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不管什么规模的芯片,核心都是对基础问题的深入思考的能力。
SoC片内LDO供电,一般低功耗设计思路
一颗由电池供电的芯片,没有专门的PMU芯片,内部集成LDO or DC-DC
原始设计:不考虑低功耗问题,DC-DC、LDO不能关闭,LDO/DC-DC本身就有较大的电
加强设计1:增加一个常开弱LDO(不能关闭),漏电较低,用于整个芯片retention or 局部较低频的工作(例如唤醒逻辑);LDO可以控制关闭,用于normal opration; 若芯片规模不大,强LDO本身漏电比整个芯片retention漏电还大,即强LDO漏电占主要部分,芯片retention漏电,在弱LDO电压调低后漏电可控到应用可以接受的范围,(例如<1uA), 则可以采用该设计
加强设计2:若芯片规模较大,或者工艺等原因导致整个芯片retention漏电很大,不可接受,则应该弄个always-on power domain, 可以直接由BAT供电,这个区域逻辑做的尽量小,其他power domain(s)可以power down, 这样最低功耗模式漏电可以进一步做低。
加强设计3:若认为加强设计2漏电仍太大,如果工艺选定以后,注意这个太大可以有两个方面来减小,一个是always-on gate count, 一般在加强设计2已经做到极限了;二个是always-on是由battery直接供电的,漏电较大(例如4.2V电池, 在温度较高时,漏电5uA),则可以在always-on 内部再设计一个弱LDO, 弱LDO本身漏电500nA, 但是always-on gates供电由4.2V 降低到1.1V,gates漏电降低到 100nA, 这样totally 漏电只有600nA.
PAD默认状态问题
-- 好几年前第一次接触到某家MCU PAD上电后默认模拟输入态,懵懂无感;
-- 去年debug某颗SoC芯片,认识到数字输入态情况下,弱外部无有效驱动(0 or1), 处于floating中间电平,则芯片内部MOS管会漏电(不管先看到的inverter/buffer 还是由模拟搭建施密特输入电路)
-- 今年深入理解test很多基本流程,再次深入1149.1, 在思考boundary scan test时突然再次想到这个问题。
想到这一步,由懵懂无感,进化到了理由充分,的确如此。
3. 关于RC32K时钟在低功耗状态下,供电电压变化(由弱LDO供电),导致输出频率偏差。
- 可以给RC32K专门准备一个弱LDO给其供电,这样就解决了问题。
代价:额外的弱LDO
回报:准确的RC32K,准确的唤醒时间
总结:很多问题主要不是难,而是要想到那一步,然后把很多动作形成闭环。