專利名稱：用于電子系統(tǒng)的優(yōu)化電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此處公開的主題總體上涉及用于集成電路的電路，且具體地涉 及用于優(yōu)化電子裝置的電源的電路和相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
電子系統(tǒng)通常包括多個(gè)電子裝置。不同裝置配置成執(zhí)行不同操 作。在一個(gè)給定時(shí)刻，某些裝置可以高速操作且因此與處于休眠模 式的某些其它裝置相比消耗更大的功率。類似地，特定裝置在某一 時(shí)刻可執(zhí)行更多操作并因此比另 一 不同時(shí)刻耗費(fèi)更多能量。其他因 素，例如制作工藝變動(dòng)、環(huán)境溫度變動(dòng)或者甚至裝置部件之間的老 化差異，也會(huì)導(dǎo)致不同裝置在同一時(shí)刻以及同一裝置在不同時(shí)刻的 功耗變動(dòng)。結(jié)果，系統(tǒng)與單個(gè)裝置均具有動(dòng)態(tài)電源要求。
另一方面，非常普遍的是，傳統(tǒng)電子系統(tǒng)內(nèi)的各種裝置是由非 常少的或者僅僅一個(gè)靜態(tài)電源來供電的。這種情形下，為了確保整 個(gè)系統(tǒng)甚至是在最惡劣場合下正常地操作，許多裝置耗費(fèi)比所需功 率更多的功率。此外，制作或溫度變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致裝置性能遠(yuǎn)超過系統(tǒng) 要求。這些情形下，電源可以降低，且裝置仍能夠滿足系統(tǒng)性能需 求，同時(shí)消耗更少功率。
對(duì)于系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP)配置，這種功率浪費(fèi)問題更為復(fù)雜。SIP
具有提供同 一 封裝內(nèi)的半導(dǎo)體芯片之間低成本互連的優(yōu)點(diǎn)。但是與 不必要功耗相關(guān)聯(lián)的增大的功率密度會(huì)導(dǎo)致裝置或系統(tǒng)過熱，這嚴(yán) 重限制了可以組裝到單個(gè)封裝內(nèi)的芯片的數(shù)目。
因此，需要優(yōu)化電子裝置的電源而不存在前述問題
發(fā)明內(nèi)容
描述了 一種用于動(dòng)態(tài)控制電子系統(tǒng)的 一個(gè)或多個(gè)電源電壓的方 法和相關(guān)電路。
在一些實(shí)施方式中，該電子系統(tǒng)包括第一電子裝置；第二電子 裝置； 一個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路，將該第一電子裝置耦合到該第二 電子裝置；以及集成到該第一電子裝置內(nèi)的電壓調(diào)節(jié)器。該電壓調(diào) 節(jié)器配置成依據(jù)由該第一電子裝置通過該有線通信鏈路接收的信號(hào) 來決定性能度量，以及依據(jù)該性能度量來調(diào)節(jié)到該第一電子裝置的 第一電源電壓。
在一些實(shí)施方式中，多管芯電子封裝包括第一管芯；第二管芯； 一個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路，將該第一管芯耦合到該第二管芯；以及 電壓調(diào)節(jié)器，耦合到該第一和第二管芯。該電壓調(diào)節(jié)器配置成依據(jù) 來自該第二管芯的電壓調(diào)節(jié)信號(hào)來分別調(diào)節(jié)到該第一管芯和第二管
芯的第一電源電壓和第二電源電壓的一個(gè)或多個(gè)。
在一些實(shí)施方式中，多管芯電子封裝包括第一管芯；第二管芯； 一個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路，將該第一管芯耦合到該第二管芯；以及 電壓調(diào)節(jié)器，耦合到該第一管芯以供應(yīng)第一電源電壓并耦合到該第 二管芯以提供第二電源電壓。該電壓調(diào)節(jié)器配置成依據(jù)來自該第二 管芯的電壓調(diào)節(jié)信號(hào)來調(diào)節(jié)第一電源電壓。
在一些實(shí)施方式中，多管芯電子封裝包括第一管芯；第二管芯； 一個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路，將該第一管芯耦合到該第二管芯；以及 電壓調(diào)節(jié)器，耦合到該第 一管芯以供應(yīng)第 一組電源電壓并耦合到該 第二管芯以提供第二組電源電壓。該電壓調(diào)節(jié)器配置成依據(jù)來自該 第一管芯的第一電壓調(diào)節(jié)信號(hào)來調(diào)節(jié)該第一組電源電壓的至少一個(gè) 電源電壓以及依據(jù)來自該第二管芯的第二電壓調(diào)節(jié)信號(hào)來調(diào)節(jié)該第 二《且電源電壓的至少 一個(gè)電源電壓。
在一些實(shí)施方式中，在半導(dǎo)體襯底上制作的集成電路配置成調(diào) 節(jié)晶體管器件的閾值電壓。該電路包括阱(例如P阱或N阱)；多 個(gè)晶體管，具有包括該阱的反偏壓節(jié)點(diǎn)；以及閾值調(diào)節(jié)電路，用于 調(diào)節(jié)該多個(gè)晶體管的反偏壓。在一些實(shí)施方式中， 一種調(diào)節(jié)電子系統(tǒng)的多個(gè)電源電壓的方法，
包括反復(fù)調(diào)節(jié)該多個(gè)電源電壓的第一電源電壓，直到該電子系統(tǒng) 的第一性能度量不滿足第一預(yù)定要求；將該第一電源電壓退回到一 電平，使得該第一性能度量滿足第一預(yù)定要求；反復(fù)調(diào)節(jié)該多個(gè)電 源電壓的第二電源電壓，直到該電子系統(tǒng)的第二性能度量不滿足第 二預(yù)定要求；以及，將第二電源電壓退回到一電平，使得第二性能 度量滿足第二預(yù)定要求。
在一些實(shí)施方式中， 一種調(diào)節(jié)電子系統(tǒng)的多個(gè)電源電壓的方法， 包括指派相應(yīng)值給該多個(gè)電源電壓的每一個(gè)；調(diào)節(jié)該多個(gè)電源電 壓中的至少兩個(gè)以產(chǎn)生電源電壓組；確定該電源電壓組是否滿足關(guān) 于該電子系統(tǒng)的第 一 性能度量的預(yù)定要求；重復(fù)該調(diào)節(jié)和確定操作； 選擇滿足該預(yù)定要求的相應(yīng)電源電壓組；以及使用所選擇的電源電 壓組來操作該電子系統(tǒng)。


為了更好理解，應(yīng)參考結(jié)合附圖進(jìn)行的下列詳細(xì)描述，附圖中 圖1為說明包括電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)的實(shí)施方式的方框圖，該電
壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)到通過有線通信鏈路互連的兩個(gè)電子裝置的電源電壓。
圖2為說明包括電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)的實(shí)施方式的方框圖，該電 壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)到通過有線通信鏈路互連的兩個(gè)電子裝置的每一個(gè)的 電源電壓。
圖3為說明包括電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)的實(shí)施方式的總體方框圖， 該電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)到通過一個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路互連的兩個(gè)電子 裝置的每 一 個(gè)的多個(gè)電源電壓。
圖4為說明具有內(nèi)置電壓調(diào)節(jié)器的電子裝置的實(shí)施方式的方框 圖，該電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)到通過有線通信鏈路耦合到另 一裝置的該電 子裝置的電源電壓。
圖5A為說明探測電子裝置的關(guān)鍵路徑延遲誤差的實(shí)施方式的方框圖。
圖5B為說明測量電子裝置的電壓裕量和定時(shí)裕量的實(shí)施方式的 方框圖。
圖5C說明了誤碼率與電壓裕量或定時(shí)裕量之間關(guān)系的實(shí)施方式。
圖6為說明通過測量電子裝置內(nèi)的不同性能度量來生成組合電 壓調(diào)節(jié)信號(hào)的電路的實(shí)施方式的方框圖。
圖7A為說明使用電壓調(diào)節(jié)器的原位(in-situ)閾值電壓控制的 實(shí)施方式方框圖。
圖7 B為說明通過調(diào)制P阱和N阱電壓來原位調(diào)制晶體管閾值電 壓的兩個(gè)電壓調(diào)節(jié)器的實(shí)施方式的方框圖。
實(shí)施方式的不同視圖的方框圖。
圖9A說明了用于優(yōu)化到電子系統(tǒng)的多個(gè)電源電壓的一維方法 的實(shí)施方式。
圖9B說明了用于優(yōu)化到電子系統(tǒng)的多個(gè)電源電壓的多維方法的 實(shí)施方式。
相同參考符號(hào)在所有附圖中表示相應(yīng)部件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參考實(shí)施方式，其示例在附圖中予以說明。在下文詳 細(xì)描述中，給出諸多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)此處討論的主題的全面理解。 但是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯見，可以不需要這些具體細(xì)節(jié)來實(shí)踐該主題。 在其他情形中，^^知方法、過程、部件和電^各并未詳細(xì)描述，以免 不必要地模糊實(shí)施方式的各方面。
圖1為說明包括電壓調(diào)節(jié)器130的系統(tǒng)100的實(shí)施方式的方框 圖，該電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)到通過有線通信鏈路140互連的兩個(gè)電子裝 置110、 120的電源電壓Vdd。在一些實(shí)施方式中，電子裝置110為 發(fā)送器，電子裝置120為接收器。在一些實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器130和兩個(gè)電子裝置110、 120制作在三個(gè)分離的管芯上，且此三個(gè) 管芯位于單個(gè)外殼內(nèi)，形成SIP系統(tǒng)。在一些其它實(shí)施方式中，此 三個(gè)管芯分離地封裝。在一些實(shí)施方式中，三個(gè)部件中的兩個(gè)容納 在同一封裝內(nèi)。例如，電壓調(diào)節(jié)器130和一個(gè)電子裝置120位于一 個(gè)封裝150內(nèi)，另一裝置110位于另一封裝內(nèi)。在一些其它實(shí)施方 式中，電壓調(diào)節(jié)器130集成到兩個(gè)電子裝置110和120其中任何一 個(gè)的管芯上。
在一些實(shí)施方式中，電源160饋送電源電壓到電壓調(diào)節(jié)器130。 電壓調(diào)節(jié)器130依據(jù)其沿著線路125從電子裝置120接收的電壓控 制信號(hào)Up/Down而動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)(例如增大或減小)電源電壓Vdd。 經(jīng)過調(diào)節(jié)的電源電壓Vdd用于對(duì)這兩個(gè)電子裝置110、 120供電。
在一些實(shí)施方式中，電壓控制信號(hào)Up/Down (向上/向下)為與 電子裝置120相關(guān)的特定性能度量的函數(shù)。如下文結(jié)合圖5A和5B 所描述，該性能度量可依賴于一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，諸如電壓裕量565、 定時(shí)裕量566、誤碼率和/或匹配的關(guān)鍵路徑延遲誤差，等等。電子 裝置120或電子裝置120內(nèi)的子裝置(未示出)將該性能度量與閾 值進(jìn)行比較。如果該性能度量低于第一閾值，則當(dāng)前電源電壓Vdd 被視為低于對(duì)兩個(gè)電子裝置供電所需的電源電壓。相應(yīng)地，電子裝 置120或子裝置通過有線通信鏈路125發(fā)送一個(gè)或多個(gè)電壓Up信號(hào) 到電壓調(diào)節(jié)器130。電壓調(diào)節(jié)器130隨后增大到該兩個(gè)電子裝置的電 源電壓Vdd，直到該性能度量與該第一閾值匹配。在這種情形下， 當(dāng)性能度量與閾值相等時(shí)，或者當(dāng)性能度量落在該閾值的預(yù)定范圍 內(nèi)時(shí)，該性能度量可與該閾值"匹配"。
類似地，如果該性能度量高于第二閾值，則當(dāng)前電源電壓Vdd 被視為高于所需電源電壓。這種情形下，電子裝置120或子裝置發(fā) 送一個(gè)或多個(gè)電壓Down信號(hào)到電壓調(diào)節(jié)器130。電壓調(diào)節(jié)器130隨 后減小電源電壓Vdd,直到該性能度量與該第二閾值匹配。同樣， 當(dāng)性能度量與第二閾值相等時(shí)，或者當(dāng)性能度量落在第二閾值的預(yù) 定范圍內(nèi)時(shí)，該性能度量可與第二閾值"匹配"。第一和第二閾值
13可以相同或不同。按照這種方式，電子裝置120和電壓調(diào)節(jié)器130 提供了一種閉環(huán)系統(tǒng)，其中Vdd的特性將呈現(xiàn)"鎖定"和"抖動(dòng)" 行為。
在一些實(shí)施方式中，電子裝置120包括第一邏輯122和第二邏 輯124。第一邏輯122配置成生成用于電子裝置120內(nèi)的第一類型電 路(例如數(shù)字電路)的第一子信號(hào)。第二邏輯124配置成生成用于 電子裝置120內(nèi)的第二類型電路(例如模擬電路)的第二子信號(hào)。 這種情形下，電壓調(diào)節(jié)信號(hào)為第一子信號(hào)和第二子信號(hào)的函數(shù)。
在一些實(shí)施方式中，如果第一子信號(hào)和第二子信號(hào)中任何一個(gè) 為升壓信號(hào)，則該電壓調(diào)節(jié)信號(hào)為升壓信號(hào)。如果第一子信號(hào)和第 二子信號(hào)均為降壓信號(hào)，則該電壓調(diào)節(jié)信號(hào)為降壓信號(hào)。
在一些實(shí)施方式中，如果電子裝置120具有預(yù)定延遲閾值之上 的關(guān)鍵路徑延遲，則第一邏輯122配置成生成升壓信號(hào)。
在一些實(shí)施方式中，如果電子裝置120具有預(yù)定電壓裕量閾值 之下的電壓裕量，則第二邏輯124配置成生成升壓信號(hào)。在一些實(shí) 施方式中，如果電子裝置120具有預(yù)定定時(shí)裕量闊值之下的定時(shí)裕 量，則第二邏輯124配置成生成升壓信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，如 果第二電子裝置120具有預(yù)定誤碼率閾值之上的誤碼率，則第二邏 輯124配置成生成升壓信號(hào)。第二邏輯124可包括誤碼率測量電路， 或者備選地，第二邏輯124可以耦合到與由電子裝置120從有線通 信鏈路140接收的數(shù)據(jù)流相關(guān)的誤碼率測量電路(例如具有BER測 量電路或邏輯的自適應(yīng)或漫游采樣器)。
圖2為說明包括電壓調(diào)節(jié)器230的系統(tǒng)200的實(shí)施方式的方框 圖，該電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)到一個(gè)電子裝置210的電源電壓Vdd—Tx以及 到通過有線通信鏈路240耦合到電子裝置210的另一電子裝置220 的另一電源電壓Vdd—Rx。在一些實(shí)施方式中，電子裝置210為發(fā)送 器且電子裝置220為接收器。在一些實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器230 可以與電子裝置210或電子裝置220組合在相同的管芯上。在一些 實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器230和兩個(gè)電子裝置210、 220制作在三個(gè)分離的管芯上，且此三個(gè)管芯位于單個(gè)外殼內(nèi)，形成SIP系統(tǒng)。在
一些其它實(shí)施方式中，此三個(gè)管芯分離地封裝。例如，電壓調(diào)節(jié)器
230和一個(gè)電子裝置220位于一個(gè)封裝250內(nèi)，另一個(gè)裝置210位于另一封裝內(nèi)。在一些其它實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器230集成到兩個(gè)電子裝置220和230其中任何一個(gè)的管芯上。
在一些實(shí)施方式中，電源260饋送電源電壓到電壓調(diào)節(jié)器230。電壓調(diào)節(jié)器230依據(jù)來自電子裝置210和220的電壓控制信號(hào)Up/Down—Tx和Up/Down—Rx而動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)(例如增大或減小)電源電壓Vdd—Tx和Vdd—Rx。經(jīng)過調(diào)節(jié)的電源電壓Vdd—Tx和Vdd—Rx用于分別對(duì)兩個(gè)電子裝置210、 220供電。
在一些實(shí)施方式中，電壓控制信號(hào)Up/Down—Tx為與電子裝置210相關(guān)的特定性能度量的函數(shù)，電壓控制信號(hào)Up/Down_Rx為與電子裝置220相關(guān)的特定性能度量的函數(shù)。這兩個(gè)性能度量可以相同或不同。
可以基于電壓控制信號(hào)Up/Down—Tx和Up/Down_Rx其中之一或二者，在電壓調(diào)節(jié)器230執(zhí)行不同算法來調(diào)節(jié)電源電壓Vdd_Tx和Vdd—Rx之一或二者。例如，電壓調(diào)節(jié)器230在接收到來自電子裝置210的電壓控制信號(hào)Up一Tx或者來自電子裝置220的Up—Rx至少其一時(shí)，可增大電源電壓Vdd—Tx和Vdd—Rx這二者。在另一示例中，電壓調(diào)節(jié)器230僅在接收到來自電子裝置210的電壓控制信號(hào)Down—Tx和來自電子裝置220的電壓控制信號(hào)Down—Rx二者時(shí)，減小電源電壓Vdd_Tx和Vdd—Rx這二者。對(duì)于電壓控制信號(hào)Up/Down—Tx和Up/Down_Rx的給定集合，可分別向Vdd—Tx和Vdd—Rx應(yīng)用相同或不同的電源電壓變化幅值。
圖3為說明具有電壓調(diào)節(jié)器330的系統(tǒng)300的實(shí)施方式的總體方框圖，該電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)到通過一個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路340、345互連的兩個(gè)電子裝置310、 320的每一個(gè)的多個(gè)電源電壓。在一些實(shí)施方式中，兩個(gè)電子裝置310、 320任何一個(gè)或二者為收發(fā)器。在一些實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器330和兩個(gè)電子裝置310、 320制作在不同管芯上且三個(gè)管芯位于單個(gè)外殼內(nèi)，形成SIP系統(tǒng)。在一些其它實(shí)施方式中，這三個(gè)管芯分開封裝。例如，電壓調(diào)節(jié)器330和一個(gè)電子裝置320位于一個(gè)封裝350內(nèi)，另一個(gè)裝置310位于另一封裝內(nèi)。在一些其它實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器330集成到兩個(gè)電子裝置310和320的任何一個(gè)的管芯上。
在一些實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器330接收來自相應(yīng)電子裝置的多個(gè)電壓控制信號(hào)。不同的電壓控制信號(hào)可以與在該電子裝置測量的不同性能度量相關(guān)。例如，圖 3內(nèi)的電壓控制Up/Down—Time—Margin—2與在電子裝置320處測量的定時(shí)裕量相關(guān)，Up/Down—Voltage_Margin—l與在電子裝置310處測量的電壓裕量相關(guān)。
在一些實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器330基于其從電子裝置接收的電壓控制信號(hào)而生成用于電子裝置310、 320其中之一或二者的多個(gè)電源電壓。如圖3所示，電壓調(diào)節(jié)器330應(yīng)用三個(gè)電源電壓Vdd_Tx—1、 Vdd—Rx—1和Vdd—IO—1到電子裝置310。電源電壓Vdd_Tx—1對(duì)電子裝置310的發(fā)送子裝置(未示出)供電。電源電壓Vdd—Rx一l對(duì)電子裝置310的接收子裝置(未示出)供電。電源電壓VddJO—1 (輸入/輸出電路電源電壓)對(duì)電子裝置310的1/0接口(未示出)供電。
除了結(jié)合圖1至圖3在上文所描述的示例性電壓調(diào)節(jié)算法之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯見可以采用許多其他電源電壓調(diào)節(jié)算法，以基于從相應(yīng)電子裝置收集的多個(gè)電壓控制信號(hào)來生成多個(gè)電源電壓。
概言之，電壓調(diào)節(jié)器內(nèi)置在系統(tǒng)內(nèi)以將電源電壓提供到耦合至電壓調(diào)節(jié)器的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體芯片。至少一個(gè)該半導(dǎo)體芯片配置
成生成一個(gè)或多個(gè)電壓控制信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，電壓控制信號(hào)是通過將在半導(dǎo)體芯片處測量的性能度量與閾值進(jìn)行比較而生成的。
如果該性能度量在第一方向上與該閾值不同(例如高于閾值)，則當(dāng)前由電壓調(diào)節(jié)器生成的一個(gè)或多個(gè)電源電壓被視為高于所需的電源電壓?？梢詼p小該電源電壓并因此降^f氐系統(tǒng)的功庫毛而不負(fù)面地影響系統(tǒng)的性能。相應(yīng)地，可以使用一個(gè)或多個(gè)電壓控制信號(hào)來以預(yù)定量反復(fù)(在需要時(shí))減小電源電壓，直到性能度量與閾值匹酉己。如上述，當(dāng)性能度量與閾值相等時(shí)，或者當(dāng)性能度量落在該閾值的預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，該性能度量可以與閾值匹配。
如果該性能度量在第二方向上與閾值不同(例如低于閾值)，則當(dāng)前由電壓調(diào)節(jié)器生成的一個(gè)或多個(gè)電源電壓被視為低于維持系統(tǒng)性能所需的電源電壓。相應(yīng)地，可以使用一個(gè)或多個(gè)電壓控制信號(hào)來以預(yù)定量反復(fù)(在需要時(shí))增大電源電壓，直到性能度量與閾4直匹配。
在一些實(shí)施方式中，當(dāng)裝置在初始化模式操作時(shí)，例如當(dāng)裝置被加電時(shí)，電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電子裝置的電源電壓。
在一些其它實(shí)施方式中，即使該裝置在后初始化模式操作，電壓調(diào)節(jié)器也例如通過監(jiān)測與系統(tǒng)內(nèi)裝置的溫度對(duì)應(yīng)的性能度量來調(diào)
節(jié)電子裝置的電源電壓。在這些實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器130、 230、330或430包括溫度傳感器(未示出)，或者耦合到該電壓調(diào)節(jié)器外部的溫度傳感器(未示出)，或者監(jiān)測指示系統(tǒng)內(nèi)裝置的溫度的電路參數(shù)(例如，電壓調(diào)節(jié)器內(nèi)或者電子裝置110/120、 210/220、 310/320或410/420之一內(nèi)的電流或電壓)。
在一些實(shí)施方式中，提供硬件、軟件或固件接口用于從外部調(diào)節(jié)與內(nèi)置于系統(tǒng)內(nèi)的不同裝置相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)閾值，并因此調(diào)節(jié)裝置的性能目標(biāo)和電源要求。
在一些實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器可用于調(diào)節(jié)到不同封裝內(nèi)的電子裝置的電源電壓。
圖4為說明包括具有內(nèi)置電壓調(diào)節(jié)器430的電子裝置410的系統(tǒng)400的實(shí)施方式的方框圖，該電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)到電子裝置410的電源電壓。在一些實(shí)施方式中，電子裝置410為中央處理器(CPU)，電子裝置420為存儲(chǔ)裝置。
在一些實(shí)施方式中，電源460饋送電源電壓到電壓調(diào)節(jié)器430。
17電壓調(diào)節(jié)器430依據(jù)與裝置相關(guān)的性能度量(例如電壓裕量、定時(shí) 裕量、誤碼率和/或關(guān)鍵路徑延遲誤差)而動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)(例如增大或 減小)到電子裝置410的電源電壓。
在一些實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器430還接收兩個(gè)裝置410和420 的當(dāng)前性能相關(guān)的信息。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，前述電源電壓調(diào)節(jié)算法可被電壓調(diào)節(jié) 器430采用以更新到電子裝置410的電源電壓。
如上述，電子裝置通過測量性能度量并將其與預(yù)定閾值進(jìn)行比 較而生成電壓控制信號(hào)。示例性性能度量包括電壓裕量、定時(shí)裕量、 誤碼率以及關(guān)鍵路徑延遲誤差。圖5A-圖5C說明了確定用于電子裝 置的性能度量的實(shí)施方式。
圖5A為說明探測電子裝置內(nèi)的關(guān)鍵路徑延遲誤差的實(shí)施方式 的方框圖。為了簡化，電子裝置內(nèi)的關(guān)鍵路徑包括組合邏輯520，該 組合邏輯在其輸入接口耦合到鎖存器或觸發(fā)器510且在其輸出接口 耦合到鎖存器或觸發(fā)器515。鎖存器或觸發(fā)器510和515由時(shí)鐘信號(hào) CLK 525鐘控。從第 一鎖存器或觸發(fā)器510的輸出經(jīng)過組合邏輯520 到達(dá)第二鎖存器或觸發(fā)器520的輸出(稱為關(guān)鍵路徑延遲)的最惡 劣狀況的延遲必須為時(shí)鐘信號(hào)CLK 525的預(yù)定數(shù)目的時(shí)鐘周期。在 一些實(shí)施方式中，此關(guān)4建路徑延遲由復(fù)本電路540測量以避免關(guān)鍵: 路徑的測量干擾實(shí)際電路510、 520、 515的操作。復(fù)本電路540的 路徑延遲(從復(fù)本電路540的輸入到輸出)大致上等于沿著實(shí)際信 號(hào)路徑的關(guān)鍵路徑延遲505。在一些實(shí)施方式中，該電子裝置為同步 數(shù)字系統(tǒng)的一部分。
在一些實(shí)施方式中，復(fù)本電路540將輸入信號(hào)透明地傳輸?shù)捷?出接口，其路徑延遲大致上等于關(guān)鍵路徑延遲505。時(shí)鐘CLK 525 作為輸入被提交給復(fù)本電路540且復(fù)本電路540產(chǎn)生類似的時(shí)鐘波 形，但是延遲了復(fù)本電路540的延遲。在對(duì)復(fù)本路延遲的范圍的特 定假設(shè)的情況下，通過將CLK 525的相位與復(fù)本電路505的輸出時(shí) 鐘545進(jìn)行比較，復(fù)本電路的路徑延遲可以與時(shí)鐘CLK 525的時(shí)間周期進(jìn)行對(duì)比。例如，如果已知復(fù)本電路延遲小于CLK 525周期的 1.5倍，則當(dāng)輸出時(shí)鐘545的相位早于輸入時(shí)鐘CLK 525時(shí)，復(fù)本電 路延遲(其大致上等于關(guān)鍵路徑延遲505 )被稱為小于時(shí)鐘周期，且 反之亦然。類似地，如果已知復(fù)本電路延遲為CLK 525周期的3.5 倍至4.5倍，則可以在復(fù)本電路延遲和4倍的CLK 525周期之間進(jìn) 行類似的比較。
相位探測器530耦合到時(shí)鐘525和545以確定關(guān)4建路徑延遲505 ， 并依據(jù)關(guān)鍵路徑延遲505是否大于或小于預(yù)期值或默認(rèn)值而產(chǎn)生 Up/Down信號(hào)532。關(guān)鍵路徑延遲505與預(yù)定數(shù)目時(shí)鐘周期之間的 差異對(duì)應(yīng)于關(guān)鍵路徑的延遲誤差，其可用于調(diào)節(jié)到電子裝置110或 120或者這二者的電源電壓。例如，如果關(guān)鍵路徑延遲505長于預(yù)定 數(shù)目的時(shí)鐘周期，則需要增大至少一個(gè)電源電壓(例如由在其輸出 產(chǎn)生Up信號(hào)的相位探測器530引起)。如果關(guān)鍵路徑延遲505等于 或短于預(yù)定數(shù)目的時(shí)鐘周期，則至少一個(gè)電源電壓的減少(例如由 在其輸出產(chǎn)生Down信號(hào)的相位探測器530引起)可以幫助減小二 者之間的差異。
在一些實(shí)施方式中，前述確定關(guān)鍵:路徑延遲505的方法經(jīng)常凈皮 用于監(jiān)測電子裝置內(nèi)的數(shù)字邏輯電路，因?yàn)閮蓚€(gè)連接的電路之間的 時(shí)間延遲必須精確以避免誤差。
圖5B為說明測量電子裝置的電壓裕量和定時(shí)裕量的實(shí)施方式的 方框圖。信號(hào)失真實(shí)際上對(duì)于任何信號(hào)路徑而言是不可避免的。眼 圖(或眼圖案)535經(jīng)常用于表征信號(hào)失真。為了避免或減小數(shù)據(jù)釆 樣誤差，眼圖535必須滿足由諸如定時(shí)裕量565、電壓裕量566和誤 碼率的參數(shù)所描述的要求。
如圖5B所示，參考閾值V—ref可用于確定數(shù)據(jù)樣本V—data的值。 例如，如果數(shù)據(jù)樣本V一data的值高于參考閾值V—ref，則數(shù)據(jù)樣本 V—data被視為"1";如果數(shù)據(jù)樣本V—data的值低于參考閾值V—ref, 則數(shù)據(jù)樣本V一data被視為"0"。但是由于信號(hào)失真，"1"數(shù)據(jù)樣 本可能低于參考閾值而"0"數(shù)據(jù)樣本可能高于參考閾值，因而引起接收數(shù)據(jù)中的誤差。為了獲得這些誤差的概率的指示，數(shù)據(jù)樣本也 與其他參考閾值進(jìn)行比較。
例如，在特定時(shí)刻^的數(shù)據(jù)信號(hào)560的一個(gè)樣本V—data存儲(chǔ)在 采樣器550-1和550-2 二者內(nèi)。采樣器550-2處的數(shù)據(jù)樣本V一data 與參考閾值V_ref進(jìn)行比較，且采樣器550-1處的同一數(shù)據(jù)樣本 V—data與另一參考閾值V2進(jìn)行比較。兩個(gè)參考閾值之間的差異定義 為眼圖的"電壓裕量"566。兩個(gè)采樣器的輸出耦合到XOR邏輯570-1 。 如果數(shù)據(jù)樣本V_data高于參考閾值V—ref和V2這二者，則邏輯570-1 的輸出為邏輯O,表明該數(shù)據(jù)樣本滿足電壓裕量要求。如果數(shù)據(jù)樣本 V_data高于參考閾值V—ref但是小于參考閾值V2,則邏輯570-2的 輸出為邏輯l,表明接收器沒有足夠的電壓裕量且容易由于噪聲、失 真或干擾而出現(xiàn)誤差。
類似地，在特定時(shí)刻^'的數(shù)據(jù)信號(hào)560的數(shù)據(jù)樣本V'—data存儲(chǔ) 在采樣器550-3內(nèi)且與另一參考闞值VI進(jìn)行比較。在一些實(shí)施方式 中，V1等于V—ref。 ^'與眼圖535中心之間的差異定義為眼圖的"定 時(shí)裕量"。兩個(gè)采樣器的輸出耦合到XOR邏輯570-2。定時(shí)裕量內(nèi) 數(shù)據(jù)信號(hào)560的采樣被視為正確，定時(shí)裕量外數(shù)據(jù)信號(hào)560的采樣 被視為潛在地不正確并需要重采樣。
在一些實(shí)施方式中，基于電壓裕量和/或定時(shí)裕量的性能度量用 于測量對(duì)應(yīng)電子裝置的性能。例如，如果該性能度量低于預(yù)定閾值， 則需要增大到該電子裝置或與該電子裝置通信的另一裝置的一個(gè)或 多個(gè)電源電壓。如果該性能度量高于預(yù)定閾值，則可以減小到該電 子裝置或與該電子裝置通信的另一裝置的一個(gè)或多個(gè)電源電壓，并 因此節(jié)省功率。
在一些實(shí)施方式中，誤碼率被選擇作為電子裝置的性能度量。 圖5C為誤碼率585與電壓或定時(shí)裕量590之間關(guān)系的預(yù)示說明。關(guān) 系580可用于預(yù)測在誤碼率585其他值處的電壓裕量或定時(shí)裕量。 備選地，關(guān)系580可用于在給定數(shù)據(jù)采樣率基于所測量的電壓裕量 或定時(shí)裕量來預(yù)測誤碼率。在一些實(shí)施方式中，包括代表關(guān)系580的數(shù)據(jù)的解析(close-formed)表達(dá)式或查找表可以預(yù)先安裝在存儲(chǔ) 裝置內(nèi)，用于供后續(xù)在電源電壓調(diào)節(jié)期間使用。在一些實(shí)施方式中， 誤碼率是通過在特定時(shí)間周期上發(fā)送已知數(shù)據(jù)圖案或者通過使用嵌 在數(shù)據(jù)比特流內(nèi)的誤差探測/校正代碼來直接測量的。
上文結(jié)合圖5A至圖5C所描述的測量涵蓋了電子裝置性能的不 同方面。他們可以生成如圖3所示分離的電壓控制信號(hào)或者可以生 成如圖1和2所示組合成為一個(gè)電壓控制信號(hào)。
圖6為說明通過測量電子裝置內(nèi)的不同性能度量來生成組合電 壓調(diào)節(jié)信號(hào)的電子裝置的實(shí)施方式的方框圖。電子裝置600包括兩 個(gè)性能監(jiān)測器670和680。在一些實(shí)施方式中，其中向上(up)調(diào)節(jié) 信號(hào)用邏輯l表示，向下(down)調(diào)節(jié)信號(hào)用邏輯0表示，兩個(gè)性 能監(jiān)測器的輸出耦合到OR邏輯電路625的相應(yīng)輸入端，OR邏輯電 路基于兩個(gè)性能監(jiān)測器的輸入而產(chǎn)生電壓向上/向下調(diào)節(jié)信號(hào)。電壓 向上/向下調(diào)節(jié)信號(hào)被電壓調(diào)節(jié)器650接收用于更新由電壓調(diào)節(jié)器 650產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)電源電壓Vdd。
在一些實(shí)施方式中，性能監(jiān)測器680按照如上結(jié)合圖5A所述的 方式測量關(guān)鍵路徑的延遲誤差。性能監(jiān)測器680包括與裝置內(nèi)的實(shí) 際信號(hào)路徑對(duì)應(yīng)的復(fù)本關(guān)鍵路徑630。相位探測器635探測沿著關(guān)鍵 路徑630的時(shí)間延遲，將該時(shí)間延遲與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，并相應(yīng) 地生成電壓控制信號(hào)637。
在一些實(shí)施方式中，性能監(jiān)測器670按照如上結(jié)合圖5B所述的 方式測量眼圖605的電壓裕量和/或定時(shí)裕量。眼圖605為電子裝置 600的性能表征或其子集。性能監(jiān)測器670使用XOR邏輯電路620 生成另一電壓控制信號(hào)627。 XOR邏輯電路620具有兩個(gè)輸入端， 每個(gè)輸入端耦合到采樣器A610和采樣器B 615的相應(yīng)輸出端。
兩個(gè)電壓控制信號(hào)627和637是到OR邏輯電路625的輸入信號(hào)。 在一些實(shí)施方式中，OR邏輯電路625配置成在兩個(gè)控制信號(hào)627和 63 7至少其 一 為由邏輯1代表的升壓控制信號(hào)時(shí)生成由邏輯1代表的 升壓控制信號(hào)，以及在兩個(gè)控制信號(hào)627和637均為由邏輯0代表的降壓控制信號(hào)時(shí)生成由邏輯0代表的降壓控制信號(hào)。藉此，包括
電子裝置600的電子系統(tǒng)達(dá)不到其性能目標(biāo)的可能性較少。
OR邏輯電路625發(fā)送Up/Down電壓控制信號(hào)640到電壓調(diào)節(jié) 器650。電壓調(diào)節(jié)器650包括降壓變換器660,用于依據(jù)Up/Down 電壓控制信號(hào)640來增大/減小其生成的一個(gè)或多個(gè)電源電壓。在一 些其它實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器650可以使用另一類型的電壓變換 器，例如升壓變換器、降壓-升壓變換器、電荷泵或線性調(diào)節(jié)器。
在一些實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器650包括組合邏輯655。組合邏 輯655配置成穩(wěn)定Up/Down電壓控制信號(hào)640。例如，低通濾波器
號(hào)640求平均，以降低由OR邏輯電路625生成的異常輸出的影響。 其他實(shí)施方式可將附加邏輯并入電壓調(diào)節(jié)器650內(nèi)或者從電壓調(diào)節(jié) 器650除去某些邏輯以更新電源電壓Vdd。
因?yàn)樵谠撗b置的MOSFET晶體管級(jí)的閾值電壓，到電子裝置的 電源電壓無法根據(jù)前述功率節(jié)省方案而任意地減小。MOSFET晶體 管的閾值電壓可以定義為該晶體管導(dǎo)通并開始在其源極和漏極之間 傳導(dǎo)電流時(shí)的柵極電壓。另一方面，MOSFET晶體管的閾值電壓可 以定義為與晶體管襯底(基底)內(nèi)多數(shù)載流子密度相同的相反電荷 載流子的層形成于柵極下方時(shí)的柵極電壓。如果柵極電壓低于閾值 電壓，則晶體管截止且理想地晶體管漏極到源極沒有電流。如果柵 極電壓大于閾值電壓，則晶體管導(dǎo)通且電流可以在晶體管的漏極和 源極之間流動(dòng)。由于在晶體管級(jí)的柵極電壓取決于在裝置級(jí)的電源 電壓，如果到裝置的電源電壓低使得柵極電壓低于閾值電壓，則裝 置無法正常操作。
公知的是，晶體管的閾值電壓不是恒定的，而是許多因素的變 量。例如，體(或襯底或背柵偏置)電壓的變化影響閾值電壓變化。 如果體電壓隨到裝置的電源電壓而變化，則可以建立晶體管級(jí)的閾 值電壓與裝置級(jí)的電源電壓之間的關(guān)系。在一些實(shí)施方式中，此關(guān) 系用于進(jìn)一步減小電源電壓而不引起晶體管功能異常。圖7A為說明使用電壓調(diào)節(jié)器的原位閾值電壓控制的實(shí)施方式 的方框圖。塊730代表制作在半導(dǎo)體襯底上作為電子裝置一部分的 實(shí)際電路部件(例如晶體管)。塊720代表制作在同一襯底上的閾 值電壓測量電if各。兩個(gè)塊內(nèi)的電路部件具有相同或相似的體電壓。 在一些實(shí)施方式中，閾值電壓測量電^^為同一^)"底上的實(shí)際電路部 件的復(fù)本。襯底或體耦合到放大器710(例如運(yùn)算放大器，有時(shí)稱為 "運(yùn)放")的輸出端。放大器710具有兩個(gè)輸入端， 一個(gè)來自電壓 調(diào)節(jié)器700以及另一個(gè)來自閾值電壓測量電路。
在一些實(shí)施方式中，閾值電壓測量電路包括PMOS晶體管725 和NMOS晶體管727。兩個(gè)晶體管725和727串聯(lián)連接。PMOS晶 體管725配置成剛剛好導(dǎo)通且存在從其漏極到源極的小電流I。 NMOS晶體管727按二極管方式連接。由于小電流I，晶體管727處 的柵極過驅(qū)動(dòng)小。結(jié)果，耦合到放大器710的一個(gè)輸入端以形成反
饋環(huán)路的晶體管727的柵極電壓VGate非常接近晶體管727的閾值電
壓VTh。
在一些實(shí)施方式中，線性電路(例如圖7A中示出的電阻分壓器) 生成來自電壓調(diào)節(jié)器700的電源電壓的一部分并將此部分的電源電 壓饋送到放大器710。例如，如圖7A所示，放大器710另一輸入端 處的電源電壓Vi定義為
其中V為電壓調(diào)節(jié)器700處的電源電壓。放大器710兩個(gè)輸入端的 電壓差異被用于調(diào)節(jié)體電壓VP_well,該體電壓繼而影響閾值電壓，使 得其總是循著電壓調(diào)節(jié)器700的電源電壓V,即VTh-V"當(dāng)電壓調(diào) 節(jié)器700依據(jù)性能度量增大/減小電源電壓V時(shí)，闊值電壓Vn以同 一比例被相應(yīng)地調(diào)節(jié)。這種電路配置降低了由于電源電壓減小引起 的發(fā)生晶體管級(jí)故障的可能性。有利地，這種類型的原位閾值控制 機(jī)制可以顯著提高模擬裝置或者電子裝置的模擬部分的性能。
在一些實(shí)施方式中，不同的電壓調(diào)節(jié)器配置成控制在襯底不同 部分的閾值電壓。圖7B為說明原位調(diào)制襯底770的P阱745和N阱755的閾值電壓的兩個(gè)電壓調(diào)節(jié)器741、751的實(shí)施方式的方框圖。 電路740響應(yīng)于電壓調(diào)節(jié)器741處的電源電壓更新來調(diào)節(jié)在P 阱745內(nèi)具有反偏壓節(jié)點(diǎn)的NMOS晶體管的閾值電壓。閾值電壓測 量電路743包括例如在襯底770的P阱745內(nèi)具有反偏壓節(jié)點(diǎn)的一 個(gè)或多個(gè)NMOS晶體管的其他CMOS電路760內(nèi)的電路部件的復(fù) 本。運(yùn)算放大器742具有兩個(gè)輸入端， 一個(gè)通過電阻分壓器耦合到 電壓調(diào)節(jié)器741且另一個(gè)耦合到閾值電壓測量電路743的輸出；并 具有耦合到p阱745的輸出。運(yùn)算放大器742依據(jù)其兩個(gè)輸入之間 的差異來調(diào)節(jié)P阱745的電壓電平。電路750響應(yīng)于電壓調(diào)節(jié)器751 處的電源電壓更新來調(diào)節(jié)在N阱755內(nèi)具有反偏壓節(jié)點(diǎn)的PMOS晶 體管的閾值電壓。閾值電壓測量電路753包括例如在村底770的N 阱755內(nèi)具有反偏壓節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)PMOS晶體管的其他CMOS 電路760內(nèi)的電路部件的復(fù)本。運(yùn)算放大器752具有兩個(gè)輸入端， 一個(gè)通過電阻分壓器耦合到電壓調(diào)節(jié)器751且另一個(gè)耦合到閾值電 壓測量電路753的輸出；并具有耦合到N阱755的輸出。運(yùn)算放大 器752依據(jù)其兩個(gè)輸入之間的差異來調(diào)節(jié)N阱755的電壓電平。兩 個(gè)電路740、 750的操作類似于如上結(jié)合圖7A所述。
在一些實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器不與其他電子裝置一起位于封 裝內(nèi)部。相反，其安裝在封裝的外表面上以調(diào)節(jié)到該封裝的外部電 源電壓。
圖8A至8C說明了安裝在電子封裝的底面上的兩個(gè)電壓調(diào)節(jié)器 825的實(shí)施方式的不同視圖810、 820、 830的方框圖。電壓調(diào)節(jié)器 825可以接收來自封裝內(nèi)以及封裝外的電子裝置的性能度量測量信 號(hào)。封裝內(nèi)的裝置815可以制作在一個(gè)或多個(gè)管芯上?；谠摐y量 信號(hào)，電壓調(diào)節(jié)器825調(diào)節(jié)到封裝內(nèi)的裝置的一個(gè)或多個(gè)電源電壓。 在一些實(shí)施方式中，如圖4所示，至少一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器825可以集 成到封裝內(nèi)的電子裝置815之一中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯見，上述 電壓調(diào)節(jié)方案適用于外部電壓調(diào)節(jié)器825。
前述電壓調(diào)節(jié)方案可以進(jìn)一步推廣以優(yōu)化到上述范圍以外的電
24子系統(tǒng)的多個(gè)電源電壓。圖9A說明了用于優(yōu)化到電子系統(tǒng)的多個(gè)電源電壓的一維方法 的實(shí)施方式。最初，到系統(tǒng)的所有電源電壓設(shè)置為Vdd—Max。在一些實(shí)施方 式中，Vdd一Max為在最惡劣場合下滿足系統(tǒng)性能要求的高電壓。接著，多個(gè)電源電壓的第一電源電壓Vdd—1按預(yù)定比例反復(fù)且 單調(diào)地減小，直到當(dāng)?shù)谝浑娫措妷旱竭_(dá)Vdd_l—Low的電平時(shí)，該電 子系統(tǒng)的第 一 性能度量不滿足第 一 預(yù)定要求。將第 一 電源電壓V d d_ 1 隨后退回到Vdd—1—Optimal的電平，第一性能度量在此電平滿足第 一預(yù)定要求。接著，多個(gè)電源電壓的第二電源電壓Vdd—2按預(yù)定比例反復(fù)且 單調(diào)地減小，直到當(dāng)?shù)诙娫措妷旱竭_(dá)Vdd—2—Low的電平時(shí)，該電 子系統(tǒng)的第二性能度量不滿足第二預(yù)定要求。將第二電源電壓Vdd_2 隨后退回到Vdd—2—Optimal的電平，第二性能度量在此電平滿足第 二預(yù)定要求。在一些實(shí)施方式中，在第二電源電壓Vdd—2被調(diào)節(jié)時(shí)， 第 一 電源電壓Vdd—1維持在由第一退回操作建立的電平 Vdd—l—Optimal。如圖9A所示，針對(duì)到電子系統(tǒng)的多個(gè)電源電壓的每一個(gè)反復(fù)地 調(diào)用前述過程。最后，每個(gè)電源電壓鎖定到相應(yīng)的優(yōu)化值，使得整 個(gè)系統(tǒng)在功率有效模式下操作。在一些實(shí)施方式中，第二性能度量與第一性能度量相同。在一 些其它實(shí)施方式中，第二性能度量不同于第一性能度量。例如，第 一電源電壓可以是Vdd_IO，即，到系統(tǒng)內(nèi)數(shù)字電路的電源電壓。這 種情形下，第 一性能度量選擇為數(shù)字電路的關(guān)鍵路徑延遲誤差或其 子集。類似地，如果第二電源電壓為Vdd—Analog,即，到系統(tǒng)內(nèi)模 擬電路的電源電壓，則電壓/時(shí)間裕量或誤碼率可能是第二性能度量 的更好選擇。在一些實(shí)施方式中，從包括電壓裕量、定時(shí)裕量、誤碼率、關(guān) 鍵路徑延遲誤差以及它們的 一 個(gè)或多個(gè)函數(shù)的群組中選擇任 一 性能在一些實(shí)施方式中，在第三電源電壓被調(diào)節(jié)時(shí)，第一和第二電 源電壓維持在由前述第一和第二退回操作建立的電平。在一些實(shí)施方式中，多個(gè)電源電壓包括選自包括接收電路電源 電壓、發(fā)送電路電源電壓、輸入/輸出電路電源電壓、數(shù)字電路電源 電壓以及沖莫擬電^各電源電壓的集合的至少兩種不同電源電壓。圖9B說明用于優(yōu)化到電子系統(tǒng)的多個(gè)電源電壓的多維方法的實(shí) 施方式。最初，將相應(yīng)電壓指派到多個(gè)電源電壓的每一個(gè)。例如，所有電源電壓設(shè)置為電壓電平Vdd_Max，該電壓電平在最惡劣場合下滿 足系統(tǒng)性能要求。接著，多個(gè)電源電壓的至少兩個(gè)被反復(fù)調(diào)節(jié)以產(chǎn) 生多組電源電壓。在一些實(shí)施方式中，電源電壓由預(yù)定步長來調(diào)節(jié)。 在一些實(shí)施方式中，兩個(gè)相應(yīng)電源電壓沿相反方向調(diào)節(jié)。例如，如 圖9B所示，在特定時(shí)刻，電源電壓Vdd一Tx增大且電源電壓Vdd—Rx 減小。在其他時(shí)刻，電源電壓Vdd一Tx減小且電源電壓Vdd—Rx增大。每組電源電壓被進(jìn)一步檢查以確定其是否滿足關(guān)于電子系統(tǒng)的 第一性能度量的預(yù)定要求。最后，滿足該預(yù)定要求的一組電源電壓 被選擇用于相應(yīng)地操作該電子系統(tǒng)。如果存在至少兩組電源電壓滿 足該預(yù)定要求，則使用選擇函數(shù)在滿足該預(yù)定要求的兩組或更多組 電源電壓中選擇一組電源電壓。在一些實(shí)施方式中，該選擇函數(shù)對(duì)應(yīng)于電子系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)裝置的 功耗。在一些其它實(shí)施方式中，選擇函數(shù)包括每組電源電壓內(nèi)電源 電壓的權(quán)重函數(shù)。在一些實(shí)施方式中，第一性能度量選自包括電壓 裕量、定時(shí)裕量、誤碼率、關(guān)4建路徑延遲誤差、以及它們的一個(gè)或 多個(gè)函數(shù)的群組。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的前述描述是出于說明和闡述的目的。 他們不旨在是窮舉的或者將本發(fā)明限制到所公開的確切形式。相反， 應(yīng)理解，鑒于上述教導(dǎo)可以進(jìn)行許多改進(jìn)和變動(dòng)。選擇和描述這些 實(shí)施方式目的是最好地解釋本發(fā)明的原理極其實(shí)踐應(yīng)用，由此使得26本領(lǐng)域其他技術(shù)人員能夠采用適于預(yù)期特定用途的各種改進(jìn)而最好 地利用本發(fā)明和各種實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)耦合到有線通信鏈路的電子裝置的電源電壓的方法，包括依據(jù)該電子裝置通過該有線通信鏈路接收的信號(hào)，確定該電子裝置的性能度量；以及依據(jù)該性能度量來調(diào)節(jié)該電子裝置的電源電壓。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括 將該性能度量與第 一 閾值進(jìn)行比較；如果該性能度量在第 一方向上與該第 一 閾值不同，則增大該電源 電壓；以及重復(fù)所述比較和增大，直到該性能度量與該第一閾值匹配。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，還包括 將該性能度量與第二閾值進(jìn)行比較；如果該性能度量在與該第一方向相反的第二方向上與該第二闊 值不同，則減小該電源電壓；以及重復(fù)所述比較和減小，直到該性能度量與該第二閾值匹配。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該性能度量選自包括電壓裕 量、定時(shí)裕量、誤碼率及它們的一個(gè)或多個(gè)函數(shù)的群組。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中當(dāng)該電子裝置在初始化模式 下操作時(shí)，該電源電壓依據(jù)該性能度量被調(diào)節(jié)。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中當(dāng)該電子裝置在后初始化模 式下操作時(shí)，該電源電壓依據(jù)該電子裝置的溫度被調(diào)節(jié)。
7. —種電子系統(tǒng)，包括 第一電子裝置； 第二電子裝置；一個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路，其將該第一電子裝置耦合到該第二電 子裝置；以及電壓調(diào)節(jié)器，集成到該第一電子裝置內(nèi)以提供第一電源電壓到該第一電子裝置，其中該電壓調(diào)節(jié)器配置成依據(jù)該第一電子裝置通過 該 一 個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路接收的信號(hào)來確定性能度量，以及依據(jù) 該性能度量來調(diào)節(jié)對(duì)該第 一 電子裝置的該第 一 電源電壓。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中該電壓調(diào)節(jié)器配置成 將該性能度量與第 一 閾值進(jìn)行比較；如果該性能度量在第一方向上與該第一閾值不同，則增大該第一 電源電壓；以及重復(fù)所述比較和增大操作，直到該性能度量與該第 一 閾值匹配。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中該電壓調(diào)節(jié)器還配置成 將該性能度量與第二閾值進(jìn)行比較；如果該性能度量在與該第一方向相反的第二方向上與該第二閾 值不同，則減小該第一電源電壓；以及重復(fù)所述比較和減小操作，直到該性能度量與該第二閾值匹配。
10. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中該性能度量選自包括電壓裕 量、定時(shí)裕量、誤碼率及它們的一個(gè)或多個(gè)函數(shù)的群組。
11. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)該第一電子裝置或第二電 子裝置在初始化模式下操作時(shí)，該第一電源電壓依據(jù)該性能度量被 調(diào)節(jié)。
12. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)該第一電子裝置或第二電 子裝置在后初始化模式下操作時(shí)，該第一電源電壓依據(jù)該第一電子 裝置或第二電子裝置的溫度被調(diào)節(jié)。
13. —種多管芯電子封裝，包括 第一管芯；第二管芯；一個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路，將該第一管芯耦合到該第二管芯；以及電壓調(diào)節(jié)器，耦合到該第一管芯和第二管芯以分別提供第一電源 電壓和第二電源電壓到該第一管芯和第二管芯，其中該電壓調(diào)節(jié)器 配置成依據(jù)來自該第二管芯的電壓調(diào)節(jié)信號(hào)來調(diào)節(jié)該第一電源電壓和第二電源電壓中的一個(gè)或多個(gè)。
14. 如權(quán)利要求13所述的電子封裝，其中該電壓調(diào)節(jié)器耦合到 基本恒壓的電源。
15. 如權(quán)利要求13所述的電子封裝，其中該第二管芯包括第一 邏輯和第二邏輯，該第一邏輯配置成生成用于該第二管芯內(nèi)的第一 類型電路的第一子信號(hào)，該第二邏輯配置成生成用于該第二管芯內(nèi) 的第二類型電路的第二子信號(hào)，以及其中該電壓調(diào)節(jié)信號(hào)為該第一 子信號(hào)和第二子信號(hào)的函數(shù)。
16. 如權(quán)利要求15所述的電子封裝，其中如果該第一子信號(hào)和 第二子信號(hào)中任一個(gè)為升壓信號(hào)，則該電壓調(diào)節(jié)信號(hào)為升壓信號(hào)。
17. 如權(quán)利要求15所述的電子封裝，其中如果該第一子信號(hào)和 第二子信號(hào)均為降壓信號(hào)，則該電壓調(diào)節(jié)信號(hào)為降壓信號(hào)。
18. 如權(quán)利要求15所述的電子封裝，其中如果該第二管芯具有 預(yù)定電壓裕量閾值之下的電壓裕量，則該第二邏輯配置成生成升壓 信號(hào)。
19. 如權(quán)利要求15所述的電子封裝，其中如果該第二管芯具有 預(yù)定定時(shí)裕量閾值之下的定時(shí)裕量，則該第二邏輯配置成生成升壓 信號(hào)。
20. 如權(quán)利要求15所述的電子封裝，其中如果該第二管芯具有 預(yù)定誤碼率閾值之上的誤碼率，則該第二邏輯配置成生成升壓信號(hào)。
21. 如權(quán)利要求13所述的電子封裝，還包括外殼，該外殼具有 外表面，以及其中該第一管芯和該第二管芯安裝在該外殼內(nèi)部且該 電壓調(diào)節(jié)器安裝在該外表面上。
22. 如權(quán)利要求13所述的電子封裝，還包括外殼，以及其中該 第一管芯和該第二管芯安裝在該外殼內(nèi)部，且該電壓調(diào)節(jié)器在該外 殼內(nèi)部安裝在該第二管芯上。
23. —種多管芯電子封裝，包括第一管芯； 第二管芯；一個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路，將該第一管芯耦合到該第二管芯；以及電壓調(diào)節(jié)器，耦合到該第一管芯以供應(yīng)第一電源電壓并耦合到該 第二管芯以提供第二電源電壓，其中該電壓調(diào)節(jié)器配置成依據(jù)來自 該第二管芯的電壓調(diào)節(jié)信號(hào)來調(diào)節(jié)該第 一 電源電壓。
24. 如權(quán)利要求23所述的多管芯電子封裝，還包括外殼，該外 殼具有外表面，其中該第一管芯和第二管芯安裝在該外殼內(nèi)部，以 及該電壓調(diào)節(jié)器安裝在該外表面上。
25. 如權(quán)利要求23所述的多管芯電子封裝，還包括外殼，該外 殼具有外表面，其中該第一管芯和第二管芯安裝在該外殼內(nèi)部，以 及該電壓調(diào)節(jié)器在該外殼內(nèi)部安裝在該第二管芯上。
26. 如權(quán)利要求23所述的多管芯電子封裝，其中該電壓調(diào)節(jié)器 集成到該第一管芯和該第二管芯之一內(nèi)。
27. —種多管芯電子封裝，包括 第一管芯；第二管芯；一個(gè)或多個(gè)有線通信鏈路，將該第一管芯耦合到該第二管芯；以及電壓調(diào)節(jié)器，耦合到該第一管芯以供應(yīng)第一組電源電壓并耦合到 該第二管芯以提供第二組電源電壓，其中該電壓調(diào)節(jié)器配置成依 據(jù)來自該第一管芯的第一電壓調(diào)節(jié)信號(hào)來調(diào)節(jié)該第一組電源電壓的 至少一個(gè)電源電壓，以及依據(jù)來自該第二管芯的第二電壓調(diào)節(jié)信號(hào) 來調(diào)節(jié)該第二組電源電壓的至少一個(gè)電源電壓。
28. 如權(quán)利要求27所述的多管芯電子封裝，其中該電壓調(diào)節(jié)器 配置成依據(jù)來自該第二管芯的至少一相應(yīng)電壓調(diào)節(jié)信號(hào)來調(diào)節(jié)該第 一組電源電壓的相應(yīng)電源電壓。
29. 如權(quán)利要求27所述的多管芯電子封裝，還包括外殼，該外 殼具有外表面，以及其中該第一管芯和第二管芯安裝在該外殼內(nèi)部， 且該電壓調(diào)節(jié)器安裝在該外表面上。
30. 如權(quán)利要求27所述的多管芯電子封裝，還包括外殼，該外 殼具有外表面，以及其中該第一管芯和第二管芯安裝在該外殼內(nèi)部， 且該電壓調(diào)節(jié)器在該外殼內(nèi)部安裝在該第二管芯上。
31. 如權(quán)利要求27所述的多管芯電子封裝，其中該電壓調(diào)節(jié)器 集成到該第一管芯和第二管芯之一內(nèi)。
32.成電^各，包括多個(gè)晶體管，具有包括阱的背柵偏置節(jié)點(diǎn)；以及閾值調(diào)節(jié)電路，用于調(diào)節(jié)該阱的電壓使得該多個(gè)晶體管的相應(yīng)晶體管的該閾值電壓為該集成電路的電源電壓的預(yù)定分?jǐn)?shù)。
33. 如權(quán)利要求32所述的集成電路，還包括 電壓調(diào)節(jié)器，用以生成該電源電壓，并耦合到該閾值調(diào)節(jié)電路。
34. 如權(quán)利要求33所述的集成電路，還包括 具有輸入端和輸出端的線性電路，其中該輸入端耦合到該電壓調(diào)節(jié)器且該輸出端耦合到該閾值調(diào)節(jié)電路。
35. 如權(quán)利要求34所述的集成電路，其中該線性電路為電阻分 壓器。
36. 如權(quán)利要求33所述的集成電路，其中該閾值調(diào)節(jié)電路還包括運(yùn)算放大器，具有耦合到該電壓調(diào)節(jié)器的第一輸入端、耦合到相 應(yīng)晶體管以形成反饋環(huán)路的第二輸入端、以及耦合到該阱的輸出端。
37. —種調(diào)節(jié)用于電子系統(tǒng)的多個(gè)電源電壓的方法，包括 反復(fù)調(diào)節(jié)該多個(gè)電源電壓的第一電源電壓，直到該電子系統(tǒng)的第一性能度量不滿足第一預(yù)定要求；將該第一電源電壓退回到第一電平，使得該第一性能度量滿足該 第一預(yù)定要求；反復(fù)調(diào)節(jié)該多個(gè)電源電壓的第二電源電壓，直到該電子系統(tǒng)的第 二性能度量不滿足第二預(yù)定要求；以及將該第二電源電壓退回到第二電平，使得該第二性能度量滿足該第二預(yù)定要求。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法，包括使用在由該第一退回操作 建立的處于該第一電平的該第一電源電壓和由該第二退回操作建立 的處于該第二電平的該第二電源電壓來操作該電子系統(tǒng)。
39. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中該第二電源電壓被調(diào)節(jié)， 同時(shí)維持該第一電源電壓在由該第一退回操作建立的該第一電平。
40. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中該第二性能度量與該第一 性能度量相同。
41. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中該第二性能度量與該第一 性能度量不同。
42. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中該第一性能度量選自包括 電壓裕量、定時(shí)裕量、誤碼率以及它們的一個(gè)或多個(gè)函數(shù)的群組。
43. 如權(quán)利要求37所述的方法，還包括反復(fù)調(diào)節(jié)該多個(gè)電源電壓的第三電源電壓，直到該電子系統(tǒng)的第 三性能度量不滿足第三預(yù)定要求；以及將該第三電源電壓退回到第三電平，使得該第三性能度量滿足該 第三預(yù)定要求。
44. 如權(quán)利要求43所述的方法，其中該第三電源電壓被調(diào)節(jié)， 同時(shí)維持該第一電源電壓在由該第一退回操作建立的該第一電平并 維持該第二電源電壓在由該第二退回操作建立的該第二電平。
45. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中該多個(gè)電源電壓包括選自 包括接收電路電源電壓、發(fā)送電路電源電壓、輸入/輸出電路電源電 壓和模擬電路電源電壓的集合的至少兩個(gè)不同的電源電壓。
46. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中反復(fù)調(diào)節(jié)第一電源電壓包 括反復(fù)且單調(diào)地改變?cè)摰?一電源電壓的第 一電平。
47. 如權(quán)利要求46所述的方法，其中反復(fù)調(diào)節(jié)第二電源電壓包 括反復(fù)且單調(diào)地改變?cè)摰诙娫措妷旱牡诙娖健?br> 48. —種調(diào)節(jié)用于電子系統(tǒng)的多個(gè)電源電壓的方法，包括 指派相應(yīng)值給該多個(gè)電源電壓的每一個(gè)；調(diào)節(jié)該多個(gè)電源電壓中的至少兩個(gè)以產(chǎn)生電源電壓組； 確定該電源電壓組是否滿足關(guān)于該電子系統(tǒng)的第 一性能度量的 預(yù)定要求；重復(fù)該調(diào)節(jié)和確定操作；乂人:帔確定滿足該預(yù)定要求的電源電壓組選擇相應(yīng)的電源電壓組； 以及使用所選擇的電源電壓組來操作該電子系統(tǒng)。
49. 如片又利要求48所述的方法，其中由該調(diào)節(jié)操作產(chǎn)生的電源電壓組中至少兩個(gè)電源電壓組滿 足該預(yù)定要求；其中該選擇包括依據(jù)選擇函數(shù)，從滿足該預(yù)定要求的至少兩個(gè) 電源電壓組選4奪相應(yīng)的電源電壓組。
50. 如權(quán)利要求49所述的方法，其中該選纟奪函數(shù)對(duì)應(yīng)于該電子 系統(tǒng)的功耗。
51. 如權(quán)利要求49所述的方法，其中該選擇函數(shù)包括所選擇的 電源電壓組內(nèi)該電源電壓的力口4又函凄史。
52. 如權(quán)利要求48所述的方法，其中該第一性能度量選自包括 電壓裕量、定時(shí)裕量、誤碼率以及它們的一個(gè)或多個(gè)函數(shù)的群組。
53. 如權(quán)利要求48所述的方法，其中重復(fù)該調(diào)節(jié)操作包括通過 預(yù)定步長反復(fù)調(diào)節(jié)該多個(gè)電源電壓的第 一電源電壓的電平。
54. 如權(quán)利要求48所述的方法，其中重復(fù)該調(diào)節(jié)操作包括至少 一個(gè)調(diào)節(jié)操作，其中該多個(gè)電源電壓的第 一相應(yīng)電源電壓和第二相應(yīng)電源電壓沿相反方向#皮調(diào)節(jié)。
全文摘要
公開了一種依據(jù)與有線通信鏈路有關(guān)的性能度量，調(diào)節(jié)耦合到有線通信鏈路的電子裝置的電源電壓的方法。基于該性能度量生成電壓調(diào)節(jié)信號(hào)。該電壓調(diào)節(jié)信號(hào)隨后用于更新到該電子裝置的電源電壓。
文檔編號(hào)G05F1/46GK101663629SQ200880012901
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2008年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月1日
發(fā)明者H·M·恩古延, J·L·澤貝, J·金, Y·U·弗蘭斯 申請(qǐng)人:拉姆伯斯公司