一种FPGA片上低功耗系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种FPGA片上低功耗系统，包括参考电压电路、上电复位模块、DLL电源模块、SRAM电源模块；所述参考电压电路提供1.2V和1.8V的双电压基准，上电复位模块包括一个在芯片电源上升到1.6V时发出上电复位的POR脉冲信号的上电复位电路，DLL电源模块包括一个为DLL延迟链提供2V电压的稳压器，所述SRAM电源模块从芯片电源VDD通过电压变换得到另一电压SRAMVDD，所述SRAMVDD电压高于电压VDD，电压SRAMVDD和电压VDD分别加在不同的SRAM单元上，SRAMVDD电压同时加在SRAM单元的PMOS晶体管的源端和PMOS晶体管的衬底上。本实用新型专利技术能降低FPGA芯片了芯片的动态开关功耗和短路功率，降低SRAM存储器的动态开关功耗和静态直流功率，提高FPGA芯片的安全性和工作的稳定性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

A low power on chip system for FPGA

The utility model discloses a FPGA on-chip low power system, including a reference voltage circuit, reset module, DLL power module, SRAM power module; the voltage reference circuit with double voltage reference 1.2V and 1.8V, power on reset module includes a POR pulse signal power on reset in up to 1.6V the chip power on reset circuit, DLL power module includes a DLL delay chain provide a 2V voltage regulator, the SRAM power module from VDD chip power through voltage conversion to get another SRAMVDD voltage, the SRAMVDD voltage is higher than the voltage VDD, voltage SRAMVDD and voltage VDD respectively in different SRAM units at the same time, the substrate SRAMVDD voltage on PMOS transistor SRAM unit of the source and the PMOS transistor. The utility model can reduce the dynamic switching power consumption and the short-circuit power of the chip on the FPGA chip, reduce the dynamic switching power consumption and the static DC power of the SRAM memory, and improve the security and the stability of the FPGA chip.

【技术实现步骤摘要】
—种FPGA片上低功耗系统
本技术涉及微电子领域，尤其涉及一种FPGA片上低功耗系统。
技术介绍
集成电路的功耗问题是一个热量问题。所以一切和热量有关的问题，都可能导致芯片功耗的变化。但是在自然环境中，热问题又是一个最为普遍的现象。对于半导体集成电路，这些问题也是同样存在的。自然界的能量总是在不停的转化，芯片通电之后，很多电能要转化为热能。对于规模比较小的芯片，这种转化过来的能量不会对芯片造成致命的伤害。但是对于规模庞大的芯片，比如CPU、GPU、FPGA，出现功耗过大的问题是不可避免的，并且巨大的热量会对芯片造成严重的，不可恢复的破坏。而且，半导体工艺技术的不断进步，芯片特征尺寸的不断减小，不断的提高芯片的速度不再是一个好的选择，人们需要一些能效比较高的电路和工艺技术，来保持半导体行业的快速发展。功耗问题在FPGA中是一个可靠性的设计，电源的消耗量依赖于内部逻辑的转变数量和适当的工作时钟频率。芯片规模增加，电源的消耗量也增加。一个普通的大规模高速的FPGA芯片设计要求有几个安培的电源电流。没有一个精确的热量分析，热量的增加容易超过允许的最大结温，给芯片造成不可恢复的破坏。功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FPGA片上低功耗系统，其特征在于：包括参考电压电路、上电复位模块、DLL电源模块、SRAM电源模块；所述参考电压电路提供1.2V和1.8V的双电压基准，所述上电复位模块包括一个在芯片电源上升到1.6V时发出上电复位的POR脉冲信号的上电复位电路，所述DLL电源模块包括一个为DLL延迟链提供2V电压的稳压器，所述SRAM电源模块从芯片电源VDD通过电压变换得到另一电压SRAMVDD，所述SRAMVDD电压高于电压VDD，电压SRAMVDD和电压VDD分别加在不同的SRAM单元上，SRAMVDD电压同时加在SRAM单元的PMOS晶体管的源端和PMOS晶体管的衬底上。

【技术特征摘要】
1.一种FPGA片上低功耗系统,其特征在于:包括参考电压电路、上电复位模块、DLL电源模块、SRAM电源模块；所述参考电压电路提供1.2V和1.8V的双电压基准，所述上电复位模块包括一个在芯片电源上升到1.6V时发出上电复位的POR脉冲信号的上电复位电路，所述DLL电源模块包括一个为DLL延迟链提供2V电压的稳压器，所述SRAM电源模块从芯片电源VDD通过电压变换得到另一电压SRAMVDD，所述SRAMVDD电压高于电压VDD，电压SRAMVDD和电压VDD分别加在不同的SRAM单元上，SRAMVDD电压同时加在SRAM单元的PMOS晶体管的源端和PMOS晶体管的衬底上。2.根据权利要求1所述的FPGA片上低功耗系统，其特征在于:所述上电复位模块还包括用于确保POR信号的复位有效性的复位信号检测电路，所述复位信号检测电路连接上电复位电路和SRAM单元。3.根据权利要求1所述的FPGA片上低功耗系统，其特征在于:所述DLL电源模块包括依次连接的单位增益缓冲器、低通滤波器和稳压器；所述单位增益缓冲器还连接参考电压电路，所述稳压器为DLL延迟链的缓冲器独立供电。4.根据权利要求1所述的FPGA片上低功耗系统，其特征在于:所述SRAM电源模块包括第一电压比较器、第二电压比较器、环形振荡器、电荷泵；所述第一电压比较器连接参考电压电路，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：何弢，
申请(专利权)人：成都鸿芯纪元科技有限公司，
类型：实用新型
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