剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置，包括：抗温度影响的延迟测量器，用于对用电逻辑模块中的所有时序紧张路径进行测量，得到各时序紧张路径在测量时刻受工作负载、工作频率和工作温度下影响的路径延迟；时钟频率测量器，用于对用电逻辑模块中各条时序紧张路径对应的时钟频率进行测量；路径排序电路，用于对各该时序紧张路径进行时序紧张度分析，识别出时序紧张度最大的路径；参数设定电路，根据改时序紧张度最高的路径的时钟频率计算出，上调整磁滞延迟和下调整磁滞延迟；磁滞PID运算电路，根据该上调整磁滞延迟和该下调整磁滞延迟，计算输出控制量；数字脉宽调制器，用于根据该输出控制量产生脉宽调制波形；以及DC-DC电压转换器，将输入电压转换成该脉宽调制波形对应的电压，并输出给该用电逻辑模块。
【专利说明】剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种集成电路电压调节装置，特别是一种面向剧烈温变环境的集成电 路电压自适应调节装置。
【背景技术】
[0002] 集成电路电压调节装置是高性能处理器类集成电路功耗管理的主要功能单元，它 根据集成电路的工作频率、负载情况、外部环境或者使用者的意图调节集成电路的供电电 压，以达到提高性能、降低功耗等目的。现有的多种集成电路电压调节装置在国内外高性能 处理器中得到应用，现有集成电路电压调节装置包括：调节决策器、电压控制器、数字脉宽 调制器（digital Pulse width modulator, DPWM)、直流-直流（direct current to direct current，DC-DC)转换器和用电逻辑模块，其中调节决策器与电压控制器连接，电压控制器 与数字脉宽调制器连接，脉宽调制器与DC-DC变换器连接，DC-DC电压转换器与用电逻辑模 块连接。现有集成电路电压调节装置实现了对用电逻辑模块电压调节的功能，但是现有集 成电路电压调节装置定位于常温应用，而有些集成电路应用在温度范围为-55°C?125°C， 变化速度在35°C /s的剧烈温变环境中，现有集成电路电压调节装置在剧烈温变环境中有 可能发生电压失调故障；此外现有集成电路电压调节装置的调节决策和电压控制需要软件 参与，增大了应用复杂度，并且降低了可靠性。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置，用于 解决现有集成电路电压调节装置不适用于剧烈温度变化环境及其运行需要软件参与的问 题。
[0004] 本发明的一种剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置，包括：抗温度影响 的延迟测量器，用于对用电逻辑模块中的所有时序紧张路径进行测量，得到各时序紧张路 径在测量时刻受工作负载、工作频率和工作温度下影响的路径延迟；时钟频率测量器，用于 对用电逻辑模块中各条时序紧张路径对应的时钟频率进行测量；路径排序电路，用于对各 该时序紧张路径进行时序紧张度分析，识别出时序紧张度最大的路径；参数设定电路，用于 接收该时序紧张度最大的路径，并根据改时序紧张度最高的路径的时钟频率计算出，上调 整磁滞延迟和下调整磁滞延迟；磁滞PID运算电路，根据该上调整磁滞延迟和该下调整磁 滞延迟，计算输出控制量；数字脉宽调制器，用于根据该输出控制量产生脉宽调制波形；以 及DC-DC电压转换器，将输入电压转换成该脉宽调制波形对应的电压，并输出给该用电逻 辑模块。
[0005] 根据本发明的剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置的一实施例，其中， 该路径排序电路识别出时序紧张度最大的路径包括：计算每条该时序紧张路径系数I = Di ? K取值最大的时序紧张路径即为时序紧张度最高的路径，Di为该时序紧张路径的延 迟，fi为该时序紧张路径的时钟频率。
[0006] 根据本发明的剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置的一实施例，其中， 该参数设定电路根据时序紧张度最高的路径的时钟频率，并按照时序余量百分比，计算出 最大允许延迟值和安全延迟值，并根据该最大允许延迟值和安全延迟值，计算出上调整磁 滞延迟D sl和下调整磁滞延迟Ds2。
[0007] 根据本发明的剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置的一实施例，其中， 该磁滞PID运算电路根据该上调整磁滞延迟和该下调整磁滞延迟计算输出控制量，包括：
【权利要求】
1. 一种剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置，其特征在于，包括： 抗温度影响的延迟测量器，用于对用电逻辑模块中的所有时序紧张路径进行测量，得 到各时序紧张路径在测量时刻受工作负载、工作频率和工作温度下影响的路径延迟； 时钟频率测量器，用于对用电逻辑模块中各条时序紧张路径对应的时钟频率进行测 量； 路径排序电路，用于对各该时序紧张路径进行时序紧张度分析，识别出时序紧张度最 大的路径； 参数设定电路，用于接收该时序紧张度最大的路径，并根据改时序紧张度最高的路径 的时钟频率计算出，上调整磁滞延迟和下调整磁滞延迟； 磁滞PID运算电路，根据该上调整磁滞延迟和该下调整磁滞延迟，计算输出控制量； 数字脉宽调制器，用于根据该输出控制量产生脉宽调制波形；以及 DC-DC电压转换器，将输入电压转换成该脉宽调制波形对应的电压，并输出给该用电逻 辑模块。
2. 如权利要求1的剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置，其特征在于，该路 径排序电路识别出时序紧张度最大的路径包括：计算每条该时序紧张路径系数K i = Di ·&， K取值最大的时序紧张路径即为时序紧张度最高的路径，Di为该时序紧张路径的延迟，&为 该时序紧张路径的时钟频率。
3. 如权利要求1的剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置，其特征在于，该参 数设定电路根据时序紧张度最高的路径的时钟频率，并按照时序余量百分比，计算出最大 允许延迟值和安全延迟值，并根据该最大允许延迟值和安全延迟值，计算出上调整磁滞延 迟D sl和下调整磁滞延迟Ds2。
4. 如权利要求1的剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置，其特征在于，该磁 滞PID运算电路根据该上调整磁滞延迟和该下调整磁滞延迟计算输出控制量，包括：
其中，Dsl为上调整磁滞延迟，Ds2为下调整磁滞延迟，Dn表示第η次测量的该时序紧张 度最大的路径的路径延迟，d(n)以及d(n-l)分别表示磁滞PID运算电路第η次的输出和 η-1次的输出值，a、b和c是参数。
5. 如权利要求4的剧烈温变环境的集成电路电压自适应调节装置，其特征在于，a、b和 c通过Matlab/Simulink确定，包括： 建立抗温度影响的延迟测量器、数字脉宽调制器和DC-DC电压转换器的数学模型， 并导入到Matlab/Simulink工具中；然后设置三种临界条件① e(n) =0，e(n-l) =0， e (n_2) # O ;② e (η) = 0，e (n_l) # 0，e (n_2) = O ;③ e (η) # 0，e (n_l) = 0，e (n_2)= 0,最后在Matlab/Simulink中由公式⑷计算参数a、b、c的取值。
【文档编号】H02M3/145GK104377955SQ201410697246
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】邱吉冰, 蒋志翔, 孔雷 申请人:中国航天科工集团第二研究院七〇六所