6.7 CMOS 인버터 - 회로의 예 (CMOS INVERTER—A CIRCUIT EXAMPLE) (3)

6.7.3  전력 소모

 > 소자 설계의 중요한 목표 중 하나는 회로의 전력 소모를 최소화하는 것이다. 

 

 > 각각의 스위칭에서 전하 Q(CVdd)는 전원공급기로부터 부하 C로 전달된다. 

 

 >  초당 전원공급에로부터 나오는 전하는 kCVddf로 표현될 수 있고 평균 전류이다. 

 

 > f는 클록의 주파수이고 k(<1)는 동적 계수(Active Factor)이다. 

 

 > 동적 계수는 주어진 회로에서 매번 클록 사이클마다 스위칭이 항상 되지 않는다라는 것을 나타낸다. 

 

 > 동적 전력(Dynamic Power)는 평균 전류에 전압을 곱한 값이다.  

 

 > 동적 전력은 인버터가 스위칭 되는 동안의 전력 소모가 이루어지게 된다. 

 

 > 전력 소모를 줄이기 위해선 Vdd를 낮추고 회로의 모든 C를 최소화 그리고 k를 줄이면 감소시켜야 한다. 

 

 > 트랜지스터의 L과 W를 줄이면 C가 감소하고 Chip 크기가 작아지면 연결선의 C도 작아진다.

 

 > CSR(Chip Size Reduction)으로 전력 소모를 줄이는 강력한 방법으로 사용되어왔다. 

 

 > 다른 전력의 구성 요서는 정적 전력, 누설전력 또는 대기전력이다. 

 

> Ioff는 트랜지스터가 꺼졌을 때 흐르는 전류이며 최소화 시켜야되는 전류이다.

 

> 이상적인 트랜지스터의 Ioff 는 0이다.

 

> 총 전력 소모는 다음과 같다.

 

Reference 

-. Chenming Calvin Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits, PEARSON(2013)