什么是低功耗设计

时钟门控技术通过关闭不需要的组件的时钟信号减少功耗。这是低功耗设计中常用的一种技术。

异步或无时钟设计完全移除了全局时钟信号，这使得设计过程更加复杂，但与同步设计相比，在功耗和热量散发方面可以获得显著优势。

低功耗模式允许设备的某些部分在不使用时进入低功耗模式或断电，而不是完全移除时钟信号，有助于管理功耗。

使用笔记本电脑处理器等低功耗电子元件，这些元件虽然性能有所降低，但功耗比普通元件低。

在无线通信元件的设计中，采用"智能"低功耗广播技术，如功率感知协议和联合功率控制系统，以减少发射所需的电池功率。

通过使用"智能"低功耗广播技术，可以减少无线通信所需的电池功率。这种技术采用功率感知协议和联合功率控制系统，降低了传输数据所需的电池功率。

功率门控技术利用睡眠晶体管在功能模块未使用时将其关闭，从而显著降低漏电流和功耗。这种技术适用于仅在短时间内工作的嵌入式系统。

降低电路的工作电压或最小化状态变化所涉及的电压变化，也可以降低功耗开销。但这种方法受到必须超过一定电压阈值以克服热噪声的限制。

一些电路在设计的不同部分使用不同阈值电压的晶体管，以平衡功耗和性能。

时钟门控技术可避免对于给定操作不需要的功能模块发生状态变化，从而节省功耗。

设计电源和冷却系统时，采用较低的"热设计功率"而非最坏情况下的功率，可减轻这些组件的重量和成本，如许多笔记本电脑所示。

低功耗设计在无线通信设备中扮演着关键角色。例如，在电池供电的消费类电器中使用的ZigBee数字无线电可以通过自发组织网状网络和同步传输和接收来节省电力，从而使其在大部分时间处于关闭状态。

低功耗广域网（LPWAN）旨在实现物联网设备和传感器之间的低比特率长距离通信，据称可实现数年甚至数十年的电池寿命。低功耗设计对于这些网络至关重要。

对于只需短时间运行的嵌入式系统，低功耗设计可以大幅降低功耗。这种设计适合各种需要节能的嵌入式应用。

低功耗电子产品（如笔记本处理器）旨在比其对应的台式机产品消耗更少的电力，尽管通常以牺牲一些处理能力为代价。低功耗设计对于延长便携式电子设备的电池续航时间至关重要。

降低功耗通常会以牺牲计算速度为代价，例如笔记本电脑处理器的功耗较低，但性能也比台式机处理器低。在低功耗设计中需要权衡性能和功耗。

随着电路尺寸的缩小，漏电流变得更加显著，即使在不工作时也会消耗静态功耗。漏电流可能占集成电路总功耗的一半以上。解决方案包括提高阈值电压和降低供电电压，但这也会显著降低电路速度。

无线通信元件在降低所需电池功耗以获得所需性能水平方面也面临挑战。使用"智能"低功耗广播协议和联合功率控制系统等技术可以帮助减少无线传输所需的电池功耗。

低功耗设计还需要考虑诸如散热、电源管理、时钟频率调节等多方面因素，以在功耗和性能之间达成最佳平衡。这需要全面的系统级优化和创新技术。