可攜式電子產品的耗電問題，一直是電源設計中關注的焦點，其中推行低功耗管理模式，已成為各廠著力點之一，而零組件設計在整合上，唯有透過標準的電源格式，才能同時在零組件設計與低功耗管理中，達成兩者搭配呈現。
電源功耗管理是目前許多消費性電子產品的設計重點，其中可攜式產品市場需求連年成長，又以輕巧、多功能、體積小為產品主打，電源管理中如何解決低功耗的問題因此浮出檯面，成為各電源管理晶片設計的頭痛問題，針對此議題，全球IC設計與委外代工協會(FSA)日前舉辦低功耗解決方案論壇，從各方角度與建議提供降低功耗解決之最新技術與發展。
就處理器與系統設計人員而言，其降低產品功耗的方法不勝枚舉，包含了使用更低的供電電壓、多功能的電源管理晶片，或可程式技術等。但低功耗已成為當前IC設計業者面臨的重要挑戰之一，就一支強調多功能為前提的中、高階手機而言，其功耗設計重點無非是針對使用功能中，耗電最快的功能下手，其中又以多媒體與無線通訊的耗電量最快，除了利用電源管理晶片進行電源控管設計，能有效降低耗電外，其低功耗設計成為首要任務，尤其如何在低成本中設計出低功耗解決方案，成為半導體業界最關注的議題之一。
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| 圖1 全球IC設計與委外代工協會針對電源面臨之功耗問題，邀請各界人士就當前低功耗設計所遭遇的挑戰進行剖析。 |
創意電子處長李宏俊(圖左四)從使用者觀點，針對低功耗設計方案目前所遭遇的問題指出，目前發展技術可朝每個使用者的需求著手，可從四點進行配合：首先在技術規畫初期，設計人員必須廣泛吸收所有與低功耗相關的題材；其次晶圓廠必須配合提供所有低功耗相關製程，供設計人員參考；接下來IP業者可針對低功耗提出想法，強化技術設計上可能出現的盲點；最後EDA廠商可提供一系列參考值。
上述主軸觀念出自每個使用者都是一個體，若能將低功耗解決方案中相關角色串聯，必將增進其技術發展，尤其低功耗設計之影響將遍及內部元件運作、各電子系統架構、電池供電裝置等，針對使用者進行低耗電設計，成為設計人員應腦力激盪的問題，而非產品設計出現疑慮後，才開始針對問題提出改進。
李宏俊認為一個標準的電源格式，能幫助不同零組件在設計上的整合度，尤其是電路設計上，若能規範一個共通標準用於穩定各方電流，才是達成低功耗原理的最初構想。李宏俊用天下沒有白吃的午餐比喻方案設計中，功能取捨的重要性。目前電子產品中各功能耗電量不一，絕對無法做到同時執行多功能又能長時間使用，因此設計出符合使用者喜愛的功能，且省略不必要耗電的元件才是最佳方案。畢竟能管理多功能的電源管理晶片成本昂貴，能否量產就是一大問題，加上設計因素，其體型也不一定能置入目前強調輕巧小的電子產品中，所以符合市場需求及提供客製化晶片成為能否量產之關鍵因素。
益華電腦(Cadence)從推動電源功耗共通格式(CPF)角度討論，指出唯有新技術的誕生，才能有效減輕設計人員在低功耗的晶片設計與執行上的諸多問題；如藉由CPF格式與RTL結合成為新電源方案；透過精準的電源分析與各種低耗電結構分析，找出電源功耗設計之因果關係。
益華電腦更指出，CPF格式能整合基礎架構與元件，加速產品的定案時間，且幫助自動化操作產生，縮短產品上市時間，而CPF格式的應用對EDA大廠、IP提供者、晶圓廠與晶片設計廠商而言是利多於弊，對電子產品往低功耗設計將有新突破。此外，綜合各方有關低功耗的設計與管理參考值，也是不容忽視的焦點，從各數據呈現與模擬過程中，發展出最合適的低功耗解決方案。
低功耗方案成研發焦點
台積電程式設計經理陳威利(圖左一)指出，台積電目前擁有使用45奈米製程、電壓控制範圍、偏壓限制管理的低功耗設計，能滿足目前許多消費性電子產品強調多功能又要體積小的需求。其中電壓控制範圍顧名思義就是能將各種電壓轉為低耗電運作，達到省電作用，因此當不同電壓同時進入零件庫中，其設計能迅速降低各種不同電壓，且設計能辨識何種元件只在當下要執行，將不須執行的元件迅速停工，進入省電模式；而偏壓限制管理能將頭端與底端進入的電流，進行有效的電壓切換，並隔離電壓確保元件被破壞，待電壓轉換為可進入元件的標準時才放行通過，目的除維持元件能正常運作，也將功耗損失降至最低。
目前台積電低功率方案的製程與技術全部為自己擁有，其設計能針對不同客戶進行客製化生產模式，並能減少許多錯誤執行率，達到低功率的執行運作。此外CPF格式的廣泛應用才是定義電源管理晶片在設計的執行規範，其CPF格式能將各種元件規格進行整合，解決電源管理設計上與定案問題，促進電源低功耗的設計發展。
安謀國際(ARM)表示，目前公司所研發的低功耗解決方案，都針對體積小為設計架構前提，其方案的處理程序、軟體程式到電源管理IP設計，能符合內部元件的運作標準，呈現給客戶在晶片設計上高度彈性的低功耗方案結合，從符合市場成本供需原理，提供理想的電源管理模式與技術表現。
低功耗方案設計的挑戰主要在於到目前為止，設計人員依舊無法在設計初期，對各元件與功耗有一定程度的了解，在電池設計無法無限升級的瓶頸下，可攜式產品都須面對儲電設計的挑戰，尤以廣大的手機業者首當其衝。因此從最低功耗設計觀點的節流方式，才是使電量能長時間使用的重點。