关于ICG （integrate clock gating）

关于ICG （integrate clock gating）

集成时钟门控是现代SoC（片上系统）设计中用于降低动态功耗的核心技术。本文档将从基本概念、电路结构、工作原理、设计原则等多个维度，对ICG进行全面解析。

一、 什么是时钟门控？

时钟门控是一种通过控制时钟信号的开关，来降低芯片功耗的技术。其核心思想是：当某个模块或寄存器在一段时间内不处理数据（即处于空闲状态）时，通过关闭通往该模块的时钟信号，阻止其内部的无效翻转，从而显著降低动态功耗。

二、 核心问题：为何不能直接使用与门进行门控？

一个直观的想法是使用一个与门，将原始时钟和使能信号相与，来控制时钟的通断。
Gated_CLK = CLK & EN
然而，这种简单方法是绝对禁止的。原因是毛刺的产生。

• 问题根源：使能信号（EN）是组合逻辑产生的，其到达与门的时间点不确定。如果EN信号在CLK为高电平期间发生变化，与门的输出Gated_CLK可能会产生一个窄脉冲，即“毛刺”。
• 严重后果：时钟线上的毛刺会被寄存器误认为是一个有效的时钟沿，导致寄存器在错误时刻锁存数据，造成整个电路的功能错乱。

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三、 ICG的标准电路结构

为了安全地实现时钟门控，业界采用了标准化的ICG单元。其核心结构是**“锁存器 + 逻辑门”**的组合，确保