原標(biāo)題：你知道有哪些低功耗技術(shù)嗎?大佬帶你看CPLD中是如何降低功耗的

低功耗技術(shù)是電子設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的一環(huán)，尤其在現(xiàn)代便攜式設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)和能源敏感的應(yīng)用中。在CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）中，低功耗設(shè)計(jì)同樣重要。以下是一些低功耗技術(shù)及其在CPLD中的應(yīng)用：

低功耗技術(shù)概述

低功耗技術(shù)主要包括以下幾種：

1. 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS）：根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整工作電壓，以降低功耗。

2. 動(dòng)態(tài)頻率調(diào)節(jié)（DFS）：根據(jù)性能需求動(dòng)態(tài)調(diào)整工作頻率，減少不必要的功耗。

3. 電源門控：在不需要時(shí)關(guān)閉部分電路的電源，以減少靜態(tài)功耗。

4. 時(shí)鐘門控：在不活動(dòng)狀態(tài)下禁用時(shí)鐘信號(hào)，防止不必要的開關(guān)活動(dòng)。

5. 輸入門控：將邏輯陣列與外部變化的輸入信號(hào)斷開，以減少不必要的功耗。

6. 低功耗工藝：采用先進(jìn)的制造工藝，降低晶體管的漏電流，減少靜態(tài)功耗。

CPLD中的低功耗技術(shù)

在CPLD中，低功耗設(shè)計(jì)通常通過以下幾種方式實(shí)現(xiàn)：

1. 輸入門控技術(shù)

• 原理：輸入門控通過將邏輯陣列與外部變化的輸入信號(hào)斷開，來減少不必要的功耗。當(dāng)邏輯陣列不需要保留內(nèi)部邏輯動(dòng)作時(shí)，它與外部輸入源斷開，內(nèi)部邏輯和相應(yīng)輸出引腳維持在當(dāng)前狀態(tài)。

• 應(yīng)用：在CPLD中，輸入門控功能可以逐個(gè)引腳使能或禁止。一些CPLD系列為所有輸入引腳提供了一個(gè)輸入門控塊，而另一些則使用多個(gè)塊來為眾多I/O的個(gè)別部分提供精確控制。例如，Lattice半導(dǎo)體公司的某些CPLD產(chǎn)品就提供了“功率監(jiān)視（Power Guard）”功能，實(shí)現(xiàn)輸入門控。

2. 低功耗工藝

• 原理：采用先進(jìn)的制造工藝，如使用更小的晶體管尺寸、更薄的柵氧化層等，以降低晶體管的漏電流，從而減少靜態(tài)功耗。

• 應(yīng)用：現(xiàn)代CPLD產(chǎn)品通常采用先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝，如TSMC的28nm HKMG（高K金屬邏輯門）工藝等，以實(shí)現(xiàn)更低的功耗。

3. 時(shí)鐘管理

• 原理：通過優(yōu)化時(shí)鐘策略，如使用全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)代替局部時(shí)鐘、減少時(shí)鐘信號(hào)的切換活動(dòng)等，來降低動(dòng)態(tài)功耗。

• 應(yīng)用：在CPLD設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘管理是一個(gè)重要的考慮因素。通過合理的時(shí)鐘策略，可以顯著降低系統(tǒng)的功耗。例如，在不需要高頻時(shí)鐘信號(hào)的模塊中，可以降低時(shí)鐘頻率或禁用時(shí)鐘信號(hào)。

4. I/O配置

• 原理：通過優(yōu)化I/O引腳配置，如使用上拉/下拉電阻、總線保持功能等，來降低由于外部三態(tài)總線所消耗的功耗。

• 應(yīng)用：在CPLD中，I/O引腳配置對功耗有顯著影響。通過合理的I/O配置，可以顯著降低系統(tǒng)的功耗。例如，在不需要外部上拉/下拉電阻的情況下，可以禁用這些電阻以減少功耗。

5. 低功耗模式

• 原理：在不需要時(shí)，將CPLD置于低功耗模式，如待機(jī)模式或休眠模式，以降低功耗。

• 應(yīng)用：現(xiàn)代CPLD產(chǎn)品通常支持多種低功耗模式。在不需要時(shí)，可以將CPLD置于低功耗模式以節(jié)省電能。例如，Lattice的某些CPLD產(chǎn)品支持休眠模式，在休眠模式下待機(jī)電流小于100μA。

總結(jié)

低功耗技術(shù)在CPLD中的應(yīng)用涉及多個(gè)方面，包括輸入門控技術(shù)、低功耗工藝、時(shí)鐘管理、I/O配置以及低功耗模式等。通過綜合運(yùn)用這些技術(shù)，可以顯著降低CPLD的功耗，提高系統(tǒng)的能源效率。在便攜式設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)和能源敏感的應(yīng)用中，低功耗設(shè)計(jì)顯得尤為重要。