專利名稱：優(yōu)化半導(dǎo)體器件的偏置點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及優(yōu)化半導(dǎo)體器件的偏置點(diǎn)。
技術(shù)背景
在半導(dǎo)體芯片的制造中，工藝的變化可能導(dǎo)致片上器件的特性的變化。通常，片上 器件可以由其工藝極限(process corner)表征。換言之，根據(jù)制造工藝的變化，芯片上形 成的器件(例如晶體管等等)可能具有不同的工藝極限。這意味著它們以稍微不同的特性 (例如電壓特性、操作速度等等)操作。通常，工藝極限一般可以設(shè)置為最小值，典型值和 最大值；慢，中，快；或者其他這樣的劃分特性。在半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì)中，該設(shè)計(jì)確保從該設(shè) 計(jì)制造的給定芯片將像希望的那樣操作，諸如信號帶寬、處理速度等等之類的所有特性被 設(shè)置成使得操作在最小工藝極限處或最壞情況下是足夠的。
類似地，不同工藝極限的器件需要不同數(shù)量的操作功率。然而，為了確保給定設(shè)計(jì) 的所有半導(dǎo)體芯片像希望的那樣操作，也針對最壞的情況(例如慢過程、熱溫度和低電壓) 設(shè)置芯片設(shè)計(jì)的偏置點(diǎn)。這些偏置點(diǎn)用來產(chǎn)生提供給各個不同的器件以使它們能夠操作的 片上電流和電壓。通過在設(shè)計(jì)過程中設(shè)置最壞情況下的這些偏置點(diǎn)，更快工藝極限處的器 件的功耗消耗多于正確操作所需的功率。
除了由于工藝變化而引起的半導(dǎo)體芯片的變化之外，半導(dǎo)體性能的特性也可能由 于電壓和溫度而變化。換言之，隨著電壓的變化，例如器件以其操作的電池電壓變化，可能 發(fā)生性能的變化。類似地，隨著溫度從標(biāo)稱溫度變化，器件操作可能受影響。這在依照互補(bǔ) 金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q工藝形成的半導(dǎo)體器件方面確實(shí)是這樣，因?yàn)檫@樣的半導(dǎo)體芯 片可能具有變化的性能和功耗，其取決于工藝、電壓和溫度。
雖然設(shè)計(jì)考慮因素可能考慮了上面討論的最壞情況，但是對于從給定設(shè)計(jì)形成的 大多數(shù)芯片而言，功耗可能受到負(fù)面的影響。這種增加的功耗尤其是在諸如移動設(shè)備之類 的電池操作的設(shè)備方面可能負(fù)面地影響性能并且增大成本，所述移動設(shè)備包括蜂窩電話、 移動因特網(wǎng)設(shè)備、無線電裝置等等。發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明的一個方面，一種方法包括確定與具有多種器件類型的芯片的操作關(guān) 聯(lián)的環(huán)境條件，基于確定的環(huán)境條件訪問表格，以及在基于確定的環(huán)境條件從表格獲取的 偏置點(diǎn)下動態(tài)地操作芯片。這種偏置點(diǎn)可以用來基于器件的條件和工藝極限降低功耗?？?以例如在受控的情況下基于芯片的操作對于不同的器件類型確定這樣的極限。在一些實(shí)現(xiàn) 方式中，芯片的控制器可以基于選擇的環(huán)境條件和試探法(heuristics)對于半導(dǎo)體管芯 的多個塊的每一個確定偏置點(diǎn)。在一種特定的實(shí)現(xiàn)方式中，芯片可以是混合信號無線電接 收器，其包括模擬前端、數(shù)字信號處理器、微控制器以及存儲確定的極限值和表格的非易失 性存儲裝置。
本發(fā)明的另一方面針對一種設(shè)備，該設(shè)備包括各種部件傳感器，例如晶體管、電阻器和電容器傳感器，每個傳感器包括可開關(guān)地耦合到測試線以便接收測試信號并且輸出 測試輸出的多種不同的部件類型；溫度傳感器；以及測量諸如電池之類的電源的電壓的電 壓傳感器。該設(shè)備還可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其可開關(guān)地耦合到每個所述傳感器以便 數(shù)字化相應(yīng)的輸出；以及微控制器，其控制傳感器到ADC的開關(guān)，接收ADC輸出，對于所述不 同的部件類型的每一種類型確定極限，基于確定的極限確定一個或多個電路塊的一組偏置 點(diǎn)并且存儲這組偏置點(diǎn)。此后，微控制器可以基于當(dāng)前的溫度和電壓動態(tài)地從存儲的偏置 點(diǎn)組中選擇偏置點(diǎn)。
在諸如在單個半導(dǎo)體管芯上形成的接收器之類的系統(tǒng)中，可以將如上所述的設(shè)備 結(jié)合到該管芯中。通常，接收器可以包括信號路徑，其具有接收且處理射頻(RF)信號以便 提供數(shù)字輸出的模擬前端以及接收該數(shù)字輸出且處理該數(shù)字輸出以便產(chǎn)生內(nèi)容信號的數(shù) 字信號處理器(DSP)。在操作期間，微控制器可以基于接收器的當(dāng)前溫度和電池電壓動態(tài)地 從所述偏置點(diǎn)組中選擇操作接收器的一個或多個塊的偏置點(diǎn)。


圖1為依照本發(fā)明一個實(shí)施例的表征方法的流程圖。
圖2為依照本發(fā)明一個實(shí)施例的操作方法的流程圖。
圖3為依照本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片一部分的框圖。
圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例的各種片上傳感器的另一實(shí)現(xiàn)方式的框圖。
圖5為依照本發(fā)明一個實(shí)施例的無線電接收器的框圖。
圖6為依照本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施方式
在各種實(shí)現(xiàn)方式中，可以在動態(tài)偏置點(diǎn)處操作半導(dǎo)體芯片以便降低功耗。可以就 變化的工藝、電壓和溫度對于各種條件優(yōu)化這樣的偏置點(diǎn)。通常，半導(dǎo)體芯片可以包括許多 不同類型的器件，其可以依照工藝極限來表征?；谠摴に嚇O限信息并且進(jìn)一步基于與半 導(dǎo)體芯片關(guān)聯(lián)的試探法，可以根據(jù)給定半導(dǎo)體芯片上存在的這些特定工藝極限對于變化的 環(huán)境條件建立一組偏置點(diǎn)。如在本文中所使用的，術(shù)語“偏置點(diǎn)”可以是提供給半導(dǎo)體芯片 的給定塊以便允許操作的電流和電壓的組合。因此，在各種實(shí)現(xiàn)方式中，從具有不同工藝極 限的相同半導(dǎo)體晶片制造的多個半導(dǎo)體芯片可能具有用于操作該給定半導(dǎo)體芯片的不同 偏置點(diǎn)，使得優(yōu)化的偏置點(diǎn)能夠用于每個給定芯片，從而允許降低功耗。
如下面進(jìn)一步討論的，實(shí)施例可以在許多不同類型的半導(dǎo)體芯片中實(shí)現(xiàn)，包括例 如諸如單芯片混合信號CMOS無線電調(diào)諧器之類的無線電裝置，其包括包含接收且下轉(zhuǎn)換 到來的射頻(RF)信號的模擬前端的模擬電路以及解調(diào)且進(jìn)一步處理下轉(zhuǎn)換的信號以便提 供音頻輸出的數(shù)字電路，例如數(shù)字信號處理器(DSP)。其他實(shí)例可以結(jié)合其他RF接收器、發(fā) 射器等等使用，但是本發(fā)明的范圍并不限于該方面。實(shí)施例因而可以提供動態(tài)偏置算法，其 依照其工藝極限信息以及其包括例如其環(huán)境溫度和操作電壓(例如電池電壓)的當(dāng)前環(huán)境 條件動態(tài)地偏置特定半導(dǎo)體芯片。也可以考慮諸如由于各層的機(jī)械應(yīng)力和硅效應(yīng)而引起的 管芯的扭轉(zhuǎn)之類的其他條件。
實(shí)施例還可以提供多個偏置控制級別。換言之，基于給定半導(dǎo)體芯片的工藝極限信息，可以確定一組偏置點(diǎn)并且將其存儲到芯片中。然后，在操作期間，一個或多個缺省代 碼可以用來對于芯片的各種電路設(shè)置偏置點(diǎn)。更進(jìn)一步，可以在另一控制功耗級別下使用 動態(tài)偏置控制。特別地，代替使用(一個或多個)缺省偏置點(diǎn)的是，基于操作期間接收的信 息，例如電壓和溫度信息，可以確定最優(yōu)偏置點(diǎn)并且將其用于控制芯片的各種電路的偏置 以便允許實(shí)現(xiàn)最大的功率節(jié)省。
現(xiàn)在參照圖1，其示出了依照本發(fā)明一個實(shí)施例的方法的流程圖。如圖1所示，方 法100可以用來確定半導(dǎo)體芯片的各種器件的工藝極限。在各種實(shí)施例中，被執(zhí)行以獲得 工藝極限信息的測試可以在各個位置并且通過各個實(shí)體發(fā)生，例如它可以通過制造半導(dǎo)體 晶片的半導(dǎo)體制造設(shè)施在探針測試級別、在后端測試級別下進(jìn)行或者作為最終產(chǎn)品由顧客 進(jìn)行。在這些情況下，除了各種感測電路之外，可以使用芯片的控制器執(zhí)行所述方法操作中 的一些或全部。如圖1可見，方法100可以通過對于多種器件類型確定工藝極限信息(框 110)而開始。如下面進(jìn)一步所討論的，可以存在半導(dǎo)體芯片的各種測試電路并且將其用于 確定它的工藝極限信息。舉例而言，該測試電路可以被配置成接收到來的信號(例如電流 或電壓)并且產(chǎn)生輸出信號。基于輸入和輸出信號以及測試電路的其他可能的特性，可以 確立被測試的器件類型的工藝極限。盡管本發(fā)明的范圍并不限于該方面，但是在許多實(shí)施 例中，可以對于多種器件類型，例如對于半導(dǎo)體芯片上存在的一種或多種晶體管類型、半導(dǎo) 體芯片上存在的一種或多種電阻器類型以及半導(dǎo)體芯片上存在的一種或多種電容器類型 存在測試電路。該表征測試可以在受控的標(biāo)稱溫度下執(zhí)行。
仍然參照圖1，可以將該工藝極限信息存儲到芯片的存儲裝置中(框120)。例如， 非易失性存儲器可以將該信息存儲到用于工藝極限信息的表格中。然后，可以基于該工藝 極限信息以及預(yù)期芯片所操作的一組環(huán)境條件(例如電壓和溫度組合)確定偏置點(diǎn)(框 130)?？梢曰诓煌瑯O限和環(huán)境條件下芯片的表征確定這些偏置點(diǎn)。在一個實(shí)施例中，用 于確定偏置點(diǎn)的試探法可以表示以下特性全部需要更高的功率(與相反的特性相比)更 高的溫度；更高的電阻器；更慢的晶體管；以及更低的電容器。
通常，可以例如在設(shè)計(jì)過程期間將半導(dǎo)體芯片分割成各個塊。這些不同的塊可以 包括執(zhí)行通常相似的功能的電路。例如，可以將模擬前端分割成一個塊，可以將數(shù)字電路分 割成另一塊，高電壓器件可以是又一個塊并且低電壓器件為另一個塊，等等。在各種實(shí)現(xiàn)方 式中，每個塊具有其自身的偏置點(diǎn)。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)理解的是，半導(dǎo)體芯片可以具有多個偏置 電路，每個偏置電路被配置成產(chǎn)生用于給定塊的電流和電壓。
此外，由于如上所述，半導(dǎo)體芯片可以操作于不同的環(huán)境條件下，因而每個塊可以 具有基于工藝極限信息和變化的環(huán)境條件對于其確定的一組偏置點(diǎn)。例如，假設(shè)以用于標(biāo) 稱電壓和溫度的第一代碼(與第一電流和電壓相應(yīng))設(shè)置用于數(shù)字電路塊的偏置點(diǎn)。由 于芯片可以操作的電壓和溫度的變化，可以確定一組偏置代碼以便適應(yīng)這些不同的環(huán)境條 件?？梢詫τ诿總€塊確定類似的偏置點(diǎn)組。進(jìn)而，可以將這些偏置點(diǎn)存儲到管芯上存儲裝 置的表格中(框140)。在不同的實(shí)現(xiàn)方式中，該存儲裝置可以與上面關(guān)于框120討論的存 儲裝置相同或不同。當(dāng)確定且存儲了這些代碼(例如在如上所述的測試過程期間)時，芯 片基于其環(huán)境條件(以及其前面確定的工藝極限)準(zhǔn)備好在動態(tài)或變化的偏置點(diǎn)處操作。 盡管利用圖1實(shí)施例中的該特定實(shí)現(xiàn)方式表示，但是本發(fā)明的范圍并不限于該方面。
為了允許在優(yōu)化的偏置點(diǎn)處操作以便降低功耗，一個實(shí)施例可以監(jiān)視操作期間的環(huán)境條件并且相應(yīng)地動態(tài)地調(diào)節(jié)偏置點(diǎn)?，F(xiàn)在參照圖2，其示出了依照本發(fā)明一個實(shí)施例的 方法的流程圖。如圖2所示，方法200可以用來依照本發(fā)明的實(shí)施例動態(tài)地優(yōu)化偏置點(diǎn)。如 圖2所示，方法200可以通過確定操作期間的環(huán)境條件(框210)而開始。例如，片上溫度 和電壓傳感器可以用來確定當(dāng)前的條件。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，也可以確定諸如對管芯的應(yīng) 力影響以及管芯的使用期之類的附加環(huán)境條件?？梢詫⒃摥h(huán)境條件信息提供給半導(dǎo)體芯片 的控制器，例如微控制器單元(MCU)(框220)。如下面進(jìn)一步討論的，可以對其中至少一些 可以以模擬形式獲得的該環(huán)境條件信息數(shù)字化以允許其由MCU使用?？刂平酉聛韨鬟f到框 230，其中MCU可以基于環(huán)境條件信息訪問偏置點(diǎn)表格。例如，該表格可以被設(shè)置成使得對 表格的訪問借助于環(huán)境條件信息。例如，給定溫度和電壓組合(例如20攝氏度(C)和3.0 伏特的電池電壓)可以用來訪問表格中與該電壓和溫度相應(yīng)的偏置點(diǎn)的條目。
在操作中，MCU因而可以獲取工藝極限信息和當(dāng)前環(huán)境條件并且以最小化功耗同 時確保通過芯片操作的給定規(guī)范的性能的方式設(shè)置內(nèi)部偏置點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)指出的是，代替確切 的電壓和溫度的是，可以依照電壓和溫度范圍布置偏置點(diǎn)表格的條目，使得給定范圍內(nèi)的 任意組合都允許獲取相應(yīng)的偏置點(diǎn)。如上面所討論的，由于不同的塊可以具有不同類型的 器件以及因而不同的偏置點(diǎn)，因而可以將表格分割成多個部分，每個具有用于半導(dǎo)體芯片 的給定塊的一組偏置點(diǎn)。
仍然參照圖2，可以將獲取的偏置點(diǎn)作為偏置控制信號從MCU輸出到芯片的至少 一個塊(框M0)。雖然結(jié)合單個偏置點(diǎn)的獲取以及可以提供給一個或多個塊的偏置控制信 號的生成討論了框230和M0，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，需要獨(dú)立偏置點(diǎn)的每個獨(dú)立塊可以基于 表格的給定獲取的偏置點(diǎn)接收偏置控制信號。相應(yīng)地，可以依照接收的偏置控制信號操作 半導(dǎo)體芯片的塊(框250)。
在器件的連續(xù)操作期間，可以確定是否存在測量環(huán)境條件的可用窗口(菱形框 沈0)。例如，這些測量可以依照預(yù)定的進(jìn)度(例如每30-60秒)發(fā)生。然而，對于諸如無線 電裝置之類的特定系統(tǒng)而言，偏置點(diǎn)的實(shí)際變化可能造成不希望的噪聲或者其他不利的效 應(yīng)。相應(yīng)地，當(dāng)依照更新的環(huán)境條件確定新偏置點(diǎn)時，微控制器不能輸出偏置控制信號(例 如如框MO中所討論的)，直到給定窗口可用，例如做出音量控制變化、頻道變化等等。
若干實(shí)現(xiàn)方式可以用于如上面討論的許多不同類型的半導(dǎo)體芯片。此外，用來確 定工藝極限以及環(huán)境條件的各種測試電路可以采取許多形式?，F(xiàn)在參照圖3，其示出了依 照本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片一部分的框圖。如圖3所示，芯片300包括多個傳感器 310r310nO每個這樣的傳感器可以用于不同的器件類型或環(huán)境條件。在圖3所示的實(shí)施例 中，對于溫度、電壓(例如電池電壓)以及對于芯片上存在的不同器件類型，可以存在不同 的傳感器，例如晶體管、電阻器和電容器傳感器。如圖可見，每個傳感器310可以耦合在單 獨(dú)的輸入測試線與輸出測試線之間。盡管利用圖3實(shí)施例中的這些特定傳感器表示，但是 應(yīng)當(dāng)理解的是，在其他實(shí)現(xiàn)方式中可以存在不同的傳感器。對于器件類型傳感器3102-3104， 由于這些傳感器可以在結(jié)合到最終產(chǎn)品(例如無線電裝置、電話等等)之前執(zhí)行的測試期 間用來表征芯片，因而可以例如經(jīng)由接合線提供到電源315的連接，其可以是給定測試平 臺或者其他設(shè)備。
在一個實(shí)施例中，可以通過在一系列晶體管結(jié)構(gòu)(例如一次一個)上通電流以獲 得有關(guān)閾值電壓、飽和電流等等的信息來獲得晶體管極限信息。該信息可以用來確定這些晶體管具有什么極限(例如快的、典型的、慢的)。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，可以使用例如與本申 請共同轉(zhuǎn)讓的題為 “Reducing Power Dissipation Using Process CornerInformation，， 的美國專利公開No. 2008/0076372中描述的測試結(jié)構(gòu)，該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容通過引用合并于 此。類似地，可以通過在各種結(jié)構(gòu)的一系列電阻器(例如一次一個)上通已知電流以獲得 有關(guān)電阻器極限(例如高的、典型的、低的)的信息來獲得電阻器極限信息?？梢酝ㄟ^將已 知電荷量注入到一個或多個不同電容器結(jié)構(gòu)上來獲得電容器極限信息?？梢詼y量得到的與 電容成比例的電壓，并且可以基于該信息確定電容極限(例如高的、低的、典型的)?？梢允?用片上溫度傳感器獲得溫度信息。在一個實(shí)施例中，該傳感器可以輸出以受控的方式隨環(huán) 境溫度而變化的電壓。可以使用片上電池傳感器獲得電池信息。在一個實(shí)施例中，該傳感 器可以輸出與(一個或多個)外部電池電壓成比例的電壓。
如圖3中進(jìn)一步可見，每個傳感器的輸出端可以耦合到復(fù)用器320，該復(fù)用器進(jìn)而 例如經(jīng)由MCU 350控制以便一次輸出相應(yīng)的輸入之一?？梢源嬖谥T如模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)之 類的數(shù)字化器340以便數(shù)字化選擇的輸出并且將其提供給MCU 350。在一個實(shí)施例中，ADC 可以是不與芯片的主信號路徑關(guān)聯(lián)的輔助ADC。MCU 350可以執(zhí)行例如如上面關(guān)于圖1和 圖2所描述的算法以便將工藝極限信息存儲到存儲器360中以及產(chǎn)生偏置點(diǎn)表格并且也將 其存儲到例如存儲器360中，并且在正常操作期間訪問該表格以動態(tài)地設(shè)置偏置點(diǎn)。因此， MCU可以包括或者耦合到諸如機(jī)器可讀存儲介質(zhì)之類的存儲介質(zhì)，該存儲介質(zhì)存儲執(zhí)行例 如上面關(guān)于圖1和圖2描述的算法的指令。
然后，在正常操作期間，例如經(jīng)由溫度傳感器SlO1和電壓傳感器310n得到的環(huán)境 信息可以通過復(fù)用器320和ADC 340提供給MCU 350,MCU 350然后可以使用該信息訪問存 儲器360的偏置點(diǎn)表格并且產(chǎn)生適當(dāng)?shù)钠每刂菩盘?。?yīng)當(dāng)指出的是，在特定系統(tǒng)中，多個 電池可以耦合到電壓傳感器310n。盡管利用圖3實(shí)施例中的該特定實(shí)現(xiàn)方式表示，但是本 發(fā)明的范圍并不限于該方面。
現(xiàn)在參照圖4，其示出了依照本發(fā)明一個實(shí)施例的各種片上傳感器的另一實(shí)現(xiàn)方 式的實(shí)例。如圖可見，器件類型傳感器410a-410。中的每一個可以包括多個給定類型的器 件，其可以可開關(guān)地進(jìn)而耦合到測試線以便接收到來的信號(例如電流或電壓)并且例如 通過開關(guān)425輸出相應(yīng)的信號到ADC 440。如圖可見，晶體管傳感器410a包括多種不同的 晶體管類型，例如η溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(NMOS)、ρ溝道MOSFET (PMOS)，包 括不同尺寸的器件，每個器件可以單獨(dú)地耦合到測試線，從而輸出信號到MCU，該信號可以 用來表征給定器件類型的工藝極限。類似地，電阻器傳感器410b可以包括多種可以單獨(dú)地 切換進(jìn)出測試線的電阻器類型。類似地，電容器傳感器410?？梢园ǘ喾N可以單獨(dú)地切換 進(jìn)出測試線的電容器類型。
如圖4中進(jìn)一步所示，芯片上可以進(jìn)一步存在溫度傳感器410d和電壓傳感器410e。 這些傳感器的輸出也可以耦合到開關(guān)425以便傳送到ADC 440。應(yīng)當(dāng)指出的是，開關(guān)425的 控制可以借助于MCU或者其他控制器。
現(xiàn)在參照圖5，其示出了依照本發(fā)明一個實(shí)施例的無線電接收器的框圖。如圖5所 示，可以是完全集成的CMOS集成電路(即單管芯IC)的接收器410包括接收到來的RF信 號、將這些信號下轉(zhuǎn)換成基帶頻率、執(zhí)行解調(diào)并且從中提供音頻信號的電路。如圖所示，可 以從AM或FM天線接收的到來的信號被提供給分別包括低噪聲放大器(LNA) 420a和420b的模擬前端，每個放大器可以進(jìn)而通過自動增益控制(AGC)電路42 和42 進(jìn)行控制。將放 大的到來的信號提供給各自的混頻器430a和430b，這些混頻器執(zhí)行混頻操作以便將RF信 號下轉(zhuǎn)換成更低的頻率，例如中頻(IF)、低中頻(低IF)、零IF或者基帶頻率。
如圖5所示，RF信號與從LO 440輸出的本地振蕩器(LO)信號混頻。LO 440的頻 率可以通過使用自動頻率控制電路445或PLL進(jìn)行控制，所述自動頻率控制電路或PLL可 以接收例如可以由片外晶體振蕩器產(chǎn)生的到來的時鐘信號?？梢栽谖⒖刂破鲉卧?MCU)490 的控制下進(jìn)行LO 440的細(xì)調(diào)。
仍然參照圖5，將下混頻的信號提供給主信號路徑的ADC 450，ADC450進(jìn)而提供數(shù) 字化的信號給數(shù)字信號處理器(DSP)460，該DSP可以執(zhí)行各種信號處理和解調(diào)操作以便獲 得到來的信號中的消息內(nèi)容。進(jìn)而，可以將數(shù)字化的消息信息提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)470， 該DAC提供與消息內(nèi)容相應(yīng)的輸出音頻信號給例如片外揚(yáng)聲器475。
如圖5中進(jìn)一步示出的，可變電阻(即電位計(jì)R)可以耦合到IC 410。如圖可見， 該電位計(jì)耦合在電池電壓與地電位之間。電位計(jì)可以由結(jié)合IC 410的無線電裝置的調(diào)諧 機(jī)構(gòu)控制。例如，時鐘無線電裝置、移動無線電裝置、輕便型收錄機(jī)(boom box)等等可以具 有允許機(jī)械調(diào)諧，而不是通過使用數(shù)控調(diào)諧機(jī)構(gòu)調(diào)諧的手工調(diào)諧輪。相應(yīng)地，基于手工控 制，將可變電壓提供給ADC 480，該ADC可以是依照本發(fā)明實(shí)施例的輔助ADC，其將該電壓轉(zhuǎn) 換成數(shù)字表示，例如數(shù)字控制信號，該數(shù)字表示進(jìn)而被提供給MCU 490。MCU 490可以基于 該控制信號控制LO 440的細(xì)調(diào)，從而允許無線電裝置調(diào)諧到希望的頻道。
應(yīng)當(dāng)指出的是，在圖5的實(shí)施例中，預(yù)選擇調(diào)諧機(jī)構(gòu)可以耦合到LNA 420a的輸入 端。換言之，對于AM模式而言，可以控制預(yù)調(diào)諧電容CptW便允許調(diào)諧到希望的頻率。如圖 5所示，MCU 490可以提供控制信號以控制該可變電容。在一個這樣的實(shí)施例中，可變電容 可以由數(shù)控電容器陣列形成，其中來自MCU 490的控制信號可以是數(shù)字字，每個比特控制 諸如MOSFET之類的開關(guān)晶體管以便切換進(jìn)或切換出選定量的電容。為了進(jìn)一步幫助預(yù)調(diào) 諧，可以將預(yù)選擇調(diào)諧電感(其可以是片外的)耦合到預(yù)選擇電容。
參照圖6，依照本發(fā)明一些實(shí)施例，AM/FM接收器510(例如圖5實(shí)施例中示出的接 收器的實(shí)現(xiàn)方式)可以是多媒體設(shè)備500的一部分。例如，設(shè)備500可以是時鐘無線電裝 置、便攜式無線設(shè)備，例如專用MP3播放器、蜂窩電話或者具有音頻能力的PDA或者其他這 樣的設(shè)備。
在其其他功能中，設(shè)備500可以將數(shù)字內(nèi)容存儲到存儲裝置530上，舉一些實(shí)例而 言，該存儲裝置可以是閃速存儲器或者硬盤驅(qū)動器。設(shè)備500通常包括可以例如接收來自 無線設(shè)備500的鍵區(qū)562的輸入并且將信息顯示到顯示器570上的應(yīng)用子系統(tǒng)560。此外， 應(yīng)用子系統(tǒng)560通常可以控制來自存儲裝置530的內(nèi)容的獲取和存儲以及例如與AM/FM接 收器510的音頻通信。如圖所示，AM/FM接收器510可以直接連接到用于輸出音頻數(shù)據(jù)的 揚(yáng)聲器540和550。如圖6所示，AM/FM接收器510可以通過匹配網(wǎng)絡(luò)532耦合到FM接收 器天線582并且可以通過匹配網(wǎng)絡(luò)534耦合到AM接收器天線584，其可以例如通過提供控 制匹配網(wǎng)絡(luò)534的預(yù)選擇電容和/或電感的控制信息的應(yīng)用子系統(tǒng)560而是可調(diào)諧或可編 程的。
如圖6中進(jìn)一步所示，應(yīng)用子系統(tǒng)560還可以耦合到可變阻抗555，例如電位計(jì)或 可變電容，其可以例如通過調(diào)諧輪515由用戶機(jī)械地控制。將通過電壓或電容而獲得的有關(guān)可變阻抗的信息提供給應(yīng)用子系統(tǒng)560，其可以進(jìn)而控制接收器510的LO和/或匹配網(wǎng) 絡(luò)534以便允許調(diào)諧到希望的頻道。
依照本發(fā)明的一些實(shí)施例，設(shè)備500可以具有通過諸如蜂窩網(wǎng)絡(luò)之類的通信網(wǎng)絡(luò) 通信的能力。對于這些實(shí)施例而言，設(shè)備500可以包括基帶子系統(tǒng)575，該基帶子系統(tǒng)為了 編碼和解碼用于該無線網(wǎng)絡(luò)的基帶信號的目的耦合到應(yīng)用子系統(tǒng)560?；鶐ё酉到y(tǒng)575可 以耦合到連接到相應(yīng)發(fā)射和接收天線577和578的收發(fā)器576。
盡管已經(jīng)結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其 中的許多修改和變化。應(yīng)當(dāng)預(yù)期的是，所附權(quán)利要求覆蓋了落入本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍 內(nèi)的所有這樣的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括確定與包括多種器件類型的半導(dǎo)體管芯的操作關(guān)聯(lián)的環(huán)境條件；基于確定的環(huán)境條件訪問半導(dǎo)體管芯的存儲裝置中的表格，該表格包含一組偏置點(diǎn)；以及在基于確定的環(huán)境條件從表格獲取的偏置點(diǎn)下動態(tài)地操作半導(dǎo)體管芯。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括基于每種器件類型的操作對于半導(dǎo)體管芯的多種器件類 型的每一種確定極限值，以及將用于每種器件類型的極限值存儲到存儲裝置中。
3.權(quán)利要求2的方法，還包括對于多個晶體管配置的每一個確定極限值，其中所述晶 體管與所述多種器件類型的第一器件類型相對應(yīng)。
4.權(quán)利要求3的方法，還包括對于多個電阻器配置的每一個確定極限值，其中所述電 阻器與所述多種器件類型的第二器件類型相對應(yīng)。
5.權(quán)利要求4的方法，還包括對于多個電容器配置的每一個確定極限值，其中所述電 容器與所述多種器件類型的第三器件類型相對應(yīng)。
6.權(quán)利要求2的方法，還包括使用半導(dǎo)體管芯的控制器基于半導(dǎo)體管芯的環(huán)境條件和 試探法對于半導(dǎo)體管芯的多個塊的每一個確定偏置點(diǎn)，其中將表格分割成多個部分，每個 部分與所述塊中的至少一個關(guān)聯(lián)并且包括多個偏置點(diǎn)，每個偏置點(diǎn)與一組環(huán)境條件相對應(yīng) 并且基于所述多種器件類型的每一種的確定的極限值。
7.權(quán)利要求2的方法，其中半導(dǎo)體管芯是混合信號無線電接收器，其包括模擬前端、數(shù) 字信號處理器、微控制器以及存儲所述極限值和表格的非易失性存儲裝置。
8.權(quán)利要求7的方法，其中當(dāng)用戶改變頻道時，微控制器動態(tài)地確定偏置點(diǎn)。
9.一種設(shè)備，包括晶體管傳感器，其包括可開關(guān)地耦合到第一測試線以便接收測試信號并且輸出測試輸 出的多種不同的晶體管類型；電阻器傳感器，其包括可開關(guān)地耦合到第二測試線以便接收測試信號并且輸出測試輸 出的多種不同的電阻器類型；電容器傳感器，其包括可開關(guān)地耦合到第三測試線以便接收測試信號并且輸出測試輸 出的多種不同的電容器類型；溫度傳感器，其產(chǎn)生代表所述設(shè)備操作的溫度的值； 電壓傳感器，其產(chǎn)生代表耦合到所述設(shè)備的電源的電壓的輸出； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其可開關(guān)地耦合到每個所述傳感器以便數(shù)字化相應(yīng)的輸出；以及 微控制器，其控制這些傳感器到ADC的開關(guān)，接收相應(yīng)的數(shù)字化輸出，對于所述不同的 晶體管類型、電阻器類型和電容器類型的每一種類型確定極限，將每一個確定的極限存儲 到第一存儲裝置中，基于確定的極限確定所述設(shè)備的多個塊的每一個的一組偏置點(diǎn)并且將 這組偏置點(diǎn)存儲到所述設(shè)備的第二存儲裝置中。
10.權(quán)利要求9的設(shè)備，其中微控制器基于該設(shè)備的當(dāng)前溫度和電源的當(dāng)前電壓動態(tài) 地從與該設(shè)備的第一塊相對應(yīng)且存儲在第二存儲裝置中的偏置點(diǎn)組中選擇操作該塊的偏ρ α μ-直點(diǎn)。
11.權(quán)利要求10的設(shè)備，其中微控制器動態(tài)地選擇偏置點(diǎn)以便降低該設(shè)備的功耗。
12.權(quán)利要求9的設(shè)備，其中ADC是不與該設(shè)備的信號路徑關(guān)聯(lián)的輔助ADC。
13.權(quán)利要求12的設(shè)備，其中該設(shè)備包括包含信號路徑的無線電調(diào)諧器，該無線電調(diào) 諧器接收且處理射頻(RF)信號以便獲得音頻輸出信號。
14.一種系統(tǒng)，包括在單個半導(dǎo)體管芯上形成的接收器，該接收器包括信號路徑，其具有接收且處理射頻 (RF)信號以便提供數(shù)字輸出的模擬前端以及接收該數(shù)字輸出且處理該數(shù)字輸出以便產(chǎn)生 內(nèi)容信號的數(shù)字信號處理器(DSP)，其中該接收器包括至少一個工藝傳感器，其產(chǎn)生指示半導(dǎo)體管芯的多種器件類型的工藝極限信息的輸出；至少一個環(huán)境傳感器，其產(chǎn)生指示半導(dǎo)體管芯的環(huán)境條件的輸出； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其可開關(guān)地耦合到每個所述傳感器以便數(shù)字化相應(yīng)的輸出； 微控制器，其耦合到ADC以便控制所述傳感器到ADC的開關(guān)，接收相應(yīng)的數(shù)字化輸出， 對于所述多個器件類型的每一種類型確定工藝極限信息，并且基于該工藝極限信息確定接 收器的多個塊的每一個的一組偏置點(diǎn)，該組偏置點(diǎn)的每一個包括多個偏置點(diǎn)，每個與接收 器可以操作的環(huán)境條件關(guān)聯(lián)；非易失性存儲裝置，其存儲接收器的所述多個塊的每一個的偏置點(diǎn)組。
15.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中微控制器基于接收器的當(dāng)前溫度和電池電壓動態(tài)地從與 接收器的第一塊相對應(yīng)且存儲在非易失性存儲裝置中的偏置點(diǎn)組中選擇操作該第一塊的 偏置點(diǎn)。
16.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中控制器動態(tài)地選擇偏置點(diǎn)以便降低接收器的功耗。
17.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中ADC是不與所述信號路徑關(guān)聯(lián)的輔助ADC。
全文摘要
本發(fā)明涉及優(yōu)化半導(dǎo)體器件的偏置點(diǎn)。在一個實(shí)施例中，一種方法包括確定與具有多種器件類型的芯片的操作關(guān)聯(lián)的環(huán)境條件，基于確定的環(huán)境條件訪問芯片中存儲的表格，以及在基于確定的環(huán)境條件從表格獲取的偏置點(diǎn)下動態(tài)地操作芯片。
文檔編號H01L21/00GK102033979SQ20101029847
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者D·J·庫利 申請人:硅實(shí)驗(yàn)室公司