19、集成电路设计中的功率优化与估算技术

集成电路设计中的功率优化与估算技术

1. QDI异步原语的静态实现

在集成电路设计中，QDI（Quasi Delay Insensitive，准延迟不敏感）异步原语的静态实现是一个重要的研究方向。与基于AO222的实现方式相比，采用特定策略设计的单元在速度和功耗方面展现出了显著的优势。

1.1 速度与功耗表现

图5展示了在不同负载和控制设计条件下，相对于基于AO222的实现方式所获得的速度提升和功耗节省情况。在典型的设计范围内（Foi和Foo范围从1到10），除了Muller2门之外，采用该策略设计的单元在速度性能几乎相同（速度提升在 -15% 到15%之间）的情况下，尺寸明显更小，功耗更低。

Muller2门出现这种例外情况的主要原因在于其输出驱动器是一个锁存器。当驱动大电容时，这种结构会消耗大量的功率。不过，对于Muller3和Muller4门，额外的功耗很容易被平衡，因为实现它们只需要一个锁存器，而相应的基于AO222的实现方式分别需要两个和三个反馈回路。

1.2 相关参数说明

为了更好地理解设计过程中的各种参数，下面给出了一些关键符号的定义和含义：
| 符号 | 定义、含义 | 单位 |
| ---- | ---- | ---- |
| μ0N,P | 电子/空穴迁移率 | - |
| COX | 栅氧化层电容 | fF/μm² |
| VDD | 电源电压 | V |
| KN,P | N和P晶体管在强反型区域的传导因子 | mA/Vμm |
| LGEO | 几何沟道长度 | μm |
| VTN,P | N/P晶体管的阈