[发明专利]集成电路、时钟门控电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域。更具体地，本发明涉及减少在集成电路中分发时钟信号时所消耗的电能量。

背景技术

集成电路可以包括响应于时钟信号进行操作的至少一个功能电路。时钟分发树可被提供来向功能电路分发时钟信号。时钟信号驱动时钟分发树中的高电容线，并且因此时钟分发树往往消耗较大量的电能。时钟频率越高，时钟信号在高低状态之间的切换越频繁，因此时钟分发树所消耗的电能量越多。如果使用较低频率时钟信号，则可以节省电能，尽管这将限制功能电路所实现的功能和性能水平。

功能电路实际上响应于时钟信号的上升沿而操作。已提议将功能电路的配置修改为使得其响应于时钟信号的上升沿和下降沿两者。因此，可以通过具有一半频率的时钟信号来获得现有性能水平。然而，许多现有电路设计被设计为仅响应于上升沿操作，因此与这种技术不兼容。在包括数百个功能电路的集成电路中，修改每个功能电路以改变其响应于时钟信号的方式可能需要大量设计和制造花费。本技术寻求以如下方式来减少分发时钟信号所消耗的电能：使得现有功能电路能够被使用，而仍然维持功能电路的现有功能和性能水平。

发明内容

从一个方面看，本发明提供了一种集成电路，包括：功能电路，被配置为响应于具有操作时钟频率的操作时钟信号而操作；时钟分发电路，被配置为以分发时钟频率在所述集成电路中分发分发时钟信号，所述分发时钟频率比所述操作时钟频率低；以及时钟转换器，被配置为将由所述时钟分发电路分发的所述分发时钟信号转换为用于控制所述功能电路的操作的所述操作时钟信号。

集成电路包括时钟分发电路和功能电路。功能电路被设计为响应于具有给定操作时钟频率的时钟信号而操作。然而，本技术认识到，与直觉相反，可以以与操作时钟频率不同的频率来在集成电路中分发时钟信号。时钟分发电路被布置为以低于操作时钟频率的分发时钟频率来在集成电路中分发分发时钟信号。时钟转换器被提供来将分发时钟信号转换为用于控制功能电路的操作的操作时钟信号。通过分发较低频率的时钟信号，与分发操作时钟信号的情况相比，时钟分发电路将消耗较少的电能。然而，功能电路的功能和性能水平得到了维持，并且实现了节能而无需重新设计功能电路，这是因为提供给功能电路的操作时钟信号具有与功能电路被设计来操作的时钟信号相同的频率。

通常，如果使时钟转换器靠近集成电路上的功能电路则可以获得电力连接的最大节省，因为这将缩小操作时钟信号在电路中被分发的广度。然而，一些实施例可以可选地包括用于从时钟转换器向功能电路分发操作时钟信号的其它时钟分发电路。

功能电路可以是在时钟信号的控制下提供功能的任何种类的电路。例如，功能电路可以为处理器、图形处理器、协同处理器、缓存、存储器、缓存或存储器控制器、寄存器组等。

在一个示例中，时钟分发电路可以包括时钟输入端，用于接收来自外部时钟发生器的所述分发时钟信号。替代地，所述时钟分发电路可以包括用于生成所述分发时钟信号的时钟发生器。因此，分发时钟信号可以按照需要在片上或片外生成。

由于时钟分发电路分发具有比操作时钟频率低的分发时钟频率的分发时钟信号，因此时钟分发电路的能耗比操作时钟信号被分发时小。分发时钟频率可以是比操作时钟频率低的任何频率。例如，操作时钟频率可以是分发时钟频率的整数倍(例如，两倍或更多倍)。

然而，将分发时钟频率布置为是操作时钟频率的一半是有用的。如果分发时钟频率是操作时钟频率的一半，则时钟转换器配置可被简化，因为时钟转换器可以响应于分发时钟信号的上升沿和下降沿来触发操作时钟信号的每个周期。时钟转换器的复杂度越低，时钟转换器消耗的电能量越小，因此本技术可实现的节能越多。

分发时钟频率不需要精确地是操作时钟频率的一半一是操作时钟频率的频率的大约一半的频率就足够。在本申请中，对“一半”的频率的引用应当被解释为“基本上一半”的频率。

所述时钟转换器可以包括脉冲发生器，该脉冲发生器被配置为响应于所述分发时钟信号的每个时钟转变而生成时钟脉冲，以使得所述操作时钟信号可以包括由所述脉冲发生器生成的时钟脉冲的序列。当分发时钟信号在高低状态之间转变时，脉冲发生器可以生成包括至少一个上升沿和至少一个下降沿的脉冲，以便生成具有比分发时钟信号高的时钟频率的操作时钟信号。

时钟转换器可以位于集成电路中时钟信号沿着其被分发给功能电路的任何部分上。例如，时钟转换器可以在时钟分发电路本身内，或者可以位于时钟分发电路与功能电路之间。