低功耗設計是旨在降低產(chǎn)品或集成電路的整體動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功耗的技術(shù)。低功耗設計的目標是盡可能減少所有器件的功率損耗，從而降低總體功耗。

低功耗設計的必要性

低功耗設計能夠讓極大多數功能融入便攜式、手持式和電池供電設備中，對于這類(lèi)產(chǎn)品，通過(guò)最大限度地降低功耗來(lái)延長(cháng)電池壽命是很有必要。低功耗對于用戶(hù)的應用極為重要，因為最終用戶(hù)希望獲得更長(cháng)的電池壽命。

低功耗設計技術(shù)

有許多低功耗設計技術(shù)可用，其中一些使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，而另一些則相對復雜。

多電壓技術(shù)：多電壓技術(shù)是通過(guò)性能特征來(lái)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域和低性能區域，為了實(shí)現高性能區域的功能，通常需要更高的電壓；而為了降低低性能區域的功耗，可以使用較低的電壓。對于多電壓設計，在單獨的電壓區域中進(jìn)行設計會(huì )變更復雜，電壓域之間的電壓交叉需要“電平轉換器”單元。

動(dòng)態(tài)電壓技術(shù)：邏輯電平的電壓可以根據需要放大或縮小來(lái)控制功耗。

動(dòng)態(tài)頻率技術(shù)：系統時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率可以根據需要升高或降低。

時(shí)鐘門(mén)控：用于切斷某些邏輯塊的系統時(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(guò)降低程序運算次數和時(shí)長(cháng)，從而減少了硬件運行資源的數量。

技術(shù)難點(diǎn)

能效優(yōu)化：如何在保障設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)的核心挑戰之一。

信號處理流程優(yōu)化：優(yōu)化數據傳輸和信號處理流程，以減少通訊過(guò)程中的能耗，這需要分解數據結構，以更簡(jiǎn)單、快捷的方式處理流程。

能源管理：將設備各個(gè)供電系統分開(kāi)，開(kāi)發(fā)能夠智能判斷并調整每個(gè)設備組成部分功耗水平的能源管理系統。

材料和設計：探索新的材料和設計方案，使設備本身更加節能。

為什么需要低功耗技術(shù)？

物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統在運行過(guò)程中常常需要較高的低功耗的性能，以確保較長(cháng)的電池壽命、降低公共電源消耗并防止產(chǎn)生過(guò)多熱量。終端產(chǎn)品的電池壽命越長(cháng)，維護成本就會(huì )越低，更換電池的成本降低以及人工成本降低。此外，手機、智能手表等電池供電便攜式設備需要采用超低功耗設計的微電子電路。低功耗技術(shù)的應用能夠減少電池更換和電能消耗，有利于：環(huán)保；提升用戶(hù)體驗，用戶(hù)無(wú)需頻繁為設備充電或更換電池，提高了設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)設備的大規模部署和長(cháng)期運行提供了技術(shù)支撐，促進(jìn)了智能技術(shù)在各行各業(yè)的應用。