数字IC低功耗设计总结

1、功耗分类：
低功耗按照类型分类，主要有动态功耗、静态功耗、浪涌功耗三种。
（1）动态功耗包括：
开关功耗（翻转功耗）：电平翻转对负载电容进行充放电时消耗的功耗。
短路功耗（内部功耗）：信号翻转时不可能瞬时完成，PMOS和NMOS存在同时导通构成通路，形成短路电流。
（2）静态功耗：
主要是漏电流引起的功耗

2、系统与架构级低功耗设计
（1）多电压设计技术：
不同的模块区域有不同的电压。（各模块电压可固定、可通过软件选择、可自适应改变）
（2）系统时钟分频：
时钟是系统中频率最高的信号，其功耗功之高不容置疑。可在不同的工作模式下选用不同频率的时钟，并且将一些不需要的模块时钟关闭。
（3）算法和IP选择
（4）异步设计：
同步系统中通过时钟树综合、插入缓冲器减少时钟的偏移。这种方法在时钟网络上添加了大量的缓冲器，时钟网络消耗的功耗也增加。
在异步设计里面，不需要全局时钟，两个模块通过握手信号进行交互，这时候就可以减少功耗。可以把一个系统使用多个时钟，每个时钟控制的区域内部都设计成一个同步的子系统。

3、RTL级低功耗设计
（1）门控时钟法：
通常情况下，时钟树由大量的缓冲器和反相器组成，时钟信号为设计中翻转率最高的信号，时钟树的功耗可能高达整个设计功耗30%。加入门控时钟电路后，由于减少了时钟树的开关行为，节省了开关功耗。同时，由于减少了时钟引脚的开关行为，寄存器的内部功耗也减少了。
门控时钟有两种方案:一种直接针对寄存器的时钟进行门控，一种对模块级别的时钟进行门控。
（2）操作数隔离技术：
当某段时间不需要运算器的结果时，把运算器的输入用与门隔离掉，停止其反转。
（3）资源共享与状态编码：

对于设计比较多算术运算的设计，如果有同样的操作在多处使用，那我们可以避免相应的运算逻辑在多个位置重复出现。
共享后：
此外，对于一些变化非常频繁的信号，我们利用数据编码来降低开关活动(例如，用格雷码比用二进制码翻转更少，功耗更低)。
（4）并行与流水的选择：
采用并行处理，可以降低系统工作频率，从而可能降低功耗。

流水线技术可以将一个较长的组合路径分成M级流水线。路径长度缩短为原始路径长度的1 /M。这样，一个时钟周期内充/放电电容变为C/M。在相同的速度要求下，可以采用较低的电源电压来驱动系统。这样，系统的整体功耗可能会降低。

参考：https://www.cnblogs.com/IClearner/tag/%E4%BD%8E%E5%8A%9F%E8%80%97%E8%AE%BE%E8%AE%A1/