前言
章 综述1
第2章 纳米晶体管及其模型25
第3章 功耗和能耗基础57
第4章 优化功耗@设计阶段——电路层技术80
第5章 优化功耗@设计阶段——架构、算法和系统117
第6章 优化功耗@设计阶段——互联和时钟155
第7章 优化功耗@设计阶段——存储器185
第8章 优化功耗@待机阶段——电路与系统211
第9章 优化功耗@待机阶段——存储器
0章 优化功耗@运行阶段——电路与系统254
1章 超低功耗/电压设计292
2章 低功耗设计方法和流程321
3章 总结与展望350
幻灯片0.1欢迎阅读本书。近年来，功耗和能耗已经成为数字电路设计中引人注目的问题。一方面，功耗已经严重制约了电路的运行速度；另一方面，能耗节省技术已经让我们能够造出随处可见的移动设备，它们可以在单电池供电下支持更长的待机时间。幻灯片0.2你可能很想知道，既然市场上已存在很多关于低功耗设计的书（我自己也合著过其中的一些），为什么还需要本书呢？很简单：所有的此类书都是汇编成册的，而且都是针对在功耗和能耗的主要设计课题上已颇具专业功底的读者而编写的。今天，这些课题变得尤为引人注目，我认为需要一本适合教学的书。这意味着从基础入手，通过严格的方并采用统一的符号和定义来揭示不同的主题。本书采用为选的半导体制造工艺（90nm及以下尺寸）结合实例阐明概念，主要适用于中短期低功耗设计课程，也很好适合想要通过自学来紧跟低功耗设计前沿的专业人士阅读。前言也给了我机会去阐述一个长期让人们对低功耗设计感到望而生畏的问题。业内的许多人士似乎认为，只是将一些“应用技巧”点对点套用在设计上，只有大师级的人才能把低功耗弄得水落石出，低功耗方法这个概念是一个自相矛盾的说法。事实上，近年来，研究和设计人员已经表明，这些认识一点都不正确。过去几年里，为重要的低功耗实现之一是大力度优惠能耗的设计，这虽然很有趣，但并非我们真正的追求。通常情况下，我们是在权衡电路延迟和能耗的同时，探求一个针对指定能的大力度优惠能耗或者针对指定能耗的很优能。一些探索优化设计的工具能帮我们在设计的各个层次和级别上，根据丰富的信息来权衡电路延迟和能耗。整本书将秉承这种方法。同时我们也会探求，如果要继续降低每次运算的能耗，我们将会面临哪些必须克服的主要障碍。这自然会涉及能量可以缩放的物理极限问题。只要有可能，我们就会大胆地展望未来。幻灯片0.3这个前言里，你已经看到本书采用了有点非正统的方法。本书没有采用在连续而冗长的文字中偶尔插入图片的传统方式，取而代之的是相反的做法：首先是图片，文字放在其旁边作为注释。依照我的经验，一张图片比一页文字更能有效地传达信息（所谓“一图胜过千言万语”）。这种方式被Willy Sansen教授在他的《Analog Design Essentials》（也是由Springer出版的）一书中抢先发售采用。当我次看见他的书时，我立刻就被他的这个创意给迷住了。我对他的那本书看得越多，就越喜欢它。故而这本书……浏览它时，你会发现，幻灯片和注释发挥了接近不同的作用。这种格式的另一个优点是，教师基本上立刻拥有了所有的课件。幻灯片0.4本书的大纲采用如下方式：在建立了基础之后，着手解决三种不同操作模式下的功耗优化——设计阶段、待机阶段和运行阶段。在每种模式下所使用的技术截然不同，但所有情况下我们都要把动态功耗和静态功耗同时优化——在今天的半导体工艺下，漏电功耗几乎可以与开关功耗（switching power）相提并论。因此，将它们分开并没有太大的意义。事实上，更好的设计往往需要对两者进行精心的权衡。，本书总结一些常用的课题，比如设计工具、功耗的，以及对未来的一些预测。幻灯片0.5没有他人的帮，是不可能完成这本书的。首先，对Ben Calhoun、Jerry Frenkil、Dejan Markovi和Bora Nikoli的帮以及合著某些章节的行为表示深深感激。另外，还有很多人对提供幻灯片制作和审阅本书初稿有帮。特别要感谢那些对低功耗设计技术领域有深远影响和很好建树的同行——Bob Brodersen、Anantha Chandrakasan、Tadahiro Kuroda、Takayasu Sakurai、Shekhar Borkar和Vivek De，在过去几十年中与他们的合作真是让我感到无比愉快和振奋。幻灯片0.6～幻灯片0.7每章末尾都给出该章所引用的一组参考文献。对于你尤其感兴趣的那些低功耗设计主题，这两个幻灯片列举了许多常用的参考文献、综述以及富有远见的演讲稿。在2007年春季休期间，当我在欧洲旅行时，我欣然把本书内容汇编成册，这是一个美好的过程。我希望各位读者也喜欢本书。——Jan Rabaey
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