门控时钟--低功耗设计_asic低功耗设计 门控时钟

一、门控时钟做什么用？

门控时钟包括分离门控时钟和集成门控时钟（integrate clock gating，ICG），用于降低功耗。

二、什么是门控时钟？结构是什么？如何实现门控作用？

Clockgating：在数据无效时,将寄存器时钟关闭的技术，能够有效降低功耗， 是低功耗设计的重要方法之一。门控时钟其实就是一个逻辑模块，在寄存器的输入数据无效时，将寄存器的输入时钟置为0，而此时寄存器值保持不变，此时没有时钟翻转，避免了动态功耗。[2]

门控时钟有一个latch+一个与门组成。如下图所示[1]：

三、如何降低功耗？

通常情况下，时钟树由大量的缓冲器和反相器组成，时钟信号为设计中翻转率最高的信号，时钟树的功耗可能高达整个设计功耗30%。加入门控时钟电路后，可以减少了时钟树开关行为，节省系统动态功耗。同时，由于减少了时钟引脚的开关行为，寄存器的内部功耗也减少了。采用门控时钟，可以非常有效地降低设计的功耗，一般情况下能够节省20%~60%的功耗。

时钟门控通过在电路中增加额外的逻辑单元、优化时钟树结构减少功耗。时钟门控的加入使MUX的加入减少，可以减小芯片的面积，节省功耗。

由于门控时钟逻辑具有一定的开销，因此数据宽度过小不适合做clockgating。一般情况下，数据宽度大于8比特时建议采用门控时钟。

四、副作用是什么？

可测试性

五、如何计算门控时钟的delay？对后端有什么影响？

对于分离门控时钟，需要手动写入setup和hold信息。一般插入分离门控时钟单元可能会引起时钟偏斜(Clock Skew)问题，进而会导致输出的时钟信号中有毛刺。

ICG的时序信息直接包含在lib库中。

 

 

[1]https://www.cnblogs.com/IClearner/p/6912455.html

[2]https://blog.csdn.net/icxiaoge/article/details/80792819

[3]https://www.cnblogs.com/ASIC-Horizon/p/10105470.html