[发明专利]功率管理以及用于实现功率管理的方法、集成电路和集成电路封装

说明书

本发明公开了一种功率管理以及用于实现功率管理的方法、集成电路和集成电路封装。一个示例性实施方案是一种操作便携式音频设备的方法，该方法包括：由电源控制器读取来自逻辑门延迟线的逻辑速度测量值，该电源控制器和该逻辑门延迟线实现在半导体衬底上；由该电源控制器基于逻辑速度测量值来计算速度裕度；由该电源控制器生成指示修改的电压电平的值，该生成基于该速度裕度；以及由该半导体衬底上的主电压转换器响应于指示该修改的电压电平的该值而修改输出电压。

技术领域

本专利申请涉及集成电路器件的功率管理技术领域。

背景技术

低功率消耗在电池驱动的便携式音频设备(诸如助听器)中起关键作用。减小助听器的尺寸可实现设备与人耳(例如耳道)的适当物理贴合。可通过减少设备消耗的功率来实现减小尺寸。由于助听器通常运行使用集成电路来执行大量数字处理的复杂算法，因此减小尺寸可具有挑战性。此类设备中数字逻辑的功率需求可大量存在，并且通常占总功率消耗的最大部分。

发明内容

至少一个示例是操作半导体衬底上的集成电路的方法，该方法包括：由电源控制器读取来自逻辑门延迟线的逻辑速度测量值，该电源控制器和该逻辑门延迟线实现在半导体衬底上；由该电源控制器基于该逻辑速度测量值来计算速度裕度；由该电源控制器生成指示修改的电压的值，该生成基于速度裕度；以及由该半导体衬底上的主电压转换器响应于指示该修改的电压的该值而修改输出电压。

在示例性方法中：计算速度裕度还可包括确定逻辑速度测量值与目标速度值之间的差值。修改输出电压还可包括选自以下各项中的至少一者：响应于指示修改的电压的值而增大输出电压；以及响应于指示修改的电压的值而减小输出电压。确定逻辑速度测量值与目标速度值之间的差值还包括确定逻辑速度测量值快于或慢于目标速度值的量。

在示例性方法中，读取逻辑速度测量值还可包括确定生效状态在预定时间段内沿逻辑门延迟线传播的距离。

在示例性方法中，主电压转换器还可包括选自以下各项中的至少一者：电荷泵；开关模式功率转换器；和线性稳压器。

示例性方法还可包括：由主体电压控制器测量指示半导体衬底上的器件的功率消耗的信号，该主体电压控制器实现在该半导体衬底上；由主体电压控制器生成指示修改的主体电压的值，该生成基于指示功率消耗的信号；以及由该半导体衬底上的主体电压转换器修改施加到该半导体衬底上的多个晶体管的主体电压，该修改是响应于指示该修改的电压的该值而进行的。生成指示修改的主体电压的值还可包括生成指示修改的主体电压的值，使得该主体电压减少选自包括以下各项中的至少一者：多个晶体管的功率消耗；和多个晶体管的泄漏电流。主电压转换器还可包括电荷泵，并且其中测量指示功率消耗的信号还包括对由该电荷泵执行的泵动作次数进行计数。主电压转换器还可包括开关模式功率转换器，并且其中测量指示功率消耗的信号还包括对该开关模式功率转换器的主开关生效次数进行计数。主电压转换器还可包括电荷泵，并且方法还包括：由泵控制器读取指示提供给该电荷泵的电压的值，该泵控制器实现在半导体衬底上；由泵控制器读取指示电荷泵的输出电压的值；由泵控制器将指示提供的电压的值除以指示输出电压的值以生成结果；基于结果、阈值比率值和滞后值来确定电荷泵比率；以及基于该电荷泵比率来改变该电荷泵的操作特征。

在示例性方法中，主电压转换器可以是电荷泵，并且方法还可包括：由泵控制器读取指示提供给该电荷泵的电压的值，该泵控制器实现在半导体衬底上；由该泵控制器读取指示电荷泵的输出电压的值；由泵控制器将指示提供的电压的值除以指示输出电压的值以生成结果；基于结果、阈值比率值和滞后值来确定电荷泵比率；以及基于该电荷泵比率来改变该电荷泵的操作特征。