[發明專利]VLSI和SOC的電壓降管理

在審

• 申請號: 202110071390.1
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112787305A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 英韌科技（上海）有限公司
• 主分類號: H02H3/24
• 分類號: H02H3/24;G01R19/25
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 吳珊;成春榮

提供了用于管理半導體芯片上的電壓降的裝置和方法。根據本公開的一個示例性實施例可以提供一種用于管理半導體芯片中的電壓降的方法。該方法可以包括通過電壓降檢測電路監視半導體芯片中不同電壓域的電源電壓，基于從電壓降檢測電路報告的與電壓降事件相關聯電壓信息和持續時間信息確定已經發生電壓降事件，生成診斷信息，該診斷信息包括基于從電壓降檢測電路報告的電壓信息和時間信息確定電壓降事件是外部事件還是內部事件，并基于診斷信息采取措施。

技術領域

本公開涉及用于半導體芯片的電壓降管理，尤其涉及用于超大規模集成(VLSI)集成電路(IC)和片上系統(SoC)的電壓降管理。

背景技術

現代片上系統(SoC)產品嚴重依賴清潔可靠的電源，以保持電路以高性能和完整性運行。電源上的噪聲，特別是電壓降，容易引起從單個事務錯誤到整個系統故障的各種問題。造成電壓降的因素有多種，也有許多緩解技術可以解決電路和系統級的電壓降問題。

外部事件或內部事件都可能引起電壓降和電源噪聲。外部事件包括系統掉電、熱插拔、電池老化和穩壓器故障。內部事件與具有高負載電流的特定應用有關，例如當處理器和外圍設備以高頻率和高強度運行時。通常，由外部事件引起的電壓降將觸發斷電保護過程以保存關鍵數據，并且由于內部事件導致的電壓降可以通過電路級以及軟件或固件級解決方案的組合來處理。

對于由內部事件引起的電壓降，在硬件級別，SoC可以采用一條高速反饋線將其在早期檢測到的電壓降通知電壓調節器，因此電壓調節器可以相應地提高輸出電壓。這種方法需要快速的電壓調節器響應，這通常為時已晚，無法防止SoC電路故障。同樣，在電路級別，SoC可以在感知到內部事件引起的電壓降時，采用節流技術來有意地降低其工作頻率、吞吐量、內核數和所使用的外圍設備數。而且，如果電壓降本質上是瞬態和高頻的，則還可以通過在電路和系統級添加各種數量的解耦電容器，通過物理實現來緩解此問題。

發明內容

如果檢測到電壓降，一旦在固件級別啟用了具有電壓降檢測電路的的斷電保護技術，則通常采用暴力方法來啟動斷電保護程序。盡管這種方法可以幫助確保最大的可靠性，但是當將瞬態電壓降視為實際斷電時，它可能會引發許多錯誤警報。結果，所有常規系統的使用都必須在掉電過程中暫停，從而導致生產率降低和用戶不滿意。更高級的系統可以使用電壓降幅值和持續時間來更好地評估電壓降的性質，但是仍然無法區分電壓降是由內部事件還是外部事件引起的。因此，只要壓降持續時間足夠長，即使它是由內部事件引起的，暫時的壓降仍會被錯誤地分類為斷電。

另外，現代半導體通常對于各種數字和模擬電路具有不同的電壓域，但是現有技術并未考慮不同電壓域之間的電壓降的關系。結果，在電壓降管理中沒有考慮這些電壓域之間的電壓降事件及其關鍵時間信息的邏輯關系。

本公開提供了一種對半導體芯片采用電壓降管理的系統和方法。電壓降管理可以包括診斷模塊，以從誤警報中準確地診斷斷電事件。診斷模塊可以從所有電壓域的電壓降檢測電路獲取電壓降和時間信息的輸入，并進行是外部事件還是內部事件的診斷。內部事件可以進一步分類為多個子類別。然后，診斷模塊可以通知半導體芯片上的處理器，并且處理器可以執行固件的指令以采取相應的措施。診斷模塊可以使用電子電路的硬件或作為固件一部分的軟件來實現。

根據本公開的一個示例性實施例可以提供一種用于管理半導體芯片中的電壓降方法。該方法可以包括通過電壓降檢測電路監視半導體芯片中不同電壓域的電源電壓，基于從電壓降檢測電路報告的與電壓降事件相關聯的電壓信息和持續時間信息確定已經發生電壓降事件，生成診斷信息，該診斷信息包括基于從電壓降檢測電路報告的電壓信息和時間信息確定電壓降事件是外部事件還是內部事件，并基于診斷信息采取措施。