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日志

SOC设计之我见——low power design

热度 10已有 1358 次阅读2020-9-11 11:34 |个人分类:SOC设计所见所思|系统分类:芯片设计

        随着IC产品功能的扩展,芯片功耗已经成为一个极为重要的指标,与性能、成本一起并称为IC设计的三大考量因素,很多IC的设计往往不是单纯的追求某一特性,最终的决策往往是3个因素的折中,或者以某一个性能为主,其他两项进行统筹考量,而在消费电子领域,功耗的考量成为越来越重要的因素,个人觉得随着万物互联概念的推进,在电池技术没有突破性进展之前,低功耗设计的必要性和迫切性会越来越重。而个人也欲以从事该方向的工作,愿有更多的同路人携手共进,在此略说个人鄙见,抛砖引玉……

      要说低功耗设计,少不了所谓“门控技术”,gate_clock等等,其中涉及设计策略和设计细节需要太多篇幅来详说,论坛中已有前辈高人的精华帖可以仔细品鉴,我这里只做提纲挈领行的描述。所谓低功耗设计一言以蔽之,就是“化整为零,分而治之”八字而已。其中包括以下几个层面:

(1) 电源域的划分

就是将整个系统划分为若干个不同的电源,根据工作模式,只开通必须的电源域,关闭其他不需要的电源域,从而达到降低功耗的目的,这个属于“电源层面”的化整为零,分而治之;

(2)功能模块的划分

根据功能,将一个系统划分为若干功能块,根据工作需要,只驱动工作必须的功能块,关闭其他功能块从而达到降低功耗的目的,这个属于“功能层面”的化整为零,分而治之;

      3)、时钟域的划分

就是我们都熟知的“gate_clock”门控时钟技术,根据系统功能划分为不同的时钟域,从而仅enable工作所必须的clock,关闭其他clock,从而减少电平翻转导致的动态功耗。(该方法在所有低功耗技术中效果最好,因为系统中时钟电平翻转的功耗在整个系统功耗中的比重很大),这个属于“时钟层面”的化整为零;

      4)、其他层级的划分

大容量memory拆分为多个小memory的拼接,数据运算过程bit位的扩展严格控制、算法结构优化等。

    由此,由低功耗设计的策略,由此引申出两个重要的概念:

a、          结构化设计的重要性;

b、          多个层面门控耦合,才是低功耗设计的高级玩法,而这需要对系统的结构,功能,时序有烂熟于心的理解~

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