[发明专利]动态电压裕度恢复

说明书

本公开涉及动态电压裕度恢复。在一个实施方案中，集成电路包括部件(例如，处理器)和控制电路的多个实例。该实例可被配置为在各种模式中操作。该模式中的一些模式无法呈现电源上的最坏情况负荷。该控制电路可被配置为监测实例并检测实例正在其中操作的模式。基于该监测，该控制电路可请求恢复针对该实例中的最坏情况状况所创建的电压裕度的一部分。如果该实例要改变模式，则其可被配置为从控制电路请求模式变化。如果模式变化使得当前供电电压幅值增大(例如，使所恢复的电压裕度中的一些电压裕度复原)，则控制电路可导致复原并允许其在准许模式变化之前完成。

本申请是申请日为2015年2月13日、申请号为201580006847.3、题为“动态电压裕度恢复”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及集成电路中的电源管理领域。

背景技术

给定集成电路可包括多种部件，并且在某些情况下可包括相同部件的多个实例。例如，片上系统(SOC)可包括形成SOC的中央处理单元(CPU)的一个或多个处理器、一个或多个存储器控制器、各种外围电路(诸如图形设备、显示控制器、图像处理部件、音频处理部件、联网部件、外围接口控制器等)。每个部件被设计成以指定时钟频率(或简单地说频率)和对应的供电电压幅值进行操作。不同的部件可具有不同的操作点(频率/供电电压幅值对)，并且如果电压幅值在使用期间不同，则在集成电路中可能存在不同的供电电压层。

在使用期间提供给部件的实际供电电压幅值大于设计该部件所针对的供电电压幅值。差值的显著的一部分(被称为电压裕度，或简称为裕度)考虑到可能的电压损耗(被称为电压降或下降)。具体地在使用期间供电电压变动的重要来源是由于向集成电路提供电力的电源管理单元和集成电路内的负载之间的电阻所导致的电流-电阻(IR)下降。电阻可包括电路板上的导体中的电阻、集成电路封装的引脚和集成电路内的负载(例如，集成电路的部件)之间的导体中的电阻等。部件消耗的电流越大，IR降越高。另外，电流的显著变化使得瞬态电压下降(被称为L*di/dt电压下降，由于系统中的电感和瞬态电流改变的组合导致压降)。为了确保部件在所有情况下适当地操作，假设针对部件的最坏情况的电流和di/dt状况并增大所需供电电压幅值以确保即使最坏情况的状况发生，部件所经受的供电电压幅值也足以正确操作。在包括部件的多个实例(例如，多个处理器)的情况下，假设所有实例同时在最坏情况下操作并且确定对应的电压裕度。

保持比本来所需值更高的供电电压幅值消耗电力和高端性能。IR降和L*di/dt下降高度依赖于工作负荷，其随活动态实例的数量以及工作负荷是否正利用大多数耗电量大的实例而变化。因此，在实例不呈现电源的最坏情况负荷时，电压裕度大于所需值并且功率消耗高于必要值。

发明内容

在一个实施方案中，集成电路包括部件和控制电路的多个实例。该实例可被配置为在各种模式中操作，其中一些模式无法呈现电源上的最坏情况负荷。该控制电路可被配置为监测实例并检测实例正在其中操作的模式。基于该监测，该控制电路可请求恢复针对该实例中的最坏情况状况所创建的电压裕度的一部分。如果该实例要改变模式，则其可被配置为从控制电路请求模式变化。如果模式变化使得当前供电电压幅值增大(例如，使所恢复的电压裕度中的一些电压裕度复原)，则控制电路可导致复原并允许其在准许模式变化之前完成。在各种实施方案中，该电压裕度恢复可通过减小供电电压幅值或在相同供电电压幅值下增大频率而发生。在一些实施方案中，有效功率/性能比可更优化并且可随条件动态变化。

在一个实施方案中，该部件可为SOC的处理器(CPU)。该处理器可包括用于执行各种类型的指令操作的指令执行管道。在某些模式中，该指令执行管道中的一个或多个指令执行管道可被禁用，这可确保最坏情况供电负荷被阻止。为了启用或禁用管道，该处理器可被配置为请求控制电路的许可，该控制电路可被配置为监测每个处理器实例的模式，以确定电压裕度恢复是否被复原(部分地或全部地)，并且在准许该请求之前之前使所恢复的电压裕度复原。

附图说明