半导体设备和控制方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体设备和控制方法。一种半导体设备包括：检测器，该检测器接收其特性根据待机模式状态而波动的输入信号，将该输入信号幅度与指定的阈值幅度进行比较，并且输出检测器输出信号，该检测器输出信号示出了可应用的输入信号的幅度是否高于指定的阈值幅度；以及间歇操作控制电路，该间歇操作控制电路在接收检测器输出的同时还接收第一信号，该第一信号示出处于多个待机模式状态之中的哪个模式，并且当输入信号高于指定的阈值幅度时将检测器设置为持续接通（启用）模式状态，并且在所有其他情况下在该第一信号示出的模式中，根据输入信号的特性来间歇地操作检测器。

【技术实现步骤摘要】
半导体设备和控制方法相关申请的交叉引用2012年1月13日提交的日本专利申请No.2012-005579的包括说明书、附图和摘要的全部公开内容通过引用合并于此。
技术介绍
本专利技术涉及一种半导体设备和控制方法，并且具体地涉及在用于串行数据通信接口的物理层块中的待机模式期间的电力减小以及在符合USB3.0标准的物理层块中的待机模式状态下的电力减小。对于在主要是便携式设备的产品中减小电力的需求日益增长。在正常操作和待机模式操作期间降低功耗在串行数据通信接口的物理层的开发中也很重要。图1是示出USB3.0中的链路状态（U0模式至U3模式）的特性的图。参考图1，示出了USB3.0标准中的链路状态被分组成正常模式状态（U0模式）和多个待机模式状态（U1模式-U3模式），并且示出了对每一个状态指定精细的电力控制。具体地，在U3模式中的待机模式状态下的电力需要2.5mA或更少的平均电流。在USB3.0中的电力监管中，根据每一个待机模式状态，通过停止所有不必要的电路块的操作，来实现在待机模式期间的低功耗。如图2所示，在以1对1关系连接的USB3.0A（主机）100和USB3.0B（设备）200之间利用LFPS（低频周期信令）信号以实现从待机模式状态（U1模式-U3模式）到正常模式状态（U0模式）的恢复操作。图3是在从待机模式状态恢复期间在主机100和设备200之间的信号交换的示图。在待机模式期间也从对方发送LFPS信号。因此，为了持续监视从对方发送的LFPS信号，即使在待机模式状态下，LFPS检测器也必须进行操作。LFPS信号的频率是10MHz至50MHz，该频率大大低于在USB3.0中的正常模式操作期间的5Gbps的数据传输速度。因此，LFPS检测器可以实现相对低的功耗。然而，根据LFPS信号的幅度检测阈值的标准而实现100-300mV之间的准确度需要设计一种LFPS检测器，该LFPS检测器用于通过利用电流模式逻辑（CML）类型的电路来检测如图4的电路示例中所示的LFPS信号。因此，将检测器中的电流消耗减小为零是不可能的。此外，当存在多个USB3.0通路时，那么在设备级将U3模式下的待机模式期间的平均电流设置在2.5mA以下需要通过消减包含LFPS检测器的物理层块中的功耗来大幅度地减小电力。而且，当降低符合USB3.0标准的设备中的待机模式状态下的功耗时，那么必须在保持LFPS电路的检测阈值的准确度的同时获得低功耗。例如，在日本未经审查专利申请公开No.2000-284867中公开了用于以最小的功耗监视信号的技术，其中USB设备包含红外线通信模块，并且在待机模式期间微计算机间歇地（周期性地）操作该红外线模块达指定的时段，使得以最小的功耗来监视红外信号，并且当检测到红外信号时，使该红外模块返回到正常活动状态。
技术实现思路
如下分析由本专利技术人提出的专利技术。图5是示出现有技术的半导体设备的结构的一个示例的框图。检查图5，示出了半导体设备由数据接收器101、LFPS检测器102、振荡器104和发射器105构成。与数据接收器101分离地安装特别设计用于以低功耗接收LFPS信号的LFPS检测器102，该数据接收器101在正常操作期间接收5Gbps信号。在待机模式期间，通过仅操作在待机模式操作期间所需要的除LFPS检测器102之外的那些块（向链路层供应低速时钟的振荡器104）来实现低功耗。LFPS信号的频率是10MHz至50MHz，该频率低于在USB3.0中的正常模式操作期间的5Gbps的数据传输速度，因此可以降低用作LFPS专用接收器的LFPS检测器102的功耗。然而，即使LFPS检测器102被设计为低功耗，LFPS检测器102也需要稳定状态的电流，以便于实现作为检测阈值标准的100-300mV的准确度，因此以零电流实现电路是不可能的。例如，在诸如HUB的包含多个USB3.0通路的设备中，在U3模式中以低于2.5mA的平均电流操作设备是不可能的，使得有必要在保持LFPS检测器102中的检测阈值的准确度的同时降低功耗。因此，考虑如日本未经审查专利申请公开No.2000-284867中所公开的间歇地操作LFPS检测器102。然而，在USB3.0中，在待机模式状态下输入的LFPS信号的特性波动。因此，与日本未经审查专利申请公开No.2000-284867一样仅在指定时段间歇地操作LFPS检测器将不在LFPS检测器处于接通（启用）模式状态时段中提供符合LFPS信号特性的令人满意的性能。例如，如果LFPS检测器处于接通（启用）模式状态的时段的间隔相对于LFPS信号特性过短，那么LFPS检测器将浪费电力，并且相反地，如果LFPS检测器处于接通（启用）模式状态的时段的间隔过长，那么将出现检测不到LFPS信号发生的问题。因此，当在待机模式状态中必须被监视的信号特性在每个模式的待机模式状态中进行波动时，问题变得能够以最小的功耗来检测可应用信号。根据本专利技术的第一方面，一种半导体设备包括：检测器，该检测器用于接收其特性根据待机模式状态而波动的输入信号、将可应用的输入信号的幅度与指定的阈值幅度进行比较，并且输出检测器输出信号，该检测器输出信号示出可应用的输入信号的幅度是否高于指定的阈值幅度；以及间歇操作控制电路，该间歇操作控制电路在接收检测信号（检测器输出）的同时还接收第一信号，该第一信号示出待机模式状态处于多个模式之中的哪个模式，并且当输入信号高于指定的阈值幅度时，将检测器设置为持续操作状态，并且在所有其他情况下，根据在示出可应用的第一信号的模式中的输入信号的特性来间歇地操作检测器。根据本专利技术的第二方面，一种用于半导体设备的控制方法包括：将其特性根据待机模式状态而波动的输入信号的幅度与指定的阈值幅度进行比较，并且通过该检测器来决定可应用的输入信号的幅度是否高于指定的阈值幅度；接收第一信号，该第一信号示出了待机模式状态处于多个模式之中的哪个模式，以及当输入信号高于指定的阈值幅度时将检测器设置为持续接通（启用）模式状态的步骤；以及在所有其他情况下，根据在示出第一信号的模式中的输入信号的特性来间歇地操作检测器。本专利技术的半导体设备和控制方法能够在用于在待机模式状态中进行监视的可应用信号的特性根据待机模式状态而进行波动时以最小的功耗来检测信号。附图说明图1是示出USB3.0中的链路状态（U0模式至U3模式）的特性的图；图2是示出符合USB3.0的在主机和设备之间的连接的图；图3是示出从待机模式状态的恢复操作的图；图4是示出LFPS检测器中的检测器放大器的结构的电路图；图5是示出现有技术的半导体设备的结构的框图；图6是示出第一实施例的半导体设备的结构的框图；图7是示出用于第一实施例的半导体设备的间歇操作控制电路的结构的框图；图8是示出第一实施例的半导体设备的LFPS检测器的结构的框图；图9是示出第一实施例的半导体设备的LFPS检测器中的检测单元的结构的电路图；图10是示出用于第一实施例的半导体设备的间歇操作控制电路中的计数器电路的结构的电路图；图11是示出用于第一实施例的半导体设备的间歇操作控制电路操作的操作的真值表；图12是示出用于第一实施例的半导体设备的间歇操作控制电路操作的操作的流程图；图13是示出用于第一实施例的半导体设备的间歇操作控制电路操作中的计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体设备，包括：检测器，所述检测器用于接收其特性根据待机模式状态而波动的输入信号，将可应用信号的幅度与指定的阈值幅度进行比较，并且输出检测器输出，所述检测器输出示出所述可应用信号的幅度是否高于指定的阈值幅度；以及间歇操作控制电路，所述间歇操作控制电路在接收所述检测器输出的同时还接收第一信号，所述第一信号示出所述待机模式状态处于多个模式之中的哪个模式，并且当所述输入信号高于所述指定的阈值幅度时，所述间歇操作控制电路将所述检测器设置为接通（启用）模式状态，并且在所有其他情况下，根据在可应用的第一信号所示出的模式中的所述输入信号的特性来间歇地操作所述检测器。

【技术特征摘要】
2012.01.13 JP 2012-0055791.一种半导体设备，包括：检测器，所述检测器用于接收其特性根据待机模式状态而波动的输入信号，将可应用信号的幅度与指定的阈值幅度进行比较，并且输出检测器输出，所述检测器输出示出所述可应用信号的幅度是否高于指定的阈值幅度；以及间歇操作控制电路，所述间歇操作控制电路在接收所述检测器输出的同时还接收第一信号，所述第一信号示出所述待机模式状态处于多个模式之中的哪个模式，并且当所述输入信号高于所述指定的阈值幅度时，所述间歇操作控制电路将所述检测器设置为接通模式状态，并且在所有其他情况下，根据在可应用的第一信号所示出的模式中的所述输入信号的特性来间歇地操作所述检测器，其中，所述间歇操作控制电路在根据所述第一信号示出的模式中的所述输入信号的最大突发长度的周期中的指定时段中将所述检测器设置为所述接通模式状态，并且在所有其他时段中将所述检测器设置为关闭模式状态。2.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述间歇操作控制电路在根据所述第一信号所示出的模式中的所述输入信号的最大突发长度的一半至可应用的最大突发长度的周期中的指定时段中将所述检测器设置为所述接通模式状态，并且在所有其他时段中将所述检测器设置为所述关闭模式状态。3.根据权利要求1所述的半导体设备，进一步包括：振荡器，所述振荡器用于供应时钟信号，其中，除了对时钟信号进行划分以生成多个分频时钟信号之外，所述间歇操作控制电路还通过获得所述分频时钟信号的逻辑积来生成用于间歇地操作所述检测器的信号。4.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述输入信号是从通用串行总线USB设备发送的低频周期信令LFPS信号。5.根据权利要求4所述的半导体设备，其中，在物理层中形成所述检测器和所述间歇操作控制电路二者。6.根据权利要求4所述的半导体设备，进一步包括：寄存器，所述寄存器包含示出所述待机模式状态所处于的模式的信息，其中，所述间歇操作控制电路从所述寄存器接收第一信号。7.根据权利要求4所述的半导体设备，其中，物理层包括所述检测器，并且其中，链路层包括所述间歇操作控制电路。8.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述间歇操作控制电路接收第二信号，所述第二信号示出所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹谦藏，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：