射频识别芯片设计中时钟树功耗的优化与实现

　　1 概述

　　UHF RFID是一款超高频射频识别标签芯片。该芯片采用无源供电方式：在收到载波能量后，RF前端单元产生Vdd电源信号，供给整芯片工作。由于供电系统的限制，该芯片无法产生较大的电流驱动，因此低功耗设计成为芯片研发过程中的主要突破点。为了使数字电路部分产生尽量少的功耗，在数字逻辑电路设计过程中，除了简化系统结构外（功能简单，只包含编码模块、解码模块、随机数生成模块、时钟、复位模块，Memory控制单元以及整体控制模块），在部分电路设计中采用了异步电路设计方式。在这个过程中，我们看到由于时钟树消耗掉了数字逻辑的很大一部分功耗（大约30%以上），所以降低时钟树带来的功耗也成为降低数字逻辑功耗以及整个标签芯片功耗的重要步骤。

　　2 芯片功耗组成及降低功耗的方法

　　2.1功耗的组成

　　图1 芯片功耗的组成

　　动态功耗主要包括短路功耗和翻转功耗，是本设计功耗的主要组成部分。短路功耗即内部功耗，指由器件内部由于P管和N管在某一瞬间同时导通引起的瞬时短路引起。翻转功耗由CMOS器件的输出端负载电容充放电引起。漏电功耗主要包括亚阈区漏电和栅极泄漏引起的功耗。

　　当今，功耗两个最主要的来源是：电容转换和亚阈值泄漏。