具有用于从不同电源提供的操作电压中选择目标操作电压的晶粒上电源开关的半导体晶粒的制作方法

本发明涉及一种半导体器件(semiconductor device)，更具体地，涉及一种具有用于从不同电源提供的操作电压(operation voltage)中选择目标操作电压的晶粒上电源开关(on-die power switch)的半导体晶粒。

背景技术：

1、当技术节点(又名工艺节点)由于半导体工艺的进步而变得更小时，大多数器件的操作电压在低性能要求的期间变得更低。对于低性能要求，一些器件仍然需要高于其他器件的操作电压的最低操作电压。为了降低功耗，传统的解决方案采用额外的电源来满足任何需要随性能要求而变化的操作电压并且在低性能要求期间仍然需要最低操作电压的设备的多种操作电压的要求，这导致高电源成本、高印刷电路板(printed circuit board，pcb)布局复杂性、较多的pcb层数和较大的pcb面积。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种半导体晶粒，其具有晶粒上电源开关，以用于从不同电源提供的操作电压中选择目标操作电压。

2、根据本发明的第一方面，公开了示例性半导体晶粒。示例性半导体晶粒包括晶粒上电源开关和目标器件。晶粒上电源开关包括多个电源输入节点、电源输出节点和开关电路。电源输入节点用以分别从多个不同的电源接收多个操作电压。电源输出节点用以输出从多个操作电压中选择出的目标操作电压。开关电路被布置成选择性地将多个电源输入节点中一个耦接到电源输出节点。目标器件被布置为根据从晶粒上电源开关提供的目标操作电压来操作。晶粒电源开关和目标器件是半导体晶粒中分离的电路块。

3、根据本发明的第二方面，公开了示例性半导体晶粒。示例性半导体晶粒包括第一器件、晶粒上电源开关和目标器件。第一器件被布置成根据来自第一电源的第一操作电压来操作。晶粒上电源开关包括多个电源输入节点、电源输出节点和开关电路。电源输入节点用以分别从多个不同的电源接收多个操作电压，其中多个操作电压包括第一操作电压。电源输出节点用以输出从多个操作电压中选择出的目标操作电压。开关电路被布置成选择性地将多个电源输入节点中一个耦接到电源输出节点。目标器件被布置为根据从晶粒上电源开关提供的目标操作电压来操作。

4、根据本发明的第三方面，公开了一种示例性半导体晶粒，包括：晶粒上电源开关，目标器件，另一晶粒上电源开关，和第一器件，该晶粒上电源开关包括：多个电源输入节点，用以分别从多个不同的电源接收多个操作电压，其中所述多个操作电压包括第一操作电压；电源输出节点，用于输出从所述多个操作电压中选择的目标操作电压；以及开关电路，用于选择性地将所述多个电源输入节点中一个耦接到所述电源输出节点；目标器件，用于根据所述晶粒上电源开关提供的所述目标操作电压进行操作；另一晶粒上电源开关，包括：多个电源输入节点，用以接收包含所述第一操作电压的所述多个操作电压；电源输出节点，用于输出选自所述多个操作电压中的所述另一目标操作电压；以及开关电路，用以选择性地将所述多个电源输入节点中的一者耦接至所述电源输出节点；其中，所述第一器件用于根据从所述另一晶粒上电源开关提供的所述另一目标操作电压来操作。

5、本领域的普通技术人员在阅读了以下各图和附图中所示的优选实施例的详细描述后，本发明的这些和其他目的无疑将变得显而易见。

技术特征：

1.一种半导体晶粒，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体晶粒，其特征在于，所述多个电源输入节点分别为多个电源输入垫，所述电源输出节点为电源输出垫，

3.根据权利要求1所述的半导体晶粒，其特征在于，所述目标器件是存储器器件。

4.根据权利要求3所述的半导体晶粒，其特征在于，所述存储器件是静态随机存取存储器(sram)。

5.如权利要求1所述的半导体晶粒，其特征在于，所述多个操作电压中一个是固定操作电压。

6.如权利要求1所述的半导体晶粒，其特征在于，所述多个操作电压中一个是动态操作电压。

7.根据权利要求1所述的半导体晶粒，其特征在于，所述晶粒上电源开关仅具有两个电源输入节点。

8.根据权利要求1所述的半导体晶粒，其特征在于，所述目标器件包括：

9.如权利要求8所述的半导体晶粒，其特征在于，所述多个操作电压中一个是常开电压。

10.如权利要求9所述的半导体晶粒，其特征在于，当所述目标操作电压不是常开电压时，所述目标操作电压通过所述电力电子电路被提供给所述功能逻辑和所述主触发器电路，并且所述目标操作电压还被提供给所述影子触发器电路。

11.如权利要求9所述的半导体晶粒，其特征在于，当所述目标操作电压是常开电压时，所述目标操作电压不通过所述电力电子电路提供给所述功能逻辑和所述主触发器电路，所述目标操作电压被提供给所述影子触发器电路。

12.如权利要求9所述的半导体晶粒，其特征在于，当所述目标操作电压是常开电压时，所述目标操作电压通过所述电力电子电路被提供给所述功能逻辑和所述主触发器电路，并且所述目标操作电压还被提供给所述影子触发器电路。

13.一种半导体晶粒，其特征在于，包括：

14.根据权利要求13所述的半导体晶粒，其特征在于，所述晶粒上电源开关仅具有两个电源输入节点。

15.如权利要求14所述的半导体晶粒，其特征在于，还包括：

16.根据权利要求13所述的半导体晶粒，其特征在于，所述目标器件是存储器器件。

17.根据权利要求16所述的半导体晶粒，其特征在于，所述存储器器件是静态随机存取存储器(sram)。

18.根据权利要求13所述的半导体晶粒，其特征在于，所述第一操作电压是固定操作电压，或者，所述第一操作电压是动态操作电压。

19.根据权利要求13所述的半导体晶粒，其特征在于，所述目标器件包括：

20.根据权利要求19所述的半导体晶粒，其特征在于，所述第一器件是存储器器件。

21.根据权利要求20所述的半导体晶粒，其特征在于，所述存储器器件是静态随机存取存储器(sram)。

22.根据权利要求19所述的半导体晶粒，其特征在于，所述第一器件还用于根据从所述晶粒上电源开关提供的目标操作电压来操作。

23.如权利要求19所述的半导体晶粒，其特征在于，还包括：

24.如权利要求19所述的半导体晶粒，其特征在于，当所述目标器件由于所述目标操作电压的选择而在正常模式下操作时，通过所述电力电子电路，所述目标操作电压被提供给所述功能逻辑和所述主触发器电路，并且所述目标操作电压还被提供给所述影子触发器电路。

25.如权利要求19所述的半导体晶粒，其特征在于，当所述目标器件由于所述目标操作电压的选择而在省电模式下操作时，所述目标操作电压不通过所述电力电子电路提供给所述功能逻辑和所述主触发器电路，所述目标操作电压被提供给所述影子触发器电路。

26.如权利要求19所述的半导体晶粒，其特征在于，当所述目标器件由于所述目标操作电压的选择而在省电模式下操作时，通过所述电力电子电路，所述目标操作电压被提供给所述功能逻辑和所述主触发器电路，并且所述目标操作电压还被提供给所述影子触发器电路。

技术总结
本发明提供一种半导体晶粒，包括：晶粒上电源开关，包括：多个电源输入节点，分别从多个不同的电源接收多个操作电压；电源输出节点，用于输出从所述多个操作电压中选择的目标操作电压；以及开关电路，用于选择性地将多个电源输入节点中一个耦接到电源输出节点；以及目标器件，根据所述晶粒上电源开关提供的目标操作电压进行操作；其中，所述晶粒上电源开关和所述目标器件是半导体晶粒中的分离的电路块。

技术研发人员：林柏筠,廖凡纬,江泰盈,苏可青,郭俊岳
受保护的技术使用者：联发科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15