你了解功耗问题所引发的成本吗

在计算与通讯领域一切都在向手持方向前进之际我们发现了一件有趣的事：摩尔定律不适用于电池。虽然晶体管数量仍然大致每18个月增加一倍，但电池寿命要想提高一倍却需5年以上的时间。

功耗不仅限于电池，与功耗相关的问题会影响所有采用90纳米及以下工艺的系统级芯片(SoC)的设计。以前只需在性能与面积之间进行折衷，如今还需要考虑功耗，从而导致问题更加复杂。较高的片上电流会降低产品寿命和可靠性，因此降低功耗已成为纳米时代的一项关键挑战，而且是决定新型SoC设计能否成功的最重要因素之一。

SoC设计中功耗的真正成本通常难以量化，但可以对功耗的直接及间接成本作出相当合理的估计，而且也可以预见它对前期工程与流片、部件与封装、成品率与可靠性、产品面市时间和市场竞争力的影响。

工程成本是时间的函数，在SoC中有很多功耗引发的问题，包括高泄漏电流、IR电压降、裸片工艺变化、线延迟建模和串扰噪声等等，这些都会导致前期工程开发费用上升。例如当在门级降低功率的时候，设计师需要执行一系列迭代步骤，从RTL变化到合成到功耗检查，再回到RTL变化，这样就增加了工程时间。据我们的保守估计，这样的情况会导致每年前期开发成本增加大约20万美元。

与此同时，IC、封装以及线路板都要努力满足所有部件的功耗要求，而这种做法正在变得越来越普遍。因此开发人员必须考虑封装中的IR电压降，并把它纳入总体设计优化之中。另外设计人员在早期阶段就要选择好IC封装，并告诉客户功耗规格。

通常情况下，功耗每增加一瓦封装成本就会上升1美元，增加2瓦封装成本会上升5美元。但要注意，如果考虑价格因素而选择了错误的封装，则可能导致出现大量不良部件，并对公司的声誉造成重大打击。

功耗在确定最终产品成本方面也起着非常重要的作用，因为它包括电源成本。移动应用的增长，正在对消费与无线市场电池寿命只有几个小时的产品构成越来越大的压力，因此功耗成为决定产品差异化的关键因素之一。

例如，笔记本电池的容量为2,500到4,000mA小时。在全速开动情况下，电脑每小时最多可以用掉2,500mA，也即相当于这样的电池可维持正常工作1~2小时。笔记本电池的主要“消费者”是处理器、屏幕、无线网卡、硬盘和其它外设，使用这些功能的次数越多，笔记本电池电量消耗得越快。

在很多市场领域，产品上市时间(TTM)是重要的竞争因素。对于产品很快就过时的产业，TTM非常重要，它不仅关乎能否先于竞争对手向市场推出产品，重要的是它还会影响到项目的总体成本。产品上市时间拖得越长，对于市场份额的不利影响就越大。实际上，产品上市时间每延后一个月，就会导致公司市场份额损失14%，而对功率敏感的设计的复杂性，正日益成为影响产品上市时间的重要因素。

计算功耗成本并不是一个可以得到精确结果的算术题，但每个SoC设计人员及从事研发管理的经理都应该明白，在目前竞争激烈的市场功耗成本可能会非常大。控制这些成本，需要良好的规划，因为你肯定会遇到这些问题。需要采用适当的工具和技术来对功耗进行管理，同时也需要考虑它对设计其它方面的不利影响。采用从上到下的方式将帮助你从产品中获得更多利润。