宽带宽共振全局时钟分配制造技术

本发明专利技术涉及宽带宽共振全局时钟分配。宽带宽共振时钟分配包括：时钟网格，被配置成向集成电路中的多个组件分配时钟信号；可调谐扇区缓冲区，被配置成接收时钟信号并且向时钟网格提供输出；至少一个电感器；至少一个可调谐电阻开关；及电容器网络。可调谐扇区缓冲区可编程为设置时钟信号的等待时间和转换速率。电感器、可调谐电阻开关和电容器网络连接在时钟网格和参考电压之间。至少一个可调谐电阻开关可编程为将至少一个电感器动态切换入或动态切换出时钟分配，以基于时钟信号的频率实现至少一种共振操作模式或者非共振操作模式。

【技术实现步骤摘要】
宽带宽共振全局时钟分配
本申请总体上涉及改进的数据处理装置与方法，尤其是，涉及用于宽带宽共振全局时钟分配的机制。
技术介绍
在同步数字系统中，时钟信号用于为那个系统中数据的运动定义时间参考。时钟分配网络把来自公共点的时钟信号分配到需要它的所有元件。由于这个功能对于同步系统的操作是至关重要的，因此对于时钟信号的特性和用于它们分配的电子网络给予很大的关注。时钟信号常常被看作是简单的控制信号；但是，这些信号具有一些非常特殊的特点和属性。时钟信号一般利用最大扇出来加载并且以整个同步系统中任意信号，控制或数据信号，的最高速度操作。由于通过时钟信号为数据信号提供了时间参考，因此时钟波形必须特别干净和锐利。此外，这些时钟信号特别受技术缩放的影响，因为，当线路的尺度减小时，长的全局互连线变得明显更有阻力。这种增加的线路电阻是对于同步性能时钟分配的重要性不断增加的一个主要原因。最后，时钟信号到达时间的任何差异和不确定性的控制会严重限制整个系统的最大性能并且造成其中不正确数据信号可能在寄存器中锁存的灾难性竞争状况。时钟分配网络常常占用芯片所消耗功率的显著部分。共振时钟分配会节省多达50%的全局时钟功率。现代处理器在比共振电路带宽更宽的频率范围上操作。而且，共振和非共振时钟模式之间的快速切换对时钟波形造成不可接受的改变。共振时钟采用很大电感；但是，典型的平面、螺旋形电感器对电源电网造成太大干扰以及更高级别的布线(routing)。共振或其它多模时钟改变了扇区缓冲区所要求的驱动强度，从而导致转换速率(slewrate)的变化、驱动器等待时间的变化及从一种模式步进到另一种，尤其是到共振时钟模式，期间的短周期。电网的不同扇区被不同地加载，以使得单个缓冲区的大小不是最优的。时钟网格调谐在最后一分钟被调整，而且扇区负载可以改变，而这需要缓冲区调整并且常常是在前道工序（FEOL）之后，其中FEOL包括形成晶体管，金属层下面任何东西，所采取的步骤。
技术实现思路
在一种说明性实施例中，提供了一种在数据处理系统中用于宽带宽共振时钟分配的方法。该方法包括基于用于集成电路的时钟信号频率，识别用于集成电路的共振模式。集成电路包括多个组件、被配置成向多个组件分配时钟信号的时钟网格、被配置成接收时钟信号并且向时钟网格提供输出的可调谐扇区缓冲区、至少一个电感器、至少一个可调谐电阻开关及电容器网络。电感器、可调谐电阻开关和电容器网络连接在时钟网格与参考电压之间。该方法还包括配置可调谐扇区缓冲区来设置时钟信号的等待时间与转换速率。该方法还包括配置所述至少一个可调谐电阻开关来将至少一个电感器动态地切换入或切换出时钟分配，以实现识别出的共振模式。在另一种说明性实施例中，一种宽带宽共振时钟分配包括：时钟网格，被配置成向集成电路中的多个组件分配时钟信号；可调谐扇区缓冲区，被配置成接收时钟信号并且向时钟网格提供输出，其中可调谐扇区缓冲区可编程为设置时钟信号的等待时间和转换速率；至少一个电感器；至少一个可调谐电阻开关；及电容器网络。可调谐扇区缓冲区可编程为设置时钟信号的等待时间和转换速率。电感器、可调谐电阻开关和电容器网络连接在时钟网格和参考电压之间。至少一个可调谐电阻开关可编程为将至少一个电感器动态切换入或动态切换出时钟分配，以基于时钟信号的频率实现至少一种共振操作模式或者非共振操作模式。宽带宽共振时钟分配包括被配置成把时钟信号分配给集成电路的多个组件的时钟网格、被配置成接收时钟信号并且向时钟网络提供输出的可调谐扇区缓冲区，其中可调谐扇区缓冲区可以编程为设置时钟信号的等待时间与转换速率、至少一个电感器、至少一个可调谐的电在另一种说明性实施例中，一种宽带宽共振时钟分配包括：时钟网格，被配置成向集成电路中的多个组件分配时钟信号；及多个扇区。每个扇区包括：可调谐扇区缓冲区，被配置成接收时钟信号并且向时钟网格提供输出；至少一个电感器；至少一个可调谐电阻开关；及电容器网络。可调谐扇区缓冲区可编程为设置时钟信号的等待时间和转换速率。电感器、可调谐电阻开关和电容器网络连接在时钟网格和参考电压之间。至少一个可调谐电阻开关可编程为将至少一个电感器动态切换入或动态切换出时钟分配，以基于时钟信号的频率实现至少一种共振操作模式或者非共振操作模式。在其它说明性实施例中，提供了包括具有计算机可读程序的计算机可用或可读介质的计算机程序产品。当在计算设备上被执行时，计算机可读程序使计算设备执行以上关于方法说明性实施例概述的各种操作及其组合。在还有另一种说明性实施例中，提供了一种系统/装置。该系统/装置可以包括一个或多个处理器及耦合到一个或多个处理器的存储器。存储器可以包括指令，当被一个或多个处理器执行时，该指令使一个或多个处理器执行以上关于方法说明性实施例概述的各种操作及其组合。本专利技术的这些及其它特征与优点将在以下本专利技术示例实施例的具体描述中描述并且将由此变得对本领域普通技术人员显而易见。附图说明当结合附图阅读时，参考以下对说明性实施例的具体描述，本专利技术，及其优选使用模式及进一步的目标和优点，将得到最好的理解，其中：图1绘出了根据一种说明性实施例的多模式共振时钟分配；图2说明了根据一种说明性实施例的共振时钟的调谐；图3示出了对两个电感器的实施例的功率节约；图4是说明根据一种说明性实施例的用于配置多模式共振时钟分配的机制的操作的流程图；图5绘出了根据一种说明性实施例的四扇区多模式共振时钟分配；图6绘出了根据一种说明性实施例的可编程扇区缓冲区(sectorbuffer)；图7A示出了根据一种说明性实施例的用于可编程扇区缓冲区的输出下降转换(fallslew)、等待时间(latency)和功率控制；图7B示出了根据一种说明性实施例的用于可编程扇区缓冲区的输出上升转换、等待时间和功率控制；图8绘出了根据一种说明性实施例的满强度扇区缓冲区的实现；图9示出了根据一种说明性实施例的在缓冲区大小历程(course)上等待时间变化与转换的调谐；图10示出了根据一种说明性实施例的随着可编程的扇区缓冲区强度而增加的等待时间；图11示出了根据一种说明性实施例的随着可编程的扇区缓冲区强度减小的等待时间；图12示出了根据一种说明性实施例的非重叠切换以便减小内置到扇区缓冲区的驱动器中的直通电流(shoot-throughcurrent)；图13A-13D绘出了根据一种说明性实施例的后道工序可替换的缓冲区设计；图14绘出了根据一种说明性实施例的用于单个电感器的开关块；图15绘出了根据一种说明性实施例的在栅极输入上具有RC过滤器的开关设计；图16示出了根据一种说明性实施例的开关电阻随着编程台阶(programmingstep)的改变；图17说明了根据一种说明性实施例的进入共振模式的台阶图案(steppattern)；图18A绘出了根据一种说明性实施例的可调谐共振开关及其控制逻辑控制结构；图18B绘出了根据一种说明性实施例的可调谐共振开关及其控制逻辑控制结构；图19A绘出了根据一种说明性实施例的全通门(fullpassgate)可调谐共振开关；图19B说明了根据一种说明性实施例的只对高频模式递增使能全通门的全通门实施例；图20绘出了根据一种说明性实施例的组合的数字与电压调谐共振开关；图21绘出了根据一种说明性实施例的模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带宽共振时钟分配，包括：时钟网格，被配置成向集成电路中的多个组件分配时钟信号；可调谐扇区缓冲区，被配置成接收时钟信号并且向时钟网格提供输出，其中可调谐扇区缓冲区可编程为设置时钟信号的等待时间和转换速率；至少一个电感器；至少一个可调谐电阻开关；及电容器网络，其中电感器、可调谐电阻开关和电容器网络连接在时钟网格和参考电压之间；其中至少一个可调谐电阻开关可编程为将至少一个电感器动态切换入或动态切换出时钟分配，以基于时钟信号的频率实现至少一种共振操作模式或者非共振操作模式。

【技术特征摘要】
2013.02.05 US 13/759,3111.一种宽带宽共振时钟分配，包括：时钟网格，被配置成向集成电路中的多个组件分配时钟信号；可调谐扇区缓冲区，被配置成接收时钟信号并且向时钟网格提供输出，其中可调谐扇区缓冲区可编程为设置时钟信号的等待时间和转换速率；至少一个电感器；至少一个可调谐电阻开关；及电容器网络，其中电感器、可调谐电阻开关和电容器网络连接在时钟网格和参考电压之间；其中至少一个可调谐电阻开关包括至少一个开关和至少一个可变电阻器，并且其中至少一个可调谐电阻开关可编程为将至少一个电感器动态切换入或动态切换出时钟分配，以实现基于时钟信号的频率识别的至少一种共振操作模式或者非共振操作模式。2.如权利要求1所述的时钟分配，其中可调谐扇区缓冲区被配置成成形用于非重叠输出驱动的时钟信号的脉冲。3.如权利要求1所述的时钟分配，其中至少一个可调谐电阻开关被断开以实现非共振操作模式。4.如权利要求1所述的时钟分配，其中至少一个可调谐电阻开关被接通以实现共振操作模式。5.如权利要求1所述的时钟分配，其中至少一个可调谐电阻开关中的每个给定可调谐电阻开关包括多个可选的指状元件，并且可编程为通过相继地启用多个可选的指状元件来逐步接通或断开至少一个电感器中对应的一个电感器以减小时钟中断。6.如权利要求5所述的时钟分配，其中给定可调谐电阻开关通过相继地启用多个可选的指状元件来以多个台阶逐步减小或增加电阻。7.如权利要求6所述的时钟分配，其中多个台阶的台阶大小是线性的或者几何的。8.如权利要求1所述的时钟分配，其中至少一个电感器中的给定电感器被制造在一个或多个金属层中使得它被包含在具有不等的长度和宽度的矩形形状中。9.如权利要求8所述的时钟分配，其中给定电感器包括一匝或多匝导体，并且其中矩形形状的长度至少是矩形形状的宽度的两百倍。10.一种宽带宽共振时钟分配，包括：时钟网格，被配置成向集成电路中的多个组件分配时钟信号；及多个扇区，其中每个扇区包括：可调谐扇区缓冲区，被配置成接收时钟信号并且向时钟网格提供输出，其中可调谐扇区缓冲区可编程为设置时钟信号的等待时间和转换速率；至少一个电感器；至少一个可调谐电阻开关；及电容器网络，其中电感器、可调谐电阻开关和电容器网络连接在时钟网格和参考电压之间；其中至少一个可调谐电阻开关包括至少一个开关和至少一个可变电阻器，并且其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·布西洛特，D·J·德拉克，R·A·格洛维斯，J·D·希伯勒，Y·I·基姆，LT·潘戈，W·R·雷赫尔，P·J·雷斯特勒，M·G·R·托马森，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US