功耗比較分析

作者：時(shí)間：2011-06-11 來源：網(wǎng)絡(luò)

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概述　　概述由于對低功耗系統(tǒng)的需求迅速增長，功耗已經(jīng)成為可編程邏輯器件 (PLD) 廠商競爭的新戰(zhàn)場，因此，許多PLD廠商都致力于改進(jìn)器件的功率特性。事實(shí)上，多家PLD廠商都宣稱其產(chǎn)品具有低功耗優(yōu)勢。然而，在采用這些廠商公布的數(shù)據(jù)、功率評測工具，以及對競爭產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)際測量后，發(fā)現(xiàn)贏家只有一個。Actel的超低功耗IGLOO? FPGA是業(yè)界領(lǐng)先的低功耗可編程邏輯器件，其功耗僅5 μW。

　　低密度產(chǎn)品功耗比較

　　IGLOO 系列FPGA支持1.5萬到300萬個系統(tǒng)門容量，并可支持多達(dá)620個I/O、容量為502kb的 SRAM、1 kb FlashROM (用戶非易失性內(nèi)存)，以及6個PLL。3萬系統(tǒng)門器件是最普通的低密度可編程邏輯器件，故選來做比較。

　　3萬系統(tǒng)門可編程邏輯器件的比較

　　下圖為系統(tǒng)門約3萬 (約256個宏單元或300個等效邏輯單元LE) 的低密度PLD器件的功耗比較：

　　廠商器件系列部件號

　　Actel CorporationIGLOO FPGAAGL030

　　Altera? CorporationMAX? IIZ CPLDEPM240Z

　　Xilinx?, Inc.CoolRunner?-II CPLDXC2C256

　　MAX是Altera公司的注冊商標(biāo)。CoolRunner是Xilinx公司的注冊商標(biāo)。

　　靜態(tài)功耗比較

　　下圖為競爭CPLD和IGLOO系列FPGA的靜態(tài)功耗比較。根據(jù)廠商的數(shù)據(jù)手冊數(shù)據(jù)表明，Actel的 IGLOO系列 FPGA靜態(tài)功耗低至其它的十分之一，非常適合那些電池壽命最為重要的功耗敏感的便攜式應(yīng)用。

　　各種溫度的靜態(tài)功耗比較

　　Actel的 IGLOO系列 FPGA在高溫下具有更大的功耗優(yōu)勢。下圖為競爭CPLD和IGLOO系列FPGA在25°C 和70°C工作時(shí)的靜態(tài)功耗比較。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從中看出，在25°C時(shí)，IGLOO系列 FPGA的靜態(tài)功耗降低至十分之一，在70°C時(shí)，更低至三十分之一，因而是那些在典型溫度和高溫下工作的功耗敏感應(yīng)用的最佳解決方案。

　　動態(tài)功耗比較

　　與邏輯密度相同并采用1.8V內(nèi)核電壓的競爭對手的CPLD器件不同，IGLOO 系列FPGA采用1.2 V內(nèi)核電壓，因而大大降低了動態(tài)功耗。下圖為采用相同設(shè)計(jì)的一些低密度PLD的功耗 (mW) 頻率曲線。

　　如圖所示，在整個頻率范圍內(nèi)IGLOO 系列FPGA的功耗低至競爭器件的十分之一。

　　總體功耗比較

　　下圖所示為在幾種不同的功耗方式下比較器件隨時(shí)間產(chǎn)生的總體功耗：靜態(tài)功耗95% 和動態(tài)功耗5%，靜態(tài)功耗80% 和動態(tài)功耗20%，靜態(tài)功耗50% 和動態(tài)功耗50%，以及靜態(tài)功耗5% 和動態(tài)功耗95%。總體功耗即器件隨時(shí)間產(chǎn)生的平均功耗，它隨動態(tài)功耗的增加而增加。

　　在所有這些功耗方式下，Actel IGLOO系列 FPGA的功耗都顯著減小，因而能優(yōu)化系統(tǒng)中可編程邏輯部分的功耗。

　　高密度產(chǎn)品的功耗比較

　　IGLOO 系列FPGA支持多達(dá)300萬個系統(tǒng)門，并可支持多達(dá)620個I/O、502kb SRAM、1 kb FlashROM (用戶非易失性內(nèi)存)，以及6個PLL。靜態(tài)功耗比較

　　下圖為相關(guān)競爭FPGA的靜態(tài)功耗比較。根據(jù)廠商資料表，Actel的 IGLOO系列 FPGA靜態(tài)功耗僅34 μW，比競爭FPGA器件小至1700分之一，因此非常適合那些要求較高邏輯密度和較多FPGA功能的功耗敏感應(yīng)用。

　　各種溫度的靜態(tài)功耗比較

　　Actel的 IGLOO系列 FPGA在高溫下仍然具有功耗優(yōu)勢。下圖為競爭FPGA在25°C 、70°C和85°C工作時(shí)的靜態(tài)功耗比較。根據(jù)廠商數(shù)據(jù)手冊統(tǒng)計(jì)，從中看出，在85°C時(shí)，IGLOO系列 FPGA的靜態(tài)功耗低100 mW。在整個溫度范圍內(nèi)，IGLOO系列 FPGA的靜態(tài)功耗降低了幾個數(shù)量級，因而是那些在高溫下工作的功耗敏感應(yīng)用的最佳解決方案。

　　動態(tài)功耗比較

　　下圖為采用相同設(shè)計(jì)的AGL600和競爭FPGA的功耗比較 (mW)。在整個頻率范圍，IGLOO系列 FPGA的動態(tài)功耗均比競爭FPGA減少100 mW以上。

　　總體功耗比較

　　下圖所示為在幾種不同的功耗方式下比較器件隨時(shí)間產(chǎn)生的總體功耗：靜態(tài)功耗95% 和動態(tài)功耗5%，靜態(tài)功耗80% 和動態(tài)功耗20%，靜態(tài)功耗50% 和動態(tài)功耗50%，以及靜態(tài)功耗5% 和動態(tài)功耗95%?？傮w功耗即器件隨時(shí)間產(chǎn)生的平均功耗，它隨動態(tài)功耗的增加而增加。