低功耗設計與 UPF

電源開關單元(power switch cell)

電源開關單元是晶片上把區塊與其電源實體切斷的斷路器——真正執行電源閘控的那顆電晶體。它是一顆又大又高臨界的 MOSFET,插在常開電源軌與區塊的本地電軌之間(在 VDD 端的「header」開關),或插在區塊與地之間(「footer」開關)。需要該區塊時,開關閉合、電流流通;它睡眠時,開關打開、漏電塌縮到幾乎為零。

設計這些開關是一場拿捏。電晶體必須夠寬,使其導通電阻不致讓區塊缺電而造成 IR 壓降;又必須夠小,以免浪費面積與它自身的漏電。一個域內會撒上數百顆並串接成鏈,且致能刻意錯開(緩慢的開啟順序),免得數千個閘同時猛灌電流而拉垮電源——這現象稱為衝擊電流或湧入電流。開關自己在關閉時的漏電極小,因為它是高 Vt 元件,而這正是重點所在:用一個會持續微漏的小守衛,省下一個會持續大漏的大區塊。

開關可為粗粒度(少數大開關供整個域)或細粒度(每個標準單元內建一顆開關);粗粒度遠較常見,因為細粒度太浪費面積。這項技術的主體在歷史上稱為 MTCMOS。

又称
MTCMOS switchheader/footer switchsleep transistor睡眠電晶體電源開關