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低功耗技术--是鸡还是蛋?

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作者:Actel公司产品市场拓展副总裁Rich Brossart时间:2007-10-06来源:电子产品世界收藏
当前和可预见的未来,便携式装置的设计者们都面临着一个可怕的挑战——全球的消费者在对尺寸更小、价格更低、功能特色更为丰富而且电池寿命更长的便携式装置的追求上总是贪得无厌。像真人电视秀一样,同一种产品上的设计迭代次数将呈指数式增长。

同时,系统的设计者们现在被迫跟上快速变革的视频和音频处理标准,而且要照顾到压缩和安全加密方面的应用日益增长的 趋势。此外,由于此类市场上的产品生命期很短,而且竞争异常激烈,设计者希望能让自己产品的功能度和复杂性不断丰富和提升,但又不打算付出电池耗电量增长的代价。对节能的需求压力的日益增长,不得不安排多个团队并行设计所造成的成本上升,更复杂芯片的研发,成套掩膜版成本的不断上升……这些变化都造成了便携式系统ROI(投资回报率)的减少,并催生了革新措施和创新技术,以应对这些需求。

这些的技术会推动便携式市场的发展吗?或者,呈现爆炸式增长的便携式市场会继续推动技术需求的增长吗?哪一种是鸡,哪一种是蛋?

功耗仅仅是人们公认的便携式市场增长的3大主要推动力中的一个。该市场对价格极为敏感,可用的空间又非常有限,因此,仅靠这些因素中的某一种是无法“驱遣”市场发展的。相反,笔者认为,对便携式、靠电池供电应用的需求增长,如对无线手持装置和多媒体播放器的需求,推动着对半导体、制造工艺和其他低功耗手段需求的增长。而且,这样的指数性增长将继续带动半导体的功耗不断降低(即达到nA级)。

对便携式应用需求的不断增长,是鸡。而更低的功耗则是蛋。

各公司,无论大小,都在考虑降低功耗,但是,为了形成实在的影响,我们应该积极进取,在芯片和系统两个层次上从各方面降低功耗。业界通过这样的努力,应对了对低功耗技术的吁求,更重要的是,影响了人们针对下一代便携式的、电池驱动应用所使用的技术抉策。

在芯片层次上, 我们已经开始辨识出能够辅助低功耗解决方案部署的设计技术,而这些解决方案应该能在尽可能不牺牲性能的情况下,实现动态和静态功耗的降低。这些方法包括时钟选通、多电压阈值、动态电源开关、多电压域和静态漏电管理。

举例来说,在现场可编程门阵列(FPGA)领域,新的5mW低功耗器件可以将静态功耗降低4倍,让便携式应用的电池供电寿命延长5倍。电池驱动的便携式应用从这些对用户友好的灵活的低功耗实现方案选项中获益最大,这些方案可保证使用的简便性,可管理I/O和时钟,能快速恢复到工作模式中,最终实现超低的功耗。新的产品系列的外形尺寸小,可以支持1.2V工作和基于AES的安全ISP,能抵御固件错误,而且可以上电即行(live at power up),总的系统成本很低。

在电路板级和系统级,功耗的削减和电源管理显然会更为复杂。多路电源,多重电压轨和不断变化的电压都使得电源管理复杂化。因此,重点应该放在具有电源智能化的系统开发上,这些系统将只在有必要的时候才消耗功率,而且能够识别出问题,并给出相应的解决方案。除了在芯片级所采取的技术之外,智能电源监管、系统流量和负载的分配、系统划分以及系统根据需要对其中的部分电路有选择的供电,都是在系统级可以采用的技术,它们有助于降低功耗,并让便携式应用的电池寿命得以延长。

一个上电即行的混合信号FPGA可以为这种类型的电源管理控制带来多方面的好处。这些FPGA单片集成了大规模的嵌入式闪存模块、可编程逻辑和可配置的模拟电路。通过集成大规模的闪存模块,这些可编程的系统芯片使设计者能够在简单的电源管理之外实现多种类型的任务。这些可配置的解决方案无需外接支持电路即可监测单个高压电源,而且能适应一块电路板特有的、不断变化的需求—因为每种特有的电路板设计都有各自的一套电源管理要求。

全球消费者对尺寸更小、价格更低、功能特色更为丰富、电池寿命更长的便携式装置的永无止境的需求,推动着对低功耗技术的需求的增长。业界需要积极主动地应对芯片和系统级的各方面的功耗问题。各技术公司,无论大小,都正在努力应对这一变化,以便影响便携式市场。下一代便携式的,电池驱动应用设计的好坏也是建立在其技术内涵上的,对不对?


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