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半导体集成电路动态功耗的来源•开关过程对输出节点电容的充放电；•当输出节点出现由0到1的变化时,需要电源提供能量对电容充电。CMOS动态功耗的计算CMOS电路的动态功耗CMOS动态功耗的另一种计算•当输出由0向VDD变化,PMOS导通消耗功耗,•当输出由VDD向0变化,NMOS导通消耗功耗CMOS电路的短路功耗•概念：开关过程中的直流导通电流•短路的物理过程：输入波形的上升边和下降边使NMOS和PMOS都导通，形成电源到地的电流•短路功耗的计算：TNinDDTPVVVV短路功耗的计算对称设计情况：•输入达到VDD/2时短路电流达到峰值，•t1-t2与t2-t3期间短路电流对称；•输入上升边与输入下降边的短路电流对称短路功耗的计算（续）输入电压上升到VT的时刻输入电压上升到中间的时刻理想情况下，Psc=0反相器中MOS的工作区域CMOS电路的静态功耗各功耗源的发展趋势影响功耗的主要因素•影响动态功耗的因素–降低电源电压；（不是无限制的）–减小负载电容；（更有效）•减少MOS管数量（如CPL电路）•减小连线电容•减少电荷分享的影响(对动态电路)–节点开关活动因子的影响；–从算法和体系结构角度优化--最有效！反相器直流传输特性与电源电压关系同时，工作速度要求电源电压尽可能高，因此需要折中设计—电压分区电路的开关活动因子（略）影响功耗的主要因素(续)•影响短路功耗的主要因素–短路功耗与输入信号的上升、下降时间有关影响功耗的主要因素(续)•短路功耗与器件阈值电压相对电源电压的比例有关•影响静态功耗的主要因素–降低电源电压减少高电场引起的二级效应；–减小亚阈值电流；–避免非理想输入引起电路直流导通电流；影响功耗的主要因素(续)亚阈值电流与阈值电压的关系减小亚阈值电流的技术SLSTSVIR不同设计层级对功耗优化的作用本章结束