量身訂制的DSP元件設(shè)計(jì)方案

行動(dòng)電話
　　
標(biāo)準(zhǔn)行動(dòng)電話有兩種電源模式：
　　(1)等待電話的待機(jī)模式；
　　(2)實(shí)際撥打電話的通話模式。
　　處于待機(jī)模式時(shí)，數(shù)據(jù)機(jī)功能（在等待電話時(shí)）會(huì)以低功耗模式操作，應(yīng)用功能（數(shù)位語(yǔ)音編碼和解碼）的電源則可完全切斷。手機(jī)進(jìn)入通話模式后，數(shù)據(jù)機(jī)功能和應(yīng)用功能就會(huì)在功耗較高的模式下操作。低耗電制程已能滿足這類手機(jī)的處理需求，因此許多產(chǎn)品都採(cǎi)用這種制程以節(jié)省電力，此時(shí)產(chǎn)品凈功耗與每種模式所佔(zhàn)用的時(shí)間有關(guān)。它們還能使用電壓和頻率調(diào)整技術(shù)，以便根據(jù)操作模式的作業(yè)需求來(lái)調(diào)整元件功耗。先進(jìn)手機(jī)還增加數(shù)位相機(jī)、MP3和錄影功能，所以其操作模式也變得更多。為了支援這些操作模式，行動(dòng)電話通常會(huì)採(cǎi)用不同類型處理器所組成的異質(zhì)架構(gòu)，由DSP和各個(gè)操作模式專用的硬體加速器來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)機(jī)和相機(jī)等應(yīng)用所需的訊號(hào)處理功能，再由DSP搭配負(fù)責(zé)使用者界面和系統(tǒng)控制功能的RISC處理器。如果某個(gè)模式不會(huì)用到加速器功能，系統(tǒng)也可切斷它們的電壓或時(shí)脈，例如待機(jī)模式不需要使用者界面時(shí)，可將RISC核心的電源關(guān)機(jī)。
　　
可攜式應(yīng)用會(huì)視需要採(cǎi)取各種省電技術(shù)，以便將重要操作模式的功耗減到最低。
基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)
　　
封包語(yǔ)音（VoIP）或基地臺(tái)收發(fā)器等設(shè)備所用的無(wú)線和有線基礎(chǔ)設(shè)施雖屬于「插入式」應(yīng)用，卻仍須在不同的功耗限制下操作。有些系統(tǒng)會(huì)在電源供應(yīng)和系統(tǒng)散熱能力已經(jīng)固定的機(jī)架上，增加新的功能單元或通道容量，這些系統(tǒng)通常必須在室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)故障時(shí)繼續(xù)正常操作。每個(gè)機(jī)架的總功耗都不能超過(guò)現(xiàn)有電源供應(yīng)的供電能力，電源供應(yīng)會(huì)將電源提供給機(jī)架上的電路板，每張電路板再將電源分配給電路板上的不同元件。隨著半導(dǎo)體元件日益精密，晶片還能提高操作頻率或內(nèi)建多顆DSP處理器來(lái)支援更多通道。另一方面，不斷縮小的電路結(jié)構(gòu)卻讓晶片產(chǎn)生更多功耗，因此透過(guò)封裝提高散熱效率也變得更重要。由于這些系統(tǒng)必須非?？煽?，所以在分析其電源和散熱需求時(shí)，應(yīng)將所有處理器都在最大負(fù)載下工作的情況列入考慮。
　　
為了降低滿負(fù)載的操作功耗，這類系統(tǒng)多半會(huì)採(cǎi)用在較低電壓下操作的高效能制程，并且搭配對(duì)于任何應(yīng)用都有幫助的多時(shí)脈域和時(shí)脈閘控技術(shù)。這些系統(tǒng)不會(huì)利用多電壓域技術(shù)降低功耗，因其包含大量而密集的處理器，此時(shí)若採(cǎi)用多電壓域技術(shù)會(huì)造成電路板設(shè)計(jì)復(fù)雜性大幅增加。靜態(tài)電壓調(diào)整有助于節(jié)省功耗，由于功耗會(huì)隨著操作電壓的平方而改變，所以這些設(shè)計(jì)會(huì)選擇較低的操作電壓。這些元件還能整合更多核心，以彌補(bǔ)某些核心在較低頻率下操作所不足的效能，例如與其使用四個(gè)在1.2V下操作的300MHz核心，還不如使用6個(gè)在1.0 V下操作的200MHz核心，因?yàn)閮煞N解決方案的MHz效能（和通道處理能力）都是1200MHz，但后者功耗卻只有前者的（1.0V/1.2V）2，大約是69％。這些元件的晶片面積大都用于內(nèi)建記憶體，其中又以資料記憶體為主。由于在特定的通道處理密度下，每顆晶片所需的資料記憶體也是定值，而且其中多數(shù)記憶體又會(huì)直接分配給各個(gè)核心使用，所以增加核心并不會(huì)造成晶片總面積等比例增加，所帶來(lái)的低功耗優(yōu)點(diǎn)則足以彌補(bǔ)額外增加的成本。

功耗最佳化必須符合應(yīng)用需求
　　
不同的DSP應(yīng)用設(shè)備需要不同的策略來(lái)滿足其需求，例如基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)希望降低最大負(fù)載條件下的功耗，可攜式應(yīng)用則希望將電池的電力消耗減至最少，它們的需求顯然就有極大差異。事實(shí)上，就算同類型的應(yīng)用都可能有著極為不同的要求，例如不同的可攜式應(yīng)用必須採(cǎi)取不同的電源最佳化技術(shù)來(lái)滿足各自的操作需求。半導(dǎo)體廠商想要服務(wù)各種市場(chǎng)，就必須掌握多種制程、設(shè)計(jì)和架構(gòu)技術(shù)，才能針對(duì)目標(biāo)應(yīng)用提供最合適的元件。