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电力消耗

功耗组成
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描述

设备中所消耗的功率由两种类型组成——动态功率,有时称为开关功率,静态功率,有时称为漏电功率。在小于90nm的几何尺寸中,泄漏功率已成为功耗的主要消费者,而对于较大的几何尺寸,开关是较大的贡献者。可以使用功耗降低策略来最小化这两种类型的功耗。

CMOS的功耗

总功率是开关活动、电容、电压和晶体管结构本身的函数。

总功率是动态功率和泄漏功率的总和

总功率= P切换+ P短路+ P泄漏

动态功率是两个因素的总和:开关功率加上短路功率。

当对内部和净电容进行充放电时,开关电源会被消耗。短路功率是在门开关状态时电源电压与地之间瞬时短路连接所消耗的功率。

P切换= a.f.Ceff.Vdd2

式中a =开关活度,f =开关频率,Ceff=有效电容和Vdd=电源电压。

P短路=我sc.Vdd.f

我在哪里sc=开关时短路电流Vdd=电源电压,f =开关频率。

动态功率可以通过降低开关活动和时钟频率来降低,这会影响性能;也可以通过降低电容和电源电压。动态功率也可以通过单元选择来降低——快速转换单元消耗较少的动态功率。

漏电功率是电源电压V的函数dd,开关阈值电压Vth,以及晶体管的大小。

P泄漏= f (Vdd, Vth, W / L)

在Vdd=电源电压Vth=阈值电压,W =晶体管宽度,L =晶体管长度

在以下泄漏成分中,次阈值泄漏占主导地位。
•I1:二极管反向偏置电流
•I2:亚阈值电流
•I3:浇口引起的排水泄漏
•I4:栅极氧化物泄漏

动态功率仅在开关时损耗,而漏电流产生的漏功率是连续的。

页面内容最初由Cadence设计系统


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