[发明专利]一种在系统可编程PD芯片及其编程方法

说明书

本发明公开了一种在系统可编程PD芯片及其编程方法，当需要编程时，PD芯片与供电端交互信息，供电端提供特定高压，编程管理模块开启编程高压控制电路为存储单元阵列提供编程高压，高压供电期间由降压电路为芯片各模块提供正常工作电压，省去了结构复杂、面积较大的升压电荷泵，能够用OTP存储单元实现多次编程效果。本发明电路简单、MASK模具层数少、晶圆制造光刻次数少、芯片面积小、成本低。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种在应用系统中可编程的USB PD芯片及其编程方法。

背景技术

根据USB PD（Power Delivery）规范，USB3.x或USB4等超速信号线应使用eMarker线缆（Electronically Marked Cable），eMarker线缆不仅包含线材，还包含了一个焊接了USB PD芯片的PCB板。另外，USB PD芯片也可以用于与电力传输有关的其它应用。

以eMarker线缆为例，其中的PD芯片需要提供此线缆的多个参数信息，例如信号速率、线长/延时、线缆特性、供电电压、供电电流、厂商识别信息等。线缆工厂如果采购多种不同参数的PD芯片贴片加工成多种PCB板，那么会因为种类多而带来管理上的不便和库存压力。另一种做法是将默认参数或空白数据的可编程PD芯片提前贴片加工成有待编程的通用PCB板，当有各种市场需求时，再焊上不同的线材，并向可编程PD芯片置入对应的参数和应用信息，作为成品eMarker线缆出厂。进一步，已售出到终端的eMarker线缆，还可以允许后期在应用系统中再编程以支持线缆参数调整和更新。

如果不考虑在系统可编程，PD芯片可以用以OTP一次性可编程存储器为程序存储器的MCU架构，不但硬件成本很低，且OTP兼容PD芯片设计时所用的各类BCD高压工艺，不增加光刻次数和制造成本。

如果PD芯片需要支持后期在系统可编程，如图1所示，常规的方案是用FLASH闪存（或者EEPROM，下同）作为存储器，技术复杂，一般采用第三方专业存储器IP厂家或者晶圆制造厂的FLASH IP模块，其结构中都自带一个包含多个电容在内的全内置的升压电荷泵以实现存储器编程，结构复杂，面积大。而PD芯片所需的存储容量通常很小，以8K或更低容量的FLASH为例，升压电荷泵的面积甚至超过存储单元阵列的面积。为简化表述，图1中省略了地址译码等业界公知的必要基本电路。

另一方面，由于PD芯片一般需要支持高压，通常采用BCD高压工艺，而高压工艺和存储工艺在晶圆制造厂都属于专用或特色工艺，需要分别加上多层额外光刻，例如FLASH加8层MASK、BCD高压加5层MASK，相比原十几层MASK的普通工艺，技术和制造及测试都较为复杂，层数多，单位面积的成本高。高压工艺通常会按电压级别分段，例如40V以下、80V以下、200V以下等几个档位，但同时支持FLASH存储和高压的制造工艺却相对较少，例如，晶圆制造厂开发了40V耐压的BCD+FLASH工艺，很可能不同时开发60V级别耐压的BCD+FLASH工艺，所以，高压与FLASH存储的组合工艺较有限，不利于应对各类细分需求。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中在系统可编程PD芯片结构复杂、成本高的问题，本发明提供一种在系统可编程PD芯片及其编程方法。

技术方案：一种在系统可编程PD芯片，包括编程管理模块、编程高压控制电路、存储单元阵列、存储器读写接口电路、PD收发器、PD控制器及降压电路，所述编程管理模块与编程高压控制电路、存储器读写接口电路、PD控制器连接，所述编程高压控制电路的高压输入端及降压电路的输入端均连接外部电源引脚，编程高压控制电路的高压输出端连接存储单元阵列的编程电压端，PD控制器连接PD收发器，所述存储器读写接口电路连接存储单元阵列，所述降压电路的输出端连接编程管理模块、存储器读写接口电路、PD控制器及PD收发器的工作电源端，所述编程管理模块用于与外部PD供电端交互信息以及控制编程高压控制电路开启编程高压传输。

进一步地，所述编程管理模块包括MCU、微处理器或数字逻辑电路中的一种或多种。