基于Freeze技術(shù)的低功耗設(shè)計(jì)[1]

  由于更嚴(yán)格的功耗限制、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師現(xiàn)在比什么時(shí)候都關(guān)注功耗問題。對于下一代的設(shè)計(jì)，功耗預(yù)算通常得到穩(wěn)定的控制，或者降低，但卻增加了更多的特性和處理能力需求。通常，盡管產(chǎn)品特性和性能需求不斷增加，功耗預(yù)算還是很緊張，功能和性能的增加與降低功耗的目的是相矛盾的。摩爾定律效應(yīng)縮小了工藝的尺寸加大了功耗問題，而且由于高的晶體管泄漏增加了靜態(tài)功耗。

  如數(shù)碼相機(jī)、無線手持設(shè)備、智能電話和多媒體播放器這些電池供電應(yīng)用的增長，推動(dòng)了對低功耗半導(dǎo)體器件的需求。這種需求的爆發(fā)性增長加之對節(jié)能的不斷提高的要求，特別是與電池壽命相關(guān)的節(jié)能要求，導(dǎo)致對低功耗半導(dǎo)體技術(shù)的全球性需求。其結(jié)果是，半導(dǎo)體設(shè)計(jì)師開始研究如何在不增加系統(tǒng)的功率條件下，不斷地提高性能、降低成本并延長電池的壽命。

  需要低功耗的半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用可以是電池供電的電器、具有可靠性考慮的熱敏感應(yīng)用，或者具有嚴(yán)格功率預(yù)算以及冷卻方法受限的交流電供電應(yīng)用。需要低功耗解決方案的應(yīng)用包括從便攜式電子產(chǎn)品到工業(yè)測試和測量設(shè)備，以及可移動(dòng)的醫(yī)療電子設(shè)備和汽車應(yīng)用以及軍用和航空應(yīng)用。

  對于這些應(yīng)用，可以使系統(tǒng)快速進(jìn)入和退出低功耗模式，最終獲得最低的功耗和很長的系統(tǒng)空閑時(shí)間。其它的考慮包括設(shè)計(jì)安全性、原型建立、外形尺寸、設(shè)計(jì)復(fù)用以及現(xiàn)場可升級(jí)能力。

  傳統(tǒng)上，專用集成電路（ASIC）和復(fù)雜的可編程邏輯器件（CPLD）解決了便攜式市場的需求。然而，當(dāng)今某些低功耗應(yīng)用中所使用的CPLD開始失去其魅力，這主要因?yàn)閷Ω叨颂匦缘男枨笤黾?、需要額外的邏輯以及相對較高成本導(dǎo)致。由于產(chǎn)品面市時(shí)間更長，并且在滿足不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)以及后期的設(shè)計(jì)修改上缺乏足夠的靈活性，使用ASIC的風(fēng)險(xiǎn)變得更高，常常對于某些便攜式應(yīng)用來說并不適用，這些應(yīng)用的市場動(dòng)態(tài)改變導(dǎo)致更傾向于采用低功耗的PLD和FPGA。

  這樣一來，隨著終端產(chǎn)品壽命縮短、競爭加劇以及產(chǎn)品上市時(shí)間對產(chǎn)品的成功有極大的影響，可編程的半導(dǎo)體平臺(tái)成為首先的解決方案。使用可編程解決方案是最容易的，且最快上市、獲利的。然而，這些可編程平臺(tái)還應(yīng)該滿足所有其它的設(shè)計(jì)要求，例如成本、功能和性能、尺寸、安全性，以及必然的功率問題。市場研究公司iSuppli預(yù)測，20億美元的ASIC市場可能有3億美元的分額轉(zhuǎn)移到低功耗現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）解決方案。

  可編程、全功能的FPGA，例如基于閃存的Actel IGLOO系列能滿足便攜式應(yīng)用市場的短產(chǎn)品壽命周期和激烈的競爭問題。這些器件能滿足便攜式應(yīng)用設(shè)計(jì)需求，例如以ASIC水平的單位成本實(shí)現(xiàn)較高的設(shè)計(jì)安全性、小的產(chǎn)品尺寸、上電即用（LAPU）、短的產(chǎn)品上市時(shí)間，使之成為ASIC和CPLD最具吸引力的替代產(chǎn)品。可編程單芯片系列的靜態(tài)功耗僅僅5?W，與其最接近的競爭產(chǎn)品相比較，靜態(tài)功耗降低4倍，與可編程邏輯器件相比，便攜式應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)超過5倍的電池壽命，為低功耗設(shè)定了新的標(biāo)桿。

[1]  [2]