20集成电路应用第40卷第1期（总第352期）2023年1月ResearchandDesign研究与设计0引言随着超大规模集成电路的发展，数字芯片规模从几十个元器件扩大到几十亿个元器件，规模的扩大使得芯片对功耗要求也越来越高，低功耗技术在芯片设计中也越来越重要。本文对目前国内外的低功耗技术进行了研究，NArumugam等人[1]提出一种名为SAPON(堆叠排列的晶体管)的技术，利用各种COMS电路来实现，可以有效降低电路功耗。HailongJiao等人[2]提出了一种基于传统的主从触发器的DREE-Lite电路，可以实现低泄漏保存休眠模式，提供了简单节能的模式转换。GyounghwanHyun等人[3]还提出了一种为电源门控分配状态存储器的基于集合的算法，从而进一步提出一种新的2-bitMBRFF设计。本文提出的改进原有的寄存器电路，使其成为位于双电源域的保持寄存器，在电源门控状态时，保存寄存器状态，极大程度降低功耗。本文研究的无控制引脚的Live-Slave保持寄存器，在面积上与普通寄存器最为接近，在降低功耗方面，效果显著。1低功耗设计方法多阈值电压技术。在芯片中，由于不同模块的工作速度不同，相比于外围模块，核心模块的工作速度更快，功耗更大[4]。因此，在芯片设计中，为了避免不必要的功耗损失，我们将工作速率不同的模块连接到不同的电压上，从而实现功耗的降低。门控时钟技术。在数字电路中，时钟开关引起的动态功耗占芯片功耗的很大一部分，原因是电路在处于空闲模式时，虽然这些电路不工作，但依旧会消耗功率，因为时钟仍然在工作，而时钟的翻转会使得动态功耗升高。因此，关闭时钟是最直接有效地降低功耗的方法。时钟门控技术可以在不使用该时钟的情况下，关闭时钟，从而有效降低动态功耗。电源门控技术。与门控时钟门控类似，当模块处于空闲状态时，即在此模式下电路状态不会发生改变。因此，在芯片设计时，当电路或者模块处于空闲状态时，通过某些方式将其电源关断，从而保证电路在最小的功耗水平下工作。模块断电后，模块内部的寄存器也会失去其状态，为了保证模块唤醒时能正常工作，以前采用的方法是在进入睡眠状态之前将寄存器的值保存起来，在退出睡眠状态时恢复寄存器的值。这种方法由于保存/恢复延迟而使某些模块无法使用电源门控，导致功耗的浪费。但现在使用保持寄存器可以有效解决这个问题。如今，电源门控和门控时钟是最常见的两种降低功耗的技术，本文主要采用门控时钟和电源门控相结合的方法，这两种方法的组成在控制逻辑和与之相关的功率、面积方面存在...
