VLSI超大規(guī)模集成電路：Analysis of Inverter

AnalysisofInverterInverterPolysiliconInVDDGNDPMOS2lOutMetal1NMOSContactsNWell等價(jià)電路VDDoutCdbCdbRNRpInCgsCgsoutRNRpCintCLInverterVTCforin=0:0.25forout=0:0.25If((Idp+Idn)==0)Break;endendVM～Wp/Wn1001010.80.911.11.21.31.41.51.61.71.8MV(V)Wp/WnQuestionA/B/C中哪一個(gè)

倒相器的P管尺寸

最大？答案：CCMOSInverterDelayoutRNRpCL注：一階RC網(wǎng)絡(luò)的階躍響應(yīng)公式可參考“數(shù)字集成電路－電路、系統(tǒng)與設(shè)計(jì)”P110TransientResponse?tpLHtpHLTransientResponseTphl依賴于CL，包括Cint和負(fù)載單元的CLW/L，W/L越大則Delay越小，但是需防止Self-LoadingVDD越大，則Delay越小倘若忽略溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)，并且VDD>>VT+VDATN/2，則DelayasafunctionofVDDDeviceSizing(forfixedload)Self-loadingeffect:IntrinsiccapacitancesdominateNMOS/PMOSratiotpLHtpHLtpb=Wp/WnABA：tplh=tphl，則

上升延時(shí)等于下降

延時(shí)；B：tp最小ImpactofRiseTimeonDelayDynamicPower電容充電“0”電容放電“1”DynamicPowerDissipationVinVoutCLVdd降低動(dòng)態(tài)功耗降低電壓VDD降低晶體管尺寸C降低節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)速率ShortPower直流通路ShortPowerShortcircuitcurrentgoestozeroiftfall>>trise,butcan’tdothisforcascadelogic,so...In負(fù)載很大

延時(shí)很大tVoltageIn負(fù)載很小

延時(shí)很小tVoltageoutShortPowerNoshortPowerMinimizingShort-CircuitPower若上升、下降延時(shí)基本一致，則電路整體的ShortPower較小，小于10％的總功耗,參見IEEEjournalofsolid-statecircuits,August1984倘若Vtn+|Vtp|>VDD，則無ShortPower矛盾1目標(biāo)：設(shè)計(jì)高速倒相器加大PMOS和NMOS的W/L比面積增加Self-loadingCint和CL增加->功耗增加矛盾2目標(biāo)：設(shè)計(jì)低功耗倒相器降低電源電壓VDD延時(shí)增加，性能下降噪聲容限下降，可靠性下降矛盾3目標(biāo)：設(shè)計(jì)高噪聲容限倒相器設(shè)計(jì)PMOS和NMOS的W/L，使得VM＝Vdd/2延時(shí)增加，性能下降面積增加Cint和CL增加，導(dǎo)致功耗上升和性能下降矛盾4目標(biāo)：設(shè)計(jì)高噪聲