随着半导体工艺的不断发展,集成电路在性能和可靠性方面得到不断提升,与此同时,各种电子移动设备广泛应用于各个领域,整个系统的复杂度也在不断提高,功耗也随之增加,这些都使得功耗成为芯片设计发展的重要瓶颈之一。本文主要研究一款28nm GPU芯片的低功耗设计方法与物理实现。在保证设计性能的前提下达到降低功耗的目的。首先论文从理论上介绍了功耗的类型及功耗分析的基本概念,包括IR-drop, Ground bounce, EM,讲述了低功耗设计中常用的几种方法：电源门控技术,门控时钟技术,多阈值电压技术和多电源多电压技术。接着重点讲述了这些低功耗技术是如何应用在实际的设计中的。通过对数据流的分析和电源线宽度及间距的估算,得到相对合理的布局和电源规划,在保证电源线充分连接的前提下占用较少的布线资源,为后续的布局布线预留出更加充足的布线资源。门控时钟的插入实现了芯片功耗的动态管理,从而保证低功耗设计的要求。同时利用多阈值单元库对设计进行功耗的优化,大幅降低了芯片的漏电功耗。最后运用功耗分析工具对设计进行功耗及电压降的分析,包括对功耗特性的仿真分析,得到IR-drop的梯度图,同时又对其电源开启时间及过冲电流进行分析,结果表明门控电源网络能够满足安全性、稳定性以及功耗的要求。