Abstract
This paper introduces a high-speed low-power self-timed current-mode logic (STCML) that reduces both dynamic and leakage power dissipation. STCML significantly reduces the leakage portion of the power consumption using a pulse-mode control for shorting the virtual ground node. The proposed logic style also minimizes the dynamic portion of the power consumption due to short-circuit current by employing an enhanced self-timing buffer. Comparison results using a 80-nm CMOS technology show that STCML achieves 26 times reduction on leakage power consumption and 27% reduction on dynamic power consumption as compared to the conventional current-mode logic. They also indicate that up to 59% reduction on leakage power consumption compared to differential cascode voltage switch logic (DCVS).
본 논문에서는 고속 동작에서 동적 전력 소비와 정적 전력 소비를 동시에 줄일 수 있는 self-timed current-mode Logic(STCML)을 제안한다. 제안된 로직 스타일은 펄스 신호로 가상 접지를 방전하여 로직 게이트의 누설 전류(subthreshold leakage current)를 획기적으로 감소시켰다. 또한, 본 로직은 개선된 self-timing buffer를 사용하여 동적모드 동작 시 발생되는 단락 회로 전류(short-circuit current)를 최소화하였다. 80-nm CMOS 공정을 이용하여 실시한 비교 실험 결과, 제안된 로직 스타일은 기존의 대표적인 current-mode logic인 DyCML에 비하여 동일한 시간 지연에서 26 배의 누설 전력 소비를 줄이고 27%의 동적 전력 소비를 줄일 수 있었다. 또한, 대표적인 디지털 로직 스타일인 DCVS와의 비교 결과, 59%의 누설 전력 소비감소 효과가 있었다.