用于减少漏电流的装置及方法制造方法及图纸

一种用于减少漏电流的装置包括存储单元阵列，电源开关和核心逻辑。存储单元阵列电连接到提供第一电压电平的第一电源导轨。当电源开关接通时，通过电源开关核心逻辑电路电连接到第二电源导轨。第二电源导轨提供低于第一电压电平的第二电压电平。通过提供于电源开关的栅极端的第一电压电平电源开关被关断，从而将处于休眠状态的核心逻辑电路与第二电源导轨断开。

【技术实现步骤摘要】
用于减少漏电流的装置及方法
本专利技术涉及双轨装置中的电源管理，尤其涉及用于减少漏电流的装置及方法。
技术介绍
双轨处理器将存储单元的电压与逻辑电路的电压分离。这种分离允许存储单元在安全电压范围内具有稳定的电压，而逻辑电路电压可被减少以减少功耗。功耗的减少与电池供电装置(例如移动装置和物联网(Internet-of-things，简称IoT)装置)的电池寿命直接相关。为了进一步延长电池寿命，当装置不使用时，例如处于休眠或待机状态，装置控制流过其逻辑电路的漏电流。休眠状态下的泄漏功率减少显著延长了电池供电装置的操作时间。用于泄漏功率减少的一种方法是在休眠状态期间关断核心逻辑。一些现有技术使用功率门控单元作为电源开关来切断提供于核心逻辑的功率。然而，这些技术要么不能实现足够的功率减少，要么导致额外电路或系统复杂性的显著增加。
技术实现思路
在一个实施例中，提供一种装置以减少漏电流。该装置包括存储单元阵列，电源开关和核心逻辑电路。存储单元阵列电连接到提供第一电压电平的第一电源导轨。当电源开关接通时，通过电源开关核心逻辑电路电连接到第二电源导轨。第二电源导轨提供低于第一电压电平的第二电压电平。通过提供于电源开关的栅极端的第一电压电平来关断电源开关，从而将处于休眠状态的核心逻辑电路与第二电源导轨断开。在另一个实施例中，提供了一种由装置执行的方法，用于减少漏电流。该方法包括：向电源开关提供接通电压电平以接通电源开关。电源开关在接通时将核心逻辑电路电连接到提供第二电压电平的第二电源导轨。该装置包括存储单元阵列，其电连接到第一电源导轨，第一电源导轨提供高于第二电压电平的第一电压电平。该方法还包括：将第一电压电平提供于电源开关以关断电源开关，从而将处于休眠状态的核心逻辑电路与第二电源导轨断开。在下面的描述中将详细解释本专利技术的优点。附图说明在附图中，通过示例而非限制的方式说明了本专利技术，其中相同的附图标记表示相似的组件。应当注意，本公开中对“一”或“一个”实施例的不同引用不一定是相同的实施例，并且这样的引用意味着至少一个。此外，当结合实施例描述具体特征、结构或特性时，提出，无论是否明确描述，本领域技术人员的认知内可结合其他实施例实现这样的特征、结构或特性。图1是根据一个实施例的用于减小漏电流的电路的示意图。图2是根据另一实施例的用于减小漏电流的电路的示意图。图3是根据一个实施例的应用于图1和图2的电路的第一电源控制序列的时序图。图4是根据另一实施例的用于减小漏电流的电路的示意图。图5是根据一个实施例应用于图4的电路的第二电源控制序列的时序图。图6是示出根据一实施例的图4的电路的多个信号和开关的状态的表。图7是根据一个实施例的图4的电路中的信号的时序图。图8是根据一个实施例的图4的电路中的额外的信号的时序图。图9是示出根据一个实施例的由用于减少泄漏功率的装置执行的方法的流程图。图10是示出根据一个实施例的包括漏电流减少电路的装置的图。具体实施方式在以下描述中，阐述了许多具体细节。然而，应该理解，本专利技术的实施例可在没有这些具体细节的情况下被实现。在其他情况下，公知的电路，结构和技术没有被详细示出，以免模糊对本说明书的理解。然而，本领域技术人员将理解，本专利技术可在没有这些具体细节的情况下被实现。通过所包含的描述，本领域技术人员将能够实现适当的功能而无需过多的实验。本专利技术的实施例减小了双轨装置的漏电流。该装置可以是片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)装置，其进一步包括存储单元阵列，外围逻辑和核心逻辑。该装置可以是具有嵌入式存储的处理装置。该装置可以是移动装置，IoT装置或是可依靠电池供电的另一种低功率装置。核心逻辑可以是处理器中的处理核心，诸如中央处理单元(centralprocessingunit，简称CPU)，图形处理单元(graphicprocessingunit，GPU)，数字信号处理器(digitalsignalprocessing，DSP)，媒体处理器，图像处理器，算数逻辑单元(arithmeticlogicunit，简称ALU)，或其他通用或专用处理电路。外围逻辑可以包括控制存储访问和定时的电路。存储单元阵列的示例是高速缓冲存储器，诸如静态随机访问存储(staticrandomaccessmemory，简称静态RAM或SRAM)，或其他易失性或非易失性处理器存储。在以下描述中，术语“连接”，“已连接”及其衍生物用于指示可能直接或可能不直接物理接触的两个或更多个组件之间具有电连接。因此，下文中的术语“连接”和“已连接”分别等效地用于“电连接”和“已电连接”。术语“断开”，“已断开”及其衍生物用于指示可能直接或可能不直接物理接触的两个或更多个组件之间没有电连接。因此，下文中的术语“断开”和“已断开”分别等效地用于“电断开”和“已电断开”。在一个实施例中，存储单元阵列由提供第一电压电平(CVCC)的第一电源导轨供电，并且外围逻辑由提供第二电压电平(RVDD)的第二电源导轨供电，其中RVDD低于CVCC。当核心逻辑不被使用时，核心逻辑可被置于休眠状态(也称为待机状态或断电状态)。为了减少休眠状态下的泄漏电流，该装置还包括泄漏减少电路，例如双轨多阈值互补金属氧化物半导体(Dual-RailMulti-thresholdComplementaryMetalOxideSemiconductor，简称MTCMOS)电路，即DrM电路，以控制提供于核心逻辑的功率。除了其他组件之外，DrM电路还包括电源开关，其将第二电源导轨连接到核心逻辑以向核心逻辑提供操作电压RVDD。当核心逻辑处于操作状态时电源开关被接通以允许电流从第二电源导轨流向核心逻辑，并且当核心逻辑处于休眠状态时电源开关被关断以切断电流。在一个实施例中，功率开关可以是基于半导体的开关，例如P沟道金属氧化物半导体场效应(P-channelMetalOxideSemiconductorFieldEffect，简称P-MOSFET)晶体管或PMOS晶体管。根据本专利技术的实施例，当泄漏减少电路接收到用于核心逻辑进入休眠状态的休眠信号时，电源开关可在其栅极端处接收第一电压电平(CVCC)。与在同一电源开关的相同栅极端处具有RVDD相比，用CVCC驱动电源开关的栅极端引起较小的漏电流。也就是说，可以通过将电源开关的栅极端处的电压电平从RVDD升高到CVCC来关断电源开关以减小漏电流。电源开关处的漏电流较小意味着当核心逻辑处于休眠状态时核心逻辑浪费的电力较少。泄漏减少电路利用第一电源导轨，其将CVCC供应到存储单元阵列，以驱动电源开关的栅极。因此，使用泄漏减少电路所需的额外电路量的开销最小。双电源导轨可根据指定用于装置的电源控制序列提供CVCC和RVDD。根据CVCC和RVDD的时序，不同的泄漏减少电路可被提供用于装置。第一电源控制序列(如图3所示)指定在第二电源导轨接通之前接通第一电源导轨，并且在第二电源导轨断开之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于减少漏电流的装置，包括：/n存储单元阵列，电连接于用于提供第一电压电平的第一电源导轨；/n电源开关；以及/n核心逻辑电路，其中当该电源开关被接通时，该核心逻辑电路通过该电源开关电连接于第二电源导轨，该第二电源导轨提供低于该第一电压电平的第二电压电平；/n其中通过提供于该电源开关的栅极端的该第一电压电平，该电源开关被关断以将处于休眠状态的该核心逻辑电路与该第二电源导轨断开。/n

【技术特征摘要】
20190121 US 16/253,2101.一种用于减少漏电流的装置，包括：
存储单元阵列，电连接于用于提供第一电压电平的第一电源导轨；
电源开关；以及
核心逻辑电路，其中当该电源开关被接通时，该核心逻辑电路通过该电源开关电连接于第二电源导轨，该第二电源导轨提供低于该第一电压电平的第二电压电平；
其中通过提供于该电源开关的栅极端的该第一电压电平，该电源开关被关断以将处于休眠状态的该核心逻辑电路与该第二电源导轨断开。


2.根据权利要求1所述的用于减少漏电流的装置，其特征在于，还包括：
延迟链，由多个级形成，用于将休眠信号从一级传播到下一级，从而使得该核心逻辑电路进入休眠状态，每级包括相应的电源开关以将该核心逻辑电路的相应部分与该第二电源导轨连接。


3.根据权利要求1所述的用于减少漏电流的装置，其特征在于，还包括：
单元缓冲器，操作为接通或关断该电源开关，其中该单元缓冲器包括至少一反相器，该至少一反相器具有与该第一电源导轨连接的上拉端。


4.根据权利要求3所述的用于减少漏电流的装置，其特征在于，该装置根据第一电源控制序列操作，其中在该第二电源导轨上的该第二电压电平可用之前，该第一电源导轨上的该第一电压电平可用，以及在该第二电源导轨上的该第二电压电平变得不可用之后，该第一电源导轨上的该第一电压电平变得不可用。


5.根据权利要求1所述的用于减少漏电流的装置，其特征在于，还包括：
供电开关，在第一时间段将该第一电压电平输出到单元缓冲器，以及在第二时间段将该第二电压电平输出到该单元缓冲器；以及
该单元缓冲器用于接通和关断该电源开关，以及将该供电开关的输出提供于该电源开关的该栅极端。


6.根据权利要求5所述的用于减少漏电流的装置，其特征在于，该供电开关进一步包括第一晶体管开关，该第一晶体管开关将该第一电源导轨连接到该单元缓冲器，和第二晶体管开关，该第二晶体管开关将该第二电源导轨连接到该单元缓冲器，以及其中该第一晶体管开关和该第二晶体管开关根据控制信号被接通和被关断。


7.根据权利要求5所述的用于减少漏电流的装置，其特征在于，该第二时间段包括当该第一电压电平不可用和该第二电压电平可用时的持续时间。


8.根据权利要求5所述的用于减少漏电流的装置，其特征在于，该装置根据第二电源控制序列操作，其中在该第一电源导轨上的该第一电压电平可用之前，该第二电源导轨上的该第二电压电平可用，以及在该第一电源导轨上的该第一电压电平变得不可用之后，该第二电源导轨上的该第二电压电平变得不可用。


9.根据权利要求1所述的用于减少漏电流的装置，其特征在于，还包括：多个双轨多阈值互补金属氧化物半导体晶体管，用于接通或关断该电源开关。


10.根据权利要求1所述的用于减少漏电流的装置，其特征在于，该电源开关是P通道金属氧化物半导体晶体管。

【专利技术属性】
技术研发人员：森迪尔库玛尔·贾亚帕，刘超群，吴一品，苏志强，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG