引言：对于CMOS电路设计而言，功耗因素以及速度因素始终是便携脑以及相应硬件系统重要参数内容，同时也始终是影响用户应用可靠性与安全性的重要扰动因素。从客观角度上来讲，电路功耗表现在很大程度上会对系统续航时间以及电池配置优化效果产生直接影响。因此在优化设计过程中，设计人员必须利用先进的电路结构设计方法实现低功耗以及高速运行目标。在此基础上，利用科学先进的制造工艺重点针对芯片制造过程进行全面优化，确保高速低功耗电路运行效果达到预期。以数字逻辑比较器为例，数字逻辑比较器是数字系统中常用的功能模块，一般多用于完成海量数据吞吐过程当中，属于输入输出器件的领域范畴。在具体应用过程中，设计人员可通过提前预先设定参考值，实现对系统运行温度以及位置等物理量的综合比对与研究分析。其中，为确保数字逻辑比较器高速低功耗运行目标得以顺利实现，设计人员需要采取科学合理的设计手段进行优化处理。
1 数字逻辑比较器电路设计现状及优化方法分析
传统数字逻辑比较器在电路设计方面多以CMOS结构设计方法为主。与一般的结构设计方法相比而言，CMOS电路功耗低且逻辑摆幅较大，在可靠性程度以及稳定性程度方面表现良好。近些年来，伴随着数字芯片技术的飞跃式发展，CMOS电路所表现出的短板问题逐渐显现出来。举例而言，CMOS电路晶体管数较多且芯片面积相对较大，所表现出的连线复杂性特征比较明显。再加上CMOS电路在电源电压设定值方面有着明确要求，如不能低于1.4V，否则电路将无法正常启动。在以上种种限制条件的约束作用下，CMOS电路在运行使用过程中还是存在明显局限问题[1]。
为有效克服CMOS电路应用局限问题，研究人员通过尝试多种试验以及比较方法，对不同传输门电路结构设计优化方法进行了重点部署。其中，研究人员在保持与CMOS电路相同或者更低功耗的前提条件下，通过减少使用晶体管数量以及应用更低的电源电压，促使芯片面积明显缩小且电路速度明显加快。在方法实现过程中，研究人员可立足于CMOS与传输门电路结构设计运行原理，利用相关仿真平台对各种数字逻辑比较器进行结构优化。需要注意的是，对在电源电压以及工艺参数规范的设定上，应该坚持选用电源电压0.7V以及45-nm工艺参数规范进行结构优化设计。
2 高速低功耗电路设计优化方法及效果分析
2.1 基于CMOS电路设计方法的2-位二进制数字逻辑比较器
CMOS电路设计方法所表现出的高速性以及低功耗特征相对明显，因此可作为CMOS电路构架优先考虑的设计方法。一般来说，基于p-MOS的上拉模块与基于n-MOS的下拉模块基本上可以视为CMOS电路设计的重点内容。在具体优化设计过程中，可通过输入逻辑低电平促使p-MOS导通，导通之后输出充电并达到高电平VDD状态。而通过输入逻辑高电平，则可以时n-MOS达到导通状态，输出放电最后达到逻辑低电平GND状态[2]。
2.2 基于传输门设计方法的2-位二进制数字逻辑比较器
与CMOS电路相比而言，传输门电路所使用到晶体管数量较少。因此在设计优化上应该将连线进行接短处理，促使电路运行速度更加快一些、功耗问题减少一些。结合应用情况来看，传输门电路比较依赖互补控制信号的极性，可以充当一个开关功能，将信号从输入端反馈到输出端，或者直接断开传输。本文所研究的传输门设计优化方法需要利用2-位二进制数字逻辑比较器电路设计方法现高效运行过程。客观来讲，2-位二进制数字逻辑比较器所包含的晶体管数量较少，在芯片面积以及功耗表现方面会更具优势。
2.3 基于半加器电路设计方法的2-位二进制数字逻辑比较器
基于半加器电路设计方法的2-位二进制数字逻辑比较器可以通过实现单个二进制数的比较方法，促使比较结果可以从和或者进位直接给出。在具体优化设计过程中，设计人员可以围绕半加器部分和基本逻辑比较部分进行研究与分析，保障芯片面积更小一些。
2.4 电路仿真与比较
在电路仿真与比较分析方面，研究人员可以通过利用EDA仿真工具进行比较分析。其中，研究人员应该对电路工作条件进行合理设置，如将电源电压控制为0.7V、工艺规范为45nm。在具体仿真分析时，研究人员需要按照上述规定条件分别对CMOS电路结构、传输门电路结构以及新结构等进行分析。结合分析反馈情况来看，经过优化处理之后的电路在功耗方面大幅度降低，仅为2.15微瓦。
2.5 结果分析
为实现数字逻辑比较器电路高速低耗目标，本文主要针对基于电路结构优化设计的 2-位二进制数字逻辑比较器进行了研究与分析。结合上述内容来看，在相同条件上对电路进行仿真分析可以明确电路晶体管数量以及功耗情况。通过多方位对比电路综合电性能参数，基本上可以明确高速低功耗电路设计方法是否可行[3]。
结果表明，基于半加器的 2-位二进制数字逻辑比较器功耗最小，与传统方法相比而言，可大幅度降低76.46%能耗、晶体管数减少69.69%，因此在运行速度以及能耗方面更具优势。针对于此，建议研究人员可优先利用基于半加器的 2-位二进制数字逻辑比较器设计方案，对电路版图进行优化设计，在提取完关键参数并做好仿真验证之后，进一步完成芯片制作工作。
结论：总而言之，为确保高速低功耗电路设计目标得以顺利实现，建议在今后的研究过程中，便携电子领域应该加强对电路功耗、速度以及芯片面积的优化设计。在具体设计过程中，研究人员可以主动结合新技术以及新理念，对数字逻辑比较器等模块进行优化设计，确保电路在功耗以及传输延迟等方面可以得到良好优化。
参考文献：
[1]李聪聪. 高速低功耗LIGBT机理与特性研究[D].电子科技大学,2021.
[2]刘居敬,王海时,胡诗朋. 一种高速低功耗比较器设计[J]. 成都信息工程大学学报,2021,36(01):15-18.
[3]谭林,彭克武,廖鹏飞,张颜林,刘伦才. 一种高速低功耗的欠压锁定电路[J]. 微电子学,2019,49(01):84-87+92.