自適應擬合負載關鍵路徑的AVS電路的研究與設計.pdf

1、伴隨著半導體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，芯片的集成度越來越高，由此產(chǎn)生的功耗問題也越來越突出。與此同時，各種便攜設備飛速發(fā)展也對產(chǎn)品的續(xù)航能力提出了高要求。遺憾的是，電池技術卻沒有跟上電路技術的發(fā)展步伐，因此設計高效的電源管理方案已經(jīng)迫在眉睫。自適應電壓調(diào)節(jié)AVS技術采用實時的閉環(huán)電壓調(diào)節(jié)方式，使得負載芯片的能耗大幅降低。
　　本文首先分析了數(shù)字電路的功耗來源，闡述了降低負載芯片能耗的有效方法。然后介紹了當前熱門的一些電源管理技術，包括動DP

2、M策略、DVS技術以及AVS技術，并對AVS技術的突出特點進行了分析說明。在AVS技術的不同實現(xiàn)方式中，基于負載關鍵路徑擬合的AVS硬件開銷小、調(diào)節(jié)精度高，是一種較理想的AVS技術實現(xiàn)方式。
　　隨著工藝線寬減小，互連線延時變得越來越不可忽視，而傳統(tǒng)的關鍵路徑擬合只考慮到了邏輯門的延時，這降低了擬合的精確度。且傳統(tǒng)的關鍵路徑擬合方式僅僅取整個負載的關鍵路徑，也就是延時最長的路徑，這使得負載運行簡單任務時，供電電壓依然是按最復雜任務

3、計算，降低了負載運行簡單任務時的節(jié)能效果。本文針對這兩個問題做了改進與創(chuàng)新，將互連線延時與邏輯門延時分開擬合，提高了擬合精度；對負載不同工作任務的關鍵路徑分開進行擬合，提高了負載運行簡單任務時的節(jié)能效果。
　　本文設計的電路使用Buck變換器作為功率級，采用電壓控制模式，PWM調(diào)制模式，工作頻率為2MHz，環(huán)路采用相位超前補償方式。Buck變換器輸入電壓3.3V，輸出電壓0.7V-1.8V可調(diào)，調(diào)壓步進為25mV。數(shù)字負載為可進行