專利名稱：具有喚醒單元的半導(dǎo)體裝置的制作方法
具有喚醒單元的半導(dǎo)體裝置
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，更具體地，涉及包括設(shè)計用于多種封裝類型和使用各種引腳數(shù)量封裝的SOC電路的片上系統(tǒng)(SOC)半導(dǎo)體裝置的低功耗喚醒架構(gòu)。微控制器単元(MCU)，如通常用于SOC上的那些，具有包括用于該SOC核的主要部分的電源選通的低功耗模式。為了退出該低功耗模式，通常外部喚醒源通過該SOC的輸入/輸出(I/o)焊盤將喚醒信號提供至該S0C。該I/O焊盤包括I/O緩沖器，用來驅(qū)動負(fù)載的和/或用來提供針對如靜電放電(ESD)的外部振動的隔離。圖I示出了與I/O焊盤(未圖示)相關(guān)聯(lián)的常見緩沖器電路10，其具有輸入緩沖器11，接收來自該I/O的輸入信號并生成喚醒路徑信號(Ipp_ind)。將到該緩沖器電路10的輸入信號(Ipp_do)通過輸出緩沖器或驅(qū)動器12進(jìn)行路由。該緩沖器電路10也接收上電 復(fù)位(POR)信號。然而，該POR信號獨立于普通POR信號，將這個獨立POR信號提供至連接芯片喚醒電路的緩沖器電路。在低功耗模式中該獨立POR信號未激活。在低功耗模式中可禁用該輸出緩沖器12，但是通過保持該核供應(yīng)到該輸入緩沖器11激活以使能該喚醒路徑來使得輸入緩沖器11保持使能，其被示為到該緩沖器電路10的“核供應(yīng)打開”輸入。為了運行，到該緩沖器電路10的IO供應(yīng)同樣打開，示為“10供應(yīng)打開”。然而，保持該輸入緩沖器11激活增加了顯著的功率消耗，其在較大電路中能夠占用額外5-10 i! A的電流。在處于低功耗模式中將該核供應(yīng)提供到輸入緩沖器的需求也表示了物理設(shè)計消耗，因為必須將總是打開的電源供應(yīng)路由到選擇的焊盤/緩沖器。為了最小化縮短的風(fēng)險并避免電流泄漏，用于焊盤/緩沖器的電源供應(yīng)的布局和設(shè)計應(yīng)獨立于在低功耗模式下可能是關(guān)閉的電源供應(yīng)。然而，該需求増加了焊盤環(huán)的復(fù)雜度，因為需要提供獨立的供應(yīng)軌跡以支持這些焊盤/緩沖器。也可能需要定制的黏連邏輯用于不同的焊盤環(huán)組件。而且，對于使用通用I/o庫所設(shè)計的電路，這樣的定制邏輯需求可能無法獲得。因此，期望的是具有ー種不需要將I/O焊盤保留在總是打開狀態(tài)的用于半導(dǎo)體裝置的低功耗架構(gòu)。將進(jìn)一歩期望的是能夠移除將核電源供應(yīng)提供至這些I/O焊盤的需求。附圖
簡要說明當(dāng)結(jié)合這些附圖進(jìn)行閱讀時，將更好地理解到優(yōu)選實施方案的后續(xù)具體說明。本發(fā)明通過示例的方式進(jìn)行描述而不是由其中相同標(biāo)記指示類似元件的這些附圖所限制。應(yīng)當(dāng)理解，這些圖不是按比例的并已經(jīng)被簡化以便于理解本發(fā)明。圖I是常見I/O焊盤緩沖器電路的原理電路圖；圖2是依照本發(fā)明的一實施方案的具有喚醒路徑的I/O焊盤緩沖器電路的原理電路圖；圖3是依照本發(fā)明的實施方案的喚醒架構(gòu)的原理方框圖；和圖4是依照本發(fā)明的實施方案的多種封裝裝置的喚醒架構(gòu)的原理方框圖；和圖5是示出了與圖4的喚醒架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的用于喚醒選通信號的解碼邏輯的表。發(fā)明具體描述
根據(jù)ー發(fā)明，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體裝置，具有低功耗模式并包括至少ー個接ロ焊盤，電源管理控制器(PMC)和用于喚醒來自所述低功耗模式的所述裝置的至少一部分的喚醒單元，其中通過維護與所述PMC相關(guān)聯(lián)的上電復(fù)位(POR)信號來將焊盤禁用在所述低功耗模式中，其中將喚醒路徑提供至來自與所述至少一個接ロ焊盤相關(guān)聯(lián)的模擬電源供應(yīng)的所述喚醒単元。該半導(dǎo)體裝置可包括片上系統(tǒng)(SOC)裝置。可通過高到低電平位移器將該喚醒信號應(yīng)用到該喚醒単元。可通過指示與封裝相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的選通信號來選通該喚醒信號?？蓮倪m合存儲與該半導(dǎo)體裝置相關(guān)聯(lián)的封裝數(shù)據(jù)的閃存獲取該選通信號?？蓪⒃搯拘研盘柡驮撨x通信號應(yīng)用到邏輯與門的各個輸入。可通過低到高電平位移器將該選通信號應(yīng)用到該與門?？赏ㄟ^高到低電平位移器將該與門的輸出應(yīng)用到該喚醒單元。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，將ー種生成喚醒信號的方法提供至與半導(dǎo)體裝置相關(guān)聯(lián)的喚醒單元，所述半導(dǎo)體裝置具有低功耗模式并包括至少ー個接ロ焊盤，電源管理控制器(PMC)和所述喚醒単元。該方法包括下列步驟維護與所述PMC相關(guān)聯(lián)的上電復(fù)位(POR)信號，從與所述至少一個接ロ焊盤相關(guān)聯(lián)的模擬電源供應(yīng)生成所述喚醒信號。參照圖2，示出了依照本發(fā)明實施方案的與I/O焊盤(未圖示)相關(guān)聯(lián)的緩沖器電路20。類似該常見的緩沖器電路10，該緩沖器電路20包括輸入緩沖器21，接收來自該焊盤的輸入信號并將信號Ippjnd輸出到喚醒單元(未圖示)，輸出緩沖器22，接收內(nèi)部信號lpp.do并生成到該焊盤的輸出信號。通過向連接到該緩沖器電路20的I/O焊盤維護該上電復(fù)位(POR)信號可禁用到該緩沖器電路20的電源。當(dāng)緩沖器電路20處于該禁用或低功耗模式，該核供應(yīng)是關(guān)閉或浮動的。在該禁用或低功耗模式中，不需要將與該I/O焊盤相關(guān)聯(lián)的控制信號選通到處于特定或安全狀態(tài)電平。這可能減少了實施門數(shù)量縮減的相關(guān)聯(lián)焊盤的路由復(fù)雜度。由于該緩沖器電路20的核電源供應(yīng)是關(guān)閉的，使用替換信號用來喚醒該系統(tǒng)。可通過來自該相關(guān)聯(lián)焊盤的直接電阻路徑來獲得該替換信號。在本發(fā)明的該實施方案中，可通過電阻Rl (如200歐姆)來傳播喚醒信號23 (Pad_res)。該喚醒信號23 (Pad_res)的電壓可比較于在該I/O焊盤處的模擬供應(yīng)電壓(如，3. 3到5伏)，因此優(yōu)選地，在應(yīng)用到喚醒単元之前將該喚醒信號23位移到核供應(yīng)電平電壓(如，I. 2伏)。因而，用于該緩沖器電路20的POR信號可能是用于所有該I/O焊盤緩沖器電路的同一 POR信號，而對于該常用的緩沖器電路10，需要獨立的POR信號用來喚醒緩沖器電路。圖3示出了用于該緩沖器電路20的喚醒路徑，其包括電平位移器31和喚醒單元32。將來自該緩沖器電路20的電阻Rl的喚醒信號23提供至電平位移該喚醒信號23的電平位移器31。該電平位移器31可能是DC電平位移電路。該電平位移電路31可包括基于DC位移電路的運算放大器等。將該電平位移電路31的輸出應(yīng)用到該喚醒単元32。如以上討論的一祥，可將單個SOC裝置用于包括使用各種引腳數(shù)量的封裝的多種封裝中。例如，在一些封裝中，這些焊盤的許多可能是非結(jié)合的(即沒有任何連接到該焊盤的結(jié)合線)，其可能引起相應(yīng)喚醒線浮動。非結(jié)合焊盤也可能増加在相關(guān)聯(lián)電平位移器中的功能電流。為了避免在該電平位移器中的電流問題，期望將喚醒信號隔離所述非結(jié)合焊盤?？赏ㄟ^訪問相關(guān)聯(lián)微控制器単元(MCU)的閃存中的裝置選項來訪問存儲在該閃存中的封裝相關(guān)聯(lián)信息或數(shù)據(jù)?？墒褂迷摲庋b數(shù)據(jù)用來阻塞某些功能，盡管這些選項一般不為終端用戶所訪問。在本發(fā)明的一實施方案中，從該閃存讀取該封裝數(shù)據(jù)，解碼，并用來隔離未用在特定封裝中的焊盤喚醒信號。圖4是用于可以多種封裝類型(如，參照下面圖5所討論的封裝類型176，208，324)組裝的單個模具SOC裝置的低功耗構(gòu)架的原理方框圖。在圖4的實施方案中，該緩沖器電路20連接到未使用或未結(jié)合焊盤并具有由該焊盤相關(guān)聯(lián)模擬電源供應(yīng)所生成的喚醒信號23。為了隔離該喚醒信號，由于其與未結(jié)合焊盤相關(guān)聯(lián)，從該閃存讀出封裝信息并提供至解碼邏輯41，隨后解碼并用于與門42的輸入。該與門42的輸出用于選通提供至該喚醒單元32的喚醒信號23。如先前討論的一祥，該喚醒信號可能在提供至該喚醒単元32之前被電平位移，如使用該電平位移器31。在提供至與門42之前也可能使用水平位移器43對該已解碼封裝信息水平位移(低到高)。 為了減少電流泄漏，由該與門32進(jìn)行的該喚醒信號(Pad_res)23的選通實施在模擬電壓電平(3. 3v到5v)而不是核電壓電平(I. 2v)。因為從該封裝解碼邏輯41獲得的電壓處于該較低核心電壓電平(如，I. 2v)，通過該低到高電平位移器43將該已解碼封裝信息信號位移到較高電平。該電平位移器43可能采用任意合適方式并通過任意合適裝置進(jìn)行配置。類似地，因為在該與門42的輸出處的選通的喚醒信號處于模擬電壓電平(如，3. 3v到5v)，通過該高到低電平位移器31在應(yīng)用到該喚醒単元32之前，需要將該選通的喚醒信號位移到較低電平(如，I. 2v)。圖5是包括了與封裝類型176，208和324相關(guān)聯(lián)的喚醒選通信號Sigl，Sig2，Sig3的實施例的表。該表示出了使用Sigl選通用于封裝類型176的喚醒焊盤。如果該封裝類型是176，Sigl是邏輯“1”，如果該封裝不是類型176，Sigl是邏輯“O”。將Sigl用來選通與封裝類型176相關(guān)聯(lián)的組“G1”引腳(如PMlO)。圖5也示出了使用Sig2選通的封裝類型208和324。Sig2是邏輯“0”如果該封裝類型是176，否則(不是Sigl)是邏輯“ I ”。將Sig2用來選通與封裝類型208，324相關(guān)聯(lián)的組 “G2” 引腳(如 PM3, PL9, PK7, PLO, PL2)。表I進(jìn)ー步示出了使用Sig3選通的封裝類型324。Sig3是邏輯“I”如果該封裝類型是324，否則(不是封裝類型324)是邏輯“O”。將Sig3用來選通與封裝類型324相關(guān)聯(lián)的組 “G3” 引腳(如 PNO, PN2, PN10, P02)。該推薦的喚醒方式消除了在低功耗模式中對上電喚醒焊盤的需要。因為該方式使用了來自PMC的全局POR信號以禁用I/O數(shù)字裝置，可能避免對低功耗模式中安全狀態(tài)I/0控制的需要。這節(jié)省了門電路面積和路由消耗。該推薦的喚醒方案也有效用于多功能和多用途設(shè)計，因為其不需要在I/O驅(qū)動器內(nèi)部的特定喚醒功能。同樣，使用封裝解碼位數(shù)據(jù)能夠標(biāo)記出結(jié)合的(如，未連接到引線框的引線的焊盤)喚醒I/O以避免因為浮動輸入信號引起的短路電流。在常見喚醒實施方式中，這樣的特征將需要與用于每ー個封裝類型的軟件消耗一樣的定制I/O設(shè)計或SoC集成以拉起未結(jié)合的焊盤。與前面討論所顯明的一祥，本發(fā)明提供了一種用于SoC半導(dǎo)體裝置的低功耗喚醒構(gòu)架。當(dāng)已經(jīng)描述和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案時，應(yīng)當(dāng)清楚的是，本發(fā)明不僅僅限于這些實施方案。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說眾多修改，改變，變化，替換和等同將是明顯的而不背
離如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有低功耗模式的半導(dǎo)體裝置，包括 至少一個接口焊盤； 耦合所述接口焊盤的電源管理控制器(PMC);和 喚醒單元，其用于將所述半導(dǎo)體裝置的至少一部分從所述低功耗模式喚醒，其中通過維護與所述PMC相關(guān)聯(lián)的上電復(fù)位(PoR)信號來將焊盤禁用在所述低功耗模式中，以及其中生成喚醒信號至來自與所述至少一個接口焊盤相關(guān)聯(lián)的模擬電源供應(yīng)的所述喚醒單元。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體裝置包括片上系統(tǒng)(SoC)裝置。
3.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中通過高到低電平位移器將所述喚醒信號用于所述喚醒單元。
4.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中通過指示封裝相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的選通信號來選通所述喚醒信號。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中從適合存儲與所述半導(dǎo)體裝置相關(guān)聯(lián)的多種封裝數(shù)據(jù)的閃存獲取所述選通信號。
6.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中將所述喚醒信號和所述選通信號用于邏輯與門的各個輸入。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中通過低到高電平位移器將所述選通信號用于所述與門。
8.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中將所述與門的輸出用于所述喚醒單元。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中通過高到低電平位移器將所述與門的所述輸出用于所述喚醒單元。
10.一種生成喚醒信號至與半導(dǎo)體裝置相關(guān)聯(lián)的喚醒單元的方法，所述半導(dǎo)體裝置具有低功耗模式并包括至少一個接口焊盤，電源管理控制器(PMC)和所述喚醒單元，所述方法包括以下步驟 維護與所述PMC相關(guān)聯(lián)的上電復(fù)位(POR)信號；以及 從與所述至少一個接口焊盤相關(guān)聯(lián)的模擬電源供應(yīng)生成所述喚醒信號。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述半導(dǎo)體裝置包括片上系統(tǒng)(SoC)裝置。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，包括通過高到低電平位移器將所述喚醒信號用于所述喚醒單元。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，包括通過指示封裝相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的選通信號來選通所述喚醒信號。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中從適合存儲與所述半導(dǎo)體裝置相關(guān)聯(lián)的封裝數(shù)據(jù)的閃存獲取所述選通信號。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，包括將所述喚醒信號和所述選通信號用于邏輯與門的各個輸入。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，包括通過低到高電平位移器將所述選通信號用于所述與門。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，包括將所述與門的輸出用于所述喚醒單元。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，包括通過高到低電平位移器將所述與門的所述輸出用于所述喚醒單元。
全文摘要
公開了具有喚醒單元的半導(dǎo)體裝置。一種具有低功耗模式的半導(dǎo)體裝置，包括與接口焊盤相關(guān)聯(lián)的緩沖器電路；電源管理控制器(PMC)，用于將該裝置的部分從該低功耗模式喚醒的喚醒單元。通過維護與該PMC相關(guān)聯(lián)的上電復(fù)位(POR)信號將該緩沖器電路禁用在該低功耗模式中。生成喚醒信號并提供至來自與該緩沖器電路相關(guān)聯(lián)的模擬電源供應(yīng)的喚醒單元。
文檔編號G05B19/042GK102955441SQ20121029694
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月20日
發(fā)明者舒布哈·辛格, 庫馬爾·阿比希舍克, 穆凱什·班薩爾 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司