UPF是一個統一的，被廣泛應用的低功耗實現標準。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來實現不同電壓域之間信號的電平轉換。根據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，電源關短區域的輸出信號在電源關斷時處于不定態，這種不定態會導致其負載單元出現內部電流，從而導致不期望的功耗。所以需要在電源關斷區域的輸出信號上插入Isolation Cell來實現對不定態的隔離。

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

對于電源關斷技術，需要Power-Gating Cell來實現電源的關斷。可以選擇斷開電源（VDD）或地（VSS）的連接來實現Power-Gating；

電源關斷模塊有可能要求register對關斷前的數據進行鎖存或者在電源打開后要求對鎖存的數據進行恢復，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，PD_2是降壓區，PD_TOP是常開區；PD_2嵌套在PD_1內部，當PD_1掉電時，PD_2可以降壓保持數據即可。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電壓頻率調節技術

• 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

  然后根據電源分區拓撲圖，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，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}