芯片低功耗设计方法概述。

芯片功耗来源:

低功耗设计贯穿整个芯片开发流程:系统架构,逻辑设计,综合,PR,

时钟树占据了动态功耗的30~60%

低功耗设计方法:

让系统在保持性能的前提下。芯片工作在所需的最低电压。调整Vmin

AVS0:静态工艺补偿;

AVS3:动态温度补偿。使用HPM的延迟信息来找合适的工作电压。

功耗计算,预测,结温;

Tsensor,

  • 使用低功耗memory: LS(light sleep),DS(Deep Sleep),SD(Shut Down)
  • clock gating: 模块级,调用时钟门控模块;电路级,综合工具根据代码风格做优化;
  • power gating: 断电模块隔离,isolation cell;需要关注上下电流程,钳位处理,状态记录。
  • 多电压供电:规划不同的电压域,使芯片在满足性能的要求下,工作在尽可能小的功耗。leverl shifter模块来不同电压域之间的信号和时序的处理。
  • 多电压阈值:同一个芯片中,使用不同电压阈值的逻辑器件,在时序允许的条件下,降低功耗。一般Vth大的逻辑器件功耗小,delay大;Vth小的逻辑器件功耗大,delay小;
  • DVFS: Dynamic Voltage Frequency Scaling。根据芯片在不同工作场景对于算力需求的不同,芯片自动的调整工作电压和频率,达到低功耗的目的。顺序:1.先升压,再提频;2.先降频,再降压。
  • AVS: Adaptive Voltage Scaling。芯片基于跟踪系统处理器的性能变化,由自适应电源控制器(APC)做出自适应电压调整。
  • 动态功耗:开关功耗+短路功耗;
  • 静态功耗:漏电流。

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