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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中多阈值电压设计与功耗性能平衡优化.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中多阈值电压设计与功耗-性能平衡优化
——从高阈值到低阈值晶体管的存算一体芯片功耗优化
引言
在存算一体芯片中，不同功能模块对晶体管的速度和功耗要求不同。存算一体阵列需要低漏电流的晶体管以保持数据，数字处理器需要高速的晶体管以提高计算性能，I/O接口需要中等速度的晶体管以平衡功耗和性能。多阈值电压设计通过在芯片的不同区域使用不同阈值电压的晶体管，在功耗和性能之间取得最优平衡。本文系统分析面向存算一体芯片的模拟计算阵列中多阈值电压设计与功耗-性能平衡优化方法。
阈值电压对晶体管性能的影响
阈值电压与速度
阈值电压对晶体管速度的影响：
1. 驱动电流：阈值电压越低，驱动电流越大，晶体管的开关速度越快。
2. 传播延迟：阈值电压越低，逻辑门的传播延迟越小，电路速度越快。
3. 速度-功耗权衡：低阈值电压提高速度，但增加漏电流，需要在速度和功耗之间权衡。
阈值电压与功耗
阈值电压对晶体管功耗的影响：
1. 动态功耗：动态功耗与工作频率和电源电压的平方成正比，与阈值电压无关。
2. 静态功耗：静态功耗与漏电流成正比，漏电流随阈值电压降低而指数增大。
3. 功耗-速度权衡：高阈值电压降低静态功耗，但降低速度，在功耗和速度之间权衡。
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