电压调节装置及电压调节方法制造方法及图纸

一种电压调节装置及其电压调节方法，包括：分配系统，用于根据芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压，还用于探测芯片中各电源域的运行电压，获取相应电源域的探测电压，分配系统还用于根据预测电压和探测电压，获得相应电源域电压分配的控制信号；调压系统，与分配系统和芯片中各电源域相连，用于根据分配系统输出的控制信号对芯片中相应电源域的电压进行调节，以使相应电源域在执行任务时的探测电压达到预测电压。本发明专利技术通过一个电压调节装置实现了同时控制芯片内多个电源域电压的功能，并且采用数字控制部件替代现有技术中的模拟电路，缩小了芯片内电压调节装置的面积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路设计领域，特别涉及一种电压调节装置及电压调节方法。
技术介绍
因此在现今的片上系统(System on Chip，SoC)设计中需要设置许多电压调节装置，用于向不同电源域提供不同电压。参考图1，示出了现有技术一种电压调节装置的结构示意图。电压调节装置1包括：参考电路11，比较器12，驱动单元13以及反馈单元14；比较器12的两个输入端分别连接参考电路11的输出端和反馈单元14的输出端，比较器12的输出端连接所述驱动单元13的输入端。驱动单元13的输出端连接反馈单元14的输入端和负载单元2。参考图2，图2示出了图1中电压调节装置的具体电路图。驱动单元13具体包括PMOS晶体管M1；反馈单元14包括有多个串联电阻R1、R2。反馈单元14的分压作为反馈电压Vfb，比较器12用于比较反馈电压Vfb和参考电路11产生的参考电压Vref。比较器12的比较结果用于决定驱动单元13的导通或者截止，当所述反馈电压Vfb与所述参考电压Vref不相等的时候，所述比较器12控制所述驱动单元13导通，改变所述反馈电压Vref。经历多次反馈之后，直到反馈电压Vfb与参考电压Vref区域相等，从而得到稳定的输出电压Vout。实际应用中，可以通过调整参考电压Vref和反馈单元14中的串联电阻使得输出电压Vout为预定电压值。继续参考图2，现有技术还会在负载单元2中设置电源门控(Power Gating)21，在负载不工作的时候，断开所述负载，以达到减小漏电的目的。具体的，电源门控21包括PMOS晶体管M2。但是现有技术中的电压调节装置面积较大，而且在每个需要电压调节的电源域内都需设置电压调节装置，因此需要耗费相当的晶圆面积设置众多的电压调节装置。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种电压调节装置和电压调节方法，以减小电压调节装置的面积。为解决上述问题，本专利技术提供一种电压调节装置，用于调节芯片中一个或多个电源域的电压，包括：分配系统，用于根据所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压，还用于探测所述芯片中各电源域的运行电压，获取相应电源域的探测电压，所述分配系统还用于根据所述预测电压和所述探测电压，获得相应电源域电压分配的控制信号；调压系统，与所述分配系统和所述芯片中各电源域相连，用于根据分配系统输出的所述控制信号对所述芯片中相应电源域的电压进行调节，以使相应电源域在执行任务时的探测电压达到所述预测电压。可选的，所述分配系统包括：探测模块，用于探测所述芯片中各电源域的运行电压，获取相应电源域的探测电压；预测模块，用于根据所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压；分配模块，用于根据所述预测电压和所述探测电压，获得相应电源域电压分配的控制信号。可选的，所述探测模块包括：参考电路，用于产生参考电压；模数转换器，与所述参考电路以及所述芯片中各电源域相连，用于输出与所述芯片中各电源域探测电压相对应的数字信号。可选的，所述参考电路为带隙基准电路。可选的，所述模数转换器为逐次逼近寄存器型模数转换器。可选的，所述电压调节装置还包括处理模块，用于控制所述芯片各电源域执行任务；所述预测模块与所述处理模块相连，用于根据所述处理模块提供的所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压。可选的，所述处理模块为中央处理器。可选的，所述调压系统包括一个或多个调压模块，所述调压模块与所述芯片中各电源域对应相连，用于根据分配系统输出的所述控制信号对所述芯片中相应电源域的电压进行调节，以使相应电源域在执行任务时的探测电压达到所述预测电压。可选的，所述调压模块包括电源门控单元，所述电源门控单元包括与相应电源域相连的一个或多个晶体管；所述一个或多个晶体管用于根据所述分配系统输出的所述控制信号打开或关闭以实现对相应电源域的电压调节。可选的，所述晶体管的最小尺寸为根据对应电源域的最小工作电流所确定的尺寸。可选的，所述最小尺寸的晶体管为一倍电源门控单元，所述调压模块包括多个电源门控单元，所述电源门控为所述一倍电源门控单元的倍数。可选的，所述电压调节装置还包括退耦电容，所述退耦电容与相应电源域相连，用于在相应电源域所对应的调压模块中所有电源门控单元均导通仍无法使探测电压达到预测电压时，与相应电源域相连，以使相应电源域在执行任务时的所述探测电压达到所述预测电压。可选的，所述电压调节装置还包括存储模块，用于存储不同尺寸晶体管在不同源漏电压下的导通电阻，还用于存储所述芯片中各电源域的探测电容、芯片的系统频率以及各电源域相对应调压模块中晶体管的打开或关闭状态；所述分配模块包括：预测处理单元，与所述存储模块相连，用于根据所述预测电压获得实现所述预测电压所需要的调压模块中晶体管的打开或关闭状态，还用于根据所述预测电压以及所述导通电阻获得相对应电源域的预测电流；探测处理单元，与所述存储模块相连，用于根据所述探测电容、所述预测电压、所述探测电压、所述系统频率、所述导通电阻以及所述调压模块的运行状态获得相对应电源域的探测电流；识别单元，用于根据所述预测电流和探测电流的相对大小，判断相应电源域在执行任务时的探测电压是否为所述预测电压；信号处理单元，与所述识别单元相连，用于在所述识别单元判断相应电源域在执行任务时的探测电压不是所述预测电压时，根据所述预测电流，获得相应电源域电压分配的控制信号，输出所述控制信号。可选的，所述分配系统按一预设频率获取所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压；所述分配系统还按所述预设频率获取相应电源域的探测电压；所述分配系统还按所述预设频率根据所述探测电压和所述预测电压，获得相应电源域电压分配的控制信号；所述调压系统，根据所述分配系统按所述预设频率输出的所述控制信号，对所述芯片中相应电源域的电压进行调节，以使相应电源域在执行任务时的探测电压达到所述预测电压。本专利技术还提供电压调节方法，用于调节芯片中一个或多个电源域的电压，包括：获取所述芯片中各电源域的探测电压；获取所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压；根据所述预测电压和所述探测电压，获得相应电源域电压分配的控制信号；根据所述控制信号，对所述芯片中各电源域的电压进行调节，以使相应电源域在执行任务时的探测电压达到所述预测电压。可选的，所述电压调节方法还包括额外补偿步骤，当相应电源域无法实现电压调节时，通过额外增加相应电源域的电压，以使相应电源域在执行任务时的所述探测电压能够达到所述预测电压。可选的，所述获取所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压的步骤包括：按一预设频率获取所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压；获取所述芯片中各电源域的探测电压的步骤包括：按所述预设频率获取所述芯片中各电源域的探测电压；根据所述预测电压和所述探测电压，获得相应电源域电压分配的控制信号的步骤包括：按所述预设频率获得相应电源域分配的控制信号。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术通过一个电压调节装置实现了同时控制芯片内多个电源域电压的功能，即利用一个电压调节装置代替了多个现有技术中的电压调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压调节装置，用于调节芯片中一个或多个电源域的电压，其特征在于，包括：分配系统，用于根据所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压，还用于探测所述芯片中各电源域的运行电压，获取相应电源域的探测电压，所述分配系统还用于根据所述预测电压和所述探测电压，获得相应电源域电压分配的控制信号；调压系统，与所述分配系统和所述芯片中各电源域相连，用于根据分配系统输出的所述控制信号对所述芯片中相应电源域的电压进行调节，以使相应电源域在执行任务时的探测电压达到所述预测电压。

【技术特征摘要】
1.一种电压调节装置，用于调节芯片中一个或多个电源域的电压，其特征在于，包括：分配系统，用于根据所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压，还用于探测所述芯片中各电源域的运行电压，获取相应电源域的探测电压，所述分配系统还用于根据所述预测电压和所述探测电压，获得相应电源域电压分配的控制信号；调压系统，与所述分配系统和所述芯片中各电源域相连，用于根据分配系统输出的所述控制信号对所述芯片中相应电源域的电压进行调节，以使相应电源域在执行任务时的探测电压达到所述预测电压。2.如权利要求1所述的电压调节装置，其特征在于，所述分配系统包括：探测模块，用于探测所述芯片中各电源域的运行电压，获取相应电源域的探测电压；预测模块，用于根据所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压；分配模块，用于根据所述预测电压和所述探测电压，获得相应电源域电压分配的控制信号。3.如权利要求2所述的电压调节装置，其特征在于，所述探测模块包括：参考电路，用于产生参考电压；模数转换器，与所述参考电路以及所述芯片中各电源域相连，用于输出与所述芯片中各电源域探测电压相对应的数字信号。4.如权利要求3所述的电压调节装置，其特征在于，所述参考电路为带隙基准电路。5.如权利要求3所述的电压调节装置，其特征在于，所述模数转换器为逐次逼近寄存器型模数转换器。6.如权利要求2所述的电压调节装置，其特征在于，所述电压调节装置还包括处理模块，用于控制所述芯片各电源域执行任务；所述预测模块与所述处理模块相连，用于根据所述处理模块提供的所述芯片中各电源域的任务信息，获得相应电源域执行任务所需要使用的预测电压。7.如权利要求6所述的电压调节装置，其特征在于，所述处理模块为中央处理器。8.如权利要求1所述的电压调节装置，其特征在于，所述调压系统包括一个或多个调压模块，所述调压模块与所述芯片中各电源域对应相连，用于根据分配系统输出的所述控制信号对所述芯片中相应电源域的电压进行调节，以使相应电源域在执行任务时的探测电压达到所述预测电压。9.如权利要求8所述的电压调节装置，其特征在于，所述调压模块包括电源门控单元，所述电源门控单元包括与相应电源域相连的一个或多个晶体管；所述一个或多个晶体管用于根据所述分配系统输出的所述控制信号打开或关闭以实现对相应电源域的电压调节。10.如权利要求9所述的电压调节装置，其特征在于，所述晶体管的最小尺寸为根据对应电源域的最小工作电流所确定的尺寸。11.如权利要求10所述的电压调节装置，其特征在于，所述最小尺寸的晶体管为一倍电源门控单元，所述调压模块包括多个电源门控单元，所述电源门控为所述一倍电源门控单元的倍数。12.如权利要求9所述的电压调节装置，其特征在于，所述电压调节装置还包括退耦电容，所述退耦电容与相应电源域相连，用于在相应电源域所对应的调压模块中所有电源门控单元均导通仍无法使探测电压达到预测电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家奇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31