功耗 = 静态功耗 + 动态功耗
= 静态功耗 + 开关功耗 + 短路功耗
P_static= V*I_leak,和电压、漏电流有关,而漏电流和工艺有关;随着先进工艺(如28nm及以下)的发展,晶体管尺寸缩小,漏电流急剧增加,静态功耗在总功耗中的占比也越来越高。
P_dynamic= k*C*V*V*f + m*V*I_sc,和信号翻转率、负载电容、电压、工作时钟频率、短路电流有关;
开关功耗是动态功耗的最主要来源。当电路输出发生翻转(比如从0跳变到1,或从1跳变到0)时,需要对负载电容(包括下一级电路的输入电容、线间寄生电容等)进行充放电,从而产生功耗。
当输入信号发生翻转时,在极短的时间内,PMOS和NMOS管会同时处于导通状态,导致电源(VDD)到地(GND)之间形成一条直接的短路电流通路,由此产生的功耗即为短路功耗 ,其与信号翻转斜率、负载电容、供电电压、环境温度、制造工艺等有关。