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低功耗mos管知识详解及mos管原厂供货、选型参考资料-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2018-09-11 

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低功耗mos管
什麽是低功耗

随着计算机技术和微电子技术的迅速发展,嵌入式系统應用領域越来越广泛。节能是全球化的热潮,如计算机里的许多芯片过去用5V供电,现在用3.3V、1.8V,并提出了绿色系统的概念。很多厂商很注重微控制器的低功耗问题。电路与系统的低功耗设计一直都是电子工程技术人员设计时需要考虑的重要因素。

低功耗mos管原廠介紹

介绍低功耗mos管供应商信息,深圳市可易亚半导体科技有限公司.是一家专业从事中、大、功率場效應管(MOSFET)、快速恢复二极管、三端穩壓管开发设计,集研发、生产和销售为一体的国家高新技术企业。

2005年在深圳福田,KIA半导体开启了前行之路,注册资金1000万,办公区域达1200平方,已经拥有了独立的研發中心,研发人员以来自韩国(台湾)超一流团队,可以快速根据客户應用領域的个性来设计方案,同时引进多台国外先进设备,业务含括功率器件的直流参数检测、雪崩能量检测、可靠性实验、系统分析、失效分析等领域。强大的研发平台,使得KIA在工艺制造、产品设计方面拥有知识产权35项,并掌握多项場效應管核心制造技术。自主研发已经成为了企业的核心竞争力。

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强大的研发平台,使得KIA在工艺制造、产品设计方面拥有知识产权35项,并掌握多项場效應管核心制造技术。自主研发已经成为了企业的核心竞争力。

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KIA半導體的産品涵蓋工業、新能源、交通運輸、綠色照明四大領域,不僅包括光伏逆變及無人機、充電樁、這類新興能源,也涉及汽車配件、LED照明等家庭用品。KIA專注于産品的精細化與革新,力求爲客戶提供最具行業領先、品質上乘的科技産品。

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从设计研发到制造再到仓储物流,KIA半导体真正实现了一体化的服务链,真正做到了服务细节全到位的品牌内涵,我们致力于成为場效應管(MOSFET)功率器件领域的领跑者,为了这个目标,KIA半导体正在持续创新,永不止步!

低功耗mos管

低功耗mos管選型及參數參考資料

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注:这里只列出了部分低功耗mos管型号,需了解更多型号及参数资料,请聯系我們!

技術路線

目前的低功耗設計主要從芯片設計和系統設計兩個方面考慮。隨著半導體工藝的飛速發展和芯片工作頻率的提高,芯片的功耗迅速增加,而功耗增加又將導致芯片發熱量的增大和可靠性的下降。因此,功耗已經成爲深亞微米集成電路設計中的一個重要考慮因素。爲了使産品更具競爭力,工業界對芯片設計的要求已從單純追求高性能、小面積轉爲對性能、面積、功耗的綜合要求。而微處理器作爲數字系統的核心部件,其低功耗設計對降低整個系統的功耗具有重要的意義。

在嵌入式系统的设计中,低功耗设计(Low-Power Design)是许多设计人员必须面对的问题,其原因在于嵌入式系统被广泛应用于便携式和移动性较强的产品中去,而这些产品不是一直都有充足的电源供应,往往是靠电池来供电,所以设计人员从每一个细节来考虑降低功率消耗,从而尽可能地延长电池使用时间。事实上,从全局来考虑低功耗设计已经成为了一个越来越迫切的问题。

低功耗mos管-IC低功耗設計

微處理器的低功耗設計技術,首先必須了解它的功耗來源。其中時鍾單元(Clock)功耗最高,因爲時鍾單元有時鍾發生器、時鍾驅動、時鍾樹和鍾控單元的時鍾負載;數據通路(Datapath)是僅次于時鍾單元的部分,其功耗主要來自運算單元、總線和寄存器堆。除了上述兩部分,還有存儲單元(Memory),控制部分和輸入/輸出(Control,I/O)。存儲單元的功耗與容量相關。

MOS管電路功耗主要由3部分組成:電路電容充放電引起的動態功耗,結反偏時漏電流引起的功耗和短路電流引起的功耗。其中,動態功耗是最主要的,占了總功耗的90%以上。

常用的低功耗設計技術

低功耗设计足一个复杂的综合性课题。就流程而言,包括功耗建模、评估以及优化等;就设计抽象层次而言,包括自系统级至版图级的所有抽象层次。同时,功耗优化与系统速度和面积等指标的优化密切相关,需要折中考虑。下面讨论常用的低功耗設計技術。

1) 动态电压调节

动态功耗与工作电压的平方成正比,功耗将随着工作电压的降低以二次方的速度降低,因此降低工作电压是降低功耗的有力措施。但是,仅仅降低工作电压会导致传播延迟加大,执行时间变长。然而,系统负载是随时间变化的,因此并不需要微处理器所有时刻都保持高性能。动态电压调节DVS(Dynarnic Voltage Scaling)技术降低功耗的主要思路是根据芯片工作状态改变功耗管理模式,从而在保证性能的基础上降低功耗。在不同模式下,工作电压可以进行调整。为了精确地控制DVS,需要采用电压调度模块来实时改变工作电压,电压调度模块通过分析当前和过去状态下系统工作情况的不同来预测电路的工作负荷。

2) 门控时钟和可变频率时钟

在微處理器中,很大一部分功耗來自時鍾。時鍾是惟一在所有時間都充放電的信號,而且很多情況下引起不必要的門的翻轉,因此降低時鍾的開關活動性將對降低整個系統的功耗産牛很大的影響。門控時鍾包括門控邏輯模塊時鍾和門控寄存器時鍾。門控邏輯模塊時鍾對時鍾網絡進行劃分,如果在當前的時鍾周期內,系統沒有用到某些邏輯模塊,則暫時切斷這些模塊的時鍾信號,從而明顯地降低開關功耗。采用“與”門實現的時鍾控制電路。門控寄存器時鍾的原理是當寄存器保持數據時,關閉寄存器時鍾,以降低功耗。然而,門控時鍾易引起毛刺,必須對信號的時序加以嚴格限制,並對其進行仔細的時序驗證。

另一種常用的時鍾技術就是可變頻率時鍾。它根據系統性能要求,配置適當的時鍾頻率以避免不必要的功耗。門控時鍾實際上是可變頻率時鍾的一種極限情況(即只有零和最高頻率兩種值),因此,可變頻率時鍾比門控時鍾技術更加有效,但需要系統內嵌時鍾産生模塊PLL,增加了設計複雜度。去年Intel公司推出的采用先進動態功耗控制技術的Montecito處理器,就利用了變頻時鍾系統。該芯片內嵌一個高精度數字電流表,利用封裝上的微小電壓降計算總電流;通過內嵌的一個32位微處理器來調整主頻,達到64級動態功耗調整的目的,大大降低了功耗。

3) 并行结构与流水线技术

並行結構的原理是通過犧牲面積來降低功耗。將一個功能模塊複制爲n(n≥2)個相同的模塊,這些模塊並行計算後通過數據選擇器選擇輸出,采用二分頻的並行結構。

并行设计后,由于有多个模块同时工作,提高了吞吐能力,可以把每个模块的速度降低为原来的l/n。根据延时和工作电压的线性关系,工作电压可以相应降低为原来的l/n,电容增大为原来的n倍,工作频率降低为原来的l/n,根据式(1)功耗降低为原来的1/n2。并行设计的关键是算法设计,一般算法中并行计算的并行度往往比较低,并行度高的算法比较难开发。例如:若原模块的功耗为P=a×CL×V2dd×f,采用二分频结构,由于增加了一个模块和数据选择器,整个电容负载为2.2CL,工作频率为f/2,工作电压可以降为O.6 V,则其功耗为:

低功耗mos管

由此可見,二分頻並行結構在保持原有電路性能的同時降低了60%的功耗。

流水线技术本质上也是一种并行。把某一功能模块分成n个阶段进行流水作业,每个阶段由一个子模块来完成,在子模块之间插入寄存器,如图5所示。若工作频率不变,对某个模块的速度要求仅为原来的1/n,则工作电压可以降低为原来的1/n,电容的变化不大(寄存器面积占的比例很小),功耗可降低为原来的1/n2,面积基本不变,但增加了控制的复杂度。例如,若原模块的功耗为P=α×C1×V2dd×f,采用流水线技术,由于增加了寄存器,整个电容负载为1.2CL,工作频率不变,工作电压降为0.6 V,则其功耗为:

低功耗mos管

由此可見,流水線技術能顯著降低系統功耗。

通過流水線技術和並行結構降低功耗的前提是電路工作電壓可變。如果工作電壓固定,則這兩種方法只能提高電路的工作速度,並相應地增加了電路的功耗。在深亞微米工藝下,工作電壓已經比較接近阈值電壓,爲了使工作電壓有足夠的下降空間,應該降低闊值電壓;但是隨著阈值電壓的降低,亞阈值電流將呈指數增長,靜態功耗迅速增加。因此,電壓的下降空間有限。

4) 低功耗单元库

設計低功耗單元庫是降低功耗的一個重要方法,包括調整單元尺寸、改進電路結構和版圖設計。用戶可以根據負載電容和電路延時的需要選擇不同尺寸的電路來實現,這樣會導致不同的功耗,因此可以根據需要設計不同尺寸的單元。同時,爲常用的單元選擇低功耗的實現結構,如觸發器、鎖存器和數據選擇器等。

5) 低功耗状态机编码

狀態機編碼對信號的活動性具有重要影響,通過合理選擇狀態機狀態的編碼方法,減少狀態切換時電路的翻轉,可以降低狀態機的功耗。其原則是:對于頻繁切換的相鄰狀態,盡量采用相鄰編碼。例如:Gray碼在任何兩個連續的編碼之間只有一位的數值不同,在設計計數器時,使用Gray碼取代二進制碼,則計數器的改變次數幾乎減少一半,顯著降低了功耗;在訪問相鄰的地址空間時,其跳變次數顯著減少,有效地降低了總線功耗。

6) Cache的低功耗设计

作爲現代微處理器中的重要部件,Cache的功耗約占整個芯片功耗的30%~60%,因此設計高性能、低功耗的Cach結構,對降低微處理器的功耗有明顯作用。Cache低功耗設計的關鍵在于降低失效率,減少不必要的操作。通常用來降低Cache功耗的方法有以下兩種:一種是從存儲器的結構出發,設計低功耗的存儲器,例如采用基于CAM的Cache結構;另一種是通過減少對Cache的訪問次數來降低功耗。

以上主要是从硬件的角度来实现功耗的降低。除了硬件方法,通过软件方面的优化,也能显著地降低功耗。例如:在Crusoe处理器中,采用高效的超长指令(VLIW)、代码融合(Code Morphing)技术、LongRun电源管理技术和RunCooler工作温度自动调节等创新技术,获得了良好的低功耗效果。


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