低功耗方法在SoC芯片设计中应用.pdfVIP

2010中国通信集成电路技术与应用研讨会论文集 CCIC20lO 低功耗方法在SoC芯片设计中的应用 马芝 (深圳市嵌入式系统设计重点实验室 深圳集成电路设计产业化基地管理中心) 摘要：SOC芯片设计在集成电路设计中占据重要位置，低功耗设计是SoC设计过程中的重要环节．本文首先全面分析 了CMOS电路的功耗组成和功耗估计的相关理论，随后从各个设计层次详细分析了SOC芯片低功耗设计的理论及其 实现方法。 关键词：低功耗；SoC；CMOS；功耗估计； The ofLow—PowerMethodsinSoC Application Design Abstract：SOC an inIC market．The is occupies position an design important design low-powerdesignimportant inSoC a ofthe part designprocess．Thispaper ofCMOScircuit firstlygivescomprehensiveanalysiscomposed andtherelated of theSoC powerconsumption estimation，then of theorypower analyzes low-powerdesigntheory various levelsindetail． design estimation Keywords：low-power，SoC，CMOS，power 1引言 Sub—Micron)和纳 随着工艺水平的不断发展，集成电路设计已经进入超深亚微米(DSM，Deep 米的SoC时代，设计规模越来越大，单一SoC芯片的集成度已经达到了上亿门。在之前的集成电路 设计中，设计者首要关心的芯片性能往往是面积与速度，然后才是功耗。到了深亚微米阶段，功耗 设计在芯片设计中所占的比重开始上升到与面积和速度同等重要的程度，设计人员需从功耗、性能 和成本三者之间取得折衷。据统计数据分析，目前市场上的一些功能强大的微处理器芯片功耗可达 100一150W，平均功耗密度可达50．75W／cm2。而芯片上某些热点(hot spots)的功耗更是数倍于这一 数值。功耗问题的重要性在便携式数码产品芯片的设计中显现的尤为突出。便携式产品要求重量轻、 电池续航时间长，而电池技术发展不能跟上这一要求，这就间接使芯片的低功耗设计面I临更严峻的 挑战。 2集成电路功耗组成 对SoC芯片进行低功耗设计，首先必须从各个方面弄清集成电路的功耗组成，然后采用适当的 方法，有针对性的对设计从系统方案到物理版图各个设计阶段进行低功耗分析。由于在当前芯片设 计制造中，CMOS电路仍然占据主要位置，以下将从CMOS电路的特点入手讨论数字集成电路的功耗 组成。 ．36． 2010中国通信集成电路技术与应用研讨会论文集 CCIC2010 2．1功耗组成 SoC中的功耗大致可分为三个部分，即处理器功耗、通讯功耗以