IEICE-leakage-review-journal.pdf
《IEICE-leakage-review-journal.pdf》这篇文章主要探讨了在CMOS VLSI电路中如何控制和最小化待机及活动状态下的漏电流问题。随着半导体技术的快速发展,芯片密度和工作频率的提高,电力消耗成为了便携式设备的一大挑战。高功率消耗会缩短电池寿命,因此对于依赖电池的设备来说,低功耗设计的目标是延长电池寿命的同时满足性能需求。 文章首先介绍了导致CMOS电路漏电流显著增加的基本物理原理和工艺缩放趋势。在深亚微米工艺节点,由于栅极氧化层厚度减小和晶体管阈值电压的降低,漏电流现象变得尤为突出。此外,漏电流可以分为待机漏电流和活动漏电流两种类型。待机漏电流发生在电路不切换状态,而活动漏电流则是在电路正常工作时产生的。 接下来,文章详述了几种用于控制待机漏电流的电路优化技术。其中,电源门控(Power Gating)是一种有效的策略,通过在非活动状态下断开部分电路的电源来减少漏电流。另外,体偏置控制(Body Bias Control)也是一种常用方法,通过改变晶体管的体电位来调整其阈值电压,从而降低漏电流。 文章的第三部分关注于活动漏电流的控制。提出了几种技术,包括使用多阈值单元(Multiple-Threshold Cells),它们能够在不同的电压下工作,以适应不同的漏电流需求;采用长通道器件(Long Channel Devices),这些器件具有更低的漏电流,但可能牺牲速度性能;输入向量设计,通过精心设计输入信号,可以减少漏电流;还有晶体管堆叠和切换噪声的管理,以及同时考虑阈值电压和电源电压分配的尺寸优化。 文章强调了降低漏电流对整个系统级设计的重要性,因为漏电流不仅影响电池寿命,还可能导致过热和可靠性问题。随着技术持续发展,漏电流控制将成为设计者必须面对的关键挑战。为了有效地解决这个问题,需要结合电路优化、设计自动化工具和新的工艺技术,实现低功耗与高性能的平衡。未来的研究将继续探索新的方法和技术,以适应不断缩小的工艺节点和日益增长的漏电流问题。
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