[发明专利]用于快速唤醒的电源开关加速方案

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路，并且更特别地，涉及具有电源门控功能块的集成电路。

背景技术

随着集成电路“芯片”上包含的晶体管的数量不断增加，集成电路中的电源管理的重要性也不断增加。电源管理对于包括在诸如个人数字助理(PDA)、移动电话、智能电话、笔记本计算机、网络终端计算机等的移动设备中的集成电路可能是至关重要的。这些移动设备通常依赖于电池功率，并且降低集成电路中的功耗可以增加电池的寿命。此外，降低功耗可以减少由集成电路产生的热量，这可以减少包括集成电路的设备中的散热要求(不管它是否依赖于电池功率)。

时钟门控通常被用于通过禁止时钟信号被提供给空闲电路，来在集成电路中降低动态功耗。虽然时钟门控对于降低动态功耗是有效的，但是空闲电路仍然保持通电。空闲晶体管中的漏电流导致静态功耗。更快的晶体管(对例如栅极端子上的输入信号变化做出反应的那些晶体管)也倾向于具有较高的漏电流，这通常在集成电路中(特别是在高性能设备中)导致高的总漏电流。

为了抵消漏电流的影响，一些集成电路实施了电源门控。通过电源门控，到空闲线路的接地路径的功率被中断，从而将漏电流降低到接近零。通过中断功率的开关仍然可能有少量的漏电流，但是它整体来看基本上小于空闲电路的漏电流。

电源门控对于集成电路设计提出了挑战。当块被上电和掉电时，流向该块的电流的变化可以在电源供应连接上产生噪声。该噪声可以影响集成电路的工作，包括导致错误的操作。另外，电流的变化率随着半导体制造工艺、提供给集成电路的电源电压幅值以及集成电路的工作温度的改变而变化。当这些因素降低电流的变化率时，在使能电源门控块中产生的延迟可能相应地增加。

发明内容

公开了在唤醒期间的电源开关加速方案的方法和装置。在一个实施例中，集成电路包括至少一个电源门控电路块。电源门控电路块包括虚拟电压节点，当块激活时从虚拟电压节点向其中的电路提供电压。电源开关(例如，晶体管)耦接在虚拟电压节点和相应的全局电压节点之间。当开关被断开时，功率不被提供给电源门控电路块。当电源门控电路块被唤醒(即，上电)时，电源开关可以以顺序的方式被激活。当虚拟电压节点上的电压增大时，电源开关被激活的速率也可以增大。依次激活电源开关可以防止过量的电流流入到电源门控电路块中，并且降低电源噪声。当虚拟电压节点上的电压至少处于一定水平时激活电源开关的速率的增大可以允许更快的唤醒，同时仍然使得唤醒序列可以保持在电流和噪声规范内。

在各种实施例中，每个电源开关可以与一个或多个延迟链中的一个耦接。每个延迟链可以包括多个串联耦接的延迟元件。每个延迟元件的输出与电源开关中的相应一个(例如，晶体管的栅极端子)耦接。使能信号可以被施加到延迟元件中的第一延迟元件，并可以通过延迟链传递，其中每个延迟元件提供某一延迟量。当每个延迟元件输出被断言的使能信号时，它对应的电源开关被激活。从而，当使能信号通过延迟链传递时，电源开关被依次激活。随着出现在虚拟电压节点上的电压增大，延迟元件的延迟量可以降低，从而允许更快的使能信号传递。这反过来可以加快电源开关被激活的速率。

可以以多种方式来实现对电源开关激活的速率的加快。在一个实施例中，可以通过响应于电路检测到虚拟电压节点上的电压幅值处于或超过某个阈值的指示的断言来实现减小延迟元件的延迟(从而促进使能信号的更快传递)。响应于接收到该指示，延迟元件可以相应地减小在其中提供的延迟量，从而加快使能信号的传递。

在另一实施例中，每个延迟元件可以被耦接来直接从虚拟电压节点接收电压。延迟元件可以被配置为使得由每个延迟元件提供的延迟与虚拟电压节点上的电压的增大相对应地减小。延迟的减小可以随着出现在虚拟电压节点上的电压增大是连续的。在另一实施例中，每个延迟元件可以响应于虚拟电压节点上的电压满足或超过阈值来减小它们各自的延迟。第一电源开关使能和第二电源开关使能之间的间隔可以被预先确定为使得，来自第二组电源开关的额外电流不会导致总电流超过最大电流和在快的PVT条件下仅有第一组电源开关被使能期间的最大di/dt。

在又一实施例中，控制单元可以激活与其它之前被激活的延迟元件并行的额外的延迟链(从而额外的延迟元件)。当更多的延迟元件被并行激活时，更多的电源开关在给定时间被激活，从而增大电源开关被激活的的整体速度。

附图说明

以下的详细描述对于附图进行的参照，现在简要描述这些附图。

图1是集成电路的一个实施例的框图。

图2是图1所示的电源门控块的一个实施例的框图。