專用集成電路低功耗入門：分析、技術(shù)和規(guī)范

前言
致謝
第1章　引言1
1.1　什么是功耗1
1.2　為什么功耗很重要2
1.3　為什么功耗越來越大2
1.4　功耗去哪了3
1.5　多少才算低4
1.6　為什么要測量5
1.7　對設計復雜度的影響6
1.8　本書概要7
第2章　核心邏輯中的功耗建模8
2.1　數(shù)字設計中的功耗8
2.1.1　使用理想開關(guān)的例子8
2.1.2　CMOS數(shù)字邏輯10
2.2　動態(tài)或活動功耗14
2.2.1　組合單元的活動功耗14
2.2.2　時序單元的活動功耗17
2.2.3　內(nèi)部功耗對參數(shù)的依賴19
2.3　泄漏功耗20
2.3.1　對閾值電壓的依賴 20
2.3.2　對溝道長度的依賴20
2.3.3　對溫度的依賴21
2.3.4　對工藝的依賴21
2.3.5　泄漏功耗建模22
2.4　高級功耗建模23
2.4.1　泄漏電流23
2.4.2　動態(tài)電流24
2.5　總結(jié)25
第3章　輸入輸出和宏模塊中的功耗建模27
3.1　存儲器宏模塊27
3.1.1　動態(tài)或活動功耗28
3.1.2　泄漏功耗31
3.2　模擬宏模塊中的功耗33
3.3　輸入輸出緩沖器的功耗34
3.3.1　通用的數(shù)字輸入輸出模塊34
3.3.2　帶終端的高速輸入輸出模塊40
3.4　總結(jié)44
第4章　ASIC中的功耗分析45
4.1　什么是開關(guān)活動性45
4.1.1　靜態(tài)概率46
4.1.2　翻轉(zhuǎn)率46
4.1.3　實例46
4.2　基本單元和宏模塊的功耗計算47
4.2.1　2輸入與非門單元的功耗計算47
4.2.2　觸發(fā)器單元的功耗計算53
4.2.3　存儲器宏模塊的功耗計算56
4.3　在模塊或芯片級指定活動性59
4.3.1　默認全局活動性或非矢量59
4.3.2　通過輸入傳播活動性59
4.3.3　VCD 60
4.3.4　SAIF 62
4.4　芯片級功耗分析65
4.4.1　選擇PVT角65
4.4.2　功耗分析65
4.5　總結(jié)66
第5章　電源管理的設計意圖68
5.1　電源管理要求68
5.2　電源域69
5.2.1　電源域狀態(tài)70
5.3　用于電源管理的特殊單元71
5.3.1　隔離單元71
5.3.2　電平移位器73
5.3.3　使能電平移位器76
5.3.4　電源開關(guān)77
5.3.5　常開單元81
5.3.6　保持單元83
5.3.7　時鐘門控單元86
5.3.8　標準單元90
5.3.9　雙軌存儲器92
5.4　總結(jié)93
第6章　低功耗的架構(gòu)技術(shù)94
6.1　總體目標94
6.1.1　影響功耗的參數(shù)95
6.2　動態(tài)頻率96
6.3　動態(tài)電壓縮放97
6.4　動態(tài)電壓和頻率縮放98
6.5　降低電源電壓98
6.6　結(jié)構(gòu)級時鐘門控99
6.7　電源門控100
6.7.1　狀態(tài)保持101
6.7.2　粗粒度和細粒度電源門控102
6.8　多電壓103
6.8.1　優(yōu)化電平移位器104
6.8.2　優(yōu)化隔離單元105
6.9　優(yōu)化存儲器功耗106
6.9.1　對存儲器訪問進行分組106
6.9.2　避免使能引腳上的冗余活動108
6.10　操作數(shù)隔離109
6.11　設計的工作模式110
6.12　RTL技術(shù)110
6.12.1　最小化翻轉(zhuǎn)次數(shù)111
6.12.2　資源共享111
6.12.3　其他112
6.13　總結(jié)112
第7章　低功耗實現(xiàn)技術(shù)113
7.1　工藝節(jié)點與庫的權(quán)衡113
7.2　庫的選擇114
7.2.1　多閾值電壓單元114
7.2.2　多溝道單元115
7.3　時鐘門控117
7.3.1　功耗驅(qū)動的時鐘門控118
7.3.2　降低時鐘樹功耗的其他技術(shù)119
7.4　時鐘門控對時序的影響120
7.4.1　單級時鐘門控120
7.4.2　多級時鐘門控122
7.4.3　克隆時鐘門控123
7.4.4　合并124
7.5　門級功耗優(yōu)化技術(shù)124
7.5.1　使用復雜單元125
7.5.2　調(diào)節(jié)單元尺寸125
7.5.3　設置適當?shù)膲簲[率125
7.5.4　引腳互換126
7.5.5　因式分解126
7.6　睡眠模式的功耗優(yōu)化127
7.6.1　通過背偏壓減少泄漏127
7.6.2　關(guān)閉不活動的區(qū)塊128
7.6.3　存儲器的睡眠和關(guān)機模式132
7.7　自適應工藝監(jiān)控135
7.8　去耦電容和泄漏136
7.9　總結(jié)136
第8章　UPF功耗規(guī)范137
8.1　設置范圍138
8.2　創(chuàng)建電源域138
8.3　創(chuàng)建供電端口139
8.4　創(chuàng)建供電網(wǎng)絡140
8.5　連接供電網(wǎng)絡140
8.6　域的主電源141
8.7　創(chuàng)建電源開關(guān)141
8.8　映射電源開關(guān)142
8.9　供電端口的狀態(tài)142
8.10　電源狀態(tài)表143
8.11　電平移位器規(guī)格144
8.12　隔離策略146
8.13　保持策略147
8.14　映射保持寄存器148
8.15　Mychip實例149
第9章　CPF功耗規(guī)范154
9.1　簡介154
9.2　庫命令155
9.2.1　定義常開單元155
9.2.2　定義全局單元155
9.2.3　定義隔離單元156
9.2.4　定義電平移位器單元156
9.2.5　定義開放源極輸入引腳157
9.2.6　定義焊盤單元157
9.2.7　定義電源鉗位單元158
9.2.8　定義電源鉗位引腳158
9.2.9　定義電源開關(guān)單元158
9.2.10　定義相關(guān)電源引腳159
9.2.11　定義狀態(tài)保持單元160
9.3　電源模式命令160
9.3.1　創(chuàng)建模式160
9.3.2　創(chuàng)建電源模式161
9.3.3　指定電源模式轉(zhuǎn)換方式161
9.3.4　設置電源模式控制組162
9.3.5　結(jié)束電源模式控制組設置163
9.4　設計和實現(xiàn)約束163
9.4.1　創(chuàng)建分析視圖163
9.4.2　創(chuàng)建偏壓網(wǎng)絡163
9.4.3　創(chuàng)建全局連接164
9.4.4　創(chuàng)建接地網(wǎng)絡164
9.4.5　創(chuàng)建隔離規(guī)則164
9.4.6　創(chuàng)建電平移位器規(guī)則165
9.4.7　創(chuàng)建標稱條件165
9.4.8　創(chuàng)建操作角166
9.4.9　創(chuàng)建焊盤規(guī)則166
9.4.10　創(chuàng)建電源域167
9.4.11　創(chuàng)建電源網(wǎng)絡168
9.4.12　創(chuàng)建電源開關(guān)規(guī)則168
9.4.13　創(chuàng)建狀態(tài)保持規(guī)則169
9.4.14　定義庫集合170
9.4.15　標識常開驅(qū)動器170
9.4.16　標識電源邏輯