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第1章 集成电路功耗来源1

1.1 动态切换功耗1

1.2 瞬时短路功耗2

1.3 静态功耗4

第2章 低功耗的设计与实现6

2.1 系统级实现6

2.1.1 动态电压／频率调节技术介绍6

2.1.2 分块耗能控制的自动DVFS在能量受限的NoC通信模块上的应用16

2.1.3 在线学习进行系统级能量控制18

2.1.4 带有DVFS的多分区的内存结构20

2.1.5 多时钟域处理器中的集成CPU高速缓存功耗管理22

2.2 算法级实现（通过较少总线上比特翻转的次数减少功耗）26

2.2.1 编译码算法27

2.2.2 Markov模型28

2.2.3 减少比特翻转次数的算法29

2.3 结构级低功耗设计方法30

2.3.1 总线的低功耗设计30

2.3.2 存储器优化31

2.3.3 预运算技术31

2.3.4 并行技术31

2.3.5 流水线技术32

2.4 寄存器传输级（RTL）和门级（Gate level）低功耗设计37

2.4.1 时钟门控37

2.4.2 动态频率调整（DFS）技术39

2.4.3 电源门控技术40

2.4.4 信号门控41

2.5 电路级41

2.5.1 电荷循环总线结构41

2.5.2 多米诺逻辑47

2.6 工艺级50

2.6.1 多阈值电压50

2.6.2 多电压技术54

2.6.3 Gate Sizing59

2.6.4 面积优化技术63

第3章 功耗评估67

3.1 基于模拟方法的Fractal算法低功耗估计67

3.2 混合级别功率估计68

3.3 存储器的功率估计70

第4章 亚阈值MOS晶体管72

4.1 MOS工艺概述72

4.2 MOS器件模型73

4.2.1 MOS管I／V特性73

4.2.2 二阶效应76

4.3 亚阈区设计考虑78

4.3.1 PVT变量78

4.3.2 匹配性79

4.3.3 噪声81

4.4 极低功耗亚阈值MOS晶体管电路设计82

4.4.1 MOS晶体管泄漏机理83

4.4.2 MOS晶体管泄漏降低技术87

4.5 亚阈值CMOS逻辑中的参数变化影响89

4.5.1 噪声裕度90

4.5.2 能耗92

4.6 小结94

第5章 低功耗、低噪声放大器95

5.1 芯片中的噪声95

5.2 低频噪声及失调电压消除技术98

5.3 斩波调制放大器设计104

5.3.1 传统斩波调制放大器设计104

5.3.2 低阻结点斩波调制放大器设计107

5.4 亚阈值心电放大器设计110

5.5 小结115

第6章 低功耗Sigma-Delta模数转换器116

6.1 Sigma-Delta模数转换器基础116

6.2 Sigma-Delta模数转换器结构119

6.2.1 单环调制器结构119

6.2.2 多级噪声整形调制器结构122

6.2.3 多位量化调制器结构123

6.3 Sigma-Delta调制器的性能参数125

6.4 低功耗Sigma-Delta调制器电路设计126

6.4.1 前馈Sigma-Delta调制器结构127

6.4.2 采样开关运算放大器129

6.4.3 低功耗运算放大器132

6.4.4 低功耗比较器136

6.5 小结138

第7章 低功耗高速静态随机存储器139

7.1 存储器说明139

7.2 SRAM的设计基础141

7.2.1 基于CMOS工艺SRAM的电路结构141

7.2.2 SRAM的性能指标144

7.3 SRAM的高速低功耗设计技术150

7.3.1 SRAM的译码电路功耗151

7.3.2 数据通路的高速低功耗设计技术164

7.3.3 SRAM的低功耗结构优化技术174

7.4 小结186

第8章 低功耗阻变存储器187

8.1 阻变存储器说明187

8.2 阻变存储器的低功耗操作190

8.2.1 RRAM的低功耗高可靠写入操作194

8.2.2 RRAM的低功耗高可靠读出操作198

8.3 阻变存储器的热效应203

8.4 小结210

第9章 低功耗集成电路发展趋势分析211

9.1 低功耗SoC的技术发展趋势分析211

9.2 低功耗混合信号集成电路发展方向分析211

9.3 低功耗存储器电路的未来发展方向214

参考文献216