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低功耗芯片设计几种常用方法!

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文章出处:2127金沙赌乐场责任编辑:电源管理芯片人气:-发表时间:2020-09-01 09:00
  随着芯片图形尺寸越来越小,低功耗芯片设计作为一种新兴的芯片设计方法在现在及未来的芯片领域中会起到越来越重要的作用,低功耗芯片设计促进了智能手机,移动设备,物联网,及高性能计算等产业的快速发展。
  
  芯片功耗主要由三部分组成:动态功耗(也叫开关功耗是逻辑门在工作时给负载电容充放电引起的),短路功耗(是逻辑电路翻转过程中造成瞬态短路引起的),及静态功耗(也叫泄漏功耗是由于逻辑电路中的泄漏电流引起的),因此,低功耗设计主要是围绕着如何减少这三部分功耗来进行的。
  
  下面2127金沙赌乐场给大家介绍几个典型的电源ic低功耗设计与管理方法:  
  一、低压降稳压器:是一种直流线性稳压器,利用反馈来进行稳压,其电路由PMOS传输门,高增益误差放大器,及分压电阻组成(有时也带有去耦合电容)。它可以提供大范围的电源电压输出,具有噪声小,低成本,集成度高的优点,因此在低功耗设计中广泛使用。
 
  
 
  二、动态压频调节:针对的是减少动态功耗。动态功耗和电路工作频率成正比,也和电源电压的平方成正比。因此,如果能随时判断出电路的工作状态,并随之调整工作频率及电源,就可以达到减少功耗的目的,动态压频调节控制器会根据电路的工作状态来决定电源电压和工作频率。  
 

 
  动态压频调节是为了减少芯片工作时的功耗,因此设计者需要十分了解芯片上各个模块的工作状态,才能设计出好的动态压频调节控制器,同时在时序优化上也要考虑到电压的变化。一个好的动态压频调节可以做到节省20%的动态功耗。 
 
  三、电源阀门:针对的是静态功耗(泄漏电流引起的功耗),在某些功能模块不工作时,把它的电源断开,在晶体管的亚阈值范围内,泄漏电流与电压是呈指数的关系,因此这种方法对减小静态功耗效果十分显著。
 
  
  要实现一个理想的电源阀门,会对这个小小的开关有很多要求:导通时的电阻值要小;断开时电阻值要很大(以减小其漏电流);开启和断开的响应要快。实际上,芯片里的电源阀门不只是单独一个晶体管开关,而是由成百上千个晶体管开关组成的。如何摆放这成百上千个电源阀门,需要进行准确的计算和分析,按照一定的顺序和时间依次打开的。这样就可以有效地控制涌流。
  
  功耗会影响电路性能,芯片散热,以及芯片可靠性等一系列问题,已成为目前芯片设计中最重要的因素,以上介绍的在电路级上进行低功耗设计及优化希望对你能有所帮助,随着器件工艺,电路设计,系统集成,和软件开发的不断完善,低功耗设计也会在以上的各个方面不断发展进步。
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