半導體裝置耗電量的探討

行動裝置大部分的時候必須仰賴電池的電力來運作，而電池充飽電的總店量有限，元件耗電量是經常被討論的議題。如果系統的總耗電量太大，電池將無法維持太久，很快地就要尋找充電器或插座充電。若是「行動」裝置因為耗電量無法「行動」，會是一個很大的問題，因此，行動裝置所使用的元件，除了效能、價格外，必須要考慮到耗電量的問題。

CMOS電路元件的dynamic power consumption 公式為 :

P=ACV²F

P是耗電量，A是activity factor，也就是電路正在轉相(由邏輯1變成邏輯0，或是由邏輯0變成邏輯1)的比率．C是被轉相的電容，V是供應電壓，F則是時脈頻率(clock frequency)。

假設電容值為C的電路，每秒鐘被時脈訊號充電然後放電F(frequency)次，最高電壓是V伏特，那麼每周期(cycle)總共更動CV的電荷，每秒鐘更動CVF的電荷，消耗的能量是CV²F。

以積體電路中常見的正反器(flip-flop)輸出點來看，每周期至多只能放電或充電一次，因此所耗能量最大為１/₂CV²F。因此，一般視A為一介於０～１的參數。

由上述計算耗電量的公式來看，一個半導體元件所消耗的能量，與電壓的平方和時脈頻率成正比。半導體製程技術的進步，使得單位面積所能容納的電晶體數增加，電壓下降。至於耗電量還要看相脈頻率而定。