[发明专利]电力门缓升控制装置和方法

说明书

提供一种装置，包括：电力门器件，耦合到门控的电力供给节点和非门控的电力供给节点；和控制电路，耦合到电力门器件，其中，控制电路通过提供在时间上分开的至少两个偏置电压以逐渐开启电力门器件，来开启电力门器件。

优先权要求

本申请要求2017年3月22日提交的题为“POWER GATE RAMP-UP CONTROLAPPARATUS AND METHOD”的美国专利申请No.15/466,688的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

使用电力门(power gate)来控制对一个或多个逻辑区域的电力供给。例如，可以在处理器中使用电力门来对处理器的处理核的电力供给进行门控(例如，启用或禁用电力供给)。电力门通常耦合到门控的电力供给节点和非门控的电力供给节点，其中，在该示例中，门控的电力供给节点耦合到处理核，而非门控的电力供给节点耦合到电源。

当电力门晶体管首次开启时，该晶体管在门控的电力供给节点与非门控的电力供给节点之间的源-漏极电压差(Vsd)非常大。这个大的Vsd使得通过晶体管的初始缓升(rampup)电流成为挑战，因为该初始缓升电流可能导致晶体管硅的自发热温度问题。例如，初始缓升电流导致电力门硅的温度升高到其安全水平以上，从而引起硅过热，产生可靠性问题。电流的初始缓升速率可能导致di/dt事件，或者在提供给门控的电力供给节点的供给上产生过度IR降。电流的初始缓升速率如果不被控制，则可能导致违反金属可靠性限制，并且因此，初始缓升速率是对电力门晶体管进行缓变的约束。该约束会限制能够开启的电力门晶体管的最小尺寸。

与对电力门晶体管进行缓变相关联的另一个约束限制了来自电力门晶体管的最大电流(Imax)，以防止非门控的电力供给节点(或非门控的电源轨)上出现过度下降或可靠性问题。例如，一些电路在电力门晶体管正在开启时可能正在使用非门控的电源轨，并且因此，潜在地因电压降高而引起失败。该约束限制了能够开启的电力门晶体管的最大尺寸。在工艺、电压和温度(PVT)范围上满足这些约束是一项挑战。

附图说明

从以下给出的对本公开的各种实施例的详细描述以及附图，将更全面地理解本公开的实施例，然而，这些描述和附图不应当被认为将本公开限制于特定实施例，而是仅供解释和理解。

图1示出了根据本公开的一些实施例的用于对各片电力门晶体管进行缓变的缓升电路的高层次架构。

图2示出了根据本公开的一些实施例的用于对电力门电路进行缓变的装置。

图3示出了根据本公开的一些实施例的用于控制电力门电路的缓变的流程图或有限状态机(FSM)。

图4A-B示出了根据本公开的一些实施例的分别示出门控的电力供给节点上的恒定电流和关联的缓升电压的图线。

图5A-C示出了根据一些实施例的示出使电流供给接近恒定或恒定(这继而使得门控的电力供给节点上的电压的缓升时间更快)的偏置电压的缓变的图线。

图6示出了根据本公开的一些实施例的生成各种偏置电压的电路。

图7示出了根据一些实施例的具有电力门缓升电路的智能设备或计算机系统或SoC(片上系统)。

具体实施方式