طراحی در ناحیه زیرآستانه

در طراحی مدارها و سیستمهاي مجتمع تا مدتهاي زیادي فقط افزایش فرکانس کاري و سرعت مدار مهم بود و توان و انرژي مصرفی داراي اهمیت کمتري بودند [۱] اما اخیًرا کاربردهایی مطرح شده است که در آنها انرژي و توان اولویت بیشتري پیدا کردهاند و حتی اهمیت آنها از سرعت مدار نیز بیشتر شده است. کاربردهایی مانند افزارههاي قابل کاشت در بدن انسان، کاربردهاي فضایی، استفاده از شبکههاي حسگر بیسیم با تعداد زیاد در ابعاد وسیع براي کاربردهاي کشاورزي و نظامی و … راه را براي طراحی مدارها با انرژي و توان کم هموار کرده است .[۲] در این کاربردها سرعت در اولویت اول قرار ندارد بلکه توان و انرژي داراي بیشترین اهمیت هستند. مثلاً براي افزارههایی که در درون قلب براي کنترل کارکرد صحیح قرار داده میشوند، کم انرژي بودن داراي اهمیت زیادي است [۳] زیرا این افزارهها که با جراحی فیزیکی در داخل بدن قرار میگیرند قابلیت شارژشدن با فاصله زمانی کوتاه را ندارند. اگر قرار باشد این افزارهها مانند تلفنهاي همراه هر چند روز نیاز به شارژ باطري داشته باشند، باید هر چند روز بدن بیمار مورد جراحی قرار گیرد که عوارض ناگواري براي بیمار دارد و لذا قابل اجرا نیست. پس باید مدارهایی طراحی شوند که داراي توان و انرژي مصرفی کمی باشند تا بتوانند در مدت زمان طولانیتري بدون شارژ دوباره کار کنند. بدین ترتیب راه براي حوزه مدارها با انرژي و توان کم باز میشود.

حافظه ها جزء جداییناپذیر تراشهها هستند و درصد بالایی از مساحت و توان مصرفی تراشهها را به خود اختصاص میدهند، بنابراین براي کاهش توان مصرفی کل، کاهش توان مصرفی حافظهها اهمیت زیادي دارد. با توجه به بستگی درجه دوم توان به ولتاژ تغذیه، یک روش کاهش توان مصرفی، کاهش ولتاژ تغذیه است .[۴] با کاهش بیشتر ولتاژ تغذیه، به جایی میرسیم که ولتاژ تغذیه از ولتاژ آستانه ترانزیستور نیز کمتر میشود، اصطلاحاً در این حالت میگویند که در ناحیه زیرآستانه۱ قرار گرفتهایم. متأسفانه طرحهاي مرسوم در ولتاژهاي کم و در ناحیه زیرآستانه به خوبی کار نمیکنند و مشکلات متعددي دارند. لذا نیاز فراوانی به مطالعه و تحقیق در زمینه حافظههاي کمتوان و ارائه طرحهایی که قابلیت کارکردن صحیح در این ناحیه را داشته باشند، وجود دارد.

کم انرژي بودن داراي اهمیت زیادي است [۳] زیرا این افزارهها که با جراحی فیزیکی در داخل بدن قرار میگیرند قابلیت شارژشدن با فاصله زمانی کوتاه را ندارند. اگر قرار باشد این افزارهها مانند تلفنهاي همراه هر چند روز نیاز به شارژ باطري داشته باشند، باید هر چند روز بدن بیمار مورد جراحی قرار گیرد که عوارض ناگواري براي بیمار دارد و لذا قابل اجرا نیست. پس باید مدارهایی طراحی شوند که داراي توان و انرژي مصرفی کمی باشند تا بتوانند در مدت زمان طولانیتري بدون شارژ دوباره کار کنند. بدین ترتیب راه براي حوزه مدارها با انرژي و توان کم باز میشود.
حافظه ها جزء جداییناپذیر تراشهها هستند و درصد بالایی از مساحت و توان مصرفی تراشهها را به خود اختصاص میدهند، بنابراین براي کاهش توان مصرفی کل، کاهش توان مصرفی حافظهها اهمیت زیادي دارد. با توجه به بستگی درجه دوم توان به ولتاژ تغذیه، یک روش کاهش توان مصرفی، کاهش ولتاژ تغذیه است .[۴] با کاهش بیشتر ولتاژ تغذیه، به جایی میرسیم که ولتاژ تغذیه از ولتاژ آستانه ترانزیستور نیز کمتر میشود، اصطلاحاً در این حالت میگویند که در ناحیه زیرآستانه۱ قرار گرفتهایم. متأسفانه طرحهاي مرسوم در ولتاژهاي کم و در ناحیه زیرآستانه به خوبی کار نمیکنند و مشکلات متعددي دارند. لذا نیاز فراوانی به مطالعه و تحقیق در زمینه حافظههاي کمتوان و ارائه طرحهایی که قابلیت کارکردن صحیح در این ناحیه را داشته باشند، وجود دارد.