電壓調節裝置及電壓調節方法制造方法及圖紙

一種電壓調節裝置及其電壓調節方法，包括：分配系統，用于根據芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓，還用于探測芯片中各電源域的運行電壓，獲取相應電源域的探測電壓，分配系統還用于根據預測電壓和探測電壓，獲得相應電源域電壓分配的控制信號；調壓系統，與分配系統和芯片中各電源域相連，用于根據分配系統輸出的控制信號對芯片中相應電源域的電壓進行調節，以使相應電源域在執行任務時的探測電壓達到預測電壓。本發明專利技術通過一個電壓調節裝置實現了同時控制芯片內多個電源域電壓的功能，并且采用數字控制部件替代現有技術中的模擬電路，縮小了芯片內電壓調節裝置的面積。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電路設計領域，特別涉及一種電壓調節裝置及電壓調節方法。
技術介紹
因此在現今的片上系統(System on Chip，SoC)設計中需要設置許多電壓調節裝置，用于向不同電源域提供不同電壓。參考圖1，示出了現有技術一種電壓調節裝置的結構示意圖。電壓調節裝置1包括：參考電路11，比較器12，驅動單元13以及反饋單元14；比較器12的兩個輸入端分別連接參考電路11的輸出端和反饋單元14的輸出端，比較器12的輸出端連接所述驅動單元13的輸入端。驅動單元13的輸出端連接反饋單元14的輸入端和負載單元2。參考圖2，圖2示出了圖1中電壓調節裝置的具體電路圖。驅動單元13具體包括PMOS晶體管M1；反饋單元14包括有多個串聯電阻R1、R2。反饋單元14的分壓作為反饋電壓Vfb，比較器12用于比較反饋電壓Vfb和參考電路11產生的參考電壓Vref。比較器12的比較結果用于決定驅動單元13的導通或者截止，當所述反饋電壓Vfb與所述參考電壓Vref不相等的時候，所述比較器12控制所述驅動單元13導通，改變所述反饋電壓Vref。經歷多次反饋之后，直到反饋電壓Vfb與參考電壓Vref區域相等，從而得到穩定的輸出電壓Vout。實際應用中，可以通過調整參考電壓Vref和反饋單元14中的串聯電阻使得輸出電壓Vout為預定電壓值。繼續參考圖2，現有技術還會在負載單元2中設置電源門控(Power Gating)21，在負載不工作的時候，斷開所述負載，以達到減小漏電的目的。具體的，電源門控21包括PMOS晶體管M2。但是現有技術中的電壓調節裝置面積較大，而且在每個需要電壓調節的電源域內都需設置電壓調節裝置，因此需要耗費相當的晶圓面積設置眾多的電壓調節裝置。
技術實現思路
本專利技術解決的問題是提供一種電壓調節裝置和電壓調節方法，以減小電壓調節裝置的面積。為解決上述問題，本專利技術提供一種電壓調節裝置，用于調節芯片中一個或多個電源域的電壓，包括：分配系統，用于根據所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓，還用于探測所述芯片中各電源域的運行電壓，獲取相應電源域的探測電壓，所述分配系統還用于根據所述預測電壓和所述探測電壓，獲得相應電源域電壓分配的控制信號；調壓系統，與所述分配系統和所述芯片中各電源域相連，用于根據分配系統輸出的所述控制信號對所述芯片中相應電源域的電壓進行調節，以使相應電源域在執行任務時的探測電壓達到所述預測電壓。可選的，所述分配系統包括：探測模塊，用于探測所述芯片中各電源域的運行電壓，獲取相應電源域的探測電壓；預測模塊，用于根據所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓；分配模塊，用于根據所述預測電壓和所述探測電壓，獲得相應電源域電壓分配的控制信號。可選的，所述探測模塊包括：參考電路，用于產生參考電壓；模數轉換器，與所述參考電路以及所述芯片中各電源域相連，用于輸出與所述芯片中各電源域探測電壓相對應的數字信號。可選的，所述參考電路為帶隙基準電路。可選的，所述模數轉換器為逐次逼近寄存器型模數轉換器。可選的，所述電壓調節裝置還包括處理模塊，用于控制所述芯片各電源域執行任務；所述預測模塊與所述處理模塊相連，用于根據所述處理模塊提供的所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓。可選的，所述處理模塊為中央處理器。可選的，所述調壓系統包括一個或多個調壓模塊，所述調壓模塊與所述芯片中各電源域對應相連，用于根據分配系統輸出的所述控制信號對所述芯片中相應電源域的電壓進行調節，以使相應電源域在執行任務時的探測電壓達到所述預測電壓。可選的，所述調壓模塊包括電源門控單元，所述電源門控單元包括與相應電源域相連的一個或多個晶體管；所述一個或多個晶體管用于根據所述分配系統輸出的所述控制信號打開或關閉以實現對相應電源域的電壓調節。可選的，所述晶體管的最小尺寸為根據對應電源域的最小工作電流所確定的尺寸。可選的，所述最小尺寸的晶體管為一倍電源門控單元，所述調壓模塊包括多個電源門控單元，所述電源門控為所述一倍電源門控單元的倍數。可選的，所述電壓調節裝置還包括退耦電容，所述退耦電容與相應電源域相連，用于在相應電源域所對應的調壓模塊中所有電源門控單元均導通仍無法使探測電壓達到預測電壓時，與相應電源域相連，以使相應電源域在執行任務時的所述探測電壓達到所述預測電壓。可選的，所述電壓調節裝置還包括存儲模塊，用于存儲不同尺寸晶體管在不同源漏電壓下的導通電阻，還用于存儲所述芯片中各電源域的探測電容、芯片的系統頻率以及各電源域相對應調壓模塊中晶體管的打開或關閉狀態；所述分配模塊包括：預測處理單元，與所述存儲模塊相連，用于根據所述預測電壓獲得實現所述預測電壓所需要的調壓模塊中晶體管的打開或關閉狀態，還用于根據所述預測電壓以及所述導通電阻獲得相對應電源域的預測電流；探測處理單元，與所述存儲模塊相連，用于根據所述探測電容、所述預測電壓、所述探測電壓、所述系統頻率、所述導通電阻以及所述調壓模塊的運行狀態獲得相對應電源域的探測電流；識別單元，用于根據所述預測電流和探測電流的相對大小，判斷相應電源域在執行任務時的探測電壓是否為所述預測電壓；信號處理單元，與所述識別單元相連，用于在所述識別單元判斷相應電源域在執行任務時的探測電壓不是所述預測電壓時，根據所述預測電流，獲得相應電源域電壓分配的控制信號，輸出所述控制信號。可選的，所述分配系統按一預設頻率獲取所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓；所述分配系統還按所述預設頻率獲取相應電源域的探測電壓；所述分配系統還按所述預設頻率根據所述探測電壓和所述預測電壓，獲得相應電源域電壓分配的控制信號；所述調壓系統，根據所述分配系統按所述預設頻率輸出的所述控制信號，對所述芯片中相應電源域的電壓進行調節，以使相應電源域在執行任務時的探測電壓達到所述預測電壓。本專利技術還提供電壓調節方法，用于調節芯片中一個或多個電源域的電壓，包括：獲取所述芯片中各電源域的探測電壓；獲取所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓；根據所述預測電壓和所述探測電壓，獲得相應電源域電壓分配的控制信號；根據所述控制信號，對所述芯片中各電源域的電壓進行調節，以使相應電源域在執行任務時的探測電壓達到所述預測電壓。可選的，所述電壓調節方法還包括額外補償步驟，當相應電源域無法實現電壓調節時，通過額外增加相應電源域的電壓，以使相應電源域在執行任務時的所述探測電壓能夠達到所述預測電壓。可選的，所述獲取所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓的步驟包括：按一預設頻率獲取所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓；獲取所述芯片中各電源域的探測電壓的步驟包括：按所述預設頻率獲取所述芯片中各電源域的探測電壓；根據所述預測電壓和所述探測電壓，獲得相應電源域電壓分配的控制信號的步驟包括：按所述預設頻率獲得相應電源域分配的控制信號。與現有技術相比，本專利技術的技術方案具有以下優點：本專利技術通過一個電壓調節裝置實現了同時控制芯片內多個電源域電壓的功能，即利用一個電壓調節裝置代替了多個現有技術中的電壓調節本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電壓調節裝置，用于調節芯片中一個或多個電源域的電壓，其特征在于，包括：分配系統，用于根據所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓，還用于探測所述芯片中各電源域的運行電壓，獲取相應電源域的探測電壓，所述分配系統還用于根據所述預測電壓和所述探測電壓，獲得相應電源域電壓分配的控制信號；調壓系統，與所述分配系統和所述芯片中各電源域相連，用于根據分配系統輸出的所述控制信號對所述芯片中相應電源域的電壓進行調節，以使相應電源域在執行任務時的探測電壓達到所述預測電壓。

【技術特征摘要】
1.一種電壓調節裝置，用于調節芯片中一個或多個電源域的電壓，其特征在于，包括：分配系統，用于根據所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓，還用于探測所述芯片中各電源域的運行電壓，獲取相應電源域的探測電壓，所述分配系統還用于根據所述預測電壓和所述探測電壓，獲得相應電源域電壓分配的控制信號；調壓系統，與所述分配系統和所述芯片中各電源域相連，用于根據分配系統輸出的所述控制信號對所述芯片中相應電源域的電壓進行調節，以使相應電源域在執行任務時的探測電壓達到所述預測電壓。2.如權利要求1所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述分配系統包括：探測模塊，用于探測所述芯片中各電源域的運行電壓，獲取相應電源域的探測電壓；預測模塊，用于根據所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓；分配模塊，用于根據所述預測電壓和所述探測電壓，獲得相應電源域電壓分配的控制信號。3.如權利要求2所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述探測模塊包括：參考電路，用于產生參考電壓；模數轉換器，與所述參考電路以及所述芯片中各電源域相連，用于輸出與所述芯片中各電源域探測電壓相對應的數字信號。4.如權利要求3所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述參考電路為帶隙基準電路。5.如權利要求3所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述模數轉換器為逐次逼近寄存器型模數轉換器。6.如權利要求2所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述電壓調節裝置還包括處理模塊，用于控制所述芯片各電源域執行任務；所述預測模塊與所述處理模塊相連，用于根據所述處理模塊提供的所述芯片中各電源域的任務信息，獲得相應電源域執行任務所需要使用的預測電壓。7.如權利要求6所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述處理模塊為中央處理器。8.如權利要求1所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述調壓系統包括一個或多個調壓模塊，所述調壓模塊與所述芯片中各電源域對應相連，用于根據分配系統輸出的所述控制信號對所述芯片中相應電源域的電壓進行調節，以使相應電源域在執行任務時的探測電壓達到所述預測電壓。9.如權利要求8所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述調壓模塊包括電源門控單元，所述電源門控單元包括與相應電源域相連的一個或多個晶體管；所述一個或多個晶體管用于根據所述分配系統輸出的所述控制信號打開或關閉以實現對相應電源域的電壓調節。10.如權利要求9所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述晶體管的最小尺寸為根據對應電源域的最小工作電流所確定的尺寸。11.如權利要求10所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述最小尺寸的晶體管為一倍電源門控單元，所述調壓模塊包括多個電源門控單元，所述電源門控為所述一倍電源門控單元的倍數。12.如權利要求9所述的電壓調節裝置，其特征在于，所述電壓調節裝置還包括退耦電容，所述退耦電容與相應電源域相連，用于在相應電源域所對應的調壓模塊中所有電源門控單元均導通仍無法使探測電壓達到預測電壓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊家奇，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31