亚阈值漏电流栅极漏电流栅极漏电流随着特征尺寸的减小,泄漏电流功耗变得不可忽视,随着特征尺寸的减小,泄漏电流功耗变得不可忽视,减小泄漏电流功耗是目前的研究热点之一。减小泄漏电流功耗是目前的研究热点之一。Ipn=AJS 由越过沟道区的少数载流子扩由越过沟道区的少数载流子扩散电流引起的散电流引起的 2022-12-24反向偏置二极管漏电流反向偏置二极管漏电流2022-12-24亚阈值漏电流亚阈值漏电流源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)VGVDID由少数载流子的扩散引起,类由少数载流子的扩散引起,类似横向晶体管似横向晶体管)1(/)
4、()/(kTDSqVoffsetTGSenkTVVVqssubeII0.10.1之间之间亚阈值振幅系数亚阈值振幅系数VT降低,降低,Isub增大增大但但VT增加,速度减慢增加,速度减慢存在速度和存在速度和功耗的折中功耗的折中考虑考虑2022-12-24降低待机功耗的方法举例:降低待机功耗的方法举例:MTCMOS(Multi-Threshold-Voltage CMOS)技术技术 正常工作时采用低阈正常工作时采用低阈值电压,以减少值电压,以减少CMOS电路的延迟时间电路的延迟时间 待机时采用高阈值待机时采用高阈值电压,以减少电压,以减少CMOS电路的泄漏电流电路的泄漏电流保持速度性能的基础上,保
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