功耗：Leakage Power

1 CMOS电路Power分类：

1. 静态电源
2. 动态功率

静态功率是电路不活动或空闲时消耗的功率。即所有输入都处于保持有效电平，没有开关活动，并且电路没有充电。然而，即使在这种“稳定状态”下，器件中也会存在一些泄漏电流，这会导致泄漏功率。这种功耗不取决于输入条件或负载电容，而是取决于器件。

2 Leakage来源

1）Reverse bias-pn junction leakage current
2）Subthreshold leakage current

• Drain-induced barrier lowering
• Vth roll off
• Effect of operating temperature
• Tunneling into and through gate oxide leakage current
• Leakage current due to hot carrier injection from the substrate to gate oxide
• Leakage current due to gate-induced drain lowering (GIDL)

3 时钟门控如何降低动态功耗

3.1 时钟门控减少翻转

门控时钟会对时钟驱动的DFF因没有时钟驱动而不会存在反转，减少电路的翻转功耗，对动态功耗有明显降低。

3.2 时钟门控对DFF寄存器寄生电容充放电影响

时钟会在每个DFF寄存器上产生寄生电容，寄生电容在时钟反转过程中会产生充放电过程，需要从电源抽取电流，从而产生功耗。而时钟门控可以避免DFF上寄生电容的充放电过程，避免此类功耗产生。