低功耗設(shè)計(jì)是旨在降低產(chǎn)品或集成電路的整體動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功耗的技術(shù)。低功耗設(shè)計(jì)的目標(biāo)是盡可能減少所有器件的功率損耗，從而降低總體功耗。
低功耗設(shè)計(jì)的必要性
低功耗設(shè)計(jì)能夠讓極大多數(shù)功能融入便攜式、手持式和電池供電設(shè)備中，對(duì)于這類產(chǎn)品，通過最大限度地降低功耗來延長(zhǎng)電池壽命是很有必要。低功耗對(duì)于用戶的應(yīng)用極為重要，因?yàn)樽罱K用戶希望獲得更長(zhǎng)的電池壽命。
低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)
有許多低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)可用，其中一些使用起來非常簡(jiǎn)單，而另一些則相對(duì)復(fù)雜。
多電壓技術(shù)：多電壓技術(shù)是通過性能特征來劃分產(chǎn)品功能的技術(shù)。在產(chǎn)品電路板上，我們會(huì)將其劃分為高性能區(qū)域和低性能區(qū)域，為了實(shí)現(xiàn)高性能區(qū)域的功能，通常需要更高的電壓；而為了降低低性能區(qū)域的功耗，可以使用較低的電壓。對(duì)于多電壓設(shè)計(jì)，在單獨(dú)的電壓區(qū)域中進(jìn)行設(shè)計(jì)會(huì)變更復(fù)雜，電壓域之間的電壓交叉需要“電平轉(zhuǎn)換器”單元。
動(dòng)態(tài)電壓技術(shù)：邏輯電平的電壓可以根據(jù)需要放大或縮小來控制功耗。
動(dòng)態(tài)頻率技術(shù)：系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率可以根據(jù)需要升高或降低。
時(shí)鐘門控：用于切斷某些邏輯塊的系統(tǒng)時(shí)鐘，并關(guān)閉非必要的邏輯電路切換。
低功耗算法：在該技術(shù)中，通過降低程序運(yùn)算次數(shù)和時(shí)長(zhǎng)，從而減少了硬件運(yùn)行資源的數(shù)量。
技術(shù)難點(diǎn)
能效優(yōu)化：如何在保障設(shè)備性能和功能的同時(shí)，最大限度地減少電力消耗是低功耗技術(shù)的核心挑戰(zhàn)之一。
信號(hào)處理流程優(yōu)化：優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸和信號(hào)處理流程，以減少通訊過程中的能耗，這需要分解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以更簡(jiǎn)單、快捷的方式處理流程。
能源管理：將設(shè)備各個(gè)供電系統(tǒng)分開，開發(fā)能夠智能判斷并調(diào)整每個(gè)設(shè)備組成部分功耗水平的能源管理系統(tǒng)。
材料和設(shè)計(jì)：探索新的材料和設(shè)計(jì)方案，使設(shè)備本身更加節(jié)能。
為什么需要低功耗技術(shù)？
物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行過程中常常需要較高的低功耗的性能，以確保較長(zhǎng)的電池壽命、降低公共電源消耗并防止產(chǎn)生過多熱量。終端產(chǎn)品的電池壽命越長(zhǎng)，維護(hù)成本就會(huì)越低，更換電池的成本降低以及人工成本降低。此外，手機(jī)、智能手表等電池供電便攜式設(shè)備需要采用超低功耗設(shè)計(jì)的微電子電路。低功耗技術(shù)的應(yīng)用能夠減少電池更換和電能消耗，有利于：環(huán)保；提升用戶體驗(yàn)，用戶無需頻繁為設(shè)備充電或更換電池，提高了設(shè)備的易用性和可靠性；推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大規(guī)模部署和長(zhǎng)期運(yùn)行提供了技術(shù)支撐，促進(jìn)了智能技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用。
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