如何 计算 artix7 fpga 动态 静态 功耗

2025-05-21 22:30:33
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回答1:

  整个FPGA设计的总功耗由三部分功耗组成:1. 芯片静态功耗;2. 设计静态功耗;3. 设计动态功耗。

  l 芯片静态功耗:FPGA在上电后还未配置时,主要由晶体管的泄露电流所消耗的功耗

  l 设计静态功耗:当FPGA配置完成后,当设计还未启动时,需要维持I/O的静态电流,时钟管理和其它部分电路的静态功耗

  l 设计动态功耗:FPGA内设计正常启动后,设计的功耗;这部分功耗的多少主要取决于芯片所用电平,以及FPGA内部逻辑和布线资源的占用

  显而易见,前两部分的功耗取决于FPGA芯片及硬件设计本身,很难有较大的改善。可以优化是第3部分功耗:设计动态功耗,而且这部分功耗占总功耗的90%左右,因此所以降低设计动态功耗是降低整个系统功耗的关键因素。上面也提到过功耗较大会使FPGA发热量升高,那有没有一个定量的分析呢?答案当然是有,如下式:

  Tjmax > θJA * PD + TA

  其中Tjmax表示FPGA芯片的最高结温(maximum junction temperature);θJA表示FPGA与周围大气环境的结区热阻抗(Junction to ambient thermal resistance),单位是°C/W;PD表示FPGA总功耗(power dissipation),单位是W;TA表示周围环境温度。