[發明專利]一種電壓調整方法及相應的HPM、芯片和芯片系統

有效

• 申請號: 201310314426.X
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103345299A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 謝謙;王新入
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 何青瓦

技術領域

本申請涉及集成電路技術領域，特別是涉及一種電壓調整方法及相應的HPM、芯片和芯片系統。

背景技術

在如今講究節能的時代，如何降低芯片的功耗，是當前很值得關注的問題。眾所周知，芯片的功耗與工作電壓有關，其工作電壓越大，則功耗越大。芯片需要的最小工作電壓由芯片中的關鍵路徑決定，而芯片所需的最小工作電壓也隨所述關鍵路徑所處的溫度等方面的不同而變化。如果芯片使用固定工作電壓，而在芯片的需要的最小工作電壓較小時，會造成不必要的功耗。

為使芯片的功耗盡量處于最低狀態，現有技術提供一種自適應電壓調整（Adaptive?Voltage?Scaling，簡稱AVS）方法。請參閱圖1，芯片110包括自適應電壓調整AVS模塊111及分別設置在所有關鍵路徑附近的多個硬件性能監視器（Hardware?Performance?Monitor，簡稱HPM）112，HPM112實時反映芯片110內相應的關鍵路徑隨工藝、電壓、溫度（簡稱PVT）的變化。AVS模塊111通過獲取當前HPM112的輸出值，并與自動測試機（Automatic?Test?Equipment，簡稱ATE）測試的基準值作比較。其中，所述基準值為所述芯片在任何溫度下以最小工作電壓工作時所述硬件性能監視器的輸出值。當HPM112輸出值小于該基準值，則表示芯片110當前的工作電壓不足，因此，AVS模塊111通過調壓接口130控制外部電源芯片120向芯片110輸出工作電壓Vdd增大。反之，則表示芯片當前電壓過高，AVS模塊111通過調壓接口130控制外部電源芯片120向芯片110輸出工作電壓Vdd減少。

請參閱圖2，現有的HPM112包括生成模塊1122和一個延時電路1121，一般，延時電路1121包括多個延時單元11211。當AVS模塊111對HPM112發送時鐘信號，使HPM112的生成模塊1122向延時電路1121輸入相應的脈沖信號，延時電路1121對輸入信號進行延時后產生輸出值，并向AVS模塊發送。為了保證HPM112的輸出值能夠正確反映芯片110內相應的關鍵路徑隨PVT的變化，延時電路1121的延時單元11211的Vt類型必須與芯片110內關鍵路徑的Vt類型相同。例如，請參閱圖3，圖3是不同Vt類在不同溫度下所需要的最小工作電壓。如果HPM112的Vt類型，即延時單元11211的Vt類型是UHVT，而芯片110的關鍵路徑的Vt類型是LVT，由圖3易得，在-40度狀態下，HPM112所反映的芯片性能為：芯片需要的最小工作電壓為0.82伏（V），而芯片110內的關鍵路徑本身只需要0.78V，此時，則造成芯片功耗的浪費。

然而，在現有技術芯片中，為降低功耗，一般會采用多閾值（Multi-Vt）技術，因此，芯片內對應不同關鍵路徑的Vt類型就有可能不同，此時，HPM內延時單元的Vt類型的選擇則是個難題。例如，一個芯片中采用了SVT+HVT+UHVT類型的標準單元器件，則該芯片的不同關鍵路徑的Vt類型也有可能為SVT、HVT或UHVT類型。這時，HPM選擇任意一種類型的延時單元，均不能準確反映芯片的所有關鍵路徑的性能。例如，如圖3所示，如果HPM選擇SVT類型的延時單元，在-40度時，HPM所反映的芯片性能為：芯片需要的工作電壓為0.79V，而芯片內UHVT類型的關鍵路徑實際需要0.82V。如果HPM采用UHVT類型的延時單元，在-40度時，HPM所反映的芯片性能為：芯片需要的工作電壓為0.82V，而芯片內HVT類型的關鍵路徑實際需要0.81V。

綜上，基于現有的HPM，根本無法正確反映多閾值芯片系統內所有關鍵路徑隨PVT的變化，從而，AVS模塊無法在保證在減低芯片功耗的同時，也使得芯片正常工作。

發明內容

本申請主要解決的技術問題是提供一種電壓調整方法及相應的HPM、芯片和芯片系統，能夠使芯片正常工作的前提下有效降低芯片功耗。