低功耗设计基础:Power Gating详解
本文原创首发于知乎专栏【数字IC后端工程师修炼之路】 在低功耗设计领域,最有效的降低功耗的手段莫过于电源关断了。 其原因在于不论多低的电压,多小的电流,多慢的速度抑或多小的leakage,都不如将电源完全关闭来的彻底。 尽管如此,在实际设计中,由于power gating设计方法会极大地增加design的复杂度,从设计到验证,从后端实现到signoff methodology都有很多不同于一般design的特点。 今天主要从逻辑构成和后端实现的角度介绍一下power gating的特点和原理。一个典型的带有power gating的设计,应该包含以下的主要module: power gating controller: 控制芯片中关断模块的电源何时关闭并给特殊的cell如retention register输出必要的使能信号; power switching fabric: 也称power switch, 实现电源关闭的逻辑单元,一般由后端实现阶段加入并按照一定设计规则摆放; always-on module: 电源一直保持打开的模块; isolation cells: 简称ISO,一般在关断模块输入到电源always-on模块方向的信号需要加入此类cell,具体作用将在后面解释; retention DFFs: 特殊的寄存器能够在主电源关断的情况下保持数据不丢失