Low-Power Deep Sub-Micron Cmos Logic pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Van Der Meer, P. R./ Van Staveren, A./ van Roermund, A. H. M.

出品人:

页数:168

译者:

出版时间:2004-11

价格:$ 258.77

装帧:HRD

isbn号码:9781402028489

丛书系列:

图书标签:

CMOS
低功耗
超深亚微米
数字电路
集成电路设计
VLSI
芯片设计
低功耗设计
电路设计
半导体

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具体描述

The strong interaction between the demand for increasing chip functionality and data-processing speeds, and technological trends in the integrated circuit industry, like e.g. shrinking device geometry, growing chip area and increased transistor switching speeds, cause a huge increase in power dissipation for deep sub-micron digital CMOS circuits. "Low-Power Deep Sub-micron CMOS Logic, Sub-threshold Current Reduction" classifies all power dissipation sources in digital CMOS circuits and provides for a systematic approach of power reduction techniques. A clear distinction has been made between power dissipated to perform a calculation in a certain time frame, i.e. functional power dissipation, and power dissipated even when a circuit is idle, i.e. parasitical power dissipation. The threshold voltage level forms an important link between the functional and the parasitical power dissipation. Since for high data-processing speeds the threshold voltage needs to be low, whereas for low sub-threshold leakage currents it needs to be high. The latter is extremely important for battery operated circuits in standby modes. Therefore, a separate classification of sub-threshold current reduction techniques is presented showing existing and new circuit topologies. "Low-Power Deep Sub-micron CMOS Logic, Sub-threshold Current Reduction" is a valuable book for researchers, designers as well as students in the field of low-power digital design. Power dissipation is discussed from a fundamental, quantum mechanical and a practical point of view. The theory is accompanied with practical circuit implementations and measurement results.

好的，这是一份针对一本名为《Low-Power Deep Sub-Micron CMOS Logic》的虚构图书的图书简介，旨在详细描述其内容，但避免提及您提供的书名，并力求专业且自然。 --- 图书简介：面向未来工艺节点的超低功耗集成电路设计：从器件到系统级优化本书聚焦于当前半导体领域最核心的挑战之一：如何在日益逼近的物理极限和不断增长的性能需求下，实现对集成电路功耗的极致控制。随着特征尺寸持续向深亚微米及纳米级别迈进，传统CMOS电路的静态功耗和动态功耗问题变得尤为突出。本书系统性地探讨了从晶体管物理机制到整个系统架构层面，实现超低功耗数字电路设计的全景方法论。第一部分：深亚微米工艺下的功耗物理学与挑战本部分首先为读者奠定坚实的理论基础。我们将深入剖析亚阈区漏电流（Subthreshold Leakage）、栅极氧化层漏电流（Gate Oxide Tunneling Current）以及雪崩热载流子注入（Hot Carrier Injection）等深亚微米技术节点下特有的功耗来源。书中详细阐述了短沟道效应（Short-Channel Effects）如何显著影响晶体管的亚阈值摆幅和阈值电压的稳定性，进而直接影响静态功耗的预算。读者将学习如何利用先进的工艺模型（如BSIM系列模型）来精确预测和量化这些漏电流的贡献。此外，我们还专题讨论了动态功耗的构成，即开关功耗与短路功耗（Short-Circuit Power）。针对动态功耗，书中对电容充放电过程进行了详尽的数学建模，并引入了等效时滞模型（Equivalent Delay Models）来评估功耗与速度之间的权衡（Power-Delay Product, PDP）。对这些物理机制的透彻理解，是后续所有低功耗设计策略有效性的基石。第二部分：晶体管级与单元库优化在理解了底层物理限制后，本书转向晶体管层面的功耗优化技术。我们详细介绍了多阈值CMOS（Multi-VT CMOS）技术在降低静态功耗中的应用。通过精心设计高阈值（High-Vt）和低阈值（Low-Vt）晶体管的混合使用，读者将掌握如何在关键路径上保持性能，同时在非关键路径上进行激进的漏电抑制。书中包含了关于阈值电压选择的敏感性分析和优化流程。本章还深入探讨了体偏置技术（Body Biasing），包括前向偏置（Forward Body Biasing, FBB）和反向偏置（Reverse Body Biasing, RBB）。通过动态或静态地调整衬底电压，本书展示了如何有效地调节晶体管的阈值电压，实现功耗与性能的灵活调配，这对于构建高性能、低功耗的单元库至关重要。此外，我们对亚稳态的控制以及设计边际（Design Margins）的重新评估进行了深入讨论。在低电压操作下，噪声容限（Noise Margin）急剧下降，本书提供了增强逻辑门抗噪性的设计准则，同时确保这种增强不会以显著的功耗惩罚为代价。第三部分：电路级与架构级低功耗设计范式从单元级上升到电路和系统级别，本书介绍了一系列成熟和前沿的低功耗设计方法论。时钟网络优化：时钟信号在现代处理器中占据了动态功耗的很大比例。本书详述了时钟门控（Clock Gating）技术的原理、实现方法及其对平均功耗的巨大影响。书中提供了先进的自动时钟门控（Auto Clock Gating）设计流程，以及如何处理相关时钟树综合（CTS）中的时序和功耗冲突。电压与频率调节（DVFS）：作为系统级功耗管理的核心手段，本书详尽分析了动态电压与频率调节（DVFS）的工作原理。我们构建了详细的系统功耗模型，用于精确预测不同工作点下的能耗，并介绍了先进的调度算法，例如基于预测的DVFS（Predictive DVFS）和基于实时反馈的DVFS（Feedback-based DVFS），以最大化能源效率（Energy Efficiency）。数据流与并行性优化：功耗与计算任务量直接相关。本书探讨了数据流驱动的设计如何减少不必要的开关活动。我们分析了数据压缩技术在降低内存访问功耗中的作用，以及并行处理单元的功耗优化，例如如何在并行度和功耗之间找到最佳平衡点。第四部分：新兴低功耗设计技术与未来展望最后一部分展望了面向下一代工艺的创新技术。这包括对近阈值计算（Near-Threshold Computing, NTC）的深入探讨，分析了NTC在提高能效比（Energy per Operation）方面的潜力，以及其固有的速度和可靠性挑战。书中提供了在NTC模式下设计可靠逻辑电路的实用方法。此外，本书还涵盖了电源门控（Power Gating）技术，特别是隔离单元（Isolation Cells）和电源开关（Power Switches）的设计与布局考量，以有效消除深度休眠模式下的静态漏电。本书特色：深度与广度兼备：内容覆盖从硅物理到指令集架构层面的多尺度功耗优化。实践导向：结合了行业标准EDA工具（如Spice仿真、功耗分析工具）的使用案例和设计流程。前沿性：详尽讨论了当前研究热点，如FinFET架构下的功耗特性和变异性管理。本书适合对象：数字集成电路设计工程师、系统架构师、从事超低功耗嵌入式系统开发的研发人员，以及对深亚微米及纳米级CMOS技术有深入兴趣的电子工程专业高年级本科生和研究生。阅读本书，将为读者提供构建下一代高能效电子产品的核心知识体系。 ---