点亮低功耗设计之路，Synopsys、ARM合力推出通用设计指南

随着有越来越多的设计工程师开始从事低功耗设计，他们发现仅有工具和硅知识产权(IP)是不够的。他们所需要的是一种通用的方法—这就是Synopsys和ARM在即将出版的《低功耗设计方法指南》(LPMM)中要详细说明的方法。

作者希望这本由Springer Science+Business Media LLC出版的指南，代表着低功耗IC设计的一个重要进展。通过对最佳实践的描述、提供建议和引证对设计缺陷的警告，这本综合的指南提供了一种动手操作(hand-on)的方法。指南问世之时，正是设计工程师们苦苦解决像电源门控、动态电压和频率调节这些问题的时候，这些问题在LPMM中都得到了详尽地讲述。

预先展出的LPMM拷贝将在下周的设计自动化大会(DAC)上获得，并且在由Synopsys和ARM赞助的午餐活动上将对该手册进行讨论。低功耗设计将成为此次大会的主要议题，在本次大会上，针对低功耗验证和低功耗综合的新技术也将首次登场。

“在这一行业中建立一种通用的方法有着极大的意义，” Synopsys的会员兼LPMM的作者Michael Keating这样说道，“尤其是电源门控，很多人在这一点上做得很好，但对于主流的设计社群，它仍是一项挑战。如果我们能通过找准最佳的实践并都对我们坚持的一般方法进行详尽说明，我们能使它变得更加主流，我们也将提供由此带来的价值。”

Keating也是《可重用设计方法学》(RMM)的合作者，这是由Synopsys和Mentor Graphics于1998出版的一本指南，它有助于建立硅IP再利用的方法。虽然LPMM涉及到在更多的人员之间更广泛的合作，基本的方法与RMM是相同的，Keating说：“要尽可能地实用，要把最佳的实践汇集在一起，要把一般的工程人员能对新兴技术进行利用的方法发表出来。”

ARM的会员David Flynn是LPMM的另一个主要作者。作为一家IP提供商，Flynn强调说，ARM有兴趣把电源门控和电压调节这样的技术向其客户推广应用。“我们有非常专于此的客户，但是，它们不会告诉任何其它人，并且它们通常有一个它们能够隐藏的内部流程。”

在另一项单独但相关的发布中，Synopsys和ARM也将宣布开始提供针对ARM1176JZE-S可综合微处理器的实现参考方法，获得这种处理器的许可的公司就可以掌握该方法，它为实现积极进取的电源管理技术提供脚本和文件，这些技术包括电源门控、多门限电压优化和频率调节。

协作成就

Keating和Flynn说LPMM是Synopsys和ARM之间长达10年的协作取得的成就。这两家公司自1998起携手开发首款可综合的ARM7内核。接着，这两家公司开始从事技术演示项目，这以Synopsys和ARM的低功耗技术示范(Salt)项目为顶峰，该项目在去年晚些时候获得了可工作的硅片。这一项目采用了时钟门控、多电压、动态电压调节和电源门控等技术。

“就在我们完成了这种‘Salt’芯片后，我们就编撰了这本书，这本书是我们所做的工作基础上的理论总结，并且对该项目本身也进行了详尽描述，” Keating说，“我们想完成一个自己动手做的项目，这样我们能获得我们从阅读学术文章或与客户交谈所无法得到的经验。”Keating说，LPMM以参与低功耗IC设计的人员为对象，包括是工程师、工程经理、RTL设计工程师、IC布局设计工程师、验证工程师等等。该书描述了一种通用的方法，而不是Synopsys所特有的方法，他说，“我们真的希望它会成为工程指南，而不是一个营销工具。”

本书前面的一个章节讲述了像时钟门限和多电压门限这样的“标准”低功耗方法。但是，此后重点则集中在更积极进取的多电压技术。还有若干的章节与电源门控有关。其它的主题包括电压和频率调节、物理库、保持寄存器和电源开关网络。

为什么有如此多的主题与用来关闭电压岛以减少漏电的电源门控有关？“我们把它看作一种会进入大量设计的主流技术，” Keating说，“许多人都在对像电源门控这样的技术进行考虑，并且对这一技术的采用表示关注，这是因为他们把这一技术看得过于具有挑战性。我们希望人们明白这种技术并非像它看起来的那样困难。”

LPMM包含了大量的提示和建议，例如，在指定电源域内你是否有多电压岛，并放置了电平转换器。Keating说，这样做是因为输出电流比电平转换器的输入级电流更大。对它们进行正确地布局会使电源的布线和电流传输这样的事情更加容易。

该手册覆盖了从RTL到布局和布线的设计流程，它并没有深入研究电子系统级(ESL)设计，对此，许多工程师表示省电可能更多。“在ESL领域正发生一些变化，但是，那并不是我们个人能够完成的事情，虽然我现在正开始关注，”Keating说道。

由Synopsys、Mentor Graphics和Magma Design Automation所支持的统一功率格式(UPF)对本书“没有起太大作用”，Keating说，尽管用到了它的一些实例。UPF目前正与Cadence Design Systems所支持的通用功率格式(CPF)角逐，以成为行业标准低功耗描述格式。

其它对本书有贡献的作者包括Synopsys的Alan Gibbons和Kaijian Shi以及ARM的Robert Aitken。本书将于今年8月上市，您可通过搜索关键词“Keating”在Springer的网站进行定购。

Keating说，他希望LPMM将使低功耗设计技术的可用性变得更广泛，因而所有的芯片设计都能利用它们。“我完全了解芯片设计工程师喜欢阅读什么内容，”他说，“ 你处于巨大的压力之下，并且你熬了很长时间在工作。如果能为这些小伙子提供一些使工作更具有可追溯性的信息，那就是本书的根本目的。”

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