具有可调节管体偏置和供电电路的集成电路制造技术

提供了一种集成电路，其具有可调节晶体管管体偏置电路和可调节供电电路。所述可调节电路可被用来选择性地施加管体偏压和供电电压到可编程逻辑块、存储器块、及集成电路上的其他电路块。利用计算机辅助设计工具可以鉴定管体偏压和供电电压。当不需要电路块高速运行时，管体偏压可被用来降低漏电流和能量消耗。当不需要电路块高速运行时，降低的供电电压也可被用来降低能量消耗。为了确保最佳开关速度，对高速性能最为关键的电路块可以具有最小管体偏压或者不具有管体偏置，并且可以被提供最大电源电平。

【技术实现步骤摘要】
本申请是于2008年9月12日提交的名称为“具有可调节管体偏置和供电电路的集成电路”的中国专利申请200810175640.0的分案申请。
本专利技术涉及集成电路，尤其涉及可用于通过进行晶体管电源和管体偏置调整来改善性能并减少能量消耗的集成电路的电路和设计系统。
技术介绍
在当前的半导体工业中正在为改善设备性能而进行努力。通过将晶体管元件按比例缩小为更小的尺寸和更低的工作电压的方式，已经在速度、能量消耗和密度方面获得了改善。这些按比例缩放的部分尝试导致了晶体管阈值电压的降低。因为有助于改善晶体管开关速度，所以低晶体管阈值电压通常是有利的。然而，低晶体管阈值电压还可能导致晶体管漏电流增加。因为晶体管损耗可能产生不希望有的功率损耗，所以晶体管损耗的增加是不合需要的。为了确保在阈值电压按比例降至下限值的同时晶体管漏电流不会变化过度，一些集成电路需要在降低的电源电压下运行。例如，用于为集成电路的核心逻辑供电的正电源电压可以从1.5伏特减少到1.2伏特，从而补偿由于阈值电压降低而导致的漏电流的增加。尽管电源电压的降低对减少能量消耗可能是有帮助的，但在不影响晶体管开关速度的情况下电源电压不能降低很多。为了解决这些问题，一些集成电路设计利用管体偏置配置，其中电路中某些晶体管的本体(bulk)或管体的端子被偏置以增加晶体管的阈值电压。具有以这种方法偏置的管体端子的晶体管显示出损耗减少的情况。通过除去其正电源电压而将部分未被使用的电路设置成睡眠状态的方式也可以节省电源。尽管诸如这些之类的技术能够在保持设备性能的同时有助于减少能量消耗，但因为管体偏置配置降低了晶体管速度，所以其并不总是能够偏置有源电路中晶体管的管体端子。此外，因为电路在睡眠状态下将不会运行，所以构成有源电路一部分的晶体管不能被设置为睡眠状态。因此需要提供一种改善的方式，其能够解决集成电路中晶体管性能和能量消耗方面的难题。
技术实现思路
集成电路具有可调节管体偏置电路和可调节正电源电路。所述可调节电路可被用来提供不同的管体偏压到集成电路上不同的电路块。例如，必须相对迅速开关的电路块可以具有接地管体偏压，而无须迅速开关的电路块可以具有非零管体偏压。可调节电路还可以用来提供不同的正电源电压到不同的电路块。例如，包括必须迅速开关的晶体管的电路块可以具有最大电源电压，而具有较不严格计时要求的电路块可以具有降低的电源电压。管体偏压和正电源电压可被选择以满足设计要求，同时最小化漏电流。通过最小化漏电流，可以降低集成电路上的能量消耗。具有可调节电源电路的集成电路可以是可编程集成电路，所述可编程集成电路包括可编程元件。可编程元件可以被加载以配置数据。利用可编程元件生成的静态控制信号可以被施加到可调节电源电路以建立所需的管体偏压电平和正电源电压。可调节电源电路可以基于任何适当的可编程电路。如果需要，独立可调节正电源的每一个都可以包括各个的可编程电压分压器。每一个可调节正电源中各个可编程电压分压器的输出可以被施加到运算放大器的输入端，所述运算放大器被设置为单位增益配置。可编程电压分压器的设置可以通过将适当的配置数据加载到相关可编程元件中的方式来调整。该类型的可编程电压分压器可被用来控制可调节管体偏置电路的可编程电压调节器的运行。计算机辅助设计工具可以接收用户自定义逻辑设计并生成用于在可编程逻辑器件中实现自定义逻辑设计的相应配置数据。当实现自定义逻辑设计时，可编程逻辑器件上的一些电路块将被使用，可编程逻辑器件上的一些电路块将不被使用。在所使用的电路块之间，一些块具有比较严格计时要求，其它块具有较不严格的计时要求。计算机辅助设计工具可以处理用户设计以鉴定不使用的电路块。计算机辅助设计工具还可以鉴定哪些被使用块必须迅速开关以及哪些被使用块允许以稍慢的速度开关。根据这些信息，计算机辅助设计工具可以生成用于调整可调节电源电路的配置数据，以满足定时限制及其他设计限制，同时最小化漏电流和能量消耗。例如，施加到不使用块的正电源和管体偏压可以被设置为接地电压以断开那些块。在所使用的块之间，更快开关的块可以具有接地管体偏压，而稍慢开关的块可以具有非零管体偏压(例如，n型沟道金属氧化物半导体晶体管的负管体偏压)。非零管体偏压增加所施加的晶体管的阈值电压，并借此降低漏电流。施加到每一个所使用电路块的正电源电压的电平还可以变化。例如，需要迅速开关的块可以具有最大正电源电压(例如1.1伏特)，而具有较慢开关速度要求的块可以利用较低正电源电压(例如1.0伏特)进行供电。根据一个实施例，可以提供一种集成电路，包括：多个电路块、可调节管体偏置电路以及多个多路复用电路。多个电路块可以包括可编程元件，该可编程元件加载配置数据从而配置多个电路块实现用户的电路设计。电路块可以包括具有管体端子的晶体管。在实现用户电路设计的过程中至少一些电路块可以不被使用。可调节管体偏置电路可以生成可调节管体偏压。可调节管体偏压可以被调整到将未使用的电路块断电的断电管体偏压水平。每个多路复用电路可以具有第一输入端、第二输入端以及输出端，第一输入端接收可调节管体偏压，第二输入端接收固定电源电压，可调节管体偏压和固定电源电压中选定的一个通过输出端被路由到多个电路块中相应的不同一个。根据另一实施例，集成电路还可以包括多个独立可调节电源。每一个所述独立可调节电源可操作以便将相应电源电压应用于所述多个电路块中相应一个电路块。根据另一实施例，断电管体偏压水平可以包含接地电压。可调节管体偏置电路可被操作来施加接地电压到不使用的电路块的晶体管的管体端子。一个独立可调节电源可以与每个不使用的电路块关联并可被操作来施加接地电压到不使用的电路块的晶体管的管体端子。根据另一实施例，第一组电路块可以含有需要以第一速度操作来实现用户电路设计的晶体管。第二组电路块可以含有在实现所述用户电路设计时以第二速度操作的晶体管。第二速度可以比第一速度更慢。独立可调节电源可被操作来施加第一正电源电压到第一组电路块，并且施加第二正电源电压到第二组电路块。第一正电源电压可以大于第二正电源电压。根据另一实施例，独立可调节电源的每一个都可以包括单位增益配置下的运算放大器。根据另一实施例，独立可调节电源的每一个都可以包括可编程电压分压器。根据另一实施例，独立可调节电源的每一个都可以可被来自可编程元件的静态控制信号调节。根据另一实施例，可调节管体偏置电路可以包含电荷泵。根据另一实施例，第一组电路块可以含有需要以第一速度操作来实现用户电路设计的晶体管。第二组电路块可以含有在实现用户电路设计时以第二速度操作的晶体管。第二速度可以比第一速度更慢。可调节管体偏置电路还可被操作来施加接地电压到第一组电路块中的晶体管的管体端子。可调节管体偏置电路进一步可被操作来施加非零管体偏压到第二组电路块中的晶体管的管体端子。根据另一实施例，可调节管体偏置电路可以进一步可被操作来生成非零管体偏压，该非零管体偏压被施加到用于实现用户的电路设计的第一组电路块中晶体管的管体端子，并施加接地电压到第二组使用的电路块中晶体管的管体端子。在第一组和第二组中晶体管可以具有关联的开关速度和漏电流。非零管体偏压可以相对于第二组使用的电路块中的开关速度和漏电流降低第一组使用的电路块中晶体管的开关速度和漏电流。通过附图以及稍后对优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，包括：多个电路块，其包括具有管体端子的晶体管，以及；可调节管体偏置电路，其生成可调节管体偏压，其中所述可调节管体偏压被调整到停用所述多个电路块中的一部分的断电管体偏压水平。

【技术特征摘要】
2007.09.14 US 11/900,9731.一种集成电路，包括：多个电路块，其包括具有管体端子的晶体管，以及；可调节管体偏置电路，其生成可调节管体偏压，其中所述可调节管体偏压被调整到停用所述多个电路块中的一部分的断电管体偏压水平。2.在权利要求1中定义的集成电路，其中所述多个电路块中的所述一部分包括空载电路块，并且其中所述多个电路块的剩余部分包括被用来实现自定义功能的有源电路块。3.在权利要求2中定义的集成电路，其进一步包括：多个独立可调节电源，其中每个独立可调节电源将电源电压施加到所述多个电路块中相应的一个电路块；以及多个开关电路，每个所述开关电路具有第一输入端、第二输入端以及输出端，所述第一输入端接收所述可调节管体偏压，所述第二输入端接收固定电源电压；并且所述可调节管体偏压和所述固定电源电压中选定的一者通过所述输出端被路由到所述多个电路块中相应的一个电路块。4.在权利要求3中定义的集成电路，其中所述断电管体偏压水平包含接地电压，其中所述可调节管体偏置电路施加所述接地电压到所述多个电路块的所述一部分中的晶体管的管体端子，并且其中所述独立可调节电源中的一个与所述多个电路块的所述一部分中的每个电路块关联并施加所述接地电压到该电路块的晶体管的管体端子。5.在权利要求3中定义的集成电路，其中第一组所述多个电路块含有需要以第一速度操作来实现所述自定义功能的晶体管，其中第二组所述多个电路块含有以第二速度操作以实现所述自定义功能的晶体管，其中所述第二速度比所述第一速度更慢，其中所述独立可调节电源施加第一正电源电压到所述第一组所述多个电路块，并且施加第二正电源电压到所述第二组所述多个电路块，并且其中所述第一正电源电压大于所述第二正电源电压。6.在权利要求3中定义的集成电路，其中所述独立可调节电源的每一个都包括单位增益配置下的运算放大器。7.在权利要求3中定义的集成电路，其中所述独立可调节电源的每一个都包括电压分压器。8.在权利要求7中定义的集成电路，其中所述独立可调节电源的每一个都被从所述多个电路块输出的静态控制信号调节。9.在权利要求2中定义的集成电路，其中所述可调节管体偏置电路包含电荷泵。10.在权利要求2中定义的集成电路，其中第一组所述多个电路块含有以第一速度操作来实现所述自定义功能的晶体管，并且其中第二组所述单元电路块含有以第二速度操作以实现所述自定义功能的晶体管，其中所述第二速度比所述第一速度更慢，并且其中所述可调节管体偏置电路施加接地电压到所述第一组所述多个电路块中的晶体管的管体端子。11.在权利要求10中定义的集成电路，其中所述可调节管体偏置电路施加非零管体偏压到所述第二组所述多个电路块中的晶体管的管体端子。12.在权利要求2中定义的集成电路，其中所述可调节管体偏置电路生成非零管体偏压，所述非零管体偏压被施加到用于实现所述自定义功能的第一组所述有源电路块中的晶体管的管体...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·帕里赛蒂，
申请(专利权)人：阿尔特拉公司，
类型：发明
国别省市：美国;US