不仅仅是应对全球能源和环境问题，低功耗设计更是产品竞争力的体现 : ECN China

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不仅仅是应对全球能源和环境问题，低功耗设计更是产品竞争力的体现
(头条新闻, [2008.4.4])
Mcallight Liu，执行主编

在Global Press主办的“第六届全球电子峰会”（Electronics Summit 2008），主题是“加速产业的创新”，但讨论最多的话题是低功耗技术以几实现的途径。的确，从一个侧面看，全球环境问题已经变得越来越突出，气候异常在世界各地不断出现，使全球意识到环境问题的严重性，这不是某个国家、或者某个地区的问题，而是全球范围内的一个重要挑战。

从另一个角度，或者更现实的角度看，消费者或者用户对于电子产品的耗电量以及由此造成的成本越来越担心。在一电池充电的手持或者便携式设备中，更长的电池寿命已经成为衡量产品是否受欢迎的一个重要指标。任何消费者都不希望自己的手机等便携式设备使用不到一天就需要充电，尤其是随着手持设备功能越来越多，如何降低系统功耗，并对系统的能量进行更有效地管理变得更加重要。

在由Ron Wilson主持的功率专题讨论会（Power Panel）上，来自包括ON Semiconductor（安森美半导体）、Intersil公司、Mentor Graphics公司、Qimonda（奇梦达）公司、National Semiconductor（美国国家半导体）公司、Cadence公司等模拟、数字器件厂商，EDA工具厂商的嘉宾就系统设计、软件和硬件在功率控制和能量使用效率等方面的作用进行了讨论。

安森美半导体(ON Semiconductor)音频解决方案资深总监Michel De Mey先生认为，由于每一个应用的工作模式不同，对于工作环境等要求不同，因此在半导体器件设计时，应该充分考虑各个应用的不同，并在系统功率控制等方面采用更有效的方式。功能和功耗可以更好地结合，不考虑应用、以及实现的功能，而刻意去把功耗降低并不可取。他认为，选择适当的半导体器件架构，进行合理的软件/硬件分割，采用合适的算法在降低系统的能量消耗方面都很重要。

的确，面对越来越复杂系统设计，以及更复杂的工作模式，单纯通过硬件设计已经不能智能地解决降低系统功耗。通过软件对系统进行更有效地控制往往是设计工程师更需要关注的问题。Intersil公司资深市场总监Andrew Baker介绍说，以移动手持设备为例，这样复杂的系统，通过系统设计方法往往更有效。以微处理器为例，通过把其分割为需要面对的多种工作模式已经成为节约能量，并使其运行更有效的方式。更重要的是，这种通过软件实现的控制方式可以实现实时控制，更加具有针对性。他认为，软件是降低功耗的关键，系统中使用的MCU将发挥更大的作用，可以针对工作、待机、睡眠等系统工作模式进行智能化功率管理。

无论对于通信设备，还是手持设备，存储器是系统功率设计中需要考虑的重要环节。Qimonda（奇梦达）公司资深市场总监Tom Trill介绍说，对于服务器，DRAM电力消耗大约占系统总电量的25%，而对于手持设备，DRAM对于设备的耗电量和电池使用寿命有更大影响。对于这些功能硬件，用户使用模式对于能量使用效率有很大影响，上述服务器、移动设备、游戏平台等设备在使用模式上有很大区别，有些需要更高的性能，有些则需要消耗更低的功耗。

但对于半导体产业来说，的确有一些非常好的技术去应对功耗等挑战，但由于这样或者那样的原因，有些好技术并有得到产业的采用。Tom Trill认为，无论是在半导体设计，还是在电子产品设计中实现更低功耗不仅仅是技术层面的问题，从某种程度上说也是文化等方面的问题。

在芯片设计方面，选择正确的硬件架构既可以实现所需要的性能，也可以在降低功耗方面实现更佳的平衡，这些已经成为产业的共识。就芯片设计而言，可能需要EDA工具和制造工艺方面更紧密结合。Mentor Graphics公司ESL-HDL 总经理Glenn Perry先生介绍说，随着数据中心等高速应用数据吞吐量快速增大，功率管理和分配需要实现更加智能化控制，需要更多系统设计方法，实现更有效的软件/硬件分割。把制造工艺与程序库（Libraries）结合起来，实现处理器和存储器更加有效地通信，这些都是降低功耗的有效手段。

尽管产业许多分析师认为，软件在降低功耗起着重大作用，但不可否认，如何实现更高效的硬件也有许多因素需要考虑。Cadence公司低功耗市场总监Mohit Bhatnagar认为，在通信市场，有数据表明冷却成本正在超过设备本身，90%的能量是与半导体相关，一半是本身消耗的能力，另一半来自冷却这些半导体设备消耗的能量。他认为，硬件设计工程师不仅需要考虑硅片面积、多电压优化，更需要考虑采用智能化关断不用的功能模块、多电压供电、动态电压频率调整（Dynamic Voltage Frequency Scaling）等技术。

在架构方面，National Semiconductor（美国国家半导体）公司全球合作市场经理Rick Zarr认为，降低功耗的责任不仅仅在于芯片设计师，也在于架构的选择，新架构有助于降低能量消耗，但不用采用全新工艺。他认为，降低功耗是一个系统问题，不仅仅限于某些局部。他举例说，功率转换表面上看一个损失能量的一个很大环节，但实际上仅仅是一个更大、更复杂问题的一个侧面，而产业在降低功耗中哪怕是一些小的进步将对整个产业有很大作用。

无论是在模拟领域、还是数字领域，都缺乏一种统一和开放的架构，基本上是各家芯片供应商在采用自己的专有技术或者工艺。这种模式鼓励了产业在创新技术等方面的多样化，但对于整个产业，我认为，专有技术的盛行是促进由于产业的发展，还是限制了产业在如降低功耗等方面的努力，还有带讨论。

从左到右：主持人Ron Wilson先生，安森美半导体(ON Semi)音频解决方案资深总监Michel De Mey，Intersil公司资深市场总监Andrew Baker，Mentor Graphics公司ESL-HDL 总经理Glenn Perry，Qimonda（奇梦达）公司资深市场总监Tom Trill，National Semiconductor（美国国家半导体）公司全球合作市场经理Rick Zarr，Cadence公司低功耗市场总监Mohit Bhatnagar

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