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モニター回路技術

UltimateLowPowerの回路技術
－電力最小を実現するVDDとVTHの最適制御－


動作モード、スタンバイモードのどちらにおいても消費電力を最小に抑えるために、UltimateLowPowerでは、最適なVDDとVTHを算出し、制御を行うモニター回路を採用しています。（図１）


  • 遅延回路のモニターによりVDD/VTHを排他的に制御
  • ISW/ILEAK比のモニターによりVTHを制御
  • ISUBTH-IGIDLの比較によりVTHを制御

図1
図1

動作モード時における制御

動作モードにおいては、遅延回路及びISW/ILEAK（＝スイッチング電流／リーク電流）の比をモニターすることによりVDD（電源電圧）とVTH（しきい値電圧）を電力最小となるように最適化します。VDDとVTHを排他的に制御（同時には動かさない）という点が業界初となる特色であり、必要とされる動作スピードを維持しつつ、極めて安定に電力が最小となる状態に移行します。


図2
図2


スタンバイモード時における制御

スタンバイモードにおいては、ISUBTHとGIDLを比較し、両者がイコールとなるようにVTHを制御することでスタンバイリークを最小な状態にします。テストチップで評価した結果、理想的に実現される最小リーク値に対し20%以下の精度でリーク低減を実現できることを確認済みです。


電力最小化VDD/VTH制御フロー

図3
図3

図4
図4
回路ブロック図

ＮＥＣエレクトロニクスのVDD/VTH制御による電力最小化回路技術は、デバイス技術との組み合わせにより動作時／スタンバイ時双方に対してより一層の電力低減効果を発揮します。