量身訂制的DSP元件設計方案

行動(dòng)電話(huà)
　　
標準行動(dòng)電話(huà)有兩種電源模式：
　　(1)等待電話(huà)的待機模式；
　　(2)實(shí)際撥打電話(huà)的通話(huà)模式。
　　處于待機模式時(shí)，數據機功能（在等待電話(huà)時(shí)）會(huì )以低功耗模式操作，應用功能（數位語(yǔ)音編碼和解碼）的電源則可完全切斷。手機進(jìn)入通話(huà)模式后，數據機功能和應用功能就會(huì )在功耗較高的模式下操作。低耗電制程已能滿(mǎn)足這類(lèi)手機的處理需求，因此許多產(chǎn)品都採用這種制程以節省電力，此時(shí)產(chǎn)品凈功耗與每種模式所佔用的時(shí)間有關(guān)。它們還能使用電壓和頻率調整技術(shù)，以便根據操作模式的作業(yè)需求來(lái)調整元件功耗。先進(jìn)手機還增加數位相機、MP3和錄影功能，所以其操作模式也變得更多。為了支援這些操作模式，行動(dòng)電話(huà)通常會(huì )採用不同類(lèi)型處理器所組成的異質(zhì)架構，由DSP和各個(gè)操作模式專(zhuān)用的硬體加速器來(lái)執行數據機和相機等應用所需的訊號處理功能，再由DSP搭配負責使用者界面和系統控制功能的RISC處理器。如果某個(gè)模式不會(huì )用到加速器功能，系統也可切斷它們的電壓或時(shí)脈，例如待機模式不需要使用者界面時(shí)，可將RISC核心的電源關(guān)機。
　　
可攜式應用會(huì )視需要採取各種省電技術(shù)，以便將重要操作模式的功耗減到最低。
基礎設施系統
　　
封包語(yǔ)音（VoIP）或基地臺收發(fā)器等設備所用的無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)基礎設施雖屬于「插入式」應用，卻仍須在不同的功耗限制下操作。有些系統會(huì )在電源供應和系統散熱能力已經(jīng)固定的機架上，增加新的功能單元或通道容量，這些系統通常必須在室內空調系統故障時(shí)繼續正常操作。每個(gè)機架的總功耗都不能超過(guò)現有電源供應的供電能力，電源供應會(huì )將電源提供給機架上的電路板，每張電路板再將電源分配給電路板上的不同元件。隨著(zhù)半導體元件日益精密，晶片還能提高操作頻率或內建多顆DSP處理器來(lái)支援更多通道。另一方面，不斷縮小的電路結構卻讓晶片產(chǎn)生更多功耗，因此透過(guò)封裝提高散熱效率也變得更重要。由于這些系統必須非?？煽?，所以在分析其電源和散熱需求時(shí)，應將所有處理器都在最大負載下工作的情況列入考慮。
　　
為了降低滿(mǎn)負載的操作功耗，這類(lèi)系統多半會(huì )採用在較低電壓下操作的高效能制程，并且搭配對于任何應用都有幫助的多時(shí)脈域和時(shí)脈閘控技術(shù)。這些系統不會(huì )利用多電壓域技術(shù)降低功耗，因其包含大量而密集的處理器，此時(shí)若採用多電壓域技術(shù)會(huì )造成電路板設計復雜性大幅增加。靜態(tài)電壓調整有助于節省功耗，由于功耗會(huì )隨著(zhù)操作電壓的平方而改變，所以這些設計會(huì )選擇較低的操作電壓。這些元件還能整合更多核心，以彌補某些核心在較低頻率下操作所不足的效能，例如與其使用四個(gè)在1.2V下操作的300MHz核心，還不如使用6個(gè)在1.0 V下操作的200MHz核心，因為兩種解決方案的MHz效能（和通道處理能力）都是1200MHz，但后者功耗卻只有前者的（1.0V/1.2V）2，大約是69％。這些元件的晶片面積大都用于內建記憶體，其中又以資料記憶體為主。由于在特定的通道處理密度下，每顆晶片所需的資料記憶體也是定值，而且其中多數記憶體又會(huì )直接分配給各個(gè)核心使用，所以增加核心并不會(huì )造成晶片總面積等比例增加，所帶來(lái)的低功耗優(yōu)點(diǎn)則足以彌補額外增加的成本。

功耗最佳化必須符合應用需求
　　
不同的DSP應用設備需要不同的策略來(lái)滿(mǎn)足其需求，例如基礎設施系統希望降低最大負載條件下的功耗，可攜式應用則希望將電池的電力消耗減至最少，它們的需求顯然就有極大差異。事實(shí)上，就算同類(lèi)型的應用都可能有著(zhù)極為不同的要求，例如不同的可攜式應用必須採取不同的電源最佳化技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足各自的操作需求。半導體廠(chǎng)商想要服務(wù)各種市場(chǎng)，就必須掌握多種制程、設計和架構技術(shù)，才能針對目標應用提供最合適的元件。