用于在可编程集成电路中进行电压调节的电源网格架构制造技术

在一个实施例中，可编程集成电路(IC)包括第一功率域内的第一逻辑片，第一功率域具有第一局部电压。第一逻辑片包括驱动器，驱动器可操作为使用第一局部电压以输出一信号，该信号具有以第一局部电压作为参考的逻辑电平。第一逻辑片进一步包括电平移位器，电平移位器被耦接为接收来自驱动器的信号，并且可操作为输出经电平移位的信号，经电平移位的信号具有以全局握手电压作为参考的逻辑电平。可编程IC进一步包括第二功率域内的第二逻辑片，第二功率域具有第二局部电压，第二逻辑片包括接收器，接收器可操作为使用第二局部电压以接收经电平移位的信号。全局握手电压至少与第一局部电压一样高，并且至少与第二局部电压一样高。

【技术实现步骤摘要】

本公开的实施例大体涉及电子电路，尤其是涉及用于在可编程集成电路中进行电压调节的电源网格(powergrid)架构。
技术介绍
集成电路(IC)中的电压调节可以被用于控制功耗。例如，专用集成电路(ASIC)的设计可以被指定为具有多个不同的功率域(powerdomain)。不同的模块或者子系统可以针对使用不同的电压的操作进行设计。电平移位器(levelshifter)可以被用于工作在不同功率域中的多个模块/子系统之间的接口处。由于ASIC使用结构化的布图规划，因此电平移位器可以在规划好的接口处使用电源电压和目标电压。可编程集成电路(IC)时常被用于根据用户的可配置输入来实现数字逻辑运算。示例性的可编程IC包括复杂可编程逻辑控制器件(CPLD)和现场可编程门阵列(FPGA)。一种类型的FPGA包括可编程片(programmabletiles)的阵列。可编程片与相邻的片之间具有接口，并且与不相邻的片之间也可以具有接口。可编程IC(例如FPGA)中可编程片的难以达到(farreaching)的信号边界增加了实现电压调节的复杂度。具体来说，用于ASIC的技术不能被应用于可编程IC。
技术实现思路
在此描述的技术提供了用于在可编程集成电路(IC)中进行电压调节的电源网格架构。在一个实施例中，可编程集成电路(IC)包括第一功率域内的第一逻辑片，所述第一逻辑片具有第一局部电压。所述第一逻辑片包括驱动器，所述驱动器可操作为使用所述第一局部电压以输出一信号，所述信号具有以所述第一局部电压作为参考的逻辑电平。所述第一逻辑片进一步包括电平移位器，所述电平移位器被耦接为从所述驱动器接收所述信号，并且可操作为输出经电平移位的信号，所述经电平移位的信号具有以全局握手电压作为参考的逻辑电平。所述可编程IC进一步包括第二功率域内的第二逻辑片，所述第二逻辑片具有第二局部电压，所述第二逻辑片包括接收器，所述接收器可操作为使用所述第二局部电压以接收所述经电平移位的信号。所述全局握手电压至少与所述第一局部电压一样高，并且至少与所述第二局部电压一样高。在另一实施例中，可编程IC包括电压轨，所述电压轨可操作为供应全局握手电压。所述可编程IC进一步包括多个逻辑片。所述多个逻辑片中的每个逻辑片都包括至少一个驱动器，所述至少一个驱动器中的每个驱动器可操作为使用局部电压以输出一信号，所述信号具有以所述局部电压作为参考的逻辑电平。所述多个逻辑片中的每个逻辑片都包括至少一个电平移位器，所述至少一个电平移位器中的每个电平移位器均被耦接为从各自的驱动器接收所述信号，并且可操作为输出经电平移位的信号，所述经电平移位的信号具有以全局握手电压作为参考的逻辑电平。所述多个逻辑片中的每个逻辑片都包括至少一个接收器，所述至少一个接收器中的每个接收器均可操作为使用所述局部电压以接收输入信号，所述输入信号具有以所述全局握手电压作为参考的逻辑电平。所述全局握手电压至少与在所述多个逻辑片中的每一个逻辑片中的所述局部电压一样高。在另一实施例中，一种在可编程IC中进行电压调节的方法，其特征在于，所述方法包括：配置第一逻辑片，以使其处于具有第一局部电压的第一功率域内；配置第二逻辑片，以使其处于具有第二局部电压的第二功率域内；以及配置所述第一逻辑片的输出，以使其被连接至所述第二逻辑片的输入。所述第一逻辑片的输出由驱动器进行驱动，所述驱动器可操作为使用所述第一局部电压以输出一信号，所述信号具有以所述第一局部电压作为参考的逻辑电平；以及电平移位器被耦接为从所述驱动器接收所述信号，并且所述电平移位器可操作为输出经电平移位的信号，所述经电平移位的信号具有以全局握手电压作为参考的逻辑电平。所述第二逻辑片的输入被耦接至接收器，所述接收器可操作为使用所述第二局部电压以接收所述经电平移位的信号。所述全局握手电压至少与所述第一局部电压一样高，并且至少与所述第二局部电压一样高。通过参考下面详细的描述，可以理解这些方面和其他方面。附图说明为了方便上述特征的详细理解，通过参考示例性的实施方式可以获得在前文已被简要概括内容的更为详细的描述，附图中展示了一些示例性的实施方式。然而应当注意，附图仅展示了典型的示例性实施方式，因此不被视为限制范围。图1A展示了FPGA的示例性的架构；图1B是方框图，其根据实施例描绘了图1A的FPGA的更高层级的视图；图2是方框图，其示出了图1的FPGA的可编程结构的一部分；图3是方框图，其描绘了图1的FPGA的可编程结构的另一部分；图4是方框图，其根据实施例描绘了在可编程结构内的逻辑片；图5是方框图，其根据实施例描绘了用于配置可编程IC的系统；图6是流程图，其根据实施例描绘了在可编程IC中进行电压调节的方法。为了便于理解，在可能的情况下，使用了相同的参考数字来表示各附图共用的相同元件。可以预期，一个实施例的元件可以被有益地并入其他实施例。具体实施方式以下参照附图来描述各种特征。应当注意的是，附图可以是也可以不是按比例绘制的，并且具有相似的结构或功能的元件在全部附图中由相似的参考数字表示。应当注意的是，附图仅意图促进对特征的描述。其并非意图作为对请求保护的专利技术的详尽描述或者作为对请求保护专利技术的范围限制。此外，展示的实施例不需要具有显示的所有方面或优点。连同特定实施例进行描述的方面或优点不一定会限制该实施例，并且尽管在任何其他实施例中没有进行展示或者没有进行详细描述，仍可以在任何其他实施例中实施这些方面或优点。在此描述的技术提供了用于在可编程集成电路(IC)中进行电压调节的电源网格架构。例如现场可编程门阵列(FPGA)这样的可编程IC可以使用节电技术来控制系统级功耗。静态电压调节可以通过降低电压的方式被用于节省具有足够余量的非关键路径上的功耗，从而节约动态功耗和静态功耗。动态电压调节在操作过程中可以被用于动态地降低这些路径上的电压，从而能够实现多种功率模式。FPGA包括互连模块(也被称作互连元件或互连片)，互连模块具有难以达到的信号边界。在专用集成电路(ASIC)中实现功率域的技术无法应用于FPGA。在此描述的技术提供了在可编程IC(例如FPGA)中的电源网格架构，该电源网格架构能够实现互连模块中的电压调节。图1A展示了FPGA100的示例性架构，FPGA100包括大量不同的可编程片，这些可编程片包括多千兆位收发器(“MGT”)101、可配置逻辑模块(“CLB”)102、随机存取存储器模块(“BRAM”)103、输入/输出模块(“IOB”)104、配置和时钟逻辑(“CONFIG/CLOCKS”)105、数字信号处理模块(“DSP”)106、专用输入/输出模块(“I/O”)107(例如，配置端口和时钟端口)，以及其他可编程逻辑108，例如数字时钟管理器、模数转换器、系统监控逻辑等。一些FPGA也包括专用处理器块(“PROC”)110。在一些FPGA中，每个可编程片包括至少一个可编程互连元件(“INT”)111，可编程互连元件111在相同的片内与可编程逻辑元件的输入输出端子120进行连接，如图1A顶部包括的示例所示。每个可编程互连元件111(也称为“互连元件111”或“互连片111”)还可以包括与在相同的片或者其他片内的相邻可编程互连元件的互连部分122进行连接。每个可编程互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程集成电路(IC)，其特征在于，所述可编程IC包括：第一功率域内的第一逻辑片，所述第一逻辑片具有第一局部电压，所述第一逻辑片包括：驱动器，所述驱动器可操作为使用所述第一局部电压以输出一信号，所述信号具有以所述第一局部电压作为参考的逻辑电平；以及电平移位器，所述电平移位器被耦接为从所述驱动器接收所述信号，并且可操作为输出经电平移位的信号，所述经电平移位的信号具有以全局握手电压作为参考的逻辑电平；以及第二功率域内的第二逻辑片，所述第二逻辑片具有第二局部电压，所述第二逻辑片包括接收器，所述接收器可操作为使用所述第二局部电压以接收所述经电平移位的信号；其中所述全局握手电压至少与所述第一局部电压一样高，并且至少与所述第二局部电压一样高。

【技术特征摘要】
2015.06.24 US 14/749,5091.一种可编程集成电路(IC)，其特征在于，所述可编程IC包括：第一功率域内的第一逻辑片，所述第一逻辑片具有第一局部电压，所述第一逻辑片包括：驱动器，所述驱动器可操作为使用所述第一局部电压以输出一信号，所述信号具有以所述第一局部电压作为参考的逻辑电平；以及电平移位器，所述电平移位器被耦接为从所述驱动器接收所述信号，并且可操作为输出经电平移位的信号，所述经电平移位的信号具有以全局握手电压作为参考的逻辑电平；以及第二功率域内的第二逻辑片，所述第二逻辑片具有第二局部电压，所述第二逻辑片包括接收器，所述接收器可操作为使用所述第二局部电压以接收所述经电平移位的信号；其中所述全局握手电压至少与所述第一局部电压一样高，并且至少与所述第二局部电压一样高。2.如权利要求1所述的可编程IC，其特征在于，所述第一逻辑片包括第一电压控制电路，所述第一电压控制电路可操作为由所述全局握手电压生成所述第一局部电压，并且其中所述第二逻辑片包括第二电压控制电路，所述第二电压控制电路可操作为由所述全局握手电压生成所述第二局部电压。3.如权利要求1所述的可编程IC，其特征在于，所述电平移位器是双电源电平移位器，其被耦接为接收所述第一局部电压和所述全局握手电压。4.如权利要求1所述的可编程IC，其特征在于，所述第一逻辑片包括第一互连片，所述第一互连片具有第一复用逻辑，所述第一复用逻辑能够使用所述第一局部电压来操作，并且所述第一复用逻辑被耦接至所述驱动器；所述第二逻辑片包括第二互连片，所述第二互连片具有第二复用逻辑，所述第二复用逻辑能够使用所述第二局部电压来操作，并且所述第二复用逻辑被耦接至所述接收器。5.如权利要求4所述的可编程IC，其特征在于，所述第一互连片在第一列互连片中，所述第一列互连片与第一列可配置逻辑元件片相邻；并且其中所述第二互连片在第二列互连片中，所述第二列互连片与第二列可配置逻辑元件片相邻。6.如权利要求5所述的可编程IC，其特征在于，至少额外一列逻辑片被设置在所述第一列互连片和所述第二列互连片之间。7.如权利要求5所述的可编程IC，其特征在于，与所述第一互连片相邻的所述第一列可配置逻辑元件片中的第一可配置逻辑元件处于所述第一功率域内；并且与所述第二互连片相邻的所述第二列可配置逻辑元件片中的第二可配置逻辑元件处于所述第二功率域内。8.一种可编程集成电路(IC)，其特征在于，所述可编程IC包括：电压轨，所述电压轨可操作为供应全局握手电压；以及多个逻辑片，所述多个逻辑片中的每个逻辑片都包括：至少一个驱动器，每个驱动器均可操作为使用局部电压以输出一信号，所述信号具有以所述局部电压作为参考的逻辑电平；以及至少一个电平移位器，每个电平移位器均被耦接为从各自的驱动器接收所述信号，并且可操作为输出经电平移位的信号，所述经电平移位的信号具有以所述全局握手电压作为参考的逻辑电平；以及至少一个接收器，每个接收器均可操作为使用所述局部电压以接收输入信号，所述输入信号具有以所述全局握手电压作为参考的逻辑电平；其中所述全局握手电压至少与在所述多个逻辑片中的每个逻辑片中的所述局部电...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·K·苏德，
申请(专利权)人：赛灵思公司，
类型：发明
国别省市：美国;US