[go: up one dir, main page]

JP2005250736A - Power control device - Google Patents

Power control device Download PDF

Info

Publication number
JP2005250736A
JP2005250736A JP2004058693A JP2004058693A JP2005250736A JP 2005250736 A JP2005250736 A JP 2005250736A JP 2004058693 A JP2004058693 A JP 2004058693A JP 2004058693 A JP2004058693 A JP 2004058693A JP 2005250736 A JP2005250736 A JP 2005250736A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
supply voltage
control apparatus
power control
processor chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004058693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayasu Sakurai
貴康 桜井
Hiroshi Kawaguchi
博 川口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Tokyo NUC
Original Assignee
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Tokyo NUC filed Critical University of Tokyo NUC
Priority to JP2004058693A priority Critical patent/JP2005250736A/en
Publication of JP2005250736A publication Critical patent/JP2005250736A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Power Sources (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Abstract

【課題】電源電圧の切替の際の遷移時間を短くすることができるパワー制御装置を提供する。
【解決手段】プロセッサチップの11内の内部回路12に供給すべき電源電圧VDDL(1,2V),VDDH(2.0V)の切替は、プロセッサチップ11内に設けられたPMOSトランジスタ13,14によってチップ単位で行われる。電源電圧VDDL,VDDHの遷移時間は、外部デカップリング容量CDL,CDHではなく電源線15の容量に比例する。電源線15の容量は、外部デカップリング容量CDL,CDHに比べて著しく小さいので、電源電圧VDDL,VDDHの遷移時間を大幅に短縮することができる。
【選択図】図2
A power control apparatus capable of shortening a transition time when switching a power supply voltage is provided.
Switching between power supply voltages V DDL (1, 2 V) and V DDH (2.0 V) to be supplied to an internal circuit 12 in a processor chip 11 is performed by a PMOS transistor 13 provided in the processor chip 11, 14 for each chip. The transition times of the power supply voltages V DDL and V DDH are proportional to the capacity of the power supply line 15 instead of the external decoupling capacitors C DL and CDH . Since the capacitance of the power supply line 15 is significantly smaller than the external decoupling capacitances C DL and C DH , the transition time of the power supply voltages V DDL and V DDH can be greatly shortened.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、携帯電話やパーソナルコンピュータのような機器のパワー制御を行うパワー制御装置に関する。   The present invention relates to a power control apparatus that performs power control of a device such as a mobile phone or a personal computer.

このようなパワー制御として、例えば、DVS(Dynamic Voltage Scaling)技術(例えば、非特許文献1参照)やVDD-Hopping技術(例えば、特許文献1参照)が提案されている。 As such power control, for example, a DVS (Dynamic Voltage Scaling) technique (for example, see Non-Patent Document 1) and a V DD -Hopping technique (for example, see Patent Document 1) have been proposed.

DVS技術は、プロセッサの負荷に応じて電源電圧と動作周波数を適応的に変化させる技術であり、Intel Pentium(登録商標) IIIのSpeed Step技術、Transmeta CrusoeのLong Run技術、AMD K6のPower Now技術等で採用されている。   DVS technology is a technology that adaptively changes the power supply voltage and operating frequency according to the processor load, Intel Pentium (registered trademark) III Speed Step technology, Transmeta Crusoe Long Run technology, AMD K6 Power Now technology Etc. are adopted.

DVS技術では、図1Aに示すように、プロセッサチップ1の外部にあるDC/DCコンバータ2によってプロセッサチップ1の内部回路(図示せず)の電源電圧VDDを変化させ(この場合、1.2VのVDDL又は2.0VのVDDH)、それと同時に内部回路(図示せず)の動作周波数fを、プロセッサチップ1内のクロック回路(図示せず)によって変化させている。 In the DVS technique, as shown in FIG. 1A, a power supply voltage V DD of an internal circuit (not shown) of the processor chip 1 is changed by a DC / DC converter 2 outside the processor chip 1 (in this case, 1.2V V DDL or V DDH of 2.0 V), and at the same time, the operating frequency f of the internal circuit (not shown) is changed by a clock circuit (not shown) in the processor chip 1.

一方、VDD-Hopping技術によれば、図1Bに示すように、例えば2種類の電源電圧VDDL(1.2V)及びVDDH(2.0V)をPMOSトランジスタ3,4によって切り替えることができる。この場合、接地線GNDの電圧をNMOSスイッチによって切り替えることもできる。
特許第3138737号(請求項1) Trevor Pering et al. “The simulation and evaluating of dynamic voltage scaling algorithms”, Proceeding of the 1998 international Symposium on low power electronics and design, pp.76-81, Aug.,1998
On the other hand, according to the V DD -Hopping technology, for example, two kinds of power supply voltages V DDL (1.2 V) and V DDH (2.0 V) can be switched by PMOS transistors 3 and 4 as shown in FIG. 1B. . In this case, the voltage of the ground line GND can be switched by the NMOS switch.
Japanese Patent No. 3138737 (Claim 1) Trevor Pering et al. “The simulation and evaluating of dynamic voltage scaling algorithms”, Proceeding of the 1998 international Symposium on low power electronics and design, pp.76-81, Aug., 1998

しかしながら、従来のDVS技術やVDD-Hopping技術のようにプロセッサチップ1,5の外部から電源電圧VDDを変化させると、プロセッサチップ1,5の電源ピンに接続されている数十μF程度の比較的大きな外部デカップリング容量Cのために、電源電圧VDDの遷移時間が比較的長くなる(具体的には、数十μsから数百μs程度)という不都合がある。 However, when the power supply voltage V DD is changed from the outside of the processor chips 1 and 5 as in the conventional DVS technology and V DD -Hopping technology, it is about several tens μF connected to the power supply pins of the processor chips 1 and 5 due to the relatively large external decoupling capacitor C D, (specifically several hundreds .mu.s about several tens .mu.s) power transition time of the voltage V DD is relatively long is disadvantageously.

電源電圧VDDの遷移中に電源電圧VDDの変動を伴いながらプロセッサチップ1,5を動作させることもできるが、工業製品の場合には、電源電圧VDDの遷移中における動作も保証される必要があるため、これに関する出荷テストを別途行う必要がある。しかしながら、この場合には、テスト工程が増大するために製品単価が上昇する。実際にはかかるテストを行わず、電源電圧VDDの遷移中はプロセッサチップ1,5を停止させるのが最適であるが、電源電圧VDDの遷移中はプロセッサチップ1,5が停止するので、パフォーマンスが低下する。その結果、電源電圧VDDの遷移時間を短くすることが所望されている。 While the power supply voltage V DD processor chip 1, 5 accompanied by fluctuations in the power supply voltage V DD during the transition can also be operated, in the case of industrial products are also guaranteed operation during the transition of the power supply voltage V DD Because it is necessary, it is necessary to conduct a shipping test on this separately. However, in this case, the product unit price increases because the test process increases. In fact without such testing, but during the transition of the power supply voltage V DD is best to stop the processor chip 1, 5, because during the transition of the power supply voltage V DD is a processor chip 1, 5 is stopped, Performance is degraded. As a result, it is desired to shorten the transition time of the power supply voltage V DD .

また、従来のパワー制御では、プロセッサチップ1,5全体の電圧を一度に変化させているので、プロセッサチップ1,5内部において空間的にきめ細かい低消費電力化が非常に困難である。   Further, in the conventional power control, since the voltage of the entire processor chips 1 and 5 is changed at a time, it is very difficult to reduce the power consumption spatially and finely inside the processor chips 1 and 5.

さらに、プロセッサチップ1,5の回路規模は年々増大し、空間的にきめ細かい低消費電力化が所望されている。   Furthermore, the circuit scales of the processor chips 1 and 5 are increasing year by year, and it is desired that the power consumption be reduced spatially and finely.

本発明の目的は、電源電圧の切替の際の遷移時間を短くすることができるパワー制御装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the power control apparatus which can shorten the transition time at the time of switching of a power supply voltage.

本発明の他の目的は、プロセッサチップ内部において空間的にきめ細かい低消費電力化が可能なパワー制御装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a power control device capable of reducing spatially fine power consumption inside a processor chip.

本発明によるパワー制御装置は、
プロセッサチップと、そのプロセッサチップに供給すべき可変の電源電圧を生成する電源電圧生成手段とを具え、
前記プロセッサチップが、前記電源電圧生成手段によって生成した電源電圧のうちの一つを選択する電源電圧決定手段を有することを特徴とする。
The power control device according to the present invention comprises:
Comprising a processor chip and power supply voltage generating means for generating a variable power supply voltage to be supplied to the processor chip,
The processor chip includes power supply voltage determining means for selecting one of power supply voltages generated by the power supply voltage generating means.

本発明による他のパワー制御装置は、
プロセッサチップと、そのプロセッサチップに供給すべき可変の電源電圧を生成する電源電圧生成手段とを具え、
前記プロセッサチップが、前記電源電圧生成手段によって生成した電源電圧のうちの一つを、前記プロセッサチップのブロックごとにそれぞれ選択する電源電圧決定手段を有することを特徴とする。
Other power control devices according to the present invention include:
Comprising a processor chip and power supply voltage generating means for generating a variable power supply voltage to be supplied to the processor chip,
The processor chip has power supply voltage determining means for selecting one of the power supply voltages generated by the power supply voltage generating means for each block of the processor chip.

本発明による他のパワー制御装置は、
プログラマブルチップと、そのプログラマブルチップに供給すべき可変の電源電圧を生成する電源電圧生成手段とを具え、
前記プログラマブルチップが、前記電源電圧生成手段によって生成した電源電圧のうちの一つを、前記プログラマブルチップの構成可能な論理ブロックごとにそれぞれ選択する電源電圧決定手段を有することを特徴とする。
Other power control devices according to the present invention include:
Comprising a programmable chip and power supply voltage generating means for generating a variable power supply voltage to be supplied to the programmable chip,
The programmable chip has power supply voltage determining means for selecting one of the power supply voltages generated by the power supply voltage generating means for each configurable logic block of the programmable chip.

本発明によるパワー制御装置によれば、電源電圧の遷移時間が、プロセッサチップの電源ピンに接続されている外部デカップリング容量に比例せず、電源電圧生成手段とプロセッサチップとの間の配線の容量に比例する。この配線の容量が外部デカップリング容量に比べて著しく小さいので、電源電圧の遷移時間を大幅に短縮することができる。   According to the power control device of the present invention, the transition time of the power supply voltage is not proportional to the external decoupling capacitance connected to the power supply pin of the processor chip, and the capacitance of the wiring between the power supply voltage generating means and the processor chip Is proportional to Since the capacity of this wiring is significantly smaller than the external decoupling capacity, the transition time of the power supply voltage can be greatly shortened.

パワー制御を更に良好に行うために、前記電源電圧を、前記プロセッサチップの動作を制御する可変のクロック周波数に基づいて生成し、及び/又は、前記電源電圧が、前記プロセッサチップの動作時と待機時で変化するのが好ましい。   In order to achieve better power control, the power supply voltage is generated based on a variable clock frequency that controls the operation of the processor chip, and / or the power supply voltage is in standby during operation of the processor chip. It is preferable to change with time.

本発明による他のパワー制御装置によれば、電源電圧の設定をブロック単位で行っているので、プロセッサチップ内部において空間的にきめ細かい低消費電力化が可能となる。電源電圧の設定をブロック単位で行うことによって、電源電圧生成手段とブロックとの間の配線の容量も細分化することができ、電源電圧の遷移時間を更に短縮することができる。なお、ブロック単位で電源電圧の設定を行う場合、電圧ドロッパ型の電源電圧変換回路を用いることによって、構成を簡単にすることができる。   According to another power control apparatus according to the present invention, since the power supply voltage is set in units of blocks, it is possible to achieve a spatially fine power consumption reduction in the processor chip. By setting the power supply voltage in units of blocks, the capacity of the wiring between the power supply voltage generating means and the block can be subdivided, and the transition time of the power supply voltage can be further shortened. Note that when the power supply voltage is set in units of blocks, the configuration can be simplified by using a voltage dropper type power supply voltage conversion circuit.

パワー制御を更に良好に行うために、前記ブロック間の信号振幅は、前記ブロックごとにそれぞれ供給される電源電圧のうちの最大又は最小のものを選択し、前記ブロックがそれぞれレベルコンバータを有し、前記電源電圧を、前記ブロックの各々の動作を制御する可変のクロック周波数に基づいて生成し、及び/又は、前記電源電圧が、前記ブロックの各々の動作時と待機時で変化するのが好ましい。   In order to perform power control more satisfactorily, the signal amplitude between the blocks is selected to be the maximum or the minimum of the power supply voltage supplied for each block, and each of the blocks has a level converter, Preferably, the power supply voltage is generated based on a variable clock frequency that controls the operation of each of the blocks, and / or the power supply voltage varies between the operation of each block and the standby time.

本発明は、プロセッサチップを具える場合のみに止まらず、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのプログラマブルチップを具える場合にも適合することができる。この場合、幾つかのまとまった構成可能な論理ブロック(CLB:Configarable Logic Block)ごとに電源電圧を変えることができ、まとまった構成可能な論理ブロック内でレベルコンバータが不要となる。   The present invention can be applied not only to the case of providing a processor chip but also to the case of providing a programmable chip such as an FPGA (Field Programmable Gate Array). In this case, the power supply voltage can be changed for each of several collectible configurable logic blocks (CLB: Configurable Logic Block), and a level converter is not required in the collective configurable logic block.

本発明によるパワー制御装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図2は、本発明によるパワー制御装置の第1の実施の形態を示す図である。本実施の形態では、プロセッサチップ11内の内部回路12に供給すべき電源電圧VDDL(1,2V),VDDH(2.0V)の切替は、プロセッサチップ11内に設けられたPMOSトランジスタ13,14によってチップ単位で行われる。
Embodiments of a power control apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of a power control apparatus according to the present invention. In the present embodiment, switching of the power supply voltages V DDL (1, 2 V) and V DDH (2.0 V) to be supplied to the internal circuit 12 in the processor chip 11 is performed by the PMOS transistor 13 provided in the processor chip 11. , 14 for each chip.

本実施の形態によれば、電源電圧VDDL,VDDHの遷移時間は、外部デカップリング容量CDL,CDHではなく電源線15の容量に比例する。電源線15の容量は、外部デカップリング容量CDL,CDHに比べて著しく小さいので、電源電圧VDDL,VDDHの遷移時間を大幅に短縮することができる。なお、電源電圧VDDL,VDDHの遷移開始時に電源電圧の急速な低下を回避するために、電源電圧VDDL,VDDHの遷移開始時に両方のPMOSトランジスタ13,14が同時にオフしないように制御を行う。また、内部回路12の待機時には両方のPMOSトランジスタ13,14をオフにしてもよい。 According to the present embodiment, the transition times of the power supply voltages V DDL and V DDH are proportional to the capacity of the power supply line 15 instead of the external decoupling capacitors CDL and CDH . Since the capacitance of the power supply line 15 is significantly smaller than the external decoupling capacitances C DL and C DH , the transition time of the power supply voltages V DDL and V DDH can be greatly shortened. The power supply voltage V DDL, in order to avoid a rapid drop in the power supply voltage at the start transition of V DDH supply voltage V DDL, control as PMOS transistors 13 and 14 both at the transition beginning of the V DDH is not turned off at the same time I do. Further, both PMOS transistors 13 and 14 may be turned off when the internal circuit 12 is on standby.

図3は、本発明によるパワー制御装置の第2の実施の形態を示す図である。本実施の形態では、プロセッサチップ21内の内部回路ブロック22−1〜22−nに供給すべき電源電圧VDDL(1,2V),VDDH(2.0V)の切替は、プロセッサチップ21内に設けられたPMOSトランジスタ23−3−1,23−3−2,...,23−n−1,23−n−2によって内部回路ブロック単位で行われる。 FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the power control apparatus according to the present invention. In the present embodiment, switching of the power supply voltages V DDL (1, 2 V) and V DDH (2.0 V) to be supplied to the internal circuit blocks 22-1 to 22-n in the processor chip 21 is performed in the processor chip 21. PMOS transistors 23-3-1, 23-3-2,. . . , 23-n-1, 23-n-2 are performed in units of internal circuit blocks.

本実施の形態によれば、電源電圧の設定を内部回路ブロック単位で行っているので、プロセッサチップ内部において空間的にきめ細かい低消費電力化が可能となる。すなわち、プロセッサチップ21内部のプロセッサエレメントや機能ブロックの電源電圧VDDL,VDDHをそれぞれ任意に変化させることができる。また、内部回路をブロック化することによって、電源線の容量も細分化することができ、電源電圧VDDL,VDDHの遷移時間を更に短縮することができる。なお、電源電圧VDDL,VDDHの遷移開始時に電源電圧の急速な低下を回避するために、電源電圧VDDL,VDDHの遷移開始時に両方のPMOSトランジスタ23−3−1,23−3−2,...,23−n−1,23−n−2が同時にオフしないように制御を行う。また、内部回路ブロック22−1〜22−nの待機時には両方のPMOSトランジスタ23−3−1,23−3−2,...,23−n−1,23−n−2をオフにしてもよい。 According to the present embodiment, since the power supply voltage is set in units of internal circuit blocks, spatially fine power consumption can be reduced within the processor chip. That is, the power supply voltages V DDL and V DDH of the processor elements and function blocks in the processor chip 21 can be arbitrarily changed. Further, by blocking the internal circuit, the capacity of the power supply line can be subdivided, and the transition time of the power supply voltages V DDL and V DDH can be further shortened. The power supply voltage V DDL, in order to avoid a rapid drop in the power supply voltage at the start transition of V DDH supply voltage V DDL, both PMOS transistor when the transition start of V DDH 23-3-1,23-3- 2,. . . , 23-n-1, 23-n-2 are controlled so as not to be turned off simultaneously. When the internal circuit blocks 22-1 to 22-n are on standby, both PMOS transistors 23-3-1, 23-3-2,. . . , 23-n-1, 23-n-2 may be turned off.

また、3以上の複数の電源線を用意し、PMOSトランジスタを用いて切替を行ってもよい。本実施の形態のように内部回路ブロック単位で電源電圧の設定を行う場合、後に説明するような電圧ドロッパ型の電源電圧変換回路を用いることによって、電源の配線を簡単にすることができる。また、効率の観点からインダクタンス型のDC−DCコンバータを用いることもできる。   Alternatively, a plurality of power supply lines of three or more may be prepared and switching may be performed using a PMOS transistor. When the power supply voltage is set for each internal circuit block as in this embodiment, the power supply wiring can be simplified by using a voltage dropper type power supply voltage conversion circuit as described later. An inductance type DC-DC converter can also be used from the viewpoint of efficiency.

図4は、本発明によるパワー制御装置の第3の実施の形態を示す図である。本実施の形態は、電圧ドロッパ型の電源電圧変換回路を用いたものであり、プロセッサチップ31内の内部回路ブロック32−1〜32−nに供給すべき電源電圧の切替は、プロセッサチップ31内に設けられたPMOSトランジスタ33−3,33−4,...,33−n−1,33−nによって内部回路ブロック単位で行われる。   FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the power control apparatus according to the present invention. This embodiment uses a voltage dropper type power supply voltage conversion circuit, and the switching of the power supply voltage to be supplied to the internal circuit blocks 32-1 to 32-n in the processor chip 31 is performed in the processor chip 31. PMOS transistors 33-3, 33-4,. . . , 33-n-1, 33-n are performed in units of internal circuit blocks.

本実施の形態によれば、電源線が1種類のみでMTCMOSと同様の構造にし、PMOSトランジスタ33−3,33−4,...,33−n−1,33−nのゲート電圧VG3,VG4,,...,VGn−1,VGnを制御することによって、複数の種類の電源電圧を内部回路ブロック32−1〜32−nにそれぞれ供給することができる。本実施の形態では、複数の電圧源及び内部回路ブロック当たりに複数のPMOSトランジスタを必要としないので、プロセッサチップ31の面積を小さくすることができる。 According to the present embodiment, the structure is the same as that of MTCMOS with only one type of power supply line, and PMOS transistors 33-3, 33-4,. . . , 33-n-1, 33-n gate voltages V G3 , V G4 ,. . . , V Gn−1 , V Gn can be supplied to the internal circuit blocks 32-1 to 32-n, respectively. In the present embodiment, since a plurality of PMOS transistors are not required per a plurality of voltage sources and internal circuit blocks, the area of the processor chip 31 can be reduced.

本実施の形態では、PMOSトランジスタ33−3,33−4,...,33−n−1,33−nをスイッチとして使用するのではなく、そのゲート電圧を制御することによって内部回路ブロック32−1〜32−nの電源電圧を加減する。その機構を図5Aに示す。この場合、ローカル電源線43を常時モニタし、PMOSトランジスタ42のゲート電圧をフィードバック制御する。同様にローカル電源線43に流れる電流をモニタしてもよい。   In the present embodiment, PMOS transistors 33-3, 33-4,. . . , 33-n-1, 33-n are not used as switches, but the power supply voltages of the internal circuit blocks 32-1 to 32-n are adjusted by controlling the gate voltages thereof. The mechanism is shown in FIG. 5A. In this case, the local power supply line 43 is constantly monitored, and the gate voltage of the PMOS transistor 42 is feedback controlled. Similarly, the current flowing through the local power supply line 43 may be monitored.

また、図5Bに示すように、電源電圧が2種類のみであるとともに、低電源電圧時における消費電流が予めわかっている場合には、低電源電圧時にはこの消費電流を供給するようにPMOSトランジスタ51のゲート電圧をVGLにするよう制御する。それに対して、高電源電圧時には、PMOSトランジスタ51のゲート電圧をGNDにすることによって、PMOSトランジスタ51を完全にオンにする。 Further, as shown in FIG. 5B, when there are only two types of power supply voltages and the current consumption at the time of the low power supply voltage is known in advance, the PMOS transistor 51 is configured to supply this current consumption at the time of the low power supply voltage. The gate voltage is controlled to V GL . On the other hand, when the power supply voltage is high, the PMOS transistor 51 is completely turned on by setting the gate voltage of the PMOS transistor 51 to GND.

電源電圧が内部回路ブロックごとに互いに相違するため、内部回路ブロック間の信号振幅に関して予め統一しておく必要がある。図6Aは、信号振幅を統一しない形態を示す。この場合、内部回路ブロックaが任意の振幅で内部回路ブロックbに信号を出力すると、他の配線とのカップリングなどのシグナルインテグリティーの問題が生じやすい。   Since the power supply voltages are different for each internal circuit block, the signal amplitude between the internal circuit blocks needs to be unified in advance. FIG. 6A shows a form in which the signal amplitude is not unified. In this case, if the internal circuit block a outputs a signal to the internal circuit block b with an arbitrary amplitude, a problem of signal integrity such as coupling with other wiring is likely to occur.

図6Bでは、複数の電源電圧のうちの最小の振幅で信号を出力する。この場合、全ての信号の振幅は最小のもので統一される。信号の出力にはレベルダウンコンバータが必要となり、信号の入力にはレベルアップコンバータが必要となる。規則正しい配線が多い、後に説明するFPGAなどのプログラマブルチップなどでは、内部回路ブロック内の配線と内部回路ブロック間の配線の分離が容易であり、カップリングノイズなどのシグナルインテグリティーの問題が生じにくいため、有効である。図6Bに示す構成は、信号配線による消費電力の低減に効果がある。   In FIG. 6B, a signal is output with the minimum amplitude among the plurality of power supply voltages. In this case, the amplitudes of all signals are unified with a minimum amplitude. A level down converter is required for signal output, and a level up converter is required for signal input. In a programmable chip such as an FPGA described later that has many regular wirings, it is easy to separate the wiring in the internal circuit block and the wiring between the internal circuit blocks, and signal integrity problems such as coupling noise are unlikely to occur. ,It is valid. The configuration shown in FIG. 6B is effective in reducing power consumption due to signal wiring.

図6Cでは、複数の電源電圧のうちの最大の振幅で信号を出力する。この場合、信号の出力にはレベルアップコンバータが必要となる。図6Cに示す構成は、内部回路ブロック間の長い配線が高振幅であるため、カップリングノイズなどのシグナルインテグリティーの問題が少なく、プロセッサチップなどの複雑な配線では有効である。   In FIG. 6C, a signal is output with the maximum amplitude among the plurality of power supply voltages. In this case, a level up converter is required for signal output. The configuration shown in FIG. 6C has less signal integrity problems such as coupling noise because the long wiring between the internal circuit blocks has a high amplitude, and is effective for complex wiring such as a processor chip.

電源電圧の制御と同時に動作周波数の制御も重要となってくる。動作周波数は、内部回路ブロックごとに互いに相違する。VDD-Hopping技術のように最大動作周波数fmaxとfmax/2が必要な場合には、図7Aに示すように、チップ全体に分配されたfmaxとfmax/2のうちのどちらかを内部回路ブロックごとに選択する。 Simultaneously with the control of the power supply voltage, the control of the operating frequency becomes important. The operating frequency is different for each internal circuit block. If the maximum operating frequency f max and f max / 2 is required as V DD -Hopping art, as shown in FIG. 7A, either of f max and f max / 2, which is distributed throughout the chip Is selected for each internal circuit block.

チップ全体にfmaxのみが分配されている場合には、図7Bに示すように内部回路ブロックごとに分周器が必要となる。内部回路ブロック間信号の同期のために、クロックスキューがあってはならないので、fmaxとfmax/2のスキューを調整する機構が必要となる。この場合、分周器のクロックからQまでの遅延と遅延素子の遅延とを同一にし、スキューを調整する。 When only f max is distributed to the entire chip, a frequency divider is required for each internal circuit block as shown in FIG. 7B. For synchronization of the internal circuit blocks between the signals, since there should be no clock skew, a mechanism for adjusting the skew of f max and f max / 2 is required. In this case, the skew is adjusted by making the delay from the clock of the frequency divider to Q the same as the delay of the delay element.

図8は、本発明によるパワー制御装置の第4の実施の形態を示す図である。本実施の形態では、プログラマブルチップ61内の構成可能な論理ブロック(CLB)62−1〜62−nに供給すべき電源電圧VDDL(1,2V),VDDH(2.0V)の切替は、プログラマブルチップ61内に設けられたPMOSトランジスタ63−3−1,63−3−2,...,63−n−1−1,63−n−1−2によって構成可能な論理ブロック単位で行われる。 FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment of the power control apparatus according to the present invention. In the present embodiment, switching of the power supply voltages V DDL (1, 2 V) and V DDH (2.0 V) to be supplied to the configurable logic blocks (CLB) 62-1 to 62-n in the programmable chip 61 is performed. , PMOS transistors 63-3-1, 63-3-2,. . . , 63-n-1-1, 63-n-1-2.

さらに、構成可能な論理ブロック62−1〜62−nがほぼ同一構成を有するので、例えば、本実施の形態に示すように、構成可能な論理ブロック62−2,62−4,...,62−nをPMOSトランジスタ63−4−1,63−4−2のみを用いて制御することができる。   Further, since the configurable logic blocks 62-1 to 62-n have substantially the same configuration, for example, as shown in the present embodiment, configurable logic blocks 62-2, 62-4,. . . 62-n can be controlled using only the PMOS transistors 63-4-1 and 63-4-2.

図9は、本発明によるパワー制御装置の第5の実施の形態を示す図である。本実施の形態は、電圧ドロッパ型の電源電圧変換回路を用いたものであり、プログラマブルチップ71内の構成可能な論理ブロック72−1〜72−nに供給すべき電源電圧の切替は、プログラマブルチップ71内に設けられたPMOSトランジスタ73−3,73−4,...,73−n−1によって構成可能な論理ブロック単位で行われる。   FIG. 9 is a diagram showing a fifth embodiment of the power control apparatus according to the present invention. The present embodiment uses a voltage dropper type power supply voltage conversion circuit, and switching of the power supply voltage to be supplied to the configurable logic blocks 72-1 to 72-n in the programmable chip 71 is programmable chips. PMOS transistors 73-3, 73-4,. . . , 73-n-1 is performed in units of logical blocks that can be configured.

本実施の形態によれば、電源線が1種類のみでMTCMOSと同様の構造にし、PMOSトランジスタ73−3,73−4,...,73−n−1のゲート電圧VG3,VG4,...,VGn−1を制御することによって、複数の種類の電源電圧を構成可能な論理ブロック72−1〜72−nにそれぞれ供給することができる。本実施の形態では、複数の電圧源及び構成可能な論理ブロック当たりに複数のPMOSトランジスタを必要としないので、プログラマブルチップ71の面積を小さくすることができる。 According to the present embodiment, the structure is the same as that of MTCMOS with only one type of power supply line, and PMOS transistors 73-3, 73-4,. . . 73-n-1 gate voltages V G3 , V G4,. . . , V Gn−1 , a plurality of types of power supply voltages can be supplied to the configurable logic blocks 72-1 to 72-n, respectively. In the present embodiment, since a plurality of PMOS transistors are not required for each of a plurality of voltage sources and configurable logic blocks, the area of the programmable chip 71 can be reduced.

さらに、構成可能な論理ブロック72−1〜72−nがほぼ同一構成を有するので、例えば、本実施の形態に示すように、構成可能な論理ブロック72−4,...,72−nをPMOSトランジスタ73−4のみを用いて制御することができる。   Further, since the configurable logic blocks 72-1 to 72-n have substantially the same configuration, for example, as shown in the present embodiment, configurable logic blocks 72-4,. . . 72-n can be controlled using only the PMOS transistor 73-4.

図10は、本発明の効果を説明するための図である。図10において、本発明における電源電圧VDDの遷移時間は4ns未満となっている。このように本発明における4ns未満の遷移時間は、従来における数十μsから数百μs程度の遷移時間に比べて大幅に短縮していることを示す。 FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of the present invention. In FIG. 10, the transition time of the power supply voltage V DD in the present invention is less than 4 ns. As described above, the transition time of less than 4 ns in the present invention is significantly reduced compared to the conventional transition time of several tens to several hundreds of μs.

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、能動素子としてPMOSトランジスタを使用したが、NMOSトランジスタのような他の能動素子を使用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and many changes and modifications can be made.
For example, in the above embodiment, a PMOS transistor is used as an active element, but other active elements such as an NMOS transistor can be used.

また、図6Bに示す回路を、図11のように構成することもできる。   Further, the circuit shown in FIG. 6B can be configured as shown in FIG.

また、図11に示すレベルアップコンバータを図12のようなバイパスレベルコンバータにすることもできる。図11の入力内部回路ブロックが低電源電圧VDDLで動作している場合には、図12のレベルアップコンバータ部81を低振幅入力信号INが通過する必要はなく、NMOSトランジスタ82にバイパスすればよい。この場合、遅延が更に速くなる。 Further, the level up converter shown in FIG. 11 may be a bypass level converter as shown in FIG. When the input internal circuit block of FIG. 11 is operated with the low power supply voltage V DDL , it is not necessary for the low-amplitude input signal IN to pass through the level-up converter unit 81 of FIG. Good. In this case, the delay becomes even faster.

従来のパワー制御装置を示す図である。It is a figure which shows the conventional power control apparatus. 本発明によるパワー制御装置の第1の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the power control apparatus by this invention. 本発明によるパワー制御装置の第2の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the power control apparatus by this invention. 本発明によるパワー制御装置の第3の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the power control apparatus by this invention. 図4の内部回路ブロックへの電源電圧を加減する機構を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a mechanism for adjusting power supply voltage to the internal circuit block of FIG. 4. ブロック間の信号振幅の統一を説明するための図である。It is a figure for demonstrating unification of the signal amplitude between blocks. 内部回路ブロック内の動作周波数を制御する機構を示す図である。It is a figure which shows the mechanism which controls the operating frequency in an internal circuit block. 本発明によるパワー制御装置の第4の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 4th Embodiment of the power control apparatus by this invention. 本発明によるパワー制御装置の第5の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 5th Embodiment of the power control apparatus by this invention. 本発明の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of this invention. 図6Bの回路の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the circuit of FIG. 6B. 図11のレベルアップコンバータの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the level up converter of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,5,11,21,31 プロセッサチップ
2 DC/DCコンバータ
3,4,13,14,23−3−1,23−3−2,23−4−1,23−4−2,...,23−n−1−1,23−n−1−2,23−n−1,23−n−2,33−3,33−4,...,33−n−1,33−n,42,51,63−3−1,63−3−2,63−4−1,63−4−2,...,63−n−1−1,63−n−1−2,73−3,73−4,..,73−n−1 PMOSトランジスタ
12 内部回路
15 電源線
22−1,22−2,22−3,22−4,...,22−n−1,22−n,32−1,32−2,32−3,32−4,...,32−n−1,32−n,a,b 内部回路ブロック
43 ローカル電源線
61,71 プログラマブルチップ
62−1,62−2,62−3,62−4,...,62−n−1,62−n,72−1,72−2,72−3,72−4,...,72−n−1,72−n 構成可能な論理ブロック
,CDH,CDL 外部デカップリング容量
GND 接地線
DDL,VDDH 電源電圧
1, 5, 11, 21, 31 Processor chip 2 DC / DC converter 3, 4, 13, 14, 23-3-1, 23-3-2, 23-4-1, 23-4-2,. . . , 23-n-1-1, 23-n-1-2, 23-n-1, 23-n-2, 33-3, 33-4,. . . , 33-n-1, 33-n, 42, 51, 63-3-1, 63-3-2, 63-4-1, 63-4-2,. . . , 63-n-1-1, 63-n-1-2, 73-3, 73-4,. . 73-n-1 PMOS transistor 12 Internal circuit 15 Power supply line 22-1, 22-2, 22-3, 22-4,. . . , 22-n-1,22-n, 32-1, 32-2, 32-3, 32-4,. . . , 32-n-1, 32-n, a, b Internal circuit block 43 Local power supply lines 61, 71 Programmable chips 62-1, 62-2, 62-3, 62-4,. . . , 62-n-1, 62-n, 72-1, 72-2, 72-3, 72-4,. . . , 72-n-1,72-n configurable logic blocks C D, C DH, C DL external decoupling capacitor GND ground line V DDL, V DDH supply voltage

Claims (15)

プロセッサチップと、そのプロセッサチップに供給すべき可変の電源電圧を生成する電源電圧生成手段とを具え、
前記プロセッサチップが、前記電源電圧生成手段によって生成した電源電圧のうちの一つを選択する電源電圧決定手段を有することを特徴とするパワー制御装置。
Comprising a processor chip and power supply voltage generating means for generating a variable power supply voltage to be supplied to the processor chip,
The power control apparatus, wherein the processor chip has power supply voltage determining means for selecting one of power supply voltages generated by the power supply voltage generating means.
前記電源電圧を、前記プロセッサチップの動作を制御する可変のクロック周波数に基づいて生成することを特徴とする請求項1記載のパワー制御装置。   2. The power control apparatus according to claim 1, wherein the power supply voltage is generated based on a variable clock frequency for controlling an operation of the processor chip. 前記電源電圧が、前記プロセッサチップの動作時と待機時で変化することを特徴とする請求項1又は2記載のパワー制御装置。   3. The power control apparatus according to claim 1, wherein the power supply voltage changes between when the processor chip is operating and when the processor chip is on standby. プロセッサチップと、そのプロセッサチップに供給すべき可変の電源電圧を生成する電源電圧生成手段とを具え、
前記プロセッサチップが、前記電源電圧生成手段によって生成した電源電圧のうちの一つを、前記プロセッサチップのブロックごとにそれぞれ選択する電源電圧決定手段を有することを特徴とするパワー制御装置。
Comprising a processor chip and power supply voltage generating means for generating a variable power supply voltage to be supplied to the processor chip,
The power control apparatus, wherein the processor chip has power supply voltage determining means for selecting one of the power supply voltages generated by the power supply voltage generating means for each block of the processor chip.
前記電源電圧決定手段を電圧ドロッパ型としたことを特徴とする請求項4記載のパワー制御装置。   5. The power control apparatus according to claim 4, wherein the power supply voltage determining means is a voltage dropper type. 前記ブロック間の信号振幅は、前記ブロックごとにそれぞれ供給される電源電圧のうちの最大又は最小のものを選択することを特徴とする請求項4又は5記載のパワー制御装置。   The power control apparatus according to claim 4 or 5, wherein a signal amplitude between the blocks is selected to be the maximum or the minimum among the power supply voltages respectively supplied to the blocks. 前記ブロックがそれぞれバイパスレベルコンバータを有することを特徴とする請求項4から6のうちのいずれか1項に記載のパワー制御装置。   The power control device according to claim 4, wherein each of the blocks has a bypass level converter. 前記電源電圧を、前記ブロックの各々の動作を制御する可変のクロック周波数に基づいて生成することを特徴とする請求項4から7のうちのいずれか1項に記載のパワー制御装置。   The power control apparatus according to claim 4, wherein the power supply voltage is generated based on a variable clock frequency that controls an operation of each of the blocks. 前記電源電圧が、前記ブロックの各々の動作時と待機時で変化することを特徴とする請求項4から8のうちのいずれか1項に記載のパワー制御装置。   The power control apparatus according to any one of claims 4 to 8, wherein the power supply voltage changes between an operation time and a standby time of each of the blocks. プログラマブルチップと、そのプログラマブルチップに供給すべき可変の電源電圧を生成する電源電圧生成手段とを具え、
前記プログラマブルチップが、前記電源電圧生成手段によって生成した電源電圧のうちの一つを、前記プログラマブルチップの構成可能な論理ブロックごとにそれぞれ選択する電源電圧決定手段を有することを特徴とするパワー制御装置。
Comprising a programmable chip and power supply voltage generating means for generating a variable power supply voltage to be supplied to the programmable chip,
The power control device, wherein the programmable chip has power supply voltage determining means for selecting one of power supply voltages generated by the power supply voltage generating means for each configurable logic block of the programmable chip. .
前記電源電圧決定手段を電圧ドロッパ型としたことを特徴とする請求項10記載のパワー制御装置。   11. The power control apparatus according to claim 10, wherein the power supply voltage determining means is a voltage dropper type. 前記構成可能な論理ブロック間の信号振幅は、前記構成可能な論理ブロックごとにそれぞれ供給される電源電圧のうちの最大又は最小のものを選択することを特徴とする請求項10又は11記載のパワー制御装置。   12. The power according to claim 10, wherein a signal amplitude between the configurable logic blocks is selected to be a maximum or minimum of power supply voltages respectively supplied to the configurable logic blocks. Control device. 前記構成可能な論理ブロックがそれぞれバイパスレベルコンバータを有することを特徴とする請求項10から12のうちのいずれか1項に記載のパワー制御装置。   The power control apparatus according to any one of claims 10 to 12, wherein each of the configurable logic blocks includes a bypass level converter. 前記電源電圧を、前記構成可能な論理ブロックの各々の動作を制御する可変のクロック周波数に基づいて生成することを特徴とする請求項10から13のうちのいずれか1項に記載のパワー制御装置。   14. The power control apparatus according to claim 10, wherein the power supply voltage is generated based on a variable clock frequency that controls an operation of each of the configurable logic blocks. 15. . 前記電源電圧が、前記構成可能な論理ブロックの各々の動作時と待機時で変化することを特徴とする請求項10から14のうちのいずれか1項に記載のパワー制御装置。   The power control apparatus according to any one of claims 10 to 14, wherein the power supply voltage changes during operation and standby of each of the configurable logic blocks.
JP2004058693A 2004-03-03 2004-03-03 Power control device Pending JP2005250736A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004058693A JP2005250736A (en) 2004-03-03 2004-03-03 Power control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004058693A JP2005250736A (en) 2004-03-03 2004-03-03 Power control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005250736A true JP2005250736A (en) 2005-09-15

Family

ID=35031170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004058693A Pending JP2005250736A (en) 2004-03-03 2004-03-03 Power control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005250736A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008293490A (en) * 2007-05-18 2008-12-04 Commiss Energ Atom Electronic circuit power supply device and electronic circuit
US8791751B2 (en) 2012-01-30 2014-07-29 Renesas Electronics Corporation Semiconductor integrated circuit and method of reducing power consumption

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008293490A (en) * 2007-05-18 2008-12-04 Commiss Energ Atom Electronic circuit power supply device and electronic circuit
US8791751B2 (en) 2012-01-30 2014-07-29 Renesas Electronics Corporation Semiconductor integrated circuit and method of reducing power consumption

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8754672B2 (en) Voltage conversion and integrated circuits with stacked voltage domains
US7057413B1 (en) Large crossbar switch implemented in FPGA
KR100568075B1 (en) Semiconductor integrated circuit device
US20080180131A1 (en) Configurable IC with Interconnect Circuits that also Perform Storage Operations
KR100315610B1 (en) Static clock pulse generator, spatial light modulator and display
EP2597776A2 (en) Configurable IC having a routing fabric with storage elements
WO1998048318A1 (en) Drive circuit for active matrix liquid crystal display
JP7250745B2 (en) Output circuit, display driver and display device
US20140210513A1 (en) Controllable Storage Elements for an IC
KR20030028362A (en) Semiconductor device capable of internally generating bias changing signal
US20210050774A1 (en) Level shifter for power applications
JP2005215052A (en) Liquid crystal driving power supply circuit, liquid crystal driving device and liquid crystal display apparatus
US8643520B1 (en) Digital-to-analog converter (DAC) current cell with shadow differential transistors for output impedance compensation
US9703416B2 (en) Touch circuit, touch panel and display apparatus
KR100715845B1 (en) Phase Mixer and Multiphase Generator Using the Same
KR20200033479A (en) Display driver ic and display apparatus including the same
JP2005250736A (en) Power control device
JP4019079B2 (en) Delay circuit and semiconductor device
JP3758580B2 (en) LCD drive circuit
JP2006527444A (en) Embedded computing system with reconfigurable power supply and / or clock frequency domain
WO2008023473A1 (en) Amplifier circuit and display apparatus having the same
US20110267103A1 (en) Method and apparatus for saving power in an integrated circuit
JP2013157800A (en) Semiconductor integrated circuit and operating method of semiconductor integrated circuit
CN115347881A (en) Delay circuit, pulse generating circuit, chip and server
US20080158206A1 (en) Signal transfer apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060828

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060905

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061102

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070703

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20071030