在早期的CMOS技術(shù)中，漏電流可以忽略不計(jì)。 然而，隨著晶體管尺寸和閾值電壓降低，泄漏功耗正在變得越來越大，有時甚至接近動態(tài)功耗水平。無論時鐘和晶體管開關(guān)活動如何，只要向晶體管供電，就會發(fā)生漏電流。 通過減慢或停止時鐘都不能減少泄漏功耗。但是，可以通過降低或關(guān)閉電源電壓來減少或消除泄漏功耗。本文在這里介紹幾種常見的降低功耗的方法。

1. clock gating 門控時鐘技術(shù)    

眾所周知，在數(shù)字IC設(shè)計(jì)中，時鐘信號的翻轉(zhuǎn)率是比較高的，因此它的功耗約占整個芯片功耗的20-30%。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是時鐘信號一直是存活著的（常開），門控時鐘技術(shù)就是根據(jù)設(shè)計(jì)，將暫時不用的模塊的時鐘信號通過一個控制信號gating住，降低這個模塊的時鐘信號翻轉(zhuǎn)率，從而降低芯片功耗的一種技術(shù)。clock gating的加法也有很多，有在rtl級就例化進(jìn)來的gating（往往是比較root的gating）,也有綜合階段工具自動加進(jìn)來的。從數(shù)字前端設(shè)計(jì)的角度，clock gating是想越靠近root端越好（因?yàn)橐粋€gating可以控制更多的寄存器或者時鐘單元），一旦將某個gating關(guān)掉，能夠節(jié)省較多的功耗。因此，在數(shù)字后端實(shí)現(xiàn)過程中，經(jīng)常會碰到到gating使能端E pin的setup比較難meet,主要原因是這類gating比較靠近root導(dǎo)致的。

2.power gating  

在數(shù)字IC后端設(shè)計(jì)中，經(jīng)常采用這個策略降低功耗。在后端實(shí)現(xiàn)過程中，加入MTCMOS來控制標(biāo)準(zhǔn)單元的開關(guān)。

3.Multi-vt cells   

這個就是在數(shù)字IC后端設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中，將某些不是critical path的地方盡量用HVT或者RVT，降低leakage。當(dāng)然這個需要與performance，area做一個trade off。因?yàn)橛肏VT或者RVT，由于timing不好meet，工具優(yōu)化的比較困難，可能反而會導(dǎo)致面積越優(yōu)化越大。

4.DVFS技術(shù)  

DVFS（Dynamic Voltage and Frequency Scaling）動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)本質(zhì)上是一種低功耗技術(shù)，目的是根據(jù)的芯片當(dāng)時的實(shí)際功耗需要設(shè)定工作電壓和時鐘頻率，這樣可以保證提供的功率既滿足要求又不會過剩，從而可以降低功耗。比如數(shù)字芯片中，CPU模塊（比如8核CPU），在需要跑分的時候，將給CPU供電的電壓通過軟件調(diào)節(jié)到更高的電壓（overdrive）,獲得一個更高的頻率。在實(shí)際某個應(yīng)用場景下，可能CPU只需要一個較低的頻率時，可以將電壓調(diào)節(jié)成一個較低的電壓來實(shí)現(xiàn)。

一味的降頻降壓當(dāng)然是不能降低功耗的，因?yàn)榈皖l下運(yùn)行可能使系統(tǒng)處理任務(wù)的時長增加，從而整體上可能反而增加了功耗。所以DVFS的核心是動態(tài)調(diào)整的策略，其目的是根據(jù)當(dāng)時的系統(tǒng)負(fù)載實(shí)時調(diào)整，從而提供滿足當(dāng)時性能要求的最低功率，也就達(dá)到了最低功耗。制定調(diào)整策略前，先找出系統(tǒng)中的耗電大戶即CPU GPU這些模塊。需要統(tǒng)計(jì)出這些模塊的負(fù)載情況，基本的策略當(dāng)然是工作負(fù)載增加則升頻升壓，工作負(fù)載降低則降頻降壓。

5.Well bias  

這個方法可以動態(tài)調(diào)整偏置電壓，從而實(shí)現(xiàn)降低功耗的目的。

學(xué)到了這么多降低功耗的辦法，那就來幫幫下面這位需要解決功耗過高問題的苦主們吧，功耗問題困擾他太久了，雖然此項(xiàng)目有7人投標(biāo)，但是到目前為止還沒有找到合適的解決方法。

解決GPS芯片功耗過高的問題》》

酬金：3000元

項(xiàng)目需求：

解決GPS芯片功耗過高的問題：

1.項(xiàng)目中使用了UBX-G7020GPS芯片，在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)功耗比數(shù)據(jù)手冊上的指標(biāo)高出3-4倍，對于便攜式產(chǎn)品來說這個缺陷是致命的，

2.想在平臺上找人幫我們解決這個問題，希望有這方面的經(jīng)驗(yàn)的朋友與我聯(lián)系！