UPF是一個統(tǒng)一的，被廣泛應用的低功耗實現(xiàn)標準。它用一些標準的語言描述用戶的低功耗設計意圖。

一、UPF所需要的特殊單元庫

1 ）Level-Shifter****和Isolation Cell

對于多電壓設計，需要用Level-shifter來實現(xiàn)不同電壓域之間信號的電平轉換。根據(jù)信號電平由高到低和由低到高的轉換，Level-shifter分為兩類，一種是高到低、一種是低到高；

對于電源關短技術，電源關短區(qū)域的輸出信號在電源關斷時處于不定態(tài)，這種不定態(tài)會導致其負載單元出現(xiàn)內部電流，從而導致不期望的功耗。所以需要在電源關斷區(qū)域的輸出信號上插入Isolation Cell來實現(xiàn)對不定態(tài)的隔離。

2 ）Power-Gating Cell ，Retation-Register和Always-on單元

對于電源關斷技術，需要Power-Gating Cell來實現(xiàn)電源的關斷?？梢赃x擇斷開電源（VDD）或地（VSS）的連接來實現(xiàn)Power-Gating；

電源關斷模塊有可能要求register對關斷前的數(shù)據(jù)進行鎖存或者在電源打開后要求對鎖存的數(shù)據(jù)進行恢復，這就需要特殊的單元Retention-Register。

在電源關斷模塊還有可能需要有些信號線或邏輯長期工作，比如MTCOMS單元的控制信號線，Retention-register的save/restore控制信號，isolation cell的控制信號。為了實現(xiàn)這種功能，這就需要另外的特殊單元叫always-on cell。

二、UPF在芯片設計實現(xiàn)中的應用

芯片劃分3個power domain，分別為PD_1、PD_2、PD_TOP。其中PD_1是掉電區(qū)，PD_2是降壓區(qū)，PD_TOP是常開區(qū)；PD_2嵌套在PD_1內部，當PD_1掉電時，PD_2可以降壓保持數(shù)據(jù)即可。VDD和VDD_2是芯片外部提供的兩個電源，分別提供給PD_TOP和PD_2；而VDD_1是PD_1的內部電源，由VDD經過MTCOMS產生，可以通過控制MTCOMS關斷PD_1掉電。

三、UPF對Power Domain的描述

1）在UPF中，首先要對所有的Power domain進行定義。先設定頂層的power domain，然后描述PD_1和PD_2這兩個power domain。

#power domaindefinitions
Create_power_domainPD_TOP -include_scope
Create_power_domainPD_1 -elements BLOCKA
Create_power_domainPD_2 -elements BLOCKB

2）創(chuàng)建Power domain的建議

• 一些沒有關閉多長時間的邏輯不應該分到關斷domin里

• 對一些關鍵路徑邏輯不應該考慮使用低電壓或者動態(tài)電壓頻率調節(jié)技術

• 只有那些對性能沒有多大影響可以加入一個新的domain

• UPF對Power Network的描述

  然后根據(jù)電源分區(qū)拓撲圖，清晰地描述各個power_domain里面的電源網絡（Power Nerwork），如下所示，詳細的定義了每個domain里面的電源線的名稱以及和芯片原始電源輸入端口的連接關系。

#power ports definitions//創(chuàng)建頂層的電源ports
Create_supply_port VDD-domain PD_TOP -direction in
Create_supply_port VDD_2-domain PD_TOP -direction in
Create_supply_portVSS -domain PD_TOP -direction in
#supply netsdefinitions//創(chuàng)建內部電源線
Create_supply_netVDD -domain PD_TOP//頂層的電源線
Create_supply_net VDD-domain PD_1 -reuse//連接到內部domain
Create_supply_net VDD_2-domain PD_TOP
Create_supply_net VDD_2-domain PD_1 -reuse
Create_supply_net VDD_2-domain PD_2 -reuse
Create_supply_net VDD_1-domain PD_1
Create_supply_net VSS-domain PD_TOP
Create_supply_net VSS-domain PD_1 -reuse
Create_supply_net VSS-domain PD_2 -reuse
#connect thesupply net to power port
Connect_supply_netVDD -ports VDD
Connect_supply_netVDD_2 -ports VDD_2
Connect_supply_netVSS -ports VSS
#define theprimary power/ground for power domains
Set_domain_supply_netPD_TOP -primary_power_net VDD -primary_ground_net VSS
Set_domain_supply_netPD_1 -primary_power_net VDD_1 -primary_ground_net VSS
Set_domain_supply_netPD_2 -primary_power_net VDD_2 -primary_ground_net VSS

四、UPF對Power Gating的描述

1）含有電源關短模塊，需要在UPF中定義電源關短電源（Power Gating cell），描述該單元的電源輸入輸出，以及控制信號的連接。

Create_power_switch SW1-domain PD_1\\
-output_supply_port {VDD_OUT VDD_1}\\
       -input_supply_port{VDD_INVDD}\\
-control_port{PW_CTRL pd1_pw_en}\\
-on_state {PW_ON VDD_IN {PW_CTRL}}
-ack_port{PW_ACK pd1_pw_ack}

該條命令中VDD_1是VDD經過該單元后的電源名稱，pd1_pw_en是控制信號，當該控制信號為高的時候，VDD_1接通VDD使電路處于開啟狀態(tài)，除了該控制信號，該單元還輸出一個叫pd1_pw_ack的響應信號。

五、UPF對Isolation的描述

因為芯片有關斷模塊，從功能上了為處理模塊關斷后信號輸出的穩(wěn)定性，還需要增加關斷電源模塊處于關斷時如何插入isolation單元的描述。如下所示，以PD_1的邊界信號定義為例：指定其所有輸入信號都不插入isolation cell，輸出信號默認插入到0的isolation cell，對其中兩個特殊信號輸入到1的isolation cell。并且定義了isolation cell的控制信號，以及插入的位置是在PD_TOP domain。

六、UPF對Power state的描述

在UPF里面，還有一個非常重要的部分，那就是描述電源狀態(tài)表（Power state Table），也就是說要描述各個電源有哪些工作模式。有了這個表格，工具就可以判斷是否需要在各個電源模塊之間插入特殊的單元。

本芯片共有三種工作模式：

pst_pd1_ON是正常模式，三個domain都是1.2V供電；

pst_pd1_OFF是掉電模式，PD_1掉電，其他兩個domain都是1.2V供電；

pst_pd1_LOW是掉電模式，PD_1掉電，PD_2降壓到0.8V供電；

add_port_state VDD -state{NOR_VOL 1.2}
add_port_state VDD_1 -state{NOR_VOL 1.2}
add_port_state VDD_1 -state{OFF_VOL off}
add_port_state VDD_2 -state{NOR_VOL 1.2}
add_port_state VDD_2 -state{LOW_VOL 0.8}
create_ps top_pst -supplies [list VDD VDD_1 VDD_2]
add_pst_state pst_pd1_ON -pst top_pst -state{ NOR_VOL NOR_VOL NOR_VOL}
add_pst_state pst_pd1_OFF -pst top_pst -state{ NOR_VOL OFF_VOL NOR_VOL}
add_pst_state pst_pd2_LOW -pst top_pst -state{ NOR_VOL OFF_VOL LOW_VOL}