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低电压SRAM的重要性

原创 服务器存储 作者:宇芯电子 时间:2020-06-03 16:07:44 0 删除 编辑

随着SOC 技术的发展,CMOS 工艺尺寸不断缩小,芯片集成度越来越高,使得单位面积芯片的功耗不断提高。近年来,便携式电子产品如智能手机、平板电脑、数码相机、智能手环发展迅猛,而对于使用电池的便携式电子产品,芯片的功耗会直接影响到电池的使用时间、使用寿命,功耗逐渐成为大规模集成电路设计中最关心的问题。
 
CMOS 集成电路中的功耗由动态功耗、静态功耗和短路功耗组成。各个功耗表达式如公式所示:
 
 
 
其中,Pdynamic是电路电容充放电产生的动态功耗,与电源电压成平方关系;Pleak是静态功耗,即漏电流产生的功耗,与电源电压成一次方关系;Pshort是电路的短路功耗,产生于NMOS、PMOS 同时导通的瞬间,同样与电源电压成一次方关系。由此可见降低电源电压能够直接有效地降低电路的功耗。
 
SRAM 的功耗包括动态功耗和静态功耗,动态功耗和静态功耗所占总功耗的比例不是一成不变的,其比例随集成电路工艺的发展而变化。工艺每前进一个节点,MOSFET 漏电流大约增加5 倍。器件特征尺寸的减少,使得静态功耗在电路总功耗中所占比例越来越大,同时也必然引起静态泄漏电流的增加。据统计,在90nm 工艺下,IC 漏电流功耗大约占整个功耗的1/3,在65nm 工艺下,IC 漏电流功耗已经占总功耗的一半以上。由于动态功耗与电源电压是平方的关系,静态功耗与电源电压是一次方关系,降低电源电压能够使得动态功耗和静态功耗都得到大幅降低。

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