[发明专利]电压直方图生成

说明书

公开了一种用于生成电压直方图的集成电路。在示例方面中，集成电路包括串联耦合的多个延迟级、以及多个计数器。多个延迟级包括以第一传播速度传播第一信号的第一信令路径以及以第二传播速度传播第二信号的第二信令路径。第一传播速度比第二传播速度慢，并且两种速度均取决于电压。多个延迟级还包括每个相应延迟级的相应到达时间(TOA)检测电路。相应TOA检测电路生成相应级时序信号，其指示相应延迟级处的第一信号和第二信号之间的相对到达时间。多个计数器分别耦合到多个延迟级并且具有相应计数器值。相应计数器值响应于相应级时序信号而递增。

技术领域

本公开大体上涉及用于电子设备的集成电路中的电压电平，并且更具体地涉及使得集成电路(IC)能够生成片上电压直方图，该片上电压直方图指示随着时间的推移集成电路上存在的不同电压电平。

背景技术

集成电路芯片用作大多数现代电子设备背后的大脑。从智能手机到笔记本电脑、从车辆到家用电器、以及从工具到工业设备，这种芯片广泛存在。因此，集成电路负责实现通信、导航、娱乐、制造、以及其他能力。这些能力通过处理集成电路内的信号而被提供。通常使用由集成电路产生的电压电平或电流电平来创建信号。为了确保信号处理被适当地执行，集成电路将电压电平和电流电平保持在某个规定范围内。然而，由于制造期间出现的变化以及操作期间出现的环境因素的改变，这可能带来困难。

关于制造，一些类型的制造变化以“过程”为特征。术语“过程”涵盖了基于电路部件(诸如晶体管)如何被构建在半导体晶片上，集成电路预期被如何执行。关于操作环境，环境因素改变的示例是温度。简而言之，各个集成电路芯片基于例如过程、温度和电压而表现不同。为了在数千甚至数百万个芯片上提供一致的处理性能，设计人员想要确保集成电路能够根据发布的规范正确工作。无论集成电路的过程参数、当前电压电平或实际温度如何，都有望维持这种一致性能。

为了适应范围广泛的潜在操作情况，集成电路具有裕度以确保在给定一些改变变量(诸如电压)的情况下可以得到规定性能参数。通常，具有裕度暗示在集成电路的操作中设计了额外灵活性或余量，使得即使变量偏离理想值或者甚至轻微偏离优选值范围，也有可能正常运转。为了解决电压波动的影响，数字逻辑通常分为时序预算和电压预算，这些预算被单独指派了裕度。通过传统设计途径，这两个预算具有过量裕度，并且彼此独立确定。

电压裕度通常基于潜在最坏情况电压电平场景而建立，但是这种途径丧失了一些可用性能余量。可替代地，可以基于平均电压电平来建立电压裕度。为了获得电路随时间的推移而经历的平均电压电平，可以使用带有端子计数器的环形振荡器。振荡信号在环形振荡器周围传播。振荡信号通过环形振荡器的传播速度取决于电压。每当振荡信号传播完全通过环时，终端计数器就会递增。因此，某个时间段后，终端计数器所保持的计数越高，振荡信号在环形振荡器周围传播的同时存在的平均电压电平就越高。因此，环形振荡器可以被用于确定随着时间的推移的平均电压电平。

因此，通过使集成电路具有裕度的传统途径，可以考虑最大或最坏情况的电压电平用于使电压具有裕度。可替代地，可以考虑平均电压电平用于使电压具有裕度。因此，这两种传统途径都依赖于单个电压电平值。遗憾的是，如果仅考虑单个电压电平值，则实现用于使电压具有裕度的高级灵活策略很困难。

发明内容