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功耗那些事

已有 2612 次阅读| 2017-6-30 13:06 |个人分类:低功耗|系统分类:硬件设计

IC功耗由两大部分组成：动态功耗和静态功耗。负载电容充放电时引起功耗是动态功耗；漏电流引起的功耗是静态功耗。

其中动态功耗又包括翻转功耗和短路功耗。翻转功耗是指数字电路完成功能计算所必须消耗的功耗，是有效功耗。短路功耗是指cmos在翻转过程中pmos、nmos同时导通消耗的功耗，是无效功耗。

为了降低功耗，形成了低功耗设计方向。总体来说，可以从5个层次对系统功耗进行优化。分别为系统级优化、行为级优化、RTL优化、逻辑及优化和物理级优化。优化的效果越来越不明显，层次越高的方法带来的效果越明显。

低功耗技术有工艺优化、电压优化、时钟门控。

【1】工艺优化是指采用多阈值工艺库，现在的工艺库提供了不同阈值电压的面积一样的门单元。设计中可根据timing来用不同阈值的单元。一般工艺库提供三种阈值库（hvt，rvt，lvt）。其中hvt单元速度慢，功耗低；lvt单元速度快，功耗大。一般在时序不紧张路劲采用hvt单元；在timing紧张路劲采用lvt单元，从而达到降低功耗的效果。

【2】电压优化，功耗与电压的平方成正比，所以降低电压就能减小功耗。采用多电压技术，根据应用对不同模块采用不同的电压。

【3】门控技术