原標(biāo)題：SOC不同層如何進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)?芯片功耗由哪些組成?

SOC（System on Chip，系統(tǒng)級(jí)芯片）的低功耗設(shè)計(jì)是一個(gè)多層次、多方面的任務(wù)，它涉及從系統(tǒng)級(jí)到電路級(jí)的各個(gè)層次。同時(shí)，芯片功耗主要由靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗兩大部分組成。以下是對(duì)這兩個(gè)問題的詳細(xì)解答：

SOC不同層次的低功耗設(shè)計(jì)

1. 系統(tǒng)級(jí)：

• 在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)階段，就需要考慮功耗優(yōu)化。例如，通過合理的任務(wù)調(diào)度和電源管理策略，降低不必要的功耗。

• 采用低功耗的通信協(xié)議和接口，減少數(shù)據(jù)傳輸過程中的功耗。

2. RTL級(jí)（寄存器傳輸級(jí)）：

• 在RTL代碼編寫階段，可以通過優(yōu)化算法和數(shù)據(jù)路徑，減少不必要的計(jì)算和數(shù)據(jù)傳輸，從而降低功耗。

• 使用低功耗的編碼風(fēng)格，如避免不必要的邏輯翻轉(zhuǎn)等。

3. 邏輯門級(jí)：

• 在邏輯門級(jí)設(shè)計(jì)階段，可以通過優(yōu)化邏輯門的選擇和布局，減少功耗。例如，選擇等效電容較小的邏輯門來(lái)減小動(dòng)態(tài)功耗。

• 采用門控時(shí)鐘和電源門控技術(shù)，在不需要時(shí)關(guān)閉時(shí)鐘信號(hào)和電源，以降低靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗。

4. 電路級(jí)：

• 在電路級(jí)設(shè)計(jì)階段，可以通過調(diào)整晶體管的大小、閾值電壓等參數(shù)，優(yōu)化功耗。

• 使用多閾值電壓工藝，根據(jù)性能要求選擇不同的閾值電壓?jiǎn)卧?，以降低靜態(tài)功耗。

• 采用多電壓域設(shè)計(jì)，為不同的功能模塊提供不同的工作電壓，以優(yōu)化動(dòng)態(tài)功耗。

芯片功耗的組成

1. 靜態(tài)功耗：

• 亞閾值漏電流：從Drain經(jīng)過弱反形層流向Source的電流。

• 柵電流：由于隧道效應(yīng)和熱載流子效應(yīng)，由Gate經(jīng)薄柵氧流向Sub的電流。

• 由Gate引起的Drain電流：由于Drain端的強(qiáng)電場(chǎng)引起的由Drain流向Sub的電流。

• 結(jié)反偏電流：反偏結(jié)耗盡區(qū)少子漂移和電子空穴對(duì)產(chǎn)生形成的由Drain、Source到Sub的電流。

• 靜態(tài)功耗是電路在沒有翻轉(zhuǎn)時(shí)，晶體管中漏電流造成的功耗。它主要由以下幾個(gè)部分組成：

2. 動(dòng)態(tài)功耗：

• 開關(guān)功耗：為電路翻轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)負(fù)載電容充電的功耗。

• 短路功耗：為輸入翻轉(zhuǎn)時(shí)，PMOS和NMOS同時(shí)打開的瞬間電流形成的功耗。

• 動(dòng)態(tài)功耗是電路在工作時(shí)（翻轉(zhuǎn)時(shí)）所消耗的能量。對(duì)于CMOS電路來(lái)說，它又分為開關(guān)功耗和短路功耗。

綜上所述，SOC的低功耗設(shè)計(jì)需要從多個(gè)層次入手，而芯片功耗則由靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗兩大部分組成。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求來(lái)選擇合適的低功耗設(shè)計(jì)方法和策略。