在集成电路中控制电流要求的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术总的来说涉及控制集成电路中的电流要求的方法和装置。一个实施例涉及包一种方法，其包括：检测是否出现或者预期到电源电压过冲或下冲，且如果检测到过冲或下冲，控制功耗电路消耗的电流以确保电源电压维持在可接受的电平。其它的实施例涉及到一种集成电路，其包括电容解偶部件（１８）、功耗电路（２０）、和用于控制由功耗电路的至少一部分消耗的电流的功耗控制电路（６２）。因此，本发明专利技术的实施例涉及到监视功耗电路（例如，集成电路）的功耗（即电流要求），以防止毁坏电源电压下冲、过冲和振荡。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的来说涉及集成电路，具体地说涉及控制集成电路中的电流要求。
技术介绍
微处理器、微控制器、或者其它任何类型的集成电路或者芯片的电源电压随着在它们的功率要求中的改变引起的下冲和过冲而恶化。当由集成电路执行的不同的指令流具有不同的功率要求时，功率要求可能发生变化，并且在一些情况下，这种变化是急剧的，例如在集成电路从睡眠状态中激活过来或者进入睡眠状态时。这导致了一个问题如果电源电压的变化超出了可接受的限制范围，集成电路将发生故障。在电流急剧变化期间的大的电压变化主要由封装(package)、压焊线、片上互连中的寄生电感产生。因此，电源电压的过冲或者下冲量直接正比于dI/dtL./C,]]>其中L是封装和片上互连的电感，C是集成电路(或者片上)解偶电容。解决这种问题的一种方案是增加集成电路解偶电容，使得电压过冲或下冲量被降低。然而，较大集成电路解偶电容作为一种方案的可行性是有限的，因为在集成电路内要求大的面积来放置这些解偶电容。同样，解偶电容的任何增加量的效果被降低，因为电源电压的过冲和下冲的量正比于解偶电容的增加量的平方根。而且，随着微处理器、微控制器或者其它集成电路变得更快和电流消耗的增加，电源电压过冲和下冲的问题更加变得恶化。因此，存在一种需要监视和控制电源电压过冲和下冲，以维持在可接受的限制范围内。附图说明以示例的方式(但不限于附图的例子)说明了本专利技术，其中，相同的参考标记代表相似的部件，其中图1以部分方框图形式和部分原理形式说明根据本专利技术的一个实施例的系统；图2说明对应功率管理暂态的电流和电压波形；图3说明对应内部流(in-stream)电源暂态的电流和电压波形；图4说明对应周期的电源暂态的电流和电压波形；图5-7说明根据本专利技术的实施例的电流和电压波形；和图8以方框图形式说明根据本专利技术的一个实施例的、图1的功率消耗电路的一部分。本领域的普通技术人员将理解，附图中的元件被说明来达到简单和清楚的目的，并且没有必要按比例绘制。例如，在附图中的一些元件的尺寸可以被相对其它元件放大，以帮助提高对本专利技术实施例的理解。具体实施例方式正如在此的使用，术语“总线”被用来指多个信号或者多根导线，它们可被用来传输一种或多种类型的信息，诸如数据、地址、控制或者状态。当指的是使信号、状态比特、或者类似的装置分别进入它的逻辑真或者逻辑假装态时，使用术语“维持(assert)”和“取消”(或者“解维持”)。如果逻辑真状态是逻辑电平1，则逻辑假状态是逻辑电平0。如果逻辑真状态是逻辑电平0，则逻辑假状态是逻辑电平1。本专利技术的实施例总的来说涉及监视和控制功耗电路(诸如集成电路)的功耗(即，电流要求)，以防止破坏电源电压下冲、过冲、和振荡。例如，本专利技术的一个方面涉及一种方法，用于控制集成电路中的电流要求，集成电路具有功耗电路。该方法包括检测在电源电压中是否出现或者预期到预期确定的过冲和预确定的下冲中的至少之一，且如果在电源电压中检测到一个预确定的过冲或者预确定的下冲，控制由功耗电路消耗的电流以确保电源电压将维持在预确定的电源电压电平的预确定边界内。本专利技术的另一个方面涉及到一种集成电路，其包括一电容解偶部件，用于当电源电压电平降低时提供电流，也用于当电源电压电平增加时消耗电流。集成电路也包括用于消耗功率的功耗电路，和用于控制由功耗电路消耗的至少一个部分消耗的电流的功耗控制电路，其中功耗电路被耦合到功耗电路。本专利技术的另一个方面涉及到一种集成电路，包括用于消耗功率的功耗电路，和用于控制由功耗电路的至少一部分消耗的电流的、耦合到功耗电路的功耗控制电路。功耗控制电路包括用于将电源电压与预定电压比较的监视电路。集成电路也包括耦合到功耗控制电路的时钟调整电路，时钟调整电路调整被提供给功耗电路的一部分的时钟信号。图1说明根据本专利技术的一个实施例的系统10。图1是系统10的简化的、近似的电路模型。在一个实施例中，系统10是电源VLSI系统。因此，系统10可包括不同于图1中示出的那些部件的其它的或者不同的固有的或者寄生部件。系统10包括耦合到板级电路4的电源12，板级电路4耦合到封装6，封装6耦合到集成电路8。板级电路4包括耦合到板解偶部件16的板电源互连12。封装6包括封装互连14，集成电路8包括耦合到集成电路电容解耦部件18的集成电路电源互连22和功耗电路20。集成电路解偶部件18和功耗电路20也被耦合到电源12和板解偶部件16。系统10说明电流从电源12流到功耗电路20。电源12想要提供恒定的电压。例如，电源12可以是电源调节器、电池等。同样，应注意到，电源12可以被包括作为诸如板级电路4的电路板的一部分，或者可以是如图1所示的外部电源(例如，在汽车的应用中)。电流从电源12流经板级电路4。板级电路4包括表示电路板电源通路的固有的、寄生电感的板级电源互连12。同样，板级电路4可包括板解偶部件16，在一个实施例中(如图1所示)，板解偶部件16是离散电容部件。该离散电容部件包括固有的电阻和电感，如图1的板解偶部件16所示。然后，电流从板级电路4流经包括在封装6中的封装引线。这些封装引线也包括如封装互连电感14示出的固有的、寄生电感。然后，电流在到达在功耗电路20内的设备之前，流经集成电路电源互连22。集成电路电源互连22由在系统10中的电阻和电感模拟(model)。在流经集成电路互连22之后，电流到达在图10中表示为可变电阻(即可变负载)的功耗电路20。例如，功耗电路20可包括工作电路，诸如微处理器核的逻辑门。然而，在可替换的实施例中，功耗电路20可包括参与集成电路8的操作并且要求电流的任何电路。即，功耗电路20通常不是仅仅提供和接收电流，而是还执行一些其它的功能。与集成电流20并行的是集成电路电容解偶部件18。这些解偶部件18可以各种不同的方式形成。例如，在一个实施例中，它们可以是诸如电容的无源元件，或者在另一个实施例中，可以是有源元件，诸如配置作为电容元件的MOS晶体管。当电源电压电平降低时集成电路电容解偶部件18提供可观的电流给功耗电路20，同样，当电源电压电平增加时则消耗电流。因此，集成电路电容解偶部件18的功能是响应来自电源12的电源电压，提供或者消耗电流。(还要注意，除了提供或者消耗电流之外，集成电路电容解偶部件18在系统10中通常不执行其它的功能。)可以理解，图1的系统10只是固有寄生的或者实际的包括的部件的近似。因此，本领域普通技术人员可以理解，可以用各种不同的方式来表示耦合到电路板的封装集成电路。例如，系统10可以利用更加复杂的或者更加简单的表示。如果板级解偶部件16提供足够的电容，板级解偶部件16将封装6和板级功率互连11引起的电感屏蔽开来，使得在节点24处出现标称恒定电压。然而，即使可以用足够大的板级解偶部件16来屏蔽板级电路4的电感，在节点24之后，由封装互连14引入了寄生电感。因此，电源电压过冲和下冲直接正比于dI/dtL./C,]]>其中L是封装6(即，封装互连14)的和集成电路功率互连22的电感，C是集成电路电容解偶部件18提供的电容，dI/dt指的是功耗电路20要求的电流的变化率。因此，如上所述，为了降低电源电压过冲和下冲的幅度，可以降低封装电感(L)，或者可以增加集成电路解偶电容(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制集成电路内的电流要求的方法，所述集成电路具有功耗电路，该方法包括步骤：检测在电源电压中是否出现或者预期到预确定的过冲和预确定的下冲中的至少之一；和如果在电源电压中检测到一个预确定的过冲或者预确定的下冲，控制所述功 耗电路消耗的电流以确保所述电源电压维持在预确定的电源电压电平的预确定边界内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维T布洛乌，拉金德兰V潘达，拉雅乔杜里，弗拉基米尔P佐洛托夫，拉万德拉拉吉拉马拉朱，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]