穩壓器和性能管理技術以降低功耗和性能優
作者：上海穩壓器廠 發布時間：2016-09-23
簡介:雖然芯片級的集成或亞微米制造過程可以幫助減少手機的大小,實現更多的功能,但更小的亞微米工藝將加劇靜態漏電流的問題。因此,便攜式移動設備制造商面臨的挑戰,降低功耗,提高系統的性能。本文討論了智能或自適應能力的功率和性能管理解決方案的芯片級實現的smartreflex技術。圖1:smartreflex技術框架。今天的無線移動設備的功耗預算正面臨著前所未有的挑戰,只有一個強大的集成穩壓器管理方法來解決這些挑戰。該方法從工藝技術,以及開發的硬件或系統級芯片(SoC)架構及軟件開發。無線運營商正在強烈要求增加更多功能的手機使他們提高每用戶平均收入(ARPU)新業務。和用戶也希望得到一個新的功能。視頻或移動數字電視或音頻或視頻游戲或3D數碼攝影或安全應用等功能將很快打破以前的穩壓器標準:一個可充電電池,持續至少4小時的通話時間和超過120小時的待機時間。電池容量永遠跟不上手機是一個源源不斷或令人興奮的新功能。雖然用戶愿意獲得新的應用,但他們也希望使用更緊湊的移動設備的時尚,這些都需要進一步加快手機產品的發展,以更高的硅集成和更小的亞微米技術的發展趨勢。如低功耗模式或門控時鐘和動態電壓和頻率的傳統(DVFS)穩壓器管理技術調整無線移動電話或PDA或筆記本電腦等電敏感器件的廣泛應用。當然,這些技術將繼續發揮作用,但穩壓器的趨勢是能夠滿足一個全面的解決方案的權力和性能要求。對于高性能或功率敏感的應用,降低功耗只是挑戰的一部分。當前和未來的要求是更高的性能和更少的功耗每功能。手機應用的工作頻率遠高于語音通信的工作頻率。例如,無線移動設備簡單的聲音的頻率一般低于20MHz,視頻應用程序可能需要200MHz以上。高分辨率視頻顯示,它管理好幾十萬個像素,需要大量的功率處理周期。因此,只有覆蓋了各個功能模塊和多個處理核心技術創新和節能技術,實現動態自適應系統,以降低功耗,實現更高的性能。除了動態功率或晶體管的開關功耗,無線移動設備也面臨著靜態泄漏功率的問題,由于組件的大小的減少。為滿足小批量、多功能設備的需求,需要較小的或更多的集成元件來滿足用戶的需求。然而,隨著工藝尺寸的減少為例,從90nm到65nm,泄漏功率成倍增加,使設備的總功耗明顯增加。此外,隨著工藝尺寸的減少,額外的片上存儲器是必要的,以支持新的應用程序,和內存是靜態泄漏功率的主要來源。功率將轉換成熱,而在移動無線設備中,熱會對系統性能產生相當大的負面影響,從而使系統本身的可靠性和穩定性降低。smartreflex技術是傳統的穩壓器管理策略來降低動態功耗的基本組成,而對穩壓器的整體性能分析相關問題的smartreflex解決方案,可以解決動態和靜態漏電功耗的問題。smartreflex穩壓器和性能管理技術可以應對今天的移動設備設計的挑戰,但也為未來的發展提供一個合適的解決方案。圖2:smartreflex OMAP2420處理器為基于技術的處理器。工業電器網-中國工業電器網] smartreflex技術由三部分組一:首先是硅知識產權(IP)二可應用于SoC設計技術,第三是管理硬件系統軟件可以使smartreflex技術,這些技術和基于操作系統或第三方軟件無縫連接其他穩壓器管理技術。目前,smartreflex技術由TI公司用于定制和標準產品設備實現業界領先的穩壓器和性能管理。TI技術在晶圓級穩壓器和性能管理的經驗移植到smartreflex技術。靜態漏電功耗是一個在smartreflex技術面臨的主要挑戰。該裝置的總功耗的很大一部分是由一個小的過程節點的靜態漏功耗占用。有幾個smartreflex技術,可以有效地降低器件的漏電流。例如,使用smartreflex技術后,OMAP2420處理器為處理器的靜態漏電功耗降低40%。目前,許多90nm TI無線設備已經通過smartreflex技術降低漏電功耗的采用。在未來,采用90nm和65nm及更小的技術節點的所有新的設備將使用這些技術突破。另一種硅晶圓級smartreflex技術是穩壓器管理單元庫,它可以將設備的穩壓器域采用穩壓器開關或隔離和電壓轉換。多功率域結構裝置可以減少不激活的功能模塊的功耗,或進入睡眠模式,以減少功耗,并確保最佳的性能。為了簡化芯片級集成,smartreflex技術易于使用或插入的設計過程。smartreflex創新技術除了使用DVFS和時鐘門控五金技術來滿足動力要求,smartreflex技術還包括架構的SoC設計和創新的技術,所以它可以解決靜態功耗問題。例如,自適應電壓調節(AVS)或動態穩壓器切換(DPS)和睡眠泄漏管理(SLM)等等都是聰明的反射式產品中的創新技術。在系統軟件層面,smartreflex技術包括智能軟件,可以管理許多低級別的硬件使能技術。例如,smartreflex技術與主處理器穩壓器管理軟件,可以提供多種功能,如系統配置、監測工作量或工作量預估或資源管理器和設備驅動的穩壓器管理軟件。此外,該框架還提供了smartreflex DSP/BIOS的穩壓器管理軟件。smartreflex技術可以跨越許多傳統的界限,如之間的核心差異。第一和第二代穩壓器管理解決方案本質上是針對專門的供應商,并受到他們的產品范圍的限制。這些解決方案只適用于某些功能塊或特殊的核心,因此只能解決設備功率預算的一小部分。smartreflex技術支持多核心硬件加速器或功能塊或外圍電路和其他系統組件。此外,該smartreflex系統級技術是開放的操作系統和第三方的穩壓器管理軟件,所以它可以發展平衡在協作環境中的穩壓器和性能問題。OMAP2420處理器為90nm處理器有9000萬個晶體管使用多核smartreflex技術證明了。
