SoC设计中的低功耗技术.doc

SoC设计中的低功耗技术.docSoC设计中的低功耗技术
裴希杰田泽
(PeiXi- 西安710068计算机应用)

摘要：片上系统(SoC)已成为超大规模集成(VLSI)电路的发展趋势，而低功 耗也已成为其重要的设计目标。本文首先分析了 CMOS电路中功耗的组成，随 后详细分析了 SoC设计各阶段的低功耗技术和实现方法。
关键词：SoC；低功耗技术；功耗评估；
Low-Power technology in SoC design
Abstract: System on chip ( SoC ) has become the very large scale integration ( VLSI) circuit development trend, and low power consumption has also become an important design goal. This article has first analyzed the CMOS circuit power consumption composition, then a detailed analysis of the design and production of a SOC product in different stages of low power consumption te3chnology and realization method.
Keywords: SoC; Low-Power Design; Power Assessment;
引言：在以往的IC(IntegratedCircuit)设计中，由于使用较大的封装，可采用散热 片等方法，很容易的将芯片和系统上所产生的热量散去。SoC将一个复杂的系统 集成在一个芯片之上，复杂度和集成度很高，工作时产生的热量已很难使用传统 发的方法释放，而温度的升高不仅会对电路的性能产生影响，甚至会损坏电路。 另一方面，随着人们对于高性能便携式设备的需求不断增加，电池的续航能力不 足已成急需解决的问题，但电池技术的发展相对缓慢,不可能在短期内满足需求， 所以必须从另一个角度来解决这个问题，就是降低芯片的功耗，所以在芯片中加 入低功耗设计就成为了解决该问题的最好办法。
—.功耗的组成
要想实现低功耗，就必须了解电路中功耗的来源，对于CMOS电路功耗主要 分为三部分，分别是电路在对负载电容充电放电引起的跳变功耗；由CMOS晶体 管在跳变过程中，短暂的电源和地导通带来的短路功耗和由漏电流引起的漏电功 耗。其中跳变功耗和短路功耗为动态功耗，漏电功耗为静态功耗。以下是SoC功 耗分析的经典公式：
Pswitching + Pshortcircut + Pleakage
= ACV2f + rAVIshort + Vlleak （ 1）
其中是/系统的频率；A是跳变因子，即整个电路的平均反转比例；是C门电 路的总电容；V是供电电压；t是电平信号从开始变化到稳定的时间。

跳变功耗，又称为交流开关功耗或负载电容功耗，是由于每个门在电平跳变 时，输出端对负载电容充放电形成的。当输出端电平有高到低或由低到高时，电 源会对负载电容进行充放电，形成跳变功耗。有公式