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可编程功耗技术是Stratix III FPGA所特有的技术,每一个可编程逻辑阵列模块(LAB)、DSP模块和存储器都可以根据设计要求进入高速或者低功耗工作模式。
所有其他 FPGA 含有的模块都设计运行在一个速率上——最高速率,以支持关键时序通路 (图1中的黄色框)。利用Stratix III FPGA的可编程功耗技术,除了指定为关键时序的模块以外,其他模块设置为低功耗模式(图2中的蓝色框)。由于只有关键时序模块设置为高速模式,Stratix III 器件的功耗大大降低。
对大量客户设计余量直方图的分析表明,大部分设计只有很少的关键通路需要最高性能的逻辑以满足时序要求,而大部分设计通路都有足够的余量。 Quartus II 软件使用 Stratix III 可编程功耗技术,自动发现非关键设计通路的逻辑余量,使其进入低功耗模式,而让关键通路保持高性能模式。关于设计余量直方图的详细信息,请阅读 Stratix III 可编程功耗 (PDF) 白皮书。
Stratix III 另一独特的特性是可选内核电压,您可以选择使用节省功耗的 0.9V 内核电压。需要高性能的设计部分使用 1.1V 内核电压,而需要低功耗的设计部分使用 0.9V 内核电压。注意,不管采用哪种内核电压,可编程功耗技术都能够大大降低功耗。关于可选内核电压的详细信息,请阅读 Stratix III 可编程功耗 (PDF) 白皮书。
Stratix III 器件利用最新的工艺和电路技术以及关键的电路和体系结构创新来降低功耗,同时实现最佳性能。 Stratix III FPGA 所采用的部分技术包括多阈值晶体管、逻辑门长度可变晶体管、低 k 绝缘、三次门氧化 (TGO)、超薄门氧化以及应变硅等。关于这些工艺和电路技术的详细信息,请阅读 Stratix III 可编程功耗 (PDF) 白皮书。
Quartus II PowerPlay 功耗分析和优化工具能够将您设计的总功耗保持在最低水平上。 Altera 于 2005 年在 Quartus II 软件中开始提供高级功耗优化功能,立刻将客户设计的动态功耗平均降低了 25%。
自此之后,在综合和布局布线方面的智能判决进一步改进了 PowerPlay 技术。今天,与 Stratix III 芯片的可编程功耗技术相结合, PowerPlay 功耗优化技术将低功耗功能发挥到了最高水平。了解详细信息,请访问 Stratix III 功耗优化 网页。