[发明专利]一种保持工作在亚阈值区的动态自适应SOC系统及调节方法

说明书

本发明涉及一种保持工作在亚阈值区的动态自适应SOC系统及调节方法，它包括亚阈值电源电压产生电路、工作状态检测电路、数字SOC电路和时钟模块；所述时钟模块输出同一个时钟或者频率到所述工作状态检测电路和数字SOC电路中，工作状态检测电路实时比较反馈的时钟或者频率动态自适应调节输出到所述亚阈值电源电压产生电路的基准电路，进而调节输入到数字SOC电路的电压，使其工作在亚阈值区。本发明实现了动态自适应调整，提高了生产良率，同时克服了不可预知的工作环境导致的失效。

技术领域

本发明涉及集成电路SOC技术领域，尤其涉及一种保持工作在亚阈值区的动态自适应SOC系统及调节方法。

背景技术

IOT的兴起对超低功耗SOC(系统级芯片)的需求越来越强烈。实现超低功耗常用的一种方式是通过使SOC工作在亚阈值区域来实现，为了让系统工作在亚阈值区，只需要将系统的电源电压降低到亚阈值附近。由于系统工作在亚阈值区，电路的可靠性大幅降低，通常需要大量的实验来尝试合适的电源电压，但由于芯片制造过程中工艺参数按某种统计分布而非完全确定以及工作环境不可预知，这种实验得出的电源电压并不能很好的保证芯片的良率以及在不同的工作环境下都可靠的运行。

如图1所示，在现有的技术方案中，亚阈值电源电压产生电路通常是线性稳压器，通过调节参考电压或者线性稳压器的输出来产生数字SOC电路的工作电压，这种方式下亚阈值电源产生电路的输出时一个固定的电压，由于集成电路工艺参数总是按照某种统计分布而非完全确定的，所以，固定的数字SOC工作电压不能兼顾工艺参数变化以及工作环境的所有情况，采用固定电压会使得那些处于边缘参数或者极端工作环境的数字SOC电路不能工作在最佳状态，从而影响数字SOC电路的性能参数甚至导致数字SOC电路不能工作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种保持工作在亚阈值区的动态自适应SOC系统及调节方法，解决了现有数字SOC电路不能工作在最佳状态以及，从而影响数字SOC电路的性能参数甚至导致数字SOC电路不能工作的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种保持工作在亚阈值区的动态自适应SOC系统，它包括亚阈值电源电压产生电路、工作状态检测电路、数字SOC电路和时钟模块；所述时钟模块输出同一个时钟或者频率到所述工作状态检测电路和数字SOC电路中，工作状态检测电路实时比较反馈的时钟或者频率动态自适应调节输出到所述亚阈值电源电压产生电路的基准电路，进而调节输入到数字SOC电路的电压，使其工作在亚阈值区。

所述亚阈值电源电压产生电路包括一线性稳压器；所述线性稳压器的输出端连接一mos管的栅极，mos管的漏极串联两个电阻后接地，mos管的源极连接VDD电压端；两个电阻的连接端输出一个正向反馈到所述线性稳压器的正向输入端；所述mos管的漏极输出VDIG电压到所述数字SOC电路；根据输入的不同基准电压实现不同VDIG电压的输出。

所述工作状态检测电路包括一频率比较器；所述时钟模块与所述频率比较器的正向输入端连接；在所述频率比较器的负向输入端连接有一环形振荡器，频率比较器的输出端输出一基准电压到所述线性稳压器的负向输入端；所述振荡器与所述mos管的漏极连接；通过比较环形振荡器的频率变化控制调节输出的基准电压的高低。

所述环形振荡器包括由多级反相器串联组成，串联后两端的反相器连接到所述频率比较器的负向输入端；每级反相器均包括两个串联的mos管，两个串联mos管的一端接地，另一端与所述亚阈值电源电压产生电路中mos管的漏极连接。

所述环形振荡器包括由三级反相器串联组成；通过调节mos管的长度和沟道宽度将三个反相器中的两个串联mos管分别配置为工艺分布的最差值、工艺分布的中心值和工艺分布的最优值，以得到环形振荡器的频率变化。