时钟门控
降
低功耗最早并经试验证明切实可行的技术也许还是时钟门控。IC 设计中，动态功率的三分之一到二分之一消耗在了芯片的时钟分配系统上。Keating 称：“概念很简单：如果你不需要时钟运行，就把它 关掉。”今天，时钟门控有两种常用方法：局部和全局（图 4）。如果你通过一个复用器将送入触发器输出端的数据反馈到其输入端，则一般就不再需要时钟了。因此，你可以用一个可计时关闭信号的时钟门控单元替代反馈复用器，然后通过控制复用器的使能信号来控制时钟单元对信号关断的计时。
在数字设计的早期，设计者必须手工完成这个任务，现在任何一种称职的商用综合工具都可以自动完成。Keating 说：“工具现在都已经准备好了，它们会介入，自动寻找复用器，如果发现了一个反馈复用器，则换成一个时钟门控单元。当我们开始讨论32位寄存器时，用这种技术可以获得相当大的节省。”他指出，英特尔的工程师今年在SNUG（Synopsys用户小组）上展示了一篇报告，称用这种技术节省了43%的动态功率（参考文献2）。
另一种时钟门控的常用方法是全局时钟门控，它是简单地关闭整个块的时钟，一般是针对一个中心式时钟发生器模块。这种方法与局部时钟门控不同，它关闭了整个块的功能。由于它切断了整个时钟树，因此进一步降低了动态功耗。
功耗感知内存
另一种降低动态功耗和泄漏的常用技术是采用功耗感知内存。
这种技术最简单的形
式是：当一个内存阵列中有几段没有使用时，就切断它们的电源。这类技术的另一种形式是本体偏置内存。采用这种方法后，设计者能在某个内存不使用时对其反向偏置，基本上就是提升阈值电压，从而减缓泄漏。另一种越来越常见的技术是为内存使用多模式电源。此时，设计者采用多种电源模式的内存。很多设计都采用双功能的内存，这样，当 CPU 存取内存以读、写数据运行一个主应用时，内存接受全部存取以便为完成运行提供功率。而当不需要读、写内存时，设计者可以对内存编程，将其功率降档到某个水平，此时内存只获得足够维持其内存容量的功率。
功率门控/MTCMOS
也许低功耗设计中最热门的新方法要算功率门控和 MTCMOS（图 5）。与电压门控类似，功率门控也是当设计中一些块没有使用时，临时将其关断。与电压门控相类似的还有该技术的复杂性。Keating 说：“其它技术最好的地方是它们对设计工程师都非常透明。当我编写自己的 RTL 时，我不必考虑什么多阈值、多电压、时钟门控或功耗感知内存问题，因为下游自然有人会关心它。但采用功率门控，我就必须在 RTL 里予以关注。我得设计一个功率控制器，由它来控制我需要关断的那些块，以及关断时间，并且我还得考虑不同块运行时所需要的电压。”
过去有两种功率门控方法，即细粒度和粗粒度功率门控。在细粒度功率门控中，设计者要在每个栅极和地之间放一个开关晶体管。这种方法使设计者能在一系列功能不用时，将与地的连接切断。Keating 称：“库中每个单元都用这种技术。首先，人们确实喜欢用细粒度功率门控，因为它比较容易实现每个单元的电源特性，但它的问题是消耗的面积太大：约两倍至四倍。”设计者也可以对单元作混合和匹配，有些采用功率门控，有些则不用。需要高阈值电压的单元不使用功率门控。大多数情况下，这种功率门控带来的功率损失太大，很多设计小组更愿意采用粗粒度功率门控，此时设计者要建立一个电源开关网络，它基本上是一组开关晶体管，并行地将整个块打开或关闭。这一技术没有细粒度技术的面积问题，但很难在单元基础上作特性描述。
Sequence Design 的 Frenkil 称，现在设计业中正在兴起一种折衷的中粒度功率门控方法。他说，采用这种方法时，“功率门控单元将单独为各个小块供电……如果你查看一种高性能的 65nm 工艺，泄漏很容易达到总设计功耗的 40% ~ 50%。如果你设计一款高性能芯片，就必须应付巨大的泄漏量，因此人们要有多个独立控制的分立电源域。我曾见过一种规模适度的芯片，它有 20 个电源域；如果是先进的芯片，它们的电源域将超过 100 个。”这个数目无论用单纯的细粒度还是粗粒度技术都难于控制。Frenkil 认为，在所有技术中，功率门控是最有希望的。他说：“它能更多地降低泄漏，并且它将很好地适应未来，而像反向偏置这类技术则不能。”
EDA 供应商们一直狂热地尝试功率门控技术的自动化。现在有两个互相竞争的低功耗标准：UPF（统一功耗格式）和 CPF（公共功耗格式），两者的目的都是帮助设计小组更有效地实现功率门控方法。Keating 举例说，在 UPF 设计中，工程师仍然必须在 RTL 中设计功率控制器，但有几个工具，可以协助在设计中插入电源网格、隔离单元以及保留寄存器。Keating 说：“你不必在 RTL 中做这件事，而是使用一种 UPF 公共语言，并规定要被隔离块的一个确定数目。只要一行，就可以完成 RTL 许多行才能做到的工作。这些工具有足够的智能，它们获得这些指令，将指令插入到适当的层级。有些会在综合期间插入，另一些则在布局和布线时插入。”