新型可编程芯片电路的制作方法

本发明实施例涉及电路领域，尤其涉及一种新型可编程芯片电路。

背景技术：

对于晶体管构成的可编程芯片(programmabledevice，pd)，当其加工完成后，可以利用不同的偏置电压对晶体管阈值进行二次调制，即阈值电压调节。通过阈值电压调节，可以动态调节可编程芯片的工作模式，即调节可编程芯片处于高功耗或者低功耗工作模式。

在现有的由晶体管构成的可编程芯片产品中，大多采用体偏置调节技术，即基于体硅或厚膜绝缘硅(silicooninsulator，soi)工艺，动态调节可编程芯片的工作模式。但是，由于体偏置调节技术的主要目的是与标称值相一致，缓解由于工艺波动、光刻误差等引起的系统性参数波动，故其调节的电压范围较小，对于可编程芯片的工作模式调节效果较差，导致可编程芯片在商用芯片中的应用受限。

技术实现要素：

本发明实施例解决的技术问题是如何提供一种可以动态调节芯片工作模式的新型可编程芯片电路。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种新型可编程芯片电路，包括：背偏恒定电路和背偏可调电路，其中：所述背偏恒定电路，与所述背偏可调电路耦接，包括：配置模块、全局信号生成模块和专用i/o模块，其中：所述配置模块，适于下载配置文件，并进行参数配置；所述全局信号生成模块，适于生成全局信号，所述全局信号包括：全局电源信号、全局电压信号和全局地信号；所述背偏可调电路包括：一个或者多个相互耦接的背偏可调功能模块，所述背偏可调功能模块适于生成背偏信号，并基于所述背偏信号调节所述背偏可调功能模块的工作模式。

可选地，所述背偏可调功能模块包括：相互耦接的背偏信号生成子模块和功能子模块，其中所述背偏信号生成子模块，适于生成背偏信号，并基于所述背偏信号和所述全局信号调节所述功能子模块的工作模式。

可选地，相邻的所述背偏可调功能模块共用一个所述背偏信号生成子模块。

可选地，所述背偏信号生成子模块包括：生成子模块，第一控制子模块和第二控制子模块，其中：所述生成子模块，适于生成与所述全局电压信号取值相反的负电压信号，所述负电压信号、所述全局地信号和所述全局电压信号共同作为背偏信号；所述第一控制子模块，适于当所述功能子模块需要高性能时，设置所述功能子模块的nmos管的背偏压为所述全局电压信号，所述功能子模块的pmos管的背偏压为所述负电压信号，调节所述功能子模块处于高功耗工作模式；所述第二控制子模块，适于当所述功能子模块需要低性能时，设置所述功能子模块的nmos管的背偏压为所述负电压信号，所述功能子模块的pmos管的背偏压为所述全局电压信号，调节所述功能子模块处于低功耗工作模式。

可选地，所述全局电压信号为以下至少一个：i/q电压信号、内核电压信号。

可选地，所述背偏可调功能模块还包括：使能子模块，适于根据使能信号，打开或者关闭所述背偏生成子模块。

可选地，所述使能子模块包括：设置子模块，适于当所述使能子模块关闭所述背偏生成子模块时，设置所述功能子模块的nmos管的背偏压和pmos管的背偏压均为所述全局地信号，调节所述功能子模块至静态等待工作模式。

可选地，所述背偏可调电路包括：相互耦接的背偏可调逻辑模块、背偏可调专用模块和背偏可调i/o模块，其中所述背偏可调逻辑模块、所述背偏可调专用模块和所述背偏可调i/o模块均为独立的所述背偏可调功能模块。

可选地，所述背偏可调功能模块还包括：识别子模块和选择子模块，其中：所述识别子模块，适于识别目标电路中的所述背偏信号，并将对应相同的所述背偏信号的所述背偏可调功能模块对应的程序代码放置于相同的所述背偏可调逻辑模块中；所述选择子模块，适于根据所述背偏可调功能模块的性能需求选择对应的所述背偏信号。

可选地，所述背偏恒定电路还包括：设置模块，适于设置所述背偏恒定电路的nmos管的背偏压和pmos管的背偏压均为所述全局地信号。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例提供的新型可编程芯片电路，包括：背偏恒定电路和背偏可调电路，通过背偏可调电路，可以生成背偏信号，并基于背偏信号调节背偏可调功能模块的工作模式，通过在现有的芯片架构进行较小的修改，实现可编程芯片电路工作模式的动态调节。

进一步地，将全局电压信号和全局地信号作为背偏信号，可以减少非电源类信号的产生和维持，从而可以降低电容器所占的面积，节省硬件成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种新型可编程芯片电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种新型可编程芯片电路板的示意图。

具体实施方式

在现有的由晶体管构成的可编程芯片产品中，采用体偏置调节技术动态调节可编程芯片的工作模式。由于体偏置调节技术调节的电压范围较小，对于可编程芯片的工作模式调节效果较差，导致可编程芯片在商用芯片中的应用受限。

本发明实施例提供了一种新型可编程芯片电路，包括：背偏恒定电路和背偏可调电路，通过背偏可调电路，可以生成背偏信号，并基于背偏信号调节背偏可调功能模块的工作模式，通过在现有的芯片架构进行较小的修改，实现可编程芯片电路工作模式的动态调节。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参见图1，本发明实施例提供了一种新型可编程芯片电路，包括：背偏恒定电路10和背偏可调电路11，其中：

所述背偏恒定电路10与所述背偏可调电路11耦接，可以包括：配置模块101、全局信号生成模块102和专用输入/输出(input/output，i/o)模块103。其中所述配置模块101，适于下载配置文件，并进行参数配置；所述全局信号生成模块102，适于生成全局信号，所述全局信号包括：全局电源信号、全局电压信号和全局地信号；所述专用i/o模块103适于专用接口，例如供电接口，高速接口等。

在具体实施中，所述全局电压信号可以包括：全局i/o电压信号vddio、和全局内核电压信号vddc，其中vddio和vddc为全局正电压信号。

在具体实施中，所述背偏恒定电路10可以还包括：设置模块(未示出)，适于设置所述背偏恒定电路10的nmos管对应的背偏信号和pmos管对应的背偏信号均为所述全局地信号。

所述背偏可调电路11可以包括：一个背偏可调功能模块111，适于生成背偏信号(背栅偏置电压信号，简称背偏信号)，并基于所述背偏信号调节所述背偏可调功能模块111的工作模式。

在具体实施中，所述背偏可调电路11还可以包括多个相互耦接的所述背偏可调功能模块111，图1所示的一个所述背偏可调功能模块111实施例并不构成对本发明保护范围的限制。

在本发明一实施例中，当所述背偏可调电路11包括多个相互耦接的背偏可调功能模块111时，所述背偏可调电路11可以包括：相互耦接的背偏可调逻辑模块、背偏可调专用模块和背偏可调i/o模块(未示出)，其中：

所述背偏可调逻辑模块适于实现生成逻辑门和分散式存储功能。

所述背偏可调专用模块适于实现块存储功能。

所述背偏可调i/o模块适于实现用户界面的输入/输出功能。

所述背偏可调逻辑模块、所述背偏可调专用模块和所述背偏可调i/o模块均为独立的所述背偏可调功能模块111。

在具体实施中，所述背偏可调功能模块111可以包括：相互耦接的背偏信号生成子模块1110和功能子模块1111，其中：

所述背偏信号生成子模块1110，适于生成背偏信号，并基于所述背偏信号和所述全局信号调节所述功能子模块1111的工作模式；

所述功能子模块1111，适于执行不同的可编程电路功能，例如输入/输出功能、可编程逻辑功能或者专用逻辑功能等。

在具体实施中，为了更好地调节所述功能子模块1111的工作模式，每个所述背偏可调功能模块111均可以包含一个独立的所述背偏信号生成子模块1110，用来对所述功能子模块1111的工作模式进行调节。

在具体实施中，为了节省硬件成本，相邻的所述背偏可调功能模块111还可以共用一个所述背偏信号生成子模块1110，用来对所述功能子模块1111的工作模式进行调节。

在具体实施中，所述背偏信号生成子模块1110生成的背偏信号越多，对所述功能子模块1111的调节等级越多，但是由于非电源类信号的产生和维持，都需要比较大的电容器件，故也会带来较大的硬件成本。例如，如果所述背偏信号从-2v～+2v且每阶为0.2v，则需要20条背偏信号通路，电容器所占的面积将非常大。为了降低硬件成本，需要对所述背偏信号生成子模块1110生成的背偏信号个数进行简化。

在本发明一实施例中，可以直接采用所述全局电压信号和所述全局地信号作为所述背偏信号的一部分。所述背偏信号生成子模块1110，基于所述全局电压信号，生成与所述全局电压信号取值相反的负电压信号，作为所述背偏信号的另一部分。通过减少所述背偏信号生成子模块1110生成的背偏信号个数，可以有效降低电容器的面积，从而降低硬件成本。

在具体实施中，所述全局电压信号可以为i/q电压信号、内核电压信号中的一个或者两个。

在本发明一实施例中，所述背偏信号可以包括：vddio、vgnd和-vddio，其中-vddio为所述背偏信号生成子模块1110，生成的与vddio取值相反的负电压信号。

在本发明另一实施例中，所述背偏信号可以包括：vddc、vgnd和-vddc，其中-vddc为所述背偏信号生成子模块1110，生成的与vddc取值相反的负电压信号。

在本发明又一实施例中，所述背偏信号可以包括：vddio、vgnd、vddc、-vddio和-vddc，其中-vddio为所述背偏信号生成子模块1110，生成的与vddio取值相反的负电压信号，-vddc为所述背偏信号生成子模块1110，生成的与vddc取值相反的负电压信号。

由于vddc、vgnd和vddio均可直接采用，只有两个负偏压-vddio和-vddc需要额外生成，故可以有效减少电容器件的面积，从而降低硬件成本。

在具体实施中，通过输入不同的背偏信号，可以调整所述功能子模块1111处于不同的工作模式。

在具体实施中，为了避免p-到n-的结漏电，要求接n阱的背栅偏置电压(n阱backbias，nbb)应该大于等于接p阱的背栅偏置电压(p阱backbias，pbb)。故nbb和pbb可以同时设置为vgnd，或者设置nbb为所述全局电压信号，设置pbb为所述背偏信号生成子模块1110生成的所述负电压信号。

在具体实施中，相对于nbb和pbb同时设置为vgnd，在nbb最正、pbb最负时，对器件和电路的调节效果最强，所述功能子模块的性能在正向背偏置(forwardbackbias，fbb)时达到最优，信号延迟最小，在反向背偏置(reversebackbias，rbb)时达到最差，信号延迟最大，器件导通电流最低。故当需要高性能时，设置所述功能子模块1111的nmos管的背栅偏置电压(简称nmos管的背偏压)对应nbb，为所述全局电压信号，pmos管的背栅偏置电压(简称pmos管的背偏压)对应pbb，为所述负电压信号；当需要低性能时，设置所述功能子模块1111的nmos管的背偏压对应pbb，为所述负电压信号，pmos管的背偏压对应nbb，为所述全局电压信号。

在本发明一实施例中，所述背偏信号生成子模块1110可以包括：生成子模块(未示出)，第一控制子模块(未示出)和第二控制子模块(未示出)，其中：

所述生成子模块，适于生成与所述全局电压信号取值相反的负电压信号，所述负电压信号、所述全局地信号和所述全局电压信号共同作为背偏信号。

所述第一控制子模块，适于当所述功能子模块需要高性能时，设置所述功能子模块的nmos管的背偏压为所述全局电压信号，所述功能子模块的pmos管的背偏压为所述负电压信号，调节所述功能子模块处于高功耗工作模式。

所述第二控制子模块，适于当所述功能子模块需要低性能时，设置所述功能子模块的nmos管的背偏压为所述负电压信号，所述功能子模块的pmos管的背偏压为所述全局电压信号，调节所述功能子模块处于低功耗工作模式。

在具体实施中，所述性能需求可以分为：高性能和低性能，其中高性能对应较高的功耗和较短的延时，低性能对应较低的功耗和较长的延时，还可以根据功耗和延时的等级，分为更多的性能需求等级，对应更多的工作模式等级。可以理解的是，所述性能需求和工作模式也可以采用其他的名称，只要含义类似或者相同，均属于本发明实施例的保护范围。

在具体实施中，由于电路器件的整体功耗由动态功耗和静态功耗组成，有背偏信号的电路还需要考虑背偏信号产生电路中所消耗的功耗，因此当所述功能模块1111处于静态等待状态时，可考虑关闭所述背偏生成子模块1110，以节省功耗。

在本发明一实施例中，所述背偏可调功能模块111还可以包括：使能子模块1112，适于根据使能信号，打开或者关闭所述背偏生成子模块1110。当所述使能信号无效时，关闭所述背偏信号生成子模块1110，所述使能信号有效时，打开所述背偏信号生成子模块1110。

在具体实施中，当所述使能信号无效时，关闭所述背偏信号生成子模块1110，还可以同时将nbb和pbb同时设置为vgnd。

在本发明一实施例中，为了节省功耗，所述使能子模块1112可以包括：设置子模块(未示出)，适于当所述使能子模块1112关闭所述背偏生成子模块1110时，设置所述功能子模块1111的nmos管的背偏压和pmos管的背偏压均为所述全局地信号，即设置nbb和pbb均为所述全局地信号，调节所述功能子模块1111至静态等待工作模式。

在具体实施中，所述背偏可调功能模块111还可以包括：识别子模块(未示出)和选择子模块(未示出)，其中：

所述识别子模块，适于识别目标电路中的所述背偏信号，并将对应相同的所述背偏信号的所述背偏可调功能模块111对应的程序代码放置于相同的所述背偏可调逻辑模块中。

所述选择子模块，适于根据所述背偏可调功能模块111的性能需求选择对应的所述背偏信号。

在具体实施中，所所述识别子模块和所述选择子模块可以通过计算机语言编码实现，例如可以通过c++语言编码实现。

应用上述新型可编程芯片电路，通过所述背偏可调电路，可以生成背偏信号，并基于所述背偏信号调节所述背偏可调功能模块的工作模式，通过在现有的芯片架构进行较小的修改，实现可编程芯片电路工作模式的动态调节。

为使本领域技术人员更好地理解和实施本发明，本发明实施例提供了一种新型可编程芯片电路板的示意图，如图2所示。

参见图2，所述新型可编程芯片电路板包括：全局信号生成模块和专用i/o模块、配置模块、背偏可调逻辑模块、背偏可调专用模块和背偏可调i/o模块，其中全局信号生成模块和专用i/o模块、配置模块属于背偏恒定电路，背偏可调逻辑模块、背偏可调专用模块和背偏可调i/o模块属于背偏可调功能电路。

对于背偏可调逻辑模块、背偏可调功能模块和背偏可调i/o模块，可以生成背偏信号，并基于所述背偏信号调节其工作模式。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：rom、ram、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。