原標題：SOC不同層如何進行低功耗設(shè)計?芯片功耗由哪些組成?

SOC（System on Chip，系統(tǒng)級芯片）的低功耗設(shè)計是一個多層次、多方面的任務(wù)，它涉及從系統(tǒng)級到電路級的各個層次。同時，芯片功耗主要由靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗兩大部分組成。以下是對這兩個問題的詳細解答：

SOC不同層次的低功耗設(shè)計

1. 系統(tǒng)級：

• 在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計階段，就需要考慮功耗優(yōu)化。例如，通過合理的任務(wù)調(diào)度和電源管理策略，降低不必要的功耗。

• 采用低功耗的通信協(xié)議和接口，減少數(shù)據(jù)傳輸過程中的功耗。

2. RTL級（寄存器傳輸級）：

• 在RTL代碼編寫階段，可以通過優(yōu)化算法和數(shù)據(jù)路徑，減少不必要的計算和數(shù)據(jù)傳輸，從而降低功耗。

• 使用低功耗的編碼風格，如避免不必要的邏輯翻轉(zhuǎn)等。

3. 邏輯門級：

• 在邏輯門級設(shè)計階段，可以通過優(yōu)化邏輯門的選擇和布局，減少功耗。例如，選擇等效電容較小的邏輯門來減小動態(tài)功耗。

• 采用門控時鐘和電源門控技術(shù)，在不需要時關(guān)閉時鐘信號和電源，以降低靜態(tài)和動態(tài)功耗。

4. 電路級：

• 在電路級設(shè)計階段，可以通過調(diào)整晶體管的大小、閾值電壓等參數(shù)，優(yōu)化功耗。

• 使用多閾值電壓工藝，根據(jù)性能要求選擇不同的閾值電壓單元，以降低靜態(tài)功耗。

• 采用多電壓域設(shè)計，為不同的功能模塊提供不同的工作電壓，以優(yōu)化動態(tài)功耗。

芯片功耗的組成

1. 靜態(tài)功耗：

• 亞閾值漏電流：從Drain經(jīng)過弱反形層流向Source的電流。

• 柵電流：由于隧道效應(yīng)和熱載流子效應(yīng)，由Gate經(jīng)薄柵氧流向Sub的電流。

• 由Gate引起的Drain電流：由于Drain端的強電場引起的由Drain流向Sub的電流。

• 結(jié)反偏電流：反偏結(jié)耗盡區(qū)少子漂移和電子空穴對產(chǎn)生形成的由Drain、Source到Sub的電流。

• 靜態(tài)功耗是電路在沒有翻轉(zhuǎn)時，晶體管中漏電流造成的功耗。它主要由以下幾個部分組成：

2. 動態(tài)功耗：

• 開關(guān)功耗：為電路翻轉(zhuǎn)時對負載電容充電的功耗。

• 短路功耗：為輸入翻轉(zhuǎn)時，PMOS和NMOS同時打開的瞬間電流形成的功耗。

• 動態(tài)功耗是電路在工作時（翻轉(zhuǎn)時）所消耗的能量。對于CMOS電路來說，它又分為開關(guān)功耗和短路功耗。

綜上所述，SOC的低功耗設(shè)計需要從多個層次入手，而芯片功耗則由靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗兩大部分組成。在實際設(shè)計中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求來選擇合適的低功耗設(shè)計方法和策略。