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第1部分 概述2

第1章 低功耗电子技术的发展历史1.1 引言2

1.2 早期的计算机3

1.3 晶体管和集成电路4

1.4 低功耗消费类电子产品9

1.5 功耗的快速增加13

1.6 结论16

参考文献17

第2章 深亚微米下体硅技术与SOI技术的进展2.1 引言19

2.2 ITRS概述19

2.3 晶体管的饱和电流和亚阈值电流21

2.4 栅和其他隧道电流25

2.5 晶体管电气参数的统计离差27

2.6 栅氧化层物理厚度和电气厚度29

2.7 晶体管的新结构30

2.8 结论32

参考文献32

第3章 CMOS纳米技术中的漏电流35

3.1 引言35

3.2 MOSFET器件的ILEAK构成35

3.3 尺寸缩放44

3.4 电路级46

3.5 结论48

参考文献49

第4章 微电子学、纳电子学及电子学的未来4.1 引言53

4.2 作为纳电子器件的硅MOSFET53

4.3 硅MOSFET的最终极限55

4.4 硅MOSFET的应用极限56

4.5 硅MOSFET以外的晶体管58

4.6 FET以外的晶体管60

4.7 从微电子学到纳电子学61

4.8 结论62

4.9 致谢62

参考文献63

第5章 片上光互连的高级研究65

5.1 互连问题65

5.2 自顶向下的互连设计67

5.3 信号通路中的无源光子器件70

5.4 用于信号转换的有源器件72

5.5 转换电路73

5.6 键合问题76

5.7 互连性能（光学系统与电学系统的比较）77

5.8 研究方向80

5.9 致谢81

参考文献81

第2部分 低功耗电路84

第6章 深亚微米工艺设计模型84

6.1 引言84

6.2 电流模型84

6.3 描述性能所使用单位的定义87

6.4 在标准单元库中的应用93

6.5 在低功耗设计中的应用96

6.6 结论98

参考文献99

第7章 逻辑电路和标准单元101

7.1 引言101

7.2 逻辑族101

7.3 低功耗和标准单元库107

7.4 对于特定应用的逻辑类型113

7.5 结论117

参考文献117

第8章 低功耗超高速动态逻辑电路8.1 引言119

8.2 单相时钟锁存器和触发器119

8.3 高通量CMOS电路技术126

8.4 快速有效的CMOS功能电路130

8.5 动态逻辑的前景136

8.6 结论136

参考文献137

第9章 低功耗算法运算器139

9.1 引言139

9.2 加法140

9.3 乘法145

9.4 其他运算器、数字系统和限制150

参考文献153

第10章 降低动态功耗的电路设计方法10.1 引言155

10.2 动态功耗的形成155

10.3 电路结构的平行化157

10.4 改变固定电压降低功耗技术163

10.5 不改变电路主体设计技术方法来降低电路的功耗170

10.6 改变电路主体结构的设计技术172

10.7 结论174

参考文献174

第11章 低功耗设计中的硬件描述语言11.1 引言177

11.2 基础知识177

11.3 减少毛刺180

11.4 时钟门控技术181

11.5 有限状态机189

11.6 数据通路191

11.7 总线编码196

11.8 结论197

11.9 致谢197

参考文献197

第12章 工作时钟频率在数GHz下的系统设计12.1 引言199

12.2 连续系统中的时钟设计注意事项200

12.3 异步系统206

12.4 全局异步-局部同步系统207

12.5 结论208

参考文献208

第13章 减小漏电流的电路设计方法13.1 引言210

13.2 漏电流的组成211

13.3 逻辑电路设计中减小漏电流的技术212

13.4 时序设计技术213

13.5 运行状态下闲置漏电流减小技术214

13.6 运行状态时漏电流减小技术218

13.7 减小高速缓存中的漏电流技术221

参考文献224

第14章 SoC的低功耗和低电压通信14.1 引言227

14.2 互连线的基础理论228

14.3 与互连线相关的功耗231

14.4 减小互连线功耗的办法233

14.5 光互连线的分析239

14.6 结论239

参考文献240

第15章 绝热与时钟供电电路242

15.1 引言242

15.2 绝热充电技术的原理242

15.3 实现问题244

15.4 结论256

参考文献256

第16章 用于基本低功耗逻辑的弱反型16.1 引言258

1 6.2 MOS弱反型区模型和假设258

16.3 静态MOS反相器259

16.4 CMOS反相器的动态特性261

16.5 标准传输下反相器的特性262

16.6 进入中等反型区与强反型区的效应267

16.7 逻辑门和数值实例扩展269

16.8 实际考虑和条件限制271

16.9 结论273

参考文献274

第17章 低电压下数字电路的鲁棒性17.1 引言276

17.2 信号完整性278

17.3 可靠性289

17.4 结论298

17.5 致谢301

参考文献301

第3部分 低功耗设计的CAD工具第18章 高级功耗估计与分析18.1 引言304

18.2 低功耗应用的通用设计流程306

18.3 系统级功耗分析309

18.4 算法级功耗估计与分析314

18.5 ORINOCO：一种算法级功耗估计工具323

18.6 结论325

参考文献325

第19章 高级功耗估计的功耗宏模型19.1 引言328

19.2 RTL功耗建模329

19.3 RTL功耗宏建模和估计335

19.4 现实设置的RTL功耗估计340

19.5 结论343

19.6 致谢343

参考文献343

第20章 Synopsys低功耗设计流程20.1 引言346

20.2 时钟门控346

20.3 寄存器级的自动时钟门控348

20.4 操作数隔离352

20.5 逻辑优化353

20.6 泄漏控制——阈值管理356

20.7 电压缩放357

20.8 建模基础359

20.9 分析流程363

20.10 结论364

参考文献364

第21章 Magma低功耗流程366

21.1 引言366

21.2 功耗367

21.3 功耗分析368

21.4 功耗优化370

21.5 供电轨分析374

21.6 电源网络综合378

21.7 结论379

第22章 功耗敏感设计的时序设计流程22.1 引言380

22.2 设计流程概述380

22.3 用于功耗敏感设计的时序工具383

22.4 设计实例395

22.5 结论396

参考文献397