用于asic器件的功率控制的系统和方法

专利名称：用于asic器件的功率控制的系统和方法
技术领域：
本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了一种用于专用集成电 路(ASIC)器件的功率节约系统和方法。仅作为实例，本发明已应用于包 括ASIC电路的超大规模集成(VLSI)芯片。但将认识到本发明具有较宽 范围的适应性。
背景技术：
集成电路或"IC"已从制造在单片硅上的少数相互连接的器件发展到数百万的器件。当前的i(:提供了远超过最初所想象的性能和复杂性。为 了实现在复杂性和电路密度(即能够封装在给定芯片面积上的器件数目) 上的改进，最小器件特征尺寸，也称为器件"几何形状"，已随着每一代IC而变得越来越小。现在半导体器件正以小于1/4微米宽的特征来制造。增加电路密度不仅改进了集成电路的复杂性和性能，而且还向顾客提 供了较低成本的部件。集成电路制造设备可花费数亿或甚至数十亿美元。 每一制造设备将有某种晶片生产量，并且每一晶片在其上将有特定数量的集成电路。因此，通过使IC的单个器件更小，可在每一晶片上制造更多的器件，从而增加制造设备的产量。使器件更小是很有挑战性的，因为给 定工艺、器件布局和/或系统设计通常只作用到某一特征尺寸。集成电路有多种应用。例如，ASIC是为特殊应用而生产的一种芯片。 例如，ASIC已设计并用于蜂窝电话。通常，ASIC器件的特征、尺寸和功 耗是重要的特性。过大的功耗典型地是不良特性。如果未采用合适的保护 措施，过大的功耗不仅引起高的能量费用，而且会产生大量的热，该热量 对器件性能有不利影响，并且甚至损坏器件部件。在过去，已使用各种技术来减少ASIC电路的功耗。例如，动态可变 供电(DVP)系统就是一种用于减少功耗的传统技术。不幸地是，传统技 术如DVP系统经常是不够的。从上所述可知，需要一种用于ASIC器件的功率控制的改进技术。发明内容本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了一种用于专用集成电路(ASIC)器件的功率节约系统和方法。仅作为实例，本发明已应用于包 括ASIC电路的超大规模集成(VLSI)芯片。但将认识到本发明具有较宽 范围的适应性。根据一个实施例，本发明提供了一种用于调节专用集成电路(ASIC) 器件功耗的系统。所述系统包括第一缓冲器，所述第一缓冲器配置成接收 和存储数据。例如，第一缓冲器可以第一缓冲水平为特征。所述系统还包 括控制器，所述控制器配置成生成控制信号。根据一个实施例，控制器耦 合到第一缓冲器。所述系统另外包括电源部件，所述电源部件配置成接收 控制信号并提供至少第一电压和第二电压。例如，第一电压和第二电压是 不同的。所述系统又包括耦合到第一缓冲器的处理单元，所述处理单元进 一步配置成从第一缓冲器接收数据并处理数据，所述处理单元电耦合到所 述电源部件；所述处理单元可在第一电压和第二电压工作。另外，所述系 统包括耦合到处理单元的第二缓冲器。在一个实施例中，第二缓冲器配置 成接收和存储所处理的数据。控制器进一步配置成处理至少与第一缓冲水 平和第一预定的缓冲水平相关的信息。如果确定第一缓冲水平高于第一预 定的缓冲水平，控制信号指示第一电压要由电源部件提供。如果确定第一 缓冲水平不高于第一预定的缓冲水平，控制信号指示第二电压要由电源部 件提供。根据控制信号，电源部件提供输出供电电压，所述输出供电电压 是第一电压或者是第二电压。根据另一个实施例，本发明提供了一种用于调节ASIC器件功耗的方 法。所述方法包括在第一缓冲器接收和存储数据的步骤，所述第一缓冲器 可以第一条件(例如缓冲器充满度、数据速率等)为特征。所述方法还包
括生成与第一条件相关的控制信号的步骤。所述方法另外包括根据控制信 号选择电压源的步骤。例如，电压源与预定的电压电平相关。此外，所述 方法包括在预定的电压电平处理数据的步骤。所述方法另外包括输出所处 理的数据的步骤。生成控制信号又包括处理与第一条件和预定条件相关的 信息。如果确定第一条件高于预定的条件，则控制信号指示电压源是第一 电压源。如果确定第一条件不高于预定的条件，则控制信号指示电压源是 第二电压源。第一电压源在第一电压电平工作，第二电压源在第二电压电 平工作。例如，第一电压电平高于第二电压电平。根据另一个实施例，本发明提供了用于调节ASIC器件功耗的系统。 所述系统包括第一缓冲器部件，所述第一缓冲器部件配置成接收和存储数 据。其中，第一缓冲器以第一条件为特征。所述系统还包括控制器，所述 控制器配置成生成控制信号。第一控制器耦合到第一缓冲器。所述系统还 包括电源部件，所述电源部件配置成从控制器接收控制信号。电源部件包 括第一电源和第二电源。例如，第一电压源配置成提供第一功率水平的功 率。第二电压源配置成提供第二功率水平的功率。所述系统另外包括处理 单元，所述处理单元配置成处理存储在第一缓冲器部件的数据。处理单元 电耦合到电源部件。例如，处理单元可在第一功率水平和第二功率水平工 作。所述系统还包括耦合到处理单元的第二缓冲器。第二缓冲器配置成从 处理单元接收并存储所处理的数据。控制器进一步配置成处理至少与第一 条件、第一预定条件和第二预定条件相关的信息。如果确定第一条件满足 第一预定条件，则控制信号指示将使用第一电源。如果确定第二条件满足 第二预定条件，则控制信号指示将使用第二电源。如果控制信号指示将使 用第一电源，则电源部件进一步配置成使用第一电源提供功率；并且如果 控制信号指示将使用第二电源，则所述电源进一步配置成以第二电源工 作。第一电源与第一功耗水平相关。第二电源与第二功耗水平相关，第二 功耗水平不同于第一功耗水平。第一预定条件不同于第二预定条件。可以理解本发明提供了为ASIC器件提供功率的改进的系统和方法。根据某些实施例，本发明减少了 ASIC器件的功耗，且改进了其功效。取 决于应用，本发明还提供了对于功率控制和实施的较好的灵活性。本发明提供了各种优点。本发明的一些实施例提供了用于减少功耗的系统和方法。取决于应用，本发明降低了利用ASIC器件的便携式装置的 功耗，且延长了其电池使用。对某些用途，本发明通过调节ASIC器件所 使用的功率来降低热耗散。例如，当ASIC器件不忙时使用低功率。本发 明的某些实施例利用控制器来提供用于调节ASIC器件的工作功率的控制 信号。本发明的各种实施例与现有系统兼容。取决于实施例，可实现一个或多个这些益处。本发明的这些益处及各 种附加的目的、特征及优点可参考以下的详细描述及附图而得到完全地理 解。


图1是图解说明用于ASIC器件的传统电源系统的简化图。 图2是根据本发明的实施例的用于ASIC器件的功率系统的简化图。 图3是图解说明根据本发明的一个实施例的用于调节功耗水平的方 法的简化图。图4是图解说明本发明的一个实施例的功耗的简化图。图5是图解说明根据本发明的一个实施例的用于ASIC器件的功率控制系统的简化图。图5A是图解说明根据本发明的一个实施例的电源部件的简化图。 图6是图解说明根据本发明的一个实施例的用于调节ASIC器件功耗水平的方法的简化图。
具体实施方式
本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了一种用于专用集成电 路(ASIC)器件的功率节约系统和方法。仅作为实例，本发明已应用于包
括ASIC电路的超大规模集成(VLSI)芯片。但将认识到本发明具有较宽范围的适应性。在过去，已使用各种技术为ASIC电路减少功耗。例如，动态可变供 电(DVP)系统就是一种用于减少功耗的传统技术。不幸地是，传统技术 如DVP系统经常是不够的。图1是图解说明用于ASIC器件的传统供电系统的简化图。所述简化 图只是实例，其不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、选择及修改。系统100包括以下部件1、 数据源101;2、 寄存器103;3、 时钟102;4、 输入缓冲器105;5、 速率控制107;6、 功率输入109;7、 数据处理器111;8、 输出缓冲器113;9、 寄存器115;及10、 时钟117特别地，数据从数据源101进来。根据来自时钟102的信号，寄存器 103以同步方式接收数据。存储在寄存器103的接收到的数据然后被传递 到输入缓冲器105。输入缓冲器105连接到速率控制107。速率控制107 连接到功率输入109。例如，功率输入109是DC电源或DC功率转换器。 速率控制107确定功率输入109供给数据处理器111多大功率。例如，根 据存储于输入缓冲器105中的数据的量，速率控制107确定功率输入109 的功率水平。功率输入109相应地把功率提供给数据处理器111。数据处 理器111对数据进行处理，然后把数据发送到输出缓冲器113。输出缓冲 器113把数据传递到寄存器115。寄存器115依照时钟117输入来输出数据。当系统100中的供电方案根据工作过程中的数据相关性调节功率以 降低功耗时，这种方案通常是合适的。例如，当缓冲器105中的数据低时， 功率需求和消耗特别低，且反过来亦然。但由于与把电感器集成于ASIC 芯片中相关的困难，功率输入109通常引进额外的功耗。此外，系统IOO 通常具有较差的响应时间来调节功率输出水平，而这种响应时间经常导致 不良的节能性能。因此需要改进的系统和方法以便为ASIC器件提供功率。可以理解本 发明的某些实施例提供了为ASIC器件提供功率的改进的系统和方法。图2是图解说明根据本发明的一个实施例的用于ASIC器件的供电系 统的简化图。所述简化图只是实例，其不应过度限制权利要求的范围。本 领域普通技术人员将认识到许多变化、选择及修改。系统200包括以下部 件1、 数据输入201;2、 时钟202;3、 寄存器203;4、 输入缓冲器205;5、 控制器207;6、 处理器209;7、 输出缓冲器215;8、 寄存器217;及9、 时钟219。尽管以上已使用为系统200选择的一组部件来显示，但可存在许多选 择、修改和变化。例如，-—些部件可被扩展和/或组合。例如，根据本发明 的一个实施例，控制器207和处理器209组合。作为另一个实例，处理器 209只包括一个能够选择利用多个功率水平的处理器。其它部件可被插入 到上述部件。取决于实施例，部件的排列可与其它已取代的相互交换。这
些部件的进一步细节可在整个说明书中找到，并且更具体地可在以下找到。寄存器203配置成从数据源201接收数据。根据一个实施例，寄存器 203依照时钟输入从数据源接收数据。例如，时钟202是具有预定频率的 正弦波，且寄存器203在每一正弦波峰接收数据部分。寄存器203连接到输入缓冲器205,所述输入缓冲器205配置成从寄 存器203接收数据并存储数据。例如，输入缓冲器205包括随机存取存储 器以存储数据。输入缓冲器205还连接到控制器207。所述控制器207配置成执行多 种功能。根据本发明的一个实施例，控制器207配置成生成控制信号，该 控制信号用于确定用来处理数据的功率水平。例如，控制器207确定输入 缓冲器205的充满度。根据输入缓冲器205的充满度，控制器207生成指 示使用哪一功率水平的控制信号。例如，如果输入缓冲器205充满，则控 制器207生成指示使用高功率水平的信号。另一方面，如果输入缓冲器205 为空，则控制器207生成指示使用低功率水平的信号。取决于应用，可使 用多种类型的功率水平信号。例如，根据缓冲水平，可使用控制信号指示 多于三个功率水平。通常如果涉及到芯片面积，则对于许多应用两个功率 水平足以使功耗显著地减少。根据本发明的某些实施例，应当理解控制器207是灵活的。例如，控 制器207配置成根据某些条件确定功率输出水平。例如，控制器207确定 数据传递速率，并使用数据传递速率作为确定功率水平输出的条件。当数 据传递速率高于预定速率时，控制器207确定需要高功率水平。作为另一 个实例，控制器207确定存储于输入缓冲器205的数据类型。对需要较多 处理功率的某些类型的数据(如多媒体数据)，控制器207生成指示需要 高功率水平的控制信号，以达到处理数据的目的。取决于应用，控制器207可配置成生成用于多种应用的控制信号。优 化的功率需求可存储于数据结构中。例如，如表1所示，控制器207存储 带有优化的功率输入水平的查询表。数据类型数据速率功率需求(归一化的功 率)语音32 kbits/s0.5交互数据1-100 kbit/s0.1批量数据1-10Mbit/s1-0.1标准质量视频1.5-15 Mbit/s0.5-0.33高分辨率TV15-150 Mbit/s1-0.5视频电话0.2-2 Mbit/s0.2表1表l只是一个实例，而不应过度限制权利要求的范围。例如，数据速 率和功率需求可变化。通常，视频数据速率根据编码方法而变化。例如， 如果使用可变比特速率方法编码视频，则视频数据速率大大变化。因而， 功耗水平将相应地改变。应当理解本发明的各种实施例允许快速的响应时 间以动态地确定用于处理数据的功率。控制器207连接到处理器209。控制器207配置成把控制信号发送到 处理器209。处理器209选择应当使用什么电源来响应从控制器接收的控 制信号。根据一个实施例.处理器209包括电耦合到处理器以提供电力的 两个或多个电源。例如，每一个电源是一个使用不同供电电压的电路。.如 图2所示，处理器209包括处理器210、处理器211、处理器212和处理 器213。每一个处理器耦合到不同的电源。根据一个实施例，处理器210 耦合到少于0.2的归一化功率的电源，而处理器211耦合到能够供给多于 0.5的归一化功率的电源。例如，在工作过程中，如果所接收的控制信号 指示使用低功率水平，则处理器209选择处理器210来处理数据；如果所 接收的控制信号指示使用高功率水平，则处理器209选择处理器211来处 理数据。取决于应用，可使用或多或少的电源。例如，处理器209包括6 个处理器，每一个对应于如列于表l的一个数据类型，并耦合到不同的电源。处理器209连接到输出缓冲器215。在寄存器217能够发送所处理的 数据前，输出215存储从处理器209所处理的数据。例如，寄存器217依 照时钟信号219来发送数据。应当理解，根据本发明的各种实施例，有各种方式来实施供电控制系 统以获得较好的ASIC器件性能。根据一个实例，可使用各种系统来实施 根据本发明的一个实施例的方法。图3是图解说明根据本发明的一个实施 例的用于调节功耗水平的方法的简化图。所述简化图只是一个实例，其不 应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、选 择及修改。图解说明的各个步骤可被增加、去除、取代、重排、重复、交 迭或部分交迭。作为实例，方法300利用系统200来实施。在步骤301，系统200接收数据。例如，从外部数据源接收数据。在 步骤302，存储数据。根据一个实施例，数据存储在输入缓冲器205。所 存储的数据可以第一条件为特征。根据一个实施例，第一条件是在输入缓 冲器的缓冲水平的充满度。根据另一个实施例，第一条件是数据类型。根 据又一个实施例，第一条件是数据传递速率。在步骤303，系统200生成控制信号。例如，控制信号由控制器207 生成。控制器根据第一条件生成控制信号。根据一个实施例，生成控制信 号的过程包括处理与第一条件和预定条件相关的信息。例如，如果第一条 件高于预定条件，则控制信号代表第一功率水平。可选地，如果第一条件 不高于预定条件，则控制信号代表第二功率水平。在步骤304，系统200根据控制信号选择功耗水平。根据一个实施例， 处理器209根据控制信号选择功耗水平。例如，如果控制信号代表第一功 率水平，则处理器209选择第一功耗水平。可选地，如果控制信号代表第 二功率水平，则处理器209选择第二功耗水平。第一功耗水平高于第二功 耗水平。根据另一个实施例，系统200通过确定输入缓冲器状态来平衡数
据处理功率。在步骤305，系统200以所选择的功耗水平来处理数据。例如，如果 缓冲器充满，则需要高功耗来处理大量的数据。应当理解通过调节电压电 平，系统200能够控制功耗，因为功耗与电压供应电平的平方成正比。在步骤306，系统输出所处理的数据。例如，寄存器217依照时钟信 号219输出所处理的数据。图5是图解说明根据本发明的一个实施例的用于ASIC器件的功率控 制系统的简化图。所述简化图只是一个实例，其不应过度限制权利要求的 范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、选择及修改。其中，系统 500包括以下部件1、 数据输入501;2、 时钟502;3、 寄存器503;4、 输入缓冲器505;5、 控制器507;6、 电源部件508;7、 处理器509;8、 输出缓冲器515;9、 寄存器517;及10、 时钟519。尽管以上已使用为系统500选择的一组部件来显示，但可存在许多选 择、修改和变化。例如， 一些部件可被扩展并/或组合。例如，根据本发明 的一个实施例，控制器507和电源部件508组合。其它部件可插入上述那 些部件。取决于实施例，部件的排列可与其它已取代的相互交换。这些部 件的进一步细节可在整个说明书中找到，并且更具体地可在以下找到。寄存器503配置成接收来自数据源501的数据。根据一个实施例，寄 存器503依照时钟输入从数据源接收数据。例如，时钟502是具有预定频
率的正弦波，且寄存器503在每一正弦波峰接收数据部分。寄存器503连接到输入缓冲器505，所述输入缓冲器505配置成接收 从寄存器503的数据，并存储数据。例如，输入缓冲器505包括随机存取 存储器(RAM)以存储数据。输入缓冲器505还连接到控制器507。控制器507配置成执行多种功 能。根据本发明的一个实施例，控制器507配置成生成用于电源部件508 的控制信号，指示提供到处理器的电压。根据特定实施例，电源部件508 包括两个电源，每一个电源在一个不同的功率水平工作。例如，控制器507 能够把控制信号发送到电源部件508以选择要使用的电源。在特定实施例 中，根据优化的功耗水平，确定每一电源的功率水平。例如，根据理论计 算和实践经验，预先确定每一电源的功率水平。根据某些实施例，电源部 件508包括三个或更多电源。取决于应用，控制器507根据某种标准确定使用两个电源的哪一个。 例如，控制器507确定输入缓冲器505的充满度。根据输入缓冲器505的 充满度，控制器507生成指示使用哪一个电源的控制信号。例如，如果输 入缓冲器505充满，控制器507生成指示使用具有较高功率水平电源的信 号。另一方面，如果输入缓冲器505为空，控制器507生成指示使用具有 较低功率水平电源的信号。应当理解，根据本发明的某些实施例，控制器507提供了灵活的解决 方案。例如，控制器507配置成根据各种条件确定功率输出水平。例如控 制器507确定数据传递速率，并使用数据传递速率作为确定功率水平输出 的条件。当数据传递速率高于预定速率时，控制器507确定需要具有高功 率水平的电源。作为另一个实例，控制器507确定存储于输入缓冲器505 的数据类型。对于需要更多处理功率的某些类型的数据(如多媒体数据)， 控制器507生成控制信号，指示需要具有高功率水平电源以达到处理数据 的目的。取决于应用，控制器507可配置成生成用于多种应用的控制信号。优
化的功率需求可存储于数据结构中。例如，如以上表l所示，控制器207 存储带有优化的功率输出水平的査询表。根据特定的实施例，控制器507连接到处理器电源部件508。控制器 507配置成把控制信号发送到处理器电源部件508。处理器电源部件508 选择应当使用哪一个电源以响应从控制器接收的控制信号。根据一个实施 例，处理器电源部件508包括电耦合到处理器以提供电力两个或多个电源。 例如，每一个电源是一个使用不同供电电压的电路。根据一个实施例，处 理器电源部件508包括具有小于0.2的归一化功率的电源和能够供给大于 0.5的归一化功率的电源。例如，在工作过程中，如果所接收的控制信号 指示使用低功率水平，则处理器电源部件508选择具有较低功率水平(例 如低于0.2的归一化功率)的电源来处理数据；如果所接收的控制信号指 示使用高功率水平，则电源部件508选择具有高功率水平(例如0.5的归 -一化功率以上)的电源来处理数据。取决于应用，可使用或多或少的电源。 例如，电源部件508包括三个或多个电源，每一个电源对应于列于表1的 一个数据类型，并耦合到不同的电源。根据特定的实施例，电源部件508用示于图5A的电源开关来实施。 图5A是图解说明根据本发明的一个实施例的电源部件的简化图。所述简 化图只是实例，其不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将 认识到许多变化、选择及修改。所示的电源部件508a连接到电源开关控 制507a。作为实例，电源部件508a与图5中的电源部件508相同，并且 电源开关控制507a与图5中的电源开关控制507相同。电源部件508a包 括电源开关532和533。根据一个实施例和图5A所示的，电源开关用 MOSFET来实施，但是应理解电源开关可用其它器件(例如BJT等)来 实施。电源部件508a耦合到电源开关控制507a。例如，电源开关控制507a 提供了分别连接到电源开关的两个连接。根据特定的实施例，来自电源开 关控制的连接535配置成使能或禁止电源开关532，而来自电源开关控制 的连接536配置成使能或禁止电源开关533。例如，来自电源开关控制507a 的连接耦合到电源开关的栅端子，且由连接535和536承载的电压能够接 通或关断开关。根据该实施例，当使能开关532时，高压530由电源部件 提供作为在端子534的Vdd电压。当使能开关533时，低压531由电源部 件提供作为在端子534的Vdd电压。取决于应用，高和低压可从外部电压 源进来，或者可在电源部件508a内作为内电路来实施。现在返回来参考图5e处理器509连接到输出缓冲器215。在寄存器 517能够发送出所处理的数据前，输出515存储来自处理器509的数据。 例如，寄存器517依照时钟信号519发送出数据。应当理解，根据本发明的各种实施例，有各种方式来实施功率控制系 统以获得较好的ASIC器件性能。根据一个实例，可使用各种系统来实施 根据本发明的实施例的方法。图6是图解说明根据本发明的一个实施例的 用于调节ASIC器件功耗水平的方法的简化图。所述简化图只是实例，其 不应过度限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、 选择及修改。图解说明的各种步骤可被增加、去除、取代、重排、重复、 交迭或部分交迭。作为实例，方法600利用系统500来实施。在步骤601，系统500接收数据。例如，从外部数据源接收数据。在 步骤602,存储数据。根据一个实施例，数据存储在输入缓冲器505。所 存储的数据可以第一条件为特征。根据一个实施例，第一条件是在输入缓 冲器的缓冲水平的充满度。根据另一个实施例，第一条件是数据类型。根 据又一个实施例，第一条件是数据传递速率。在步骤603，系统500生成控制信号。例如，控制信号由控制器507生成。控制器根据第一条件生成控制信号。根据一个实施例，生成控制信 号的过程包括处理与第一条件和预定条件相关的信息。例如，如果第一条 件高于预定条件，则控制信号代表第一功率水平。可选地，如果第一条件 不高于预定条件，则控制信号给出第二功率水平。在步骤604，系统500根据控制信号选择功耗水平。根据一个实施例， 电源部件508根据控制信号选择功耗水平。例如，如果控制信号代表第一
功率水平，则电源部件508选择第一功耗水平。可选地，如果控制信号代表第二功率水平，则电源部件508选择第二功耗水平。第一功耗水平高于 第二功耗水平。根据另一个实施例，系统500通过确定输入缓沖器状态来 平衡数据处理功率。在步骤605，系统500使用所选择的电源来处理数据。例如，如果缓 冲器充满，则需要高功耗来处理大量的数据。应当理解通过调节电压电平， 系统500能够控制功耗，因为功耗与电压供应电平的平方成正比。在步骤606，系统输出所处理的数据。例如，寄存器617依照时钟信 号619输出所处理的数据，根据一个实施例，本发明提供了一种用于调节专用集成电路(ASIC) 器件功耗的系统。所述系统包括第一缓冲器，所述第一缓冲器配置成接收 和存储数据。例如，第一缓冲器可以第一缓冲水平为特征。所述系统还包 括控制器，所述控制器配置成生成控制信号。根据一个实施例，控制器耦 合到第一缓冲器。所述系统另外包括电源部件，所述电源部件配置成接收 控制信号并提供至少第一电压和第二电压。例如，第一电压和第二电压是 不同的。所述系统又包括耦合到第一缓冲器的处理单元，所述处理单元进 一步配置成从第一缓冲器接收数据并处理数据；所述处理单元电耦合到所 述电源部件，所述处理单元可在第一电压和第二电压工作。另外，所述系 统包括耦合到处理单元的第二缓冲器。在一个实施例中，第二缓冲器配置 成接收和存储所处理的数据。控制器进一步配置成处理至少与第一缓冲水 平和第一预定缓冲水平相关的信息。如果确定第一缓冲水平高于第一预定 缓冲水平，则控制信号指示由电源部件来提供第一电压。如果确定第一缓 冲水平不高于第一预定缓冲水平，则控制信号指示由电源部件来提供第二 电压。根据控制信号，电源部件提供输出供电电压，所述输出供电电压是 第一电压或者是第二电压。例如，该实施例根据图5得到图解说明。根据另一个实施例，本发明提供了一种用于调节ASIC器件功耗的方 法。所述方法包括在第一缓冲器接收和存储数据的步骤，所述第一缓冲器
可以第一条件(例如缓冲充满度、数据速率等)为特征。所述方法还包括 生成与第一条件相关的控制信号的步骤。所述方法另外包括根据控制信号 选择电压源的步骤。例如，电压源与预定的电压电平相关。此外，所述方 法包括在预定的电压电平处理数据的步骤。所述方法另外包括输出所处理 的数据的步骤。生成控制信号又包括处理与第一条件和预定条件相关的信 息。如果确定第一条件高于预定条件，则控制信号指示电压源是第一电压 源。如果确定第一条件不高于预定条件，则控制信号指示电压源是第二电 压源。第一电压源在第一电压电平工作，第二电压源在第二电压电平工作。 例如，第一电压电平高于第二电压电平。例如，该实施例根据图6得到图 解说明。根据又一个实施例，本发明提供了一种用于调节ASIC器件功耗的系 统。所述系统包括第一缓冲器部件，配置所述第一缓冲器部件以接收和存 储数据。在其中，第一缓冲器可以第一条件为特征。所述系统还包括控制 器，所述控制器配置成生成控制信号。第一控制器耦合到第一缓冲器。所 述系统又包括电源部件，所述电源部件配置成从控制器接收控制信号。电 源部件包括第一电源和第二电源。例如，第一电压源配置成提供第一功率 水平的功率。第二电压源配置成提供第二功率水平的功率。所述系统另外 包括处理单元，所述处理单元配置成处理存储在第一缓冲器部件的数据。 所述处理单元电耦合到电源部件。例如，所述处理单元能够在第一功率水 平和第二功率水平工作。所述系统又包括耦合到处理单元的第二缓冲器。 所述第二缓冲器配置成接收和存储来自处理单元的所处理的数据。所述控 制器进一步配置成处理至少与第一条件、第一预定条件和第二预定条件相 关的信息。如果确定第一条件满足第一预定条件，则控制信号指示将使用 第一电源。如果确定第二条件满足第二预定条件，则控制信号指示将使用 第二电源。如果控制信号指示将使用第一电源，则电源部件进一步配置成 使用第一电源来提供功率；并且如果控制信号指示将使用第二电源，则电 源部件以第二电源工作。第一电源与第一功耗水平相关。第二电源与第二功耗水平相关，所述第二功耗水平不同于第一功耗水平。第一预定条件不 同于第二预定条件。例如，该实施例根据图5图解得到说明。可以理解本发明提供了一种为ASIC器件提供功率的改进的系统和方法。根据某些实施例，本发明减少了 ASIC器件的功耗，且改进了其功效。 取决于应用，本发明降低了利用ASIC器件的便携式装置的功耗，且延长 了其电池使用。对某些应用，本发明通过调节ASIC器件所使用的功率而 降低了热耗散。例如，当ASIC器件不忙时使用低功率。本发明的某些实 施例利用控制器来提供用于调节ASIC器件工作功率的控制信号。为了图 解说明由本发明提供的改进，示出图4。图4是图解说明本发明的一个实 施例的功耗的简化图。所述简化图只是一个实例，其不应过度限制权利要 求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、选择及修改。如图4所示，图解说明根据本发明的一个实施例的功耗水平的曲线 402利用比曲线401所述的传统系统小的功率。该曲线图绘出标准化的功 耗水平与数据速率的关系，它是基于三种不同情况的平均数据速率。曲线 401图解说明了固定Vdd (单一电源)的功耗。曲线402图解说明了利用 两个电源的本发明的一个实施例的减少的功耗。曲线403图解说明了对于 理想DC—DC转换器的可变Vdd。取决于应用，本发明还提供了用于功率控制和实施的较好的灵活性。 例如，可实施较多的功率水平以节约较多的动态能量。然而，提供的功率 水平越多，电路面积就变得较大。因此注意两水平电源系统能够减少动态 功耗很重要。应当理解在此所述的实例和实施例只是为了说明的目的，并且根据其 的各种修改或改变将由本领域技术人员想到，并且应包括在本申请的精神 和范围内以及所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于调节专用集成电路(ASIC)器件的功耗的系统，所述系统包括第一缓冲器，所述第一缓冲器配置成接收和存储数据，所述第一缓冲器以第一缓冲水平为特征；控制器，配置成生成控制信号，所述控制器耦合到第一缓冲器；电源部件，所述电源部件配置成接收控制信号并提供至少第一电压和第二电压，所述第一电压和所述第二电压是不同的；耦合到所述第一缓冲器的处理单元，所述处理单元进一步配置成从所述第一缓冲器接收数据并处理数据，所述处理单元电耦合到所述电源部件，所述处理单元能够在所述第一电压和所述第二电压工作；耦合到所述处理单元的第二缓冲器，所述第二缓冲器配置成接收和存储所处理的数据；其中所述控制器进一步配置成处理至少与所述第一缓冲水平和第一预定缓冲水平相关的信息；如果确定所述第一缓冲水平高于所述第一预定缓冲水平，则所述控制信号指示由所述电源部件来提供所述第一电压；如果确定所述第一缓冲水平不高于所述第一预定缓冲水平，则控制信号指示由所述电源部件来提供所述第二电压；所述电源部件根据所述控制信号来提供输出供电电压，所述输出供电电压是所述第一电压或者是所述第二电压。
2. 权利要求1的系统，其中所述电源部件电耦合到第一电压源和第二 电压源，所述电源部件配置成使用第一开关来使能第一电压源，且 使用第二开关来使能第二电压源。
3. 权利要求2的系统，其中所述第一开关和第二开关是MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)。
4. 权利要求2的系统，其中所述第一开关和第二开关是p型MOSFET。
5. 权利要求1的系统，其中所述第一电压大于0.6伏特。
6. 权利要求1的系统，其中所述电源部件包括第一电压源和第二电压 源，所述第一电压源配置成提供所述第一电压，所述第二电压源配 置成提供所述第二电压。
7. 权利要求1的系统，其中所述第一电压高于所述第二电压。
8. 权利要求1的系统，其中所述第一电压以直流电压为特征。
9. 权利要求1的系统还包括时钟，所述时钟配置成生成时钟信号。
10. —种用于调节ASIC器件功耗的方法，所述方法包括在第一缓冲器接收和存储数据，所述第一缓冲器以第一条件为特征；生成控制信号，所述控制信号与所述第一条件相关；根据所述控制信号来选择电压源，所述电压源与预定电压电平相关；在预定电压电平来处理所述数据；输出所处理的数据其中所述生成控制信号还包括对与所述第一条件和预定条件相关的信息 进行处理；如果确定所述第一条件高于所述预定条件，则所述控制信号指示所 述电压源是第一电压源；如果确定所述第一条件不高于所述预定条件，则所述控制信号指示 所述电压源是第二电压源；所述第一电压源工作在第一电压电平，所述第二电压源工作在第二 电压电平，所述第一电压电平高于所述第二电压电平。
11. 权利要求10的方法，还包括对处理的数据进行同步。
12. 权利要求10的方法，还包括确定平均工作负荷。
13. 权利要求10的方法，其中所述第一条件包括所存储的数据的大小。
14. 权利要求10的方法，其中所述第一条件包括所存储的数据的类型。
15. 权利要求10的方法，其中所述第一条件包括要处理的数据的速率。
16. —种用于调节ASIC器件的功耗的系统，所述系统包括第一缓冲器部件，所述第一缓冲器部件配置成接收和存储数据，所 述第一缓冲器以第一条件为特征；控制器，所述控制器配置成生成控制信号，所述第一控制器耦合到 所述第一缓冲器；电源部件，所述电源部件配置成从所述控制器接收控制信号，所述 电源部件包括第一电源和第二电源，所述第一电压源配置成提供第一功 率水平的功率，所述第二电压源配置成提供第二功率水平的功率；处理单元，配置成对存储在第一缓冲器部件的数据进行处理，所述 处理单元电耦合到所述电源部件，所述处理单元能够在所述第一功率水 平和所述第二功率水平工作；以及耦合到所述处理单元的第二缓冲器，所述第二缓冲器配置成从所述 处理单元接收并存储所处理的数据；其中所述控制器还配置成对至少与所述第一条件、第一预定条件和第二 预定条件相关的信息的进行处理；如果确定所述第一条件满足所述第一预定条件，所述控制信号指示 将使用所述第一电源；如果确定所述第二条件满足所述第二预定条件，所述控制信号指示 将使用所述第二电源；如果所述控制信号指示将使用所述第一电源，则所述电源部件进一 步配置成使用所述第一电源来提供功率；并且如果所述控制信号指示将 使用所述第二电源，则所述电源部件以所述第二电源工作；所述第一电源与第一功耗水平相关；所述第二电源与第二功耗水平相关，所述第二功耗水平不同于所述 第一功耗水平；所述第一预定条件不同于所述第二预定条件。
17. 权利要求16的系统，其中所述第一条件包括数据类型。
18. 权利要求16的系统，其中所述第一条件包括数据传递速率。
19. 权利要求16的系统，其中所述第一条件包括缓冲水平。
20. 权利要求19的系统，其中所述缓冲水平由所述控制器确定。
21. 权利要求18的系统，其中所述数据传递速率由所述控制器确定。
22. 权利要求16的系统，其中所述第一电源被优化以便处理猝发数据。
23. 权利要求16的系统，其中所述第二电源被优化以便处理均匀数据。
24. —种用于调节专用集成电路(ASIC)器件的功耗的系统，所述系统 包括第一缓冲器，所述第一缓冲器配置成接收和存储数据，所述第一缓 冲器以第一缓冲水平为特征；控制器，所述控制器配置成生成第一控制信号和第二控制信号，所 述控制器耦合到所述第一缓冲器；电源部件，包括第一开关和第二开关，所述电源部件配置成接收所 述第一和第二控制信号，所述第一开关配置成使能第一电压以响应于接 收所述第一控制信号，所述第二开关配置成使能第二电压以响应于接收 第二控制信号，所述第一电压和所述第二电压是不同的；耦合到所述第一缓冲器的处理单元，所述处理单元进一步配置成从 所述第一缓冲器接收所述数据并处理所述数据，所述处理单元电耦合到 所述电源部件，所述处理单元能够工作在所述第一电压和所述第二电压；耦合到所述处理单元的第二缓冲器，所述第二缓冲器配置成接收和 存储所处理的数据；其中所述控制器还配置成处理至少与所述第一缓冲水平和第一预定缓冲 水平相关的信息；如果确定所述第一缓冲水平高于所述第一预定缓冲水平，则所述控 制器发送所述第一控制信号；如果确定所述第一缓冲水平不高于所述第一预定的缓冲水平，则所 述控制器发送所述第二控制信号；所述电源部件根据接收到的是所述第一和第二控制信号中的哪一个 来提供输出供电电压，所述输出供电电压是所述第一电压或者是所述第二电压。
全文摘要
公开了一种用于ASIC器件的功率控制的系统和方法。根据一个实施例，本发明提供了一种用于调节专用集成电路(ASIC)器件功耗的系统。所述系统包括配置成接收和存储数据的第一缓冲器。例如，第一缓冲器可以第一缓冲水平为特征。所述方法还包括配置成生成控制信号的控制器。根据一个实施例，控制器耦合到第一缓冲器。所述系统另外包括电源部件，所述电源部件配置成接收控制信号并提供至少第一电压和第二电压。例如，第一电压和第二电压是不同的。所述系统又包括耦合到第一缓冲器的处理单元，所述处理单元进一步配置成从第一缓冲器接收数据并处理数据，所述处理单元电耦合到电源部件。
文档编号G06F1/32GK101154129SQ20061011685
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月30日 优先权日2006年9月30日
发明者石 李 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司