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凡亿专栏 | 想做低功耗芯片?必须先了解这些技术!
想做低功耗芯片?必须先了解这些技术!

随着时代发展,人们开始逐渐设计各种各样的芯片,其中之一是很火的低功耗芯片设计,这类芯片不仅有助于延长设备的电池寿命,还能降低设备发热概率,提高系统稳定性。如果你要设计低功耗芯片,那么请先了解这些技术!

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1、多电压域设计

多电压域设计允许芯片中的不同模块或IP根据其需求工作在不同的电压下,从而避免所有模块共用一个电压域导致的功耗浪费。然而,信号在不同电压域间传输时可能面临驱动问题,此时需要引入电平转换器(level-shifter)来确保信号的正确传输。

2、电源门控技术

电源门控技术是一种在芯片休眠模式下切断非活动模块的电源以节省功耗的方法。通过该技术,可以在不影响其他模块正常工作的同时,有效降低整个系统的功耗。

3、多电压与功耗控制结合寄存器Retention技术

将多电压域设计与电源门控技术结合,并在关键模块中引入Retention寄存器,可以在模块掉电后恢复其状态,从而提高系统的响应时间和可靠性。

4、低电压Standby技术

在低功耗芯片设计中,低电压Standby技术允许芯片在休眠状态下以较低的电压保持部分模块的活动状态。这种技术可以在系统需要快速唤醒时提供快速响应。

5、动态电压频率调节技(DVFS/DVS/AVS/AVFS)

动态电压频率调节技术可以根据系统的工作负载实时调整电压和工作频率,从而在保持性能的同时降低功耗。这种技术需要综合考虑电压和频率变化对时序和稳定性的影响。

6、多阈值工艺

多阈值工艺通过在同一芯片上使用不同阈值电压的单元来平衡性能和功耗。高性能模块使用低阈值电压单元以减少延迟,而低功耗模块则使用高阈值电压单元来降低功耗。

7、栅极与叠加效应

栅极是晶体管中的一个关键组成部分,其设计对晶体管的性能有着重要影响。叠加效应则是指在多层电路设计中,由于不同层之间的相互影响而产生的效应,需要在设计中加以考虑。

8、门控时钟技术

门控时钟技术通过关闭非活动模块的时钟信号来降低功耗。这种技术可以显著减少由于时钟信号产生的动态功耗。

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