UPF - Power Intent Basic

Mainstream Low Power techniques

• Low Vth - 阈值电压比较低，翻转时间小，漏电流比较大，功耗大，速度快
• High Vth - 阈值电压比较高，翻转时间长，漏电流比较小，功耗小，速度慢
• 使用多阈值的器件，处于关键路径上的器件使用Low Vth,不在关键路径上的使用High Vth
• 兼顾PPA

Advanced Low Power techniques

• 多电压域设计
• power gating - 对于某些不用的电压域可以关掉（shutdown)
• 寄存器，电压关掉之后，其中保持的数据会消失；设置Retention register，用于存储寄存器的状态，这个寄存器一直维持上电状态

Adoption of low power techniques

Power Gating(MTCMOS)

• VDD和logic连接的部分插入一个power switch(mos管)，sleep enable = 1的时候，mos管关断，Logic没有供电，可以节省功耗，输出为Z（高阻态）；如果将Z输入给其他模块会产生亚稳态，所以插入isolation模块，这个模块是为了关断之后，输出给其他模块输入没有影响的值

Power gating advantages

• 可以显著降低Leakage Power

Power gating costs

• 需要增加一些面积
• IR-drop - 掉电瞬间，其他模块不太稳定
• 控制信号需要插入buffer,不能掉电
• isolation 模块，隔离高阻态信号传给其他模块
• retention logic - 将掉电之前的状态值保存
• 验证复杂度增加

Multi-Voltages

• 不同电压域转换需要电压转换的模块

Multi-Votages advantages and disadvantages

DVFS(Dynamic Voltage and Frequency scaling)

• 动态调控电压和频率，可以根据场景，自适应的去调节电压和频率

Low power impact on Design flow

Why do we need UPF

• 对于ICG，可以在写RTL的时候进行代码风格规范
• 其他低功耗设计方法，可以通过UPF文件进行引入
• UPF就是用于描述低功耗设计的文件，在整个芯片设计周期中都存在

UPF & RTL

Power domain

Power supply

Power states table

• 不同模式的描述

Low lower design require special cells

Level shifter

• LS - 高电压域转到低电压域，低电压域转到高电压域
• “1”和“0” - 都是有一定范围的，1V - 传递到 1.6V-2V之间的高电压域，传递过来可能在当前的电源域表示0.需要设置Level_shifer

Isolation cell

• 对于掉电时钟域，需要设置Isolation cell进行隔离

Power switch

• 器件不进行翻转也会产生漏电

Retention Registers

• 掉电之前，将寄存器值存储到RR中，上电之后，回复之前的值

Always-On cells

UPF Example

UPF FLOWS