基于PTPX的数字电路功耗仿真.docx
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2015-06-27
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基于 PTPX 的数字电路功耗仿真
一、 功耗模型
目前常见的功耗模型包括非线性功耗模型 NLPM 和合成电流源模型 CCS。NLPM 由包含
输入电压变化和输出负载组合的单元功耗查找表组成； CCS 则包含对时序、噪声和功耗基
于电流的建模，更适用于小尺寸工艺。GSMC13 工艺采用的功耗模型为 NLPM，SCC55 工艺
采用的功耗模型为 CCS。
二、 功耗分类
主要包括漏电功耗和动态功耗，漏电功耗由下图中的 Leakage current 和 Gate leakage
current 产生，动态功耗由下图中的 Short-circuit current 和 Switching current 产生。
1.漏电功耗：逻辑单元的输入输出稳定时产生的功耗，包含固有漏电功耗和栅极漏电功耗，
与其当前的输入输出状态有关。以 GSMC13 工艺中的触发器 FFEDQHDMX 为例，若各个输
入输出端口状态为 D=0、CK=0、E=0、Q=0 时，漏电功耗为 1.25197123e-07mW，如下图所
示。
2.动态功耗：逻辑单元的输入输出变化时产生的功耗，包括内部功耗和转换功耗。
(1)内部功耗：逻辑单元的输入变化时，内部短路电流产生的功耗，与输入电压换时间有关。
以 GSMC13 工艺中的触发器 FFEDQHDMX 为例，当输入端口 D 发生电压换时，产生的内部
功耗如下图所示，图中 index_1 指代输入电平转换时间，values 为对应的功耗。
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