低功率技术――“鸡”还是“蛋”？

与此同时，系统设计工程师不得不跟上不断变化的音视频处理标准以及越来越多地使用安全压缩和加密技术的趋势。此外，由于产品生命周期短并且这个市场中激烈的竞争，设计工程师需要不断增加功能，提高复杂性，但是不能以电池寿命为代价。越来越大的节能压力、必须不得不以并行方式运营设计团队带来的成本、创建更加复杂的芯片以及越来越昂贵的掩模组正在降低便携式系统的投资回报(ROI)，同时产生了对满足这些要求的创新和技术的需求。

这些低功率技术会驱动便携市场吗？爆炸性增长的便携市场会继续推动我们对低功率技术的需求吗？这像是回到孰是“鸡”孰是“蛋”的问题。

功耗是便携市场中公认的三大驱动因素之一。此外，这个市场对价格极其敏感，并且极受空间限制，这表明上述三个因素中的任何一个因素将无法独自“驱动”这个市场。相反，我认为无线手持设备和多媒体播放器等便携式电池供电应用的需求增长驱动着对低功率半导体、制造工艺和其它低功率产品的需求。并且这种指数级增长将继续推动这些半导体向更低功耗方向(即深纳米范围)发展。

因此，对便携应用不断增长的需求是“鸡”，低功率技术是“蛋”。

现在，不管是大公司还是小公司都在谈论降低能耗，但是为了起到作用，我们需要迅速从芯片级和系统级解决所有功耗问题。在解决问题的过程中，这个产业正在响应对低功率技术的倡导，更为重要的是正在影响关于下一代便携应用和电池供电应用采用何种技术所作的决策。

在芯片级，我们已经开始找到将有助于提供低功率解决方案的设计技术，这些低功率方案可以同时降低动态和静态功耗，并且对性能的影响最低。这些设计技术包括时钟门控、多个电压阈值、动态电源开关、多个电压域和静态泄漏功率管理。

例如，在FPGA领域，新的5uW低功率器件可以为便携应用提供低四倍的静态功率，以及长五倍的电池使用寿命，因此为低功耗设立了一个新的门槛。电池供电的便携应用可以从那些用户友好的低功率实现选择方案中获益最多，这些可选方案可以提供易用性、I/O和时钟管理、快速恢复至工作模式和超低功耗。此新产品系列还提供小外形尺寸、1.2V支持、基于AES的安全ISP、防止固件错误、上电即行(live-at-power-up)以及较低的总系统成本。

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在板级和系统级，功率降低和电源管理无疑更加复杂。多个电源、多个电源轨和不同电压使电源管理变得更加复杂。因此，重点应放在开发仅在需要时消耗功率并且找出问题及各自解决方案的智能功率系统上。除了芯片级采用的技术之外，智能功率监控和管理、系统流量和负载的分布、系统分区以及需要时部分系统的选择性上电可以全部在系统级上采用，从而降低功耗并为便携应用提供更长的电池使用寿命。

上电即行混合信号FPGA可以为这种电源管理控制提供诸多好处。这些FPGA在单个单片器件中集成大量嵌入式闪存电路、可编程逻辑电路和可配置模拟电路。通过集成大量闪存电路，可编程系统芯片可使设计工程师实现超越简单电源管理的各种任务。这些可配置解决方案可以在无需外部支持电路的情况下监控单个高压电源，由于每个独特的板设计都有其自身的一套电源管理要求，这些解决方案可以适应板的不断变化的独特要求。

全球消费者对尺寸更小、价格更便宜、功能丰富、电池使用寿命更长的便携式设备的无止境的需求带动了对低功率技术的需求。这个产业需要迅速解决芯片级和系统级的所有功耗问题。无论是大型技术公司还是小型技术公司都在对此作出响应，并因此影响着便携市场。下一代便携应用和电池供电应用一定会与它们所采用的技术一样出色，不是吗？

作者：Dennis Kish

销售与市场高级副总裁

Actel公司