统一保留和唤醒夹钳装置和方法制造方法及图纸

本公开涉及统一保留和唤醒夹钳装置和方法。描述了利用闭环全局保留夹钳来提供原位状态保留的控制器。该控制器使用自适应方案来解决di/dt和可靠性约束，其中电流较小的步阶被迅速改变，而电流较大的步阶被缓慢改变。电压调节器的闭环控制器被修改为不仅在低功率状态(例如，C1LP)期间控制保留Vmin，而且还控制从低功率状态(例如，从C1LP和从C6)的快速唤醒。醒。醒。

【技术实现步骤摘要】
统一保留和唤醒夹钳装置和方法
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求2020年9月21日递交的标题为“Unified Retention and Wake
‑
Up Clamp Apparatus and Method”、序列号为63/081,228的美国临时申请的优先权，该美国申请被通过引用完全并入。


[0003]本公开涉及统一保留和唤醒夹钳装置和方法。

技术介绍

[0004]现代处理核心或处理器具有多个功率状态，以降低它们在空闲或停滞(例如，低功率状态)时的功率消耗。高级配置和电源接口(Advanced Configuration and Power Interface，ACPI)为软件(例如，操作系统)提供了标准，以执行功率管理。ACPI中的处理器功率状态被定义为C状态，并且包括C0、C1、C2、C3及之后的状态。C0是处理器或处理器核心的操作状态或活跃状态。C1是处理器或处理器核心的第一级低功率状态，也被称为停机状态。在C1状态中，处理器或处理器核心不执行指令，但被预期会基本上瞬间返回到执行状态。在一个示例中，在低功率状态C1中，处理器核心时钟被门控，以节省动态电容Cdyn。C1功率状态具有非常短的进入时间(T
entry
)和退出时间(或T
exit
)，以及小的收支平衡时间(break
‑
even time，BET)，该收支平衡时间被定义为停留在C1状态中以开始节省功率以分摊进入和退出该状态所花费的能量所需要的最短时间。C1状态的小BET是由于进入该状态的能量开销低——只支付时钟门控/解除门控Cdyn的成本。然而，C1状态可能不允许节省泄漏功率——使得其成为短停滞时段的最佳选择。另一方面，超低功率节省状态，例如C6状态，除了时钟Cdyn之外，几乎消除了泄漏功率。然而，由于拷贝和恢复处理器核心状态分别需要的时间，C6状态的T
entry
和T
exit
较高，而且由于进入和离开该功率状态的能量开销，BET也较高。这使得C6状态成为非常长的空闲时段的更好选择，以分摊其巨大的能量开销。
[0005]当退出低功率状态(例如，C1LP状态)时，门控的供应电压被从保留Vmin增大到活跃Vmin。这里，Vmin指的是最低操作电压，低于该电压，逻辑或处理器就不能正常工作。在这个事件期间，充电电流可能突然增大，导致di/dt和可靠性约束。类似地，在退出另一个低功率状态(例如，C6)时，门控的电源轨电压被从低电压(例如，～0V)增大到活跃Vmin，于是di/dt和可靠性约束存在。
[0006]对于现有的电力供应生成器和/或调节器来说，在确保在非常宽的泄漏负载电流范围上的稳定操作的同时，以及在各种功率状态等等之间的转变期间输入电力供应发生变化时，向电力供应输出提供稳定且快速的功率调节，是一个挑战。

技术实现思路

[0007]根据本公开的一方面，提供了一种具有统一保留和唤醒夹钳的装置，该装置包括：与输入电力供应轨和输出电力供应轨相耦合的多个功率门；移位器，用于生成控制字以控
制所述多个功率门；以及控制器，用于指示所述移位器何时上移所述控制字的值、下移所述控制字的值、或者维持所述控制字的值，其中所述控制器用于以非单调方式上移或移位以减小参考节拍频率与自激振荡器的节拍频率之间的误差。
[0008]根据本公开的一方面，提供了一种具有统一保留和唤醒夹钳的装置，该装置包括：与输入电力供应轨和输出电力供应轨相耦合的多个功率门；移位器，用于生成控制字以控制所述多个功率门；以及控制器，用于指示所述移位器何时上移所述控制字的值、下移所述控制字的值、或者维持所述控制字的值，其中所述控制器用于移位所述控制字的值，以使得值变化小的控制字比值变化更大的控制字被修改得更快。
[0009]根据本公开的一方面，提供了一种系统，包括：存储器；与所述存储器耦合的处理器；以及与所述处理器通信地耦合的无线接口，其中所述处理器包括如上所述的低压差调节器。
[0010]根据本公开的一方面，提供了一种用于统一保留和唤醒的方法，该方法包括：将多个功率门耦合到输入电力供应轨和输出电力供应轨；由移位器生成控制字以控制所述多个功率门；并且由控制器指示所述移位器何时上移所述控制字的值、下移所述控制字的值、或者维持所述控制字的值，其中所述控制器用于以非单调方式上移或移位以减小参考节拍频率与自激振荡器的节拍频率之间的误差。
附图说明
[0011]通过以下给出的详细描述并且通过本公开的各种实施例的附图将更充分理解本公开的实施例，然而详细描述和附图不应当被理解为将本公开限制到特定实施例，而只是用于说明和理解的。
[0012]图1图示了混合信号低压差(LDO)调节器。
[0013]图2图示了一个表格，该表格示出了宽范围的功率门，这些功率门被对于图1的LDO使能或禁用以利用两个不同的输入电力供应水平来提供特定的低电压供应输出。
[0014]图3A根据一些实施例图示了包括用于保留夹钳和自适应唤醒模式的全数字比例微分(PD)控制器的装置。
[0015]图3B根据一些实施例图示了包括用于保留夹钳和自适应唤醒模式的PD控制器的装置。
[0016]图3C根据一些实施例图示了基于电阻梯(R梯)的开环保留夹钳。
[0017]图3D根据一些实施例图示了基于R梯的闭环保留夹钳。
[0018]图3E图示了示出功率门的p型晶体管的Vgs与电流的关系的图线。
[0019]图3F图示了一图线，该图线示出了对漏极电流变化和唤醒速度有较大影响的p型功率门的阈值电压附近的栅极电压(V
GS
)的测量数据。
[0020]图4根据一些实施例图示了图3A的装置的时钟的时序图。
[0021]图5根据一些实施例图示了图3A
‑
3B的装置的两个时钟之间的同步器逻辑。
[0022]图6A
‑
6B根据一些实施例图示了分别示出使用基线设计和图3A
‑
3B的装置在从低功率状态退出期间的功率门(PG)电压的图线。
[0023]图7A
‑
7B根据一些实施例图示了分别示出使用基线设计和图3A
‑
3B的装置在从低功率状态退出期间的PG电流的图线。
[0024]图8A
‑
8B根据一些实施例图示了分别示出使用基线设计和图3A
‑
3B的装置在从低功率状态退出期间的PG di/dt的图线。
[0025]图9根据一些实施例图示了用于控制图3A
‑
3B的装置的功率门的方法。
[0026]图10根据一些实施例图示了图3A
‑
3B的装置的分布式网络，以向一个或多个逻辑块提供经调节的电力供应。
[0027]图11根据一些实施例图示了具有用于保留夹钳和自适应唤醒模式的全数字PD控制器的智能设备或计算机系统或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有统一保留和唤醒夹钳的装置，该装置包括：与输入电力供应轨和输出电力供应轨相耦合的多个功率门；移位器，用于生成控制字以控制所述多个功率门；以及控制器，用于指示所述移位器何时上移所述控制字的值、下移所述控制字的值、或者维持所述控制字的值，其中所述控制器用于以非单调方式上移或移位以减小参考节拍频率与自激振荡器的节拍频率之间的误差。2.如权利要求1所述的装置，其中所述控制器用于在保留模式或唤醒模式中操作。3.如权利要求2所述的装置，其中，在所述保留模式中，所述控制器用于：当所述输出电力供应轨上的电压小于保留电压并且当所述输出电力供应轨上的电压具有负斜率或者基本为零的斜率时，指示所述移位器上移所述控制字的值。4.如权利要求2所述的装置，其中，在所述保留模式中，所述控制器用于：当所述输出电力供应轨上的电压大于保留电压并且当所述输出电力供应轨上的电压具有正斜率或者当所述输出电力供应轨上的电压具有基本为零的斜率时，指示所述移位器下移所述控制字的值。5.如权利要求2所述的装置，其中，在所述唤醒模式中，所述控制器用于：如果所述输出电力供应轨上的电压的斜率小于或等于参考斜率，则指示所述移位器上移所述控制字的值。6.如权利要求2所述的装置，其中，在所述唤醒模式中，所述控制器用于：如果所述输出电力供应轨上的电压的斜率大于参考斜率，则指示所述移位器维持所述控制字的值。7.如权利要求1所述的装置，其中所述自激振荡器用于生成第一时钟，其中所述装置包括时钟同步器来将所述第一时钟与第二时钟同步。8.如权利要求7所述的装置，其中所述控制器包括计数器，其中所述时钟同步器用于生成第三时钟，并且其中所述计数器用于经由所述第三时钟来确定所述第一时钟的频率。9.如权利要求8所述的装置，其中所述计数器用于接收所述第二时钟。10.如权利要求8所述的装置，其中所述控制器包括第一比较器来将所述计数器的输出与指示出所述第一时钟的过去频率计数的数字值进行比较，并且其中所述第一比较器用于生成指示出所述第一时钟的频率相对于所述过去频率计数的变化方向的输出。11.如权利要求10所述的装置，其中所述控制器包括第二比较器来将所述计数器的输出与参考频率计数进行比较，其中所述第二比较器用于生成指示出所述第一时钟与所述参考频率计数之间的误差的输出。12.如权利要求11所述的装置，包括逻辑来根据所述第一比较器和第二比较器的输出来生成所述控制字。13.如权利要求1所述的装置，其中所述多个功率门包括p型...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：