减少FPGA的功耗可带来许多好处，如提高可靠性、降低冷却成本、简化电源和供电方式、延长便携系统的电池寿命等。无损于性能的低功耗设计既需要有高功率效率的FPGA架构，也需要有能驾驭架构组件的良好设计规范。
本文将介绍FPGA的功耗、流行的低功耗功能件以及影响功耗的用户选择方案，并探讨近期的低功耗研究，以洞察高功率效率FPGA的未来趋势。
功耗的组成部分
FPGA的功耗由两部分组成：动态功耗和静态功耗，信号给电容性节点充电时产生动态功耗。这些电容性节点可以是内部逻辑块、互连架构中的布线导线、外部封装引脚或由芯片输出端驱动的板级迹线。FPGA的总动态功耗是所有电容性节点充电产生的组合功耗。
静态功耗与电路活动无关，可以产生于晶体管漏电流，也可以产生于偏置电流。总静态功耗是各晶体管漏电功耗及FPGA中所有偏置电流之和。动态功耗取决于有源电容一侧，因而可随着晶体管尺寸的缩小而改善。然而，这却使静态功耗增加，因为较小的晶体管漏电流反而较大。因此静态功耗占集成电路总功耗的比例日益增大。
如图1所示，功耗很大程度上取决于电源电压和温度。降低FPGA电源电压可使动态功耗呈二次函数下降，漏电功耗呈指数下降。升高温度可导致漏电功耗呈指数上升。例如，把温度从85℃升高至100℃可使漏电功耗增加25％。
功耗分解
下面分析一下FPGA,总功耗的分解情况，以便了解功耗的主要所在。FPGA功耗与设计有关，也就是说取决于器件系列、时钟频率、翻转率和资源利用率。
以Xilinx Spartan-3 XC3S1000FPGA为例，假定时钟频率为100MHz，翻转率为125％，而资源利用率�取多种实际设计基准测试的典型值。
图2所示为XC3S1000的活动功耗和待机功耗分解图。据报告显示，活动功耗是设计在高温下活动时的功耗，包括动态和静态功耗两部分。待机功耗是设计空闲时的功耗，由额定温度下的静态功耗组成。CLB在活动功耗和待机功耗中占最主要部分，这不足为奇，但其他模块也产生可观的功耗。I/O和时钟电路占全部活动功耗的1/3，如果使用高功耗的I/O标准，其功耗还会更高。
配置电路和时钟电路占待机功耗近l/2，这在很大程度上是偏置电流所致。因此，要降低芯片的总功耗，就必须采取针对所有主要功耗器件的多种解决方案。
低功耗设计
FPGA的设计中使用了多种功耗驱动的设计技术。以Xilinx Virtex系列为例，因为配置存储单元可占到FPGA中晶体管数的1/3，所以在该系列中使用了一种低漏电流的“midox”晶体管来减少存储单元的漏电流。为了减少静态功耗，还全面采用了较长沟道和较高阈值的晶体管。动态功耗问题则用低电容电路和定制模块来解决。DSP模块中乘法器的功耗不到FPGA架构所构建乘法器的20％。鉴于制造偏差可导致漏电流分布范围很大，可筛选出低漏电流器件，以有效提供核心漏电功耗低于60％的器件。
除了融入FPGA设计之外，还有许多设计选择方案影响到FPGA的功耗。下面分析部分这类选择方案。
1 功耗估计
功耗估计是低功耗设计中的一个关键步骤。虽然确定FPGA功耗的最准确方法是硬件测量，但功耗估计有助于确认高功耗模块，可用于在设计阶段早期制定功耗预算。
如图1所示，某些外部因素对功耗具有呈指数的影响；环境的微小变化即可造成预估功耗的重大变化。使用功耗估计工具虽难以达到精准，但仍然可以通过确认高功耗模块来为功耗优化提供极好的指导。
2 电压和温度控制
如图1所示，降低电压和温度均可显着减少漏电流。电源电压降低5％就可降低功耗10％。通过改变电源配置，很容易调整电源电压。目前的FPGA不支持大范围电压调整，推荐的电压范围通常是±5％。结温可以用散热器和气流等冷却方案来降低。温度降低20℃可减少漏电功耗25％以上。降低温度还可呈指数提高芯片的可靠性。研究表明，温度降低20℃可使芯片总体寿命延长10倍。
3 悬挂和休眠模式
悬挂和休眠等模式可有效降低功耗。以Xilinx Spartan-3A FPGA为例，该器件提供两种低功耗空闲状态。在悬挂模式下，VCCAUX电源上的电路被禁用，以减少漏电功耗和消除偏置电流，这样可降低静态功耗40％以上。悬挂时仍保持芯片配置和电路状态。将唤醒引脚置位即可退出悬挂模式。此过程用时不到1ms。
休眠模式允许关闭所有功率调节器，从而实现零功耗。若要重启，必须重开电源并配置器件，此过程需要数十毫秒。切断电源后，所有I/O均处于高阻抗状态。如有I/O需要在休眠模式下主动激活，则必须保持对相应I/O组供电，这会消耗少量待机功率。
4 I/O标准方案
不同I/O标准的功耗水平相差悬殊。在牺牲速度或逻辑利用率的情况下，选择低功耗I/O标准可显著降低功耗。例如，LVDS是功耗大户，其每对输入的电流为3mA，每对输出的电流为9mA。因此，从功耗角度来看，应该仅在系统技术规范要求或需要最高性能时才使用LVDS。
替代LVDS的一种功耗较低而性能较高的方案是HSTL或SSTL，但这二者仍要每输入消耗3mA。如果可能，推荐换用LVCMOS输入。此外，DCI标准是功耗大户。当连接到RLDRAM等存储器件时，请考虑在存储器上使用ODT，而在FPGA上使用LVDCI，以减少功耗。
5 嵌入式模块
用嵌入式模块替代可编程架构可显著降低功耗。嵌入式模块是定制设计的，因此其体积和开关电容都比可编程逻辑的小。这些模块的功耗是等效可编程逻辑的1/5～1/12。如果设计缩小并可装入较小的器件，则使用嵌入式模块可以降低静态功耗。一个潜在的缺点是，使用大型嵌入式模块可能无法更有效地实现非常简单的功能。
6 时钟生成器
在时钟生成中考虑功耗因素可以减少功耗。数字时钟管理器广泛用于生成不同频率或相位的时钟。然而，DCM消耗的功率占VCCAUX不可小觑的一部分；因此，应尽可能限制使用DCM。通过使用多种输出(如CLK2X、CLKDV和CLKFX)，一个DCM常常可生成多种时钟。与为同一功能使用多个DCM相比，这是一种功耗较低的解决方案。
7 Block RAM的构建
多个Block RAM常常可以组合起来构成一个大型RAM。组合的方式可以对功耗意义重大。时序驱动的方法是并行访问所有RAM。例如，可以用4个2k×9RAM构成一个2k×36RAM。 这个较大RAM的访问时间与单个Block RAM相同；然而，其每次访问的功耗却相当于4个Block RAM的功耗之和。
一种低功耗的解决方案是用4个512×36b RAM构成同样的2k×36bRAM。每次访问都会预先解码，以选择访问4个Block RAM之一。尽管预解码延长了访问时间，但较大RAM每次访问的功耗却与单个Block RAM大致相同。
低功耗研究
1 降低电压
降低电压是减少功耗的最有效方式之一，而且随之而来的性能下降对许多并不要求最高性能的设计来说是可以接受的。不过，目前FPGA的工作电压范围很小，在某些电压敏感型电路上还不能使用。
在Xilinx研究实验室，CLB电路被重新设计成能在降低许多的电压下工作，以便在较低功耗情况下提供宽裕的性能权衡余地。例如，对于90nm工艺，电压下降200mV可降低功耗40％，最高性能损失25％；电压下降400mV可降低功耗70％，最高性能损失55％。
2 细粒度电源开关 可编程逻辑设计特有的开销之一是并非所有片上资源都用于给定的设计。可是，未使用的资源保持供电状态，并以漏电功耗的形式增加了总功耗。模块级电源开关可分别关掉未使用模块的供电。每个模块通过一个电源开关耦接到电源。开关闭合时，该模块工作。开关断开时，该模块从电源有效断开，从而使漏电功耗降到1/50～1/100。电源开关的粒度可以小到单个CLB和BlockRAM。在设计中，这些电源开关可以通过配置比特流进行编程，也可由用户直接控制或通过访问端口控制，实际设计的基准测试结果表明，细粒度电源开关可减少漏电功耗30％。
3 深睡眠模式
便携电子产品的主要要求之一是器件空闲时功耗极低或无功耗。以XilinxSpartan-3A FPGA为例，该芯片可通过进入休眠模式来达到此目的，这需要外部控制，苏醒缓慢，且不能恢复FPGA状态。设计动态控制上述细粒度电源开关，令其关闭所有内部模块供电，仅保留配置和电路状态存储组件为供电状态。这样形成的状态是一种深睡眠模式，其漏电功耗为额定功耗的1％～2％，保存FPGA状态，退出此模式仅需数微秒。
4异构架构
电路的最高时钟频率取决于其时序关键型路径的延迟。非关键型路径的速度可以较慢而不影响整体芯片性能。在大型系统中，可以有几个速度关键型模块(如处理器中的数据通路)，其他模块可以是非关键型(如缓存)。
当今的FPGA就功耗和速度而言是相同的，每个CLB均有同样的功耗和速度特性。异构架构可降低功耗，这种架构包含一些低功耗(同时也较慢)的模块，方法是在低功耗模块中实现非关键型模块。这样做不影响整体芯片性能，因为时序关键型模块并未损失性能。
创建异构架构的一种方法是，分配两条核心供电轨，即一条高电压轨(VDDH)和一条低电压轨(VDDL)。FPGA的每个器件用嵌入式电源开关选择这二者之一，并相应采用高速度或低功耗特性。设计的详细时序确定之后，电压选择便告完成，所以只有非关键型模块才应以VDDL供电。
创建异构架构的另一种方法是，将FPGA分成不同的区，并将这些区分别预制为具有高速度和低功耗特性。可以用不同电源电压、不同阈值或通过若干其他设计权衡条件来实现这些区。要避免性能下降，设计工具必须将设计的时序关键型器件映像成高速度区，而将非关键型器件映射成低功耗区。
5 低摆幅信令
随着FPGA容量增加，片上可编程互连的功耗越来越大。减少这种通信功耗的一种有效方法是使用低摆幅信令，其中导线上的电压摆幅比电源电压摆幅低得多。现今，低摆幅信令常见于在高电容性导线(如总线或片外链接)上进行通信的情况。低摆幅驱动器和接收器比CMOS缓冲器更复杂，所以占用更多芯片面积。但是，随着片上互连逐渐成为总体功耗的较大组成部分，低摆幅信令的功耗优势将证明增加设计复杂性是值得的。当然，FPGA用户不会看到内部信号电压的差异。
图3所示为具有上述某些概念的FPGA架构，其可编程异构架构由高速度和低功耗两个区组成。一个片上功耗模式控制器可管理各种降功耗模式，即深睡眠模式、悬挂模式和休眠模式。在架构内部，可以用专用的供电开关关掉每个逻辑块的电源。通过布线架构的通信信号流经低摆幅驱动器和接收器，以降低互连功耗。
结论
除了目前用于现代FPGA设计的能源优化方案，一些用户设计决策也可以产生显著的功耗效益。可以预见，未来的新技术中会有更大胆地遏制功耗的架构解决方案，从而使新的FPGA应用成为可能。
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华为注资30亿成立数字能源公司，全网刷屏。说到华为的能源产品，故事还是很多的。
首先要说明，华为的能源产品一直都有，绝不是现在才砸30亿，转向做数字能源。可以说，华为自当年做通信设备起，一直就有专门做通信电源的团队，只是不同阶段，有不同的运作方式。
那么，此时华为将能源产品线独立出来，成立数字能源公司，有哪些方面的考量？本文将从以下几个方面梳理一下，希望对同行及想进入这一行的企业及投资人有所帮助。
一、华为数字能源的演进 历史
二、华为数字能源产品种类
三、华为为什么此时成立数字能源公司
四、华为数字能源资本化先行之可能性
五、华为数字能源未来布局
众所周知，华为是做通信设备起家，而通信设备对电源和环境有特殊的要求，同时还要求在断电时能立即启动备用电源，从而不影响设备的正常运行。介于此，华为从刚开始就有专门做通信电源的部门，当初叫华为电气，简称“华电”，现在华为深圳总部园区还有一栋楼叫“华电大楼”。
2000年，互联网泡沫席卷全球，华为未能幸免。2001年10月，华为以75亿美金，约60亿人民币，溢价400%，将华为电气卖给了美国艾默生电气公司。这是华为发展史上最著名的一次资产变现，世纪初的60亿巨资，不仅帮华为渡过了危机，依靠这笔资金，华为开拓了海外市场，奠定了如今华为全球发展的格局。
有意思的是，按交易约定，华为在十年内不得生产、销售原有的网络能源产品，主要向艾默生采购。然而，十年后，华为用很短的时间，又再造了一个更为强大的、产品更丰富的网络能源产品线。新的网络能源产品线，不仅包括站点能源，还有光伏、数据中心能源、车载能源产品等。
随着数字化时代的到来，数字技术和电力电子技术相结合，提供更为高效、可靠、绿色、智能的数字能源产品，实现对电能的转换、存储和控制，基于此，华为网络能源产品线更名为华为数字能源产品线。
今年初，曾任华为云与计算BG总裁的侯金龙，调任数字能源产品线总裁，华为数字能源一下子又红了起来，也意味着，华为数字能源可能有大动作。果然，经过几个月的调整，数字能源公司正式成立，轮值董事长胡厚昆亲自担任法定代表人，侯金龙任总经理。
华为数字能源产品，目前主要有站点能源、数据中心能源、智能光伏、车载电源、模块电源等五大类。
华为网络能源产品线目前多个产品已业界领先，智能光伏逆变器全球市场份额第一，UPS电源中国区市场份额第一，模块化数据中心中国区市场份额第一。
1、站点能源，主要为有线、无线通信设备提供电源，又分为运营商站点能源和行业站点能源。
（1）5G Power，包括室内/室外电源、嵌入式电源、室外刀片电源、机房电源。
（2）iSate Power，包括智慧杆站、智慧超级站、智慧魔盒电源、智慧综合供能。
（3）一体化站点Power Cube 500
（4）行业站点能源，包括室外/室内一体化智慧站点、智慧锂电系统、刀片电源、嵌入式电源与模块、先进混合供电。
2、数据中心能源，为数据中心机房提供不间断电源UPS、微模块、温控、管理系统等。
（1）不间断电源UPS，包括1-1200kVA各系列UPS、SmartLi UPS、SmartLi智能锂电解决方案。
（2）智能微模块，FusionModule 500/800/2000/5000智能微模块数据中心。
（3）预制模块化数据中心
（4）智能温控产品
（5）数据中心管理系统
3、智能光伏
（1）商业（to B），智能光伏控制器、逆变器。
（2）民用（to C），智能光伏逆变器、智能通信棒、智能光伏管理系统。
4、车载电源
（1）电动化端到端解决方案
（2）直流充电模块
（3）电机控制器
（4）三合一电驱动系统
（5）多合一电驱动系统
（6）车载充电系统
（7）智能电池管理系统
5、模块电源
模块电源，包括铂金550W/800W/3000W模块电源。
华为此时成立数字能源公司，主要有以下几方面的考量。
1、与先进制程的芯片弱相关方向寻求更大的增长
境外大国对华为无底线的强压，迫使华为在与先进制程的芯片弱相关、甚至不相关的领域，寻求更大的增长空间。而，数字能源的各系列产品，恰恰属于这类产品。本来华为数字能源发展不错，未来可期，在此情况下，被赋予使命，理所当然了。
2、数字能源强劲增长
各行各业的信息化、数字化，及云、AI、5G等技术快速发展，对高效、清洁、智能、安全的能源需求十分强劲！2019年，华为网络能源的销售已突破300亿元，同比增长40%，未来几年华为数字能源持续两位数增长不是奢望。
3、碳达峰碳中和带来新机遇
面对全球性的碳减排，我国已经确定了碳达峰碳中和时间表，降低能耗、减少碳排放已是大势所趋，未来产品的碳排放将是核心竞争力之一，碳排放不达标或过高，将在竞争中失去优势。
华为在能源产品中尽早融入AI，引入“比特管理瓦特”的先进理念，在能源的高效、清洁、智能等方面走在了业界前列。比如，华为的间接蒸发冷却和智能调优技术，能让1500个机柜的数据中心每年可以省电1300万度，产生巨大经济效益，同时又低碳环保。
4、华为数字能源可能先行进入资本市场
关于华为数字能源进入资本市场的可能性，将在下文第四部分阐述。
华为公司发展到现阶段，在国际、国内的影响力，恐怕是全球任何一家高 科技 公司无法相比的。正因如此，才招致别人倾其所能的打压，甚至结伙围攻。这种情况下，靠“独狼”式单打独斗，肯定是不行了。
只有通过资本市场，利益分享，才能风险共担，才能聚焦更多的力量，争取更多的资源。这一点，估计华为公司也已意识到，四月份任老先生在讲话中，首次透露可能会有部分业务未来进入资本市场。
笔者认为，华为很可能选择非核心业务首先试点，通过部分融资，再重组，然后上市。
华为数字能源业务符合这样的条件。
1、华为数字能源业务经过多年发展，盘子已很大，业绩不错。
2、华为数字能源业务对于华为不是最核心业务，可以试点，即使出现问题，不会影响华为的大局。
3、华为数字能源业务，未来发展空间很大，通过引入资金，可以聚集各方资源，可能带来更快、更大的发展。
未来，华为将进一步聚焦大数据、5G、AI、云等ICT技术与能源互联网融合，通过能源云+能源网，实现比特管理瓦特。
通过“源、网、荷、储”以及多能互补的综合智慧能源服务平台，实现“风光发电、储能、充电、工业与建筑节能、站点与数据中心节能、配电网”等场景的智能管理，将能源“发送配用”数据打通。
在车载电源方面，解决充电快捷性、续航里程、安全顾虑等消费者关注的问题。
发展新型储能技术，如新型电化学、氢能等，满足不同场景的能量存储需求；打造智能储能系统，通过云BMS（电池管理系统）对电池的全生命周期智能化管理。
围绕零碳站点、零碳数据中心，打造零碳、高效、智能解决方案。
综述，华为成立数字能源公司，将在与先进制程的芯片弱相关方向，强势发展，力求更大的增长空间，并可能择机进入资本市场。
深圳宝安区的雅达电源制品公司是艾默生网络能源之嵌入式电源的研发中心 它位于金威啤酒厂后面,旁边有普天,金威源等企业
至于待遇,如果你是资源研发人员, 可以拿到8K以上
如果只是一般了解电源的水平,3-7K的也有
南山的研发部源自以前的华为安圣,现属艾默生网络能源。 它研发的产品主要以通信电源及机柜为主 这是两个不同的研发部一年前还是财务核算的， 不过现正在合并。
至于工作语言,整过艾默生网络能源之嵌入式电源是用英语邮件沟通(在宝安有不少菲律宾人), 有时需用口语与海外人员联系 但以前华为安圣部分仍用中文邮件沟通, 但也要求英语水平较高
