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

摘要

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しきい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例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．