LED芯片功耗的組成及其芯片設計中的優(yōu)化技術詳解

　　長期以來，設計者面臨的最大挑戰(zhàn)是時序收斂，而功耗處于一個次要的地位。近年來，下面的因素使功耗日益得到設計者的關注：

　　1）移動應用的興起，使功耗的重要性逐漸顯現(xiàn)。大的功耗意味著更短的電池壽命。

　　2）芯片集成度的提高，使供電系統(tǒng)設計成為挑戰(zhàn)。

　　隨著工藝的進步，芯片內(nèi)的電路密度成倍提高，并且運行在以前數(shù)倍的頻率之上，而片上連線則越來越細，片上供電網(wǎng)絡必須將更多的電力以更少的連線資源送至每個單元，如果不能做到這一點，芯片的穩(wěn)定性和預定工作頻率都將成為問題。IR壓降和供電網(wǎng)絡消耗的大量布線資源成為困擾后端設計者的重要問題，現(xiàn)在這種壓力正在一步步傳導到前端設計者的身上，要求在設計階段減少需要的電力。

　　3）功耗對成本的影響日益顯著

　　功耗決定了芯片的發(fā)熱量，封裝結(jié)構(gòu)需要及時把芯片產(chǎn)生的熱量傳遞走，否則溫度上升，造成電路不能穩(wěn)定工作。因此，發(fā)熱量大的芯片需要選擇散熱良好的封裝形式，或者額外的冷卻系統(tǒng)，如風扇等，這意味著成本的增加。

　　基于以上原因，功耗成為產(chǎn)品的重要指標與約束。下面的因素在設計之初，就應當列入設計者的考慮范圍：

　　1）功耗目標的確定

　　a）產(chǎn)品的應用領域中功耗指標的商業(yè)價值;

　　b）封裝，制程的成本影響;

　　c）實現(xiàn)的可行度，復雜度，由此帶來的設計風險和時程影響的評估;

　　d）參考值的選?。焊鶕?jù)同類產(chǎn)品，經(jīng)驗值，工具分析確定，并隨著設計的深入不斷修正。

　　2）優(yōu)化方案（策略）的設定

　　在進一步分析之前，我們先看一下功耗的組成。

　　2 功耗的組成

　　2.1 core power

　　功耗的組成包含RAM、ROM、時鐘樹（clock tree）和核心邏輯電路（Core logic）等四部分，下面依次來分析。

　　1）RAM

　　RAM功耗的計算是項復雜的任務，幸運的是，memory compiler可以為我們進行此項工作。關鍵點在存取每個端口的速率，這可以通過考慮存取pattern類型得到，或者通過仿真得到。建議在設計初期即生成不同參數(shù)（寬度，深度，速度，port數(shù)）的RAM/ROM的功耗數(shù)據(jù)，以利于設計探索。