自参考片上电压下降检测器制造技术

自参考片上电压下降检测器根据集成电路的配电网络的电源电压生成参考电压，并且将该参考电压与瞬态电源电压比较以便检测电压下降。由于位于片上，检测器以低延迟响应检测到的电压下降的发生。而且，通过从集成电路的电源域生成参考电压而不是使用单独的参考电压源，检测器不会引入与单独的电源域相关联的噪声和失真。

Self-reference On-Chip Voltage Drop Detector

The on-chip voltage drop detector generates a reference voltage according to the power supply voltage of the integrated circuit distribution network, and compares the reference voltage with the transient power supply voltage in order to detect the voltage drop. Because it is on the chip, the detector responds with low delay to detect the occurrence of voltage drop. Furthermore, by generating a reference voltage from the power domain of an integrated circuit instead of using a separate reference voltage source, the detector does not introduce noise and distortion associated with the separate power domain.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自参考片上电压下降检测器
本公开的主题总体上涉及电气设计，并且例如涉及一种自参考片上(on-die)电压下降(voltagedroop)检测器，其提供对由于瞬态电流浪涌引起的系统级电压下降的片上检测。
技术介绍
集成电路，例如片上系统(SoC)设计或其他超大规模集成(VLSI)系统，包括从一个或多个片上电网或配电网络(PDN)接收电源电压的多个电路元件或部件。尽管PDN被设计为将额定工作电压提供给集成电路部件，但是许多工作因素可能引起由PDN提供的电压暂时下降到该额定工作电压下，这种情况称为电压下降。当集成电路经历开关活动的突然增加时，可能产生电源电压下降，这种突然增加导致电流消耗中的瞬态浪涌，该瞬态浪涌可能产生电源电压的下降。
技术实现思路
在一个或更多个实施例中，提供了一种用于检测电压下降的系统，包括参考电压生成器部件和比较器部件，参考电压生成器部件被配置为将集成电路的配电网络的电源电压转换成参考电压；比较器部件被配置为响应于确定表示电源电压的瞬态电压与参考电压的偏离超过裕度，生成比较结果输出信号。此外，提供了一种检测电源电压下降的方法，包括通过集成电路的一个或更多个片上部件将集成电路的配电网络的电源电压转换成参考电压；以及，响应于确定表示电源电压的瞬态电压与参考电压的偏离超过裕度，通过一个或更多个片上部件生成比较结果输出信号。此外，提供了一种集成电路，包括配电网络，其向集成电路的一个或更多个集成部件提供电源电压；分压器部件，其被配置为将电源电压分成一组不同电压；低通滤波器部件，其被配置为生成该一组不同电压中的第一电压的瞬态平均采样版本，其中，低通滤波器部件将第一电压的瞬态平均采样版本滤波到系统谐振频率的约十分之一，以产生滤波后的电压；单位增益放大器部件，其被配置为对滤波后的电压进行缓冲以产生参考电压；比较器部件，其被配置为将参考电压与一组不同电压中的第二电压进行比较，并且响应于确定第二电压与参考电压的偏离超过容差，生成比较结果信号；以及采样部件，其被配置为对比较结果信号进行同步采样以及响应于对比较结果输出信号的检测来输出下降检测信号。附图说明图1是示出用于检测示例片上系统中的电压下降的技术的概括图。图2是示出用于检测电压下降的另一中技术的概括图。图3是自参考片上电压下降检测器示例的系统结构图。图4是示出能够用作自参考片上电压下降检测器的一部分的示例参考电压生成器的图。图5是能够用作自参考片上电压下降检测器的参考电压生成器的一部分的示例低通滤波器。图6是示出包括自参考片上电压下降检测器的示例片上动态电压频率调整(DVFS)系统的图。图7是用于检测片上系统或其他VLSI系统的电网上的电压下降的示例性非限制性实施例的流程图。图8是用于检测片上系统或其他VLSI系统的电网上的电压下降的示例性非限制性实施例的流程图。具体实施方式参考附图描述本文的公开内容，其中相同的参考标号用于始终表示相同的元件。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本专利技术的充分理解。然而，显而易见的是，能够在没有这些具体细节的情况下实践各种公开的方面。在其他情况下，以框图形式示出了公知的结构和设备，以便于描述本专利技术。集成电路，例如片上系统(SoC)设计或其他超大规模集成(VLSI)系统，有时容易受到电源电压下降的影响，电源电压经由电路的电源域提供给电路部件。这些电源电压下降可能是由电路的活动部件的电流消耗的突然增加(例如，在电路的开关部件的大量同时开关活动的短暂时期内)引起的。这些电源电压下降可能对SoC或其他VLSI的性能产生不利影响。为了表征系统的电源下降，SoC或其他集成电路的设计者可能希望在系统测试和调试期间监测或检测电压下降。该信息能够用于设计具有改善的电压下降控制的系统。在正常电路操作期间，监测电压下降也可能是有益的，以便使用动态电压频率调整(DVFS)动态地补偿检测到的电源下降，从而改善电源性能。可以使用许多不同的方法来检测电压下降。图1是示出用于检测示例SoC106的电压下降的技术的概括图。在该示例方法中，电压下降检测器104与SoC本身分开地设置在印刷电路板(PCB)102上。一对匹配的观察迹线108将电压下降检测器104连接到SoC106的管芯电源网络，允许检测器104观察片上的电压下降。然而，由于来自封装和板迹线的寄生，对电压下降的观察具有时间延迟，因此该方法仅对观察目的是有用的，但由于高响应延迟，不能使用DVFS来动态地补偿电压下降。图2是示出用于检测电压下降的另一种技术的概括图。该示例方法采用片上电压下降检测器208，该电压下降检测器208是SoC206的集成部件。根据该方法，电压下降检测器208通过将电源电压与位于PCB102上的外部参考电压204比较来检测SoC的电源电压上的下降。然而，该方法需要额外的电路布线以将与外部参考电压204相关联的第二电压域连接到片上下降检测器208。此外，添加外部参考电压域可能引入源自参考域的电源噪声，并且要用于设计或动态下降补偿，使用该方法的下降检测可能缺少足够的精度。为了解决这些和其他问题，本文描述的一个或更多个实施例提供了自参考片上下降检测器，相对于上述技术，其提供了许多益处。例如，自参考检测器位于片上，其允许将检测结果以低延时发送到其他片上部件，并且限制由检测系统产生的噪声量。并且，由于该下降检测器是自参考的-也就是说，从SoC的电源域得到其参考电压-比较器没有与单独电压域相关联的噪声和失真。此外，不需要与外部参考电压相关联的资源开销(就管芯、凸块、封装物和板而言)。图3是自参考片上电压下降检测器300示例的系统结构图，示出检测器的基本部件。该检测器300是SoC或其他集成电路的集成部件，并且用于检测由于高开关活动、电流消耗的突然增加或其他此类原因导致的SoC的电源电压的下降。自参考片上下降检测器300包括生成参考电压Vref的参考电压生成器302(下面将更详细描述)，参考电压用作SoC或其他集成电路(检测器是其片上部件)的瞬态电压的计量。参考电压Vref与瞬态电压Vs一起被提供给比较器304，该瞬态电压Vs被生成以表示SoC的电网，具有与参考电压Vref的一定裕度。比较器304响应于检测到瞬态电压Vs下降到参考电压下并且超出容限裕度而断定其输出，指示电压下降。比较器304的输出由采样器306同步采样，该采样器306由时钟信号CLK驱动。根据使用检测器的应用，检测器300的输出能够被提供给SoC的一个或更多个其他集成部件或提供给外部系统。在示例应用中，检测器300能够与逻辑控制块或其他部件一起使用，以根据动态电压频率调整应用来控制SoC的时钟频率。例如，当采样器306检测到比较器304的输出已经确定，指示系统的瞬态电压Vs下降到参考电压Vref以下时，检测器300能够向逻辑控制块提供信号，请求减慢SoC的时钟频率，或请求启动时钟跳跃，以便于减少芯片级活动，从而将集成电路部件的电流消耗减少到安全水平并且补偿瞬态电压下降。当检测器300检测到瞬态电压返回到额定操作电平时(基于比较器304的输出)，该检测器300能够向逻辑控制块发送信号，请求将系统时钟逐渐恢复到正常。响应于检测到的电压下降，SoC的系统时钟的该动态控制能够降低功率和性能裕度，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测电压下降的系统，包括：参考电压生成器部件，其被配置为将集成电路的配电网络的电源电压转换成参考电压；以及比较器部件，其被配置为响应于确定表示所述电源电压的瞬态电压与参考电压的偏离超过裕度，生成比较结果输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.14 US 15/068,7371.一种用于检测电压下降的系统，包括：参考电压生成器部件，其被配置为将集成电路的配电网络的电源电压转换成参考电压；以及比较器部件，其被配置为响应于确定表示所述电源电压的瞬态电压与参考电压的偏离超过裕度，生成比较结果输出信号。2.根据权利要求1所述的系统，还包括采样部件，其被配置为对所述比较结果输出信号进行同步采样以及响应于对所述比较结果输出信号的检测来生成下降检测信号。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述参考电压生成器部件包括：低通滤波器部件，其被配置为对电源电压的至少一部分执行低通滤波以产生滤波后的电压；以及单位增益放大器，其被配置为输出所述滤波后的电压的缓冲版本作为参考电压。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述低通滤波器被配置为随时间生成所述电源电压的至少一部分的瞬态平均采样输出作为所述滤波后的电压。5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述参考电压生成器部件还包括分压器部件，其被配置为将电源电压分成一组不同电压，并且其中，所述电源电压的至少一部分是所述一组不同电压中的电压。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述瞬态电压包括所述一组不同电压中的另一个电压。7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述参考电压生成器部件、比较器部件、低通滤波器部件和单位增益放大器部件是所述集成电路的片上部件。8.根据权利要求3所述的系统，其中，所述低通滤波器部件被配置为对所述电源电压的至少一部分执行时间平均，以产生所述滤波后的电压。9.根据权利要求2所述的系统，还包括：逻辑控制部件，其被配置为响应于对下降检测信号的检测来修改系统时钟信号的频率。10.一种检测电源电压的下降的方法，包括：通过集成电路的一个或更多个片上部件将集成电路的配电网络的电源电压转换成参考电压；以及响应于确定表示所述电源电压的瞬态电压与参考电压的偏离超过裕度，通过所述一个或更多个片上部件生成比较结果信号。11.根据权利要求10所述的方法，还包括：通过所述一个或更多个片上部件，对比较结果信号进行同步采样；以及响应于对比较结果信号的检测，通过所述一个或更多个片上部件输出下降检测信号。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：种燕，卢卡·拉弗齐，阿尔佛雷德·杨，哈米德·帕尔托维，
申请(专利权)人：安培计算有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US