数字IC知识点总结（3）-SOC·（下）

8.综合策略与静态时序分析方法

这块就不再多讲了，另一个系列已经讲得很多了。

9.SoC功能验证

IC设计中的功能验证是指设计者通过各种方法来比较完成的电路和设计文档中的实际规定是否一致。功能验证主要是尽量确保设计能够实现设计文档中所描述的功能，主要的方法有软件仿真，软硬件协同仿真，形式验证和断言验证。

由于设计层次的提高，系统复杂性的提升都给验证增加了不少的难度。而传统验证方式只是基于芯片本身的验证功能，IC设计工程师与系统工程师工作在各自的独立的验证平台上，因此很难保证系统性能和模块之间的功能在特定环境下是否有效。因此功能验证将系统级设计与IC设计在同一验证平台上发展，并考虑需要加快错误定位，将更多应用基于断言的验证方法。

所谓的形式验证，就是在不需要测试平台和测试矢量，在理论上可以对设计进行覆盖率100%的快速验证。它的方法包括理论证明技术，形式模型检查，形式相等性检查等，目前比较常用的是后两者。

10.可测型设计

11.低功耗设计

现阶段电子设备性能日益提升，系统对电池容量的要求越来越大，所以我们一方面要提升电池技术，另一方面低功耗设计在便携式应用中愈发重要。同时，桌面系统和服务器电路集成密度增大，时钟频率不断增高，功耗成为了处理器速度的限制因素。

功耗过高，系统的可靠性及性能降低，过高的功耗需要增加散热设施，又要增加散热成本和芯片的封装成本。

CMOS电路中的功耗由两部分组成：第一部分是负载电容充放电所引起的功耗，称为动态功耗；第二部分是漏电流引起的功耗，称为静态功耗。动态功耗又分为翻转功耗和短路功耗。翻转功耗指的是数字电路要完成功能计算所必需的消耗的功耗，称为有效功耗；短路功耗是由于CMOS在翻转过程中PMOS和NMOS管同时导通消耗的功耗。数字CMOS电路的总功耗如式：

第一项是翻转功耗，第二项是短路功耗，第三项是漏电流功耗。C为结电容，Nsw是但时钟周期内反转的晶体管数目，f是系统工作时钟频率，Vdd是供电电压，Q为短路电量。

所以，在设计一个系统的时候，必须要清楚功耗和性能的关系

各层次有各自的优化方法，也有自己的优化效果。

下面我们来细说低功耗技术。

首先对于工艺可以进行优化，第一项技术就是多阈值工艺方法。使用多阈值工艺可以在时序和漏电流之间进行一些折中。低阈值标准逻辑单元具有速度快漏电流大的特点，高阈值的标准逻辑单元具有速度慢，漏电流小的特点。所以在关键路径上选用低阈值的标准单元来优化电流，非关键路径上使用高阈值的标准逻辑单元来优化电流。

在使用多阈值工艺库的时候，先使用低阈值单元进行综合，在使用高阈值单元去代替那些时间裕量过大的路径上的单元。

另一种方法是电源门控的方法。使用高阈值MOS管作为电源闸门，用来将低阈值与电源和低隔离开，可以有效地降低漏电流

从电压入手可以通过体偏置和多电压的方法优化。从RTL级入手，也有门控时钟技术，这里不再对这两种方法过多赘述。

对于门级优化，通常依赖于EDA工具，这里只对逻辑级优化简述。首先可以调整门的大小，在非关键路径上使用一些比较小的们，减小输入电阻，从而减小他们前驱的翻转电流，降低了电路的功耗。第二种便是引脚的重分配，使用负载电容低的引脚去连接快速翻转的信号。第三种为重排序，让翻转率比较大的信号驱动更少的门。最后就是重新映射。