集成电路内的数据和时钟信号电压制造技术

集成电路2具有处理沿着数据路径14传输的数据信号的数据处理电路。耦合至数据处理电路的时控电路用于调节沿着数据路径的数据信号传输。数据信号是以数据信号电压振幅来提供的，时钟信号是以不同的时钟信号电压振幅来提供的。时钟信号电压振幅高于数据信号电压振幅。除了数据供电网10，还设置有分开的时钟信号供电网12。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路领域。更具体地说，本专利技术涉及集成电路内的数据和时钟信 号电压。
技术介绍
已知提供的集成电路包括设置来处理沿着数据路径传输的数据信号的数据处理 电路，并使用耦合至数据处理电路的时钟电路来在时钟信号控制下调节沿着数据路径的数 据信号传输。这样的集成电路可采用多种不同的形式。数据值一般沿着数据存储电路间的 数据路径传输，数据存储电路同步捕捉和存储数据值和时钟信号。时钟信号提供数据处理 电路的时序控制并调节数据处理电路内的数据信号流。 为了增加电路密度并降低能量损耗，已经趋于使用更小的工艺几何来形成集成电 路以增加电路密度并降低能量损耗。但是，当工艺几何变得更小，由于PVT变化（工艺、电 压、温度）而带来的电路性能偏移水平增加。随着偏移量而引起的电路元件操作速度的增 加，已变得必须增加可操作的电路时序的边界增强度，以确保因PVT变化而产生的时序变 化不会引起时序扰乱。 例如，数据信号捕捉和存储电路（闩锁）的输入可具有特殊的保持时间，该时间是 捕捉和存储数据值的最小时间，将被保持在闩锁的输入处。如果这个保持时间太低，那么会 产生时序扰乱，以致来自后面的时钟循环的数据信号会由于沿着数据路径的相邻级操作速 度的变化而被错误地捕捉在前面的时钟信号里。解决这个问题的一种方式是在数据路径中 提供保持缓冲器，以便于以确保足够的保持时间的方式来减慢数据信号传播。但是，提供这 样的保持缓冲器会增加电路面积和能量费用，这种方式会减小由趋向于更小的工艺几何和 更低的操作电压所带来的益处。
技术实现思路
从一个方面来看，本专利技术提供一种集成电路，包含： 数据处理电路，配置成处理沿着数据处理电路内的数据路径传输的数据信号； 时控电路，耦合至数据处理电路并配置成在时钟信号控制下调节沿着数据路径的 数据信号的传输； 数据电源供应电路，耦合至数据处理电路并配置成向数据处理电路提供电力；以 及 时钟电源供应电路，耦合至时控电路并配置成向时控电路提供电力； 其中数据电源供应电路和时钟电源供应电路被配置成使得至少当数据处理电路 正有效处理沿着数据路径传输的数据信号时所述数据信号具有数据信号电压振幅并且所 述时钟信号具有不同于数据信号电压振幅的时钟信号电压振幅。 本技术考虑，数据处理电路和时控电路需要的操作特性按要求可不同，以时钟信 号电路振幅不同于数据信号电压振幅的方式来操作。本领域通常的设计偏见在于与设置 不同电压振幅的时钟信号和数据信号而带来的开销是很不受欢迎的。此外，电路消耗的能 量随着操作电压而快速增加，通常认为需要在尽可能低的同一电压级下来操作信号数据和 时钟数据这两者。本技术排除这些设计偏见并意识到，数据处理电路和时控电路的不同角 色是这样的，如果它们操作不同电压振幅的信号，那么尽管需要额外的电源供应分配架构 并且时钟信号和数据信号也不会在最小可能的电压振幅下操作，但是可以实现获得整体性 能。 将理解，对于数据信号和时钟信号中的每一个，电压振幅对应不同的电压级，这样 它们在它们各自的第一级和第二级之间开关。在许多系统中，需要数据信号和时钟信号共 用接地电压级，这样会减少动力分配架构费用。 这种情况下虽然不需要，但是在一些实施例中，时钟信号电压振幅大于数据信号 电压振幅。在更高的时钟信号振幅下操作时钟电路降低了时控电路性能的变化，这种方式 带来的益处超过了必须设置单独的时钟信号电压和在更高电压下操作时控电路所耗费的 额外能量产生的劣势。数据处理电路仍可在较低电压下操作并相对于时控电路其更能忍受 其操作上的更大程度变化。时控电路涉及到调节和控制处理电路的操作时序，相应地其对 其操作性能的变化是低容忍的。 数据电源供应电路和时钟电源供应电路可是分开的，例如，延伸穿过集成电路的 分开数据电网和时钟电网。数据电源供应电路和时钟电源供应电路的某些部分可以共享， 但是至少在某一层级上，当数据处理电路和时控电路靠近时，由于它们在不同的电压振幅 下各自处理数据信号和时钟信号，数据电源供应电路和时钟电源供应电路分离并成为分开 的。 在一些实施例中，数据电源供应电路和时钟电源供应电路可配置成在具有不同各 自相关电压振幅的多种模式下操作。本文中，当数据信号电压振幅改变时，数据信号电压振 幅和时钟信号电压振幅间的差也改变。因此，这两个电压振幅间的差可是电压振幅本身的 函数。 在一些实施例中，随着数据信号电压振幅增加，差单调增加，在一些实施例中，随 着数据信号电压振幅增加，差单调减小，然而在其他实施例中，随着数据信号电压振幅增 加，差可不是单调地变化。数据信号电压振幅和时钟信号电压振幅间的差变化作为振幅本 身的函数，可选择并与所用的集成电路的具体特性匹配，其操作性能变化的方式依赖于信 号电压振幅而改变。 数据路径可在多个数据信号值捕捉和存储电路间延伸，时钟信号控制数据信号值 捕捉和存储电路以彼此同步运作。这种配置提供了设计和供应集成电路的耐用和易管理方 式，以执行复杂高性能数据处理。 数据信号值捕捉和存储电路可包含具有各自栅极输入的多个晶体管。时钟信号可 供应至这些栅极输入以便在导通和非导通状态间开关这些晶体管。供应时钟信号至栅极输 入提供了使与数据信号和时钟信号相关的不同电压级在没有与专用级开关电路相关的费 用下共存的途径。 构成了数据信号值捕捉和存储电路部分的数据输入端可自身是传输门、三态多路 复用器、时钟选通转换器和转换器中的一个或多个的部分。这些电路元件可用于形成数据 信号值捕捉和存储电路，其具有小面积和能量损耗并能够操作具有不同电压振幅的数据信 号和时钟信号。 在一些实施例中，多个数据信号捕捉和存储电路可包含多个主从锁存器电路。主 从锁存器电路也适合用于本技术。 集成电路内的数据处理电路可包含设置在多个数据信号捕捉和存储电路间的数 据路径内的一个或多个组合逻辑电路，它们配置成控制数据信号值并依赖于一个或多个其 他的数据信号。这些组合逻辑电路可操作数据信号电压振幅以耗费少能量并还可由操作更 高电压振幅的时钟信号的时控电路来调整和控制，因此不太容易产生不良变化。 如之前所述，时钟信号电压振幅不同于信号电压振幅，以便在时控电路中操作数 据处理电路产生不同程度的变化，并依赖于制造工艺变化、操作电压级变化和操作温度变 化中的一个或多个。时钟电路中的变化程度小于数据处理电路中的变化程度。 从另一个方面来看，本专利技术提供一种集成电路，包含： 数据处理装置，用于处理沿着数据处理装置内的数据路径传输的数据信号； 时控装置，耦合至数据处理装置，用于在时钟信号控制下调节沿着数据路径的数 据信号传输； 数据电源供应装置，耦合至数据处理装置，用于向数据处理装置提供电力；以及 时钟电源供应装置，耦合至时控装置，用于向时控装置提供电力； 其中数据电源供应装置和时钟电源供应装置这样操作，至少当数据处理装置正有 效处理沿着数据路径传输的数据信号时，数据信号具有数据信号电压振幅以及时钟信号具 有不同于数据信号电压振幅的时钟信号电压振幅。 从又一个方面来看，本专利技术提供一种操作集成电路的方法，包含步骤： 处理沿着数据处理电路内的数据路径传输的数据信号； 用时控电路在时钟信号控制下操作调节沿着数据路径的数据信号传输； 向数据处理电路提供电力；以及 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，包含：数据处理电路，配置成处理沿着数据处理电路内的数据路径传输的数据信号；时控电路，耦合至数据处理电路并配置成在时钟信号控制下调节沿着数据路径的数据信号的传输；数据电源供应电路，耦合至数据处理电路并配置成向数据处理电路提供电力；以及时钟电源供应电路，耦合至时控电路并配置成向时控电路提供电力；其中数据电源供应电路和时钟电源供应电路被配置成使得至少当数据处理电路正有效处理沿着数据路径传输的数据信号时所述数据信号具有数据信号电压振幅并且所述时钟信号具有不同于数据信号电压振幅的时钟信号电压振幅。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·W·小弗雷德里克，A·K·斯里瓦斯塔瓦，
申请(专利权)人：ARM有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB