深亚微米集成威廉希尔官方网站 静态功耗的优化

随着工艺的发展，器件阈值电压的降低，导致静态功耗呈指数形式增长。进入深亚微
米工艺后，静态功耗开始和动态功耗相抗衡，已成为低功耗设计一个不可忽视的因素。针对近年来提出的各种降低静态功耗的设计方法，本文进行了总结。对源极反偏法、双阈值法、变阈值法、多阈值法的原理和应用进行了分析和说明，并通过对各种方法的优缺点进行比较，旨在为集成威廉希尔官方网站 设计人员提供减小静态功耗方面的设计思路和努力方向。
关键词：静态功耗；亚阈值电流；阈值电压
随着工艺的发展和威廉希尔官方网站 集成度的提高，功耗已成为大规模集成威廉希尔官方网站 设计领域中的一个关
键性问题。减小电源电压是降低威廉希尔官方网站 动态功耗的一种十分有效的方法，但为了保证系统的性能，必须相应的降低器件的阈值电压，而阈值电压的降低导致了静态功耗的增加。因此，近年来减小静态功耗受到人们的普遍重视。尤其是进入深亚微米工艺后，静态功耗已成为与动态功耗相抗衡的功耗来源，是低功耗设计一个不可忽略的因素。相关的研究表明[1]，在90nm的工艺下，静态功耗已占整个威廉希尔官方网站 功耗的42％以上。因此，降低静态功耗已成为VLSI 设计领域的热门话题。
CMOS 威廉希尔官方网站 中的静态功耗来自栅氧化层漏电流、晶体管的反偏漏电流、亚阈值电流等。
其中亚阈值电流是主要成分，是静态功耗的决定性因素。而亚阈值电流随阈值电压的降低呈指数形式增长[2]。为了减少亚阈值电流，近年来许多方法都集中在控制器件的阈值电压上。
通过对器件阈值电压直接或间接的控制，使得器件的亚阈值电流大大减少。目前常用的方法包括源极反偏法[3]，双阈值法[4]，多阈值法[5]，变阈值法[6]。其中双阈值法用得最为普遍，而多阈值法在减小静态功耗的效率上最高，能使泄漏电流减少几个数量级。本文从应用的角度出发，对这些方法原理进行了分析和说明，并对各种方法的优缺点进行了比较。