单轨MOS电流模式逻辑（SRMCML）电路的近阈值计算是当前低功耗、高速集成电路设计领域的一个重要研究方向。本文介绍了在近阈值工作区域中操作的低功耗SRMCML电路的研究。近阈值计算是一种有效的技术，能够实现低功耗延迟乘积，即在降低功耗的同时保持较高的处理速度。SRMCML电路的近阈值工作区域操作是通过基本SRMCML电路，如反相器/缓冲器、OR2/NOR2和2/NAND2、OR3/NOR3以及XOR3/NXOR3进行研究的。所有电路均在SMIC 130nm CMOS工艺下用HSPICE软件进行仿真，电压从0.6V变化至1.3V，每0.1V为一个步长。基于仿真结果，降低供电电压具有一定的优势。所提出的近阈值SRMCML基本门电路的功耗几乎与传统的双轨电流模式逻辑（DRMCML）电路相同，而其延迟时间则因为单轨结构而少于DRMCML。
在集成电路（IC）设计中，高性能、低功耗和小面积是主要目标。MOS电流模式逻辑（MCML）技术常用于高速应用，如高速处理器和千兆位多路复用器。随着便携式和无线电子系统使用的增加，集成电路中能效设计变得越来越重要。MCML电路由于其恒定的操作电流，具有较大的静态功耗。因此，在低频下，其功耗比传统的CMOS电路要大得多。传统的CMOS电路的能量消耗有两个组成部分：开关能量和静态能量。降低能量消耗的一个直接解决方案是降低供电电压，因为开关能量会呈二次方降低。
在SRMCML电路中，通过近阈值计算可以减少MCML电路的静态功耗，并且由于工作在阈值附近，电路可以达到接近于传统MCML电路的功耗水平，同时因为单轨结构的优势，其速度延迟更小。这一研究结果表明，SRMCML电路的近阈值操作具有在保持高速度运行的同时实现更低功耗的潜力。
近阈值计算技术在降低功耗的同时，确保了电路的速度不会因为供电电压的下降而严重下降。该技术的挑战在于找到最佳的操作点，即供电电压的最低值，以在保持电路性能的前提下最大化功耗的降低。SRMCML电路由于只有一条信号路径，相比传统的双轨MCML电路，在设计上更为简单。这种电路设计也简化了电路的功耗分析，因为相较于双轨设计，其在物理实现和控制逻辑方面都更为直接。
MCML电路的优势在于它们能够提供非常高的开关速度，但由于恒定电流操作的特性，它们往往需要复杂的电压偏置网络来维持电路的稳定工作。在近阈值操作下，SRMCML电路不仅能够继承MCML电路的速度优势，还能通过降低供电电压来减少静态功耗，进而提高整体电路的能效。
尽管文章中所描述的研究工作是在SMIC的130nm CMOS工艺下进行的，这项技术的原理和结果对于当前更先进的工艺节点也是适用的，随着晶体管尺寸的进一步减小，供电电压的优化将变得更加重要，而SRMCML电路在近阈值区域的工作模式提供了一种有效的选择，以满足未来低功耗集成电路设计的需求。在实际应用中，设计工程师需要考虑到工艺变化、温度波动、可靠性及制造偏差等因素，对电路的阈值电压进行精确控制，确保电路在预定的工作条件下性能稳定。
SRMCML电路的近阈值计算研究不仅揭示了电流模式逻辑电路的低功耗设计潜力，还为未来集成电路设计提供了新的思路，特别是对于那些对功耗和处理速度都有严格要求的应用领域，如移动通信、物联网设备以及数据中心等，具有重要的理论和实际应用价值。随着未来技术的发展，进一步优化SRMCML电路的设计，以及如何在不同的应用场景中有效应用近阈值计算策略，将是电路设计师和研究者需要关注的重点方向。
