如何成为一名高级数字 IC 设计工程师（5-3）理论篇：ULP 低功耗设计技术精讲（下）

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本文深入探讨了低功耗设计技术，包括动态功耗的短路功耗和开关功耗，重点介绍了门控时钟、状态机编码优化、编码技术如格雷码和总线编码等降低功耗的方法。此外，还涉及了动态电压频率调节、异步电路、电源门控、多阈值电压和多电压供电等高级低功耗技术，强调了系统级和体系架构级设计的重要性。

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--总的功耗Ptotal = 静态功耗Pdynamic + 动态功耗Pstatic = 静态漏电 + 翻转功耗 + 短路功耗
----静态功耗 = 静态漏电(Leakage Power)
------主要由 Isub 和 Igate 组成的
------和温度、VGS - VTH 呈正相关
------经验公式：温度每上升 20 摄氏度，静态漏电翻倍
----动态功耗 = 翻转功耗(Switch Power) + 短路功耗(Internal Power)
----翻转/开关功耗
------信号翻转产生的功耗
------Pdyn = (CL)(Vdd^2)(Ptrans)(Fclock)
------负载电容、供电电压、翻转概率（每个时钟通过整个电路的平均转换次数）、时钟频率
------可以通过减少高功耗信号的负载来降低功耗
----短路/内部功耗
------信号在变化过程中，MOS 管同时导通产生的功耗
------Pdyn = (Tsc)(Vdd)(Ipeak)(Fclock)
------短路时间、供电电压、翻转电流、系统时钟
------和信号的转换时间 Transition、翻转概率呈正相关

功耗源主要是浪涌电流、静态功耗和动态功耗，动态功耗又分为短路功耗（内部功耗）和开关功耗（翻转功耗）。
浪涌电流指的是器件上电时产生的最大瞬时输入电流，亦称之为启动电流，通常是正常满载电流的数倍以上。
静态功耗：1、在数字 CMOS 电路中，由晶体管的漏电流引起的功耗；2、待机电流：指的是在关断主电源或者主系统之后，进入待机模式下产生的电流。
由于静态功耗一般与工艺器件有关，不加以讨论，我们重点关注