具有用于减少泄漏的局部电力块的电路的制作方法
【专利说明】具有用于减少泄漏的局部电力块的电路
[0001]分案串请的相关信息
[0002]本申请是申请号为PCT/US2008/069708、申请日为2008年7月10日、优先权日为2007年7月10日、发明名称为“具有用于减少泄漏的局部电力块的电路”的PCT申请进入国家阶段后申请号为200880023771.5的中国发明专利申请的分案申请。
[0003]枏据35 U.S.C.§ 119主张优先权
[0004]本专利申请案主张2007年7月10日申请的标题为“有用于减少泄漏的局部电力块的电路(Circuit having a Local Power Block for Leakage Reduct1n)，，的第11/775，376号临时申请案的优先权，所述美国申请案以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0005]本发明大体上涉及用于减少电路设计中的泄漏电流的方法和系统，且更具体地说，涉及用于在维持高活动性电路的性能的同时减少低活动性电路中的泄漏电流的方法和系统。
【背景技术】
[0006]随着特征尺寸在电路设计中变得更小，电力泄漏正成为电路(例如，顺序电路)所消耗的总电力的更显著部分。电路设计中的电力泄漏是一个重要问题，尤其是因为电力泄漏可能占IC的总电力的显著比例。
[0007]举例来说，图1说明具有输入a、输出nz、电压源和接地的常规装置(例如，反相器)100。由电源电流Vdd给电容器102充电。理论上，一旦电容器102被充完电，就将没有电流流经电路，且所述电路中将没有电力泄漏。然而，实际上并不是这样，因为装置可能泄漏。即使假设装置是关闭的或不活动的，所述装置中仍可能有某些电流流动/泄漏。因此，所述装置中将有电力泄漏。
[0008]随着技术缩减且变得更快，此问题变得更加普遍。电路被设计得越小且操作得越快，泄漏越大。因此，随着电路密度增加，归因于增加的装置的泄漏也增加。需要减少此类泄漏，因为其一直发生，不管装置是否正在执行活动，或不管装置的中央处理单元(CPU)是开启还是关闭。只要有电源连接到电路，泄漏就可能发生。因此，泄漏可占处于不活动状态或具有大量不活动电路的集成电路(IC)所消耗的总电力的显著部分。
[0009]这在活动期间(当动态功率较大时)倒不是大问题。然而，如果没有活动正在被执行，那么动态功率较小(例如，其可为零)。因此，在不活动状态下，泄漏电流将在IC的总功率占支配地位。这在靠电池供电的装置(其中电源是有限的)中尤其成问题。
[0010]在低功率电路设计中，需要在不牺牲性能的情况下使泄漏电流减到最小。举例来说，按照惯例，可将装置添加到整个电路以阻碍从电压源到电路的路径，或从电路到接地的路径，以便限制或减少电路中的泄漏。在一种常规系统中，将全局头部或全局脚部添加在从电压源到电路的电力供应路径中以限制泄漏。换句话说，使电源从电路去耦，以减少电路的不活动期间的泄漏。全局头部是耦合在Vdd与电路之间的去耦装置，而脚部是耦合在电路与Vss之间的去耦装置。
[0011]然而，常规的全局头部/脚部必须经缩放以传递和控制较大的电流，且使用连接到电路设计中的许多位置的额外控制信号。此设计要求导致成本增加，例如，在IC上的电路所占用的面积以及增加的路由复杂性方面。此些常规设计还可能(例如)因降低电路的速度且降低性能而降低IC的性能，如下文更详细地描述。
[0012]在常规的全局头部和全局脚部中使用高阈值电压(高Vt，或HVt)装置来限制泄漏。此些高Vt装置无法将泄漏减少到零。然而，高￥1装置可至少显著地减少泄漏。泄漏的此减少在与可用于由头部或脚部供应的操作电路中的低阈值电压(低Vt，或LVt)电路相比时尤其如此。按照惯例，使用全局头部或全局脚部，因为全局头部与全局脚部的组合是冗余的，且不提供实质的益处。同样，额外的头部/脚部可进一步增加电路的面积和成本。
[0013]另外，使用全局头部或脚部的常规系统可能是不合意的，因为全局头部/脚部如同串联电阻一样作用。因此，每次常规电路汲取电流时，电流穿过头部/脚部，其等效于串联电阻，从而降低电路的效率和性能。因此，不是具有直接供应到电路的Vdd/Vss，而是开启头部电路并对其进行充电，这可导致操作期间的总电力消耗增加，因为全局头部/脚部经缩放以供应由耦合到全局头部/脚部的许多电路元件汲取的大电流。
[0014]另外，使用全局头部或脚部的常规系统可具有由于开启将电路耦合到电源/与其去耦所需的大全局头部/脚部而引起的相当大的电压/电流尖锋。因此，一些常规系统使用不同的方式来开启全局头部/脚部以避免尖锋。举例来说，一些常规系统使用中间装置来开启头部/脚部以使电压斜坡上升，以避免Vdd和VVdd下的尖锋和噪声尖锋。这取决于电路配置可能花费数个周期，且进一步增加整个系统的复杂性。此常规方法也是不合意的，因为存在与此方法相关联的唤醒时间。
[0015]至少出于前述原因，常规的全局头部/脚部实施起来可能较为昂贵，且可能使性能显著降级。使用两个电源(即，一个电源用于高Vt装置，且另一电源用于低Vt装置)的其它常规系统是不实际的或不合意的，因为此些配置显著增加电路设计的成本，例如在面积、复杂性、具有多个电力网等方面。
[0016]其它常规系统使用高^装置来尝试限制或减少泄漏，因为此些装置需要显著更大的电压来开启，且因此可能比低Vt或正常阈值电压装置泄漏得少。然而，高Vt装置的性能可能实质上低于低Vt或正常Vt装置。但是，如果对于特定应用来说性能不是问题，那么高Vt装置可能是合适的。此外，高Vt装置因阈值电压较高而在低电压下不会非常好地(即，令人满意地)起作用。一旦电压降低，装置就不会非常好地起作用(如果起作用的话)。因此，在许多(不然的话，大多数)应用中，高^装置无法成为用于减少或限制泄漏的实际替代方案。
[0017]至少出于上文所陈述的原因，常规的全局头部/脚部可能非常昂贵，且需要将额外(或专用的)控制信号连接到电路设计中的许多位置，这增加了成本，例如在IC上的电路所占用的面积方面。此些常规设计也可能(例如)因降低了电路的速度并降低了性能而在IC的性能方面增加了成本。
[0018]因此，需要一种用于在维持电路的性能的同时减少泄漏的方法和系统。
【发明内容】
[0019]本发明的示范性实施例是针对于用于减少电路设计中的泄漏电流的系统和方法，且更具体地说，是针对用于在维持电路的性能的同时减少泄漏电流的方法和系统。
[0020]在一个实施例中，揭示一种用于减少泄漏的电路。所述电路可包括第一部分和第二部分。所述第一部分可经配置以在实质上大于第二部分的操作频率的操作频率下操作。所述第二部分可包括局部电力块，其经配置以在所述第二部分不活动的情况下使所述第二部分去親。
[0021]在另一实施例中，一种电路可包括第一部分和第二部分。所述第二部分可包括局部电力块，其经配置以响应于输入到所述第二部分的控制信号而使所述第二部分去耦。所述控制信号可为预先存在的信号，其经配置以控制所述第二部分的操作。
[0022]在另一实施例中，揭不一种减少具有(例如)第一部分和第二部分的电路中的泄漏的方法。所述方法可包括:提供局部电力块，所述局部电力块经配置以在所述第二部分不活动的情况下使所述第二部分去耦；以及响应于输入到所述第二部分的控制信号而使用所述局部电力块来使电源与所述第二部分去耦。所述控制信号可为预先存在的信号，其经配置以控制所述第二部分的操作。
【附图说明】
[0023]呈现附图以辅助描述本发明的实施例，且提供所述附图只是为了说明实施例而不是限制实施例。
[0024]图1是说明常规反相器电路的示意图。
[0025]图2是说明具有经配置以使在低操作频率下操作的第二部分去耦的局部电力块的电路的一个实施例的示意图。
[0026]图3是说明具有经配置以使在低操作频率下操作的第二部分去耦的局部电力块的电路的另一实施例的示意图。
[0027]图4是说明具有经配置以使在低操作频率下操作的第二部分去耦的局部电力块的电路的另一实施例的示意图。
[0028]图5是说明具有经配置以使在低操作频率下操作的第二部分去耦的局部电力块的电路的另一实施例的示意图。
[0029]图6是说明减少电路中的泄漏的方法的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0030]在针对本发明的示范性实施例的以下描述和相关图式中揭示本发明的各方面。在不脱离本发明的各方面的范围的情况下，可设计替代实施例。另外，将不详细描述或将省略本发明实施例的众所周知的元件，以便不模糊本发明的示范性实施例的相关细节。
[0031]本文中使用词“示范性”来表示“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例优选或有利。同样，术语“实施例”或“本发明的实施例”不要求本发明的所有实施例均包含所论述的特征、优点或操作模式。
[0032]示范性实施例认可且/或考虑到电路的在低操作频率下操作的部分与电路的在高操作频率下操作的部分之间的差别。举例来说，一个实施例可包含具有第一和第二部分的电路。所述实施例可进一步包含经配置