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CMOS 门延迟,功率,和规模门延迟功率最大功率
6.012微电子器件与电路,2003 年秋
CMOS门延迟,功率,和规模
门延迟
在学期的一开始(16讲),我们通过:
* * *
V |V |V ,C C C ,和K K
Tn Tp T Oxn Oxp Ox n p
计算了一个对称CMOS反相器的门延迟,其中 n沟道和p沟道器件都是最小门
长度的器件,也就是,L L L 。因为我们假设了 2 ,为了得到理想
n p min e h
的相同的K 值,p沟道器件被做成n沟道器件的两倍宽。
我们发现门延迟由(下面试子)给出:
4C V
GD L DD
K (V V )2
n DD T
替换C 和K ,带入器件参数的条件,经过简单代数变换,我们得到:
L n
GD 12nL2 VDD
min (V V )2
e DD T
功率
因为在CMOS中有零点静态功率,所以唯一有作用的是动态功率
2
P C V f
ave L DD
*
P C 2
其中,f 是运行频率,P avemax e Ox V (V V ) C 是负载电容。这
densitymax 2 DD DD T L
W L 4L
n min min
一负载将是扇出数的平均值,相似 CMOS门电路输入电容的n 倍,加上任何相
连电容器间的寄生电容:
*
C nC (L W L W )C
L Ox min n min p parasitic
*
3nC L W C
Ox min n parasitic
忽略C ,我们写成
parasitic
* 2
P 3nC L WV f
ave Ox min n DD
最大功率
最大功率消散发生在门电路运行在
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