浅谈低功耗设计

低功耗设计

电压门控设计

多电压设计

动态电压频率调节(DVFS)技术

自适应电压调节（AVS)技术

动态功耗：可以从降低物理电容、工作电压、频率、翻转概率来着手。

静态功耗：可以从增加阈值，降低栅极电流来着手。

系统与架构层次的低功耗设计，可以节省70%以上的功耗。

‍分类

电源门控

电源门控（或电源切断技术）通常指在芯片上加入开关以根据应用要求选择性切断供电电流。电源门控分为：细粒度电源门控和粗粒度电源门控

如设计芯片不同运行模式：低功耗模式及正常工作模式。在低功耗模式下只打开必要的组件以节省功耗。

是节省功耗最直接有效的办法

将引入额外开销，需要综合考虑

若芯片一直在工作，收益较小

多电压

根据应用让不同的模块使用不同的电压并以不同的频率运行。对于时序要求不那么严格的路径，其供电电压和工作频率可以设置较低，以此降低功耗。

多电压设计技术主要有三种方式：

①各电压区域有固定的电压。

②各电压区域具有固定的多个电压，由软件决定选择哪一个电压。

③自适应的方式，各电压域具有可变的，由软件决定选择哪一个电压。

动态电压频率调节

DVFS：Dynamic Voltage Frequency Scaling，动态电压频率调节技术，是一种通过将不同电路模块的工作电压及工作频率降低到恰好满足系统最低要求，来实时降低系统中不同电路模块功耗的方法。在对频率不敏感的应用阶段中降低时钟速率和供电电压，可以在性能适度损失的情况下大幅度降低功耗。

自适应电压频率调节

AVS：Adaptive Voltage Scaling，自适应电压调节技术，是将PVT因素对电路的影响归为延时特性的变化，在电路中加入监测单元监测延时信息，根据电路延时调节电压，降低设计阶段预留的电压余量，从而使芯片处于最佳能效状态，降低功耗。

DVFS VS AVS技术对比

dvfs vs avs

审核编辑：汤梓红