[發明專利]改變諧振時鐘模式

有效

• 申請號: 201310590766.5
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103885526A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: T·J·布斯洛特;A·德拉克;J·D·弗萊德里奇;J·D·希伯勒;方良得;W·R·雷奧爾;P·J·雷斯特爾;G·S·斯蒂爾;M·G·R·湯姆森
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G06F1/04
• 分類號: G06F1/04
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 酆迅;張寧

技術領域

本發明主題的實施例通常涉及數字器件中時鐘分配的領域，并且更具體地涉及在集成電路的時鐘分配網路中在諧振時鐘模式和非諧振時鐘模式之間改變。

背景技術

在集成電路系統（諸如微處理器、專用集成電路（ASIC）、片上系統（SOC）器件、超大規模集成（VLSI）芯片、或其他計算機處理器系統）中，時鐘信號用于限定用于在集成電路系統內數據移動的時間參考（例如時鐘速率）。通常，時鐘信號通過將時鐘信號傳播至各個部分而控制集成電路各個部分的功能。當時鐘信號在周期性時鐘脈沖中不一致時，發生時鐘抖動。當時鐘脈沖在不同時刻到達集成電路的各個部分時，發生時鐘偏斜（skew）。時鐘抖動和時鐘偏斜是影響集成電路恰當運行的問題。近期以做出努力以減小時鐘抖動和偏斜，并且減小將時鐘信號發送至集成電路各個部分所需的功率。

可以使用時鐘分布網絡（諸如時鐘樹或時鐘網格）將全局時鐘信號傳播至集成電路的各個部分。時鐘分布網絡通常占用集成電路消耗的功率的很小一部分。最近，已經通過使用諧振時鐘改進傳統的時鐘分布網絡。諧振時鐘涉及在電容器和電感器之間的能量的重復利用。能量在電容器（C）與電感器（L）之間交換，引起了磁場變化。磁場變化引起能量沿另一方向交換。由于電容器和電感器之間電路（也稱作LC電路、LC振蕩器、LC儲能或者儲能電路）內的能量的周期性交換，發生了諧振。

諧振鐘控需要較少功率以維持一致性的時鐘信號。諧振時鐘網格電路利用了鏈接至時鐘分布網絡的LC電路群組中的諧振鐘控。傳統地，諧振時鐘網格電路已經設計用于基于LC電路電子特性的特定諧振頻率。諧振時鐘網格的諧振頻率可以與集成電路的特定時鐘速率相關聯。

發明內容

在本公開中，提供了一種方法和設備，用于控制時鐘分布網絡的多個諧振開關以在非諧振時鐘模式和諧振時鐘模式之間轉變。在非諧振和諧振時鐘模式之間的轉變可以包括在一系列時鐘周期期間的時鐘分區驅動器（也稱作時鐘分區緩沖器）的強度改變（例如減小或者增大），以及與改變時鐘分區驅動器的強度配合而修改與諧振電路相關聯的多個諧振開關的單獨的諧振開關。修改多個諧振開關的單獨諧振開關可以包括逐漸啟用（例如步進式）對應于諧振電路的諧振開關的量。修改多個諧振開關的單獨諧振開關可以包括使用可調電阻器而漸進阻尼衰減或者非阻尼衰減對應的諧振電路。

根據本公開的一個方面，提供一種方法，包括：從非諧振時鐘模式轉變至第一諧振時鐘模式，其中，所述轉變包括：在一系列時鐘周期期間，減小時鐘分區驅動器的強度；以及在一系列時鐘周期期間，與所述減小時鐘分區驅動器的強度配合地修改與諧振電路相關聯的多個諧振開關的單獨諧振開關。

可選地，所述方法進一步包括：檢測用于在所述非諧振時鐘模式與所述第一諧振時鐘模式之間的轉變的激勵，其中所述轉變響應于所述檢測。

可選地，所述激勵基于時鐘速率的改變超出閾值水平。

可選地，所述多個諧振開關包括可調諧振開關。

可選地，所述多個諧振開關的每個諧振開關與連接至時鐘分布電路的對應諧振電路相關聯。

可選地，所述減小時鐘分區驅動器的強度包括以步進方式或者連續程度逐漸改變所述強度。

可選地，所述修改多個諧振開關的單獨諧振開關包括以步進方式或者連續量逐漸啟用所述多個諧振開關的單獨諧振開關。

可選地，所述修改多個諧振開關的單獨諧振開關包括以波形圖案啟用所述多個諧振開關的單獨諧振開關。

可選地，所述修改多個諧振開關的單獨諧振開關包括以線性步進圖案閉合所述多個諧振開關的單獨諧振開關。

可選地，所述修改多個諧振開關的單獨諧振開關包括修改與所述線性步進圖案相關聯的步進尺寸，所述步進尺寸是非線性的。

可選地，所述轉變進一步包括：在所述一系列時鐘周期期間，與所述改變時鐘分區驅動器的強度配合地改變與所述諧振電路相關聯的電阻。

可選地，與連接至時鐘分布網絡的時鐘源相關聯的功率消耗取決于所述轉變。

可選地，所述方法進一步包括：在所述從非諧振時鐘模式轉變至第一諧振時鐘模式之前：從第二諧振時鐘模式轉變至所述非諧振時鐘模式。

可選地，所述多個諧振開關和時鐘分區驅動器是時鐘分布網絡的一部分，并且所述時鐘分布網絡包括時鐘樹設計、時鐘柵格設計、鏈接至時鐘樹的時鐘柵格、或者時鐘脊柱（clock?spine）設計的一個或多個。