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嵌入式系统论文
SoC系统的低功耗设计
摘要：功耗问题正日益变成VLSI系统实现的一个限制因素。对便携式应用来说，其主要
原因在于电池寿命，对固定应用则在于最高工作温度。由于电子系统设计的复杂度在日
益提高，导致系统的功耗得到其主要功耗成分。其次，以该主要功耗成分数学表达式为
依据，突出实现SoC低功耗设计的各种级别层次的不同方法。
??? 关键词：VLSI SoC CMOS集成电路 低功耗设计
引言
从20世纪80年代初到90年代初的10年里，微电子领域的很多研究工作都集中到了数字
系统速度的提高上，现如今的技术拥有的计算能力能够使强大的个人工作站、复杂实时
语音和图像识别的多媒体计算机的实现成为可能。高速的计算能力对于百姓大众来说是
触指可及的，不像早些年代那样只为少数人服务。另外，用户希望在任何地方都能访问
到这种计算能力，而不是被一个有线的物理网络所束缚。便携能力对产品的尺寸、重量
和功耗加上严格的要求。由于传统的镍铬电池每磅仅能提供20W.h的能量，因而功耗就变
得尤为重要。电池技术正在改进，每5年最大能将电池的性能提高30%，然而其不可能在
短期内显著地解决现在正遇到的功耗问题。
虽然传统可便携数字应用的支柱技术已经成功地用于低功耗、低性能的产品上，诸如
电子手表、袖珍计算器等等，但是有很多低功耗、高性能可便携的应用一直在增长。例
如，笔记本计算机就代表了计算机工业里增长最快的部分。它们要求与桌上计算机一样
具有同样的计算能力。同样的要求在个人通信领域也正在迅速地发展，如采用了复杂语
音编解码算法和无线电调制解调器的带袖珍通信终端的新一代数字蜂窝网。已提出的未
来个人通信服务PCS（Personal Communication
Services）应用对这些要求尤其明显，通用可便携多媒体服务是要支持完整的数字语音
和图像辨别处理的。在这些应用中，不仅语音，而且数
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