专利名称：用于高性能vlsi的最优保持管多米诺电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低功耗电路，具体来说是一种应用最优保持管技术的低功耗多米 诺电路，属于集成电路应用领域。
背景技术：
多米诺电路以其速度快、面积小的优良特性，被广泛应用于处理器的关键路径部 分和存储器中，是高性能处理器和存储器最主流的动态逻辑电路。标准的多米诺电路是 CMOS电路的一个重要分支，它是由一组NMOS管构成的动态逻辑块串上一个静态反相器构 成，如
图1所示。电路的工作原理如下当时钟信号CLK = O时，为电路的预充阶段，此时预 充PMOS管Pl处于导通状态，动态结点被预充至高电平Vdd，与其串接的静态反相器的输出为 低电平；当CLK= 1时，为电路的求值阶段，这时Pl截止，动态结点视NMOS下拉网络(PDN) 的输入信号有条件地放电如果NMOS管逻辑块存在从动态结点到地的直流通路，那么动态 结点对地放电至低电平，输出端上升为高电平；否则动态结点保持高电平值Vdd，直到下一 周期。
在传统的多米诺电路中，所有PMOS管的衬底接电源电压，所有NMOS管的衬底接地 电压。
在多米诺电路中，保持管对电路动态结点保持正确的逻辑电平状态起着至关重要 的作用。在电路的预充阶段，如图2所示，保持管导通，产生上拉电流，从而提高了动态结点 的抗噪声(包括下拉网络中的漏电流)能力，使动态结点保持在高电平，显然，保持管的尺 寸越大，上拉电流越大，电路的噪声容限越大；在电路的求值阶段，如图3所示，如果存在动 态结点到地电压的通路，动态结点将被下拉为低电平，此时下拉网络中的求值电流与保持 管的上拉电流竞争，因此，保持管的上拉电流也称为竞争电流，显然，保持管的尺寸越大，竞 争电流越大，电路的求值速度越慢。而且，保持管越大，电路消耗的功耗越大。因此，较大尺 寸的保持管有效的提高了多米诺电路的抗噪声能力，但是同时增大了电路的功耗，并降低 了电路的速度。另外，随着集成电路工艺发展到深亚微米，工艺浮动参数对电路的影响越来 越大。因此，实现动态功耗、漏电流、噪声容限、电路延迟和抗工艺浮动系数等多个重要参数 的均衡，从而使多米诺电路达到最优化的综合性能是多米诺电路应用的关键。发明内容
本发明的目的是应用最优保持管技术，从而有效的降低多米诺电路的功耗，提高 电路的性能。
用于高性能VLSI的最优保持管多米诺电路，包括输入信号端，输出信号端，时钟 信号端，预充管，保持管，时钟管，输出静态反相器和下拉网络(PDN)，其中保持管的电源电 压和衬底电压分别为Vdta和\，除保持管外其余PMOS管的电源电压和衬底电压都为Vdd，电 路中所有NOMS管的衬底电压为地电压Gnd，电压的大小关系为Gnd < Vb < VddL < Vddo
上述用于高性能VLSI的最优保持管多米诺电路中，保持管的电源电压和衬底电压V‘和Vb可以调节，以更好的均衡功耗，延迟时间和噪声容限等电路参数，定义系数OP作 为衡量多米诺电路综合性能的指标。
权利要求
1.用于高性能VLSI的最优保持管多米诺电路，包括输入信号端，输出信号端，时钟信 号端，预充管，保持管，时钟管，输出静态反相器和下拉网络(PDN)，其中保持管的电源电压 和衬底电压分别为Vdta和\，除保持管外其余PMOS管的电源电压和衬底电压都为Vdd，电路 中所有NOMS管的衬底电压为地电压Gnd，电压的大小关系为Gnd < Vb < VddL < Vddo
2.根据权利要求1所述的用于高性能VLSI的最优保持管多米诺电路，其特征在于保 持管的电源电压和衬底电压V-和Vb可以调节，以更好的均衡功耗，延迟时间和噪声容限等 电路参数，定义系数OP作为衡量多米诺电路综合性能的指标。
3.根据权利要求1所述的用于高性能VLSI的最优保持管多米诺电路，其特征在于下 拉(PDN)网络，可以是任何逻辑门，如或门，与门，同或门或者异或门。
4.根据权利要求1所述的用于高性能VLSI的最优保持管多米诺电路，其特征在于可 以省去掉时钟管，即下拉网络(PDN)直接接地。
5.根据权利要求1所述的用于高性能VLSI的最优保持管多米诺电路，其特征在于对 于多级多米诺电路，最优保持管技术可以应用于每一级多米诺电路。
全文摘要
本发明涉及一种用于高性能VLSI的最优保持管多米诺电路，即在多米诺电路中，应用最优保持管技术，通过调节保持管的衬底电压和电源电压，实现动态功耗、漏电流、噪声容限、电路延迟和抗工艺浮动系数等多个重要参数的均衡，从而使多米诺电路达到最优化的综合性能。其中保持管的电源电压和衬底电压分别为VddL和Vb，除保持管外其余PMOS管的电源电压和衬底电压都为Vdd，电路中所有NOMS管的衬底电压为地电压Gnd，电压的大小关系为Gnd＜Vb＜VddL＜Vdd。
文档编号H03K19/017GK102035530SQ20101051548
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者侯立刚, 吴武臣, 宫娜, 张旺, 汪金辉, 耿淑琴, 袁颖 申请人:北京工业大学