多源域集成電路以及相關電源管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種多源域集成電路以及相關電源管理系統(tǒng)。其中多源域集成電路包含：半導體層；至少一個金屬層；多個功能電路區(qū)塊，形成于該半導體層上；以及供電網格，形成于該至少一個金屬層上，其中該供電網格具有對應該多個功能電路區(qū)塊的特定功能電路區(qū)塊的特定區(qū)域，并且該特定區(qū)域至少具有第一電源的第一電源支線以及第二電源的第二電源支線。本發(fā)明提供的多源域集成電路以及相關電源管理系統(tǒng)可減小集成電路漏電并且降低生產成本。
【專利說明】多源域集成電路以及相關電源管理系統(tǒng)
[0001]交叉引用
[0002]本發(fā)明要求如下優(yōu)先權:編號為61/858,744，申請日為2013年7月26日的美國臨時專利申請。上述美國臨時專利申請在此一并作為參考。

【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及一種集成電路設計。特別地，本發(fā)明涉及一種具有至少一個操作在多源域(mult1-source power domain)的功能電路模塊的集成電路以及相關電源管理系統(tǒng)。

【背景技術】
[0004]在集成電路設計中，漏電電流(leakage current)是不必要的電流損耗?，F(xiàn)今的半導體裝置(例如集成電路或芯片)使用成千上萬的晶體管以實現(xiàn)特定功能，其中上述晶體管是用于放大并轉換電子信號的電路元件。因此，半導體裝置的漏電電流總是在晶體管層出現(xiàn)。隨著半導體廠商繼續(xù)將晶體管做小以將更多的晶體管做在單一芯片中，由于越小的晶體管具有越薄的絕緣層，所以上述漏電電流的總量將變得越來越大，從而引起更大的漏電電流。而且，即使使用改進的半導體工藝以減少單一晶體管的漏電，但由于越來越多的晶體管集成在同一芯片上，較大芯片的整體漏電依然會很高。
[0005]晶體管的漏電導致半導體裝置需要更大功率來正常運作。因此，當漏電電流增大時，電池裝置供電的移動裝置的待機時間將縮短。
[0006]傳統(tǒng)設計使用片上電源切換方法以解決上述漏電問題。例如，將一個電源域分割為多個電源開關域，其中每個電源開關域由例如多閾值互補金屬氧化物半導體(Mult1-threshold complementary metal-oxide semiconductor, MTCM0S)的一個電源開關控制。當電源開關域的電源開關開啟時，電源電性連接至電源開關域中的電路元件以向每個電路元件供應電源電壓；以及當電源開關域的電源開關關閉時，電源斷開與電源開關域中的電路元件的連接，這樣，通過關閉電源減少每個電路元件的漏電。然而，這樣仍存在許多始終開啟的插入電源開關域的饋入緩沖器(feedthrough buffer)不能被關掉。當芯片復雜度升高時，饋入緩沖器的數(shù)量也將增加。另外，電源開關自身也會引起漏電。


【發(fā)明內容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明揭露一種多源域集成電路以及相關電源管理系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明提供一種多源域集成電路，包含:半導體層；至少一個金屬層；多個功能電路區(qū)塊，形成于該半導體層上；以及供電網格，形成于該至少一個金屬層上，其中該供電網格具有對應該多個功能電路區(qū)塊的特定功能電路區(qū)塊的特定區(qū)域，并且該特定區(qū)域至少具有第一電源的第一電源支線以及第二電源的第二電源支線。
[0009]本發(fā)明另提供一種電源管理系統(tǒng)，包含:第一集成電路，至少包含第一電源與第二電源；以及第二集成電路，外部耦接至該第一集成電路，該第二集成電路包含至少一個功能電路區(qū)塊，其中該至少一個功能電路區(qū)塊至少具有該第一電源供電的一個第一電源域區(qū)塊與該第二電源供電的一個第二電源域區(qū)塊；其中當該第二集成電路處于正常模式時，該第一集成電路使能該第一電源域該第二電源，以及當該第二集成電路處于睡眠模式時，該第一集成電路禁能該第一電源并且使能該第二電源。
[0010]本發(fā)明提供的多源域集成電路以及相關電源管理系統(tǒng)可減小集成電路漏電并且降低生產成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例描述的集成電路的剖面圖；
[0012]圖2是描述在圖1所示的金屬層的特定區(qū)域中的供電網格的局部配置示意圖；
[0013]圖3是描述金屬層的特定區(qū)域對應的特定功能電路模塊的示意圖；
[0014]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例描述的使用多電壓解決方案的系統(tǒng)示意圖；
[0015]圖5-14分別為描述源端的輸出端口與終端的輸入端口之間的不同示例連接設計示意圖；
[0016]圖15為根據(jù)本發(fā)明實施例描述的使用單一電壓解決方案的系統(tǒng)示意圖。

【具體實施方式】
[0017]在說明書及權利要求書當中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬【技術領域】的技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及權利要求書并不以名稱的差異作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區(qū)分的準貝1J。在通篇說明書及權利要求項中所提及的“包含”為一開放式的用語，故應解釋成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接于第二裝置，或透過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。
[0018]接下來的描述是實現(xiàn)本發(fā)明的最佳實施例，其是為了描述本發(fā)明原理的目的，并非對本發(fā)明的限制?？梢岳斫獾厥?，本發(fā)明實施例可由軟件、硬件、固件或其任意組合來實現(xiàn)。
[0019]本發(fā)明的主要內容是使用多源域結構以減少漏電。隨著分布式多源域結構的使用，不同電源供電的電路元件的安排變得更加靈活，其可減少所需的饋入緩沖器的數(shù)量。另夕卜，當外部電源控制集成電路使用的電源時，允許關閉多源域結構中的電源開關，這樣可進一步減少電源開關引起的漏電。另外，使用可關閉的電源為特定饋入緩沖器供電。這樣當關閉電源從而停止向饋入緩沖器供電時，可進一步減小漏電。下面將詳細描述多源域結構的細節(jié)。
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例描述的集成電路的剖面圖。集成電路(即半導體芯片)100可包含半導體層102、多個金屬層(例如104_1、104_2、104_3以及104_4)、多個絕緣層(例如105_1、105_2、105_3以及105_4)以及保護層106。半導體層102(可為多晶硅)可用于形成晶體管以及其他電子裝置并且也可用于形成裝置間的電路連接。具體地，集成電路100具有多個形成于半導體層102上的功能電路區(qū)塊。然而，布線占據(jù)了半導體層102上原本可用于電子裝置的空間。因此，在半導體層102上僅存在較短的電路連接。對于電路連接的其他部分，使用半導體層102上方的金屬層。例如，金屬層104_1-104_3可用于較長電路連接的布線。通過金屬層104_1-104_3的布線，在不使用半導體層102上寶貴空間的情況下可完成電路連接。
[0021]此外，在至少一個金屬層(例如在本示例中金屬層104_1、104_2、104_3及/或104_4)上形成由多個電源支線(power trunk)組成的供電網格(power mesh) 107,其中供電網格107是配電網絡的一部分，并且用于將所需電壓發(fā)送至功能電路模塊103。如圖1所不，在半導體層102與金屬層104_1之間存在一絕緣層105_1，在金屬層104_1與金屬層104_2之間存在一絕緣層105_2，在金屬層104_2與金屬層104_3之間存在一絕緣層105_3，在金屬層104_3與金屬層104_4之間存在一絕緣層105_4。例如，絕緣層105_1_105_4中的每個絕緣層可為氧化膜。使用層間的稱為通孔的導電孔(未示出)實現(xiàn)金屬層104_1-104_4以及半導體層102之間的連接。使用保護層106避免水與其他外部污染物對集成電路100的電性特性的破壞。
[0022]在本實施例中，合理設計供電網格107，從而使得在多源域運作至少一個功能電路模塊103。請結合參考圖2與圖3。圖2是描述在圖1所示的金屬層104_4的特定區(qū)域200中的供電網格107的局部配置示意圖。圖3是描述金屬層104_4的特定區(qū)域200對應的特定功能電路模塊300的示意圖。特定區(qū)域200可包含第一電源VI的至少一個或多個第一電源支線202_1-202_6以及第二電源V2的至少一個或多個第二電源支線204_1_204_6。第一電源VI與第二電源V2可為相同電壓或不同電壓。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的多源域結構，不同電源VI與V2的第一電源支線202_1-202_6與第二電源支線204_1-204_6可分布于相同的特定區(qū)域200。因此，電源VI與V2可提供至上述特定區(qū)域200的多個位置或者任意位置。因此相比于將其組合，既然電路單元/區(qū)塊可接入不同位置的電源，所以相同電源供電的電路單元/區(qū)塊可位于不同的位置。上述相同特定區(qū)域的多個電源允許較高的電路設計自由度。此外，真正需要始終開啟的單元/區(qū)塊可耦接相同的電源，這樣處于節(jié)電的目的，其他電源可選擇性的關閉。為了更清楚簡潔的描述本發(fā)明，接下來的內容通過交叉配置作為多源支線分布的示例。因此，如圖2所示，第一電源支線202_1-202-6與第二電源支線204_1-204_6可按照交叉方式分布于特定區(qū)域200。在本示例中，第一電源支線202_1-202-6可均勻分布于特定區(qū)域200，并且第二電源支線204_1-204_6也可均勻分布于特定區(qū)域200。這樣，位于特定區(qū)域200的一半的電源支線為第一電源VI的第一電源支線，以及位于特定區(qū)域200的一半的電源支線為第二電源V2的第二電源支線。然而，上述僅為描述示例，并不是對本發(fā)明的限制。換句話說，可根據(jù)實際的設計需要調整多個電源的電源支線的交叉配置。在一種替換的交叉設計中，位于特定區(qū)域200的Μ %的電源支線可為第一電源VI的第一電源支線，以及位于特定區(qū)域200的Ν%的電源支線可為第二電源V2的第二電源支線，其中Μ>Ν。例如，Μ等于80，Ν等于20。因此，如果均勻分布電源支線，則在兩個第二電源支線中間分布四個第一電源支線，并且在兩個第一電源支線中間分布一個第二電源支線。在另一種替換的交叉設計中，位于特定區(qū)域200的I %的電源支線可為第一電源VI的第一電源支線，以及位于特定區(qū)域200的J %的電源支線可為第二電源V2的第二電源支線，其中I〈J。例如，I等于20，J等于80。因此，如果均勻分布電源支線，則在兩個第一電源支線中間分布四個第二電源支線，并且在兩個第二電源支線中間分布一個第一電源支線。
[0024]根據(jù)本發(fā)明實施例，集成電路100中的功能電路區(qū)塊103的特定功能區(qū)塊300可為用于無線通信的調制解調器子系統(tǒng)。在本示例中，特定功能電路區(qū)塊300可包含第一電源域區(qū)塊302與第二電源域區(qū)塊304，其中上述第一電源域區(qū)塊302可耦接至少一個第一電源支線202_1-202-6(即第一電源域區(qū)塊302可由第一電源VI供電)，以及上述第二電源域區(qū)塊304可耦接至少一個第二電源支線204_1-204-6 (即第二電源域區(qū)塊304可由第二電源V2供電)。在本示例中，第一電源域區(qū)塊302可包含一個始終開啟區(qū)塊(always-onblock) 306以及兩個電源可切換區(qū)塊(power-switchable block) 307_1、307_2,其中上述始終開啟區(qū)塊306可為不具有電源開關PS的電路區(qū)塊，上述電源開關PS可設計用于控制內部電路元件的供電，并且電源可切換區(qū)塊307_1、307_2的每一個可為具有控制內部電路元件供電的電源開關PS的電路區(qū)塊。第二電源域區(qū)塊304可包含兩個始終開啟區(qū)塊308_1、308_2以及兩個電源可切換區(qū)塊309_1、309_2，其中上述始終開啟區(qū)塊308_1、308_2的每一個可為不具有電源開關PS的電路區(qū)塊，上述電源開關PS可設計用于控制內部電路元件的供電，并且電源可切換區(qū)塊309_1、309_2的每一個可為具有控制內部電路元件供電的電源開關PS的電路區(qū)塊。
[0025]值得注意的是，除了所謂真正的始終開啟，本發(fā)明所用的術語“始終開啟”也可為“無電源開關”。當在始終開啟區(qū)塊無電源開關時，始終開啟區(qū)塊的開啟/關閉狀態(tài)取決于始終開啟區(qū)塊耦合的電源的開啟/關閉狀態(tài)。例如，如果一個始終開啟區(qū)塊連接的電源(例如VI)的電源支線切斷，則將上述始終開啟區(qū)塊關機，以及如果另一始終開啟區(qū)塊連接的電源(例如V2)的電源支線不允許切斷，則上述另一始終開啟區(qū)塊總處于激活狀態(tài)。因此，如果無電源開關的電路區(qū)塊需要總是處于激活狀態(tài)，即真正的始終開啟區(qū)塊，則應該將其配置為從不允許關閉的電源處獲取供給電壓。
[0026]當對應特定功能電路區(qū)塊300的供電網格107的特定區(qū)域200可具有上述多個電源的電源支線時，與傳統(tǒng)設計相比，屬于不同電源域的電路元件排布將更加靈活，其可減少所需饋入緩沖器的數(shù)量。如圖2與圖3所示，始終開啟區(qū)塊306可由第一電源VI至少通過通道VIA以及第一電源支線202_2進行供電，電源可切換區(qū)塊307_1可由第一電源VI至少通過內部電源開關PS、通道VIA2以及第一電源支線202_1進行供電，以及電源可切換區(qū)塊307_2可由第一電源VI至少通過內部電源開關PS、通道VIA3以及第一電源支線202_1進行供電。相似地，始終開啟區(qū)塊308_1可由第二電源V2至少通過通道VIA4以及第二電源支線204_5進行供電，始終開啟區(qū)塊308_2可由第二電源V2至少通過通道VIA5以及第二電源支線204_4進行供電，電源可切換區(qū)塊309_1可由第二電源V2至少通過內部電源開關PS、通道VIA6以及第二電源支線204_4進行供電，以及電源可切換區(qū)塊309_2可由第二電源V2至少通過內部電源開關PS、通道VIA7以及第二電源支線204_5進行供電。
[0027]如圖2與圖3所示，電源VI與電源V2的每一個皆至少耦接一個始終開啟區(qū)塊與一個電源可切換區(qū)塊。然而，上述僅為描述的目的，并不是對本發(fā)明的限制。耦合電源VI或V2的區(qū)塊也可不是始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊。任何具有上述多源域結構的供電網格(即對應一個功能電路區(qū)塊的分布于相同區(qū)塊的不同電源的電源支線)皆落入本發(fā)明的范圍。
[0028]在上述本發(fā)明提出的使用第一電源設計的情況下，集成電路100所用的第一電源VI與第二電源V2可分別從集成電路100的外部電源獲取。請參考圖4，圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例描述的使用多電壓(mult1-bulk)解決方案的系統(tǒng)示意圖。根據(jù)本示例，系統(tǒng)400可為移動電話芯片組。如圖4所示，系統(tǒng)400可包含電源管理集成電路(Power ManagementIntegrated Circuit, PMIC) 402以及前述的集成電路100。PMIC402可具有多個降壓轉換器(buck converter)用于生成多個供給電壓。在本示例中，PMIC402具有降壓轉換器403_1與403_2作為集成電路100的外部電源，其中可從外部PMIC402的降壓轉換器403_1取得集成電路100中的第一電源VI，以及可從外部PMIC402的降壓轉換器403_2取得集成電路100中的第二電源V2。第一電源VI與第二電源V2可為相同電壓或不同電壓。
[0029]在本實施例中，集成電路100可具有多個功能電路區(qū)塊103_l_103_n，其中功能電路區(qū)塊103_l-103_m的每一個可運作在本發(fā)明所述的多源域，并且功能電路區(qū)塊103_m+l-103_n的每一個可運作在傳統(tǒng)單一電源域。此外,功能電路區(qū)塊103_l_103_n的每一個可包含至少一個始終開啟區(qū)塊ΒΚω及/或至少一個電源可切換區(qū)塊BKSW?？赏ㄟ^控制相關電源開關關閉電源可切換區(qū)塊BKSW。為了減少漏電，當系統(tǒng)進入待機/睡眠/節(jié)電模式時，本發(fā)明提出關閉特定外部電源并且僅保持激活真正始終開啟電源域的外部電源。具體地，當系統(tǒng)400正常運作(即集成電路100處于正常模式)時，PMIC402可使能第一電源VI與第二電源V2(即降壓轉換器403_1、403_2皆處于激活狀態(tài))。然而，當系統(tǒng)進入待機/睡眠/節(jié)電模式(即集成電路100處于待機/睡眠/節(jié)電模式)時，由于未激活的降壓轉換器403_1，可關閉第一電源VI，并且由于降壓轉換器403_2仍處于激活狀態(tài)，第二電源V2可保持激活狀態(tài)。因此，在功能電路區(qū)塊103_l-103_n中耦接第一電源VI的第一電源域區(qū)塊可全部關閉。因為關閉了所有處于第一電源域區(qū)塊的電源開關，所以可相應減少漏電。
[0030]在一示例設計中，在VI電源域的始終開啟區(qū)塊306可為配置用于生成輸出的源端，上述輸出傳送至終端并且上述終端可為VI電源域的電源可切換區(qū)塊307_1/307_2、V2電源域的始終開啟區(qū)塊308_1/308_2、V2電源域的電源可切換區(qū)塊309_1/309_2。在另一示例設計中，在VI電源域的電源可切換區(qū)塊307_1/307_2可為配置用于生成輸出的源端，上述輸出傳送至終端并且上述終端可為VI電源域的始終開啟區(qū)塊306、V2電源域的始終開啟區(qū)塊308_1/308_2、V2電源域的電源可切換區(qū)塊309_1/309_2。在另一示例設計中，在V2電源域的始終開啟區(qū)塊308_1/308_2可為配置用于生成輸出的源端，上述輸出傳送至終端并且上述終端可為VI電源域的始終開啟區(qū)塊306、V1電源域的電源可切換區(qū)塊307_1/307_2、V2電源域的電源可切換區(qū)塊309_1/309_2。在另一示例設計中，在V2電源域的電源可切換區(qū)塊309_1/309_2可為配置用于生成輸出的源端，上述輸出傳送至終端并且上述終端可為VI電源域的始終開啟區(qū)塊306、V1電源域的電源可切換區(qū)塊307_1/307_2、V2電源域的始終開啟區(qū)塊308_1/308_2。為了確保電路設計的正常功能，在不同的電源域或區(qū)塊之間可設置特定單元，例如電平位移器(level shifter)、隔離單元(isolat1n cell)、使能電平位移器(enable level shifter)等?？稍O置上述電平位移器用于處理多電壓設計。更具體地，當在具有不同電源路徑的電源域之間驅動信號時，需要電平位移器以將電壓信號進行轉換為不同電壓的輸出。既然電平位移器僅為邏輯上的緩沖器，所以其并不會影響電路設計的功能。本發(fā)明可使用隔離單元避免短路電流，并且不關閉上述隔離單元。上述隔離單元可視為邏輯上的或門或者與門。使能電平位移器可視為邏輯上一個電平位移器與一個隔離單元的結合。然而，根據(jù)實際設計需要，特定單元的實際電路結構可多種多樣。
[0031]假設第一電源VI與第二電源V2提供不同的供電電壓(例如1.05V與1.1V)，并且當啟動待機/睡眠/節(jié)電模式時關閉第一電源VI。請注意，在其他實施例中，第一電源VI與第二電源V2可提供相同或不同的供電電壓。與控制電源開關關閉相應電源開關域的電路元件的傳統(tǒng)節(jié)電設計相比，本發(fā)明提出關閉外部電源(例如PMIC 402的降壓轉換器403_1)以將相應電源域的所有電路元件斷電，這其中包含電源開關。因此，配置特定單元(例如電平位移器、隔離單元、使能電平位移器等)的設計規(guī)則應該確保電路設計的正常功能。參考圖5-14，其分別為描述源端的輸出端口 OUT與終端的輸入端口 IN之間的不同示例連接設計示意圖。值得注意的是，為了描述清楚以及簡介起見，圖5-14僅描述特定單元的設計規(guī)則，例如電平位移器、隔離單元、使能電平位移器等。源端的輸出端口 OUT與終端的輸入端口 IN之間也可配置其他單元，例如饋入緩沖器等。
[0032]如圖5所示，第一電源域區(qū)塊302可包含作為始終開啟區(qū)塊的源端與作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端。因此，不存在任何特定單元電性級聯(lián)(electricallycascade)至源端的輸出端口 OUT以及終端的輸入端口 IN。
[0033]如圖6所示，第一電源域區(qū)塊302可包含作為電源可切換區(qū)塊的源端與作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端。因此，集成電路100可進一步包含形成于半導體層102上的隔離單元ISO并且電性級聯(lián)至源端的輸出端口 OUT。不存在任何特定單元電性級聯(lián)至終端的輸入端口 IN。
[0034]如圖7所示，第一電源域區(qū)塊302可包含作為始終開啟區(qū)塊的源端，并且第二電源域區(qū)塊304可包含作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端。因此，集成電路100可進一步包含形成于半導體層102上的使能電平位移器ELS并且電性級聯(lián)至終端的輸入端口 IN。不存在任何特定單元電性級聯(lián)至源端的輸出端口 OUT。
[0035]如圖8所示，第一電源域區(qū)塊302可包含作為電源可切換區(qū)塊的源端，并且第二電源域區(qū)塊304可包含作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端。因此，集成電路100可進一步包含形成于半導體層102上的使能電平位移器ELS與隔離單元IS0，其中隔離單元ISO電性級聯(lián)至源端的輸出端口 OUT，以及使能電平位移器ELS電性級聯(lián)至終端的輸入端口IN。
[0036]如圖9所示，第二電源域區(qū)塊304可包含作為始終開啟區(qū)塊的源端，并且第一電源域區(qū)塊302可包含作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端。因此，集成電路100可進一步包含形成于半導體層102上的電平位移器LS并且電性級聯(lián)至源端的輸出端口 OUT。不存在任何特定單元電性級聯(lián)至終端的輸入端口 IN。
[0037]如圖10所示，第二電源域區(qū)塊304可包含作為始終開啟區(qū)塊的源端以及作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端。在待機/睡眠/節(jié)電模式下需要激活源端與終端之間的饋入緩沖器的情況下，不存在任何特定單元電性級聯(lián)至源端的輸出端口 OUT以及終端的輸入端口 IN。
[0038]如圖11所示，第二電源域區(qū)塊304可包含作為始終開啟區(qū)塊的源端以及作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端。在待機/睡眠/節(jié)電模式下不需要激活源端與終端之間的饋入緩沖器的情況下，集成電路100可進一步包含形成于半導體層102上的電平位移器LS與使能電平位移器ELS，其中電平位移器LS可電性級聯(lián)至源端的輸出端口 0UT，以及使能電平位移器ELS電性級聯(lián)至終端的輸入端口 IN。值得注意的是，既然當啟動待機/睡眠/節(jié)電模式時關閉第一電源VI，處于節(jié)電考量，源端與終端之間的饋入緩沖器(未示出)可位于VI電源域。
[0039]如圖12所示，第二電源域區(qū)塊304可包含作為電源可切換區(qū)塊的源端，并且第一電源域區(qū)塊302可包含作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端。因此，集成電路100可進一步包含形成于半導體層102上的使能電平位移器ELS并且電性級聯(lián)至源端的輸出端口 OUT。不存在任何特定單元電性級聯(lián)至終端的輸入端口 IN。
[0040]如圖13所示，第二電源域區(qū)塊304可包含作為電源可切換區(qū)塊的源端以及作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端。在待機/睡眠/節(jié)電模式下需要激活源端與終端之間的饋入緩沖器的情況下，集成電路100可進一步包含形成于半導體層102上的隔離單元ISO并且電性級聯(lián)至源端的輸出端口 OUT。不存在任何特定單元電性級聯(lián)至終端的輸入端Π IN。
[0041]如圖14所示，第二電源域區(qū)塊304可包含作為電源可切換區(qū)塊的源端以及作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端。在待機/睡眠/節(jié)電模式下不需要激活源端與終端之間的饋入緩沖器的情況下，集成電路100可進一步包含形成于半導體層102上的兩個使能電平位移器ELS，其中一個使能電平位移器ELS可電性級聯(lián)至源端的輸出端口 0UT，以及另一個使能電平位移器ELS電性級聯(lián)至終端的輸入端口 IN。值得注意的是，既然當啟動待機/睡眠/節(jié)電模式時關閉第一電源VI，處于節(jié)電考量，源端與終端之間的饋入緩沖器(未示出)可位于VI電源域。
[0042]如上所述，基于本發(fā)明的第一電源設計，第一電源VI與第二電源V2可分別從集成電路100的外部電源獲取。在一替換設計中，第一電源VI與第二電源V2中的至少一個可由集成電路100內部獲取或生成。具體地，在本發(fā)明提出的第二電源設計的情況下，第一電源VI與第二電源V2可皆由集成電路100的相同外部電源處獲取。
[0043]請參考圖15，其為根據(jù)本發(fā)明實施例描述的使用單一電壓解決方案的系統(tǒng)示意圖。根據(jù)示例，系統(tǒng)1500可為移動電話芯片組。如圖15所示，系統(tǒng)1500可包含電源管理集成電路(PMIC) 1502以及上述的集成電路100。為了簡潔起見，在圖15中僅顯示集成電路100中的功能電路區(qū)塊103的一個特定功能電路區(qū)塊300’。例如，特定功能電路區(qū)塊300’可為調制解調器子系統(tǒng)。PMIC1502可具有生成一個供電電壓的單一降壓轉換器。在本示例中，PMIC1502具有降壓轉換器1503作為集成電路100的外部電源。值得注意的是，集成電路100中的第一電源VI與第二電源V2可從相同降壓轉換器1503獲取。在本實施例中，特定功能電路區(qū)塊300’可包含多個電源開關PS’，其中每個電源開關具有耦接至相同外部電源(即降壓轉換器1503)的輸入端口 Pi以及耦接至一個第一電源支線202’的輸出端口 P2?？擅鞔_設計電源開關PS’作為第一電源VI (其中第一電源VI可基于第二電源V2生成)。
[0044]如圖15所示，特定功能電路區(qū)塊300’可包含在第一電源域中的始終開啟區(qū)塊A1;其中上述第一電源域使用第一電源VI ;以及特定功能電路區(qū)塊300’可進一步包含在第二電源域中的始終開啟區(qū)塊Bn以及電源可切換區(qū)塊B21、B22、B23，其中上述第二電源域使用第二電源V2。第一電源VI與第二電源V2可為相同電壓或不同電壓。例如，始終開啟區(qū)塊仏可具有膠合邏輯(glue logic)及/或饋入緩沖器。始終開啟區(qū)塊4可不具有電源開關PS，并且耦接至至少一個第一電源支線202’。因此，第一電源VI可直接給始終開啟區(qū)塊&供電。對于始終開啟區(qū)塊Bn，其也不具有電源開關PS，并且耦接至至少一個第二電源支線204’。因此，第二電源V2可直接給始終開啟區(qū)塊Bn供電。每個電源可切換區(qū)塊B21、B22、B23可具有電源開關PS，并且電源開關PS耦接至第二電源支線204’中的一個。因此，當相應電源開關PS開啟時，第二電源V2可給每個電源可切換區(qū)塊B21、B22、B23供電，并且當相應電源開關PS關閉時，上述每個電源可切換區(qū)塊B21、B22、B23與第二電源V2斷開連接。
[0045]在本實施例中，當系統(tǒng)1500進入待機/睡眠/節(jié)電模式時，可不關閉外部電源(即降壓轉換器1503)，并且電源可切換區(qū)塊B21、B22、B23的部分或全部可具有通過控制相應電源開關PS停止供電的內部電路元件。雖然電源開關PS未關閉，集成電路100仍可獲得所提多源域結構帶來的好處?？蓪㈦娫撮_關PS’安排至特定功能電路區(qū)塊300’的至少一個邊界。根據(jù)圖15所示的示例，可將電源開關PS’安排為圍繞特定功能電路區(qū)塊300’的環(huán)形結構。因此，可取得對應特定功能電路區(qū)塊的分布于供電網格區(qū)域的多電源電源支線。這樣，與傳統(tǒng)設計相比，屬于不同電源域的電路元件排布將更具靈活性，其可減少所需的饋入緩沖器的數(shù)量。此外，某些饋入緩沖器可由關閉的電源進行供電。當關閉的電源無法供電給饋入緩沖器時，這樣可進一步降低漏電。此外，與多電壓解決方案相比，由于單電壓解決方案僅需要一個降壓轉換器，因此可減少生產成本。
[0046]在不脫離本發(fā)明精神或本質特征的情況下，可以其他特定形式實施本發(fā)明。描述示例被認為說明的所有方面并且無限制。因此，本發(fā)明的范圍由權利要求書指示，而非前面描述。所有在權利要求等同的方法與范圍中的變化皆屬于本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種多源域集成電路，包含: 半導體層； 至少一個金屬層； 多個功能電路區(qū)塊，形成于該半導體層上；以及 供電網格，形成于該至少一個金屬層上，其中該供電網格具有對應該多個功能電路區(qū)塊的特定功能電路區(qū)塊的特定區(qū)域，并且該特定區(qū)域至少具有第一電源的第一電源支線以及第二電源的第二電源支線。
2.如權利要求1所述的多源域集成電路，其特征在于，該特定功能電路區(qū)塊包含: 第一電源域區(qū)塊，耦接至該第一電源支線；以及 第二電源域區(qū)塊，耦接至該第二電源支線。
3.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第一電源域區(qū)塊包含至少一個不具有電源開關的始終開啟區(qū)塊。
4.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第一電源域區(qū)塊包含至少一個具有電源開關的電源可切換區(qū)塊。
5.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第二電源域區(qū)塊包含至少一個不具有電源開關的始終開啟區(qū)塊。
6.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第二電源域區(qū)塊包含至少一個具有電源開關的電源可切換區(qū)塊。
7.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第一電源域區(qū)塊包含作為電源可切換區(qū)塊的源端以及作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端；以及該多源域集成電路進一步包含形成于該半導體層上的隔離單元并且該隔離單元電性級聯(lián)至該源端的輸出端口。
8.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第一電源域區(qū)塊包含作為始終開啟區(qū)塊的源端，該第二電源域區(qū)塊包含作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端；以及該多源域集成電路進一步包含形成于該半導體層上的使能電平轉換器并且該使能電平轉換器電性級聯(lián)至該終端的輸入端口。
9.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第一電源域區(qū)塊包含作為電源可切換區(qū)塊的源端，該第二電源域區(qū)塊包含作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端；以及該多源域集成電路進一步包含形成于該半導體層上的使能電平轉換器與隔離單元，該隔離單元電性級聯(lián)至該源端的輸出端口，并且該使能電平轉換器電性級聯(lián)至該終端的輸入端口。
10.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第二電源域區(qū)塊包含作為始終開啟區(qū)塊的源端，該第一電源域區(qū)塊包含作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端；以及該多源域集成電路進一步包含形成于該半導體層上的電平轉換器并且該電平轉換器電性級聯(lián)至該源端的輸出端口。
11.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第二電源域區(qū)塊包含作為始終開啟區(qū)塊的源端與作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端；以及該多源域集成電路進一步包含形成于該半導體層上的電平轉換器與使能電平轉換器，該電平轉換器電性級聯(lián)至該源端的輸出端口，并且該使能電平轉換器電性級聯(lián)至該終端的輸入端口。
12.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第二電源域區(qū)塊包含作為電源可切換區(qū)塊的源端，該第一電源域區(qū)塊包含作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端；以及該多源域集成電路進一步包含形成于該半導體層上的使能電平轉換器并且該使能電平轉換器電性級聯(lián)至該源端的輸出端口。
13.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第二電源域區(qū)塊包含作為電源可切換區(qū)塊的源端與作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端；以及該多源域集成電路進一步包含形成于該半導體層上的隔離單元并且該隔離單元電性級聯(lián)至該源端的輸出端口。
14.如權利要求2所述的多源域集成電路，其特征在于，該第二電源域區(qū)塊包含作為電源可切換區(qū)塊的源端與作為始終開啟區(qū)塊或電源可切換區(qū)塊的終端；以及該多源域集成電路進一步包含形成于該半導體層上的第一使能電平轉換器與第二使能電平轉換器，該第一使能電平轉換器電性級聯(lián)至該源端的輸出端口，并且該第二使能電平轉換器電性級聯(lián)至該終端的輸入端口。
15.如權利要求1所述的多源域集成電路，其特征在于，該第一電源與該第二電源分別從該多源域集成電路的外部電源獲取。
16.如權利要求15所述的多源域集成電路，其特征在于，當該多源域集成電路進入睡眠模式時，切斷該第一電源并且保持該第二電源處于激活狀態(tài)。
17.如權利要求1所述的多源域集成電路，其特征在于，該第一電源與該第二電源皆從該多源域集成電路的相同外部電源獲取。
18.如權利要求17所述的多源域集成電路，其特征在于，該特定功能電路區(qū)塊包含多個電源開關，其中每個電源開關具有耦接至該相同外部電源的輸入端口以及耦接至該第一電源支線的輸出端口 ；以及該多個電源開關用作該第一電源。
19.如權利要求18所述的多源域集成電路，其特征在于，將該多個電源開關布置于該特定功能電路區(qū)塊的至少一個邊界。
20.如權利要求1所述的多源域集成電路，其特征在于，該特定區(qū)域具有按照交替方式排列的該第一電源的該第一電源支線與該第二電源的該第二電源支線。
21.一種電源管理系統(tǒng)，包含: 第一集成電路，至少包含第一電源與第二電源；以及 第二集成電路，外部耦接至該第一集成電路，該第二集成電路包含至少一個功能電路區(qū)塊，其中該至少一個功能電路區(qū)塊至少具有該第一電源供電的一個第一電源域區(qū)塊與該第二電源供電的一個第二電源域區(qū)塊； 其中當該第二集成電路處于正常模式時，該第一集成電路使能該第一電源域該第二電源，以及當該第二集成電路處于睡眠模式時，該第一集成電路禁能該第一電源并且使能該第二電源。
22.如權利要求21所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，該第一電源域區(qū)塊至少包含一個具有電源開關的電源可切換區(qū)塊。
【文檔編號】H01L21/77GK104347499SQ201410358995
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2013年7月26日
【發(fā)明者】曹友銘, 唐健霖, 彭俊方 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司