設(shè)定諧振時(shí)鐘分布系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)大小和轉(zhuǎn)變型式技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及設(shè)定諧振時(shí)鐘分布系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)大小和轉(zhuǎn)變型式。具體而言，提供了回收利用時(shí)鐘分布網(wǎng)絡(luò)中的能量。一種方法包括創(chuàng)建包括時(shí)鐘網(wǎng)格的諧振鐘控電路。該方法還包括提供分布在時(shí)鐘網(wǎng)格中的多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)。該方法還包括提供控制諧振結(jié)構(gòu)在非諧振模式和諧振模式之間切換的開(kāi)關(guān)。該方法還包括通過(guò)以下步驟確定最小化諧振鐘控電路的功率消耗的開(kāi)關(guān)大小：迭代地增大開(kāi)關(guān)的大小，并且對(duì)于大小的每次迭代增大，確定諧振鐘控電路消耗的功率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
設(shè)定諧振時(shí)鐘分布系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)大小和轉(zhuǎn)變型式
[0001 ] 本專(zhuān)利技術(shù)涉及集成電路中的時(shí)鐘分布，更具體而言涉及降低集成電路中的時(shí)鐘分布系統(tǒng)消耗的功率。
技術(shù)介紹
集成電路(大規(guī)模、超大規(guī)模等等，包括片上系統(tǒng)(SOC)配置)采用一個(gè)或多個(gè)主(gp，基本)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)同步邏輯操作。時(shí)鐘分布系統(tǒng)將主時(shí)鐘信號(hào)從周期性信號(hào)的源分布到電路目的地節(jié)點(diǎn)。為了同步集成電路的操作，時(shí)鐘分布系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成使得集成電路內(nèi)的每個(gè)目的地節(jié)點(diǎn)處的時(shí)鐘轉(zhuǎn)變(即，上升沿和/或下降沿)基本同時(shí)發(fā)生。然而，由于時(shí)鐘分布系統(tǒng)的物理特征(例如，與源的距離和組件的性能差異)，在不同節(jié)點(diǎn)處發(fā)生時(shí)鐘信號(hào)的差異。這些時(shí)鐘信號(hào)差異被稱(chēng)為“偏差”(Skew)。如果時(shí)鐘分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)導(dǎo)致超過(guò)集成電路的設(shè)計(jì)的定時(shí)要求所允許的裕量的偏差，則集成電路可能不會(huì)如期望那樣工作。另外，時(shí)鐘分布系統(tǒng)消耗集成電路的總系統(tǒng)功率的一大部分。諧振鐘控(resonantclocking)是通過(guò)利用包含在時(shí)鐘分布系統(tǒng)中的耦合LC (電感和電容)振蕩器電路回收利用能量來(lái)降低驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘分布系統(tǒng)所需的功率的技術(shù)。諧振鐘控系統(tǒng)的振蕩被調(diào)諧到特定的頻率。這樣，以不同頻率操作的集成電路(例如處理器)必須能夠使能和禁能諧振鐘控。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在本專(zhuān)利技術(shù)的第一方面中，有一種用于提供諧振鐘控電路的方法，包括創(chuàng)建包括時(shí)鐘網(wǎng)格的諧振鐘控電路。該方法還包括提供分布在時(shí)鐘網(wǎng)格中的多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)。該方法還包括提供與諧振結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)控制諧振結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)在非諧振模式和諧振模式之間切換。該方法還包括通過(guò)以下步驟確定最小化諧振鐘控電路的功率消耗的開(kāi)關(guān)大小:迭代地增大開(kāi)關(guān)各自的大小，并且對(duì)于大小的每次迭代增大，確定諧振鐘控電路消耗的功率。在本專(zhuān)利技術(shù)的另一方面中，有一種用于提供諧振鐘控電路的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)設(shè)備，該計(jì)算機(jī)設(shè)備包括處理器和設(shè)計(jì)工具，被構(gòu)造并布置為對(duì)諧振鐘控電路建模，該諧振鐘控電路包括諧振結(jié)構(gòu)，諧振結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)控制諧振結(jié)構(gòu)在非諧振模式和諧振模式之間切換。計(jì)算機(jī)設(shè)備還被布置為在迭代地增大開(kāi)關(guān)的大小的同時(shí)確定在有開(kāi)關(guān)的情況下操作的諧振鐘控電路所消耗的功率。在本專(zhuān)利技術(shù)的另一方面中，有一種用于提供諧振鐘控電路的方法，包括創(chuàng)建時(shí)鐘網(wǎng)格，該時(shí)鐘網(wǎng)格包括分布在該時(shí)鐘網(wǎng)格中的諧振結(jié)構(gòu)。該方法還包括提供可編程開(kāi)關(guān)，可編程開(kāi)關(guān)在非諧振模式和諧振模式之間切換諧振結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)，每個(gè)可編程開(kāi)關(guān)可被控制為逐步地激勵(lì)諧振結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)。該方法還包括確定用于控制可編程開(kāi)關(guān)逐步地激勵(lì)諧振結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變型式。在本專(zhuān)利技術(shù)的另一方面中，有一種用于提供諧振鐘控電路的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)設(shè)備，該計(jì)算機(jī)設(shè)備包括處理器和設(shè)計(jì)工具，被構(gòu)造并布置為對(duì)諧振鐘控電路建模，該諧振鐘控電路包括諧振結(jié)構(gòu)，諧振結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)控制諧振結(jié)構(gòu)在非諧振模式和諧振模式之間切換。計(jì)算機(jī)設(shè)備還被布置為確定用于激活開(kāi)關(guān)在非諧振模式和諧振模式之間逐步地切換諧振結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變型式。在本專(zhuān)利技術(shù)的另一方面中，有一種用于提供包括諧振鐘控電路的集成電路的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包含有程序代碼，該程序代碼可被計(jì)算機(jī)設(shè)備的處理器讀取和/或執(zhí)行來(lái)提供由時(shí)鐘網(wǎng)格構(gòu)成的諧振鐘控電路，時(shí)鐘網(wǎng)格包括分布在時(shí)鐘網(wǎng)格的相應(yīng)區(qū)段中的諧振結(jié)構(gòu)，諧振結(jié)構(gòu)具有控制諧振結(jié)構(gòu)在非諧振模式和諧振模式之間切換的相應(yīng)開(kāi)關(guān)。另外，程序代碼可被計(jì)算機(jī)設(shè)備的處理器讀取和/或執(zhí)行來(lái)確定在經(jīng)由多個(gè)開(kāi)關(guān)中的相應(yīng)一個(gè)取消激活第一諧振結(jié)構(gòu)時(shí)諧振鐘控電路的性能參數(shù)。另外，當(dāng)諧振鐘控電路的性能參數(shù)在預(yù)定的設(shè)計(jì)約束以外時(shí)，程序代碼可被計(jì)算機(jī)設(shè)備的處理器讀取和/或執(zhí)行來(lái)在與包括第一諧振結(jié)構(gòu)的第一區(qū)段相對(duì)應(yīng)的修復(fù)信息記錄中存儲(chǔ)第一值。第一值指出為了諧振鐘控電路在諧振模式中操作，第一區(qū)段必須正常工作。另外，當(dāng)諧振鐘控電路的性能參數(shù)在預(yù)定的設(shè)計(jì)約束以?xún)?nèi)時(shí)，程序代碼可被計(jì)算機(jī)設(shè)備的處理器讀取和/或執(zhí)行來(lái)在與包括第一諧振結(jié)構(gòu)的第一區(qū)段相對(duì)應(yīng)的修復(fù)信息記錄中存儲(chǔ)第二值。第二值指出為了諧振鐘控電路在諧振模式中操作，第一區(qū)段不是必須要正常工作。在本專(zhuān)利技術(shù)的另一方面中，提供了一種有形地包含在機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的用于設(shè)計(jì)、制造或測(cè)試集成電路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括本專(zhuān)利技術(shù)的結(jié)構(gòu)。在另外的實(shí)施例中，編碼在機(jī)器可讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)上的硬件描述語(yǔ)言(HDL)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括當(dāng)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中被處理時(shí)生成用于回收利用時(shí)鐘分布網(wǎng)絡(luò)中的能量的電路的機(jī)器可執(zhí)行表示的元素，該電路包括本專(zhuān)利技術(shù)的結(jié)構(gòu)。在另外的實(shí)施例中，提供了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的一種方法，用于生成用于回收利用時(shí)鐘分布網(wǎng)絡(luò)中的能量的電路的功能設(shè)計(jì)模型。該方法包括生成用于回收利用時(shí)鐘分布網(wǎng)絡(luò)中的能量的電路的結(jié)構(gòu)元素的功能表示。【附圖說(shuō)明】在接下來(lái)的詳細(xì)描述中參考提到的多幅附圖利用本專(zhuān)利技術(shù)的示范性實(shí)施例的非限制性示例來(lái)描述本專(zhuān)利技術(shù)。圖1示出了用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的設(shè)計(jì)和步驟的例示性環(huán)境；圖2示出了示范性時(shí)鐘分布電路的框圖；圖3示出了根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的諧振鐘控電路的電路圖；圖4A示出了根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的用于確定諧振結(jié)構(gòu)中的開(kāi)關(guān)的大小的示范性過(guò)程的流程圖；圖4B是圖示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的諧振結(jié)構(gòu)在諧振模式中花費(fèi)的時(shí)間的比率與諧振結(jié)構(gòu)中的開(kāi)關(guān)的大小之間的示范性比較的曲線圖；圖5A示出了根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的用于確定非諧振鐘控與諧振鐘控之間的轉(zhuǎn)變型式的示范性過(guò)程的流程圖；圖5B示出了根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的用于實(shí)現(xiàn)遞增轉(zhuǎn)變的示范性開(kāi)關(guān)；圖5C描繪了根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)遞增轉(zhuǎn)變的示范性開(kāi)關(guān)器件；圖示出了圖示根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的示范性轉(zhuǎn)變方案的曲線圖；圖6示出了根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的用于修改諧振使能開(kāi)關(guān)的柵極電壓的示范性過(guò)程的流程圖；圖7A示出了根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的用于選擇性地禁能諧振鐘控電路的區(qū)段的過(guò)程的流程圖；圖7B示出了圖示根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的用于諧振鐘控電路的示范性修復(fù)可能性表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；圖8示出了根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)各方面的用于選擇性地調(diào)諧諧振鐘控電路的頻率的示范性過(guò)程的流程圖；并且圖9示出了半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、制造和/或測(cè)試中使用的設(shè)計(jì)過(guò)程的流程圖。【具體實(shí)施方式】本專(zhuān)利技術(shù)涉及集成電路中的時(shí)鐘分布，更具體而言涉及降低集成電路中的時(shí)鐘分布系統(tǒng)消耗的功率。本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例提供了一種芯片和一種自動(dòng)化芯片設(shè)計(jì)過(guò)程，用于在時(shí)鐘分布系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)諧振鐘控。本專(zhuān)利技術(shù)的各方面提供了一種包括諧振結(jié)構(gòu)的時(shí)鐘分布系統(tǒng)，諧振結(jié)構(gòu)具有開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)選擇性地使能和禁能諧振結(jié)構(gòu)，從而得到兩種操作模式:諧振模式和非諧振模式。另外，本專(zhuān)利技術(shù)的各方面減小了諧振使能/禁能開(kāi)關(guān)的面積和功率開(kāi)銷(xiāo)。另夕卜，本專(zhuān)利技術(shù)的各方面確定一種轉(zhuǎn)變型式，其將時(shí)鐘分布系統(tǒng)從非諧振模式轉(zhuǎn)變到諧振模式，而對(duì)時(shí)鐘周期沒(méi)有顯著的干擾。另外，本專(zhuān)利技術(shù)的各方面修改選擇性地使能和禁能時(shí)鐘分布系統(tǒng)的諧振結(jié)構(gòu)的諧振使能/禁能開(kāi)關(guān)的供給電壓以最小化諧振使能/禁能開(kāi)關(guān)的面積開(kāi)銷(xiāo)。此外，本專(zhuān)利技術(shù)的各方面使用諧振使能/禁能開(kāi)關(guān)來(lái)選擇性地禁能時(shí)鐘分布系統(tǒng)中的諧振結(jié)構(gòu)，同時(shí)時(shí)鐘分布系統(tǒng)在沒(méi)有一些被禁能的諧振結(jié)構(gòu)的情況下在諧振模式中操作。所屬
的技術(shù)人員知道，本專(zhuān)利技術(shù)的各個(gè)方面可以實(shí)現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本專(zhuān)利技術(shù)的各個(gè)方面可以具體實(shí)現(xiàn)為以下形式，即:完全的硬件實(shí)施方式、完全的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于提供諧振鐘控電路的方法，包括：創(chuàng)建包括時(shí)鐘網(wǎng)格的諧振鐘控電路；提供分布在所述時(shí)鐘網(wǎng)格中的多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)；提供與所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)開(kāi)關(guān)，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)中的每一個(gè)控制所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)在非諧振模式和諧振模式之間切換；以及通過(guò)以下步驟確定最小化所述諧振鐘控電路的功率消耗的開(kāi)關(guān)大小：迭代地增大所述多個(gè)開(kāi)關(guān)各自的大小；以及對(duì)于大小的每次迭代增大，確定所述諧振鐘控電路消耗的功率。

【技術(shù)特征摘要】
2013.02.22 US 13/773,854;2013.12.20 US 14/136,770;1.一種用于提供諧振鐘控電路的方法，包括: 創(chuàng)建包括時(shí)鐘網(wǎng)格的諧振鐘控電路； 提供分布在所述時(shí)鐘網(wǎng)格中的多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)； 提供與所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)開(kāi)關(guān)，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)中的每一個(gè)控制所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)在非諧振模式和諧振模式之間切換；以及 通過(guò)以下步驟確定最小化所述諧振鐘控電路的功率消耗的開(kāi)關(guān)大小: 迭代地增大所述多個(gè)開(kāi)關(guān)各自的大小；以及 對(duì)于大小的每次迭代增大，確定所述諧振鐘控電路消耗的功率。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述諧振鐘控電路消耗的功率是基于預(yù)期所述諧振鐘控電路在諧振模式和非諧振模式中操作的時(shí)間量的。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)中的每一個(gè)是由一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)構(gòu)成的可編程開(kāi)關(guān)。4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括: 確定提供給所述一個(gè)或多個(gè)FET的初始柵極電壓； 確定所述一個(gè)或多 個(gè)FET的最大電壓容差；以及 選擇提供給所述一個(gè)或多個(gè)FET的修改后柵極電壓，所述修改后柵極電壓大于所述初始柵極電壓并且小于所述一個(gè)或多個(gè)FET的最大電壓容差。5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 利用所述多個(gè)開(kāi)關(guān)中的相應(yīng)一個(gè)來(lái)取消激活所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的第一諧振結(jié)構(gòu)；確定當(dāng)在所述第一諧振結(jié)構(gòu)被取消激活的情況下操作時(shí)所述諧振鐘控電路的性能不在設(shè)計(jì)約束以?xún)?nèi)；以及 記錄指出為了所述諧振鐘控電路在諧振模式中操作所述第一諧振結(jié)構(gòu)必須正常工作的信息。6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 利用所述多個(gè)開(kāi)關(guān)取消激活所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的所選一組諧振結(jié)構(gòu)； 確定當(dāng)在所述所選一組諧振結(jié)構(gòu)被取消激活的情況下操作時(shí)所述諧振鐘控電路的諧振頻率；以及 基于對(duì)于所確定的諧振頻率不匹配預(yù)定頻率的確定，迭代地修改所述所選一組諧振結(jié)構(gòu)。7.一種用于提供諧振鐘控電路的系統(tǒng)，包括: 計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括處理器和設(shè)計(jì)工具，被構(gòu)造并布置為: 對(duì)諧振鐘控電路建模，所述諧振鐘控電路包括多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的多個(gè)開(kāi)關(guān)，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)控制所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)在非諧振模式和諧振模式之間切換；以及 在迭代地增大所述多個(gè)開(kāi)關(guān)的大小的同時(shí)確定在有所述多個(gè)開(kāi)關(guān)的情況下操作的所述諧振鐘控電路所消耗的功率。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括基于確定包括某一開(kāi)關(guān)大小的所述諧振鐘控電路消耗最少功率而選擇該開(kāi)關(guān)大小。9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng),其中，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)中的每一個(gè)是由一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)構(gòu)成的。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備還被布置為: 確定提供給所述一個(gè)或多個(gè)FET的初始柵極電壓； 確定所述一個(gè)或多個(gè)FET的最大電壓容差；以及 選擇提供給所述一個(gè)或多個(gè)FET的修改后柵極電壓，所述修改后柵極電壓大于所述初始柵極電壓并且小于所述一個(gè)或多個(gè)FET的最大電壓容差。11.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備還被布置為: 利用所述多個(gè)開(kāi)關(guān)中的相應(yīng)一個(gè)來(lái)取消激活所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的第一諧振結(jié)構(gòu)；確定當(dāng)在所述第一諧振結(jié)構(gòu)被取消激活的情況下操作時(shí)所述諧振鐘控電路的性能不在設(shè)計(jì)約束以?xún)?nèi)；以及 記錄指出為了所述諧振鐘控電路在諧振模式中操作所述第一諧振結(jié)構(gòu)必須正常工作的信息。12.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備還被布置為: 利用所述開(kāi)關(guān)取消激活所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的所選一組諧振結(jié)構(gòu)； 確定當(dāng)在所述所選一組諧振結(jié)構(gòu)被取消激活的情況下操作時(shí)所述諧振鐘控電路的諧振頻率；以及 基于對(duì)于所確定的諧振頻率不匹配預(yù)定頻率的確定，迭代地修改所述所選一組諧振結(jié)構(gòu)。13.一種用于提供諧振鐘控電路的方法，包括: 創(chuàng)建時(shí)鐘網(wǎng)格，所述時(shí)鐘網(wǎng)格包括分布在所述時(shí)鐘網(wǎng)格中的多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)； 提供多個(gè)可編程開(kāi)關(guān)，所述多個(gè)可編程開(kāi)關(guān)在非諧振模式和諧振模式之間切換所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)，所述多個(gè)可編程開(kāi)關(guān)中的每一個(gè)可被控制為逐步地激勵(lì)所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)；以及 確定用于控制所述多個(gè)可編程開(kāi)關(guān)逐步地激勵(lì)所述多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變型式。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·D·希伯勒，W·R·雷赫爾，P·J·雷斯特爾，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：美國(guó);US