低功耗：2010更加關(guān)注工藝及系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)

引言

低功耗是工藝技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)、電路拓?fù)浜彤a(chǎn)品定義等各個(gè)方面綜合作用的結(jié)果。確定能夠達(dá)到性能目標(biāo)的實(shí)際應(yīng)用需求、理解設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的真實(shí)需求，而不追求過(guò)多的功能或過(guò)高的性能，這是實(shí)現(xiàn)高性?xún)r(jià)比和低功耗產(chǎn)品定義的關(guān)鍵。在2010年，在低功耗設(shè)計(jì)方面，通過(guò)IC工藝開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)技術(shù)降低漏電流以提高系統(tǒng)效率方面將大有前途。

EEWORLD：盤(pán)點(diǎn)09年，“低功耗”的理念是不是貫穿于所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)？低功耗技術(shù)主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域的產(chǎn)品？

翟至鈞：低功耗理念確實(shí)貫穿于ADI所有新的IC設(shè)計(jì)，特別是穩(wěn)壓器和電源管理產(chǎn)品設(shè)計(jì)。我們綜合采用了先進(jìn)的IC工藝技術(shù)和新的設(shè)計(jì)方法來(lái)促進(jìn)靜態(tài)功耗的降低，因此所有ADI新的解決方案都能用較少的功耗執(zhí)行相應(yīng)的功能。最新的設(shè)計(jì)技術(shù)使新功能執(zhí)行的總體功率更低。
直到最近，大多數(shù)便攜式和電池供電設(shè)備還在憑借良好的低功耗性能取悅用戶(hù)?，F(xiàn)在，基本上所有系統(tǒng)，包括消費(fèi)類(lèi)、工業(yè)類(lèi)、電池供電類(lèi)設(shè)備等，都需要考慮低功耗因素，這非常重要，它不僅有助于我們實(shí)現(xiàn)與競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的差異化，還能提高大家對(duì)自然資源缺乏以及對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的意識(shí)。

EEWORLD：低功耗技術(shù)能給我們的生活和工作帶來(lái)了哪些影響？

翟至鈞：高能效（或低能效）將從家庭到宏觀環(huán)境的各個(gè)方面影響我們獲得舒適度的成本和生活質(zhì)量。運(yùn)行時(shí)功耗較低的系統(tǒng)在購(gòu)買(mǎi)、使用和維護(hù)時(shí)的成本也較低。這些系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量少，從而從總體上改善我們的生活環(huán)境。低功耗生活群體可以降低對(duì)能量需求，同時(shí)減少與產(chǎn)生這些能量有關(guān)的副產(chǎn)品。

EEWORLD：在芯片的設(shè)計(jì)中主要從哪幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的低功耗？

翟至鈞：低功耗是工藝技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)、電路拓?fù)浜彤a(chǎn)品定義等各個(gè)方面綜合作用的結(jié)果。例如，新的IC制造工藝設(shè)計(jì)可以具有較小的漏電流。漏電流表現(xiàn)為靜態(tài)電流，它將隨器件處理速度的提高而上升，是浪費(fèi)功率的主要因素，因?yàn)槁╇娏鲗?duì)正常的功能發(fā)揮沒(méi)有任何貢獻(xiàn)。

一些設(shè)計(jì)天生就比其它設(shè)計(jì)功耗低。例如，帶隙參考電壓可以設(shè)計(jì)得更加精確，但需要以提高偏置電流為代價(jià)。因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)具有合理精度的帶隙參考電壓，它既不影響正常功能和性能，又能減少功耗。

最佳設(shè)計(jì)拓?fù)涞拇_定對(duì)能源利用效率有很大的影響。例如，使用線性轉(zhuǎn)換器很容易將12V分布式電源軌轉(zhuǎn)換為1.8V偏置電壓，而且成本很低，但會(huì)浪費(fèi)85%以上的電能。采用非同步開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器完成相同的工作會(huì)使設(shè)計(jì)稍復(fù)雜一些，但成本仍然較低，效率可提升至83%。然而，最高效的方法是使用同步轉(zhuǎn)換器拓?fù)?。雖然價(jià)格稍微有些貴，但同步開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)98%，在某些情況下不需要使用散熱器或其它冷卻裝置。

產(chǎn)品定義對(duì)IC設(shè)計(jì)的低功耗特性也有很大的影響。設(shè)計(jì)師很容易過(guò)度設(shè)計(jì)出一個(gè)具有太多功能或太強(qiáng)性能的IC。確定能夠達(dá)到性能目標(biāo)的實(shí)際應(yīng)用需求、理解設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的真實(shí)需求，而不追求過(guò)多的功能或過(guò)高的性能，這是實(shí)現(xiàn)高性?xún)r(jià)比和低功耗產(chǎn)品定義的關(guān)鍵。