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                    低功耗芯片設計幾種常用方法!

                    字號:T|T
                    文章出處:驪微電子責任編輯:電源管理芯片人氣:-發表時間:2020-09-01 09:00
                      隨著芯片圖形尺寸越來越小,低功耗芯片設計作為一種新興的芯片設計方法在現在及未來的芯片領域中會起到越來越重要的作用,低功耗芯片設計促進了智能手機,移動設備,物聯網,及高性能計算等產業的快速發展。
                      
                      芯片功耗主要由三部分組成:動態功耗(也叫開關功耗是邏輯門在工作時給負載電容充放電引起的),短路功耗(是邏輯電路翻轉過程中造成瞬態短路引起的),及靜態功耗(也叫泄漏功耗是由于邏輯電路中的泄漏電流引起的),因此,低功耗設計主要是圍繞著如何減少這三部分功耗來進行的。
                      
                      下面驪微電子給大家介紹幾個典型的電源ic低功耗設計與管理方法:  
                      一、低壓降穩壓器:是一種直流線性穩壓器,利用反饋來進行穩壓,其電路由PMOS傳輸門,高增益誤差放大器,及分壓電阻組成(有時也帶有去耦合電容)。它可以提供大范圍的電源電壓輸出,具有噪聲小,低成本,集成度高的優點,因此在低功耗設計中廣泛使用。
                     
                      
                     
                      二、動態壓頻調節:針對的是減少動態功耗。動態功耗和電路工作頻率成正比,也和電源電壓的平方成正比。因此,如果能隨時判斷出電路的工作狀態,并隨之調整工作頻率及電源,就可以達到減少功耗的目的,動態壓頻調節控制器會根據電路的工作狀態來決定電源電壓和工作頻率! 
                     

                     
                      動態壓頻調節是為了減少芯片工作時的功耗,因此設計者需要十分了解芯片上各個模塊的工作狀態,才能設計出好的動態壓頻調節控制器,同時在時序優化上也要考慮到電壓的變化。一個好的動態壓頻調節可以做到節省20%的動態功耗!
                     
                      三、電源閥門:針對的是靜態功耗(泄漏電流引起的功耗),在某些功能模塊不工作時,把它的電源斷開,在晶體管的亞閾值范圍內,泄漏電流與電壓是呈指數的關系,因此這種方法對減小靜態功耗效果十分顯著。
                     
                      
                      要實現一個理想的電源閥門,會對這個小小的開關有很多要求:導通時的電阻值要;斷開時電阻值要很大(以減小其漏電流);開啟和斷開的響應要快。實際上,芯片里的電源閥門不只是單獨一個晶體管開關,而是由成百上千個晶體管開關組成的。如何擺放這成百上千個電源閥門,需要進行準確的計算和分析,按照一定的順序和時間依次打開的。這樣就可以有效地控制涌流。
                      
                      功耗會影響電路性能,芯片散熱,以及芯片可靠性等一系列問題,已成為目前芯片設計中最重要的因素,以上介紹的在電路級上進行低功耗設計及優化希望對你能有所幫助,隨著器件工藝,電路設計,系統集成,和軟件開發的不斷完善,低功耗設計也會在以上的各個方面不斷發展進步。
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