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SoC设计中的低功耗技术.doc


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SoC设计中的低功耗技术.doc
文档介绍:
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-jie.西安石油大学计算机学院 西安710068计算机应用)
中图分类号TP302.1
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。
1.1跳变功耗
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
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