芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置和芯片的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置和芯片，所述裝置包括：電源開關和隔離單元；所述電源開關接收控制信號，根據所述控制信號接通或斷開向芯片內部專用模塊的電源輸入；所述隔離單元根據所述控制信號，在所述電源開關接通向芯片內部專用模塊的電源輸入時，將所述芯片內部專用模塊的輸出信號進行輸出，并在所述電源開關斷開向芯片內部專用模塊的電源輸入時，將所述芯片內部專用模塊的輸出信號處理為數字低電平輸出。
【專利說明】
芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置和芯片
技術領域
[0001]本發明涉及微電子技術領域，尤其涉及一種芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置和芯片。
【背景技術】
[0002]現場可編程芯片通常由以下幾個部分組成，包括輸入輸出管腳(1)、多路選擇器、查找表邏輯門、靜態存儲單元陣列、移位寄存器、數字信號處理器(DSP)、嵌入式靜態存儲單元陣列、雙倍率同步動態隨機存儲器的端口物理層(DDR PHY)、雙倍率同步動態隨機存儲器的控制邏輯(DDR CONTROLLER)、并串行轉換器的端口物理層和控制邏輯(serdes&pcs)、以及配置模塊和專用模塊。
[0003]在現場可編程芯片上電后，上述各個模塊無論是否工作，都處于接通上電的狀態，因此導致芯片的靜態功耗很大。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置，能夠靜態的和/或動態的產生控制信號，關閉未使用的芯片內部專用模塊的電源輸入，從而有效降低芯片的靜態功耗，并且可以在已關閉的芯片內部專用模塊需要使用時，通過控制信號接通電源輸入，從而不影響芯片的正常功能。
[0005]第一方面，本發明實施例提供了一種芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置，所述裝置包括:
[0006]電源開關和隔離單元；
[0007]所述電源開關接收控制信號，根據所述控制信號接通或斷開向芯片內部專用模塊的電源輸入；
[0008]所述隔離單元根據所述控制信號，在所述電源開關接通向芯片內部專用模塊的電源輸入時，將所述芯片內部專用模塊的輸出信號進行輸出，并在所述電源開關斷開向芯片內部專用模塊的電源輸入時，將所述芯片內部專用模塊的輸出信號處理為數字低電平輸出。
[0009]在第一種可能的實現方式中，所述芯片包括配置控制模塊，所述控制信號具體為:
[0010]所述配置控制模塊根據用戶輸入產生的串行控制信號，或者
[0011]根據用戶配置邏輯進行配置后的所述芯片的可編程邏輯生成的控制信號。
[0012]在第二種可能的實現方式中，所述芯片具體為可編程芯片，所述芯片的內部專用豐吳塊包括:
[0013]數字信號處理器DSP、嵌入式靜態存儲單元EMB、邏輯單元LE、本地隨機存儲器LRAM、動態隨機存儲器DDR SDRAM、串行器/解串器SerDes和部分輸入輸出模塊Ι0Β。
[0014]在第三種可能的實現方式中，所述電源開關具體為PMOS管；
[0015]所述PMOS管的源極連接所述芯片中對所述內部專用模塊的供電電壓，漏極連接所述內部專用模塊的電源輸入端，柵極接入所述控制信號，根據所述控制信號控制所述PMOS管的導通或截止。
[0016]在第四種可能的實現方式中，所述隔離單元包括一個反相器和多個與門；
[0017]所述反相器對所述控制信號進行反相，得到反相控制信號；
[0018]每個與門的第一輸入端接入所述反相控制信號，第二輸入端接入所述芯片內部專用模塊的輸出信號，通過所述與門對所述反相控制信號和所述芯片內部專用模塊的輸出信號進行與邏輯操作后輸出。
[0019]第二方面，本發明實施例提供了一種芯片，所述芯片包括上述第一方面所述的芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置。
[0020]在第一種能的實現方式中，所述芯片為現場可編程芯片。
[0021]本發明實施例提供的芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置，通過在電源和單個的專用模塊之間加入電源開關，通過控制信號控制專用模塊的電源輸入是否接通，從而在專用模塊無需工作時能夠有效降低芯片的靜態功耗；同時，通過在專用模塊輸出端接上隔離單元，在專用模塊正常上電工作時輸出正常的輸出信號，在專用模塊斷開供電時輸出數字低電平，從而避免造成芯片內部邏輯混亂。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對本發明實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發明實施例提供的一種芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置的框圖示意圖；
[0024]圖2為本發明實施例提供的一種芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置的一種具體實現的示意圖。
[0025]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。
【具體實施方式】
[0026]可編程芯片不同于普通的集成電路芯片，其內部包括多種不同功能的模塊，例如:多路器輸入輸出模塊、可編程模塊、配置控制模塊和專用模塊等。可編程芯片只需要保持其中多路器輸入輸出模塊、配置控制模塊、以及必要的輸入輸出模塊的運行，即可實現簡單的芯片功能。因此，可以根據可編程芯片的不同應用，將其中的部分模塊在一些時候關掉。在這樣的情況下，即使關掉不被使用的部分模塊，也不會影響芯片整體的完整性和功能。
[0027]因此，本發明提供了一種芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置，用以靜態或動態的控制非必要的芯片內部模塊在不使用時的關斷，以及在使用時的上電開啟。
[0028]圖1為本發明實施例提供的一種芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置的框圖示意圖；如圖所示，本發明的電源切換開關裝置包括:電源開關I和隔離單元2。
[0029]電源開關I接收控制信號pwr_ctrl，根據控制信號pwr_ctrl接通或斷開向芯片內部專用模塊3的電源輸入；
[0030]隔離單元2根據控制信號pwr_Ctrl，在電源開關I接通向芯片內部專用模塊3的電源輸入時，將芯片內部專用模塊3的輸出信號out進行輸出；并在電源開關I斷開向芯片內部專用模塊3的電源輸入時，將芯片內部專用模塊3的輸出信號out處理為數字低電平輸出。
[0031]其中，控制信號pwr_ctrl的產生可以至少包括以下兩種方式。
[0032]—是由用戶邏輯直接輸入，通過芯片內部的配置控制模塊(config controlblock)讀取用戶輸入得到；
[0033]二是在配置完成后，基于配置后的用戶需求，也就是根據配置后的芯片的可編程邏輯生成控制信號pwr_ctrl。
[0034]上述第一種方式，可以看做是控制信號pWr_Ctrl的靜態產生過程，而第二種方式，可以看做是控制信號pwr_ctrl的動態產生過程。通過上述第二種方式，可以在芯片的工作過程中，動態的控制對可編程芯片中每個專用模塊3的供電，從而根據芯片工作需要，達到良好的降低功耗的效果。
[0035]優選的，在芯片上電時，會對所有的電源開關I進行復位，將所有可關斷的專用模塊3全部斷電，然后，再通過上述第一種方式，進行配置，選擇需要的專用模塊3接入芯片內部電路。
[0036]芯片的內部專用模塊3可以具體包括:數字信號處理器(DSP)、嵌入式靜態存儲單元(EMB)、邏輯單元(LE)、本地隨機存儲器(LRAM)、動態隨機存儲器(DDR SDRAM)、串行器/解串器(SerDes)和部分輸入輸出模塊(1B)等。它們均可根據芯片實際的工作需要，由電源切換開關裝置中的電源開關I控制接入供電或關閉。
[0037]當然，本發明的電源切換開關裝置是不能被關掉的，隔離單元2在芯片上電后保持常供電。
[0038]在電源開關I控制接入對芯片內部的某個專用模塊3的供電時，隔離單元2會根據控制信號pwr_Ctrl，將芯片內部專用模塊3的正常輸出信號進行輸出。
[0039]而在電源開關I斷開向芯片內部的某個專用模塊3的電源輸入時，隔離單元2會將芯片內部專用模塊3的輸出信號處理為數字低電平進行輸出。
[0040]將輸出信號輸出為數字低電平的好處是，避免了芯片內部專用模塊3輸出給其他功能模塊的輸出信號，因為芯片內部專用模塊3的關閉而變得不可控，也就是說，避免了因為專用模塊3的關閉而可能導致的隨機輸出錯誤的信號而引發芯片內部邏輯錯誤。
[0041]下面，以一個具體的實現電路，來對本發明的電源切換開關裝置進行進一步的說明，需理解，下述的具體實現電路，僅是本發明的一個具體的實施例，并不用于限定本發明的具體電路形式。
[0042]圖2為本發明實施例提供的一種芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置的一種具體實現的示意圖。
[0043]如圖2所示，電源開關具體為PMOS管，源極(S)連接所述芯片中對所述內部專用模塊(在本例中為dsp_core)的供電電壓VDD，漏極(D)連接所述內部專用模塊(dsp_core)的電源輸入端，柵極(G)接入所述控制信號pwr_ctrl，根據控制信號pwr_ctrl控制PMOS管的導通或截止。
[0044]隔離單元包括一個反相器和多個與門；反相器對控制信號pWr_Ctrl進行反相，得到反相控制信號iso_ctrl。每個與門的第一輸入端接入反相控制信號iso_ctrl，第二輸入端接入芯片內部專用模塊(dsp_core)的輸出信號，通過與門對反相控制信號iso_ctrl和芯片內部專用模塊(dsp_C0re)的輸出信號進行與邏輯操作后輸出。
[0045]其中，當控制信號pwr_ctrl為低電平時，控制PMOS管的導通，芯片內部專用模塊(dsp_core)正常上電工作，此時，反相控制信號iso_ctrl為高電平，通過隔離單元的與門，向外輸出芯片內部專用模塊(dsp_core)的正常輸出信號；
[0046]當控制信號pwr_ctrl為高電平時，控制PMOS管的截止，芯片內部專用模塊(dsp_core)斷電不工作，此時，反相控制信號iso_ctrl為低電平，通過隔離單元的與門，向外輸出數字低電平信號。
[0047]本發明實施例提供的芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置，通過在電源和單個的專用模塊之間加入電源開關，通過控制信號控制專用模塊的電源輸入是否接通，從而在專用模塊無需工作時能夠有效降低芯片的靜態功耗；同時，通過在專用模塊輸出端接上隔離單元，在專用模塊正常上電工作時輸出正常的輸出信號，在專用模塊斷開供電時輸出數字低電平，從而避免造成芯片內部邏輯混亂。
[0048]以上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置，其特征在于，所述裝置包括:電源開關和隔離單元； 所述電源開關接收控制信號，根據所述控制信號接通或斷開向芯片內部專用模塊的電源輸入； 所述隔離單元根據所述控制信號，在所述電源開關接通向芯片內部專用模塊的電源輸入時，將所述芯片內部專用模塊的輸出信號進行輸出，并在所述電源開關斷開向芯片內部專用模塊的電源輸入時，將所述芯片內部專用模塊的輸出信號處理為數字低電平輸出。2.根據權利要求1所述的電源切換開關裝置，其特征在于，所述芯片包括配置控制模塊，所述控制信號具體為: 所述配置控制模塊根據用戶輸入產生的串行控制信號，或者 根據用戶配置邏輯進行配置后的所述芯片的可編程邏輯生成的控制信號。3.根據權利要求1所述的電源切換開關裝置，其特征在于，所述芯片具體為可編程芯片，所述芯片的內部專用模塊包括: 數字信號處理器DSP、嵌入式靜態存儲單元EMB、邏輯單元LE、本地隨機存儲器LRAM、動態隨機存儲器DDR SDRAM、串行器/解串器SerDes和部分輸入輸出模塊1B。4.根據權利要求1所述的電源切換開關裝置，其特征在于，所述電源開關具體為PMOS管； 所述PMOS管的源極連接所述芯片中對所述內部專用模塊的供電電壓，漏極連接所述內部專用模塊的電源輸入端，柵極接入所述控制信號，根據所述控制信號控制所述PMOS管的導通或截止。5.根據權利要求1所述的電源切換開關裝置，其特征在于，所述隔離單元包括一個反相器和多個與門； 所述反相器對所述控制信號進行反相，得到反相控制信號； 每個與門的第一輸入端接入所述反相控制信號，第二輸入端接入所述芯片內部專用模塊的輸出信號，通過所述與門對所述反相控制信號和所述芯片內部專用模塊的輸出信號進行與邏輯操作后輸出。6.一種芯片，其特征在于，所述芯片包括上述權利要求1-5任一所述的芯片內部專用模塊的電源切換開關裝置。7.根據權利要求6所述的芯片，其特征在于，所述芯片為現場可編程芯片。
【文檔編號】H02M1/36GK105991016SQ201510051703
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月30日
【發明人】劉成利, 陳子賢, 李大偉, 孫楠楠, 王啟娟, 劉明
【申請人】京微雅格（北京）科技有限公司