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前回に引き続き,論理回路のリーク電力の削減に有効な適応型のしきい値電圧(Vth)制御の応用やその効果について解説する。加えて,SoC(system on a chip)の構成要素として重要性が増しているメモリやアナログ回路などのリーク電力を低減するための技術も紹介する。(大石 基之=本誌)

桜井 貴康
東京大学
国際・産学共同研究センター 教授

 回路の動作状態に応じて基板バイアス電圧を制御し,しきい値電圧(Vth)を変更する,いわゆる適応型Vth制御。この方式を,電源電圧(Vdd)の制御と組み合わせて使うと,一層効果的にリーク電流を削減できる。

 例えば,省電力モードではVddを低下させるとともに,大きな基板バイアス電圧を印加することでしきい値電圧を高くする。これにより,リーク電力を徹底的に削減できる。省電力モードにおけるこうした方法による電圧制御は,低速でLSIを動作させる場合や,待機時のようにLSIの動作を止める場合のいずれでも有効である。一方,高速モードでは,省電力モードと全く逆の制御を行う。