具有用于減少泄漏的局部電力塊的電路的制作方法
【專利說明】具有用于減少泄漏的局部電力塊的電路
[0001]分案串請的相關信息
[0002]本申請是申請?zhí)枮镻CT/US2008/069708、申請日為2008年7月10日、優(yōu)先權日為2007年7月10日、發(fā)明名稱為“具有用于減少泄漏的局部電力塊的電路”的PCT申請進入國家階段后申請?zhí)枮?00880023771.5的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
[0003]枏據(jù)35 U.S.C.§ 119主張優(yōu)先權
[0004]本專利申請案主張2007年7月10日申請的標題為“有用于減少泄漏的局部電力塊的電路(Circuit having a Local Power Block for Leakage Reduct1n)，，的第11/775，376號臨時申請案的優(yōu)先權，所述美國申請案以引用的方式并入本文中。
技術領域
[0005]本發(fā)明大體上涉及用于減少電路設計中的泄漏電流的方法和系統(tǒng)，且更具體地說，涉及用于在維持高活動性電路的性能的同時減少低活動性電路中的泄漏電流的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0006]隨著特征尺寸在電路設計中變得更小，電力泄漏正成為電路(例如，順序電路)所消耗的總電力的更顯著部分。電路設計中的電力泄漏是一個重要問題，尤其是因為電力泄漏可能占IC的總電力的顯著比例。
[0007]舉例來說，圖1說明具有輸入a、輸出nz、電壓源和接地的常規(guī)裝置(例如，反相器)100。由電源電流Vdd給電容器102充電。理論上，一旦電容器102被充完電，就將沒有電流流經電路，且所述電路中將沒有電力泄漏。然而，實際上并不是這樣，因為裝置可能泄漏。即使假設裝置是關閉的或不活動的，所述裝置中仍可能有某些電流流動/泄漏。因此，所述裝置中將有電力泄漏。
[0008]隨著技術縮減且變得更快，此問題變得更加普遍。電路被設計得越小且操作得越快，泄漏越大。因此，隨著電路密度增加，歸因于增加的裝置的泄漏也增加。需要減少此類泄漏，因為其一直發(fā)生，不管裝置是否正在執(zhí)行活動，或不管裝置的中央處理單元(CPU)是開啟還是關閉。只要有電源連接到電路，泄漏就可能發(fā)生。因此，泄漏可占處于不活動狀態(tài)或具有大量不活動電路的集成電路(IC)所消耗的總電力的顯著部分。
[0009]這在活動期間(當動態(tài)功率較大時)倒不是大問題。然而，如果沒有活動正在被執(zhí)行，那么動態(tài)功率較小(例如，其可為零)。因此，在不活動狀態(tài)下，泄漏電流將在IC的總功率占支配地位。這在靠電池供電的裝置(其中電源是有限的)中尤其成問題。
[0010]在低功率電路設計中，需要在不犧牲性能的情況下使泄漏電流減到最小。舉例來說，按照慣例，可將裝置添加到整個電路以阻礙從電壓源到電路的路徑，或從電路到接地的路徑，以便限制或減少電路中的泄漏。在一種常規(guī)系統(tǒng)中，將全局頭部或全局腳部添加在從電壓源到電路的電力供應路徑中以限制泄漏。換句話說，使電源從電路去耦，以減少電路的不活動期間的泄漏。全局頭部是耦合在Vdd與電路之間的去耦裝置，而腳部是耦合在電路與Vss之間的去耦裝置。
[0011]然而，常規(guī)的全局頭部/腳部必須經縮放以傳遞和控制較大的電流，且使用連接到電路設計中的許多位置的額外控制信號。此設計要求導致成本增加，例如，在IC上的電路所占用的面積以及增加的路由復雜性方面。此些常規(guī)設計還可能(例如)因降低電路的速度且降低性能而降低IC的性能，如下文更詳細地描述。
[0012]在常規(guī)的全局頭部和全局腳部中使用高閾值電壓(高Vt，或HVt)裝置來限制泄漏。此些高Vt裝置無法將泄漏減少到零。然而，高￥1裝置可至少顯著地減少泄漏。泄漏的此減少在與可用于由頭部或腳部供應的操作電路中的低閾值電壓(低Vt，或LVt)電路相比時尤其如此。按照慣例，使用全局頭部或全局腳部，因為全局頭部與全局腳部的組合是冗余的，且不提供實質的益處。同樣，額外的頭部/腳部可進一步增加電路的面積和成本。
[0013]另外，使用全局頭部或腳部的常規(guī)系統(tǒng)可能是不合意的，因為全局頭部/腳部如同串聯(lián)電阻一樣作用。因此，每次常規(guī)電路汲取電流時，電流穿過頭部/腳部，其等效于串聯(lián)電阻，從而降低電路的效率和性能。因此，不是具有直接供應到電路的Vdd/Vss，而是開啟頭部電路并對其進行充電，這可導致操作期間的總電力消耗增加，因為全局頭部/腳部經縮放以供應由耦合到全局頭部/腳部的許多電路元件汲取的大電流。
[0014]另外，使用全局頭部或腳部的常規(guī)系統(tǒng)可具有由于開啟將電路耦合到電源/與其去耦所需的大全局頭部/腳部而引起的相當大的電壓/電流尖鋒。因此，一些常規(guī)系統(tǒng)使用不同的方式來開啟全局頭部/腳部以避免尖鋒。舉例來說，一些常規(guī)系統(tǒng)使用中間裝置來開啟頭部/腳部以使電壓斜坡上升，以避免Vdd和VVdd下的尖鋒和噪聲尖鋒。這取決于電路配置可能花費數(shù)個周期，且進一步增加整個系統(tǒng)的復雜性。此常規(guī)方法也是不合意的，因為存在與此方法相關聯(lián)的喚醒時間。
[0015]至少出于前述原因，常規(guī)的全局頭部/腳部實施起來可能較為昂貴，且可能使性能顯著降級。使用兩個電源(即，一個電源用于高Vt裝置，且另一電源用于低Vt裝置)的其它常規(guī)系統(tǒng)是不實際的或不合意的，因為此些配置顯著增加電路設計的成本，例如在面積、復雜性、具有多個電力網等方面。
[0016]其它常規(guī)系統(tǒng)使用高^裝置來嘗試限制或減少泄漏，因為此些裝置需要顯著更大的電壓來開啟，且因此可能比低Vt或正常閾值電壓裝置泄漏得少。然而，高Vt裝置的性能可能實質上低于低Vt或正常Vt裝置。但是，如果對于特定應用來說性能不是問題，那么高Vt裝置可能是合適的。此外，高Vt裝置因閾值電壓較高而在低電壓下不會非常好地(即，令人滿意地)起作用。一旦電壓降低，裝置就不會非常好地起作用(如果起作用的話)。因此，在許多(不然的話，大多數(shù))應用中，高^裝置無法成為用于減少或限制泄漏的實際替代方案。
[0017]至少出于上文所陳述的原因，常規(guī)的全局頭部/腳部可能非常昂貴，且需要將額外(或專用的)控制信號連接到電路設計中的許多位置，這增加了成本，例如在IC上的電路所占用的面積方面。此些常規(guī)設計也可能(例如)因降低了電路的速度并降低了性能而在IC的性能方面增加了成本。
[0018]因此，需要一種用于在維持電路的性能的同時減少泄漏的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0019]本發(fā)明的示范性實施例是針對于用于減少電路設計中的泄漏電流的系統(tǒng)和方法，且更具體地說，是針對用于在維持電路的性能的同時減少泄漏電流的方法和系統(tǒng)。
[0020]在一個實施例中，揭示一種用于減少泄漏的電路。所述電路可包括第一部分和第二部分。所述第一部分可經配置以在實質上大于第二部分的操作頻率的操作頻率下操作。所述第二部分可包括局部電力塊，其經配置以在所述第二部分不活動的情況下使所述第二部分去親。
[0021]在另一實施例中，一種電路可包括第一部分和第二部分。所述第二部分可包括局部電力塊，其經配置以響應于輸入到所述第二部分的控制信號而使所述第二部分去耦。所述控制信號可為預先存在的信號，其經配置以控制所述第二部分的操作。
[0022]在另一實施例中，揭不一種減少具有(例如)第一部分和第二部分的電路中的泄漏的方法。所述方法可包括:提供局部電力塊，所述局部電力塊經配置以在所述第二部分不活動的情況下使所述第二部分去耦；以及響應于輸入到所述第二部分的控制信號而使用所述局部電力塊來使電源與所述第二部分去耦。所述控制信號可為預先存在的信號，其經配置以控制所述第二部分的操作。
【附圖說明】
[0023]呈現(xiàn)附圖以輔助描述本發(fā)明的實施例，且提供所述附圖只是為了說明實施例而不是限制實施例。
[0024]圖1是說明常規(guī)反相器電路的示意圖。
[0025]圖2是說明具有經配置以使在低操作頻率下操作的第二部分去耦的局部電力塊的電路的一個實施例的示意圖。
[0026]圖3是說明具有經配置以使在低操作頻率下操作的第二部分去耦的局部電力塊的電路的另一實施例的示意圖。
[0027]圖4是說明具有經配置以使在低操作頻率下操作的第二部分去耦的局部電力塊的電路的另一實施例的示意圖。
[0028]圖5是說明具有經配置以使在低操作頻率下操作的第二部分去耦的局部電力塊的電路的另一實施例的示意圖。
[0029]圖6是說明減少電路中的泄漏的方法的實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]在針對本發(fā)明的示范性實施例的以下描述和相關圖式中揭示本發(fā)明的各方面。在不脫離本發(fā)明的各方面的范圍的情況下，可設計替代實施例。另外，將不詳細描述或將省略本發(fā)明實施例的眾所周知的元件，以便不模糊本發(fā)明的示范性實施例的相關細節(jié)。
[0031]本文中使用詞“示范性”來表示“充當實例、例子或說明”。本文中描述為“示范性”的任何實施例不一定被解釋為比其它實施例優(yōu)選或有利。同樣，術語“實施例”或“本發(fā)明的實施例”不要求本發(fā)明的所有實施例均包含所論述的特征、優(yōu)點或操作模式。
[0032]示范性實施例認可且/或考慮到電路的在低操作頻率下操作的部分與電路的在高操作頻率下操作的部分之間的差別。舉例來說，一個實施例可包含具有第一和第二部分的電路。所述實施例可進一步包含經配置