采用創(chuàng)新降耗技術(shù)應(yīng)對FPGA靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗的挑戰(zhàn)

通過支持動(dòng)態(tài)片上終止，根據(jù)執(zhí)行的是讀還是寫操作，FPGA設(shè)計(jì)師可將并接終止電阻置為“通”或“斷”(開路)狀態(tài)。在寫存儲器時(shí)，FPGA輸出驅(qū)動(dòng)器阻抗必須匹配傳輸線。但，連至VTT的并接電阻既耗電又減低了信號擺幅。為避免這種情況，可將該電阻關(guān)斷(圖8)。

在讀存儲器時(shí)，接通并接電阻以終止傳輸線以便減少惡化信號完整性及影響可靠讀取數(shù)據(jù)能力的反射。

當(dāng)總線無論執(zhí)行來自FPGA的寫操作還是空閑時(shí)，都將顯著體現(xiàn)動(dòng)態(tài)片上終止的好處。首先，功耗得以極大降低——在一個(gè)72位的DDR2總線上，可降低1.6 W的靜態(tài)功耗。另外，當(dāng)寫操作時(shí)，可獲得一個(gè)純粹的串接線終止。最后，它不再需要大量的板上終止電阻，從而降低了板成本和復(fù)雜性。

因DDR3工作在1.5 V(DDR2是1.8 V)，所以，DDR3比DDR2省電30%以上。例如，一個(gè)帶72腳、具有片上終止的200MHz或400Mbit/s存儲器僅一個(gè)接口的功耗就是3.9W。采用動(dòng)態(tài)片上終止(其中，在執(zhí)行寫或空閑時(shí)，并行終止電阻關(guān)斷)可降耗1.6 W。若同時(shí)采用DDR3和動(dòng)態(tài)片上終止，功耗將降至1.6W，從而一共節(jié)省了2.3W。這些數(shù)據(jù)是僅就一個(gè)接口來說的(也即，F(xiàn)PGA中的4個(gè)存儲器接口共將省電9.2W)。

向極小的65nm及更精微工藝節(jié)點(diǎn)的邁進(jìn)，能帶來摩爾定律所預(yù)期的密度和性能方面的好處。但，性能的提升導(dǎo)致功耗的巨大增加，從而帶來將耗費(fèi)不可承受功耗的風(fēng)險(xiǎn)。

若不采用降耗措施，靜態(tài)功耗將顯著增加。另外，若沒有專門的功耗優(yōu)化舉措，動(dòng)態(tài)功耗將隨著邏輯容量的增加和開關(guān)頻率的升高而增加。

以能力非凡并具創(chuàng)新的架構(gòu)結(jié)合工藝技術(shù)和電路技巧方面的進(jìn)步可應(yīng)對這些功耗挑戰(zhàn)，它們?yōu)楫?dāng)今基于FPGA的日益復(fù)雜的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)有效和可升級的方案。