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节能设计

在设计中分析和优化功率的技术
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能源消耗是今天的主要问题,如果不是主要问题的话。世界正面临着远东地区能源需求的显著增长,同时美国和欧洲对能源的需求有增无减。与此同时,人口增长、经济扩张和城市发展将为更多的个人移动物品、电器、设备和服务创造更大的需求。

认识到这些令人担忧的趋势,美国能源部(DOE)已将减少商业和住宅建筑的能源消耗确定为战略目标。美国能源部能源情报署(Energy Information Administration)认为,美国33%的一次能源消耗用于建筑空间的供暖和制冷,相当于21亿桶石油。在这些水平上,即使是1%的供暖、通风和空调(HVAC)效率的适度增长也将为人们带来直接的经济效益,从而减少和更好地管理电网需求,并减少对化石燃料的依赖。除了高效使用能源的全球相关性外,还有家庭的微观经济和便利性问题,能源消耗正给家庭预算带来压力,家用移动电器的电池寿命正成为消费者的主要选择因素。

电子产品制造商能做些什么呢?可以在芯片、板、箱、系统和网络层面优化能源使用。在每一个层次上都可以取得重大进展。多年来,低功耗设计一直是集成电路设计中一个重要的研究主题。一些重要的结果已被用于限制快速组件的能量消耗,如微处理器和数字信号处理器。然而,尽管趋势一直在改善,但例如英特尔和AMD微处理器的能源消耗仍然非常重要,因此有必要进行额外的研究。当我们穿越抽象层到系统和网络时,对低能耗的关注并没有成比例地增加;这是在节能道路上前进时需要考虑的一个重要问题。

企业应该在能源辩论中采取全面的观点。通过仔细管理不同抽象层之间的交互,并执行全局权衡分析,公司可能会处于领导地位。我们理解,在这个时候,由于设计目标一直以性能和成本为中心,对能耗没有足够的重视。我们也相信,没有任何一家公司或机构能够单独解决所有涉及的问题。利用供应链,EDA公司、合作伙伴的研究机构和大学提供了一种汇集可用资源并专注于问题的方法。

专注于IC设计领域,工艺工程师无法单独解决这个问题:随着设计复杂性和时钟频率的增加,90nm和更小的工艺节点正在消耗更多的功率。静态功率正成为能源浪费的主要来源。在低功耗的情况下,设计、EDA和IP社区有责任创建支持更好的设计、更高的性能、更低的成本和更高的工程生产率的方法。

Alberto Sangiovanni-Vincentelli博士-“低功耗设计实用指南”的前言,经授权撰写和使用Cadence设计系统

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