数字集成电路低功耗设计
低功耗混合信号集成电路设计
低功耗混合信号集成电路设计随着科学技术的发展，电子元器件越来越小，越来越先进。
人们的生活离不开电子元器件，无论是家电、汽车、手机、电脑等等设备都需要电子元器件。
而其中最重要的就是集成电路，而低功耗混合信号集成电路是其中的重要一环。
低功耗混合信号集成电路是指控制、通信、计算等应用领域中需要芯片实现的混合信号电路，它主要用于低功耗的数字信号处理和模拟信号处理。
低功耗混合信号集成电路广泛应用于电力、通信、信息处理、汽车、仪表、医疗、消费电子等领域。
低功耗混合信号集成电路的设计需要兼顾模拟信号和数字信号的处理，因此需要有深厚的算法功底和很好的硬件设计经验。
同时，在设计中需要考虑功耗问题，使用功耗低的设计方案才能更好地应用于各种领域，并且可以降低成本和保证可靠性。
在进行低功耗混合信号集成电路设计时，需要注意以下几点：1. 优化设计结构在进行低功耗混合信号集成电路的设计时，需要从整体结构优化入手，对于电路的架构、电路的功能和功耗消耗等方面进行优化，使用最先进的工艺和技术将功耗控制在最小的范围内。
2. 优化电路设计在进行低功耗混合信号集成电路的设计时，需要进行电路级的优化，比如，选择合适的器件和元器件，用最小的电源电压进行电路实现，灵活运用自适应电源管理等技术，以实现低功耗设计。
3. 优化模拟电路和数字电路的交互在低功耗混合信号集成电路的设计中，模拟电路和数字电路都要得到很好的处理。
因此，需要对控制、通信、计算等应用领域的信号的处理及电路结构等多方面做出精确的分析和细致的考虑，以此保证数字电路和模拟电路的交互，实现最小功耗的收益。
总之，低功耗混合信号集成电路的设计需要专业的技术、厚实的经验和细心的态度，需要在电路、器件、工艺等多个方面进行综合考虑和充分优化，才能在实现高质量、高可靠性、低功耗等方面取得很好的效果。
电子电路设计中的数字集成电路设计方法
电子电路设计中的数字集成电路设计方法数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）设计方法在电子电路设计领域中扮演着至关重要的角色。
数字集成电路广泛应用于各种电子设备中，如计算机、通信设备、消费电子产品等。
本文将介绍几种常用的数字集成电路设计方法，并讨论其特点与应用。
一、全定制设计方法全定制设计方法是一种基于传统工艺的数字集成电路设计方法，它通过精确地定义电路的每个元件参数，将电路设计为完全定制化的形式。
在全定制设计方法中，设计师需要手动绘制电路原理图，并进行详细的手工布局和连线。
这种方法具有高度的灵活性和设计自由度，可以满足各种特定应用的需求。
然而，全定制设计方法需要投入大量人力与时间，成本较高，因此更适用于小批量、高性能的电路设计。
二、半定制设计方法半定制设计方法是介于全定制设计和可编程门阵列设计之间的一种设计方法。
在半定制设计方法中，设计师通过使用逻辑门库和标准元件库，将电路的逻辑功能和部分布局进行自定义，而其他部分则采用标准单元的形式。
这种方法兼具了全定制设计的灵活性和可编程门阵列设计的高效性，能够在满足设计需求的同时，有效地减少设计时间与成本。
半定制设计方法广泛应用于中小规模、低功耗的数字集成电路设计。
三、可编程门阵列（Programmable Gate Array，简称PGA）设计方法可编程门阵列设计方法是一种基于Field Programmable Gate Array （FPGA）的数字集成电路设计方法。
在可编程门阵列设计方法中，设计师通过在FPGA上进行逻辑配置，将电路设计实现为可编程的形式。
这种方法具有高度的灵活性和可重构性，能够适应快速变化的设计需求。
然而，相比于全定制设计和半定制设计方法，可编程门阵列设计方法在性能和功耗上存在一定的折中。
可编程门阵列设计方法主要应用于中小规模、低功耗的数字集成电路设计，以及快速原型验证与系统开发。
四、可重构计算机设计方法可重构计算机设计方法是一种基于可重构计算机架构的数字集成电路设计方法。
集成电路功耗估计及低功耗设计
集成电路功耗估计及低功耗设计集成电路功耗估计及低功耗设计近年来，随着电子产品的不断发展和智能化的普及，对集成电路功耗估计和低功耗设计的需求日益增加。
功耗估计是指在电路设计阶段，通过对电路进行分析和建模，预测电路在实际工作中的功耗表现。
而低功耗设计则是通过优化电路结构和算法，降低电路消耗的功率，以延长电池寿命或减少能源消耗。
本文将对集成电路功耗估计和低功耗设计的方法和技术进行分析和讨论。
一、集成电路功耗估计方法对于集成电路的功耗估计，主要有两种方法：仿真方法和统计方法。
1. 仿真方法：通过电路仿真软件，对电路进行电压与电流波形的仿真，从而计算出电路的功耗。
这种方法的优点是精确度较高，可以考虑到电路中各种复杂的效应和非线性因素。
但是，仿真方法的缺点是耗时耗力，计算复杂度较高，不适合快速估计功耗。
2. 统计方法：通过电路分析和数据统计，建立功耗模型，从而估计电路的功耗。
这种方法的优点是计算速度快，适合大规模集成电路的计算。
但是，统计方法的缺点是只能提供电路功耗的平均估计，无法考虑到具体电路中的复杂效应。
二、集成电路低功耗设计技术集成电路低功耗设计是通过优化电路的结构和算法来降低功耗。
以下是几种常用的低功耗设计技术：1. 时钟门控技术：在电路中引入时钟门控信号，使得电路只在需要计算的时候才启动，减少了闲置功率。
2. 电压调节技术：通过调节供电电压大小，控制电路的功耗。
在电路设计中，可以根据电路的工作状态调整电压，以达到低功耗的目的。
3. 逻辑优化技术：通过合理的逻辑设计和算法选择，减少电路的计算步骤和数据传输次数，从而降低功耗。
4. 功率管理技术：通过在电路中添加功率管理单元，根据电路的实际工作状态，动态控制电路的功耗。
例如在低负载情况下关闭一些模块，降低功耗。
5. 时钟频率缩减技术：通过降低电路的时钟频率，控制电路的计算速度，降低功耗。
6. 低功耗模式技术：当电路处于空闲状态时，可以将电路切换到低功耗模式，关闭一些不必要的模块，以节省功耗。
集成电路低功耗设计方法研究【文献综述】
毕业设计文献综述电子信息科学与技术集成电路低功耗设计方法研究摘要:随着IC制造工艺达到纳米级，功耗问题已经与面积、速度一样受到人们关注，并成为制约集成电路发展的关键因素之一。
同时，由于电路特征尺寸的缩小，之前相比于电路动态功耗可以忽略的静态漏功耗正不断接近前者，给电路低功耗设计提出了新课题，即低漏功耗设计。
本文将分析纳米工艺下芯片功耗的组成和对低漏功耗进行研究的重要性，然后介绍目前主要的低功耗设计方法。
此外，由于ASIC技术是目前集成电路发展的趋势和技术主流，而标准单元是ASIC设计快速发展的重要支撑，本文在最后提出了标准单元包低漏功耗设计方法，结合电路级的功耗优化技术，从而拓宽ASIC功耗优化空间。
关键字：低功耗，标准单元，ASIC设计前言：自1958年德克萨斯仪器公司制造出第一块集成电路以来，集成电路产业一直以惊人的速度发展着，到目前为止，集成电路基本遵循着摩尔定律发展，即集成度几乎每18个月翻一番。
随着制造工艺的发展，IC设计已经进入了纳米级时代：目前国际上能够投入大规模量产的最先进工艺为40nm，国内的工艺水平正将进入65nm；2009年，Intel酷睿i系列创纪录采用了领先的32nm 工艺，并且下一代22nm工艺正在研发中。
但伴随电路特征尺寸的减小，电路功耗数值正呈指数上升，集成电路的发展遭遇了功耗瓶颈。
功耗问题已经同面积和速度一样受到人们重视，成为衡量IC设计成功与否的重要指标之一。
若在设计时不考虑功耗而功利地追求集成度的提高，则可能会使电路某些部分因功耗过大引起温度过高而导致系统工作不稳定或失效。
如Intel的1.5GHz Pentium Ⅳ处理器，拥有的晶体管数量高达4200万只，功率接近95瓦，整机生产商不得不为其配上了特大号风扇来维持其正常工作。
功耗的增大不仅将导致器件的可靠性降低、芯片的稳定性下降，同时也给芯片的散热和封装带来问题。
因此，功耗已经成为阻碍集成电路进一步发展的难题之一，低功耗设计也已成为集成电路的关键设计技术之一。
集成电路设计中的功耗优化方法综述
集成电路设计中的功耗优化方法综述摘要：集成电路的功耗优化是现代电路设计中的重要问题之一。
随着电子产品的不断发展，功耗优化成为了提高电路性能和延长电池寿命的关键。
本文综述了集成电路设计中常用的功耗优化方法，包括电路层面的技术、架构层面的优化以及算法层面的优化。
一、电路层面的功耗优化方法1.1 流水线技术流水线技术是提高电路运行速度和降低功耗的常用方法。
通过将电路划分为多个流水级，将电路中的操作分布到不同的流水级中，实现指令级并行执行。
这样可以降低电路的动态功耗和时钟频率，提高电路的性能。
1.2 芯片级功耗优化在芯片级，功耗的优化可以通过优化电路结构和逻辑设计来实现。
例如，使用低功耗逻辑器件、减少电路中的电流泄漏、降低供电电压等方式来减少功耗。
另外，采用多阈值电压设计和时钟门控技术也是减少功耗的有效手段。
1.3 功耗分析和优化工具现代集成电路设计中有很多功耗分析和优化工具可供使用。
例如，SPICE仿真工具可以帮助设计人员分析电路的功耗分布和泄漏电流。
PowerArtist和PowerPro等工具可以帮助设计人员进行功耗优化和验证。
二、架构层面的功耗优化方法2.1 低功耗处理器架构在移动设备和嵌入式系统中，低功耗处理器架构被广泛采用。
这些架构通常包括多级流水线、频率可调节的时钟和动态电压调节等功能，可以根据系统负载和功耗要求进行动态调整，从而实现功耗优化。
2.2 任务调度和资源管理有效的任务调度和资源管理可以显著影响系统功耗。
通过合理地分配任务和资源，可以减少系统中闲置资源，并降低功耗。
例如，使用节能调度算法和功耗感知调度算法可以有效降低处理器功耗。
2.3 供电管理供电管理是系统功耗优化中的一个重要方面。
采用低功耗模式、功耗感知的睡眠调度和动态电压调节等技术，可以降低系统功耗。
此外，智能电源管理单元和功耗感知的供电管理策略也可以在运行时动态管理供电。
三、算法层面的功耗优化方法3.1 数据压缩和编码数据压缩和编码可以减少数据传输中的功耗。
集成电路低功耗设计技术研究
集成电路低功耗设计技术研究随着现代科技的不断发展，人们对于集成电路的需求越来越高，同时也就要求集成电路的设计技术与日俱增。
集成电路低功耗设计技术是目前在集成电路设计领域中最为重要的一个研究方向，本文将就此探讨集成电路低功耗设计技术的研究现状以及未来发展方向。
一、什么是集成电路低功耗设计技术？集成电路低功耗设计技术可以简单理解为，在保证电路性能的同时，并且不影响电路为达成目标所需的功能运行状况的基础上，最小化电路的功耗。
主要采用的方法是降低电路并行、串行和开关频率，模块化和睡眠模式等。
二、集成电路低功耗设计技术的现状1、已有研究成果目前，许多专家学者已在集成电路低功耗设计方面做出了诸多成果。
主要包括晶体管级、电路级和架构级优化设计三个方面。
(1) 晶体管级优化设计在CMOS集成电路中，最大的功耗都在晶体管场效应器上，所以减小晶体管大小就是减低功耗最好的方法。
因此，在进行晶体管级优化设计时，还需考虑一些关键参数常用的尺寸和工艺技术等，来达到低功耗的目标。
(2) 电路级优化设计电路级的优化设计主要通过采用聚合电路(Polyphase Filter)和复合电路(Composite Circuit)等来尽量降低功耗。
具体而言，聚合电路能够使不同电路实现多带宽同时工作，从而避免多路并行的运行产生额外能量消耗；而复合电路可以增加电路输出数值的精度，从而明显的增加运行效率。
(3) 架构级优化设计在架构级的优化设计中，方法主要包括引入功耗控制单元、使用更高性能的编码器和解码器设计来提高运行速率和减低信号传递时的功耗，以及进行睡眠操作等。
2、存在的问题虽然集成电路低功耗设计技术已经取得了一些可喜的成果，但仍面临许多问题。
(1) 性能与功耗之间的平衡在进行集成电路低功耗设计时，低功耗一方面是为了减少能量的消耗，但另一方面，要保证电路的性能和处理速度，这样才能发挥电路的功效。
因此，在设计中，必须考虑功耗与性能之间的平衡。
低功耗和高性能集成电路的设计方法与优化
低功耗和高性能集成电路的设计方法与优化低功耗和高性能集成电路的设计方法与优化随着科技的不断发展，集成电路的应用范围越来越广泛，从智能手机到云计算，从物联网到人工智能，都离不开高性能和低功耗的集成电路。
因此，设计低功耗和高性能的集成电路成为了电子工程师的重要任务之一。
本文将介绍一些常见的设计方法和优化技术，帮助读者更好地理解和应用于实际设计中。
首先，我们来介绍一些常见的低功耗设计方法。
低功耗设计的目标是在满足性能要求的前提下，尽量减少功耗。
以下是一些常见的低功耗设计方法：1. 时钟门控：通过控制时钟信号的开关，可以在需要时打开电路，不需要时关闭电路，从而减少功耗。
2. 电源管理：采用适当的电源管理技术，如电压调节器、睡眠模式等，可以在不需要时降低电路的供电电压和频率，从而减少功耗。
3. 功耗优化电路：通过优化电路结构和逻辑设计，减少功耗。
例如，采用低功耗逻辑门、低功耗时钟电路等。
4. 优化数据传输：采用合适的数据传输方式，如串行传输、差分传输等，可以减少功耗。
接下来，我们来介绍一些常见的高性能设计方法。
高性能设计的目标是在满足功耗要求的前提下，提高电路的运行速度和性能。
以下是一些常见的高性能设计方法：1. 优化时钟频率：通过优化时钟信号的频率和相位，可以提高电路的运行速度。
例如，采用高速时钟发生器、时钟缓冲器等。
2. 优化电路结构：通过优化电路的结构和布局，减少信号传输路径的长度和延迟，从而提高电路的性能。
例如，采用合适的布线规则、缓冲器等。
3. 并行处理：通过采用并行处理技术，将任务分解为多个子任务并行处理，可以提高电路的运算速度和性能。
4. 优化算法：通过优化算法和逻辑设计，减少电路的延迟和功耗。
例如，采用合适的算法和数据结构，减少冗余计算和存储。
除了上述的设计方法外，还有一些常见的优化技术可以同时提高功耗和性能。
例如，采用低功耗的工艺制程、优化功耗和性能的权衡等。
此外，还可以通过仿真和优化工具，如SPICE、Cadence等，进行电路的仿真和优化，以实现更好的功耗和性能。
数字集成电路低功耗物理实现技术与UPF
数字集成电路低功耗物理实现技术与UPF孙轶群sun.yiqun@国民技术股份有限公司Nationz Technologies Inc摘要本文从CMOS电路功耗原理入手，针对不同工艺尺寸下数字集成电路的低功耗物理实现方法进行描述，并着重描述了Synopsys UPF（Unified Power Format）对低功耗设计的描述方法。
UPF是Synopsys公司提出的一种对芯片中电源域设计进行约束的文件格式。
通过与UPF 格式匹配的Liberty文件，UPF约束文件可以被整套Galaxy物理实现平台的任何一个环节直接使用，并将设计者的电源设计约束传递给设计工具，由工具完成设计的实现工作，从而实现整套数字集成电路低功耗物理实现的流程。
1.0 概述本文从数字集成电路低功耗设计原理下手，对设计中低功耗的实现技术进行描述，包括完成低功耗设计需要的库资料以及常用EDA工具对低功耗技术实现的方法。
2.0 CMOS电路的低功耗设计原理CMOS电路功耗主要分3种，静态功耗主要与工艺以及电路结构相关，短路电流功耗主要与驱动电压、p-MOS和n-MOS同时打开时产生的最大电流、翻转频率以及上升、下降时间有关，开关电流功耗主要与负载电容、驱动电压、翻转频率有关。
做低功耗设计，就必须从这些影响功耗的因素下手。
3.0 低功耗设计手段及Library需求低功耗的设计手段较为复杂，但对于不同的设计，或者不同的工艺，实现的方法却各不相同。
3.1 0.18um及以上工艺0.18um及以上工艺，在低功耗设计手段上较为有限，主要原因在于，静态功耗很小，基本不用关心。
动态功耗方面，主要的功耗来自于Switching Power，即与负载电容、电压以及工作中的信号翻转频率相关。
减小负载电容，就必须在设计上下功夫，减少电路规模。
减少信号翻转频率，除了降低时钟频率外，只有在设计上考虑，能不翻转的信号就不翻转。
至于电压，由于0.18um及以上工艺的阈值电压有一定的限制，因此，供电电压降低，势必影响工作频率。
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数字集成电路低功耗设计摘要数字IC的低功耗设计是一个系统问题，必须在设计的各个层次上发展适当的技术，综合应用不同的设计策略，才能达到在降低功耗的同时还能维持较高的系统性能的目的。
本文系统地总结了当前系统级芯片设计中的低功耗技术，并对功耗估计和分析以及不同设计层次的功耗优化方法分别进行了讨论。
关键词数字集成电路功耗估计功耗分析低功耗设计功耗优化1 引言近来，研究人员发现仅仅用时间和面积作为评价系统性能的指标是不够的。
功耗是另一个非常重要的考虑指标。
直到最近，相对于面积和速度指标而言，对功耗的考虑还被放在第二位。
但是，近年来这种考虑方法正在开始改变，对功耗指标重要性的考虑逐渐提高到与面积和速度同等重要的高度。
许多因素推动了这个趋势的发生。
也许最明显的因素就是便携式电子系统的飞速发展。
对于这些便携式电子系统应用，平均功耗已经变成一个最关键的设计指标。
例如，用分立器件所搭建的一个便携式多媒体终端，由于没有进行低功耗的优化设计，其消耗的功率是40瓦。
用先进的镍-金属-氰化物电池供电，每公斤重可以产生的电能约为65瓦*小时，支持这样的终端运行10小时就需要6公斤重电池，这是无法接受的。
甚至用现在比较先进的电池技术如锂离子电池，每公斤重可以产生的电能为100瓦*小时，支持这个多媒体终端运行10小时，也需要4公斤锂离子电池。
因此，如果没有低功耗设计，当前和未来的便携式电子设备要么需要非常重的电池组，要么电池的寿命非常短。
即使对于非便携式的设备而言，减小功耗也会起到非常关键的作用。
例如，进行过性能优化的微处理器，在时钟频率为200MHz~500MHz的情况下，消耗的功耗典型值大约为40瓦~80瓦。
微处理器的速度正在稳步提高，时钟频率已经达到了1GHz。
在这样高的时钟频率下，它们消耗大约300瓦的功率是无法接受的，因为封装和散热设备的成本太高了。
因而，除非功耗大大降低，否则因功耗而产生的热量必须限制封装和VLSI系统的性能。
动态功耗是IC功耗的主要组成部分，但随着深亚微米工艺的发展，之前微不足道的漏电流功耗呈指数级增大，甚至有超越动态功耗的趋势，这也使得新兴低功耗技术的研究显得更加重要和紧迫。
本文将介绍芯片功耗的主要来源、基本概念及其影响因素；针对这些功耗来源和影响因素，本文将分别考虑IC设计中不同抽象层次对电路功耗的影响，并比较各项低功耗技术的效果和存在的问题；此外，对功耗的优化也进行了详细的介绍。
2 功耗估计功耗估计是指估计数字电路的平均功耗。
理想情况下平均功耗应该包括静态功耗和动态功耗，然而在精心设计的CMOS电路中，容性功率占主导地位，因此平均功耗一般指的是容性功耗。
这与模拟为电压降低问题的瞬时功耗或最坏情况功耗的估计有很大不同。
在设计的每一个层次上，从低层的电路级、门级，到高层的结构级(RTL级)和行为级，有相应的功耗估计方法。
电路级的功耗估计工具，是最早发展起来的．它虽然具有精度高的优点，但是速度太慢，不适用于大电路。
另外，此时电路级网单已经生成．即使发现功耗估计的结果不满足要求，修改所花的代价也太大。
因此电路级的功耗估计工具主要用于验证已基本设计完成的电路的指标，而要在电路的综合和优化的过程中，为设计提供功耗评价的标准，则就要运用门级、结构级或行为级的功耗估计工具。
门级功耗估计的方法分为概率方法和统计方法；结构级功耗估计的方法分为基于电路复杂度和基于输入信号变化特征的方法；行为级功耗估计的方法分为随机方法和经验方法，本节将主要阐述门级功耗估计中的概率方法和统计方法，结构级功耗估计中的宏模型方法，以及时序电路的功耗估计2．1 概率方法较早发展起来的门级功耗估计方法是概率方法。
它利用信号的概率信息做功耗估计，不象电路级的功耗估计方法要求用户提供大量的输入信号矢量序列。
在这种方法中，功耗估计公式不再采用对电源电流积分再求平均，而是：P av=1/2f clk·V DD·V SW·∑c n p（x n）（1）其中，f clk是电路的时钟频率；V DD是电源电压；V SW是开关动作时电容电压转换值。
在大部分情况下电容充放电是在0和V DD之间变化，V SW等于V DD。
n是逻辑门的输出节点数；c n是在输出节点x n处的集总电容；p（x n）是在输出节点x n处的信号转换概率。
以上这些参数中，除p（x n）外的其他参数都可由电路本身信息得到．而p（x n）则不仅依赖电路所完成的逻辑功能，还和输入信号的特性有关，功耗估计的关键就是计算p（x n）2．2 统计方法概率方法，如果忽略内部节点的时空相关性，则可以大大提高计算速度，但却牺牲了相当的精度}如果考虑内部节点的相关性，问题又变得很复杂。
统计方法能较好地解决这一矛盾。
该方法中提出的基于Monte Carlo技术的统计模拟方法，对一些随机产生的输入样本做模拟，再用收敛准则判断它们功耗的平均值是否收敛到了平均功耗。
这种方法可以在用户所要求的精度下同时保证速度，但是该方法只能处理功耗是正态分布的情况。
另外，分层采样技术对上述简单采样技术做了改进，它不仅解决了非正态分布问题，而且提高了采样效率。
上面的方法只提供了整体电路的功耗，如果要进一步计算电路中每一个门的功耗则不易得到，原因是收敛准则中的精度要求采用相对误差。
2．3时序电路功耗估计逻辑电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路，以上所提的所有方法都是对组合电路而言的。
由于时序逻辑电路存在反馈，它的功耗估计比组合逻辑电路要复杂。
时序电路中组合电路部分的输入分为外输入和当前状态线输入，当前状态线输入是锬存器的输出，它的当前值与前一周期的值相关，且状态线之间的值也是相关的，即具有时间和空间相关性。
2．4 结构级功耗估计方法由于在结构级上发展功耗估计工具是目前最新的发展趋势，在低层次上提高估计的精度实际已无多大实用价值，而结构级工具虽然牺牲了一部分精度，但求得了更快的速度和效率。
一种方法是基于电路复杂度，电路的功耗等于电路中等效门个数乘以每一个门的功耗。
这类方法所需信息较少，只需要一些工艺参数和等效门个数的信息，但是假设输入信号的统计规律为白噪声，即同一寄存器中每一位的转换概率是相等的。
目前门级和结构级的功耗估计工具应用较为广泛，行为级的功耗估计工具也逐渐发展了起来。
由于在这一层次尚未得到电路结构，所面临的主要问题是精度。
3 电路功耗分析研究低功耗技术，我们首先要分析功耗的来源。
CMOS是当今使用最普遍的IC设计工艺。
在一个CMOS电路中，功耗主要有三部分：P=P Switch+P ShortCircuit+P Leakage (1) =ACV2f+τAVI short+VI leak (2) 其中f是系统的频率；A是跳变因子，即整个电路的平均翻转比例;C是门电路的总电容；V是供电电压；τ是电平信号上升/下降的时间。
公式(1)中，P是一个CMOS电路的总功耗；P Switch是跳变功耗，也叫动态功耗，是器件在工作过程中对电容充放电形成的；P ShortCircuit是短路功耗，也叫直通功耗，是器件在工作时由电源到地形成的通路造成的；P Leakage是漏电流功耗，通常也叫做静态功耗，是由亚阈值电流和反向偏压电流造成的。
图1是这三部分功耗的电路示意图。
由公式(2)可以看出：降低跳变功耗可以通过降低器件的工作电压和工作频率、减小单元器件的负载电容或者降低电路的跳变因子来实现；与短路功耗τAVI short∝τAβ(V dd－V th)3(β由工艺决定) 对应的低功耗技术主要注重如何降低器件的工作电压Vdd、提高晶体管阈值电压Vth以及改善电路工艺等；而漏电流功耗VI leak∝Ve主要受工作电压Vdd、阈值电压V th和器件尺寸W/L等几个参数的影响。
其中V th的减小使得漏电流功耗呈指数级增大，这一点在深亚微米工艺中表现的尤为突出。
4 层次化的低功耗设计CMOS电路的功耗包括以下两部分：静态功耗（Static power）对于基于CMOS的设计，静态电流引起的功耗在深亚微米以前的工艺很低，通常可以忽略。
随着低电压深亚微米工艺的采用，这种情况发生了巨大的变化，为了保证高性能，单元库的设计者通常以较高的静态电流的代价来实现快速的单元电路，这就带来了非常大的静态功耗。
据预测，在工艺的特征尺寸达到0.06μm时，静态功耗将超过系统的动态功耗，即大型芯片在不工作的情况下（没有输入信号）也将达到几十瓦的功耗。
目前最新的Intel CPU已采用Sleep Transistor来降低静态功耗，它的工作原理是对不工作的三极管关闭供给电压，因此彻底消除了静态功耗，当然这也对电路的性能产生不好的影响。
动态功耗（Dynamic power）CMOS电路的动态功耗是电路工作时消耗的功率，或者说是当电路中的电压由于激励信号发生变化时消耗的功率。
动态功耗又由两部分组成，即翻转功耗（switching power）和内部功耗（internal power）。
翻转功耗是指一个驱动元件在对负载电容进行充放电时消耗的功率。
显然，电路电压发转越频繁，这种功耗越大。
因此，翻转功耗是元件输出端驱动的总负载电容和逻辑翻转率的函数。
这部分功耗在CMOS工艺的功耗中是最大的一部分。
动态功耗可用以下公式来表示：P d=∑afCV2式中P d——电路各点功耗的总和；a——该点电路的翻转次数；f——时钟频率；C——该点的电容；V——电压值。
因此，可以看出低功耗设计的基本犯法就是减少a、C和V。
对于某些非关键模块，我们也采用降低频率的方法来降低功耗，但系统的最高工作频率f通常已由系统性能决定，不能更改。
内部功耗是指所有在元件内部消耗的功率。
CMOS电路中的一个门有一个P 型晶体管和一个N型晶体管构成，这两个晶体管总有一个导通一个截止，但在电路发生翻转时会出现瞬时的同时导通的情况，这时会消耗一定的功率，称作短路功耗。
对于那些翻转速度慢的电路，这部分功耗会相当显著。
低功耗设计根据不同的引用有不同的设计目标，应分别考虑：1.高性能的设计，与此同时低功耗是第二位的设计目标，如笔记本电脑的CPU。
2.低功耗是第一位的设计目标，如手持设备芯片。
从上面的简单分析中可以看出，低功耗技术涉及到很多因素，如跳变因子、负载电容、电源电压、工作频率、阈值电压以及器件尺寸等。
低功耗设计就是从这些基本因素出发，在设计的各个阶段综合运用不同的策略以消除或降低诸因素对功耗的影响，以取得更好的低功耗效果。
4.1 工艺级工艺上可以考虑的低功耗技术主要有：降低电源电压，减小晶体管尺寸，增加金属层数以及采用其它特殊工艺等。
电源电压随着工艺水平的提高不断降低，为满足性能的要求，阈值电压也随之不断的降低。
然而，阈值电压的减小会导致泄漏电流呈指数级增长，而且越来越薄的栅氧化层也使得栅沟道泄漏电流不断加大。