[发明专利]改变谐振时钟模式

说明书

技术领域

本发明主题的实施例通常涉及数字器件中时钟分配的领域，并且更具体地涉及在集成电路的时钟分配网路中在谐振时钟模式和非谐振时钟模式之间改变。

背景技术

在集成电路系统（诸如微处理器、专用集成电路（ASIC）、片上系统（SOC）器件、超大规模集成（VLSI）芯片、或其他计算机处理器系统）中，时钟信号用于限定用于在集成电路系统内数据移动的时间参考（例如时钟速率）。通常，时钟信号通过将时钟信号传播至各个部分而控制集成电路各个部分的功能。当时钟信号在周期性时钟脉冲中不一致时，发生时钟抖动。当时钟脉冲在不同时刻到达集成电路的各个部分时，发生时钟偏斜（skew）。时钟抖动和时钟偏斜是影响集成电路恰当运行的问题。近期以做出努力以减小时钟抖动和偏斜，并且减小将时钟信号发送至集成电路各个部分所需的功率。

可以使用时钟分布网络（诸如时钟树或时钟网格）将全局时钟信号传播至集成电路的各个部分。时钟分布网络通常占用集成电路消耗的功率的很小一部分。最近，已经通过使用谐振时钟改进传统的时钟分布网络。谐振时钟涉及在电容器和电感器之间的能量的重复利用。能量在电容器（C）与电感器（L）之间交换，引起了磁场变化。磁场变化引起能量沿另一方向交换。由于电容器和电感器之间电路（也称作LC电路、LC振荡器、LC储能或者储能电路）内的能量的周期性交换，发生了谐振。

谐振钟控需要较少功率以维持一致性的时钟信号。谐振时钟网格电路利用了链接至时钟分布网络的LC电路群组中的谐振钟控。传统地，谐振时钟网格电路已经设计用于基于LC电路电子特性的特定谐振频率。谐振时钟网格的谐振频率可以与集成电路的特定时钟速率相关联。

发明内容

在本公开中，提供了一种方法和设备，用于控制时钟分布网络的多个谐振开关以在非谐振时钟模式和谐振时钟模式之间转变。在非谐振和谐振时钟模式之间的转变可以包括在一系列时钟周期期间的时钟分区驱动器（也称作时钟分区缓冲器）的强度改变（例如减小或者增大），以及与改变时钟分区驱动器的强度配合而修改与谐振电路相关联的多个谐振开关的单独的谐振开关。修改多个谐振开关的单独谐振开关可以包括逐渐启用（例如步进式）对应于谐振电路的谐振开关的量。修改多个谐振开关的单独谐振开关可以包括使用可调电阻器而渐进阻尼衰减或者非阻尼衰减对应的谐振电路。

根据本公开的一个方面，提供一种方法，包括：从非谐振时钟模式转变至第一谐振时钟模式，其中，所述转变包括：在一系列时钟周期期间，减小时钟分区驱动器的强度；以及在一系列时钟周期期间，与所述减小时钟分区驱动器的强度配合地修改与谐振电路相关联的多个谐振开关的单独谐振开关。

可选地，所述方法进一步包括：检测用于在所述非谐振时钟模式与所述第一谐振时钟模式之间的转变的激励，其中所述转变响应于所述检测。

可选地，所述激励基于时钟速率的改变超出阈值水平。

可选地，所述多个谐振开关包括可调谐振开关。

可选地，所述多个谐振开关的每个谐振开关与连接至时钟分布电路的对应谐振电路相关联。

可选地，所述减小时钟分区驱动器的强度包括以步进方式或者连续程度逐渐改变所述强度。

可选地，所述修改多个谐振开关的单独谐振开关包括以步进方式或者连续量逐渐启用所述多个谐振开关的单独谐振开关。

可选地，所述修改多个谐振开关的单独谐振开关包括以波形图案启用所述多个谐振开关的单独谐振开关。

可选地，所述修改多个谐振开关的单独谐振开关包括以线性步进图案闭合所述多个谐振开关的单独谐振开关。

可选地，所述修改多个谐振开关的单独谐振开关包括修改与所述线性步进图案相关联的步进尺寸，所述步进尺寸是非线性的。

可选地，所述转变进一步包括：在所述一系列时钟周期期间，与所述改变时钟分区驱动器的强度配合地改变与所述谐振电路相关联的电阻。

可选地，与连接至时钟分布网络的时钟源相关联的功率消耗取决于所述转变。

可选地，所述方法进一步包括：在所述从非谐振时钟模式转变至第一谐振时钟模式之前：从第二谐振时钟模式转变至所述非谐振时钟模式。

可选地，所述多个谐振开关和时钟分区驱动器是时钟分布网络的一部分，并且所述时钟分布网络包括时钟树设计、时钟栅格设计、链接至时钟树的时钟栅格、或者时钟脊柱（clock spine）设计的一个或多个。