低功耗技術(shù)--是雞還是蛋？

當前和可預見(jiàn)的未來(lái)，便攜式裝置的設計者們都面臨著(zhù)一個(gè)可怕的挑戰——全球的消費者在對尺寸更小、價(jià)格更低、功能特色更為豐富而且電池壽命更長(cháng)的便攜式裝置的追求上總是貪得無(wú)厭。像真人電視秀一樣，同一種產(chǎn)品上的設計迭代次數將呈指數式增長(cháng)。

同時(shí)，系統的設計者們現在被迫跟上快速變革的視頻和音頻處理標準，而且要照顧到壓縮和安全加密方面的應用日益增長(cháng)的 趨勢。此外，由于此類(lèi)市場(chǎng)上的產(chǎn)品生命期很短，而且競爭異常激烈，設計者希望能讓自己產(chǎn)品的功能度和復雜性不斷豐富和提升，但又不打算付出電池耗電量增長(cháng)的代價(jià)。對節能的需求壓力的日益增長(cháng)，不得不安排多個(gè)團隊并行設計所造成的成本上升，更復雜芯片的研發(fā)，成套掩膜版成本的不斷上升……這些變化都造成了便攜式系統ROI(投資回報率)的減少，并催生了革新措施和創(chuàng )新技術(shù)，以應對這些需求。

這些低功耗的技術(shù)會(huì )推動(dòng)便攜式市場(chǎng)的發(fā)展嗎？或者，呈現爆炸式增長(cháng)的便攜式市場(chǎng)會(huì )繼續推動(dòng)低功耗技術(shù)需求的增長(cháng)嗎？哪一種是雞，哪一種是蛋？

功耗僅僅是人們公認的便攜式市場(chǎng)增長(cháng)的3大主要推動(dòng)力中的一個(gè)。該市場(chǎng)對價(jià)格極為敏感，可用的空間又非常有限，因此，僅靠這些因素中的某一種是無(wú)法“驅遣”市場(chǎng)發(fā)展的。相反，筆者認為，對便攜式、靠電池供電應用的需求增長(cháng)，如對無(wú)線(xiàn)手持裝置和多媒體播放器的需求，推動(dòng)著(zhù)對低功耗半導體、制造工藝和其他低功耗手段需求的增長(cháng)。而且，這樣的指數性增長(cháng)將繼續帶動(dòng)半導體的功耗不斷降低(即達到nA級)。

對便攜式應用需求的不斷增長(cháng)，是雞。而更低的功耗則是蛋。

各公司，無(wú)論大小，都在考慮降低功耗，但是，為了形成實(shí)在的影響，我們應該積極進(jìn)取，在芯片和系統兩個(gè)層次上從各方面降低功耗。業(yè)界通過(guò)這樣的努力，應對了對低功耗技術(shù)的吁求，更重要的是，影響了人們針對下一代便攜式的、電池驅動(dòng)應用所使用的技術(shù)抉策。

在芯片層次上， 我們已經(jīng)開(kāi)始辨識出能夠輔助低功耗解決方案部署的設計技術(shù)，而這些解決方案應該能在盡可能不犧牲性能的情況下，實(shí)現動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功耗的降低。這些方法包括時(shí)鐘選通、多電壓閾值、動(dòng)態(tài)電源開(kāi)關(guān)、多電壓域和靜態(tài)漏電管理。

舉例來(lái)說(shuō)，在現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)領(lǐng)域，新的5mW低功耗器件可以將靜態(tài)功耗降低4倍，讓便攜式應用的電池供電壽命延長(cháng)5倍。電池驅動(dòng)的便攜式應用從這些對用戶(hù)友好的靈活的低功耗實(shí)現方案選項中獲益最大，這些方案可保證使用的簡(jiǎn)便性，可管理I/O和時(shí)鐘，能快速恢復到工作模式中，最終實(shí)現超低的功耗。新的產(chǎn)品系列的外形尺寸小，可以支持1.2V工作和基于A(yíng)ES的安全ISP，能抵御固件錯誤，而且可以上電即行(live at power up)，總的系統成本很低。

在電路板級和系統級，功耗的削減和電源管理顯然會(huì )更為復雜。多路電源，多重電壓軌和不斷變化的電壓都使得電源管理復雜化。因此，重點(diǎn)應該放在具有電源智能化的系統開(kāi)發(fā)上，這些系統將只在有必要的時(shí)候才消耗功率，而且能夠識別出問(wèn)題，并給出相應的解決方案。除了在芯片級所采取的技術(shù)之外，智能電源監管、系統流量和負載的分配、系統劃分以及系統根據需要對其中的部分電路有選擇的供電，都是在系統級可以采用的技術(shù)，它們有助于降低功耗，并讓便攜式應用的電池壽命得以延長(cháng)。

一個(gè)上電即行的混合信號FPGA可以為這種類(lèi)型的電源管理控制帶來(lái)多方面的好處。這些FPGA單片集成了大規模的嵌入式閃存模塊、可編程邏輯和可配置的模擬電路。通過(guò)集成大規模的閃存模塊，這些可編程的系統芯片使設計者能夠在簡(jiǎn)單的電源管理之外實(shí)現多種類(lèi)型的任務(wù)。這些可配置的解決方案無(wú)需外接支持電路即可監測單個(gè)高壓電源，而且能適應一塊電路板特有的、不斷變化的需求—因為每種特有的電路板設計都有各自的一套電源管理要求。

全球消費者對尺寸更小、價(jià)格更低、功能特色更為豐富、電池壽命更長(cháng)的便攜式裝置的永無(wú)止境的需求，推動(dòng)著(zhù)對低功耗技術(shù)的需求的增長(cháng)。業(yè)界需要積極主動(dòng)地應對芯片和系統級的各方面的功耗問(wèn)題。各技術(shù)公司，無(wú)論大小，都正在努力應對這一變化，以便影響便攜式市場(chǎng)。下一代便攜式的，電池驅動(dòng)應用設計的好壞也是建立在其技術(shù)內涵上的，對不對？