電子系統(tǒng)的功耗可以簡(jiǎn)單分為兩部分：動(dòng)態(tài)功耗以及靜態(tài)功耗?！半S著半導(dǎo)體尺寸越來(lái)越低，靜態(tài)功耗的影響越來(lái)越明顯，有時(shí)甚至超過(guò)整個(gè)系統(tǒng)功耗的50%。”吳蓉，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用工程師，日前在EEWORLD承辦的中國(guó)電子技術(shù)年會(huì)低功耗創(chuàng)新設(shè)計(jì)論壇，舉出手機(jī)待機(jī)時(shí)間的例子，“之前幾年半導(dǎo)體器件尺寸縮小，帶來(lái)了明顯的效率改觀，但現(xiàn)階段由于漏電的影響，手機(jī)使用時(shí)間并沒(méi)有明顯的改觀?！?/P>

正如吳蓉所述，目前芯片級(jí)設(shè)計(jì)已經(jīng)遇到了瓶頸，工藝的要求令效率提升愈發(fā)困難，因此美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體也開(kāi)始嘗試著從芯片級(jí)廠商向系統(tǒng)級(jí)廠商的轉(zhuǎn)變。AVS(自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié))解決方案，或許是其邁向系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用廠商的第一步。

DVS(動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié))是傳統(tǒng)的預(yù)定義電壓頻率組合,即動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)，通過(guò)預(yù)特征削減或利用電壓―頻率查找表來(lái)調(diào)節(jié)電壓和頻率，屬于開(kāi)環(huán)方案。而AVS是一種閉環(huán)方案，在盡可能降低電源電壓的同時(shí)仍能及時(shí)完成任務(wù)。DVS把電源電壓調(diào)節(jié)到固定的預(yù)特征值，而忽略了進(jìn)程、溫度和電源的變化。AVS則在確定最佳電源電壓時(shí)把所有這些因素都考慮在內(nèi)，以確保能耗最小化。

DVS的查找表方式需要軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，而AVS技術(shù)則是通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，完全不需要軟件干預(yù)。吳蓉指出客戶購(gòu)入IP之后，不需要在SoC內(nèi)部進(jìn)行任何修改。

開(kāi)環(huán)方式一旦完成設(shè)計(jì)、流片之后，電壓是固定的，無(wú)法再進(jìn)行修改。而閉環(huán)電路是實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的，可以保證系統(tǒng)的靈活性設(shè)計(jì)。

采用AVS技術(shù)帶來(lái)了更多的能效

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圖二中所示為三種電壓下的能耗對(duì)比，包括固定電壓模式，DVS技術(shù)以及AVS技術(shù)。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，在相同的頻率下，AVS的供電電壓較之DVS都有著不同程度的降低，而且頻率越高，差距越明顯。實(shí)時(shí)性是影響電壓的最主要因素，吳蓉解釋道：“AVS的響應(yīng)速度比較快，另外可以精確調(diào)節(jié)，而查找表方式只能有部分的預(yù)設(shè)電壓模式，無(wú)法滿足逐級(jí)下降的需求?！?/P>

AVS技術(shù)可以滿足各種工藝需要。吳蓉表示，“如果產(chǎn)品工藝進(jìn)步的話，同樣可以方便地進(jìn)行移植?！弊?000開(kāi)始，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體就提供了AVS技術(shù)平臺(tái)，目前低至65nm的產(chǎn)品，都可以采用AVS技術(shù)。目前開(kāi)發(fā)出的AVS技術(shù)已經(jīng)可以最多支持四核，擁有20多項(xiàng)專利技術(shù)，總計(jì)有八家獲得授權(quán)使用的公司，據(jù)吳蓉透露，目前獲得公開(kāi)授權(quán)的三星公司已經(jīng)把AVS技術(shù)用到其即將量產(chǎn)的處理器當(dāng)中。

今年即將推出的APC(電源控制器)3與APC2的性能上沒(méi)有太大區(qū)別，但在接口方面則有了明顯的改進(jìn)，新的APC可支持MIPI(移動(dòng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)處理器接口)聯(lián)盟以及SPMI(電源管理)標(biāo)準(zhǔn)。這意味著今后美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的AVS技術(shù)將更大力度支持地移動(dòng)設(shè)備，在追求高速處理的同時(shí)盡量延長(zhǎng)電池使用壽命。