分享-数字IC：静态功耗、动态功耗-KIA MOS管
功耗源
功耗的本质是能量耗散。由能量守恒定律可知，能量只能从一种形式转成另一种形式，能量的总量不变。芯片耗散的电能主要转化成热能。如果一颗芯片的功耗过大，容易导致工作时温度过高，造成功能失效，甚至晶体管失效。因此，减小芯片功耗是很重要的一个任务。静态功耗以及动态功耗是两个主要的功耗源。
动态功耗
动态功耗来源于：
（1）当门翻转时，负载电容充电和放电，称为翻转功耗
（2）pmos和nmos管的串并联结构都导通时的有短路电流，称为短路功耗。
动态功耗是一个电路在active状态下的功耗，active是指电流的输入或相关的连线电压发生变化，但这一变化并不一定导致电路的输出发生变化，因此，动态功耗的有无与电路的输出是否变化无关。动态功耗也分为两种，分别是internal power和switching power。
internal power包括晶体管寄生电容的充放电功耗和电路状态切换过程中PMOS和NMOS之间的短路电流功耗。对简单的库单元，internal power主要是短路功耗，对复杂的库单元，internal power主要是电容充放电功耗。
switching power即翻转功耗，是电路的输出负载电容充放电的功耗。
在PTPX的功耗仿真中，internal power也是工具查找工艺库中的功耗表格得到的。对switching power的计算，是基于电源电压，网表中反标的负载电容，及逻辑门的输出翻转情况。
静态功耗
静态功耗主要来源于：
（1）流过截止晶体管的亚阈值泄漏电流（subthreshold leakage）
（2）流过栅介质的泄漏电流（gate leakage）
（3）源漏扩散区的p-n节泄漏电流（junction leakage）
（4）在有比电路中的竞争电流
静态功耗也称为漏电功耗(leakage power)，是指逻辑单元的输入和输出均不发生变化时（一般被称为inactive或static状态）的功耗。静态功耗又分为intrinsic leakage power和gate leakage power.
intrinsic leakage power主要是由晶体管源极和漏极之间的亚阈值电流（晶体管在关断时实际并没有完全关闭，仍有电流），电流大小主要由晶体管阈值电压和温度决定（阈值电压越小，漏电流越大，温度越高，漏电流越大），因此，如果为了提高芯片工作频率而使用LVT(低阈值晶体管），会造成芯片静态功耗显著增大。
intrinsic leakage power另一个来源是晶体管扩散区和衬底之间的电流，又称为反偏PN节电流，它的大小主要取决于晶体管状态和电源电压。
gate leakage power是源极到栅极或栅极到漏极之间的漏电流，随着工艺节点的减小，这一电流对静态功耗的贡献已经越来越显著。这一电流主要取决于栅氧化层的厚度和电源电压，而对温度的敏感性较小。
在PTPX的功耗仿真中，各单元的静态功耗是工具查找工艺库中的功耗表格得到的。
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