利用分布式开关的管芯上电压调节制造技术

一种分布式电压调节器，具有开关，所述开关起到电阻器的作用并且以网格图案按行分布在经调节电压域上。所述开关接收未调节电压并且供应所述经调节电压。开关控制线选择性地启用所述开关以实现期望的电压调节。衰降检测电路也分布在经调节电压域上。所述衰降检测电路检测所述经调节电压何时低于阈值并且供应指示其的衰降检测信号。多个选择电路接收第一组控制线以响应于衰降条件而将所述开关配置用于电荷注入，并且接收第二组控制线以将所述开关配置用于其他电压调节。所述选择电路基于所述衰降检测信号而选择所述第一组控制线和所述第二组控制线中的一个作为开关控制线，以配置所述开关。

Voltage regulation on the tube core with distributed switch

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用分布式开关的管芯上电压调节
技术介绍
管芯上电压调节是通常用于减少功耗并且同时降低系统成本的技术。管芯上调节器经常使用放置在利用被调节的电力的逻辑旁边的单片式结构。图1示出了此类结构的高级框图。系统100包括调节器101，该调节器调节电压103并且将经调节电压105供应到使用该经调节电压的电路107。电路107可以是例如中央处理单元(CPU)核心。2015年5月22日提交的标题为“用于低压差调节器的衰降检测(DroopDetectionforLow-DropoutRegulator)”的提名米格尔·罗德里格斯(MiguelRodriguez)等人作为专利技术人的申请号14/720,385(公开号US2016/0342166)中描述了一种调节器方案。调节方案包括第一慢控制回路以用于控制对因诸如温度或电力控制设置的因素引起的电压变化的调节。该调节方案包括较快控制回路以响应于突然瞬时负载。该调节方案包括衰降检测器以检测经调节电压何时因突然瞬时负载而降至低于预定衰降阈值，并且通过注入附加电荷以将经调节电压维持在容许裕度内来快速地进行响应。然而，单片式调节器因电力递送网络的阻抗而具有有限的范围。为了减小阻抗，使用单片式调节器的实现方式典型地利用封装平面来从调节器接收经调节电压并分配经调节电压。然而，在当前工艺技术中，在调节器因封装面板两端上的IR下降而失去其有效性之前，即使低电阻封装平面也具有仅约4000至5000微米的范围。图2A示出了现有的调节方案。始终接通(AON)封装平面201通过凸起202接收电力。对调节器的输入从始终接通(AON)封装平面201通过封装金属203和管芯金属205到达调节器逻辑207。为便于展示，图2A忽略了穿过封装层的其他连接。调节器逻辑207通过管芯金属206和封装金属204将经调节电压供应到经调节封装平面209。经调节封装平面209然后通过封装金属通孔204和管芯金属通孔206将经调节电压从经调节封装平面209分配到管芯上的底部金属215，以便供经调节电压域的电路使用。图2B示出了现有调节方案的另一视图，其中输入的未调节电压从始终接通封装平面201去往金属层M1并且然后回到经调节封装平面209，以便通过封装金属通孔204和管芯金属通孔206分配到经调节域。如果经调节封装平面209太大，那么阻抗最终因IR下降而使经调节电压衰退，并且调节不再有效地起作用。也就是说，接近调节器逻辑207的电路比最远离调节器的电路经历更高电压。因此，单片式管芯上调节器无法有效地扩展。另外，调节因分配经调节电压所需的额外封装层(诸如经调节封装平面209)而增加成本。图3示出了经常在其输入端301和输出端303处形成电磁(EM)瓶颈(电流拥挤)的单片式调节器的另一个缺点。如果被供电的电路具有许多输入端/输出端，则单片式调节器方案还产生局部布线拥塞。因此，特别期望用于大型经调节结构的电压调节的改进。
技术实现思路
因此，一种分布式电压调节器包括多个开关，所述多个开关分布在接收经调节电压的区域中。所述开关中的每一个具有N个电阻值中的一个，N是整数。所述多个开关进行耦合以接收未调节电压。多个开关控制线根据所述开关控制线的相应值而选择性地启用所述开关中的选定的开关。所述多个开关中的每一个接收所述开关控制线中的一个。所述多个开关中的所述选定的开关共同地将所述未调节电压转换成所述经调节电压。所述分布式电压调节器还可以包括选择器电路，所述选择器电路进行耦合以接收第一组控制线和第二组控制线并且将所述第一组控制线和所述第二组控制线中的选定的一个供应作为所述开关控制线。所述分布式电压调节器还可以包括多个衰降检测器电路，所述多个衰降检测器电路分布在接收所述经调节电压的所述区域上。所述衰降检测器电路中的每一个被配置为检测所述经调节电压何时低于衰降阈值电压并且供应其衰降检测指示。所述选择器电路根据所述衰降检测指示而在所述第一组控制线与所述第二组控制线之间进行选择。在另一实施方案中，一种用于生成经调节电压的方法包括将未调节电压供应到以网格图案分布的多个开关，所述网格图案是在被供应所述经调节电压的区域上方。所述方法还包括向所述多个开关中的每一个供应多个开关控制线中的一个，以将所述多个开关配置为从所述未调节电压生成所述经调节电压。所述方法还包括将第一组控制线和第二组控制线供应到选择器电路，以及将所述第一组控制线和所述第二组控制线中的选定的一个供应作为所述开关控制线。所述方法还可以包括在衰降检测器中检测所述经调节电压何时低于衰降阈值电压并且供应指示其的衰降检测信号，以及根据所述衰降检测信号而在所述选择器电路中选择所述第一组控制线和所述第二组控制线中的一个作为所述开关控制线。在另一实施方案中，一种分布式电压调节器包括多个开关，所述多个开关以网格图案分布在接收经调节电压的区域中。所述多个开关中的被启用开关接收未调节电压并且供应所述经调节电压。所述多个开关中的每一个具有多个不同电阻值中的一个。多个衰降检测电路分布在接收所述经调节电压的所述区域上。所述衰降检测电路检测所述经调节电压何时低于阈值衰降值并且供应相应的衰降检测信号。多个选择电路进行耦合以接收第一组控制线和第二组控制线并且根据所述相应的衰降检测信号而选择所述第一组控制线和所述第二组控制线中的一个作为开关控制线。所述多个开关进行耦合以接收所述开关控制线中的相应开关控制线。另一实施方案提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质对分布式电压调节器的计算机可读描述进行编码。所述分布式电压调节器包括多个开关，所述多个开关按均匀间隔的行分布在接收经调节电压的区域中，所述开关中的每一个具有N个电阻值中的一个，N是整数。所述开关进行耦合以接收未调节电压。多个开关控制线进行耦合以根据所述开关控制线中的相应开关控制线的值而选择性地启用所述多个开关中的选定的开关，所述多个开关中的每一个进行耦合以接收所述开关控制线中的一个。所述开关中的所述选定的开关共同地将所述未调节电压转换成所述经调节电压。附图说明通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且本公开的许多目标、特征和优点对本领域技术人员显而易见。图1示出了单片式管芯上电压调节器。图2A示出了现有的单片式调节方案的附加细节。图2B示出了现有的单片式调节方案的另一视图。图3示出了与现有的调节方案相关联的瓶颈。图4示出了根据实施方案的分布式电压调节器的一部分的高级图。图5A示出了与分布式调节方案相关联的开关的实例。图5B示出了与分布式调节方案相关联的开关的概念图。图6示出了衰降检测器的实例。图7示出了衰降控制电路的实施方案。图8示出了开关和衰降控制电路在被调节的区域上按行的分布。图9示出了第一电阻值的开关在被调节的区域上以网格图案的分布。图10示出了第二电阻值的开关在被调节的区域上以网格图案的分布。在不同图中使用相同参考符号指示相似或相同的项。具体实施方式本文描述的实施方案允许使用精本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式电压调节器，其包括：/n多个开关，所述多个开关分布在接收经调节电压的区域中，所述开关中的每一个具有N个电阻值中的一个，N是整数，所述开关进行耦合以接收未调节电压；以及/n多个开关控制线，所述多个开关控制线进行耦合以根据所述开关控制线中的相应开关控制线的值而选择性地启用所述多个开关中的选定的开关，所述多个开关中的每一个进行耦合以接收所述开关控制线中的一个，所述开关中的所述选定的开关用于共同地将所述未调节电压转换成所述经调节电压。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170626 US 15/632,7651.一种分布式电压调节器，其包括：
多个开关，所述多个开关分布在接收经调节电压的区域中，所述开关中的每一个具有N个电阻值中的一个，N是整数，所述开关进行耦合以接收未调节电压；以及
多个开关控制线，所述多个开关控制线进行耦合以根据所述开关控制线中的相应开关控制线的值而选择性地启用所述多个开关中的选定的开关，所述多个开关中的每一个进行耦合以接收所述开关控制线中的一个，所述开关中的所述选定的开关用于共同地将所述未调节电压转换成所述经调节电压。


2.如权利要求1所述的分布式电压调节器，其还包括：
选择器电路，所述选择器电路进行耦合以接收第一组控制线和第二组控制线并且将所述第一组控制线和所述第二组控制线中的选定的一个供应作为所述开关控制线。


3.如权利要求2所述的分布式电压调节器，其还包括：
多个衰降检测器电路，所述多个衰降检测器电路分布在接收所述经调节电压的所述区域上，所述衰降检测器电路中的每一个被配置为检测所述经调节电压何时低于衰降阈值电压并且供应其衰降检测指示；并且
其中所述选择器电路响应于所述衰降检测指示被断言而选择所述第一组控制线，并且响应于所述衰降检测指示被解除断言而选择所述第二组控制线，所述衰降检测指示由所述衰降检测电路中的一个供应。


4.如权利要求2所述的分布式电压调节器，其还包括：
控制器，所述控制器用于将所述第一组控制线和所述第二组控制线供应到所述选择器电路。


5.如权利要求2所述的分布式电压调节器，其中所述选择器电路进行耦合以接收所述未调节电压。


6.如权利要求1至5中任一项所述的分布式电压调节器，其还包括：
其中所述开关以细粒度图案按均匀间隔的行分布在被供应所述经调节电压的所述区域上，所述均匀间隔的行分开大约20至30微米。


7.如权利要求1至5中任一项所述的分布式电压调节器，其中：
所述多个开关中的具有所述N个电阻值中的第一电阻值的第一组以第一网格图案分布在接收所述经调节电压的所述区域上；并且
其中所述多个开关中的具有所述N个电阻值中的第二电阻值的第二组以第二网格图案分布在接收所述经调节电压的所述区域上。


8.如权利要求1至5中任一项所述的分布式电压调节器，
其中对应于所述开关控制线的最高有效位的第一控制线耦合到具有第一电阻的第一数量个开关；并且
其中对应于所述开关控制线的另一位的第二控制线耦合到具有第二电阻的第二数量个开关，所述第二电阻低于所述第一电阻并且所述第二数量大于所述第一数量。


9.如权利要求1至5中任一项所述的分布式电压调节器，其还包括：
缓冲器，所述缓冲器用于再驱动所述开关控制线，所述缓冲器耦合到所述未调节电压。


10.如权利要求1至5中任一项所述的分布式电压调节器，其中：
通过所述开关供应的所述经调节电压直接耦合到被供应所述经调节电压的第一逻辑，所述第一逻辑邻近所述开关；并且
其中通过所述开关供应的所述经调节电压耦合到上金属层并且通过所述上金属层供应到由所述经调节电压供电的第二逻辑。


11.一种用于生成经调节电压的方法，其包括：
向以网格图案分布的多个开关供应未调节电压，所述网格图案是在被供应所述经调节电压的区域上方；以及
向所述多个开关中的每一个供应多个开关控制线中的一个，以将所述多个开关配置为从所述未调节电压生成期望的调节电压。


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【专利技术属性】
技术研发人员：尔翰·尔金，迪潘建·森古普塔，埃尔希·罗，斯蒂芬·V·科索诺基，斯里·拉杰什·萨哈，迪维亚·古鲁亚，
申请(专利权)人：超威半导体公司，ATI科技无限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US