IEEE 統(tǒng)一功率格式 （UPF） 4.0 是一種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范語(yǔ)言，用于定義低功耗 ASIC 的低功耗架構(gòu)。它旨在簡(jiǎn)化整個(gè)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)過(guò)程的集成，重點(diǎn)關(guān)注節(jié)能電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功耗意圖。

UPF 使用工具命令語(yǔ)言 （TCL） 構(gòu)建，是對(duì) SystemVerilog 和 VHDL 等硬件描述語(yǔ)言的補(bǔ)充。它使設(shè)計(jì)人員能夠指定基本的電源意圖元素，如電源域、電源狀態(tài)、電源轉(zhuǎn)換以及最大限度地提高低功耗 ASIC 性能所需的其他因素。

作為一種標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言和框架，UPF 支持整個(gè) EDA 工具流程中各種設(shè)計(jì)工具的可移植性和一致的性能。UPF 功耗意圖文件的結(jié)構(gòu)是為了在設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中使用（圖 1）。

圖 1.顯示插入 Power Intent 文件的 EDA 工作流程示例。（圖片：Defacto Technologies）)

關(guān)鍵要素

IEEE 1801 的關(guān)鍵要素從電源網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始，該網(wǎng)絡(luò)定義了芯片的電源架構(gòu)以及如何將電源輸送到各種電源域和邏輯單元。接下來(lái)是 power domains，它們是 logic blocks、memory 和其他元件的分組，出于電源管理目的，它們被視為單個(gè)單元。

三種可能的狀態(tài)定義了電源域作。正常的 powered作狀態(tài)是稱為 standby、idle 或 drowsy 的低功耗狀態(tài)，其中域暫時(shí)處于非活動(dòng)狀態(tài)，但會(huì)保留其狀態(tài)。其他狀態(tài)為 off 或 sleep，其中域已關(guān)閉，可能會(huì)丟失其狀態(tài)。

電源域是一個(gè)關(guān)鍵概念，用于定義電源意圖，并通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器、隔離和保持單元等功能管理整體功耗。UPF 可以定義用于連接不同電壓域的電平轉(zhuǎn)換器的位置和規(guī)格，確保來(lái)自一個(gè)電壓域的信號(hào)可以被另一個(gè)電壓域正確解釋。

UPF 支持插入隔離單元，以防止電源域和保留單元之間發(fā)生意外的電源泄漏，或保留寄存器，以便在電源斷開(kāi)時(shí)保存電源域的狀態(tài)。

宏用于捕獲域的電源意圖和特征。它們支持簡(jiǎn)化的集成和 IP 重用。它們還詳細(xì)描述了在各種功率條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證所需的域工作狀態(tài)（圖 2）。

圖 2.IEEE 1801 UPF 標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵要素。（圖片：Cadence)

4.0 中的新增功能

UPF 4.0 版本引入了多項(xiàng)增強(qiáng)功能和新功能，以改進(jìn)低功耗設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。三項(xiàng)關(guān)鍵增強(qiáng)功能是改進(jìn)的價(jià)值轉(zhuǎn)換方法 （VCM），用于替換價(jià)值轉(zhuǎn)換表 （VCT）、增強(qiáng)的留存建模和可精簡(jiǎn)的宏。

與 VCT 相比，VCM 在模擬/混合信號(hào)設(shè)計(jì)中具有更好的性能，并為 UPF 電源網(wǎng)絡(luò)和 HDL 之間的轉(zhuǎn)換提供了更豐富、更靈活的方法。UPF 4.0 將 VCM 與隧道相結(jié)合，將電源連接到各種 HDL 類(lèi)型，從而在整個(gè)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過(guò)程中提供更一致的功耗意圖表示。

增強(qiáng)的保留建模包括對(duì)保存/恢復(fù)條件的更多控制，包括處理更復(fù)雜的時(shí)鐘、設(shè)置和保留關(guān)系的能力。對(duì)保存/恢復(fù)條件的更精細(xì)控制以及考慮異步信號(hào)對(duì)保留池影響的能力支持更準(zhǔn)確的電源狀態(tài)建模。

新版本引入了可精簡(jiǎn)的宏，可簡(jiǎn)化 IP 重用和設(shè)計(jì)優(yōu)化?？删?jiǎn)宏可以具有可變的端子邊界、工具強(qiáng)制安全性和非侵入式電源意圖更新，從而在設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化。它們還支持自下而上的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，從而簡(jiǎn)化了 IP 模塊的集成。

4.0 中的其他增強(qiáng)功能包括：

• 改進(jìn)了連續(xù)細(xì)化，使其在管理設(shè)計(jì)更新時(shí)更加有效。

• 闡明了解決沖突的電源意圖規(guī)范的優(yōu)先規(guī)則，從而產(chǎn)生更加一致和可預(yù)測(cè)的行為。

• 虛擬電源支持對(duì)未物理連接的電源進(jìn)行建模，從而簡(jiǎn)化電源狀態(tài)定義。

• UPF 庫(kù)通過(guò)專(zhuān)為重用而設(shè)計(jì)的預(yù)定義 Power Intent 元素進(jìn)行了增強(qiáng)，從而加快了設(shè)計(jì)過(guò)程。

總結(jié)

IEEE UPF 4.0 提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化方法來(lái)描述和管理低功耗 IC 設(shè)計(jì)中與電源相關(guān)的信息，并支持功率感知電子設(shè)備的開(kāi)發(fā)。最新版本支持不同設(shè)計(jì)階段和工具之間更好的協(xié)作，從而實(shí)現(xiàn)更高效、更準(zhǔn)確和可預(yù)測(cè)的低功耗設(shè)計(jì)。