功耗术语速查表：把低功耗黑话一次收拢
更新时间：2026-09-15。本文是「集成电路大类 · 低功耗设计与验证」入门层系统篇第 46 篇。读手册、看报告、开会时，低功耗领域的缩写密度可能是全芯片行业最高的之一：P 和 E、α 和 Vt、CG 和 PG、UPF 和 CPF、SAIF 和 SPEF……这篇把入门系列出现过的术语按主题分成十组，每条给「是什么、单位、易混点」，建议收藏随用随查。系统地图见低功耗导读。
一、能量与功率基本量
| 术语 | 英文/符号 | 一句话解释 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 功率 | Power, P | 单位时间消耗的能量，「烧得多快」 | W（瓦）= J/s |
| 能量 | Energy, E | 完成一件事总共烧掉的量，「烧了多少」 | J（焦）= W·s |
| 平均功率 | Average Power | 一段时间能量除以时间，决定发热与续航的均值 | W |
| 瞬时功率 | Instantaneous Power, P(t) | 某一时刻的功率，DPA 曲线的纵轴，决定峰值 | W |
| 峰值功率 | Peak Power | 时间窗内最大功率，关联涌流、压降、电源选型 | W |
| 电荷量 | Charge, Q | 电流对时间积分，电池容量的本质 | C 或 mAh |
| 电池容量 | Capacity | 电池能放出的总电荷 | mAh / Ah |
| 能量容量 | Energy Capacity | 电池存的总能量，容量×标称电压 | Wh |
| 占空比 | Duty Cycle | 高耗状态时长占周期比例，事件折算均值的关键 | % |
| 驻留 | Residency | 系统实际停留在某电源态的时间比例，固件遥测 | % |
易混点：功率高不等于费电——能量与功率讲过，瞬时 100mW 跑 1ms 与 1mW 常驻 100ms，能量相同；电池寿命由时间平均电流（电荷）决定。
二、动态与静态功耗
| 术语 | 符号 | 一句话解释 | 单位/典型 |
|---|---|---|---|
| 动态功耗 | Dynamic Power | 信号翻转对负载电容充放电产生 | W |
| 动态功耗公式 | P=αCV²f | 活动率×负载×电压平方×频率 | — |
| 活动率/翻转率 | Activity, α / toggle rate | 信号每周期翻转的频繁程度 | 0~1 或次/ns |
| 内部功耗 | Internal Power | 单元内部短路/充放电，含 input pin power | W |
| 开关功耗 | Switching Power | 单元对外部负载电容充放电 | W |
| 短路电流 | Crowbar/Short Current | 翻转瞬间上下管同时导通的直流通路 | 瞬态 |
| 静态/漏电功耗 | Static/Leakage Power | 不翻转也流的电流，先进工艺占比飙升 | W |
| 亚阈值漏电 | Subthreshold Leakage | 晶体管「关断」时沟道仍有的微弱电流 | 主项 |
| 栅极漏电 | Gate Leakage | 栅氧隧穿电流，薄氧化层节点显著 | — |
| 结漏电 | Junction Leakage | 反偏 PN 结漏电，随温度上升 | 温敏 |
| 毛刺功耗 | Glitch Power | 组合逻辑输入不同步产生的短暂假翻转 | 动态的一部分 |
三、省电技术
| 缩写/术语 | 全称 | 一句话解释 |
|---|---|---|
| CG | Clock Gating | 空闲模块切断时钟沿，省动态、不省漏电，恢复 1 拍 |
| ICG | Integrated Clock Gating cell | 带锁存防毛刺的专用门控单元，综合自动插 |
| PG | Power Gating | 空闲模块彻底断电，省漏电，代价是上下电序列 |
| DVFS | Dynamic Voltage & Frequency Scaling | 按负载动态切电压/频率档，吃 V² 杠杆 |
| AVS | Adaptive Voltage Scaling | 按硅片实测/时序余量自适应调压（更进阶） |
| DVS | Dynamic Voltage Scaling | 只调压（频率另算）的简化说法 |
| OI | Operand Isolation | 操作数隔离，冻结无用数据通路输入抑制翻转 |
| MTCMOS | Multi-Threshold CMOS | 用高/低阈值单元混合，省电与性能折中 |
| HVT/LVT/SVT | High/Low/Standard Vt cell | 高阈值漏电慢、低阈值快但漏电大 |
| RBB/FBB | Reverse/Forward Body Bias | 反偏/正偏体电压，压漏电或提性能 |
| NTC | Near-Threshold Computing | 电压压到阈值附近，能效极高但性能/方差代价大 |
| retention | — | 断电时用专用单元保住状态 |
| AON | Always-On | 常开域/常开逻辑，睡眠时仍供电 |
| DFS | Dynamic Frequency Scaling | 只调频不调压 |
四、电源域与低功耗单元
| 缩写/术语 | 全称 | 一句话解释 |
|---|---|---|
| PD | Power Domain | 共用一路电源、可一起开关的区域 |
| PST | Power State Table | 各电源域状态组合与合法迁移表 |
| switch / header / footer | Power Switch Cell | 电源门控开关；header 切 VDD、footer 切 VSS |
| ISO | Isolation Cell | 断电域输出被钳到固定值，防 X 外泄 |
| retention FF | Retention Flip-Flop | 断电时把状态存到常开的影子锁存器 |
| LS | Level Shifter | 跨电压域转换电平，否则信号无法正确识别 |
| ELS | Enable Level Shifter | 带使能、兼做隔离的电平转换单元 |
| AON island | Always-On Island | 常开岛，放唤醒/电源控制/RTC |
| rail | Power Rail | 电源轨道（VDD/VSS 网络） |
| multi-rail | — | 一颗芯片多组电源轨 |
| save/restore | — | 断电前保存、上电后恢复的序列 |
| power-up/down seq | — | 上下电必须遵守的先后顺序 |
五、电源管理与状态（系统/软件侧）
| 缩写/术语 | 全称 | 一句话解释 |
|---|---|---|
| PMIC | Power Management IC | 电源管理芯片，多路 DC-DC/LDO、管上下电 |
| DC-DC | Buck/Boost | 开关电源，效率高、有纹波 |
| LDO | Low-Dropout Regulator | 线性稳压器，安静但压差部分变热 |
| Iq | Quiescent Current | 静态/地电流，常驻省电的关键 |
| C-state | CPU idle state | CPU 空闲态（C0 活跃…Cx 越深越省、唤醒越久） |
| P-state | Performance state | 性能态，对应不同 V/F 档 |
| governor | — | OS 里决定调频策略的算法（powersave/ondemand…） |
| sleep/deep sleep | — | MCU 的浅睡/深睡，关的东西逐级增多 |
| RTC | Real-Time Clock | 实时钟，常开、负责定时唤醒 |
| wakeup source | — | 能把系统从睡眠拉起的事件（GPIO/UART/RTC） |
| runtime PM | — | OS 按引用计数给外设单独上下电的框架 |
| RAPL | Running Average Power Limit | x86 能耗计数与功率封顶接口 |
| BOR | Brown-Out Reset | 电压跌到阈值触发复位，峰值压降要避开 |
六、分析、签核与文件格式
| 缩写/术语 | 全称 | 一句话解释 |
|---|---|---|
| DPA | Dynamic Power Analysis | 动态功耗分析，真实激励下逐时 P(t) |
| SAIF | Switching Activity Interchange Format | 翻转率统计文件（紧凑、功耗用） |
| VCD | Value Change Dump | 完整信号波形 dump（大、仿真通用） |
| FSDB | Fast Signal Database | 压缩波形格式（含 FSDB-power 扩展） |
| UPF | Unified Power Format（IEEE 1801） | 电源意图标准描述 |
| CPF | Common Power Format（Si2） | 另一套电源意图格式，与 UPF 概念对应 |
Liberty / .lib | — | 单元时序/功耗库，含漏电与内部功耗表 |
| SDF | Standard Delay Format | 标准延时反标 |
| SPEF | Standard Parasitic Exchange Format | 寄生 RC 交换格式，时序/压降用 |
| SDC | Synopsys Design Constraints | 时序约束（时钟、例外） |
| IR-drop | — | 电源网络电阻造成的内部电压下降 |
| EM | Electromigration | 大电流长期迁移金属、影响寿命 |
| decap | Decoupling Capacitance | 去耦电容，缓冲瞬态电流、压动态压降 |
| PDN | Power Delivery Network | 从电源到晶体管的整条供电网络 |
| PVT | Process/Voltage/Temperature | 工艺/电压/温度角点 |
| corner | — | 一组 PVT 组合，签核要覆盖多角 |
| signoff | — | 达到可交付标准的最终核查 |
七、测量、热与单位换算
| 缩写/术语 | 全称 | 一句话解释 |
|---|---|---|
| P(t) | Instantaneous power | 电流探头或分析仪采到的实时功率曲线 |
| current probe | — | 电流探头，把电流转成示波器能读的电压 |
| source measure unit | SMU | 源表，可微安级精确供电并测电流 |
| power analyzer | — | 电源分析仪，多量程自动切换抓 µA~mA |
| Joules per bit | J/bit | 传输/计算每比特能耗，外设能效口径 |
| Tj/Tc/Ta | Junction/Case/Ambient temp | 结温/壳温/环境温度 |
| θJA | Junction-to-ambient thermal resistance | 结到环境热阻（°C/W） |
| TDP | Thermal Design Power | 热设计功耗，散热设计的依据 |
| PUE | Power Usage Effectiveness | 数据中心总耗电/IT 耗电，越接近 1 越好 |
| di/dt | — | 电流变化率，涌流导致压降与噪声 |
常用换算：1W = 1000mW = 10⁶µW；1A = 1000mA = 10⁶µA；能量 1Wh = 3600J；电流容量 1mAh = 3.6C；直流功率 P(W)=V(V)×I(A)；电阻压降 Vdrop=I×R。
八、三组最高频的「别搞混」
- 能量 vs 功率：能量是「总量」（J），功率是「速率」（W=J/s）。续航问的是能量/平均功率，电源选型和压降问的是峰值功率。慢做一件事可能功率低但能量不变甚至更高。
- 时钟门控 vs 电源门控：CG 停时钟、状态保留、只省动态、恢复 1 拍、综合自动做；PG 断电源、状态默认丢失（要 retention）、动态漏电一起省、恢复要走上下电序列、成本高。详见三模式对比。
- retention vs isolation：retention 解决「断电域自己的状态要不要留住」（时间维度、域内）；isolation 解决「断电域输出给别人的信号别变成 X」（空间维度、边界）。两者常同时用但职责完全不同，见保持与隔离。
九、一张图记住十组术语的位置
读这张图的方法：任何一个陌生缩写，先定位它属于哪一组，就知道它回答的是哪类问题。看到 α、toggle rate 知道在谈动态那笔账；看到 header/footer、clamp 知道在谈域与单元；看到 θJA、Tj 知道在谈热；看到 residency、governor 知道在谈固件策略。术语不再是散落的缩写，而是一条从「一笔能量账」流向「实测电流与热」的链。
十、再补四组容易在面试里被问倒的辨析
1）LDO 还是 DC-DC，省的是哪笔账？ 这是板级电源转换效率问题，严格说不在芯片内部两笔账里，但直接影响整机能量：DC-DC（开关电源）效率高（常 85%~95%）但有纹波和噪声，适合大电流主轨；LDO 是线性稳压，压差部分 (Vin−Vout)×I 直接变成热，效率低但干净，适合小电流、对噪声敏感的模拟/RTC 轨。低功耗设计常让大电流域走高效 DC-DC、常开小电流域走低 Iq 的 LDO，详见 PMIC。
2）静态电流 Iq 和漏电 leakage 是一回事吗？ 不是。漏电是晶体管关断时器件层面的亚阈值/栅极电流，芯片上电就有；Iq 是稳压器/芯片在「空载但使能」状态下自己消耗的电流，包含偏置、基准、部分常开逻辑。系统待机预算里两者都要算，外加板级上拉/分压的漏电，见预算实战。
3）SAIF 和 VCD 都带活动信息，功耗分析为什么偏爱 SAIF？ VCD 是完整波形，记录每个信号每次跳变，信息全但文件巨大，适合调试；SAIF 只存统计量（翻转率、静态为 1 的概率），紧凑、专为功耗计算设计，长回归用 SAIF 更现实。需要精确对齐某个瞬态事件时才回 VCD/FSDB，见格式速览。
4）IR-drop 和 EM 都跟电源金属有关，区别是什么？ IR-drop 关心电压：电流流过电阻网络把内部电压拉低，影响时序和功能，是「电压够不够」的问题；EM（电迁移）关心寿命：长期大电流把金属原子缓慢迁移、最终开路或短路，是「线能用几年」的问题。同一段电源金属可能既要加宽以降 IR-drop，又要按电流密度过 EM 规则，两者由 PDN 一起兜，见电源网络。
十一、读 datasheet 时的三个好习惯
- 先找电流-状态表：正规低功耗器件手册会给 I_RUN/I_SLEEP/I_SHUTDOWN 各自在某电压、某温度、某时钟下的值；只给一个「典型电流」的手册要追问测试条件。
- 盯住温度脚注：睡眠电流常标 25°C 典型值，高温可能翻几倍——做预算要用高温值，而不是挑最好看的数字。
- 区分 typ 与 max：量产一致性由最大值保证，续航承诺不能建立在典型值上，至少要按 max 或加离散裕量评估。
十一补、面试 / 评审快问快答（十题）
这十题覆盖最常被追问的概念边界，答案都能在前文链接里展开：
- 问：降压为什么比降频省电？ 答：动态功耗里电压是平方项，频率是线性项，砍电压收益成平方放大，但电压受最高频率约束，必须沿 V/F 曲线一起降。
- 问：时钟门控为什么不省漏电？ 答：电源没断，晶体管仍偏置，亚阈值漏电照常；它只停止了翻转相关的动态功耗。
- 问：retention 和 isolation 能只做一个吗？ 答：职责不同。只要断电域状态要留就需 retention；只要断电域有信号连到活域就需 isolation，两者经常同时存在但互不替代。
- 问：电源门控省得多，为什么不全局都关？ 答：上下电有能量和延迟代价，还要配开关、隔离、保持、电源序和验证；唤醒频繁或延迟敏感的域，开关成本可能超过省下的漏电。
- 问：功耗报告里 internal 和 switching 怎么分？ 答：internal 是单元内部（含短路电流与内部节点），switching 是单元对外部负载电容充放电；两者加起来才是完整动态功耗。
- 问：为什么漏电签核看高温，时序常看低温慢角还要看高温？ 答：漏电随温度指数涨，最坏功耗在高温；而先进工艺还可能有低温迁移效应，签核 corner 要按目标分别覆盖，不能用一个温度包打天下。
- 问：测睡眠电流为什么普通万用表不够？ 答：量程和采样率不匹配，既抓不到 µA 级底噪，也抓不到 mA 级瞬态脉冲；要多量程电源分析仪或带跨阻放大的测量方案。
- 问：PUE 接近 1 说明什么？ 答：供配电与制冷额外开销趋近于零，进入 IT 的电几乎都用在计算上，是数据中心能效的理想方向。
- 问：能量采集中「能量中性」是什么意思？ 答：长期看采集到的能量不少于消耗的能量，设备才能脱离电池永续运行，它约束的是能量积分而非任一瞬间功率。
- 问：residency 为什么重要？ 答：再深的省电态，实际进不去或进去时间很短都白搭；续航由各电源态的实际驻留比例决定，需要固件计数器和实测对账。
把这十题和三模式对比、两笔账一起过一遍，入门阶段最核心的术语辨析就算闭环了。
十二、读 datasheet / 报告时的符号对照
| 你看到的 | 通常含义 |
|---|---|
| I_ACT / I_SLEEP / I_SHUTDOWN | active/sleep/关断电流 |
| I_RUN @ MHz, V | 某频率电压下运行电流 |
| t_WAKE / t_SAVE / t_RESTORE | 唤醒/保存/恢复时间 |
| CIN / COUT | 输入/输出引脚电容 |
| VDD_min / V_ret | 最低工作电压 / 保持电压（retention 供电） |
| internal / switching / leakage | 报告里的内部/开关/漏电三栏功耗 |
| dynamic / static | 动态/静态两大类 |
| Toggle Rate / Static Prob. | 翻转率 / 信号为 1 的静态概率 |
| Worst / Typical corner | 最坏/典型角点（漏电对 corner 极敏感） |
结语
术语的价值不在背诵，而在让跨岗位沟通零歧义：当架构说「这个域要能 retention」、物理说「这里 IR-drop 紧张」、固件说「C-state residency 不够」、签核说「换个 corner 漏电翻倍」，你能立刻知道他们各自在指哪一笔账。把这张表和低功耗手段全景、低功耗评审清单放在一起，就是一套可随身带的入门工具集。
一句话收口：缩写只是标签，真正要记住的是每个术语背后那笔账——它影响动态还是漏电、影响峰值还是均值、由谁负责、在哪一步验证。
总结
这张速查表把低功耗黑话按能量功率基本量、动态/静态功耗、省电技术、电源域单元、电源管理、文件格式、签核、测量热、数据中心、器件工艺十组收拢；辨析的关键边界是：功率高不等于费电（能量才是账单、寿命由时间平均电流决定），Iq 是稳压器空载自耗而 leakage 是晶体管关断电流，SAIF 紧凑统计适合长回归、VCD 完整波形适合调试，IR-drop 问电压够不够、EM 问线能用几年。读 datasheet 要找分状态电流表、盯高温脚注、区分 typ/max，陌生缩写先定位它属于整条能量链的哪一组。