芯片中的功耗分为两大类：
•静态功耗 •动态功耗
静态功耗是指逻辑门在不切换时消耗的功耗，其主要由源极到漏极亚阈值泄漏电流引起的，即逻辑门未完全关闭。因此，静态功耗通常称为泄漏功耗。
动态功耗是电路进行切换时消耗的功耗，其主要是由于电路切换过程中需要对内部电容（短路电流，内部功耗）和外部负载电容（开关功耗）进行充放电。所以，动态功耗也会随着外部负载电容的增加而增加。
EDA工具使用工艺库中建模的功耗信息来计算设计的功耗。
Leakage Power Calculation
EDA工具通过计算设计中所有Cell的泄露功耗的总和作为设计的泄露功耗，如以下公式所示：
工艺库通过default\_cell\_leakage\_power为库中的所有Cell提供同样大小的泄漏功耗属性，也可以通过cell\_leakage\_power每个Cell提供各自的泄漏功耗属性。
如果缺失cell\_leakage\_power属性，则该Cell的泄漏功耗属性设置为
default\_cell\_leakage\_power。
对于仿真时间600，假设Cell处于A＆B状态占33％，其它状态占67％。则总泄露功耗为
(.33* .2nW) + (.67*.5nW)=.4nW静态功耗与阈值电压呈指数关系。为了解决低功耗设计问题，很多Foundry提供了多阈值电压工艺库。每种逻辑门都有两个或更多不同的阈值电压（Vth）。设计者根据设计需求选用不用阈值电压的Cell，取得性能和功耗的折中。
对于多阈值电压工艺库，也会有更多的属性（Attributes）支持。
Internal Power Calculation
在计算短路电流引起的内部功耗时，EDA工具需要索引工艺库中的二维查找表，其中的input transition time替换为加权平均input transition time
Internal Power的状态/路径依赖性
内部功耗通常取决于Cell的状态（state）和路径（path）。
上面的设计具有多个输入引脚
输入A和输入D均可导致Z处的输出翻转。但是，输入D仅影响Z处的翻转，而输入A会影响所有3个Cell输出的翻转，即由A处的输入翻转产生的内部功耗要比由输入D产生的内部功耗大。
也就是说，针对不同的输入翻转，Cell可能就有不同的内部功耗二维查找表。这在工艺库建模时，需要增加related\_pin属性以解决这个问题。这样EDA工具就可以基于不同输入信号翻转的百分比贡献，访问各自的内部功耗二维查找表来计算设计总的内部功耗。
还有一个展示内部功耗状态依赖性的示例是RAM。 RAM的内部功耗取决于它是处于读取还是写入状态。在工艺库中，针对读取和写入都会有各自的内部功耗模型。
和时序模型一样，内部功耗除了和状态和路径相关，还有信号翻转相关，即信号上升（rise）和下降(fall)也具有不同的内部功耗模型值。
Switching Power Calculation
下面是开关功耗的计算公式，其和电源电压、负载电容和翻转率相关。
最终的动态功耗为内部功耗和开关功耗之和,即
Power consumption
= Static power+Dynamic power
= Static power + Switching power + Internal power
本文转载自公众号：芯片数字实验室
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