從4004到core i7——處理器的進(jìn)化史-CPU構(gòu)成零件-3

　　有了上面這張圖做基礎(chǔ)，我們再次回到CMOS反相器的例子上。不同的是，這次我們關(guān)注的是其中的寄生參數(shù)

　　注意，上面的圖中一個反相器在驅(qū)動另一個。

　　顯然，在上面的圖中，假設(shè)Vin突然從0->VDD，那么電容Cgd12,Cdb1,Cdb2,Cw,Cg3,Cg4都要充放電，而充放電的通路就是PMOS管M2。為了簡便起見，我們將0.5VDD作為0和1的分界線，并且假設(shè)Vin是一個理想的階躍信號，即從0->1不需要時間。我們發(fā)現(xiàn)，從Vin跳變開始，第二個反相器的輸入端經(jīng)過了這么長時間：

　　0.69R(2Cgd12+Cdb1+Cdb2+Cw+Cg3+Cg4)

　　才變到0.5VDD，其中R是M2的導(dǎo)通等效電阻。

　　這個長長的表達(dá)式告訴我們：

　　在動態(tài)情況下，CMOS電路的響應(yīng)時有傳輸延時(propagation delay)的。輸入的信息要等一段時間才能被正確地處理并且得到相應(yīng)的輸出。將多個CMOS邏輯門串連在一起，傳輸延時便會逐級積累。

　　一般而言，傳輸延時大致等于電路工作的最短時鐘間隔，即極限頻率的倒數(shù)。

　　就一般的深亞微米器件而言，這個時間在10^-11s數(shù)量級左右，即頻率最高至100GHz左右。

　　上面的圖片簡化一下，便得到了下面這張圖片：

　　這個電路絕不僅僅只是一個簡單的例子，它告訴我們：

　　電路的性能取決于MOS管導(dǎo)通電阻與MOS管寄生電容。

　　這個事實是評價一切電路性能的基礎(chǔ)。

　　舉個例子來說，由于有以下關(guān)系：

　　又寄生電容在電壓的小范圍變化下基本不變，所以CPU在提升頻率的同時一般要提升供電電壓，以減小0.69RC提高極限頻率。