系统芯片及其供电方法技术方案

本发明专利技术公开了一种系统芯片及其供电方法，该系统芯片包括一储能单元、一电源管理单元及多个功能模块。其中储能单元是具有至少一磁性电容，复数个功能模块提供系统芯片所需的功能，电源管理单元是根据功能模块的工作状况而来控制储能单元充电或是对功能模块放电。藉此本发明专利技术通过储能单元的供电可以减轻供电给系统芯片工作的一外部供给电源的负担。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种芯片，特别是关于一种整合有多个功能模块并通过内建储能单元的备用供电可以减轻外部主要电源的供电负担的。
技术介绍
集成电路工艺技术在经过近几年来的快速发展，已从几个微米的技术进入0.25微米，再至0.18微米，更向0.1微米，甚至纳米尺度前进。尺寸的縮小使芯片内晶体管的容量每年均呈现大幅成长，因此在芯片内是可以被整合许多功能组件，故系统芯片(system-on-chip,简称SoC)也因此产生。简单的说系统芯片可以把系统内所有的功能方块，如中央处理器、内存、数字信号处理器、闪存、逻辑电路、输出入功能方块等通过模块化设计整合在一个芯片里。以传统而言，对一个系统芯片来说其工作必须通过一外部供给电源为主要供电来源，且须考虑到系统芯片在工作时的稳定度，例如系统芯片工作时将因内部组件有可能部份工作或是全部工作，而使得系统芯片所呈现的负载并非固定，因此该外部供给电源在设计上并非设计成刚好符合系统芯片的工作电压需求，而一般则是将此外部供给电源设计成比系统芯片的最小工作电压仍再高上5~10%宽容值的电压标准。举例来说，若一系统芯片的最小工作电压为5V，通常提供给系统芯片的外部供给电源被设计在5.25 5.5V之间的范围内，而此多出于5V的额外电压将可因应该系统芯片因瞬间高负载，而让外部供给电源有一程度的下拉空间且又不能低于最小工作电压为5V。然而前述对于供电给系统芯片所提供的外部供给电源而言，由于此外部供给电源是比系统芯片最小工作电压仍高上一宽容值，且系统芯片所产生的功率为V2/R，所以实时是小幅度的提高外部供给电源的电压值，但将对于系统芯片的功率散逸及稳定性仍造成一定程度的影响，而不符合节能省碳的用电标准。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，在于提供一种，可以降低系统芯片的功率散逸，且又能使系统芯片能稳定工作而不随着系统芯片的负载变化而被影响。为了解决上述技术问题，根据本专利技术的一种方案，提供一种系统芯片，通过内建储能单元的放电可以减轻原本供电给系统芯片工作的一外部供给电源的负担。该系统芯片接收一外部供给电源来工作，系统芯片包括 一储能单元、多个功能模块及一电源管理单元，且用以输出一内部供给电源。其中储能单元是具有至少一磁性电容；而多个功能模块是可以提供系统芯片所需的功能操作，且是通过接收一外部供给电源来工作；电源管理单元是根据该些功能模块的工作状况来控制该储能单元的充电及放电，而储能单元的充电是通过接收外部供给电源来进行，以及储能单元的放电是通过输出内部供给电源且与外部供给电源共同供给该些功能模块。在本专利技术的实施例中，储能单元包含有至少一磁性电容，而该磁性电容包括 一第一磁性电极、 一第二磁性电极及一介电层，其中介电层是设置于第一磁性电极与第二磁性电极之间，且介电层是用以储存电能，以及第一磁性电极与第二磁性电极是分别具有多个磁偶极以避免储存于介电层中的电能漏电。为了解决上述技术问题，根据本专利技术的再一种方案，提供一种系统芯片的供电方法，该系统芯片接收一外部供给电源来工作，方法包括于系统芯片中提供一储能单元，且此储能单元是具有至少一磁性电容，且输出一内部供给电源；之后通过一电源管理单元判断系统芯片中的多个功能模块的工作状况而来控制该储能单元的充电及放电；而前述储能单元的充电是通过接收外部供给电源来进行，储能单元的放电是通过输出内部供给电源且与外部供给电源共同供给该些功能模块。在本专利技术的实施例中，当该些功能模块工作时的负载状况为高负载时，该电源管理单元控制该储能单元进行放电；而当该些功能模块工作时的负载状况为轻负载时，该电源管理单元控制该储能单元进行充电。因此通过上述实施方式，本专利技术系统芯片于高负载时，是可以由系统芯片中的储能单元分担外部供给电源的供电负担，并于系统芯片于低负载时，系统芯片中的储能单元可以充电。故通过储能单元在系统芯片内部的供电将使外部供给电源在电压设计上可以降低宽容值的范围，以使系统芯片的功率散逸可以有效的降低，而具有节能省碳的功效。'本专利技术的功效在于，可以达到稳定性且具有寿命长、高能量储存密度、瞬间高功率的输出、快速充放电等优点的储能组件。本专利技术的另一功效在于，该磁性电容可以现今的半导体工艺下制造，因此可以内建而封装于系统芯片，减少制作成本，且使外围相关的电路在规划上也深具弹性。以上的概述与接下来的详细说明及附图，皆是为了能进一步说明本专利技术为达成预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本专利技术的其它目的及优点，将在后续的说明及附图中加以阐述。附图说明图1为本专利技术实施例的一系统芯片的功能方块图2为本专利技术储能单元的示意图3为本专利技术实施例的一磁性电容的示意图4为本专利技术另一实施例的一磁性电容的示意图5为将磁性电容与其它能量储存媒介作比较的示意图6为本专利技术另一实施例的一系统芯片的示意图；以及图7为本专利技术实施例的一系统芯片的供电方法流程图。主要组件符号说明1、 la系统芯片IO储能单元101储能组件12电源管理单元13、 15电流量测单元14、 16功能模块2磁性电容20介电层 24第二磁性电极 3磁性电容 30介电层 32第一磁性电极 ,320第一隔离层 324第二磁性层 34第二磁性电极 340第二隔离层 344第四磁性层 35、 36磁偶极 5电源供应器 S701-S707流程图步22第一磁性电极 26、 28磁偶极31、 33磁偶极322第一磁性层342第三磁性层具体实施例方式本专利技术提供一种，主要是使系统芯片除了通过外部 供给电源的供电来进行正常工作之外，更于系统芯片内部另外提供一内部供给 电源以辅助外部供给电源的供电负担，且系统芯片内部所提供的内部供给电源 是可以视系统芯片工作当时的负载状况，而相对选择进行充电或放电，以使系 统芯片内部的供电能取得稳定。本专利技术对于系统芯片所提供的供电方式可以降 低外部供给电源在设计时所预留一宽容值的范围，以减轻系统芯片的功率散逸接下来请参阅图l，其为本专利技术实施例的一系统芯片的功能方块图。本实 施例所述的系统芯片1是通过一电源供应器5以取得一外部供给电源(VDD), 系统芯片1并以此外部供给电源作为其工作所需的电压源来源。系统芯片1是包 括有一储能单元IO、 一电源管理单元12及多个功能模块14、 16，其中储能单元 10可在系统芯片1内部提供一内部供给电源，并在系统芯片l的用电量大(如高 负载时)时，共同与外部供给电源来对系统芯片l供电。多个功能模块14、 16 则是以模块化设计方式整合于系统芯片l内部并提供所需的功能操作，且功能 模块14、 16的功能操作在系统芯片1中可以个别被启动及关闭，此外在此功能模块14、 16的数量是以两个作举例说明，此功能模块的数量并非用以限制本发 明的保护范围，功能模块的数量是以至少两个以上为主。电源管理单元12分别对储能单元10及功能模块14、16进行电源方面的控制 ，且根据系统芯片1工作时的负载状况而来控制外部供给电源对储能单元10进 行充电或是控制储能单元10输出的外部供给电源可以与外部供给电源来对已 启动执行的功能模块14及/或16同时供电。在此先说明系统芯片l工作时的负载状况，由于系统芯片1中的功能模块14 、16是可以单独被启动，例如仅功能模块14、 16的其中之一被启动，则对于外 部供给电源而言仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统芯片，该系统芯片接收一外部供给电源来工作，其特征在于，包括：　　一储能单元，用以电位能的形式储存能量，用以提供一内部供给电源；　　多个功能模块，用以提供该系统芯片所需的功能操作，并接收该外部供给电源的供电来工作；以及　　一电源管理单元，用于根据该些功能模块工作时的负载状况来控制该储能单元的充电或放电；　　其中该储能单元的充电是通过接收该外部供给电源来进行，而该储能单元的放电是通过输出该内部供给电源与该外部供给电源共同供给该些功能模块。

【技术特征摘要】
1、一种系统芯片，该系统芯片接收一外部供给电源来工作，其特征在于，包括一储能单元，用以电位能的形式储存能量，用以提供一内部供给电源；多个功能模块，用以提供该系统芯片所需的功能操作，并接收该外部供给电源的供电来工作；以及一电源管理单元，用于根据该些功能模块工作时的负载状况来控制该储能单元的充电或放电；其中该储能单元的充电是通过接收该外部供给电源来进行，而该储能单元的放电是通过输出该内部供给电源与该外部供给电源共同供给该些功能模块。2、 如权利要求l所述的系统芯片，其特征在于，其中该储能单元包含有 至少一磁性电容，该磁性电容包括一第一磁性电极； 一第二磁性电极；以及一介电层，设置于该第一磁性电极与该第二磁性电极之间； 其中该介电层用以储存电能，以及该第一磁性电极与该第二磁性电极 分别具有多个磁偶极以避免储存于该介电层中的电能漏电。3、 如权利要求2所述的系统芯片，其特征在于，其中该第一磁性电极包括一第一磁性层； 一第二磁性层；以及一第一隔离层，包含有非磁性材料，设置于该第一磁性层与该第二磁 性层之间；以及其中该第二磁性电极包括 一第三磁性层； 一第四磁性层；以及一第二隔离层，包含有非磁性材料，设置于该第三磁性层与该第四磁 性层之间。4、 如权利要求l所述的系统芯片，其特征在于，其中当该些功能模块工 作时的负载状况为高负载时，该电源管理单元控制该储能单元进行放电；而当 该些功能模块工作时的负载状况为轻负载时，该电源管理单元控制该储能单元 进行充电。5、 如权利要求4所述的系统芯片，其特征在于，其中该电源管理单元是 根据一工作信号来决定该些功能模块工作时的负载状况为高负载或是轻负载。6、 如权利要求5所述的系统芯片，其特征在于，其中该工作信号为己启 动工作的该些功能模块的一总消耗电流值，且当该电源管理单元判断该总消耗 电流值大于一默认值时，该些功能模块工作时的负载状况为高负载，以及当该 电源管理单元判断该总消耗电流值小于一默认值时，该些功能模块工作时的负 载状况为轻负载。7、 如权利要求6所述的系统芯片，其特征在于，其中该电源管理单元记 录有该些功能模块的每一个启动工作的消耗电流值，并对己启动工作的该些功 能模块的对应消耗电流值进行加总来得到该总消耗电流值。8、 如权利要求6所述的系统芯片，其特征在于，其中该些功能模块分别 耦接有一电流量测单元，该电流量测单元用以量测该功能模块启动工作时的电 流消耗值，而该电源管理单元将该些电流量测单元的量测结果进行加总以得知 已启动工作的该些功能模块的该总消耗电流值。9、 如权利要求5所述的系统芯片，其特征在于，其中该工作信号为己启 动工作的该些功能模块的一启动数量，且当该电源管理单元判断该启动数量大 于一默认值时，该些功能模块工作时的负载状况为高负载，以及当该电源管理 单元判断该启动数量小于一默认值时，该些功能模块工作时的负载状况为轻负 载。10、 如权利要求5所述的系统芯片，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：许跃腾，
申请(专利权)人：光宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]