功耗比較分析

作者：時間：2011-06-11 來源：網(wǎng)絡

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概述　　概述由于對低功耗系統(tǒng)的需求迅速增長，功耗已經(jīng)成為可編程邏輯器件 (PLD) 廠商競爭的新戰(zhàn)場，因此，許多PLD廠商都致力于改進器件的功率特性。事實上，多家PLD廠商都宣稱其產(chǎn)品具有低功耗優(yōu)勢。然而，在采用這些廠商公布的數(shù)據(jù)、功率評測工具，以及對競爭產(chǎn)品進行實際測量后，發(fā)現(xiàn)贏家只有一個。Actel的超低功耗IGLOO? FPGA是業(yè)界領(lǐng)先的低功耗可編程邏輯器件，其功耗僅5 μW。

　　低密度產(chǎn)品功耗比較

　　IGLOO 系列FPGA支持1.5萬到300萬個系統(tǒng)門容量，并可支持多達620個I/O、容量為502kb的 SRAM、1 kb FlashROM (用戶非易失性內(nèi)存)，以及6個PLL。3萬系統(tǒng)門器件是最普通的低密度可編程邏輯器件，故選來做比較。

　　3萬系統(tǒng)門可編程邏輯器件的比較

　　下圖為系統(tǒng)門約3萬 (約256個宏單元或300個等效邏輯單元LE) 的低密度PLD器件的功耗比較：

　　廠商器件系列部件號

　　Actel CorporationIGLOO FPGAAGL030

　　Altera? CorporationMAX? IIZ CPLDEPM240Z

　　Xilinx?, Inc.CoolRunner?-II CPLDXC2C256

　　MAX是Altera公司的注冊商標。CoolRunner是Xilinx公司的注冊商標。

　　靜態(tài)功耗比較

　　下圖為競爭CPLD和IGLOO系列FPGA的靜態(tài)功耗比較。根據(jù)廠商的數(shù)據(jù)手冊數(shù)據(jù)表明，Actel的 IGLOO系列 FPGA靜態(tài)功耗低至其它的十分之一，非常適合那些電池壽命最為重要的功耗敏感的便攜式應用。

　　各種溫度的靜態(tài)功耗比較

　　Actel的 IGLOO系列 FPGA在高溫下具有更大的功耗優(yōu)勢。下圖為競爭CPLD和IGLOO系列FPGA在25°C 和70°C工作時的靜態(tài)功耗比較。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從中看出，在25°C時，IGLOO系列 FPGA的靜態(tài)功耗降低至十分之一，在70°C時，更低至三十分之一，因而是那些在典型溫度和高溫下工作的功耗敏感應用的最佳解決方案。

　　動態(tài)功耗比較

　　與邏輯密度相同并采用1.8V內(nèi)核電壓的競爭對手的CPLD器件不同，IGLOO 系列FPGA采用1.2 V內(nèi)核電壓，因而大大降低了動態(tài)功耗。下圖為采用相同設(shè)計的一些低密度PLD的功耗 (mW) 頻率曲線。

　　如圖所示，在整個頻率范圍內(nèi)IGLOO 系列FPGA的功耗低至競爭器件的十分之一。

　　總體功耗比較

　　下圖所示為在幾種不同的功耗方式下比較器件隨時間產(chǎn)生的總體功耗：靜態(tài)功耗95% 和動態(tài)功耗5%，靜態(tài)功耗80% 和動態(tài)功耗20%，靜態(tài)功耗50% 和動態(tài)功耗50%，以及靜態(tài)功耗5% 和動態(tài)功耗95%?？傮w功耗即器件隨時間產(chǎn)生的平均功耗，它隨動態(tài)功耗的增加而增加。

　　在所有這些功耗方式下，Actel IGLOO系列 FPGA的功耗都顯著減小，因而能優(yōu)化系統(tǒng)中可編程邏輯部分的功耗。

　　高密度產(chǎn)品的功耗比較

　　IGLOO 系列FPGA支持多達300萬個系統(tǒng)門，并可支持多達620個I/O、502kb SRAM、1 kb FlashROM (用戶非易失性內(nèi)存)，以及6個PLL。靜態(tài)功耗比較

　　下圖為相關(guān)競爭FPGA的靜態(tài)功耗比較。根據(jù)廠商資料表，Actel的 IGLOO系列 FPGA靜態(tài)功耗僅34 μW，比競爭FPGA器件小至1700分之一，因此非常適合那些要求較高邏輯密度和較多FPGA功能的功耗敏感應用。

　　各種溫度的靜態(tài)功耗比較

　　Actel的 IGLOO系列 FPGA在高溫下仍然具有功耗優(yōu)勢。下圖為競爭FPGA在25°C 、70°C和85°C工作時的靜態(tài)功耗比較。根據(jù)廠商數(shù)據(jù)手冊統(tǒng)計，從中看出，在85°C時，IGLOO系列 FPGA的靜態(tài)功耗低100 mW。在整個溫度范圍內(nèi)，IGLOO系列 FPGA的靜態(tài)功耗降低了幾個數(shù)量級，因而是那些在高溫下工作的功耗敏感應用的最佳解決方案。

　　動態(tài)功耗比較

　　下圖為采用相同設(shè)計的AGL600和競爭FPGA的功耗比較 (mW)。在整個頻率范圍，IGLOO系列 FPGA的動態(tài)功耗均比競爭FPGA減少100 mW以上。

　　總體功耗比較

　　下圖所示為在幾種不同的功耗方式下比較器件隨時間產(chǎn)生的總體功耗：靜態(tài)功耗95% 和動態(tài)功耗5%，靜態(tài)功耗80% 和動態(tài)功耗20%，靜態(tài)功耗50% 和動態(tài)功耗50%，以及靜態(tài)功耗5% 和動態(tài)功耗95%。總體功耗即器件隨時間產(chǎn)生的平均功耗，它隨動態(tài)功耗的增加而增加。