随着半导体制造工艺特征尺寸的急剧缩小,现代片上系统静态低功耗设计的必要性日益突出。目前比较流行的数字集成电路静态低功耗技术主要有多电源技术和功率门控技术。在功率门控技术中,一些称作睡眠晶体管的额外器件被插入外部供电轨线和模块内部给标准单元供电的“虚拟供电轨线”之间以实现电源关断,从而节省静态功耗。睡眠晶体管既可以选择高阈值器件,也可选择和标准单元中的晶体管相同的低阈值器件。当选择高阈值器件时,该技术又被称作多阈值技术。功率门控技术经历了最初的模块级功率门控结构以及后来的分簇式功率门控结构,而现在业界普遍流行的则是分布式睡眠晶体管网络,达到在减小睡眠晶体管总面积的同时又能有效抑制电路性能恶化的目标。本文着重研究了分布式睡眠晶体管网络的综合原理和综合算法,包括对该网络的线性建模及分析、基于信号完整性考虑的ST压降约束分析、基于全静态快速分析技术的簇和簇集最大瞬时电流的估算、采用启发式算法和退火算法对睡眠晶体管尺寸的优化,并使用Perl语言和Matlab平台开发出一整套睡眠晶体管综合工具;本文还提出了一种基于标准单元行布局规范的分布式睡眠晶体管网络物理实现方法以及与之相应的设计流程,该流程与传统的ASIC半定制设计流程有较好的兼容性,之后利用ISCAS85和ISCAS89系列中的部分benchmark模块,采用中芯国际smic18工艺进行了睡眠晶体管综合工具及物理实现方案的可靠性和高效性验证,对比现有的国外论文实验结果,效果良好。本文最后简单讨论了完整功率门控技术必需的外围模块,包括地反射抑制技术和阶梯电压发生器、输出隔离单元、数据保持单元和睡眠时序控制器,并利用一个8位除法器模块实现了整个功率门控技术的集成。