低功耗设计概要
知识兔今天收到了一条微博的推送消息觉得挺有意思，是关于棒子的exynos 9820 手机处理器的发布会内容，本来棒子知识兔这款处理器2018年11月14日就已经发布了，是条旧闻，但被知识兔关注的一个博主重新PO了一下，微博又重新给知识兔推了过来，博文中说到什么对标苹果A12，脚踢高通骁龙8150，拳打麒麟980等等，知识兔一点兴趣没有，不考虑买三星手机，甚至都已经忘了要关注三星家的手机处理器了，最近只关注过三星家的S5P6818主控，之前项目上需要选一款核心板，选型时曾了解过。
本来准备一扫而过的，粗略瞄了一下博文的附图，反倒被图片里的一项说明给吸引住了：“CPU相比前代产品单核性能提升20%或功耗降低40%，GPU相比前代产品性能提升40%相同性能下电力消耗降低35%”
非常有意思的一句话 ?，知识兔特么从接触计算机那会起，每年都会听到造CPU的奸商说，他们新一代的CPU又采用了更为先进的制程工艺（CPU的制程工艺越先进，处理器功耗越低，温度也更低，处理器频率可以提升的更高）功耗又要比前一代降低多少个百分比。
从最初的Pentium的0.35微米到现今的7纳米，制程工艺翻了好多代了，就算每一代功耗都只降低10个百分比，到现今，CPU应该都不用耗电了吧 ?， 想想情况又有点不对，咋感觉PC的电源功率是越做越大，最初的时候貌似用的200W的电源，而现在的主机电源基本都四五百瓦起步了，手机处理器也是一样，记得用Nokia的时候还是两三天一充，现在的手机电池容量是越来越大反倒是一天两充电了。
提升制程工艺，当然可以降低IC的功耗，但为了追求更高的性能，又要塞入更多的晶体管，晶体管一多，功耗又上去了。
所以，IC设计中关于功耗、速度和面积往往要追求一个折中的平衡点。
- 功耗：电路工作所消耗的能量，功耗越低，芯片越省电，发热量 也越低，能耗低，环保。
- 速度：电路可以跑多少MHz的时钟频率，一般来说，速度越快，能处理的数据量就越多，性能越好。
- 面积：电路的物理实现需要占用硅片的面积，占用的面积越小，成本越低。
功耗、速度、面积是互相牵制的，在相同的制造工艺条件下，一般来说:
- 速度越快，晶体管尺寸越大，面积就越大，功耗也越高。
- 为了降低功耗，知识兔可以降低芯片的工作速度，知识兔让时钟的跳变频率变慢。
- 为了降低成本，减小芯片面积，知识兔可以采用面积比较小(W比较小)的晶体管，由于电流和W成正比，因此面积减小，速度会变慢。（为了即减小面积，同时提高速度，则必须让L变小，也就是提升制程，65nm换成45nm，45nm换成28nm等等）
- 为了提高速度，知识兔需要加大充电电流，加大电流，必然导致功耗增加。（为了不增加电流而提高速度，必须减少电容，或者降低充电电压，这两个动作也是靠工艺水平的提升来实现，比如45nm换成28nm工艺）
关于IC设计中功耗、速度和面积的互相牵制，知识兔想到了Jan Rabaey大神写的《Low Power Design Essentials》（低功耗设计概要），是2009年出版的，至今已经十个年头啦，但经典就是经典。
知乎上有篇关于功耗对处理器的限制究竟有多大？的论述也非常精彩，知识兔推荐给大家：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/20808891
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