電壓調(diào)節(jié)裝置及電壓調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】一種電壓調(diào)節(jié)裝置及其電壓調(diào)節(jié)方法，包括：分配系統(tǒng)，用于根據(jù)芯片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓，還用于探測芯片中各電源域的運(yùn)行電壓，獲取相應(yīng)電源域的探測電壓，分配系統(tǒng)還用于根據(jù)預(yù)測電壓和探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)；調(diào)壓系統(tǒng)，與分配系統(tǒng)和芯片中各電源域相連，用于根據(jù)分配系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)對(duì)芯片中相應(yīng)電源域的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的探測電壓達(dá)到預(yù)測電壓。本發(fā)明通過一個(gè)電壓調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制芯片內(nèi)多個(gè)電源域電壓的功能，并且采用數(shù)字控制部件替代現(xiàn)有技術(shù)中的模擬電路，縮小了芯片內(nèi)電壓調(diào)節(jié)裝置的面積。
【專利說明】
電壓調(diào)節(jié)裝置及電壓調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種電壓調(diào)節(jié)裝置及電壓調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 因此在現(xiàn)今的片上系統(tǒng)（System on化ip，SoC)設(shè)計(jì)中需要設(shè)置許多電壓調(diào)節(jié)裝 置，用于向不同電源域提供不同電壓。
[0003] 參考圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)一種電壓調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。電壓調(diào)節(jié)裝置1包 括：參考電路11，比較器12,驅(qū)動(dòng)單元13 W及反饋單元14 ;比較器12的兩個(gè)輸入端分別連 接參考電路11的輸出端和反饋單元14的輸出端，比較器12的輸出端連接所述驅(qū)動(dòng)單元13 的輸入端。驅(qū)動(dòng)單元13的輸出端連接反饋單元14的輸入端和負(fù)載單元2。
[0004] 參考圖2,圖2示出了圖1中電壓調(diào)節(jié)裝置的具體電路圖。 陽0化]驅(qū)動(dòng)單元13具體包括PM0S晶體管Ml ;反饋單元14包括有多個(gè)串聯(lián)電阻R1、R2。 反饋單元14的分壓作為反饋電壓V化，比較器12用于比較反饋電壓V化和參考電路11產(chǎn) 生的參考電壓化ef。比較器12的比較結(jié)果用于決定驅(qū)動(dòng)單元13的導(dǎo)通或者截止，當(dāng)所述 反饋電壓Vfb與所述參考電壓Vref不相等的時(shí)候，所述比較器12控制所述驅(qū)動(dòng)單元13導(dǎo) 通，改變所述反饋電壓化ef。經(jīng)歷多次反饋之后，直到反饋電壓V化與參考電壓化ef區(qū)域 相等，從而得到穩(wěn)定的輸出電壓Vout。實(shí)際應(yīng)用中，可W通過調(diào)整參考電壓化ef和反饋單 元14中的串聯(lián)電阻使得輸出電壓Vout為預(yù)定電壓值。
[0006] 繼續(xù)參考圖2,現(xiàn)有技術(shù)還會(huì)在負(fù)載單元2中設(shè)置電源口控（Power Gating) 21，在 負(fù)載不工作的時(shí)候，斷開所述負(fù)載，W達(dá)到減小漏電的目的。具體的，電源口控21包括PM0S 晶體管M2。
[0007] 但是現(xiàn)有技術(shù)中的電壓調(diào)節(jié)裝置面積較大，而且在每個(gè)需要電壓調(diào)節(jié)的電源域內(nèi) 都需設(shè)置電壓調(diào)節(jié)裝置，因此需要耗費(fèi)相當(dāng)?shù)木A面積設(shè)置眾多的電壓調(diào)節(jié)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明解決的問題是提供一種電壓調(diào)節(jié)裝置和電壓調(diào)節(jié)方法，W減小電壓調(diào)節(jié)裝 置的面積。
[0009] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種電壓調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)忍片中一個(gè)或多個(gè)電 源域的電壓，包括：
[0010] 分配系統(tǒng)，用于根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù) 所需要使用的預(yù)測電壓，還用于探測所述忍片中各電源域的運(yùn)行電壓，獲取相應(yīng)電源域的 探測電壓，所述分配系統(tǒng)還用于根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓 分配的控制信號(hào)；
[0011] 調(diào)壓系統(tǒng)，與所述分配系統(tǒng)和所述忍片中各電源域相連，用于根據(jù)分配系統(tǒng)輸出 的所述控制信號(hào)對(duì)所述忍片中相應(yīng)電源域的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，W使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí) 的探測電壓達(dá)到所述預(yù)測電壓。
[0012] 可選的，所述分配系統(tǒng)包括：探測模塊，用于探測所述忍片中各電源域的運(yùn)行電 壓，獲取相應(yīng)電源域的探測電壓；預(yù)測模塊，用于根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲 得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓；分配模塊，用于根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述 探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)。
[0013] 可選的，所述探測模塊包括：參考電路，用于產(chǎn)生參考電壓；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述 參考電路化及所述忍片中各電源域相連，用于輸出與所述忍片中各電源域探測電壓相對(duì)應(yīng) 的數(shù)字信號(hào)。
[0014] 可選的，所述參考電路為帶隙基準(zhǔn)電路。
[0015] 可選的，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為逐次逼近寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0016] 可選的，所述電壓調(diào)節(jié)裝置還包括處理模塊，用于控制所述忍片各電源域執(zhí)行任 務(wù)；所述預(yù)測模塊與所述處理模塊相連，用于根據(jù)所述處理模塊提供的所述忍片中各電源 域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓。
[0017] 可選的，所述處理模塊為中央處理器。
[0018] 可選的，所述調(diào)壓系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)調(diào)壓模塊，所述調(diào)壓模塊與所述忍片中各 電源域?qū)?yīng)相連，用于根據(jù)分配系統(tǒng)輸出的所述控制信號(hào)對(duì)所述忍片中相應(yīng)電源域的電壓 進(jìn)行調(diào)節(jié)，W使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的探測電壓達(dá)到所述預(yù)測電壓。
[0019] 可選的，所述調(diào)壓模塊包括電源口控單元，所述電源口控單元包括與相應(yīng)電源域 相連的一個(gè)或多個(gè)晶體管；所述一個(gè)或多個(gè)晶體管用于根據(jù)所述分配系統(tǒng)輸出的所述控制 信號(hào)打開或關(guān)閉W實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)電源域的電壓調(diào)節(jié)。
[0020] 可選的，所述晶體管的最小尺寸為根據(jù)對(duì)應(yīng)電源域的最小工作電流所確定的尺 寸。
[0021] 可選的，所述最小尺寸的晶體管為一倍電源口控單元，所述調(diào)壓模塊包括多個(gè)電 源口控單元，所述電源口控為所述一倍電源口控單元的倍數(shù)。
[0022] 可選的，所述電壓調(diào)節(jié)裝置還包括退禪電容，所述退禪電容與相應(yīng)電源域相連，用 于在相應(yīng)電源域所對(duì)應(yīng)的調(diào)壓模塊中所有電源口控單元均導(dǎo)通仍無法使探測電壓達(dá)到預(yù) 測電壓時(shí)，與相應(yīng)電源域相連，W使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的所述探測電壓達(dá)到所述預(yù) 測電壓。
[0023] 可選的，所述電壓調(diào)節(jié)裝置還包括存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)不同尺寸晶體管在不同源 漏電壓下的導(dǎo)通電阻，還用于存儲(chǔ)所述忍片中各電源域的探測電容、忍片的系統(tǒng)頻率W及 各電源域相對(duì)應(yīng)調(diào)壓模塊中晶體管的打開或關(guān)閉狀態(tài)；所述分配模塊包括：預(yù)測處理單 元，與所述存儲(chǔ)模塊相連，用于根據(jù)所述預(yù)測電壓獲得實(shí)現(xiàn)所述預(yù)測電壓所需要的調(diào)壓模 塊中晶體管的打開或關(guān)閉狀態(tài)，還用于根據(jù)所述預(yù)測電壓W及所述導(dǎo)通電阻獲得相對(duì)應(yīng)電 源域的預(yù)測電流；探測處理單元，與所述存儲(chǔ)模塊相連，用于根據(jù)所述探測電容、所述預(yù)測 電壓、所述探測電壓、所述系統(tǒng)頻率、所述導(dǎo)通電阻W及所述調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)獲得相對(duì) 應(yīng)電源域的探測電流；識(shí)別單元，用于根據(jù)所述預(yù)測電流和探測電流的相對(duì)大小，判斷相應(yīng) 電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的探測電壓是否為所述預(yù)測電壓；信號(hào)處理單元，與所述識(shí)別單元相 連，用于在所述識(shí)別單元判斷相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的探測電壓不是所述預(yù)測電壓時(shí)， 根據(jù)所述預(yù)測電流，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)，輸出所述控制信號(hào)。
[0024] 可選的，所述分配系統(tǒng)按一預(yù)設(shè)頻率獲取所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得 相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓；所述分配系統(tǒng)還按所述預(yù)設(shè)頻率獲取相應(yīng)電 源域的探測電壓；所述分配系統(tǒng)還按所述預(yù)設(shè)頻率根據(jù)所述探測電壓和所述預(yù)測電壓，獲 得相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)；所述調(diào)壓系統(tǒng)，根據(jù)所述分配系統(tǒng)按所述預(yù)設(shè)頻率輸 出的所述控制信號(hào)，對(duì)所述忍片中相應(yīng)電源域的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，W使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任 務(wù)時(shí)的探測電壓達(dá)到所述預(yù)測電壓。
[00巧]本發(fā)明還提供電壓調(diào)節(jié)方法，用于調(diào)節(jié)忍片中一個(gè)或多個(gè)電源域的電壓，包括：
[0026] 獲取所述忍片中各電源域的探測電壓；
[0027] 獲取所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù) 測電壓；
[0028] 根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)；
[0029] 根據(jù)所述控制信號(hào)，對(duì)所述忍片中各電源域的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，W使相應(yīng)電源域在 執(zhí)行任務(wù)時(shí)的探測電壓達(dá)到所述預(yù)測電壓。
[0030] 可選的，所述電壓調(diào)節(jié)方法還包括額外補(bǔ)償步驟，當(dāng)相應(yīng)電源域無法實(shí)現(xiàn)電壓調(diào) 節(jié)時(shí)，通過額外增加相應(yīng)電源域的電壓，W使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的所述探測電壓能 夠達(dá)到所述預(yù)測電壓。
[0031] 可選的，所述獲取所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所 需要使用的預(yù)測電壓的步驟包括：按一預(yù)設(shè)頻率獲取所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲 得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓；獲取所述忍片中各電源域的探測電壓的步 驟包括：按所述預(yù)設(shè)頻率獲取所述忍片中各電源域的探測電壓；根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述 探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)的步驟包括：按所述預(yù)設(shè)頻率獲得相應(yīng)電 源域分配的控制信號(hào)。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] 本發(fā)明通過一個(gè)電壓調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制忍片內(nèi)多個(gè)電源域電壓的功能，即 利用一個(gè)電壓調(diào)節(jié)裝置代替了多個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中的電壓調(diào)節(jié)裝置，并且采用面積更小的數(shù)字 控制部件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中模擬反饋電路的功能，縮小了忍片內(nèi)電壓調(diào)節(jié)裝置的面積。此外， 由于本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，對(duì)相應(yīng)電源域 執(zhí)行任務(wù)時(shí)所需要使用的電壓進(jìn)行預(yù)測，因此在設(shè)計(jì)中能獲知電壓調(diào)節(jié)裝置輸出電壓的浮 動(dòng)范圍，因此能夠減少甚至省去退禪電容的使用，可W進(jìn)一步縮小電壓調(diào)節(jié)裝置所占據(jù)的 面積。
[0034] 可選方案中，本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信 息，對(duì)相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)時(shí)所需要使用的電壓進(jìn)行預(yù)測，避免了現(xiàn)有技術(shù)中通過反饋電 路進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)滯后。而且由于能夠預(yù)測負(fù)載所執(zhí)行任務(wù)的變化，本發(fā)明所提供電 壓調(diào)節(jié)裝置的輸出電壓能夠先于相應(yīng)電源域所執(zhí)行任務(wù)的變化而變化，因此本發(fā)明所提供 電壓調(diào)節(jié)裝置的輸出電壓可W避免由于所述電源域執(zhí)行任務(wù)的變化而出現(xiàn)的較大波動(dòng)，其 輸出電壓更穩(wěn)定。
[0035] 可選方案中，本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信 息，對(duì)相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)時(shí)所需要使用的電壓進(jìn)行預(yù)測，能夠避免相應(yīng)電源域所執(zhí)行任 務(wù)不同而引起的輸出電壓的較大浮動(dòng)，能夠減少甚至省去退禪電容的使用，可W降低所述 電壓調(diào)節(jié)裝置的功耗。
[0036] 可選方案中，本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得所述探測電壓。 因此，本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)范圍更寬、精度更高、幅值更穩(wěn)定。進(jìn)一步，由于 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出是可調(diào)的，因此本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置的對(duì)相應(yīng)電源 域的電壓調(diào)節(jié)范圍是可調(diào)的，可W提供更多的工作模式。
【附圖說明】
[0037] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)一種電壓調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖2是圖1中電壓調(diào)節(jié)裝置的具體電路圖；
[0039] 圖3是本發(fā)明所提供電壓調(diào)節(jié)裝置一實(shí)施例的功能框圖； W40] 圖4是圖3中探測模塊的功能框圖；
[0041] 圖5是圖3中所述分配模塊的功能框圖；
[0042] 圖6是本發(fā)明所提供電壓調(diào)節(jié)方法一實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有技術(shù)的電壓調(diào)節(jié)裝置具有面積太大的問題，現(xiàn)結(jié)合現(xiàn)有技 術(shù)電壓調(diào)節(jié)裝置具體結(jié)構(gòu)分析原因。
[0044] 但是現(xiàn)有技術(shù)中電壓調(diào)節(jié)裝置1和電源口控21都需要相當(dāng)?shù)拿娣e來形成。而且 現(xiàn)有技術(shù)中1個(gè)電壓調(diào)節(jié)裝置1只能調(diào)節(jié)單個(gè)電源域的電壓，針對(duì)忍片中不同的電源域需 要設(shè)置多個(gè)不同的電壓調(diào)節(jié)裝置，因此在忍片設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要耗費(fèi)相當(dāng)?shù)木A面積設(shè)置 眾多的電壓調(diào)節(jié)裝置1 W及電源口控21。此外為了避免由于負(fù)載單元2變化而引起的輸出 電壓Vout的浮動(dòng)，忍片中還需要設(shè)置與輸出電壓Vout的輸出端相連的退禪電容3。由于 Vout浮動(dòng)范圍的不確定，退禪電容3的電容值通常較大，因此退禪電容3的面積較大，成本 較高，而且退禪電容3的數(shù)量也較多。另外退禪電容3為了能夠穩(wěn)定輸出電壓Vout，在整個(gè) 電路工作過程中，所述退禪電容始終需要保持充電狀態(tài)，當(dāng)負(fù)載變化的時(shí)候，能夠及時(shí)補(bǔ)償 輸出電壓Vout的浮動(dòng)，防止所述電源域出現(xiàn)故障。但是，運(yùn)樣會(huì)使電壓調(diào)節(jié)裝置的功耗較 局。
[0045] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種電壓調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)忍片中一個(gè)或多個(gè)電 源域的電壓，包括：
[0046] 分配系統(tǒng)，用于根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù) 所需要使用的預(yù)測電壓，還用于探測所述忍片中各電源域的運(yùn)行電壓，獲取相應(yīng)電源域的 探測電壓，所述分配系統(tǒng)還用于根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓 分配的控制信號(hào)；調(diào)壓系統(tǒng)，與所述分配系統(tǒng)和所述忍片中各電源域相連，用于根據(jù)分配系 統(tǒng)輸出的所述控制信號(hào)對(duì)所述忍片中相應(yīng)電源域的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，W使相應(yīng)電源域在執(zhí)行 任務(wù)時(shí)的探測電壓達(dá)到所述預(yù)測電壓。
[0047] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0048] 參考圖3,示出了本發(fā)明所提供電壓調(diào)節(jié)裝置的功能框圖。
[0049] 需要說明的是，本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)忍片中電源域（Power Domain)的電壓，所述忍片包括一個(gè)或多個(gè)電源域的電壓：所述忍片包括：第一電源域、第 二電源域……第m電源域，其中，m為所述忍片中電源域的數(shù)量。
[0050] 所述電壓調(diào)節(jié)裝置包括含有探測模塊110、預(yù)測模塊120 W及分配模塊130的分 配系統(tǒng)100和含有一個(gè)或多個(gè)調(diào)壓模模塊的調(diào)壓系統(tǒng)200,所述調(diào)壓系統(tǒng)包括：第一調(diào)壓模 塊、第二調(diào)壓模塊……第m調(diào)壓模塊，所述第一調(diào)壓模塊與所述第一電源域相連，所述第二 調(diào)壓模塊與所述第二電源域相連……所述第m調(diào)壓模塊與所述第m相連。本實(shí)施例中，在 各調(diào)壓模塊內(nèi)包括有一個(gè)或多個(gè)晶體管，所述分配系統(tǒng)100通過控制各調(diào)壓模塊內(nèi)晶體管 的開啟和關(guān)閉，W實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)電源域電壓的調(diào)節(jié)。
[0051] 具體的，所述分配系統(tǒng)100,用于根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng) 電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓，還用于探測所述忍片中各電源域的運(yùn)行電壓，獲 取相應(yīng)電源域的探測電壓，所述分配系統(tǒng)還用于根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述探測電壓，獲得 相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)PG。
[0052] 參考圖3,所述分配系統(tǒng)100包括：探測模塊110,用于探測所述忍片中各電源域的 運(yùn)行電壓，獲取相應(yīng)電源域的探測電壓Vdec。
[0053] 結(jié)合參考圖4,圖4示出了圖3中所述探測模塊110的功能框圖。
[0054] 具體的，所述探測模塊110包括參考電路111和模數(shù)轉(zhuǎn)換器112。 陽05引其中，參考電路111用W產(chǎn)生參考電壓。本實(shí)施例中，所述參考電路111為帶隙基 準(zhǔn)電路度andgap Voltage Reference, Bandgap)，理想的帶隙基準(zhǔn)電路是一種提供穩(wěn)定基 準(zhǔn)電壓的基本電路，所產(chǎn)生的參考電壓值與溫度、器件運(yùn)行快慢無關(guān)。需要說明的是，本實(shí) 施例中采用帶隙基準(zhǔn)電路作為參考電路僅為一示例，本發(fā)明對(duì)此不做限定。
[0056] 模數(shù)轉(zhuǎn)換器112與所述參考電路111和所述忍片中各電源域相連，用于接收所述 參考電路111產(chǎn)生的參考電壓化ef W及所述忍片中各電源域輸出的運(yùn)行電壓Vd。所述模 數(shù)轉(zhuǎn)換器112比較運(yùn)行電壓Vd與所述參考電壓化ef，W運(yùn)行電壓Vd和參考電壓化ef的差 值，表征所述相應(yīng)電源域的探測電壓Vdect，并輸出與所述探測電壓Vdect相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信 號(hào)。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器112將所述探測電壓Vdect轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，使后續(xù)處理中可W采用 數(shù)字控制部件，有利于電壓調(diào)節(jié)裝置的面積。具體的，本實(shí)施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器112為 逐次逼近寄存器型（Successive Approximation Register, SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0057] 需要說明的是，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器112接收的所述忍片中各電源域輸出的運(yùn)行電壓 為V1、V2……Vm，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器122輸出的相應(yīng)電源域的探測電壓為Vdectl、Vdect2…… Vdectm。
[0058] 還需要說明的是，所述探測模塊110按一預(yù)設(shè)頻率獲取相應(yīng)電源域的探測電壓 Vdect1、Vdect2......Vdectm〇
[0059] 繼續(xù)參考圖3,所述分配系統(tǒng)100還包括：預(yù)測模塊120,用于根據(jù)所述忍片中各電 源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓。
[0060] 需要說明的是，所述電壓調(diào)節(jié)裝置還包括處理模塊300，用于控制所述忍片各電源 域執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)。
[0061] 所述處理模塊300與所述分配系統(tǒng)100中的預(yù)測模塊120相連，所述預(yù)測模塊根 據(jù)所述處理模塊100提供的所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得k個(gè)周期之后，不同電源 域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓Vexp。
[0062] 需要說明的是，本實(shí)施例中，所述電壓調(diào)節(jié)裝置采用系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)，所述預(yù)測模塊 120獲得k個(gè)周期之后不同電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓，是指k個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期 之后，不同電源域執(zhí)行任務(wù)所需使用的電壓。進(jìn)一步需要說明的是，本實(shí)施例中采用系統(tǒng)時(shí) 鐘計(jì)時(shí)僅為一示例，在本發(fā)明其他實(shí)施例中，可W選擇獨(dú)立設(shè)置電壓調(diào)節(jié)裝置的計(jì)時(shí)設(shè)備， 本發(fā)明對(duì)此不作任何限制。
[0063] 還需要說明的是，本實(shí)施例中，所述忍片包括m個(gè)電源域，因此，對(duì)于每個(gè)電源域， 所述預(yù)測模塊120均會(huì)獲得一個(gè)預(yù)測電壓Vexp。所W，所述預(yù)測模塊所獲得的預(yù)測電壓與 所述電源域相對(duì)應(yīng)的為m個(gè)預(yù)測電壓：Vexpl、Vexp2......Vexpm。
[0064] 具體的，本實(shí)施例中，所述處理模塊300為中央處理器（Central Processing 化it, CPU)。采用CPU作為所述電壓調(diào)節(jié)裝置的控制組件，能夠省去外加處理模塊的面積， 能夠進(jìn)一步縮小所述監(jiān)測系統(tǒng)的面積。 陽0化]需要說明的是，所述預(yù)測模塊120采用與所述探測模塊100 -樣的預(yù)設(shè)頻率獲取 所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓。
[0066] 繼續(xù)參考圖3,所述分配系統(tǒng)100還包括：分配模塊130,用于根據(jù)所述預(yù)測電壓 Vexp (VexpU Vexp2......Vexpm)和所述探測電壓 Vdect (Vdectl、Vdect2......Vdectm)，獲得 相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)PG。
[0067] 需要說明的是，所述電壓調(diào)節(jié)裝置還包括存儲(chǔ)模塊400,用于存儲(chǔ)所述調(diào)壓模塊 中不同尺寸晶體管在不同源漏電壓下的導(dǎo)通電阻Ron。所述忍片中各電源域的探測電容 Cdect (Cdectl、Cdect2......Cdectm)、忍片的系統(tǒng)頻率;1^37316111 W及各電源域?qū)?yīng)調(diào)壓模塊 的運(yùn)行狀態(tài)也存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)模塊400中。
[0068] 結(jié)合參考圖5,示出了圖3中所述分配模塊130的功能框圖。
[0069] 具體的，所述分配模塊130包括預(yù)測處理單元131，所述預(yù)測處理單元131與所述 預(yù)測模塊120,接收所述預(yù)測模塊120獲得的預(yù)測電壓Vexp (Vexpl、Vexp2......Vexpm)，所述 預(yù)測處理單元131還與所述存儲(chǔ)模塊400相連，讀取存儲(chǔ)模塊400內(nèi)存儲(chǔ)的不同調(diào)壓模塊 的導(dǎo)通電阻Ron。
[0070] 根據(jù)電源域內(nèi)的電量關(guān)系：
[0071] (1)
[0072] 其中，Cdect為所述電源域的探測電容；Vexp為相應(yīng)電源域的預(yù)測電壓；Vdect為 相應(yīng)電源域的探測電壓；R〇n_exp為達(dá)到預(yù)測電壓Vexp時(shí)，所述電源域相應(yīng)調(diào)壓模塊的導(dǎo) 通電阻；R〇n_dect為探測電壓Vdect下，所述電源域相應(yīng)調(diào)壓模塊的導(dǎo)通電阻；f_system 為系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率；k表示所述預(yù)測電壓Vexp的是k個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期后，相應(yīng)電源域執(zhí)行 任務(wù)所需要使用的電壓。
[007引根據(jù)公式（1)，可得到當(dāng)探測電壓Vdect達(dá)到所述預(yù)測電壓Vexp的時(shí)候，相應(yīng)電源 域內(nèi)有如下關(guān)系：
[0074] (2)
[00巧]因此，所述分配模塊130包括預(yù)測處理單元131，根據(jù)各電源域相對(duì)應(yīng)的所述預(yù)測 電壓Vexp，獲得各電源域相對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)預(yù)測電壓Vexp所需要的調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)，即實(shí) 現(xiàn)所述預(yù)測電壓Vexp的時(shí)候，所述相應(yīng)調(diào)壓模塊中需要開啟的晶體管數(shù)量。所述預(yù)測處理 單元131，還根據(jù)各電源域相對(duì)應(yīng)的所述預(yù)測電壓Vexp，W及實(shí)現(xiàn)預(yù)測電壓Vexp所需要的 調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)下，所述對(duì)應(yīng)調(diào)壓模塊的導(dǎo)通電阻Ron,獲得相對(duì)應(yīng)的預(yù)測電流lexp， 為：Iexp =Σ (Vexp/Ron_exp)。
[0076] 所述分配模塊130還包括探測處理單元132,所述探測處理單元與所述探測模塊 110相連，接收所述探測模塊110獲得的探測電壓Vdect (Vdectl、Vdect2......Vdectm)，所 述探測處理單元132還與所述存儲(chǔ)模塊400相連，讀取存儲(chǔ)模塊400內(nèi)存儲(chǔ)的不同調(diào)壓模 塊的導(dǎo)通電阻R〇n_dect，所述探測處理單元132還讀取存儲(chǔ)模塊400中存儲(chǔ)的所述各電 源域的探測電容Cdect (Cdectl、Cdect2......Cdectm)、忍片的系統(tǒng)頻率f_system W及各電 源域?qū)?yīng)調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)，即探測電壓Vdect下，相應(yīng)調(diào)壓模塊中開啟的晶體管數(shù)量。 所述探測處理單元132根據(jù)各電源域相對(duì)應(yīng)的所述探測電壓Vdect、探測電容Cdect和相 應(yīng)調(diào)壓模塊運(yùn)行狀態(tài)，W及忍片的系統(tǒng)頻率f_system，獲得相應(yīng)的探測電流，為Jdect = [CdectX (Vexp-Vdect)/化/f_system)] + Σ (Vdect/Ron_dect)。
[0077] 繼續(xù)參考圖5,所述分配模塊130還包括識(shí)別單元133,所述識(shí)別單元133與所述 預(yù)測處理單元131 W及所述探測處理單元132相連，接收所述預(yù)測處理單元131獲得的所 述預(yù)測電流lexp和所述探測處理單元132獲得的所述探測電流Idect，判斷相應(yīng)電源域在 執(zhí)行任務(wù)時(shí)的探測電壓Vdect是否為相應(yīng)的預(yù)測電壓Vexp。
[0078] 具體的，所述識(shí)別單元133比較各電源域相對(duì)應(yīng)的探測電流Idect和預(yù)測電流 lexp的大小，如果所述探測電流Idect與所述預(yù)測電流lexp相等，則表示相應(yīng)電源域調(diào)壓 模塊的運(yùn)行狀態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)所述預(yù)測電壓Vexp，因此不需要改變現(xiàn)有的調(diào)壓模塊運(yùn)行狀態(tài)， 所述電壓調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入下一次調(diào)節(jié)。
[0079] 如果所述探測電流Idect與所述預(yù)測電流lexp不相等，則表示相應(yīng)電源域調(diào)壓模 塊的運(yùn)行狀態(tài)無法達(dá)到相應(yīng)的預(yù)測電壓Vexp。因此需要調(diào)整調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)：當(dāng)所述 探測電流Idect比所述預(yù)測電流lexp小時(shí)，表示所述電源域的探測電壓Vdect小于所述預(yù) 巧帕壓Vexp，因此需要增加開啟的晶體管數(shù)量；所述探測電流Idect比所述預(yù)測電流lexp 大時(shí)，表示所述電源域的探測電壓Vdect大于所述預(yù)測電壓Vexp，因此需要減少開啟的晶 體管數(shù)量。
[0080] 需要說明的是，本實(shí)施例中基于所述探測電壓Vdect與所述預(yù)測電壓Vexp獲得探 巧I]電流Idect與預(yù)測電流lexp，比較所述探測電流Idect與預(yù)測電流lexp W識(shí)別相應(yīng)電源 域是否能在執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候，達(dá)到所述預(yù)測電壓Vexp的識(shí)別方法，僅為一示例，本發(fā)明對(duì) 識(shí)別的方法不做任何限制，還可W采用其他基于所述探測電壓Vdect與所述預(yù)測電壓Vexp 的量進(jìn)行比較、識(shí)別。
[0081] 所述分配模塊130還包括信號(hào)處理單元134,所述信號(hào)處理單元134與所述識(shí)別單 元133相連，根據(jù)所述識(shí)別單元133的識(shí)別結(jié)果，判斷是否需要改變所述調(diào)壓系統(tǒng)200中相 應(yīng)調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)，輸出相應(yīng)調(diào)壓模塊的控制信號(hào)PG，所述信號(hào)處理單元134還與所 述預(yù)測單元131相連，接收所述預(yù)測單元獲得的各電源域相對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)預(yù)測電壓Vexp所需 要的調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)。
[0082] 具體的，當(dāng)所述識(shí)別單元133判斷相應(yīng)電源域的探測電壓能夠達(dá)到相應(yīng)的預(yù)測電 壓Vexp時(shí)，即不需要改變現(xiàn)有的相應(yīng)調(diào)壓模塊運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，所述信號(hào)處理單元134輸 出現(xiàn)有調(diào)壓模塊運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的所述控制信號(hào)PG。
[0083] 當(dāng)所述識(shí)別單元133判斷相應(yīng)電源域調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)無法達(dá)到相應(yīng)的預(yù)測 電壓Vexp時(shí)，即需要改變現(xiàn)有的相應(yīng)調(diào)壓模塊運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，所述信號(hào)處理單元根據(jù)所 述預(yù)測單元131獲得的實(shí)現(xiàn)預(yù)測電壓Vexp所需要的相應(yīng)調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)，輸出相對(duì)應(yīng) 的控制信號(hào)PG，改變調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)。
[0084] 需要說明的是，所述信號(hào)處理單元134還與所述存儲(chǔ)模塊400相連，將所述控制信 號(hào)PG相對(duì)應(yīng)的所述調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)寫入所述存儲(chǔ)模塊。
[00化]還需要說明的是，所述分配模塊130根據(jù)所述預(yù)測電壓Vexp (Vexpl、Vexp2...... Vexpm)和所述探測電壓Vdect (Vdectl、Vdect2......Vdectm)，通過寄存器傳輸級(jí)代碼獲得相 應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)PG。
[0086] 需要說明的是，所述預(yù)測模塊120采用與所述探測模塊100 -樣的預(yù)設(shè)頻率獲取 所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓。
[0087] 繼續(xù)參考圖3,所述電壓調(diào)節(jié)裝置還包括調(diào)壓系統(tǒng)200。
[0088] 如前所述，所述調(diào)壓系統(tǒng)200包括一個(gè)或多個(gè)調(diào)壓模塊，所述調(diào)壓模塊與忍片內(nèi) 各電源域--對(duì)應(yīng)相連。每個(gè)調(diào)壓模塊包括至少一個(gè)電源口控單元（Power Gating Cell, PGC)(圖中未標(biāo)示）。所述PGC既能起到電源口控（Power Gating)減少漏電的作用，也能 通過開啟、關(guān)閉狀態(tài)的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)電源域內(nèi)電壓的調(diào)節(jié)控制作用。
[0089] 需要說明的是，本實(shí)施例中，所述每個(gè)PGC包括1個(gè)PM0S晶體管，但是本實(shí)施例僅 為一示例，本發(fā)明對(duì)此不做限制。
[0090] 具體的，所述PGC中晶體管的尺寸，由相應(yīng)電源域的最小供電電流確定。
[0091] 需要說明的是，所述PGC中晶體管的導(dǎo)通電阻Ron的大小與所述晶體管導(dǎo)通時(shí)，源 極和漏極之間的電壓差Vds有關(guān)。本實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)模塊400中存儲(chǔ)的為不同源漏電 壓Vds下，不同尺寸晶體管在的導(dǎo)通電阻Ron,即（Ron, Vds)。
[0092] 需要說明的是，所述調(diào)壓模塊中每一個(gè)PGC均與所述分配系統(tǒng)100中的分配模塊 130相連，所述分配模塊130輸出的所述控制信號(hào)PG即所述PGC的開關(guān)信號(hào)，即所述控制信 號(hào)PG使對(duì)應(yīng)的PGC開啟或關(guān)閉，通過改變開啟的所述PGC數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)電源域電壓的 調(diào)節(jié)。
[0093] 所述調(diào)壓模塊中所述PGC的數(shù)量，根據(jù)所述忍片的設(shè)計(jì)需要而確定。具體的，在忍 片設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造階段，通過改變調(diào)壓模塊中PGC的數(shù)量，使相應(yīng)電源域達(dá)到設(shè)計(jì)需要。
[0094] 具體的，首先設(shè)置PGC數(shù)量，初始值是當(dāng)采用單個(gè)最小尺寸的晶體管構(gòu)成PGC時(shí)， 實(shí)現(xiàn)最大供電電流的時(shí)候，所述需要的PGC的數(shù)量。
[0095] 接著，按照忍片設(shè)計(jì)需要，進(jìn)行測試并調(diào)整PGC的數(shù)量。具體的，根據(jù)忍片設(shè)計(jì)需 要，對(duì)所述忍片進(jìn)行測試，采用配置有上一步中PGC數(shù)量的電壓調(diào)節(jié)裝置對(duì)所述忍片進(jìn)行 電壓調(diào)節(jié)，即所述電壓調(diào)節(jié)裝置通過改變開啟的PGC數(shù)量，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。
[0096] 當(dāng)電壓調(diào)節(jié)裝置能夠順利實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，即配置有包含上述PGC數(shù)量的電壓調(diào)節(jié) 裝置的忍片能夠滿足設(shè)計(jì)需要，實(shí)現(xiàn)預(yù)定任務(wù)，則說明上述PGC數(shù)量是合理的。
[0097] 如果所述電壓調(diào)節(jié)裝置無法完成測試，即配置有包含上述PGC數(shù)量的電壓調(diào)節(jié)裝 置的忍片不能滿足設(shè)計(jì)需要，即所述忍片無法完成預(yù)定任務(wù)，任務(wù)運(yùn)行失敗，則說明PGC設(shè) 計(jì)有誤，需要修改PGC的設(shè)置。
[0098] 上述測試過程中，當(dāng)所述電壓調(diào)節(jié)裝置通過改變開啟的PGC數(shù)量，而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng) 電源域電壓的調(diào)節(jié)：當(dāng)所有PGC均開啟時(shí)，預(yù)測電流lexp依舊大于所述探測電流Idect，則 表示該電源域設(shè)計(jì)中所需要使用的電壓高于所述電壓調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)范圍，即該電源域的 設(shè)計(jì)需要超過了所述電壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)能力的最大限度，從而導(dǎo)致任務(wù)運(yùn)行失敗，則測試 過程中會(huì)給出電流溢出的信號(hào)，并結(jié)束測試；當(dāng)所有PGC均關(guān)閉，所述預(yù)測電流lexp依舊小 于所述探測電流Idect，所述測試過程會(huì)給出相應(yīng)電源域不需要設(shè)置PGC的信號(hào)，并結(jié)束測 試。
[0099] 需要說明的是，當(dāng)測試過程給出電流溢出的信號(hào)時(shí)，即相應(yīng)電源域的設(shè)計(jì)需要超 過了所述電壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)能力的最大限度的時(shí)候，說明相應(yīng)電源域的探測電容Cdect不 足，需要在對(duì)應(yīng)電源域增大退禪電容值ecoupling Cap),并通過調(diào)整退禪電容的大小，是所 述電源域達(dá)到忍片設(shè)計(jì)需要；當(dāng)忍片中沒有足夠空間設(shè)置退禪電容時(shí)，或者無法增大退禪 電容的面積時(shí)，則需要增加 PGC的數(shù)量，使相應(yīng)電源域達(dá)到忍片設(shè)計(jì)需要。
[0100] 還需要說明的是，本實(shí)施例中，所述每個(gè)調(diào)壓模塊中的PGC均為最小尺寸的單個(gè) 晶體管的設(shè)計(jì)僅為一示例，還可W在單個(gè)調(diào)壓單元內(nèi)設(shè)置多個(gè)PGC，PGC數(shù)量越多，相關(guān)聯(lián) 電源域的電壓調(diào)節(jié)速度越快、越精確，但相應(yīng)的會(huì)使忍片的布局布線（Place and Route, P&R)的復(fù)雜程度上升。因此可WW單個(gè)最小尺寸的晶體管構(gòu)成的PGC為基準(zhǔn)，調(diào)壓模塊中 設(shè)置一系列不同大小的PGC，構(gòu)成不同大小PGC的組合，W提高電壓調(diào)節(jié)的精度和速度，并 降低布局布線的復(fù)雜程度。具體的，本實(shí)施例中，W最小尺寸的PGC為1倍的PGC(PGCIX)， 所述調(diào)壓模塊中的PGC設(shè)置為2倍PGC (PGC2訝、4倍PGC (PGC4訝、8倍PGC (PCG8X)......。 陽101] 因此，當(dāng)忍片通過測試，說明電壓調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)能力W及相應(yīng)電源域能夠滿足 所述忍片設(shè)計(jì)的需要?？蛇x的，還可W進(jìn)一步對(duì)所述電壓調(diào)節(jié)裝置中調(diào)壓模塊中的PGC組 合進(jìn)行優(yōu)化：采用不同尺寸的晶體管構(gòu)成不同倍數(shù)的PGC(PG化訝W替代多個(gè)最小尺寸的 PGC，從而降低所述忍片布局布線的復(fù)雜程度，降低分配模塊130中代碼的復(fù)雜程度。 陽102] 還需要說明的是，具有相同預(yù)測電壓Vexp的電源節(jié)點(diǎn)（Power Node)可W選擇連 接在一起，也可W選擇分別連接。所述電源節(jié)點(diǎn)的連接方式會(huì)改變相應(yīng)電源域的探測電容 Cdect大小，與所述退禪電容的設(shè)置與否、大小有關(guān)，可W根據(jù)具體設(shè)計(jì)需要進(jìn)行配置。 陽103] 進(jìn)一步需要說明的是，所述調(diào)壓系統(tǒng)200根據(jù)分配系統(tǒng)100按照所述預(yù)設(shè)頻率輸 出的所述控制信號(hào)，對(duì)所述忍片中相應(yīng)電源域的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，W使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任 務(wù)時(shí)的探測電壓Vdect能夠達(dá)到所述預(yù)測電壓Vexp。
[0104] 綜上，本發(fā)明通過一個(gè)電壓調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制忍片內(nèi)多個(gè)電源域電壓的 功能，即利用一個(gè)電壓調(diào)節(jié)裝置代替了多個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中的電壓調(diào)節(jié)裝置，并且采用面積更 小的數(shù)字控制部件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中模擬反饋電路的功能，縮小了忍片內(nèi)電壓調(diào)節(jié)裝置的面 積。此外，由于本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，對(duì)相 應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)時(shí)所需要使用的電壓進(jìn)行預(yù)測，因此在設(shè)計(jì)中能獲知電壓調(diào)節(jié)裝置輸出 電壓的浮動(dòng)范圍，因此能夠減少甚至省去退禪電容的使用，可W進(jìn)一步縮小電壓調(diào)節(jié)裝置 所占據(jù)的面積。
[0105] 可選的，本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，對(duì) 相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)時(shí)所需要使用的電壓進(jìn)行預(yù)測，避免了現(xiàn)有技術(shù)中通過反饋電路進(jìn)行 電壓調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)滯后。而且由于能夠預(yù)測負(fù)載所執(zhí)行任務(wù)的變化，本發(fā)明所提供電壓調(diào)節(jié) 裝置的輸出電壓能夠先于相應(yīng)電源域所執(zhí)行任務(wù)的變化而變化，因此本發(fā)明所提供電壓調(diào) 節(jié)裝置的輸出電壓可W避免由于所述電源域執(zhí)行任務(wù)的變化而出現(xiàn)的較大波動(dòng)，其輸出電 壓更穩(wěn)定。
[0106] 可選的，本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，對(duì) 相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)時(shí)所需要使用的電壓進(jìn)行預(yù)測，能夠避免相應(yīng)電源域所執(zhí)行任務(wù)不同 而引起的輸出電壓的較大浮動(dòng)，能夠減少甚至省去退禪電容的使用，可W降低所述電壓調(diào) 節(jié)裝置的功耗。
[0107] 可選的，本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得所述探測電壓。因 此，本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)范圍更寬、精度更高、幅值更穩(wěn)定。進(jìn)一步，由于所 述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出是可調(diào)的，因此本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)裝置的對(duì)相應(yīng)電源域 的電壓調(diào)節(jié)范圍是可調(diào)的，可W提供更多的工作模式。
[0108] 相應(yīng)的，本發(fā)明還提供電壓調(diào)節(jié)方法，用于調(diào)節(jié)忍片中一個(gè)或多個(gè)電源域的電壓， 包括：
[0109] 獲取所述忍片中各電源域的探測電壓；獲取所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲 得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓；根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述探測電壓，獲得 相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)；根據(jù)所述控制信號(hào)，對(duì)所述忍片中各電源域的電壓進(jìn)行 調(diào)節(jié)，W使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的探測電壓達(dá)到所述預(yù)測電壓。
[0110] 參考圖6,示出了本發(fā)明所提供電壓調(diào)節(jié)方法一實(shí)施例的流程圖。 陽111] 需要說明的是，本實(shí)施例中所述忍片包括一個(gè)或多個(gè)電源域的電壓：所述忍片包 括：第一電源域、第二電源域……第m電源域，其中，m為所述忍片中電源域的數(shù)量。
[0112] 步驟S1，獲取所述忍片中各電源域的探測電壓。
[0113] 本實(shí)施例中，通過電壓調(diào)節(jié)裝置的探測模塊獲取各電源域的探測電壓。具體的，所 述探測模塊包括產(chǎn)生參考電壓化ef的參考電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述忍 片各電源域相連，接收各電源域輸出的運(yùn)行電壓VI、V2……Vm。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器比較運(yùn)行 電壓VI、V2......Vm與所述參考電壓化ef，W運(yùn)行電壓VI、V2......Vm與所述參考電壓化ef 的差值，表征各電源域的探測電壓Vdectl、Vdect2......Vdectm。
[0114] 需要說明的是，本實(shí)施例中，按照一定的預(yù)設(shè)頻率獲取所述忍片中不同電源域的 探測電壓 Vdectl、Vdect2......Vdectm。
[0115] 步驟S2，獲取所述忍片中各電源域的探測電壓Vdect后，獲取所述忍片中各電源 域的任務(wù)信息，并根據(jù)所述任務(wù)信息獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要的預(yù)測電壓Vexp。
[0116] 本實(shí)施例中，通過電壓調(diào)節(jié)裝置的預(yù)測模塊獲取所述忍片中各電源域的任務(wù)信 息，并根據(jù)所述任務(wù)信息獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要的預(yù)測電壓Vexp。具體的，所述預(yù) 測模塊根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得k個(gè)周期之后，不同電源域執(zhí)行任務(wù)所 需要使用的預(yù)測電壓Vexp。
[0117] 需要說明的是，本實(shí)施例中，采用系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)。因此，所述預(yù)測電壓Vexp是指k 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期之后，不同電源域執(zhí)行任務(wù)所需使用的電壓Vexp。
[0118] 還需要說明的是，本實(shí)施例中，所述忍片包括m個(gè)電源域。因此，所述預(yù)測電壓與 所述電源域相對(duì)應(yīng)的為m個(gè)預(yù)測電壓：Vexpl、Vexp2......Vexpm。
[0119] 進(jìn)一步需要說明的是，本實(shí)施例中，按所述預(yù)設(shè)頻率獲取所述忍片中各電源域的 任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓。
[0120] 步驟S3，根據(jù)所述探測電壓Vdect和所述預(yù)測電壓Vexp獲得相應(yīng)電源域電壓分配 的控制信號(hào)。 陽121] 需要說明的是，本實(shí)施例中，采用一個(gè)或多個(gè)調(diào)壓模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)電源域的電壓 調(diào)制，通過改變開啟的調(diào)壓模塊的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)電源域電壓的調(diào)節(jié)。具體的，所述調(diào)壓 模塊的導(dǎo)通電阻為Ron。
[0122] 具體的，根據(jù)所述電源域內(nèi)的電量關(guān)系：
陽 123] 鎖 陽124] 其中，Cdect為相應(yīng)電源域的探測電容；Vexp為相應(yīng)電源域的預(yù)測電壓；Vdect為 相應(yīng)電源域的探測電壓；R〇n_exp為達(dá)到預(yù)測電壓Vexp時(shí)，所述電源域相應(yīng)調(diào)壓模塊的導(dǎo) 通電阻；R〇n_dect為探測電壓Vdect下，所述電源域相應(yīng)調(diào)壓模塊的導(dǎo)通電阻；f_system 為系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率；k表示所述預(yù)測電壓Vexp的是k個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期后，相應(yīng)電源域執(zhí)行 任務(wù)所需要使用的電壓。 陽125] 根據(jù)公式（3)，可W知道，當(dāng)探測電壓Vdect達(dá)到所述預(yù)測電壓Vexp的時(shí)候，相應(yīng) 電源域內(nèi)有如下關(guān)系：
陽 126] (4)
[0127] 因此，根據(jù)各電源域相對(duì)應(yīng)的所述預(yù)測電壓Vexp，獲得相應(yīng)電源域?qū)崿F(xiàn)預(yù)測電 壓Vexp所需要的調(diào)壓模塊運(yùn)行狀態(tài)，即所需要開啟的調(diào)壓模塊的數(shù)量。之后，根據(jù)預(yù)測電 壓Vexp，W及實(shí)現(xiàn)預(yù)測電壓Vexp的時(shí)候調(diào)壓模塊的電阻Ron_exp，獲得相對(duì)應(yīng)的預(yù)測電流 lexp，所述預(yù)測電流為：Iexp =Σ (Vexp/Ron_exp)。
[0128] 接著，根據(jù)探測電壓Vdect, W及探測電壓Vdect下調(diào)壓模塊的導(dǎo)通電阻Ron_ dect，W及在忍片設(shè)計(jì)階段已經(jīng)獲知的所述電源域的探測電容Cdect、忍片的系統(tǒng)頻率f_ system,結(jié)合探測電壓Vdect下調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)，即所述調(diào)壓模塊開啟、關(guān)閉的數(shù)量， 獲得相應(yīng)的探測電流Idect，所述探測電流為Jdect = [CdectX (Vexp-Vdect)/(k/f_ system) ]+ Σ (Vdect/R〇n_dect)。
[0129] 比較所述探測電流Idect和所述預(yù)測電流lexp的大?。喝绻鎏綔y電流Idect 與所述預(yù)測電流lexp相等，則表示相應(yīng)電源域調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)所述預(yù)測電 壓值Vexp，因此不需要改變現(xiàn)有的調(diào)壓模塊運(yùn)行狀態(tài)，所述電壓調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入下一次調(diào)節(jié)。 陽130] 如果所述探測電流Idect與所述預(yù)測電流lexp不相等，則表示相應(yīng)電源域調(diào)壓模 塊的運(yùn)行狀態(tài)無法達(dá)到相應(yīng)的預(yù)測電壓值Vexp。因此需要調(diào)整調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)：當(dāng)所 述探測電流Idect比所述預(yù)測電流lexp小時(shí)，表示所述電源域的探測電壓Vdect小于所述 預(yù)測電壓值Vexp，因此需要增加開啟的晶體管數(shù)量；所述探測電流Idect比所述預(yù)測電流 lexp大時(shí)，表示所述電源域的探測電壓Vdect大于所述預(yù)測電壓值Vexp，因此需要減少開 啟的晶體管數(shù)量。 陽131] 執(zhí)行S4,根據(jù)所述控制信號(hào)，調(diào)節(jié)各電源域電壓。 陽132] 需要說明的是，當(dāng)相應(yīng)電源域無法實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)的時(shí)候，執(zhí)行步驟S5,通過額外補(bǔ) 償相應(yīng)電源域的電壓，W使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候，所述探測電壓能夠達(dá)到所述預(yù) 測電壓。具體的，本實(shí)施例中，采用退禪電容對(duì)所述電源域進(jìn)行額外電壓補(bǔ)償。
[0133] 還需要說明的是，所述獲取所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí) 行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓的步驟包括：按一預(yù)設(shè)頻率獲取所述忍片中各電源域的任務(wù) 信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓；獲取所述忍片中各電源域的探測 電壓的步驟包括：按所述預(yù)設(shè)頻率獲取所述忍片中各電源域的探測電壓；根據(jù)所述預(yù)測電 壓和所述探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)的步驟包括：按所述預(yù)設(shè)頻率獲 得相應(yīng)電源域分配的控制信號(hào)。
[0134] 綜上，本發(fā)明所提供的電壓調(diào)節(jié)方法，根據(jù)所述忍片中各電源域的任務(wù)信息，對(duì)相 應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)時(shí)所需要使用的電壓進(jìn)行預(yù)測，避免了現(xiàn)有技術(shù)中通過反饋電路進(jìn)行電 壓調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)滯后。而且由于能夠預(yù)測負(fù)載所執(zhí)行任務(wù)的變化，本發(fā)明所提供電壓調(diào)節(jié)裝 置的輸出電壓能夠先于相應(yīng)電源域所執(zhí)行任務(wù)的變化而變化，因此本發(fā)明所提供電壓調(diào)節(jié) 裝置的輸出電壓可W避免由于所述電源域執(zhí)行任務(wù)的變化而出現(xiàn)的較大波動(dòng)，其輸出電壓 更穩(wěn)定。
[0135] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)W權(quán)利要求所 限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電壓調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)芯片中一個(gè)或多個(gè)電源域的電壓，其特征在于，包括： 分配系統(tǒng)，用于根據(jù)所述芯片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需 要使用的預(yù)測電壓，還用于探測所述芯片中各電源域的運(yùn)行電壓，獲取相應(yīng)電源域的探測 電壓，所述分配系統(tǒng)還用于根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓分配 的控制信號(hào)； 調(diào)壓系統(tǒng)，與所述分配系統(tǒng)和所述芯片中各電源域相連，用于根據(jù)分配系統(tǒng)輸出的所 述控制信號(hào)對(duì)所述芯片中相應(yīng)電源域的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的探 測電壓達(dá)到所述預(yù)測電壓。2. 如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述分配系統(tǒng)包括： 探測模塊，用于探測所述芯片中各電源域的運(yùn)行電壓，獲取相應(yīng)電源域的探測電壓； 預(yù)測模塊，用于根據(jù)所述芯片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需 要使用的預(yù)測電壓； 分配模塊，用于根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控制 信號(hào)。3. 如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述探測模塊包括： 參考電路，用于產(chǎn)生參考電壓； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述參考電路以及所述芯片中各電源域相連，用于輸出與所述芯片中 各電源域探測電壓相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。4. 如權(quán)利要求3所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述參考電路為帶隙基準(zhǔn)電路。5. 如權(quán)利要求3所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為逐次逼近寄存 器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。6. 如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)裝置還包括處理模 塊，用于控制所述芯片各電源域執(zhí)行任務(wù)； 所述預(yù)測模塊與所述處理模塊相連，用于根據(jù)所述處理模塊提供的所述芯片中各電源 域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓。7. 如權(quán)利要求6所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述處理模塊為中央處理器。8. 如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述調(diào)壓系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)調(diào) 壓模塊，所述調(diào)壓模塊與所述芯片中各電源域?qū)?yīng)相連，用于根據(jù)分配系統(tǒng)輸出的所述控 制信號(hào)對(duì)所述芯片中相應(yīng)電源域的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的探測電 壓達(dá)到所述預(yù)測電壓。9. 如權(quán)利要求8所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述調(diào)壓模塊包括電源門控單元， 所述電源門控單元包括與相應(yīng)電源域相連的一個(gè)或多個(gè)晶體管；所述一個(gè)或多個(gè)晶體管用 于根據(jù)所述分配系統(tǒng)輸出的所述控制信號(hào)打開或關(guān)閉以實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)電源域的電壓調(diào)節(jié)。10. 如權(quán)利要求9所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述晶體管的最小尺寸為根據(jù)對(duì) 應(yīng)電源域的最小工作電流所確定的尺寸。11. 如權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述最小尺寸的晶體管為一倍 電源門控單元，所述調(diào)壓模塊包括多個(gè)電源門控單元，所述電源門控為所述一倍電源門控 單元的倍數(shù)。12. 如權(quán)利要求9所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)裝置還包括退耦電 容，所述退耦電容與相應(yīng)電源域相連，用于在相應(yīng)電源域所對(duì)應(yīng)的調(diào)壓模塊中所有電源門 控單元均導(dǎo)通仍無法使探測電壓達(dá)到預(yù)測電壓時(shí)，與相應(yīng)電源域相連，以使相應(yīng)電源域在 執(zhí)行任務(wù)時(shí)的所述探測電壓達(dá)到所述預(yù)測電壓。13. 如權(quán)利要求9所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)裝置還包括存儲(chǔ)模 塊，用于存儲(chǔ)不同尺寸晶體管在不同源漏電壓下的導(dǎo)通電阻，還用于存儲(chǔ)所述芯片中各電 源域的探測電容、芯片的系統(tǒng)頻率以及各電源域相對(duì)應(yīng)調(diào)壓模塊中晶體管的打開或關(guān)閉狀 態(tài)； 所述分配模塊包括： 預(yù)測處理單元，與所述存儲(chǔ)模塊相連，用于根據(jù)所述預(yù)測電壓獲得實(shí)現(xiàn)所述預(yù)測電壓 所需要的調(diào)壓模塊中晶體管的打開或關(guān)閉狀態(tài)，還用于根據(jù)所述預(yù)測電壓以及所述導(dǎo)通電 阻獲得相對(duì)應(yīng)電源域的預(yù)測電流； 探測處理單元，與所述存儲(chǔ)模塊相連，用于根據(jù)所述探測電容、所述預(yù)測電壓、所述探 測電壓、所述系統(tǒng)頻率、所述導(dǎo)通電阻以及所述調(diào)壓模塊的運(yùn)行狀態(tài)獲得相對(duì)應(yīng)電源域的 探測電流； 識(shí)別單元，用于根據(jù)所述預(yù)測電流和探測電流的相對(duì)大小，判斷相應(yīng)電源域在執(zhí)行任 務(wù)時(shí)的探測電壓是否為所述預(yù)測電壓； 信號(hào)處理單元，與所述識(shí)別單元相連，用于在所述識(shí)別單元判斷相應(yīng)電源域在執(zhí)行任 務(wù)時(shí)的探測電壓不是所述預(yù)測電壓時(shí)，根據(jù)所述預(yù)測電流，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控 制信號(hào)，輸出所述控制信號(hào)。14. 如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述分配系統(tǒng)按一預(yù)設(shè)頻率獲取 所述芯片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓；所述 分配系統(tǒng)還按所述預(yù)設(shè)頻率獲取相應(yīng)電源域的探測電壓；所述分配系統(tǒng)還按所述預(yù)設(shè)頻率 根據(jù)所述探測電壓和所述預(yù)測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)； 所述調(diào)壓系統(tǒng)，根據(jù)所述分配系統(tǒng)按所述預(yù)設(shè)頻率輸出的所述控制信號(hào)，對(duì)所述芯片 中相應(yīng)電源域的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使相應(yīng)電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的探測電壓達(dá)到所述預(yù)測電 壓。15. -種電壓調(diào)節(jié)方法，用于調(diào)節(jié)芯片中一個(gè)或多個(gè)電源域的電壓，其特征在于，包 括： 獲取所述芯片中各電源域的探測電壓； 獲取所述芯片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電 壓； 根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)； 根據(jù)所述控制信號(hào)，對(duì)所述芯片中各電源域的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使相應(yīng)電源域在執(zhí)行 任務(wù)時(shí)的探測電壓達(dá)到所述預(yù)測電壓。16. 如權(quán)利要求15所述的電壓調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)方法還包括額外 補(bǔ)償步驟，當(dāng)相應(yīng)電源域無法實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)時(shí)，通過額外增加相應(yīng)電源域的電壓，以使相應(yīng) 電源域在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的所述探測電壓能夠達(dá)到所述預(yù)測電壓。17. 如權(quán)利要求15所述的電壓調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述獲取所述芯片中各電源域 的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓的步驟包括：按一預(yù)設(shè)頻率 獲取所述芯片中各電源域的任務(wù)信息，獲得相應(yīng)電源域執(zhí)行任務(wù)所需要使用的預(yù)測電壓； 獲取所述芯片中各電源域的探測電壓的步驟包括：按所述預(yù)設(shè)頻率獲取所述芯片中各 電源域的探測電壓； 根據(jù)所述預(yù)測電壓和所述探測電壓，獲得相應(yīng)電源域電壓分配的控制信號(hào)的步驟包 括：按所述預(yù)設(shè)頻率獲得相應(yīng)電源域分配的控制信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G05F1/56GK105988493SQ201510047395
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月29日
【發(fā)明人】楊家奇
【申請(qǐng)人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司