[发明专利]数字电源闸控的集成电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源闸控，特别涉及一种数字化地控制一电路的一闸控供给电压，该电路包括快速且平缓地调降供给电压，调降的供给电压足以使该电路维持本身的状态并减少漏电流，并在恢复操作下，快速且平缓地增加供给电压。

背景技术

互补式MOS(COMS)电路消耗较少的功率，并且相较于其它型式的集成电路更为密集，故CMOS技术变成数字电路中主要的类型。CMOS电路具有N型通道的装置(NMOS)与P型通道的装置(PMOS)的组合或是多个晶体管，根据设计、尺寸、材料及制程的不同，每一晶体管的栅极与源极间具有一相对应的临界电压。集成电路的设计及制造技术减少了操作电压及装置尺寸。当装置尺寸及电压电平减少时，每一装置的通道长度及氧化层厚度都会被减少。制造过程中，若改变栅极材料时，可降低临界电压，但却会增加漏电流。漏电流是指当栅极与源极间的电压小于CMOS装置的临界电压时，漏极与源极间的流动电流。在已知的动态环境架构中，漏电流造成总功率损耗的15％～30％。

在特定的时间周期中和/或在特定的情况下，CMOS电路或CMOS电路的局部电路可能不需正常工作，因而被闲置。由于流动的漏电流消耗宝贵的功率，因此，若维持全电源予闲置的电路实在是浪费且没有效率。对于CMOS技术而言，藉由减少CMOS装置的基极(bulk)电压或是基体(body)连接的电压，可减少漏电流。然而对于目前的40nm及28nm的CMOS技术而言，已知的方法无法有效地减少漏电流。

发明内容

本发明提供一种集成电路，包括：一整合供给总线、一闸控供给总线、一功能电路、一数字电源闸系统。数字电源闸系统包括：多个闸控装置、电源闸控系统、一整合控制调整器。功能电路具有一电压供给输入端，电压供给输入端耦接该闸控供给总线。数字电源闸系统具有整合电压位移功能。多个闸控装置的每一闸控装置具有一电流端对以及一控制端，电流端对耦接于整合供给总线与闸控供给总线之间。电源闸控系统控制一数字控制数值，其中数字控制数值具有多个位，数字控制数值的每一位控制这些闸控装置的至少一控制端，用以控制这些闸控装置的一部分。电源闸控系统藉由连续性地调整数位控制数值，执行电源闸控，用以将闸控供给总线的电压调降至一状态保留电压电平，在维持功能电路的一数字状态下，降低漏电流。整合控制调整器根据整合供给总线的电压的改变量，对数字控制数值进行一整合调整，用以在电源闸控下，增加闸控供给总线的电压，以预防闸控供给总线的电压低于状态保留电压电平。

在另一可能实施例中，提供一种位移方法，用以在电源闸控下，位移一供给电压。包括：控制多个电流装置，这些电流装置耦接于一非闸控供给总线与一闸控供给总线之间。触发一数字控制数值，用以导通这些电流装置的一部分，用以在一全电流模式下，将闸控供给总线的电压箝制在非闸控供给总线的电压。根据一闸控信号，并藉由周期地调整数位控制数值，用以执行电源闸控，直到闸控供给总线的电压达一状态保留电压电平，在保留一功能方块的一数字状态下，降低漏电流。在执行电源闸控时，执该数字控制数值的一整合调整，用以根据非闸控供给总线的电压改变量，增加闸控供给总线的电压，以避免闸控供给总线的电压小于状态保留电压电平。

附图说明

图1为本发明的多内核微处理器的一可能实施例。

图2为本发明图1的内核与相对应电源闸系统的一可能实施例。

图3为本发明的闸控电路的一可能实施例。

图4为本发明图3的侧方块的一可能实施例。

图5为本发明图4的处理控制字的高位部分的闸方块的一可能实施例。

图6为本发明图4的处理控制字的低位部分的闸方块的一可能实施例。

图7A及图7B为本发明图2的电源闸控系统的一可能实施例。

图8为本发明图7A及图7B的电源闸控制器的一可能实施例。

图9A及图9B为本发明图8的增量控制字调整器的一可能实施例。

图10A及图10B为本发明图8的整合控制字调整器的一可能实施例。

图11为本发明图8的控制字逻辑的一可能实施例。

图12为本发明图7B的时间解码器的一可能实施例。

图13为本发明图12的时钟位移器的一可能实施例。

图14为本发明图12的预设时钟选择电路的一可能实施例。

图15为本发明图12的固定恢复时钟选择电路的一可能实施例。

图16A及图16B为本发明图12的时钟周期选择器的一可能实施例。