[发明专利]具有管芯上电源选通电路的集成电路

说明书

背景技术

对于性能和功能性水平不断提高的集成电路(IC)，尤其是微处理器的持续增长的需求已经将这些器件推动到了每一管芯超过100兆个晶体管的电路密度。这一数字可能不久就超过单个管芯上有十亿个晶体管。通过使用栅极长度低于100nm的MOSFET晶体管使得晶体管密度的增加成为可能。由于栅极长度缩短，电源电压降低，在有些情况下，降到了1V以下。

时钟速度在3GHz以上的高速微处理器在以峰值负载工作时可能需要超过100瓦的功率。在操作电压低于1V时，该功率转换成的电源电流超过100A。此外，电流需求可能会在少数几个时钟周期中从空闲(＜20A)变为全功率，从而导致超过30GA/s的电流瞬变(di/dt)。

在很多应用中，这些高功率集成电路工作在非常低的占空比下。例如，可能只需要运行文字处理应用程序的计算机中的微处理器在每次敲击用户键盘上的键时工作几毫秒(低于每100毫秒一次)。这相当于百分之几或更低的占空比。在这种应用中，有机会通过减慢或停止微处理器时钟并降低电源电压以使漏电流最小化来节省大量功率。在电池供电的装置中，例如在PDA、手机、笔记本计算机等中，节省功率尤其重要。

不久前，随着所谓的“多内核”处理器(单个管芯上有两个或更多的处理单元)的出现，存在额外的需求(以及机会)，就是在一个或多个处理内核的空闲周期期间降低工作功率。

通常由外部电源和位于IC封装附近的高效可编程DC-DC电源变换器提供的一个或多个DC电源电压来为集成电路供电。通过集成电路封装上的管脚、引线、焊接区或突起来供电。传统上，为了减少供给集成电路的功率，会通过电源的编程输入指示其将供电电压降到低电平(经常是低于0.5伏)或零伏。因为电源变换器具有输出滤波器和高达几毫法的去耦电容，远超过100Hz的电源周期性变化(power cycling)将不会产生显著的功率节省效果。

附图说明

通过以下详细说明各实施例的特征和优点将变得显而易见，其中：

图1示出根据一个实施例的个人计算机的简化系统方框图；

图2A示出根据一个实施例的示例性集成电路的顶视图；

图2B示出根据一个实施例的示例性集成电路的侧视图；

图2C示出根据一个实施例的示例性集成电路的底视图；

图3A示出根据一个实施例的具有外部电源变换器的示例性集成电路；

图3B示出根据一个实施例的具有外部电源变换器模块的示例性集成电路；

图4示出根据一个实施例的具有外部电源变换器的示例性功率受控集成电路；

图5示出根据一个实施例的具有外部电源变换器的示例性功率受控集成电路；

图6A示出根据一个实施例的示例性集成电路封装；

图6B示出根据一个实施例的集成电路封装的示例性顶层；

图7示出根据一个实施例的集成电路封装上的示例性集成电路管芯；以及

图8示出根据一个实施例的集成电路封装上的示例性集成电路管芯的进一步细节。

具体实施方式

图1为示例性的基于微处理器的计算机系统100的简化方框图。计算机系统100包括母板105和电源110。母板105包含计算机系统100的所有内核处理和接口部件。计算机系统100中通常用到但未示出的其他部件包括硬盘驱动器、光盘驱动器(例如CD-ROM、DVD-ROM)、网络接口、视频/图形适配器、视频监视器和键盘。电源110将来自墙上插座或其他基本电源的AC输入转换成一个或多个适于母板105以及计算机系统100中的其他部件使用的DC电压(示为电源总线115)。