一种高性能低漏功耗异步电路c单元的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高性能低漏功耗异步电路C单元，通过设置NMOS管功控开关，应用功控技术对C单元电路进行控制，使C单元电路呈现两种模式：休眠模式和工作模式；NMOS管功控开关与PMOS上拉单元、NMOS下拉单元、信号传输门以及信号存储单元结合在一起，晶体管数目较少，当没有数据需要处理时，此时睡眠信号Sleep由高电平转换为低电平，NMOS管功控开关中第三NMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管全部关闭，C单元电路进入休眠模式，当有数据需要处理时，睡眠信号Sleep为高电平，NMOS管功控开关中高阈值的第三NMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管全部导通保证C单元的使用功能和降低漏功耗；优点是在纳米CMOS工艺下，电路结构简单且漏功耗较小。
【专利说明】一种高性能低漏功耗异步电路C单元
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种C单元，尤其是涉及一种高性能低漏功耗异步电路C单元。
【背景技术】
[0002] 随着集成电路制造工艺的快速发展，现有的集成电路的规模和复杂性日益增大， 集成电路的功耗问题也越来越突出，功耗已成为集成电路设计中除速度和面积之外的另一 个重要约束。集成电路的低功耗设计技术成为当前集成电路设计领域中一个重要的研究热 点。CMOS数字集成电路的功耗主要由动态功耗、短路功耗和漏电流功耗构成。在0. 13 μ m以 上的CMOS工艺中，动态功耗占集成电路总功耗的绝大部分。随着CMOS工艺的进一步发展， 工艺尺寸进入纳米数量级，漏电流功耗（漏功耗）在集成电路总功耗中的比重逐步增加，研 究表明在90nm工艺下，漏功耗已占到整个电路总功耗的约1/3,参见文献1 :S.G.Narendra and A. Chandrakasan,"Leakage in nanometer CMOS technologies，', Springer, 2006.(纳 伦德拉，尼科利奇，"在纳米工艺下的漏功耗" Springer出版社，2006年）。
【权利要求】
1. 一种高性能低漏功耗异步电路c单元，其特征在于包括PMOS上拉单元、NMOS下拉单 兀、NM0S管功控开关、信号传输门和信号存储单兀： 所述的PM0S上拉单元包括第一 PM0S管和第二PM0S管，所述的第一 PM0S管的漏极与 所述的第二PM0S管的源极连接，所述的第一 PM0S管的源极为所述的PM0S上拉单元的电源 端，所述的第一 PM0S管的栅极为所述的PM0S上拉单元的第一信号输入端，所述的第二PM0S 管的栅极为所述的PM0S上拉单元的第二信号输入端，所述的第二PM0S管的漏极为所述的 PM0S上拉单元的信号输出端； 所述的NM0S下拉单元包括第一 NM0S管和第二NM0S管，所述的第一 NM0S管的漏极与 所述的第二NM0S管的漏极连接，所述的第一 NM0S管的栅极为所述的NM0S下拉单元的第一 信号输入端，所述的第二NM0S管的栅极为所述的NM0S下拉单元的第二信号输入端，所述的 第一 NM0S管的源极与所述的PM0S上拉单元的信号输出端连接； 所述的NM0S管功控开关包括第三NM0S管、第四NM0S管和第五NM0S管； 所述的信号传输门包括第一反相器，所述的信号存储单元包括第二反相器和第三反相 器，所述的第一反相器包括第三PM0S管和第六NM0S管，所述的第三PM0S管的源极为所述 的第一反相器的电源端，所述的第三PM0S管的漏极与所述的第六NM0S管的漏极连接且两 者的连接端为所述的第一反相器的信号输出端，所述的第三PM0S管的栅极与所述的第六 NM0S管的栅极连接且两者的连接端为所述的第一反相器的信号输入端，所述的第六NM0S 管的源极为所述的第一反相器的接地端，所述的第二反相器和所述的第三反相器的电路结 构与所述的第一反相器相同； 所述的第二NM0S管的源极、所述的第五NM0S管的漏极和所述的第一反相器的接地端 连接，所述的第五NM0S管的源极接地，所述的第二反相器的信号输入端、所述的第三反相 器的信号输出端和所述的第三NM0S管的源极连接，所述的第三NM0S管的漏极、所述的第一 反相器的信号输入端和所述的PM0S上拉单元的信号输出端连接，所述的第二反相器的信 号输出端、所述的第三反相器的信号输入端和所述的第四NM0S管的源极连接，所述的第四 NM0S管的漏极和所述的第一反相器的信号输出端连接且两者的连接端为所述的C单元的 信号输出端，所述的PM0S上拉单元的第一信号输入端与所述的NM0S下拉单元的第二信号 输入端连接且两者的连接端为C单元的第一信号输入端，所述的PM0S上拉单元的第二信号 输入端与所述的匪0S下拉单元的第一信号输入端连接且两者的连接端为C单元的第二信 号输入端； 所述的第三NM0S管的栅极、所述的第四NM0S管的栅极和所述的第五NM0S管的栅极均 接入睡眠信号； 所述的第一 PM0S管、所述的第二PM0S管和所述的第三PM0S管均为低阈值PM0S管 且三者的阈值电压均为-0. 4118V，所述的第一 NM0S管、所述的第二NM0S管和所述的第六 NM0S管均为低阈值NM0S管且三者的阈值电压均为0. 466V，所述的第三匪0S管、所述的第 四NM0S管和所述的第五NM0S管均为高阈值NM0S管且三者的阈值电压均为0. 853V。
【文档编号】H03K19/0948GK104113324SQ201410282551
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】邬杨波, 董恒锋, 范晓慧, 杨金龙 申请人:宁波大学