在现场可编程门阵列中用于降低泄漏功率的动态电源门控

2023年第24卷第4期

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《信息与电子工程前沿（英文）》 >> 2023年第24卷第4期 doi: 10.1631/FITEE.2200084

在现场可编程门阵列中用于降低泄漏功率的动态电源门控

库尔德斯坦大学电子与通信工程系，伊朗萨南达季市，66177-15175

收稿日期： 2022-03-05 录用日期： 2023-05-06 发布日期： 2023-05-06

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摘要

现场可编程门阵列（FPGA）器件由于其低设计成本和可重构性，在电子系统中得到广泛应用。在手持电子系统等电池受限的应用中，低功耗FGPA的需求很大。在现代集成电路技术中，泄漏功率几乎相当于动态功率，因此降低泄漏功率可以显著节省能耗。我们提出一种基于静态随机存取存储器（SRAM）的FPGA高效架构，其中每个模块定义了两种模式（活动模式和休眠模式）。在休眠模式下，模块消耗超低泄漏功率。当模块输出对新输入向量的评估时，模块模式由休眠模式动态改变为活动模式。在产生正确的输出后，该模块返回到休眠模式。所提电路设计在活动模式和休眠模式下都降低了泄漏功耗。通过在FPGA-SPICE软件上实现北卡罗来纳州微电子中心（MCNC）基准电路，将所提出的低泄漏FPGA体系结构与最先进的体系结构进行比较。仿真结果表明，休眠模式下泄漏功耗降低约95%。此外，与以往的最佳设计相比，总功耗（泄漏功耗+动态功耗）降低15%以上。平均面积开销（4.26%）小于其他电源门控设计。

关键词

现场可编程门阵列（FPGA） ; 泄漏功率 ; 电源门控 ; 晶体管级电路设计