比-双极性器件还是CMOS器件比较（二）

混合信号与低功耗应用　　据观察，在特定的医疗应用中，双极性器件的模拟性能优于CMOS器件。但有些应用需要处理混合信号，对于模拟和数字两种处理能力都有要求。这类应用一般都需要有极低功耗的运行能力。　　例如，心脏起搏器等植入式设备要以有限的电源长期工作。这种设备既需要低功耗模拟电路来检测身体的生理信号，又需要低功耗数字及存储器功能来转换和存储这些信号。此外，高级植入式设备还需要低功耗无线通信为体外的基本单元传输信息。　　通过对信号类型和工作模式进行更深入的分析，可以看出这些设备一般都具有低占空比。比如，它们只有在进行测量或处理的极短时间内被激活，其余大部分时间都处于休眠状态。占空比不足 1%的情况在这些应用中并不少见。另一个特性是大多数信号本身都处于低频率状态。因此数据转换器的带宽和采样频率可限定为数十千赫兹甚至更低。此外，一些使用的外部电池供电的消费类设备也具有类似的性能与功耗要求。　　根据以上要求，这些设备还需具备低断态漏电电流。这就意味着在这种工艺技术中必须权衡性能与漏电。一般来说，这些工艺的栅极长度在130nm到350nm之间，将来也可能达到到90nm。对于可移植设备而言，漏电流性能可随工艺、温度或电源的变化而变化，这是一个重要参数，因为它将直接影响电池的使用寿命。图4显示了采用NMOS工艺设备的漏电流(Ioff)与驱动电流(Idrive)随温度变化而变化的情况。Idrive与温度变化关系不大，而Ioff则具有显著的温度相关性。图5是PMOS设备的温度相关性图。由于温度变化幅度不大，Ioff随温度变动的情况可以接受。图6所示的是环形振荡器频率，是一项显示设备电源电压功能典型的品质因数，在实际应用中也可作为权衡漏电与性能的准则。
图4：NMOS设备中漏电流与驱动电流随温度变化　　
图5：PMOS设备中漏电流与驱动电流随温度变化　　
图6：环形振荡器频率被看作电源功能之一　　设计低功耗混合信号设备的另一个重要组件是高可靠性、小型、低功耗非易失性存储器。铁电存储器(FRAM)可提供独特的性能，是众多应用中极具吸引力的非易失性存储器选择，其与众不同的特性包括类似RAM的快速写入速度、低电压低功耗写入工作、超长使用寿命以及高灵活度的架构等。该存储器已经集成至上文所述的低功耗数字工艺技术中。　　FRAM的工作电压为1.5V，与浮栅器件不同，它不需要充电泵。与所有非易失性存储器一样，其可靠性问题主要涉及写入/读取周期持久性、数据保持以及高温使用寿命。即便在多次工作之后，FRAM也可保持优异的非周期和周期位性能。封装技术　　当需要在同一IC中实现不同性能指标时，可高效使用封装技术。例如，一些应用需要同时具有低噪声、低功耗数字性能，可通过将两种不同工艺的硅裸片布置在同一封装中来实现。可将硅裸片进行堆栈，节省电路板空间。随着封装技术的不断发展，还可将电感器与电容器等无源元件集成在封装内。板上裸片贴装(Chip on Board)技术能够将整个IC完全嵌入到印刷电路板中，为密集型应用节省宝贵的空间。