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芯片低功耗设计技术方法详解.docx
资料介绍
芯片低功耗设计技术方法详解
一、引言
低功耗设计是芯片设计中最关键的技术挑战之一，对于移动设备、物联网和可穿戴设备尤为重要。芯片的低功耗设计需要在性能、功耗和成本之间取得平衡，采用多层次、多角度的优化方法。
二、系统级低功耗技术
2.1 动态电压频率调整
DVFS根据芯片的工作负载动态调整工作电压和频率，在低负载时降低电压和频率，减少功耗。DVFS是系统级最有效的低功耗技术。
2.2 电源门控
电源门控在模块空闲时切断其电源，消除静态功耗。电源门控需要电源开关晶体管和保存状态的寄存器。
2.3 时钟门控
时钟门控在模块不工作时关闭时钟信号，减少动态功耗。时钟门控的逻辑简单，实现容易，功耗节省效果明显。
三、电路级低功耗技术
3.1 多阈值电压
使用低阈值晶体管（速度快但漏电大）在关键路径上，高阈值晶体管（速度慢但漏电小）在非关键路径上，在性能和功耗之间取得平衡。
3.2 多电压域
芯片的不同模块使用不同的工作电压，对性能要求高的模块使用高电压，对性能要求低的模块使用低电压。
3.3 自适应体偏置
通过调整衬底偏置电压，动态调整晶体管的阈值电压，在低负载时降低漏电流。
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