Techniques to reduce power consumption in digital circuits

Abstract

[ES] Hoy en día, el número de transistores en un chip se ha incrementando de manera considerable y cada vez es más fundamental tener una idea exacta de cuánto consumirá el chip, la potencia que requerirá de las baterías para su correcto funcionamiento, el porcentaje de potencia que se disipará y, por tanto, cuanto se calentará el chip. Por este motivo, en este trabajo final de grado, se realizará un estudio de diferentes técnicas y métodos empleados en la industria para reducir el consumo de potencia en circuitos digitales embebidos (tanto dinámica como estática). Para ello, se analizarán de manera teórica las diferentes técnicas que existen actualmente comprendiendo el funcionamiento y la base de cada una de ellas incluyendo un análisis de las ventajas y desventajas que presentan. Finalmente, se aplicará todo lo aprendido en un ejemplo real de un chip de Analog Devices. Por tanto, este trabajo le servirá a Analog Devices para estimar en la parte de diseño digital cuánto consumirá el chip y, sobre todo, cómo se podrá reducir dicho consumo con la implementación de las diferentes técnicas estudiadas. Una ayuda esencial que permitirá fabricar un chip de bajo coste y de bajo consumo.

[EN] The main objective of this project is to elaborate an analysis of the different techniques or mechanisms used in the digital design industry to reduce the power dissipated (both static and dynamic) in digital electronic chips, since the number of transistors on chip is increasing and early power estimation and optimization becomes a critical step during the design stage.

Hence, a theoretical analysis on different power optimization techniques will be presented, along with the design and implementation flow. These techniques will be first applied to a simple FIFO memory design and later will be implemented in a chip designed by \textit{Analog Devices}.

So, this End of Degree Project will help \textit{Analog Devices} to estimate how much power the chip will consume and, above all, how this power consumption can be reduced with the implementation of the different techniques studied. A fundamental help that will allow manufacturing a chip with low cost and low consumption.