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文章目录
1.静态功耗1.1 漏电流功耗(leakage power)1.2 如何降低漏电流功耗1.3 分析漏电流为零
2.动态功耗2.1 开关功耗(Switch Power)2.1.1 如何降低开关功耗
2.2内部功耗(Internal Power)2.3 如何降低动态功耗
功耗分析主要可以分为两个部分
静态功耗和
动态功耗,功耗的计算很难有一个准确值,各个工具计算的差别会很大。最常用的工具是Redhawk
(注意:opt log中报的power是leakage power,不是总功耗,最终报power通过report_power_analysis)
1.静态功耗
1.1 漏电流功耗(leakage power)
在CMOS电路中,静态功耗主要是漏电流引起的功耗。即使电路处于静止状态,没有时钟,没有任何switching,这部分功耗依然存在。 漏电流的公式,其中Ipeak为泄露电流: Ppeak = VDD*Ipeak
更换阈值电压大的cell。阈值电压越低,饱和电流越小,速度性能越快,但漏电流越大,因此功耗会变差。HVT的cell其阈值电压最大,掺杂浓度越高,其泄露功耗最小。 名字含义LVTLow V threshold,在关键路径使用,timing好,但由于漏电流大,功耗差SVTStandard V threshold,中等的delay和power,如果路径使用HVT的timing比较差,可以换SVTHVTHigh V threshold , timing 不重要的路径,可以使用,节省power按速度排列:LVT > SVT>HVT 按消耗功耗排列:LVT > SVT>HVT 在关键路径上最好用LVT的库,考虑到降低功耗,最好用HVT的库 1.3 分析漏电流为零漏电流为零,PR肯定有问题,关注VDD,VSS是否连接上。 2.动态功耗 2.1 开关功耗(Switch Power)Switch Power是在CMOS电路中,对负载电容进行充放电时消耗的功耗。 开关功耗的公式,A是average switching activity: Pswitch = 0.5 * V^2 * C * Tr Tr为翻转率的值,是通过前端设计给的VCD波形文件,给定一段时间,计算平均翻转率来计算。 2.1.1 如何降低开关功耗从公式可以看出,改善动态功耗可以通过改变工作电压,翻转率和负载电容实现。 2.2内部功耗(Internal Power)内部功耗(Internal Power)也称短路功耗,是由于信号翻转时,有一段时间PMOS和NMOS同时导通,那么电源VDD到地VSS之间就有了通路,形成短路电流。 内部功耗的公式: Pshort = Tr * V * Qx Tr为翻转率的值,Qx是在一次翻转过程中从电源到地的电荷量
对于GPU这种芯片,对timing要求不高,可以通过将移动ICG放在clock source近端,来实现低功耗设计,因为它可以对设计中暂时不用的寄存器通过ICG来关断后面寄存器的时钟来实现低功耗设计的目的。不好的一点是会引起setup违例 |
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