Bi-CMOS技術によるエネルギーリサイクル論理回路の効果的な実現方法

利用Bi-CMOS技术实现能量回收逻辑电路的有效方法

• 批准号: 11750295
• 负责人: 佐々木 守
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750295/
• 关键词: 断熱論理回路; 低消費電力; ブートストラップ; パストランジスタ; Bi-COMS技術

本論文では,ディジタルLSIの低消費電力化を目指して,断熱充電パストランジスタ論理(Adiabatic charging Pass-transistor Logic : APL)回路を提案する.出力段となる断熱充電回路には,従来回路で問題となっていたトランジスタの閾電圧によるエネルギー消費を低減できるブートストラップスイッチング技術を導入する.1.48μmCMOS製造プロセスを仮定して,インバータ回路を例に,HSPICEを用いてCMOS論理回路とのエネルギー消費量を比較した.提案回路は,漏れ電流による消費エネルギーが支配的となる下限周波数まで解析どおり,クロック周波数に比列して消費エネルギーが減少した.下限周波数は1MHz程度であり,下限周波数ではCMOS論理回路の2.6%の消費エネルギーで動作した.8bitのCLA(Carry Lookahead adder)の設計では,CMOS論理回路に対してトランジスタ数,チップ面積はそれぞれ2倍,1.5倍となったが,クロック周波数5MHzにおいて,CMOS論理回路の5%の消費エネルギーで動作することを確認した.

In this paper, we propose an Adiabatic charging Pass-transistor Logic (APL) loop for low power consumption of LSI. In addition to cutting off the thermal charging circuit in the output section, the energy consumption of the incoming circuit can be reduced due to the problem of the threshold voltage of the current stage. The introduction of the current stage switch switching technology has also enabled the establishment of a 1.48 μ m CMOS production facility. For example, in the case of an electronic circuit, the use of HSPICE in the production of CMOS logic circuits can be compared with the energy consumption of CMOS logic circuits. The proposed circuit is designed to reduce the leakage current consumption and the dominant lower limit of the cycle number. The design of CLA(Carry Lookahead Adder) for CMOS logic circuit is confirmed by the fact that the lower limit cycle number is about 1MHz, and the lower limit cycle number is about 2.6% of the consumption of CMOS logic circuit, and the area of CLA(Carry Lookahead Adder) is 2 times, 1.5 times, and 5MHz.

项目成果

佐々木守,原口隆一: "ブートストラップスイッチングによる断熱充電パストランジスタ論理回路の実現"電子情報通信学会論文誌 C分冊. (採録決定).

Mamoru Sasaki、Ryuichi Haraguchi：“通过自举开关实现绝热充电传输晶体管逻辑电路”，电子、信息和通信工程师学会汇刊，C 卷（已接受）。