功率管理以及用于实现功率管理的方法、集成电路和集成电路封装技术

本发明专利技术公开了一种功率管理以及用于实现功率管理的方法、集成电路和集成电路封装。一个示例性实施方案是一种操作便携式音频设备的方法，该方法包括：由电源控制器读取来自逻辑门延迟线的逻辑速度测量值，该电源控制器和该逻辑门延迟线实现在半导体衬底上；由该电源控制器基于逻辑速度测量值来计算速度裕度；由该电源控制器生成指示修改的电压电平的值，该生成基于该速度裕度；以及由该半导体衬底上的主电压转换器响应于指示该修改的电压电平的该值而修改输出电压。该值而修改输出电压。该值而修改输出电压。

【技术实现步骤摘要】
功率管理以及用于实现功率管理的方法、集成电路和集成电路封装


[0001]本专利申请涉及集成电路器件的功率管理


技术介绍

[0002]低功率消耗在电池驱动的便携式音频设备(诸如助听器)中起关键作用。减小助听器的尺寸可实现设备与人耳(例如耳道)的适当物理贴合。可通过减少设备消耗的功率来实现减小尺寸。由于助听器通常运行使用集成电路来执行大量数字处理的复杂算法，因此减小尺寸可具有挑战性。此类设备中数字逻辑的功率需求可大量存在，并且通常占总功率消耗的最大部分。

技术实现思路

[0003]至少一个示例是操作半导体衬底上的集成电路的方法，该方法包括：由电源控制器读取来自逻辑门延迟线的逻辑速度测量值，该电源控制器和该逻辑门延迟线实现在半导体衬底上；由该电源控制器基于该逻辑速度测量值来计算速度裕度；由该电源控制器生成指示修改的电压的值，该生成基于速度裕度；以及由该半导体衬底上的主电压转换器响应于指示该修改的电压的该值而修改输出电压。
[0004]在示例性方法中：计算速度裕度还可包括确定逻辑速度测量值与目标速度值之间的差值。修改输出电压还可包括选自以下各项中的至少一者：响应于指示修改的电压的值而增大输出电压；以及响应于指示修改的电压的值而减小输出电压。确定逻辑速度测量值与目标速度值之间的差值还包括确定逻辑速度测量值快于或慢于目标速度值的量。
[0005]在示例性方法中，读取逻辑速度测量值还可包括确定生效状态在预定时间段内沿逻辑门延迟线传播的距离。
[0006]在示例性方法中，主电压转换器还可包括选自以下各项中的至少一者：电荷泵；开关模式功率转换器；和线性稳压器。
[0007]示例性方法还可包括：由主体电压控制器测量指示半导体衬底上的器件的功率消耗的信号，该主体电压控制器实现在该半导体衬底上；由主体电压控制器生成指示修改的主体电压的值，该生成基于指示功率消耗的信号；以及由该半导体衬底上的主体电压转换器修改施加到该半导体衬底上的多个晶体管的主体电压，该修改是响应于指示该修改的电压的该值而进行的。生成指示修改的主体电压的值还可包括生成指示修改的主体电压的值，使得该主体电压减少选自包括以下各项中的至少一者：多个晶体管的功率消耗；和多个晶体管的泄漏电流。主电压转换器还可包括电荷泵，并且其中测量指示功率消耗的信号还包括对由该电荷泵执行的泵动作次数进行计数。主电压转换器还可包括开关模式功率转换器，并且其中测量指示功率消耗的信号还包括对该开关模式功率转换器的主开关生效次数进行计数。主电压转换器还可包括电荷泵，并且方法还包括：由泵控制器读取指示提供给该电荷泵的电压的值，该泵控制器实现在半导体衬底上；由泵控制器读取指示电荷泵的输出
电压的值；由泵控制器将指示提供的电压的值除以指示输出电压的值以生成结果；基于结果、阈值比率值和滞后值来确定电荷泵比率；以及基于该电荷泵比率来改变该电荷泵的操作特征。
[0008]在示例性方法中，主电压转换器可以是电荷泵，并且方法还可包括：由泵控制器读取指示提供给该电荷泵的电压的值，该泵控制器实现在半导体衬底上；由该泵控制器读取指示电荷泵的输出电压的值；由泵控制器将指示提供的电压的值除以指示输出电压的值以生成结果；基于结果、阈值比率值和滞后值来确定电荷泵比率；以及基于该电荷泵比率来改变该电荷泵的操作特征。
[0009]另一个示例是半导体衬底上的集成电路，该集成电路包括：处理内核；系统存储器，该系统存储器耦接至处理内核；主电压转换器，该主电压转换器限定主控制输入、主电源输入和主电压输出，该主电压转换器被配置为响应于主控制输入而改变驱动到主电压输出的电压；逻辑门延迟线，该逻辑门延迟线嵌入在处理内核内，该逻辑门延迟线限定多个门输出；和电源控制器，该电源控制器限定耦接至该逻辑门延迟线的多个门输出的多个门输入和耦接至该主电压转换器的该主控制输入的主控制输出。该电源控制器可被配置为：读取来自该逻辑门延迟线的多个门输出；基于读取多个门输出来生成逻辑速度测量值；基于该逻辑速度测量值来计算速度裕度；以及响应于该速度裕度将指示修改的电压电平的值驱动到该主控制输出。
[0010]在示例性集成电路中，逻辑门延迟线还可包括设置在处理内核内的逻辑路径旁边的多个串联对齐的缓冲器。
[0011]在示例性集成电路中，电源控制器还可包括：目标速度寄存器，该目标速度寄存器耦接至通信总线；其中当电源控制器计算速度裕度时，该电源控制器被进一步配置为确定逻辑速度测量值与保存在目标速度寄存器中的目标速度值之间的差值。当该电源控制器确定该逻辑速度测量值与该目标速度值之间的该差值时，该电源控制器可被配置为确定该逻辑速度测量值快于或慢于目标速度值的量。
[0012]在示例性集成电路中，当电源控制器读取来自逻辑门延迟线的多个门输出时，该电源控制器可被配置为确定生效状态在预定时间段内沿该逻辑门延迟线传播的距离。
[0013]在示例性集成电路中，主电压转换器还可包括选自以下各项中的至少一者：电荷泵；开关模式电源；线性稳压器；以及电荷泵和线性稳压器。
[0014]示例性集成电路还可包括：驱动输出，该驱动输出由主电压转换器限定；主体电压转换器，该主体电压转换器限定主体控制输入、主体电源输入和主体电压输出，该主体电源输入耦接至主电压输出，并且主体电压输出耦接至处理内核内的晶体管的主体连接件，该主体电压转换器被配置为响应于主体控制输入而改变驱动到处理内核内的晶体管的主体连接件的电压；和主体电压控制器，该主体电压控制器限定耦接至该主电压转换器的该驱动输出的驱动输入和耦接至该主体电压转换器的该主体控制输入的主体控制输出。该主体电压控制器可被配置为：通过该主电压转换器的该驱动输出来测量指示功率消耗的信号；以及响应于指示功率消耗的该信号生成指示修改的主体电压的值；以及将指示该修改的主体电压的该值驱动到该主体控制输出。当主体电压控制器生成指示修改的主体电压的值时，该主体电压控制器可被配置为生成指示修改的电压的值以用于选自包括以下各项中的至少一者：减少晶体管的功率消耗；以及减少处理内核中的晶体管的泄漏电流。主电压转换
器可以是电荷泵；并且当主体电压控制器测量指示功率消耗的信号时，该主体电压控制器可被进一步配置为对由该电荷泵在预定时间段内执行的泵动作次数进行计数。主电压转换器可以是开关模式功率转换器；并且当主体电压控制器测量指示功率消耗的信号时，该主体电压控制器被进一步配置为对该开关模式功率转换器在预定时间段内的主开关生效次数进行计数。示例性集成电路还可包括：主电压转换器，该主电压转化器可以是电荷泵并且限定泵比率输入，该电荷泵被配置为响应于该泵比率输入而根据操作特征进行操作；泵控制器，该泵控制器限定耦接至该电荷泵的主电源输入的第一输入、耦接至该电荷泵的主电压输出的第二输入和耦接至该电荷泵的该泵比率输入的泵比率输出。该泵控制器可被配置为：通过该第一输入读取指示通过该第一输入提供给该电荷泵的电压的值；通过第二输入读取指示驱动到主电压输出的电压的值；将指示提供给电荷泵的电压的值除以指示驱动到主电压输出的电压的值，该除法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种操作半导体衬底上的集成电路的方法，所述方法包括：由电源控制器读取来自逻辑门延迟线的逻辑速度测量值，所述电源控制器和所述逻辑门延迟线实现在半导体衬底上；由所述电源控制器基于所述逻辑速度测量值来计算速度裕度；由所述电源控制器生成指示修改的电压的值，所述生成基于所述速度裕度；以及由所述半导体衬底上的主电压转换器响应于指示所述修改的电压的所述值而修改输出电压。2.根据权利要求1所述的方法：其中计算所述速度裕度还包括确定所述逻辑速度测量值与目标速度值之间的差值；其中修改所述输出电压还包括选自包括以下各项的群组中的至少一者：响应于指示所述修改的电压的所述值而增大所述输出电压；以及响应于指示所述修改的电压的所述值而减小所述输出电压。3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：由主体电压控制器测量指示所述半导体衬底上的器件的功率消耗的信号，所述主体电压控制器实现在所述半导体衬底上；由所述主体电压控制器生成指示修改的主体电压的值，所述生成基于指示功率消耗的信号；以及由所述半导体衬底上的主体电压转换器修改施加到所述半导体衬底上的多个晶体管的主体电压，所述修改是响应于指示所述修改的电压的所述值而进行的。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述主电压转换器是电荷泵，并且所述方法还包括：由泵控制器读取指示提供给所述电荷泵的电压的值，所述泵控制器实现在所述半导体衬底上；由所述泵控制器读取指示所述电荷泵的所述输出电压的值；由所述泵控制器将指示所提供的所述电压的所述值除以指示所述输出电压的所述值以生成结果；基于所述结果、阈值比率值和滞后值来确定电荷泵比率；以及基于所述电荷泵比率来改变所述电荷泵的操作特征。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述主电压转换器是电荷泵，并且所述方法还包括：由泵控制器读取指示提供给所述电荷泵的电压的值，所述泵控制器实现在所述半导体衬底上；由所述泵控制器读取指示所述电荷泵的所述输出电压的值；由所述泵控制器将指示所提供的所述电压的所述值除以指示所述输出电压的所述值以生成结果；基于所述结果、阈值比率值和滞后值来确定电荷泵比率；以及基于所述电荷泵比率来改变所述电荷泵的操作特征。6.一种半导体衬底上的集成电路，所述集成电路包括：处理内核；
系统存储器，所述系统存储器耦接至所述处理内核；主电压转换器，所述主电压转换器限定主控制输入、主电源输入和主电压输出，所述主电压转换器被配置为响应于所述主控制输入而改变驱动到所述主电压输出的电压；逻辑门延迟线，所述逻辑门延迟线嵌入在所述处理内核内，所述逻辑门延迟线限定多个门输出；和电源控制器，所述电源控制器限定耦接至所述逻辑门延迟线的所述多个门输出的多个门输入和耦接至所述主电压转换器的所述主控制输入的主控制输出，并且所述电源控制器被配置为：读取来自所述逻辑门延迟线的所述多个门输出；基于读取所述多个门输出来生成逻辑速度测量值；基于所述逻辑速度测量值来计算速度裕度；以及响应于所述速度裕度将指示修改的电压电平的值驱动到所述主控制输出。7.根据权利要求6所述的集成电路，其中所述逻辑门延迟线还包括设置在所述处理内核内的逻辑路径旁边的多个串联对齐的缓冲器。8.根据权利要求6所述的集成电路，其中所述电源控制器还包括：目标速度寄存器，所述目标速度寄存器耦接至通信总线；其中当所述电源控制器计算所述速度裕度时，所述电源控制器被进一步配置为确定所述逻辑速度测量值与保存在所述目标速度寄存器中的目标速度值之间的差值。9.根据权利要求6所述的集成电路，所述集成电路还包括：驱动输出，所述驱动输出由所述主电压转换器限定；主体电压转换器，所述主体电压转换器限定主体控制输入、主体电源输入和主体电压输出，所述主体电源输入耦接至所述主电压输出，并且所述主体电压输出耦接至所述处理内核内的晶体管的主体连接件，所述主体电压转换器被配置为响应于所述主体控制输入而改变驱动到所述处理内核内的所述晶体管的所述主体连接件的电压；和主体电压控制器，所述主体电压控制器限定耦接至所述主电压转换器的所述驱动输出的驱动输入和耦接至所述主体电压转换器的所述主体控制输入的主体控制输出，所述主体电压控制器被配置为：通过所述主电压转换器的所述驱动输出来测量指示功率消耗的信号；以及响应于指示功率消耗的所述信号而生成指示修改的主体电压的值；以及将指示所述修改的主体电压的所述值驱动到所述主体控制输出。10.根据权利要求9所述的集成电路，所述集成电路还包括：所述主电压转换器，所述主电压转换器还包括电荷泵并且限定泵比率输入，所述电荷泵被配置为响应于所述泵比率输入而根据操作特征进行操作；泵控制器，所述泵控制器限定耦接至所述电荷泵的所述主电源输入的第一输入、耦接至所述电荷泵的所述主电压输出的第二输入和耦接至所述电荷泵的所述泵比率输入的泵比率输出，所述泵控制器被配置为：通过所述第一输入读取指示通过所述第一输入提供给所述电荷泵的电压的值；通过所述第二输入读取指示驱动到所述主电压输出的所述电压的值；将指示提...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：半导体组件工业公司，
类型：发明
国别省市：