劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置，包括：抗溫度影響的延遲測量器，用于對用電邏輯模塊中的所有時序緊張路徑進行測量，得到各時序緊張路徑在測量時刻受工作負載、工作頻率和工作溫度下影響的路徑延遲；時鐘頻率測量器，用于對用電邏輯模塊中各條時序緊張路徑對應的時鐘頻率進行測量；路徑排序電路，用于對各該時序緊張路徑進行時序緊張度分析，識別出時序緊張度最大的路徑；參數設定電路，根據改時序緊張度最高的路徑的時鐘頻率計算出，上調整磁滯延遲和下調整磁滯延遲；磁滯PID運算電路，根據該上調整磁滯延遲和該下調整磁滯延遲，計算輸出控制量；數字脈寬調制器，用于根據該輸出控制量產生脈寬調制波形；以及DC-DC電壓轉換器，將輸入電壓轉換成該脈寬調制波形對應的電壓，并輸出給該用電邏輯模塊。
【專利說明】劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種集成電路電壓調節(jié)裝置，特別是一種面向劇烈溫變環(huán)境的集成電 路電壓自適應調節(jié)裝置。
【背景技術】
[0002] 集成電路電壓調節(jié)裝置是高性能處理器類集成電路功耗管理的主要功能單元，它 根據集成電路的工作頻率、負載情況、外部環(huán)境或者使用者的意圖調節(jié)集成電路的供電電 壓，以達到提高性能、降低功耗等目的。現有的多種集成電路電壓調節(jié)裝置在國內外高性能 處理器中得到應用，現有集成電路電壓調節(jié)裝置包括：調節(jié)決策器、電壓控制器、數字脈寬 調制器（digital Pulse width modulator, DPWM)、直流-直流（direct current to direct current，DC-DC)轉換器和用電邏輯模塊，其中調節(jié)決策器與電壓控制器連接，電壓控制器 與數字脈寬調制器連接，脈寬調制器與DC-DC變換器連接，DC-DC電壓轉換器與用電邏輯模 塊連接?，F有集成電路電壓調節(jié)裝置實現了對用電邏輯模塊電壓調節(jié)的功能，但是現有集 成電路電壓調節(jié)裝置定位于常溫應用，而有些集成電路應用在溫度范圍為-55°C?125°C， 變化速度在35°C /s的劇烈溫變環(huán)境中，現有集成電路電壓調節(jié)裝置在劇烈溫變環(huán)境中有 可能發(fā)生電壓失調故障；此外現有集成電路電壓調節(jié)裝置的調節(jié)決策和電壓控制需要軟件 參與，增大了應用復雜度，并且降低了可靠性。
【發(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置，用于 解決現有集成電路電壓調節(jié)裝置不適用于劇烈溫度變化環(huán)境及其運行需要軟件參與的問 題。
[0004] 本發(fā)明的一種劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置，包括：抗溫度影響 的延遲測量器，用于對用電邏輯模塊中的所有時序緊張路徑進行測量，得到各時序緊張路 徑在測量時刻受工作負載、工作頻率和工作溫度下影響的路徑延遲；時鐘頻率測量器，用于 對用電邏輯模塊中各條時序緊張路徑對應的時鐘頻率進行測量；路徑排序電路，用于對各 該時序緊張路徑進行時序緊張度分析，識別出時序緊張度最大的路徑；參數設定電路，用于 接收該時序緊張度最大的路徑，并根據改時序緊張度最高的路徑的時鐘頻率計算出，上調 整磁滯延遲和下調整磁滯延遲；磁滯PID運算電路，根據該上調整磁滯延遲和該下調整磁 滯延遲，計算輸出控制量；數字脈寬調制器，用于根據該輸出控制量產生脈寬調制波形；以 及DC-DC電壓轉換器，將輸入電壓轉換成該脈寬調制波形對應的電壓，并輸出給該用電邏 輯模塊。
[0005] 根據本發(fā)明的劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置的一實施例，其中， 該路徑排序電路識別出時序緊張度最大的路徑包括：計算每條該時序緊張路徑系數I = Di ? K取值最大的時序緊張路徑即為時序緊張度最高的路徑，Di為該時序緊張路徑的延 遲，fi為該時序緊張路徑的時鐘頻率。
[0006] 根據本發(fā)明的劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置的一實施例，其中， 該參數設定電路根據時序緊張度最高的路徑的時鐘頻率，并按照時序余量百分比，計算出 最大允許延遲值和安全延遲值，并根據該最大允許延遲值和安全延遲值，計算出上調整磁 滯延遲D sl和下調整磁滯延遲Ds2。
[0007] 根據本發(fā)明的劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置的一實施例，其中， 該磁滯PID運算電路根據該上調整磁滯延遲和該下調整磁滯延遲計算輸出控制量，包括：
【權利要求】
1. 一種劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置，其特征在于，包括： 抗溫度影響的延遲測量器，用于對用電邏輯模塊中的所有時序緊張路徑進行測量，得 到各時序緊張路徑在測量時刻受工作負載、工作頻率和工作溫度下影響的路徑延遲； 時鐘頻率測量器，用于對用電邏輯模塊中各條時序緊張路徑對應的時鐘頻率進行測 量； 路徑排序電路，用于對各該時序緊張路徑進行時序緊張度分析，識別出時序緊張度最 大的路徑； 參數設定電路，用于接收該時序緊張度最大的路徑，并根據改時序緊張度最高的路徑 的時鐘頻率計算出，上調整磁滯延遲和下調整磁滯延遲； 磁滯PID運算電路，根據該上調整磁滯延遲和該下調整磁滯延遲，計算輸出控制量； 數字脈寬調制器，用于根據該輸出控制量產生脈寬調制波形；以及 DC-DC電壓轉換器，將輸入電壓轉換成該脈寬調制波形對應的電壓，并輸出給該用電邏 輯模塊。
2. 如權利要求1的劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置，其特征在于，該路 徑排序電路識別出時序緊張度最大的路徑包括：計算每條該時序緊張路徑系數K i = Di ·&， K取值最大的時序緊張路徑即為時序緊張度最高的路徑，Di為該時序緊張路徑的延遲，&為 該時序緊張路徑的時鐘頻率。
3. 如權利要求1的劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置，其特征在于，該參 數設定電路根據時序緊張度最高的路徑的時鐘頻率，并按照時序余量百分比，計算出最大 允許延遲值和安全延遲值，并根據該最大允許延遲值和安全延遲值，計算出上調整磁滯延 遲D sl和下調整磁滯延遲Ds2。
4. 如權利要求1的劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置，其特征在于，該磁 滯PID運算電路根據該上調整磁滯延遲和該下調整磁滯延遲計算輸出控制量，包括：
其中，Dsl為上調整磁滯延遲，Ds2為下調整磁滯延遲，Dn表示第η次測量的該時序緊張 度最大的路徑的路徑延遲，d(n)以及d(n-l)分別表示磁滯PID運算電路第η次的輸出和 η-1次的輸出值，a、b和c是參數。
5. 如權利要求4的劇烈溫變環(huán)境的集成電路電壓自適應調節(jié)裝置，其特征在于，a、b和 c通過Matlab/Simulink確定，包括： 建立抗溫度影響的延遲測量器、數字脈寬調制器和DC-DC電壓轉換器的數學模型， 并導入到Matlab/Simulink工具中；然后設置三種臨界條件① e(n) =0，e(n-l) =0， e (n_2) # O ;② e (η) = 0，e (n_l) # 0，e (n_2) = O ;③ e (η) # 0，e (n_l) = 0，e (n_2)= 0,最后在Matlab/Simulink中由公式⑷計算參數a、b、c的取值。
【文檔編號】H02M3/145GK104377955SQ201410697246
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權日:2014年11月26日
【發(fā)明者】邱吉冰, 蔣志翔, 孔雷 申請人:中國航天科工集團第二研究院七〇六所