專利名稱：用于存儲器和邏輯的具有獨立功率特性的功率島的制作方法
用于存儲器和邏輯的具有獨立功率特性的功率島
背景技術(shù)：
片上系統(tǒng)(SoC)是組合以在單個集成電路上形成計算機的硬件和軟件的集成設(shè)計。實現(xiàn)SoC的一個好處是將各種類型的功能集成到單個芯片上的能力，而不是將實現(xiàn)獨立功能的多個芯片互相連接。例如，SoC可以用于移動電話，將數(shù)字、模擬和射頻功能集成到單個芯片上。這種類型的集成可以節(jié)省大量空間，并且允許將器件制造得更小并且更強大。在SoC內(nèi)，對不同的硬件和軟件部件(也稱作IP塊和模塊)進行組合以實現(xiàn)特定的功能。設(shè)計SoC的一種復(fù)雜性是一些部件可以設(shè)計為按照不同的功率要求來工作，包括不同的電壓和/或不同的工作頻率。此外，在一些情況下能夠獨立地控制不同組的部件是有用的，例如當不要求部件的全部功能時將特定的部件設(shè)置為休眠模式。由于通過操作SoC內(nèi)的所有部件消耗了大量的功率，許多SoC設(shè)計者關(guān)心功率效率技術(shù)。一種功率管理設(shè)計方法將具有類似功率要求的部件組合成組，將其稱作是功率島或者在一些示例中稱作是電壓島。功率島內(nèi)的所有部件典型地具有與其他功率島的功率特性相比獨特的類似功率特性。使用功率島，每一組內(nèi)的部件可以獨立地接通或關(guān)斷。通過在器件操作不要求功率島的時間期間關(guān)斷供給功率島的功率，可以減小器件的總功耗。然后，當再次需要所述功率島的部件時，可以再次接通對于所述功率島的功率。這樣，通過抑制暫時不使用的部件的泄露電流，可以顯著地增加便攜電子設(shè)備的電池壽命。盡管使用功率島實現(xiàn)動態(tài)電壓和頻率縮放(DVFS)的傳統(tǒng)SoC實現(xiàn)方式可以節(jié)省大量的功率，在使用傳統(tǒng)功率島設(shè)計可以節(jié)省的功率量方面仍然存在限制。具體地，島上的一些存儲器部件不能縮放到與邏輯部件相同的程度，并且因此功率島的存儲器部件可以限制可能縮放的邏輯的范圍。更具體地，內(nèi)部存儲器典型地具有非常窄的電壓范圍，而邏輯部件典型地具有較寬的電壓范圍。因此，存儲器的較窄電壓范圍限制了可以施加至相同功率島中的邏輯部件的電壓范圍。因此，限制邏輯縮放量的存儲器部件也限制了通過DVFS節(jié)省功率的能力。與限制邏輯的電壓范圍以匹配存儲器的電壓范圍的實施例相反，一些傳統(tǒng)實施例可以使用針對較寬電壓范圍而設(shè)計的存儲器。然而，針對較寬電壓范圍設(shè)計存儲器阻止了最優(yōu)的存儲器設(shè)計，并且通常導(dǎo)致具有較差功率和/或速度性能的存儲器。同樣，針對較寬電壓范圍而設(shè)計的存儲器通常使用較大的存儲器單元，這增加了功率島的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
描述了設(shè)備的實施例。在一個實施例中，所述設(shè)備是用于片上系統(tǒng)(SoC)的功率島。所述功率島的實施例包括第一段、第二段和電源線。第一段包括硬件設(shè)備，所述硬件設(shè)備按照表示至少第一電壓的第一功率特性工作。第二段包括可縮放邏輯，所述可縮放邏輯按照表示至少第二電壓的第二功率特性工作。所述可縮放邏輯的第二功率特性與所述硬件設(shè)備的第一功率特性不同。電源線接收外部電源信號VDD，并且將所述外部電源信號導(dǎo)引至所述第一段和所述第二段。所述第二段改變外部電源信號的至少一個功率特性，以根據(jù)第二功率特性操作所述可縮放邏輯。也描述了設(shè)備的其他實施例。也描述了系統(tǒng)的實施例。在一個實施例中，所述系統(tǒng)是SoC。SoC的實施例包括多個功率控制和多個功率島。每一個功率島與相應(yīng)的功率控制相耦合。每一個功率控制提供具有電源電壓的唯一電源信號VDD。每一個功率島從相應(yīng)的功率控制接收單獨的唯一電源信號。每一個功率島包括第一段和第二段。第一段包括按照第一功率特性工作的第一模塊。 第一功率特性包括來自相應(yīng)功率控制的唯一電源信號的電源電壓。第二段包括按照至少部分地不同于第一段的第一功率特性的第二功率特性工作的第二模塊。也描述了系統(tǒng)的其他實施例。也描述了方法的實施例。在一個實施例中，所述方法是一種制造用于SoC的功率島的方法。所述方法的實施例包括將存儲器件與功率島的電源線相耦合。所述電源線從外部功率控制接收外部電源信號VDD，以根據(jù)第一功率特性操作所述存儲器件。所述方法也包括將電源轉(zhuǎn)換器與功率島的電源線相耦合。所述電源轉(zhuǎn)換器改變外部電源信號的至少一個功率特性，以根據(jù)至少部分地不同于第一功率特性的第二功率特性向功率島上的邏輯模塊提供內(nèi)部電源信號VDDi。也描述了方法的其他實施例。根據(jù)結(jié)合附圖并且作為本發(fā)明原理的示例說明的以下詳細描述，本發(fā)明實施例的其他方面和優(yōu)點將變得清楚明白。


圖1描述了具有片上系統(tǒng)(SoC)和電源集成電路(IC)的一個電路實施例的示意性方框圖。圖2描述了圖1的SoC的功率島的另一個實施例的示意性方框圖。圖3描述了圖1的SoC的功率島的另一個實施例的示意性方框圖。圖4描述了針對圖3的功率島的一個實施例的工作電壓電平的示意性電壓圖。圖5描述了用于控制圖4的功率島的系統(tǒng)的一個實施例的示意性方框圖。圖6描述了用于控制多個功率島的系統(tǒng)的一個實施例的示意性方框圖。圖7描述了制造用于SoC的功率島的方法的一個實施例的流程圖。貫穿說明書，類似的參考數(shù)字可以用于表示類似的部件。
具體實施例方式應(yīng)該理解，如這里通常描述并且在附圖中說明的實施例的部件可以按照多種不同的結(jié)構(gòu)排列和設(shè)計。因此，如附圖中所表示的各種實施例的以下詳細描述并非旨在限制本發(fā)明公開的范圍，而只是表示各種實施例。盡管在附圖中展示了實施例的各個方面，除非另有聲明，附圖不必按比例繪制。在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)特性的情況下可以按照其他特定的形式實現(xiàn)本發(fā)明。認為所述實施例在所有方面都只是說明性而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是所述詳細描述來表示。落在權(quán)利要求等價物的意思和范圍之內(nèi)的所有變化均包含在其范圍之內(nèi)。貫穿該說明書對于特征、優(yōu)點或類似語言的參考并非暗示利用本發(fā)明可以實現(xiàn)的所有特征和優(yōu)點應(yīng)該在本發(fā)明的任意單獨實施例中。相反，指代所述特性和優(yōu)點的語言應(yīng)該理解為意味著結(jié)合實施例描述的特定特征、優(yōu)或特性將包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，貫穿該說明書對于特征和優(yōu)點以及類似語言的討論不一定但是可以指代相同的實施例，但是也不必一定是相同的實施例。另外，可以在一個或多個實施例中按照任意合適的方式對所述特征、優(yōu)點和特性進行組合。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員按照這里的描述應(yīng)該理解，可以在不包括具體實施例的一個或多個特定特征或優(yōu)點的情況下實踐本發(fā)明。在其他示例中，可以在特定的實施例中存在本發(fā)明的所有實施例中都不存在的附加特征和優(yōu)點。至于整個說明書中的“一個實施例”、“實施例”或類似語言意味著在本發(fā)明的至少一個實施例中包括了結(jié)合所示實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特性。因此，在整個說明書的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”或類似語言不一定但是可以涉及相同的實施例。盡管這里描述了許多實施例，所述實施例的至少一些涉及片上系統(tǒng)(SoC)的實現(xiàn)。通常，SoC的實施例包括至少一個功率島，所述功率島具有多個部件。每一個部件按照特定的功率特性工作，包括電源電壓和工作頻率。替代地，一些部件能夠在功率特性范圍內(nèi)工作。在特定的實施例中，所述功率島的一些部件按照第一組功率特性工作，而所述功率島的其他部件按照第二組功率特性工作。換句話說，相同功率島的不同部件可以按照不同的電源電壓和/或工作頻率工作。作為一個示例，功率島的一個實施例使用從外部信號源提供的電源信號操作存儲器件(例如，隨機存取存儲器(RAM))，而使用從外部電源信號得出的但是不同于外部電源信號的可調(diào)電壓來操作功率島上的邏輯。因此，通過外部信號直接向存儲器件供電，而從外部信號得出的不同內(nèi)部信號來饋給邏輯。因此在一些實施例中，例如因為開關(guān)閾值對于RAM和邏輯而言是絕對電源電壓的一半，RAM和邏輯不需要電平移位器(盡管處于不同的電壓)。一半電源電壓的開關(guān)閾值是分別在邏輯的頭部和尾部處的對稱電壓降和電壓升的結(jié)果。沒有這種情況下，邏輯電平轉(zhuǎn)換將是麻煩的。為了進行參考，應(yīng)該注意的是不同部件的功率要求可以基于部件工作的頻率而變化。盡管理想電源是直流(DC)電壓，電源電壓典型地按照動態(tài)方式(將其稱作頻率)改變。 因此，電源電壓變化以匹配對于每一個部件所要求的功率。下面參考附圖描述各種實施例的另外細節(jié)。圖1描述了電路100的一個實施例的示意性方框圖，所述電路100包括SoC 102 和電源集成電路(IC) 104。通常，電源IC 104向SoC 102的各種部件提供功率。盡管示出和描述了電路100具有特定的部件和功能，電路100的其他實施例可以包括更少或更多的部件以實現(xiàn)更少或更多的功能。所示電源IC 104包括多個DC/DC功率控制108。在一個實施例中，DC/DC功率控制108實現(xiàn)為DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生具有特定電源電壓的電源信號。在一個實施例中，DC/DC功率控制108每一個均產(chǎn)生具有特定電源電壓的唯一電源信號(VDD)。 例如，圖1所示的三個DC/DC功率控制108描述為產(chǎn)生三個不同的電源信號VDD1、VDD2和 VDD3。在其他實施例中，不同的DC/DC功率控制108可以產(chǎn)生具有相同或類似電源電壓的電源信號。同樣在一些實施例中，單獨的DC/DC功率控制108可以向SoC 102上的多個部件供電。電源IC 104也包括功率控制器110。在一個實施例中，功率控制器110與每一個 DC/DC功率控制108相耦合。功率控制器110控制每一個DC/DC功率控制108什么時候向SoC 102提供相應(yīng)的電源信號。此外，所述功率控制器110可以控制由每一個DC/DC功率控制108產(chǎn)生的電源信號的電源電壓。在一些實施例中，所述功率控制器110可以隨時間改變由DC/DC功率控制108之一產(chǎn)生的電源信號的電源電壓。所示SoC 102包括幾個單獨的功率島106。每一個功率島106可以為了專用于每一個功率島106的部件的工作而具有分離的功率特性或者要求。例如，每一個功率島106 可以對于單獨的島的不同工作頻率下的電源電壓具有特定的要求。在所示實施例中，三個功率島106的每一個從電源IC 104的相應(yīng)DC/DC功率控制108接收分離的電源信號(例如VDD1、VDD2或VDD3)。同樣，每一個功率島106與參考信號VSS相連。盡管所示的功率島 106與相同參考信號VSS的分離節(jié)點相連，SoC 102的其他實施例可以實現(xiàn)兩個或更多個截然不同的參考源。替代地，多個功率島106可以與單獨參考信號VSS的相同節(jié)點相連。在所述實施例中，功率島106之一包括存儲器段112和邏輯段114。存儲器段112 和邏輯段114兩者均與來自電源IC 104的DC/DC功率控制108之一的相同電源線116相連。通過這一公共電源線116，功率島106的存儲器段112和邏輯段114兩者都接收相同的電源信號。因此，將相同的電源電壓提供給功率島106的存儲器段112和邏輯段114兩者ο在一個實施例中，或者單獨地或者與其他功率要求組合地，存儲器段112按照第一組功率特性工作，包括對于特定工作頻率的特定電源電壓。相反，邏輯段114的至少一部分按照第二組功率特性工作，所述第二組功率特性至少部分地不同于存儲器段112的第一功率特性。例如，邏輯段114可以按照與存儲器段112的電源電壓不同的電源電壓工作。 作為另一個示例，邏輯段114可以按照與存儲器段112的工作頻率不同的工作頻率而工作。 其他實施例可以具有其他截然不同的功率特性。盡管在圖1中所示的功率島106的段特別設(shè)計為存儲器段112和邏輯段114，功率島106的其他實施例可以實現(xiàn)其他的段或者部件，可以將其看作是其他類型的硬件、部件、 模塊、塊等等。因此，這里對于存儲器段112和邏輯段的指代應(yīng)該理解為是表示特定類型段的示例，盡管功率島106的其他實施例可以實現(xiàn)其他類型的段。邏輯段114的一些實施例是可縮放邏輯，所述可縮放邏輯根據(jù)電壓電平縮放邏輯段114的性能。作為示例，可縮放邏輯在較高的電壓電平下更快并且耗費更多的功率，但是也可以在較低的電壓電平下執(zhí)行地更慢并且耗費更少的功率。此外，盡管這里將邏輯段 114的一些實施例描述為可縮放邏輯，邏輯段114的其他實施例可以包括其他類型的邏輯。如上所述，電源線116向功率島106的存儲器段112和邏輯段114兩者提供相同的電源電壓。然而在一些實施例中，邏輯段114包括改變外部電源信號VDD的至少一個功率特性的功能，以根據(jù)第二功率特性操作所述可縮放邏輯。另外在一些實施例中，所述存儲器段112的第一功率特性是可變化的，以在第一功率特性范圍內(nèi)操作存儲器段112，并且邏輯段114的第二功率特性是與第一功率特性無關(guān)地獨立可變的，以在第二功率特性范圍內(nèi)操作邏輯段114的至少一部分。例如，所述存儲器件112的第一功率特性可以從功率島106 外部來外部地控制(例如通過DC/DC功率控制108之一)，并且邏輯段114的第二功率特性可以從功率島106的內(nèi)部來內(nèi)部地控制，如下所述。此外在一些實施例中，作為同時降低電源和升高地電勢的結(jié)果，具有較低電源電壓的段的開關(guān)閾值處于與另一個段相同的開關(guān)閾值電壓。
圖2示出了圖1的SoC 102的功率島106的另一個實施例的示意性方框圖。所示功率島106包括存儲器段112、邏輯段114、公共電源線116和轉(zhuǎn)換控制器120。更具體地， 存儲器段112包括存儲器件122。同樣，邏輯段114包括電源轉(zhuǎn)換器124、可縮放邏輯1 和參考功率轉(zhuǎn)換器128。盡管示出并且描述了功率島106具有確定的部件和功能，功率島106 的其他實施例可以包括更少或更多的部件來實現(xiàn)更少或更多的功能。在一個實施例中，在功率島106中使用的存儲器件122是自持的緩沖器，與常用于邏輯塊內(nèi)部來緩沖數(shù)據(jù)的先入先出(FIFO)塊類似。存儲器件122的另一個示例是視頻線緩沖器或幀緩沖器。其他實施例可以實現(xiàn)其他類型的存儲器件122。在一個實施例中，在對視頻幀進行緩沖的視頻解碼器的場景下，可縮放邏輯126 用于解碼操作，而存儲器件122用于緩沖所述線路。在另一個示例中，可以實現(xiàn)具有讀取緩沖器的磁盤驅(qū)動器，其中在存儲器件122中實現(xiàn)緩沖器本身，而在相同功率島106內(nèi)的可縮放邏輯126中實現(xiàn)控制邏輯、糾錯、預(yù)讀取和其他功能。在一個實施例中，電源轉(zhuǎn)換器124耦合在功率島106的電源線116和可縮放邏輯 126之間。電源轉(zhuǎn)換器IM可以將外部電源信號VDD的電源電壓從第一功率特性轉(zhuǎn)換為第二功率特性。例如，所述電源電壓轉(zhuǎn)換器1 可以產(chǎn)生內(nèi)部電源信號VDDi，所述內(nèi)部電源信號具有與外部電源信號VDD的電源電壓不同的電源電壓。類似地，耦合在功率島106的參考線和可縮放邏輯126之間的參考功率轉(zhuǎn)換器1 將參考信號VSS的參考電壓從第一功率特性轉(zhuǎn)換為第二功率特性。例如，參考電壓轉(zhuǎn)換器1 可以產(chǎn)生內(nèi)部參考電壓VSSi，所述內(nèi)部參考電壓具有與參考信號VSS的相應(yīng)功率特性不同的參考電壓或者另一個功率特性。因此，電源轉(zhuǎn)換器1 和參考功率轉(zhuǎn)換器1 通過更改在VDD和VSS處提供的功率來將第一功率要求轉(zhuǎn)換為第二功率要求。可選地，所述電源轉(zhuǎn)換器124和參考功率轉(zhuǎn)換器1 也更改提供給可縮放邏輯126的頻率。在一個實施例中，轉(zhuǎn)換控制器120與電源轉(zhuǎn)換器IM和參考功率轉(zhuǎn)換器128的每一個相耦合。通常，轉(zhuǎn)換控制器120控制電源轉(zhuǎn)換器124和參考功率轉(zhuǎn)換器1 分別在什么時候以及如何改變電源信號和參考信號的功率特性。盡管將轉(zhuǎn)換控制器120示出為位于具有存儲器段112和邏輯段114的功率島106上，功率島106的其他實施例可以排除轉(zhuǎn)換控制器120，在這樣的情況下功率島106外部的另一個部件或裝置可以控制電源轉(zhuǎn)換器124 和參考功率轉(zhuǎn)換器128的操作。圖3示出了圖1的SoC 102的功率島106的另一個實施例的示意性方框圖。具體地，圖3所示的功率島106與圖2所示的上述功率島106實質(zhì)上類似。然而，圖3的功率島 106特別地包括靜態(tài)RAM(SRAM)作為存儲器段112的存儲器件122。同樣，邏輯段114包括開關(guān)作為特定類型的功率轉(zhuǎn)換器。具體地，圖2的電源轉(zhuǎn)換器IM在圖3中實現(xiàn)為VDD開關(guān)，并且圖2的參考功率轉(zhuǎn)換器1 在圖3中實現(xiàn)為VSS開關(guān)。因此，圖2的轉(zhuǎn)換控制器 120在圖3中實現(xiàn)為開關(guān)控制器。在一個實施例中，VDD開關(guān)IM和VSS開關(guān)1 包括增加的阻抗，所述增加的阻抗引起相應(yīng)的電壓下降，并且根據(jù)第一和第二功率特性來改變電源電壓和參考電壓。這增加了功率島106內(nèi)部的各種部件之間的通信。作為一個示例，如果功率島是 1.0V，那么其中互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)邏輯典型地開關(guān)的中點將是約0.5V。大于 0. 5V的信號表示1，而小于0. 5V的信號表示0。在一個實施例中，如果兩個開關(guān)(VDD和VSS)都下降0.2V，那么高電壓和低電壓將分別是0.8V和0.2V。這一新范圍的中點仍然是 0. 5V，因此大于0. 5V的信號仍然表示1，而小于0. 5V的信號仍然表示0。通過保持共同的開關(guān)點，對于多種電壓設(shè)置維持了可縮放邏輯126和存儲器件122(例如RAM)之間的通信， 并且因為不必需要電平變換器，也簡化了不同電壓的島之間的通信。在一個實施例中，開關(guān)控制器120控制VDD開關(guān)IM和VSS開關(guān)128，以根據(jù)可縮放邏輯1 的第二功率特性來改變唯一的電源信號VDD和參考信號VSS。這樣，開關(guān)控制器 120可以從功率島106內(nèi)部來改變邏輯段114的第二功率特性。圖4描述了對于圖3的功率島106的一個實施例的工作電壓電平的示意性電壓圖 130。所示功率島106包括存儲器件122(例如RAM)、邏輯1 和描述為可變電阻器的開關(guān) IM和128。所示功率島106也包括耦合在存儲器件122和可縮放邏輯1 之間的數(shù)據(jù)總線 132。存儲器件122右側(cè)的電壓電平與存儲器件122的工作電壓相對應(yīng)，而可縮放邏輯126 左側(cè)的電壓電平與可縮放邏輯126的工作電壓相對應(yīng)。作為一個示例，在寫入操作期間，可縮放邏輯1 可以用0. 2V和0. 8V之間的電壓驅(qū)動存儲器件122。因為存儲器件122具有 0. 5V的電壓閾值，這可以工作。在另一個實施例中，存儲器件122利用0. OV和0. 8V的電壓驅(qū)動可縮放邏輯126。因為可縮放邏輯126也具有0. 5V的電壓閾值，這也可以工作。圖5描述了用于控制圖4的功率島106的系統(tǒng)140的一個實施例的示意性方框圖。 所示系統(tǒng)140包括功率島106、DC/DC功率控制108和功率控制模塊142。圖6描述了用于控制多個功率島106的系統(tǒng)150的一個實施例的示意性方框圖。 在所示實施例中，單獨的DC/DC功率控制108與多個功率島106相耦合。這樣，DC/DC功率控制108可以向多個功率島106提供相同或不同的電源信號。圖7描述了用于制造SoC 102的功率島106的方法160的一個實施例的流程圖。 盡管結(jié)合圖1的SoC 102的功率島106描述所述方法160，可以利用其他類型的功率島和/ 或SoC實現(xiàn)來實現(xiàn)方法160的實施例。在塊162，存儲器件122與功率島106的電源線116相耦合。如前所述，電源線116 從外部功率控制108接收外部電源信號VDD。功率島106使用電源信號VDD以根據(jù)第一功率特性操作存儲器件122。在塊164，電源轉(zhuǎn)換器124與功率島106的電源線116相耦合。 電源轉(zhuǎn)換器1 配置用于改變外部電源信號VDD的至少一個功率特性，以根據(jù)至少部分地不同于第一功率特性的第二功率特性來產(chǎn)生內(nèi)部電源信號VDDi。在塊166，邏輯模塊1 與電源轉(zhuǎn)換器IM相耦合。邏輯模塊1 接收內(nèi)部電源信號VDDi，并且根據(jù)第二功率特性工作。在塊168，參考功率轉(zhuǎn)換器1 與邏輯模塊1 相耦合。參考功率轉(zhuǎn)換器128改變參考信號VSS的至少一個功率特性，以根據(jù)第二功率特性產(chǎn)生內(nèi)部參考信號VSSi。在塊168，轉(zhuǎn)換控制器120與電源轉(zhuǎn)換器IM和參考功率轉(zhuǎn)換器128 相耦合。如前所述，轉(zhuǎn)換控制器120控制電源轉(zhuǎn)換器124和參考功率轉(zhuǎn)換器128，以根據(jù)第二功率特性分別產(chǎn)生內(nèi)部電源信號VDDi和內(nèi)部參考信號VSSi。所述方法160然后結(jié)束。在以上描述中提供了各種實施例的特定細節(jié)。然而可以在少于所有這些特定細節(jié)的情況下實踐一些實施例。在其他示例中，為了簡明和清楚起見，不再更加詳細地描述除了實現(xiàn)本發(fā)明各種實施例之外的確定方法、程序、部件、結(jié)構(gòu)和/或功能。盡管這里按照具體順序示出和描述了所述方法的操作，可以更改每一個方法的操作順序，使得可以按照相反的順序執(zhí)行確定的操作，或者使得可以至少部分地與其他操作同時執(zhí)行確定的操作。在另一個實施例中，可以按照間歇方式和/或交替方式實現(xiàn)不同操作的指令或者子操作。 盡管已經(jīng)描述和說明了本發(fā)明的特定實施例，本發(fā)明并不局限于這里所述和所示的特定形式或部件結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等價物限定。
權(quán)利要求
1.一種用于片上系統(tǒng)SoC的功率島，所述功率島包括包括硬件設(shè)備的第一段，所述第一段按照表示至少第一電壓的第一功率特性操作所述硬件設(shè)備；包括可縮放邏輯的第二段，所述第二段按照表示至少第二電壓的第二功率特性操作所述可縮放邏輯，其中所述可縮放邏輯的第二功率特性與所述硬件設(shè)備的第一功率特性不同；以及電源線，用于接收外部電源信號(VDD)，并且用于將所述外部電源信號導(dǎo)弓I至所述第一段和所述第二段兩者，其中所述第二段配置用于改變外部電源信號的至少一個功率特性， 以根據(jù)第二功率特性操作所述可縮放邏輯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率島，其中所述硬件設(shè)備的第一功率特性變化用于在第一范圍的功率特性內(nèi)操作所述硬件設(shè)備，以及所述可縮放邏輯的第二功率特性與第一功率特性無關(guān)地獨立變化，以在第二范圍的功率特性內(nèi)操作所述可縮放邏輯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率島，其中從所述功率島外部來外部地控制所述硬件設(shè)備的第一功率特性，并且從所述功率島內(nèi)部來內(nèi)部地控制所述可縮放邏輯的第二功率特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率島，其中所述第二段包括耦合在功率島的電源線和可縮放邏輯之間的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述電源轉(zhuǎn)換器配置用于將外部電源信號的電源電壓從第一功率特性轉(zhuǎn)換為第二功率特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率島，還包括用于接收參考信號(VSS)的參考線，其中所述第二段還包括耦合在功率島的參考線和可縮放邏輯之間的參考功率轉(zhuǎn)換器，其中所述參考功率轉(zhuǎn)換器配置用于將參考信號的參考電壓從第一功率特性轉(zhuǎn)換為第二功率特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率島，其中所述電源轉(zhuǎn)換器包括具有第一增加阻抗的VDD開關(guān)，以引起第一電壓降，并且將外部電源信號的電源電壓減小到第二功率特性的第二電壓；以及參考功率轉(zhuǎn)換器包括具有第二增加阻抗的VSS開關(guān)，以引起第二電壓降，并且與第二功率特性一致地改變參考電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率島，還包括與VDD開關(guān)和VSS開關(guān)耦合的開關(guān)控制器，其中所述開關(guān)控制器配置用于控制VDD開關(guān)和VSS開關(guān)，以根據(jù)可縮放邏輯的第二功率特性改變外部電源信號和參考信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率島，其中所述硬件設(shè)備包括存儲器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率島，其中所述存儲器件包括靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM) 設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率島，其中具有較低電源電壓的第一段或第二段的開關(guān)閾值具有與其他段相同的開關(guān)閾值電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率島，其中作為同時降低電源并且升高地電勢的結(jié)果， 具有較低電源電壓的第一段或第二段的開關(guān)閾值具有與其他段相同的開關(guān)閾值電壓。
12.—種片上系統(tǒng)SoC，包括多個功率控制，其中每一個功率控制配置為提供具有電源電壓的唯一電源信號(VDD)；以及與所述多個功率控制相耦合的多個功率島，其中每一個功率島與相應(yīng)的功率控制相耦合，以從相應(yīng)的功率控制接收單獨的唯一電源信號，其中每一個功率島包括包括第一模塊的第一段，所述第一段按照第一功率特性工作，其中所述第一功率特性包括來自相應(yīng)功率控制的唯一電源信號的電源電壓；以及包括第二模塊的第二段，所述第二段按照與第一段的第一功率特性至少部分不同的第二功率特性工作。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的SoC，其中每一個功率島還包括單獨的電源線，用于從相應(yīng)的功率控制接收唯一的電源信號，其中所述電源線與第一段和第二段兩者都耦合，以將所述唯一的電源信號導(dǎo)弓I至所述第一段和所述第二段兩者。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的SoC，其中所述第二段配置用于改變來自相應(yīng)功率控制的唯一電源信號的至少一個功率特性，以根據(jù)第二功率特性操作第二設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的SoC，其中所述第一模塊包括存儲器件，用于根據(jù)第一功率特性工作；以及所述第二模塊包括可縮放邏輯，用于根據(jù)第二功率特性工作，其中所述第二功率特性的第二電壓小于所述第一功率特性的第一電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的SoC，其中所述第二段還包括耦合在電源線和可縮放邏輯之間的VDD開關(guān)，其中VDD開關(guān)包括第一增加阻抗，以引起第一電壓降，并且將第一功率特性的第一電壓減小為第二功率特性的第二電壓；以及耦合在參考電壓(VDD)和可縮放邏輯之間的VSS開關(guān)，其中所述VSS開關(guān)包括第二增加阻抗，以引起第二電壓降，并且與第二功率特性一致地改變參考電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的SoC，還包括與VDD開關(guān)和VSS開關(guān)耦合的開關(guān)控制器，其中所述開關(guān)控制器配置用于控制VDD開關(guān)和VSS開關(guān)，以根據(jù)可縮放邏輯的第二功率特性改變唯一的電源信號和參考信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的SoC，還包括與多個功率控制相耦合的功率控制器，其中所述功率控制器配置用于控制每一個功率控制什么時候向相應(yīng)的功率島提供相應(yīng)的唯一電源信號，其中所述功率控制器還配置用于從功率島外部改變所述第一段的第一功率特性；以及所述開關(guān)控制器還配置用于從功率島內(nèi)部改變所述第二段的第二功率特性。
19.一種制造用于片上系統(tǒng)SoC的功率島的方法，所述方法包括將存儲器件與功率島的電源線相耦合，其中所述電源線配置用于從外部功率控制接收外部電源信號(VDD)，以根據(jù)第一功率特性操作所述存儲器件；以及將電源轉(zhuǎn)換器與功率島的電源線相耦合，其中所述電源轉(zhuǎn)換器配置用于改變外部電源信號的至少一個功率特性，以根據(jù)至少部分地不同于第一功率特性的第二功率特性向功率島上的邏輯模塊提供內(nèi)部電源信號(VDDi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括將邏輯模塊與電源轉(zhuǎn)換器相耦合，其中所述邏輯模塊配置用于按照第二功率特性工作；將參考功率轉(zhuǎn)換器與邏輯模塊相耦合，其中所述參考功率轉(zhuǎn)換器配置用于改變參考信號VSS的至少一個功率特性，以根據(jù)第二功率特性產(chǎn)生內(nèi)部參考信號(VSSi)；以及將轉(zhuǎn)換控制器與電源轉(zhuǎn)換器和參考功率轉(zhuǎn)換器相連，其中所述轉(zhuǎn)換控制器配置用于控制電源轉(zhuǎn)換器和參考功率轉(zhuǎn)換器，以根據(jù)第二功率特性產(chǎn)生內(nèi)部電源信號(VDDi)和內(nèi)部參考信號(VSSi)。
全文摘要
所述功率島的實施例包括第一段、第二段和電源線。第一段包括硬件設(shè)備，所述硬件設(shè)備按照表示至少第一電壓的第一功率特性工作。第二段包括可縮放邏輯，所述可縮放邏輯按照表示至少第二電壓的第二功率特性工作。所述可縮放邏輯的第二功率特性與所述硬件設(shè)備的第一功率特性不同。電源線接收外部電源信號VDD，并且將所述外部電源信號導(dǎo)引至所述第一段和所述第二段。所述第二段改變外部電源信號的至少一個功率特性，以根據(jù)第二功率特性操作所述可縮放邏輯。也描述了設(shè)備的其他實施例。
文檔編號G06F1/32GK102483645SQ201080024173
公開日2012年5月30日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者何塞德耶穌·皮內(nèi)達德干維茲, 大衛(wèi)·羅斯·伊旺艾, 彼得·克拉普羅特 申請人:Nxp股份有限公司