功耗比较 分析

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概述
　　
概述 由于对低功耗系统的需求迅速增长，功耗已经成为可编程逻辑器件 (PLD) 厂商竞争的新战场，因此，许多PLD厂商都致力于改进器件的功率特性。事实上，多家PLD厂商都宣称其产品具有低功耗优势。然而，在采用这些厂商公布的数据、功率评测工具，以及对竞争产品进行实际测量后，发现赢家只有一个。Actel的超低功耗IGLOO® FPGA是业界领先的低功耗可编程逻辑器件，其功耗仅5 µW。

　　低密度产品功耗比较
　　IGLOO 系列FPGA支持1.5万到300万个系统门容量，并可支持多达620个I/O、容量为502kb的 SRAM、1 kb FlashROM (用户非易失性内存)，以及6个PLL。3万系统门器件是最普通的低密度可编程逻辑器件，故选来做比较。
　　3万系统门可编程逻辑器件的比较
　　下图为系统门约3万 (约256个宏单元或300个等效逻辑单元LE) 的低密度PLD器件的功耗比较：
　　厂商器件系列部件号
　　Actel CorporationIGLOO FPGAAGL030
　　Altera® CorporationMAX® IIZ CPLDEPM240Z
　　Xilinx®, Inc.CoolRunner™-II CPLDXC2C256
　　MAX是Altera公司的注册商标。CoolRunner是Xilinx公司的注册商标。
　　静态功耗比较
　　下图为竞争CPLD和IGLOO系列FPGA的静态功耗比较。根据厂商的数据手册数据表明，Actel的 IGLOO系列 FPGA静态功耗低至其它的十分之一，非常适合那些电池寿命最为重要的功耗敏感的便携式应用。
　　


　　各种温度的静态功耗比较
　　Actel的 IGLOO系列 FPGA在高温下具有更大的功耗优势。下图为竞争CPLD和IGLOO系列FPGA在25°C 和70°C工作时的静态功耗比较。根据数据手册的数据统计，从中看出，在25°C时，IGLOO系列 FPGA的静态功耗降低至十分之一，在70°C时，更低至三十分之一，因而是那些在典型温度和高温下工作的功耗敏感应用的最佳解决方案。
　　


　　动态功耗比较
　　与逻辑密度相同并采用1.8V内核电压的竞争对手的CPLD器件不同，IGLOO 系列FPGA采用1.2 V内核电压，因而大大降低了动态功耗。下图为采用相同设计的一些低密度PLD的功耗 (mW) 频率曲线。
　　


　　如图所示，在整个频率范围内IGLOO 系列FPGA的功耗低至竞争器件的十分之一。
　　总体功耗比较
　　下图所示为在几种不同的功耗方式下比较器件随时间产生的总体功耗：静态功耗95% 和动态功耗5%，静态功耗80% 和动态功耗20%，静态功耗50% 和动态功耗50%，以及静态功耗5% 和动态功耗95%。总体功耗即器件随时间产生的平均功耗，它随动态功耗的增加而增加。
　　在所有这些功耗方式下，Actel IGLOO系列 FPGA的功耗都显著减小，因而能优化系统中可编程逻辑部分的功耗。
　　


　　高密度产品的功耗比较
　　IGLOO 系列FPGA支持多达300万个系统门，并可支持多达620个I/O、502kb SRAM、1 kb FlashROM (用户非易失性内存)，以及6个PLL。静态功耗比较
　　下图为相关竞争FPGA的静态功耗比较。根据厂商资料表，Actel的 IGLOO系列 FPGA静态功耗仅34 µW，比竞争FPGA器件小至1700分之一，因此非常适合那些要求较高逻辑密度和较多FPGA功能的功耗敏感应用。
　　


　　各种温度的静态功耗比较
　　Actel的 IGLOO系列 FPGA在高温下仍然具有功耗优势。下图为竞争FPGA在25°C 、70°C和85°C工作时的静态功耗比较。根据厂商数据手册统计，从中看出，在85°C时，IGLOO系列 FPGA的静态功耗低100 mW。在整个温度范围内，IGLOO系列 FPGA的静态功耗降低了几个数量级，因而是那些在高温下工作的功耗敏感应用的最佳解决方案。
　　


　　动态功耗比较
　　下图为采用相同设计的AGL600和竞争FPGA的功耗比较 (mW)。在整个频率范围，IGLOO系列 FPGA的动态功耗均比竞争FPGA减少100 mW以上。
　　


　　总体功耗比较
　　下图所示为在几种不同的功耗方式下比较器件随时间产生的总体功耗：静态功耗95% 和动态功耗5%，静态功耗80% 和动态功耗20%，静态功耗50% 和动态功耗50%，以及静态功耗5% 和动态功耗95%。总体功耗即器件随时间产生的平均功耗，它随动态功耗的增加而增加。
　　


　　在所有这些功耗方式下，Actel 的IGLOO系列 FPGA都更出色，功耗显著减小，因而能显著降低系统中FPGA的功耗，延长便携式应用的电池寿命。