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什么是低功耗設(shè)計(jì)?低功耗設(shè)計(jì)有必要嗎?

發(fā)布日期:2024-05-10 點(diǎn)擊次數(shù):145
    低功耗設(shè)計(jì)是旨在降低產(chǎn)品或集成電路的整體動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功耗的技術(shù)。低功耗設(shè)計(jì)的目標(biāo)是盡可能減少所有器件的功率損耗,從而降低總體功耗。
低功耗設(shè)計(jì)的必要性
    低功耗設(shè)計(jì)能夠讓極大多數(shù)功能融入便攜式、手持式和電池供電設(shè)備中,對(duì)于這類產(chǎn)品,通過最大限度地降低功耗來延長電池壽命是很有必要。低功耗對(duì)于用戶的應(yīng)用極為重要,因?yàn)樽罱K用戶希望獲得更長的電池壽命。
低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)
    有許多低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)可用,其中一些使用起來非常簡單,而另一些則相對(duì)復(fù)雜。
    多電壓技術(shù):多電壓技術(shù)是通過性能特征來劃分產(chǎn)品功能的技術(shù)。在產(chǎn)品電路板上,我們會(huì)將其劃分為高性能區(qū)域和低性能區(qū)域,為了實(shí)現(xiàn)高性能區(qū)域的功能,通常需要更高的電壓;而為了降低低性能區(qū)域的功耗,可以使用較低的電壓。對(duì)于多電壓設(shè)計(jì),在單獨(dú)的電壓區(qū)域中進(jìn)行設(shè)計(jì)會(huì)變更復(fù)雜,電壓域之間的電壓交叉需要“電平轉(zhuǎn)換器”單元。
    動(dòng)態(tài)電壓技術(shù):邏輯電平的電壓可以根據(jù)需要放大或縮小來控制功耗。
    動(dòng)態(tài)頻率技術(shù):系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率可以根據(jù)需要升高或降低。
    時(shí)鐘門控:用于切斷某些邏輯塊的系統(tǒng)時(shí)鐘,并關(guān)閉非必要的邏輯電路切換。
    低功耗算法:在該技術(shù)中,通過降低程序運(yùn)算次數(shù)和時(shí)長,從而減少了硬件運(yùn)行資源的數(shù)量。
技術(shù)難點(diǎn)
    能效優(yōu)化:如何在保障設(shè)備性能和功能的同時(shí),最大限度地減少電力消耗是低功耗技術(shù)的核心挑戰(zhàn)之一。
    信號(hào)處理流程優(yōu)化:優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸和信號(hào)處理流程,以減少通訊過程中的能耗,這需要分解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),以更簡單、快捷的方式處理流程。
    能源管理:將設(shè)備各個(gè)供電系統(tǒng)分開,開發(fā)能夠智能判斷并調(diào)整每個(gè)設(shè)備組成部分功耗水平的能源管理系統(tǒng)。
    材料和設(shè)計(jì):探索新的材料和設(shè)計(jì)方案,使設(shè)備本身更加節(jié)能。
為什么需要低功耗技術(shù)?
    物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行過程中常常需要較高的低功耗的性能,以確保較長的電池壽命、降低公共電源消耗并防止產(chǎn)生過多熱量。終端產(chǎn)品的電池壽命越長,維護(hù)成本就會(huì)越低,更換電池的成本降低以及人工成本降低。此外,手機(jī)、智能手表等電池供電便攜式設(shè)備需要采用超低功耗設(shè)計(jì)的微電子電路。低功耗技術(shù)的應(yīng)用能夠減少電池更換和電能消耗,有利于:環(huán)保;提升用戶體驗(yàn),用戶無需頻繁為設(shè)備充電或更換電池,提高了設(shè)備的易用性和可靠性;推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展,為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大規(guī)模部署和長期運(yùn)行提供了技術(shù)支撐,促進(jìn)了智能技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用。
















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