電源狀態表

當某個區域不工作時，可以關掉其電源以節省功耗；當性能要求不高時，也可以降低電源的電壓以節省功耗。

UPF 使用電源狀態表 (Power State Table, PST) 來定義各個 power domain 可能出現的電源供電情況的組合狀態。

依然延續使用前兩節的低功耗設計示例。在插入保持寄存器 RR 后，該低功耗設計硬件結構示意圖如下。特意圈起的方框說明了各個 power domain 對應的電源端是否可可以改變電壓、是否可以關閉等。

根據各個 power domain 的供電情況，可以得出該設計可能出現的各種供電組合的電源狀態表 (PST) 如下所示：

(注：表格中的“off”表示斷電狀態的關鍵字，UPF 可自動識別。)

創建電源狀態表

UPF 中創建 PST ，用于獲取各個 power domain 可能出現的各種供電情況，也是 UPF 設計的一部分。

創建完整的 PST 一般需要以下 3 個步驟。

(1) 為各個 supply port（net）定義狀態信息。

# 當 VDD 供電 0.8v 時，定義其狀態為 0P8V
add_port_state VDD   {0P8V 0.8}
add_port_state VDDG  {1P0V 1.0}
add_port_state VDDG  {1P2V 1.2}
add_port_state VDDGS {1P0V 1.0}
add_port_state VDDGS {1P2V 1.2}
# 當 VDDGS 斷電時，定義其狀態為 OFF
add_port_state VDDGS {OFF  off}

(2) 創建電源狀態表，此步驟相當于只創建 PST 的表頭信息，包含各個 supply port。

# 創建 PST 并命名為 WORK_PST
create_pst WORK_PST -supplies {VDD VDDG VDDGS}

(3) 為創建的 WORK_PST 增加自定義的組合狀態，包括 ON_LO、ON_HI 等。

add_pst_state ON_LO  -pst WORK_PST -state {0P8V 1P0V 1P0V}
add_pst_state ON_HI  -pst WORK_PST -state {0P8V 1P2V 1P2V}
add_pst_state OFF_LO -pst WORK_PST -state {0P8V 1P0V OFF}
add_pst_state OFF_HI -pst WORK_PST -state {0P8V 1P2V OFF}

首先需要說明的是：VDDGS 對應 PSW 輸出的電源端，所以在整個創建 PST 的流程中指定 VDDGS 時，可以使用層次訪問的方法，例如：

add_port_state GPRS/gprs_sw/VDD {1P0V 1.0}
...
create_pst WORK_PST -supplies {VDD VDDG GPRS/gprs_sw/VDD}

其次需要說明的是：VSS 屬于供地端，一直保持為零電壓即可。也可以在創建 PST 的流程中為其創建 port state，并加入到 PST 的 state 中，例如：

add_port_state VSS {ON  0}
...
create_pst WORK_PST -supplies {VDD VDDG VDDGS VSS}
...
add_pst_state ON_LO -pst WORK_PST -state {0P8V 1P0V 1P0V ON}
...

各階段 UPF 說明

至此，使用 UPF-1.0 標準設計電源特性的流程基本已經完成，內容包括電源架構、供電策略、插入特殊單元及電源狀態表等。

但是在綜合階段與布局布線階段，相關工具還會重新生成改寫后的 UPF 文件。各種 UPF 文件在不同場景中的使用情況請參考 《1.3 DC2 低功耗設計流程》，下面只對低功耗流程中各個階段的 UPF 文件內容進行說明。

(1) 手動編寫的初始 UPF 文件

結合 RTL 設計，描述供電行為；

定義電源特性，可用于電源特性的實現與驗證。

(2) 綜合輸出的 UPF' 文件

除 power switch，完成各種特殊 cell 的連接；

完成各種功耗管理控制器的信號連接；

捕獲設計層次和信號名字的改變。

(3) 布局布線輸出的 UPF'' 文件

真正完成 power switch 的物理實現；

定義所有的物理連接，包括次電源引腳 (Secondary Power Pins)。雙軌道供電的 power cell中，主供電引腳具有 SCMR (Standard Cell Main Rail) 屬性，剩余的供電引腳稱為 Secondary Power Pins，對應 Secondary Power Rail。