近年来,得益于物联网、可穿戴以及手机和平板市场的蓬勃发展,集成电路领域对无线网络芯片的研究越来越多。但是,由于芯片的功率密度随CMOS工艺线宽的降低而迅速上升,耗能过高的问题逐渐成为制约移动终端市场发展重要因素。亚阈值数字电路属于超低压数字电路的技术范畴,通过将数字电路的供电电压降低至亚阈值区,使芯片完成单次操作的能耗达到最小。亚阈值数字电路在移动网络芯片、医疗植入芯片、环境监测芯片的集成电路的热门领域有着广阔的应用前景,如今已经成为低功耗领域的一个重要研究方向。本文从研究意义、理论基础、设计难点以及设计方法等方面对亚阈值数字电路的设计做了深入探讨。首先,本文从芯片工艺和半导体市场的最新动态入手,分析了亚阈值数字电路的研究价值,并对亚阈值技术的发展背景和最新动态做了介绍。其次,本文分析了亚阈值数字电路设计的理论基础。包括数字电路能耗的组成和最小能量点理论的推导,并以此为依据,阐述了电路设计难点以及PVT(Process,Voltage,Temperature)补偿技术在亚阈值数字电路设计中的重要性。之后,本文研究了亚阈数字电路的设计方法,该方法采用标准单元库(Standard Cell Library,SCL)重新特征化(Recharacterization)技术,完成亚阈值数字单元库的设计,结合单元库和标准电路数字电路设计流程提出了一种适合亚阈值数字电路的设计流程。然后,本文设计了一款适合在亚阈值电压下工作的数字FIR滤波器,介绍了滤波器中各个模块的工作原理并按照亚阈值数字电路设计流程,对FIR滤波器进行了逻辑综合和仿真,验证了设计流程的可行性。最后,介于亚阈值电路中PVT补偿的重要作用,本文设计了一种自适应电压调节(Adaptive Voltage Scaling,AVS)系统,对亚阈值数字电路的PVT偏差进行补偿,确保亚阈值电路在不同的PVT条件下都可以实现正常功能。本文采用180 nm标准CMOS工艺完成了FIR滤波器与AVS系统的设计,进行仿真验证。