專利名稱：高速低功率集成電路互聯(lián)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及集成電路領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及減小集成電路中的互聯(lián)(interconnecting)裝置的功率損耗的方法和設備。
技術(shù)背景我們的社會以無數(shù)的方式依賴于計算機系統(tǒng)。使用處理器和其他集成 電路的計算機系統(tǒng)在我們的家中，在我們的商業(yè)辦公室中，在我們的制造 工廠中，在我們的汽車中，甚至在外太空中對裝置進行控制。在桌上型電 腦、膝上型電腦、主計算系統(tǒng)等裝置以及移動電話、掌上電腦等便攜式裝 置中都可發(fā)現(xiàn)集成電路。即便不是占大多數(shù)應用也有很多的應用要求來自 處理器和其他集成電路的改進的性能。電子設計者通過使用多種工藝和設 計方法以提升新一代集成電路的性能來響應此需求。設計者通常通過增大運行頻率以及通過增多電路中的部件(例如晶體 管)的數(shù)量來提升集成電路的性能。為了將電路尺寸保持為可管理，設計 者減小和縮減了電路部件的尺寸，以便使更多數(shù)量的裝置裝配在更小的每 單位面積中。今天，包含百萬甚至億萬晶體管的高級計算機系統(tǒng)芯片并不 罕見。然而，這種增大的密度帶來了許多的問題。 一個問題是熱量。由于 單個電子部件一一例如晶體管一一各自在運行時產(chǎn)生^t量的熱，新一代電 路中增多數(shù)量的這種裝置自然地導致增大的量的熱。另一個問題是功耗。 再一次地，由于每個電子電路部件在運行時消耗微量功率，具有增大數(shù)量 的這種電路部件的電路通常消耗較大的量的功率。新一代電子裝置中見到的其他問題與縮小(scaling)相關(guān)聯(lián)。盡管對 于許多裝置來說更小的電路部件尺寸通常導致更快的響應時間，例如晶體 管門信號延遲，這些部件經(jīng)常有著與它們的減小的尺寸有關(guān)的問題。例如，隨著集成電路晶片面積減小，晶體管受到載流子通過薄的柵極氧化物的量 子力學隧道效應——既有從漏極到源極，又有從漏極到體——的問題所苦。 即使在面臨這些問題時，集成電路設計者不斷感到在減小功耗的同時提升 電路性能的壓力。如上面所提到的，設計者通過使用越來越小的工藝(例如90nm和 65nm工藝)不斷縮小電路來提升性能。他們也通過增大時鐘速度來提升 性能。他們通過減小電路元件物理通道長度、減小元件電壓供給、減小晶 體管閾值電壓來減少等待時間(latency)。然而，晶體管的減小的閾值電 壓和減小的通道長度導致了更高的閾下(subthreshold)泄漏電流。因此， 對于集成電路設計者來說，閾T泄漏電力、增大的功耗、增大的熱耗散迅 速成為巨大的挑戰(zhàn)。此外，隨著便攜式電子系統(tǒng)的增多的使用，減少功耗 成為首要的設計關(guān)注點。功率耗散減少電池壽命，降低系統(tǒng)性能，降低系 統(tǒng)可靠性，并增大系統(tǒng)封裝成本。用于為長的片上總線管理信號延遲和信號完整性問題的緩沖器是大量 泄漏電力的來源。緩沖器或反轉(zhuǎn)器(inverter)經(jīng)常占芯片上全部裝置寬度 的一半左右。另外，沿全局線(global line)插入片上緩沖器導致更高的動 態(tài)功耗，即使是在數(shù)據(jù)信號保持不變時。減小供電電壓導致低得多的功率 耗散，但這種減小的電壓對延遲有巨大的影響。在恒定吞吐量 (constant-throughput)的應用中，與低電壓供電運行相關(guān)聯(lián)的性能損失 可通過增加管線流通(pipelining)或并行性來恢復，但是這樣的技術(shù)增加 了電路等待時間。所需要的是對于反轉(zhuǎn)器、緩沖器、轉(zhuǎn)發(fā)器和驅(qū)動器等電 路的消除不必要的動態(tài)功耗而不需要犧牲電路吞吐量或等待時間的新型泄 漏電力節(jié)省方案。發(fā)明內(nèi)容前面確定的問題大部分通過減少集成電路——其包括處理器集成電 路一一中互聯(lián)裝置的功耗的方法和設備解決。 一個實施例包括減小集成電 路中的功耗的方法。該方法通常涉及當控制信號處于第一狀態(tài)時在驅(qū)動器模塊的輸出上產(chǎn)生高搖擺信號以及當控制信號處于第二狀態(tài)時在輸出上產(chǎn) 生低搖擺信號。該方法也包括當輸入信號一段時間保持不變時解除致動驅(qū) 動器模塊中的一個或一個以上的元件以保存電力。本方法的替代實施例也 包括在接收電路中接收搖擺信號，其中，接收電路經(jīng)由基本上為導電性的 材料與驅(qū)動器模塊耦合。另一替代實施例包括在輸入信號一段時間保持不 變時增大驅(qū)動器模塊的輸出阻抗。另 一實施例包括減少集成電路中的功耗的設備。該設備一般包括與搖 擺選擇器以及輸出控制器耦合的搖擺電路。搖擺電路可依賴于搖擺選擇器 的狀態(tài)產(chǎn)生全搖擺信號或低搖擺信號。輸出控制器可在到搖擺電路的輸入 信號保持不變達一定量的時間時增大搖擺電路的輸出阻抗。實施例的變體 包括與搖擺電路耦合以接收用于與接收器電路耦合的分立電路的全搖擺及 低搖擺信號的接收器電路。替代實施例包括減小電壓電位并產(chǎn)生低搖擺信 號的場效應管。 一個實施例包括存儲輸入信號狀態(tài)的鎖存器以及在判斷輸 入信號是否保持不變時將輸入信號與所存儲的狀態(tài)進行比較的邏輯塊。另一實施例是一種包含驅(qū)動器電路的設備，該電漆接收輸入信號并基 于搖擺控制信號在驅(qū)動器電路的輸出上產(chǎn)生全搖擺信號和減小搖擺信號。 該設備還具有三態(tài)控制電路，該電路監(jiān)視輸入信號的活動性并在輸入信號 保持非活動時增大驅(qū)動器電路的輸出阻抗。多種設備實施例包括便攜式計 算裝置、蜂窩電話以及計算機。
參照附圖，通過閱讀下面的詳細介紹，將會明了本發(fā)明的各實施形態(tài)，在附圖中，相同的標號可表示類似的元件圖l示出了具有輸入電路、輸出電路、存儲器、兩個電路塊以及多個 用于在系統(tǒng)不同部分之間傳送信號的驅(qū)動器-接收器對的系統(tǒng)；圖2示出了用于在活動時產(chǎn)生全搖擺信號以及減小搖擺信號并在非活 動時產(chǎn)生高阻抗輸出的驅(qū)動器電路的實施例；圖3示出了能夠接收全搖擺信號與減小搖擺信號的接收器電路的實施例；圖4A示出了三態(tài)電路，其包括監(jiān)視輸入信號的連續(xù)狀態(tài)有無非活動 性的邏輯塊的布置，其可用于增大驅(qū)動器電路的輸出阻抗； 圖4B示出了對于圖4A所示伴隨三態(tài)電路的真值表； 圖5A-5B示出了具有高以及低搖擺發(fā)信號能力的驅(qū)動器模塊以及接收 器模塊的框圖；圖6示出了減小集成電路中的互聯(lián)裝置的功耗的方法的流程圖。
具體實施方式
下面為附圖所示本發(fā)明示例性實施例的詳細介紹。示例性實施例如此 詳細，以便清楚地說明本發(fā)明。然而，所提供的一些細節(jié)不是為了對實施 例的預期變型進行限制，相反，本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求書所限定的 本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等價物以及替換。下面的詳細介紹用 于使這些實施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說更為明了 。一般而言，公開了減小集成電路中的互聯(lián)裝置的功耗的方法和設備。 討論了這樣的用于反轉(zhuǎn)器、緩沖器、轉(zhuǎn)發(fā)器、驅(qū)動器等電路的新的泄漏電 力節(jié)省方法其消除了不必要的動態(tài)功耗，但又沒有犧牲電路吞吐量或等 待時間。實施例包括減小集成電路中的功耗的方法。該方法通常涉及在驅(qū) 動器模塊的輸出上產(chǎn)生高以及低搖擺信號。在這些方法實施例中，驅(qū)動器 模塊中的一個或一個以上的元件在輸入信號保持不變達一時間段時被解除 致動以保存電力。在某些實施例中，驅(qū)動器模塊的輸出阻抗在該時間段過 去后增大。盡管下面的詳細討論的某些部分介紹了在一個集成電路中包含驅(qū)動 器、反轉(zhuǎn)器、緩沖器、接收器的許多實施例，閱讀此處的教授之后，本領(lǐng) 域技術(shù)人員將會明了，下面的發(fā)明可在多種設置中實踐和應用，例如當連 接分立組件或芯片中封裝的不同集成電路的部分時。實踐本發(fā)明的所有方 法是可互換的。另外，對于實施例的某些討論介紹了使用場效應管、XOR 以及OR邏輯門。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明了，當根據(jù)類似的限制使用以進8行基本等同的功能時，其他類型的晶體管、電路元件以及邏輯塊可代替所 介紹的元件。回到附圖，圖1示出了系統(tǒng)100，其使用了用于在多個集成電路元件 之間傳送信號的多個驅(qū)動器-接收器對。系統(tǒng)100所示的一個或一個以上的 驅(qū)動器-接收器對可使用減小互聯(lián)裝置功耗的方法和設備。系統(tǒng)100可包含芯片上的集成電路，例如用于計算裝置的處理器的部件，或用于蜂窩電話或便攜式音樂播放器等裝置的專用集成電路(ASIC)。如圖1所示，系統(tǒng) 100可分為多個功能區(qū)，并包含多個部件，例如輸入電路105、存儲器135、 第一電路時鐘120、第二電路時鐘165、輸出電路180。如圖1所示，系統(tǒng)100可具有從系統(tǒng)100外部的裝置和電路接收一個 或一個以上的信號的輸入電路105。系統(tǒng)100可包含能夠交互數(shù)字及模擬 信號、將這些部件用作模擬至數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字至模擬(D/A) 轉(zhuǎn)換器的設備。例如，系統(tǒng)100可以為用于蜂窩電話的ASIC，輸入電路 105包含A/D轉(zhuǎn)換器，其與麥克風耦合，將對麥克風講話的人的語音產(chǎn)生 的模擬信號轉(zhuǎn)換為可由電路塊120以及電路塊165進行處理的數(shù)字信號。 類似地，輸出電路180可包含D/A轉(zhuǎn)換器以;^t大器，其與蜂窩電話的揚 聲器耦合，將電路塊130以及165處理的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為用于由揚聲器產(chǎn) 生聲音的模擬信號。在替代實施例中，輸入電路105和/或輸出電路180可包含接收和發(fā)送 系統(tǒng)100的數(shù)字信號的僅數(shù)字電路。例如，系統(tǒng)100可包含存儲器控制器 電路，其經(jīng)由輸入電路105以及輸出電路180與處理器耦合。在這樣的實 施例中，電路塊120可經(jīng)由三態(tài)驅(qū)動器110以及接收器115從輸入電路105 接收處于字的形式的數(shù)字位，例如八、十六或三十二位字。電路塊120可 對所接收的數(shù)據(jù)進行一個或一個以上的操作，并經(jīng)由三態(tài)驅(qū)動器150、互 聯(lián)145以及接收器140將處理后的數(shù)據(jù)存儲在存儲器135中。在這種情況 下，互聯(lián)145可包含具有并聯(lián)的多個互聯(lián)的總線，使得三態(tài)驅(qū)動器150和 接收器140從電路塊120向存儲器135并行傳送多個信號?；蛘撸ヂ?lián)145 可以為串行總線的一部分，其中，三態(tài)驅(qū)動器150用于以串行方式向接收器140傳送信號。類似于三態(tài)驅(qū)動器150和接收器140,三態(tài)驅(qū)動器130 和接收器125可從存儲器135為電路塊120檢索所存儲的數(shù)據(jù)。
在系統(tǒng)100中， 一個電路塊可使用減小互聯(lián)裝置功耗的方法和設備向 另一電路塊傳送信號。如圖1所示，電路塊120可經(jīng)由三態(tài)驅(qū)動器155以 及接收器160向電路塊165傳送信號。電路塊165又可對從電路塊120接 收到的信號進^f亍處理并經(jīng)由三態(tài)驅(qū)動器170以及接收器175將處理后的信 號發(fā)送到輸出電路180。如上面所提到的，輸出電路180可使用其接收到 的處理后的信號驅(qū)動揚聲器或向處理器傳送數(shù)據(jù)。圖1所示系統(tǒng)100的輸 入、輸出、存儲器以及電路塊用于示出可使用高速低功率互聯(lián)的多種集成 電路配置中的某一些。
圖1所示三態(tài)驅(qū)動器中的一個或一個以上可通過以兩種模式運行并驅(qū) 動三個等級的邏輯來減小功耗。 一種模式可稱為高或全搖擺模式。當定時 具有關(guān)鍵性且需要更快的電路性能時，三態(tài)驅(qū)動器可在這種全搖擺模式下 運行。在全搖擺才莫式下，三態(tài)驅(qū)動器可以以與對邏輯電路供電的標稱電壓 相比較的電壓大小傳播或傳送邏輯信號。例如，如果在標稱供電地電位Vss 等于0伏的情況下標稱供電電壓Vdd為1伏，三態(tài)驅(qū)動器可使用分別近似 為1與0伏的邏輯高與邏輯低傳播邏輯信號。為了給出甚至更為詳細的實 例，門輸入信號線可在門信號的電位為0.卯7伏時具有邏輯1或"true"狀 態(tài)，并在門電位的電壓為0.104伏時具有邏輯O或"false"狀態(tài)。
當定時不具有關(guān)鍵性時， 一個或一個以上的三態(tài)驅(qū)動器可運行在第二 模式下，其可被稱為低搖擺或減小搖擺模式。當處在減小搖擺模式下時， 驅(qū)動器電路可以以減小的電壓運行，但可消耗較小的電力。在減小搖擺才莫 式下時，三態(tài)驅(qū)動器可以以與對邏輯電路供電的標稱電壓相比較低的電壓 大小傳送邏輯信號。繼續(xù)前一實例，如果標稱供電電壓Vdd再一次為l伏 且標稱供電地Vss為0伏，三態(tài)驅(qū)動器可使用具有與Vdd以及Vss的電位 差相比較低的電壓等級搖擺的邏輯高和邏輯低傳送狀態(tài)信號。例如，當三 態(tài)驅(qū)動器以減小搖擺模式運行時，門輸入可在電壓等級為0.79伏時具有邏 輯1或"true"狀態(tài)，并在門電位為0.202伏時具有邏輯0或"false"狀態(tài)。三態(tài)驅(qū)動器電路可在與驅(qū)動器耦合的控制信號狀態(tài)變化時從全搖擺模式切 換到減小搖擺模式。驅(qū)動器電路外部的電路可改變控制信號狀態(tài)，以便減 小驅(qū)動器電路中的功耗。
當三態(tài)驅(qū)動器不需要向另一電路傳送邏輯信號時，三態(tài)控制信號可將 驅(qū)動器引入三態(tài)模式。換句話說，三態(tài)控制信號可增大驅(qū)動器電路的輸出 阻抗。分立的三態(tài)控制電路可監(jiān)視到驅(qū)動器電路的輸入是否具有活動性。 每當輸入保持非活動達延長的時間段時，三態(tài)控制電路可動態(tài)改變?nèi)龖B(tài)控 制信號的狀態(tài)，以增大驅(qū)動器電路的輸出阻抗。例如，三態(tài)控制電路可監(jiān) 視驅(qū)動器電路的輸出有無活動性。每當輸入保持同一狀態(tài)達幾個時鐘周期 時，三態(tài)控制電路可觸發(fā)三態(tài)控制信號并將驅(qū)動器引入三態(tài)模式，在三態(tài) 模式中，驅(qū)動器電路具有高輸出阻抗。
如上面所提到的，圖1示出了使用多個用于在不同集成電路元件之間
傳送信號的驅(qū)動器-接收器對的系統(tǒng)。在某些實施例中，系統(tǒng)100可以為中 央處理單元(CPU)。在其他實施例中，系統(tǒng)IOO可包含孩吏控制器或其他
類型的集成電路。另外，在不同的實施例中，集成電路的一個或多個部件 可從使用消耗少量電力的高速互聯(lián)中獲益。換句話說， 一個實施例可使用 一個高速低電力互聯(lián)，而其他實施例可使用兩個、十個、上百個或幾千個 這樣的互聯(lián)。另外，某些實施例的互聯(lián)可包含驅(qū)動器電路與接收器電路之 間的一個導電性元件，而其他實施例的互聯(lián)可包含驅(qū)動器與接收器電路之 間的多個導電性元件。更進一步地，全搖擺信號和減小搖擺信號的電壓可 從實施例到實施例不同。例如，全搖擺信號的邏輯高電壓電平可在一個實
施例中測得0.8伏而在另一實施例中測得5伏。類似地，減小搖擺電壓信 號可在某些實施例中從0.9伏搖擺到0.6伏，而在其他實施例中從0.4伏搖 擺到-0.03伏。簡單地說，互聯(lián)電路的電壓搖擺的大小和標稱電壓等級可從 實施例到實施例變化，甚至從一個系統(tǒng)實施例中的互聯(lián)電路到互聯(lián)電路變 化。
為了示出可用于多種實施例的示例性驅(qū)動器或緩沖器電路，我們回到 圖2。圖2示出了包含可提供三種狀態(tài)或才莫式的邏輯等級一一全搖擺、減小搖擺以及三態(tài)一一的反轉(zhuǎn)器的兩個級。類似于驅(qū)動器電路200的示例驅(qū) 動器可具有一個數(shù)據(jù)輸入線205以及一個數(shù)據(jù)輸出線265。另外，驅(qū)動器 電路200可使用一個三態(tài)控制線215來在非活動期間增大驅(qū)動器電路200 的輸出阻抗，并使用一個搖擺控制線220來在全搖擺與減小搖擺才莫式之間 切換驅(qū)動器電路200。如圖2所示，驅(qū)動器電路200可不需要任何到運行 時鐘信號的直接耦合。因此，有時用于具有多種時鐘信號的門信號的晶體 管可不再是必要的。驅(qū)動器電路200可具有有著兩個串聯(lián)P型場效應管(P-fet)——P-fet 255與P-fet 260——以及兩個串聯(lián)N型場效應管(N-fet)——N-fet 275與 N-fet 280——的輸出級245。驅(qū)動器電路200可被布置為發(fā)送搖擺控制線 220低將會把驅(qū)動器電路200引入全搖擺模式。發(fā)送搖擺控制線220低將 會關(guān)斷N-fet 2卯。反轉(zhuǎn)器225將反轉(zhuǎn)搖擺控制線220的低，產(chǎn)生關(guān)斷P-fet 240的高。反轉(zhuǎn)器230和N-fet235可用搖擺控制線220協(xié)力工作，并在搖 擺控制線220變?yōu)榈蜁r幫助關(guān)斷N-fet290。P-fet 240和N-fet 2卯可作為驅(qū)動器電路200中的反饋裝置。當數(shù)據(jù)輸 入線205為低時，倘若P-fet 260與N-fet 280為開通且P-fet 240與N-fet 290 為關(guān)斷，反轉(zhuǎn)器210的輸出上拉，使得數(shù)據(jù)輸出線265變低。類似地，當 數(shù)據(jù)輸入線205為高時，數(shù)據(jù)輸出線將上拉到全搖擺電壓。換種方式說， 當驅(qū)動器電路200處于全搖擺模式時，數(shù)據(jù)輸出線265可在數(shù)據(jù)輸入線205 為低時下降到接近地電位Vss 285，在數(shù)據(jù)輸入線變?yōu)楦邥r上升到接近供電 電壓Vdd 250。為了將驅(qū)動器電路200引入減小搖擺模式，搖擺控制線220可被上拉。 上拉搖擺控制線220開通反饋N-fet290。另外，當搖擺控制線220變?yōu)楦?時，反轉(zhuǎn)器225的輸出將下降為低，也開通反饋P-fet240。當數(shù)據(jù)輸入線 205在這種減小搖擺模式中變?yōu)楦邥r，數(shù)據(jù)輸出線265的節(jié)點可上拉到與 供電電壓Vdd 250相比減小或較低的電壓。數(shù)據(jù)輸出線265上拉到的電壓 的大小可依賴于P-fet 240和N-fet 2卯的電氣特性。類似地，當數(shù)據(jù)輸入 線205變低時，數(shù)據(jù)輸出線265的節(jié)點可拉下，但是到高于地電位Vss285的電壓等級。
結(jié)果得到的、數(shù)據(jù)輸出線265上拉到低于Vdd 250的電壓以及下拉到 高于Vss 285的電壓的效果將為來自驅(qū)動器電路200的減小電壓搖擺輸出， 可測量地小于當處于全搖擺模式時由驅(qū)動器電路200產(chǎn)生的電壓搖擺的大 小。當輸出級245被如圖2所示地布置并以所介紹的方式運行在減小搖擺 模式中時，輸出級245可具有較低的電容。具有較低的電容意味著輸出級 245可不再需要完全充電直到Vdd 250的電位或完全;^文電到Vss 285。相反， 數(shù)據(jù)輸出線265可在Vdd-Vt的高電壓和Vss+Vt的低電壓之間搖擺，其中， Vt表示由P-fet 240以及N-fet 290的特性產(chǎn)生的電壓降。具有較低的運行 電容、需要較短的充電與放電時間仍然可使驅(qū)動器電路200相對較快地運 行。
驅(qū)動器電路200的三態(tài)或輸出阻抗可通過操縱三態(tài)控制線215得到控 制。在反轉(zhuǎn)器270的輸出上的對應的高信號開通N-fet275的情況下，發(fā)送 三態(tài)控制線215低將開通P-fet 260。當三態(tài)控制線215被保持為低以便用 這種方式操作P-fet 260和N-fet 275時，驅(qū)動器電路200既可以以全搖才罷 又可以以減小搖擺模式運行，將在數(shù)據(jù)輸入線205上接收的信號傳播到數(shù) 據(jù)輸出線265。然而，發(fā)送三態(tài)控制線215高將關(guān)斷或解除致動P-fet260， 并^^轉(zhuǎn)器270產(chǎn)生低輸出，以關(guān)斷或解除致動N-fet275。當P-fet 260和 N-fet275關(guān)斷時，數(shù)據(jù)輸出線265上的輸出阻抗可增大到高阻抗，將數(shù)據(jù) 輸出線265和驅(qū)動器電路200引入三態(tài)模式。對三態(tài)控制線215進行控制 的示例性電路實施例在圖4A中示出，并將在下面進行介紹。
圖2所示驅(qū)動器電路實施例使用了一個輸入與一個輸出。替代性驅(qū)動 器電路實施例可具有變化的數(shù)量的輸入與變化的數(shù)量的輸出。例如， 一個 實施例可具有一個輸入與三個輸出。三個分立的輸出可能是必要的，例如， 用于驅(qū)動多個接收器電路并滿足這些電路的輸出端需要。在替代實施例中， 驅(qū)動器電路可具有兩個輸入與一個輸出。這樣的電路布置可能在來自兩個 不同電路的輸出產(chǎn)生用于驅(qū)動器電路的替代性輸入信號時是必要的。例如， 第一輸入可在第一組運行條件下使用，第二輸入可在第二組條件下使用。在更進一步的實施例中，輸入與輸出的數(shù)量可變化，以便同時傳送多個信 號。例如，驅(qū)動器電路可具有與八以及十六位總線線路對應的八個或十六 個輸入以及八個或十六個輸出。除了不同實施例中的變化數(shù)量的輸出和變化數(shù)量的輸入以外，替代性 實施例也可具有變化數(shù)量的搖擺控制線和三態(tài)控制線。例如， 一實施例可 具有四個信號輸入線、四個輸出信號線、兩個搖擺控制線以及兩個三態(tài)控 制線。一個搖擺控制線可對為輸出線中的一個產(chǎn)生的信號的類型進行控制， 而第二搖擺控制線對由其余三個輸出線產(chǎn)生的信號的大小進行控制。類似 地， 一個三態(tài)控制線可用于操縱兩個輸出的輸出阻抗，而第二三態(tài)控制線 控制其余兩個輸出的輸出阻抗。另外，搖擺控制線和三態(tài)控制線的數(shù)量可在不同實施例中變化，以便 控制不同等級的搖擺與不同大小的輸出阻抗。例如，驅(qū)動器電路可具有一 個數(shù)據(jù)輸入線、 一個數(shù)據(jù)輸出線、 一個三態(tài)控制線以及兩個搖擺控制線。 在驅(qū)動器電路運行時，兩個搖擺控制線可被啟用或停用，結(jié)合產(chǎn)生多種的 低與高搖擺信號。例如，當兩個搖擺控制線為低時，驅(qū)動器電路可在數(shù)據(jù) 輸出線上產(chǎn)生全搖擺信號。當?shù)谝粨u擺控制線為高時，驅(qū)動器電路可產(chǎn)生在一個低電壓范圍上——例如0.08與0.46伏之間——變化的低搖擺信號。 當?shù)诙u擺控制線為高時，驅(qū)動器電路可產(chǎn)生在第二電壓范圍上一一例如 0.52與0.93伏之間一一變化的低搖擺信號。使用這樣的電壓范圍可能是必 要的，例如當驅(qū)動器電路向具有不同的輸入電壓需要的兩個分立的接收器 電路發(fā)送信號時?？梢匝杆倜髁耍斎?、輸出、控制輸入的數(shù)量可在不同 實施例中變化。驅(qū)動器電路200可運行和產(chǎn)生全搖擺信號與減小搖擺信號，將信號發(fā) 送到另一電路。圖3所示接收器電路300可接收由驅(qū)動器電路200產(chǎn)生的 信號。例如，接收器電路300可位于集成電路的一個區(qū)域內(nèi)并經(jīng)由集成電 路金屬化層互聯(lián)或線路與可能位于集成電路第二區(qū)域內(nèi)的驅(qū)動器電路200 耦合。具體而言，驅(qū)動器電路200數(shù)據(jù)輸出線265可經(jīng)由電路線向接收器 輸入線305傳送信號。接收器電路300可具有輸入級晶體管組N-fet 315和P-fet 320。 N-fet 315的柵極可與供電電壓Vdd 310耦合，P-fet 320的柵極可與地電位Vss 325耦合。以這種方式連接到Vdd 310和Vss 325， N-fet 315和P-fet 320 可分別產(chǎn)生一個閾值電壓下降節(jié)點335和350。
接收器電路300也可具有由P-fet 330以及N-fet 355構(gòu)成的第二級。 P-fet 330和N-fet 355的柵極可連接到中間節(jié)點360，包含P-fet 340的源極 端子到N-fet 345的漏極端子的連接。P-fet 340的漏極可被聯(lián)系到Vdd 310， N-fet 345的源極可被聯(lián)系到Vss 325。以這種方式布置，P-fet 330和N-fet 355可類似于半鎖存器運行。當接收器電路300在接收器輸入線305上接 收處于高狀態(tài)的低搖擺信號時，第一級輸入晶體管N-fet 315和P-fet 325 將傾向于增大節(jié)點335和350的電壓電位，因為N-fet 315和P-fet 325均 被前向偏置。隨著節(jié)點335的電位上升，P-fet 340將變?yōu)榉聪蚱茫瑢⑵?漏才及端子上的Vdd 310從連接到其源極端子的節(jié)點360隔離 隨著節(jié)點350 的電位上升，N-fet 345將變?yōu)榍跋蚱?，并將?jié)點360耦合到地電位Vss 325。當節(jié)點360變低時，P-fet330將開通，并將節(jié)點335升高到高電平， 將P-fet 340鎖存在關(guān)斷狀態(tài)。另夕卜，使節(jié)點360下降關(guān)斷輸出級N-fet 375 并開通P-fet 365，使得接收器輸出線370變?yōu)楦摺?br>
類似于在接收器輸入線305上接收到處于高狀態(tài)的低搖擺信號的接收 器電路300，接收器電路300也可接收處于低狀態(tài)的低搖擺信號。當接收 器電路300在接收器輸入線305上接收到處于低狀態(tài)的低搖擺信號時，第 一級輸入晶體管N-fet 315和P-set 325將傾向于減小節(jié)點335與350的電 位。隨著節(jié)點350的電位減小，N-fet 345將變?yōu)榉聪蚱?，并將其源極端 子上的Vss 325從連接到其漏極端子的節(jié)點360隔離。隨著節(jié)點335的電 位減小，P-fet 340將變?yōu)榍跋蚱?，并將?jié)點360耦合到Vdd310。當節(jié) 點360變高時，N-fet 355將開通，并將節(jié)點335下降到低等級，將N-fet 345 鎖存在關(guān)斷狀態(tài)。另夕卜，將節(jié)點360升高為高關(guān)斷輸出級P-fet365并開通 N-fet375，使得接收器輸出線370變?yōu)榈汀?br>
如所討論的那樣，在接收器輸出線370上產(chǎn)生的信號將跟隨施加到接收器輸入線305的低搖擺信號。換句話說，當施加到接收器輸入線305的 低搖擺信號變?yōu)楦邥r，接收器輸出線370將也變?yōu)楦?。類似地，當施加?接收器輸入線305的低搖擺信號變?yōu)榈蜁r，接收器輸出線370將也變?yōu)榈汀?每當全搖擺信號被施加到接收器輸入線305時，接收器電路300將表現(xiàn)出 進4亍雙反轉(zhuǎn)(double inversion )的類4以方式。
圖3所示的接收器電路實施例使用一個輸入與一個輸出。替代性驅(qū)動 器電路實施例可具有變化數(shù)量的輸入與變化數(shù)量的輸出。類似于對于替代 性驅(qū)動器電路所討論的實例， 一個替代實施例接收器電路可具有一個輸入 與兩個輸出。再一次地，多個輸出可能是必要的，以便滿足輸出端要求。 在替代性實施例中，接收器電路可具有兩個輸入與一個輸出。當來自兩個 不同的驅(qū)動器電路的輸出產(chǎn)生對于接收器電路的替代性輸入信號時，這樣 的電路布置可能是必要的。在更進一步的實施例中，輸入與輸出的數(shù)量可 變化，以便同時傳送多個信號。不同于上面對于替代性驅(qū)動器電路實施例 所討論的實例，接收器電路可也具有與八以及十六位總線線路對應的八個 或十六個輸入以及八個或十六個輸出。
另外，對于接收器電路的數(shù)據(jù)輸入線的數(shù)量可在不同實施例中變化， 以便容納不同等級的搖擺。例如，與接收器電路耦合的驅(qū)動器電路可產(chǎn)生 多種低與高搖擺信號。驅(qū)動器電路可產(chǎn)生全搖擺信號以及以不同的電壓范 圍變化的兩個低搖擺信號。接收器電路可使用 一個數(shù)據(jù)輸入線來接收全搖 擺信號以及以第一電壓范圍運行的低搖擺信號中的一個。接收器可使用第 二數(shù)據(jù)輸入線以接收以第二電壓范圍運行的第二低搖擺信號。再一次地， 類似于驅(qū)動器電路的替代實施例可具有不同數(shù)量的輸入與輸出的方式，接 收器電路的輸入與輸出的數(shù)量也可以在不同的實施例中變化。
在為驅(qū)動器電路和接收由驅(qū)動器電路產(chǎn)生的信號的接收器電路介紹了 示例性實施例之后，我們現(xiàn)在轉(zhuǎn)而討論可用于對驅(qū)動器電路的輸出阻抗進 行控制的電路。圖4A示出了可用于每當數(shù)據(jù)輸入線保持不變時將具有一 個數(shù)據(jù)輸入線的驅(qū)動器電路引入三態(tài)(TS)模式的邏輯門400的布置。
如圖4A所示，邏輯門400的布置具有三個異或(XOR)門410、 420、430以及一個NOR門440。邏輯門400的布置也具有四個狀態(tài)線405、 415、 425、 435以及一個TS輸出線445。四個狀態(tài)線中的每一個可以以特定的 時鐘周期表示到驅(qū)動器電路的數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)。例如，狀態(tài)線405、 415、 425、 435可表示對于驅(qū)動器電路200的數(shù)據(jù)輸入線205的連續(xù)狀態(tài)，如圖 2所示。特別地，狀態(tài)線405可表示數(shù)據(jù)輸入線205的當前狀態(tài)，如標號 "N"所示。另外，狀態(tài)線415可表示前一時鐘周期內(nèi)數(shù)據(jù)輸入線205所 保持的狀態(tài)，如標號"N-1"所示。類似地，狀態(tài)線425和435可表示數(shù)據(jù) 輸入線205在前兩個和三個時鐘周期內(nèi)保持的狀態(tài)。這些狀態(tài)可使用低泄 漏鎖存器存儲。每個XOR門可接收兩個連續(xù)狀態(tài)線。XOR門410可接4t4示驅(qū)動器 電路數(shù)據(jù)輸入線的當前以及先前狀態(tài)("N"與"N-1")的狀態(tài)線405和 狀態(tài)線415。類似地，XOR門420可接收表示兩個先前時鐘周期內(nèi)驅(qū)動器 電路數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)的狀態(tài)線415和狀態(tài)線425。類似地，XOR門430 可接4緣示當前周期前兩個以及三個時鐘周期內(nèi)的驅(qū)動器電路數(shù)據(jù)輸入線 的狀態(tài)的狀態(tài)線425和435。使用XOR門對驅(qū)動器電路數(shù)據(jù)輸入線的兩個 連續(xù)狀態(tài)進行監(jiān)視將僅在數(shù)據(jù)輸入線從一個時鐘周期到下 一個時鐘周期改 變狀態(tài)時在XOR門的輸出上產(chǎn)生高。換句話說，XOR門將僅在數(shù)據(jù)輸入 線從一個時鐘周期到下一個時鐘周期從高到低或從低到高改變狀態(tài)時在其 輸出上產(chǎn)生高。使用三個XOR門監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入線的連續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換可允許邏輯門400 的布置檢測驅(qū)動器電路數(shù)據(jù)輸入線在當前以及先前三個時鐘周期中的狀態(tài) 轉(zhuǎn)換。每當數(shù)據(jù)輸入線在四個連續(xù)時鐘周期內(nèi)沒有改變狀態(tài)或不活動時， 將XOR門410、 420、 430的輸出引入NOR門440將在NOR門440的輸 出上產(chǎn)生高，其用圖4A中的TS輸出線445表示。 一旦此TS信號產(chǎn)生， 其可被保持為高，直到數(shù)據(jù)輸入線在三個連續(xù)周期內(nèi)至少一次改變狀態(tài)。 當數(shù)據(jù)輸入線保持不改變達四個連續(xù)時鐘周期時，TS輸出線445將變?yōu)?高，以便停用驅(qū)動器電路并保存電力。以這樣的方式控制TS輸出線445 將幫助避免在數(shù)據(jù)輸入線頻繁改變時切換TS輸出線445的電力損失。通過檢視圖4B所示的真值表450，可更為清楚地理解這種邏輯關(guān)系和交互。 真值表450顯示出對于驅(qū)動器電路數(shù)據(jù)輸入線的邏輯轉(zhuǎn)換的可能的組 合。真值表450的第一個四列顯示出四個連續(xù)時鐘周期中數(shù)據(jù)輸入線的可 能的狀態(tài)。列470—一用"N，，表示一一可代表數(shù)據(jù)輸入線的當前狀態(tài)。列 465—一用"N-1"表示一_可代表前一時鐘周期內(nèi)數(shù)據(jù)輸入線保持的狀態(tài)。 類似地，列460和455—一用"N-2"與"N-3"表示一一可分別代表第二 先前以及第三先前時鐘周期的狀態(tài)。最右邊的列475代表NOR門440的 解算邏輯，每當任何一個XOR門410、 420、 430在其相應的輸出上產(chǎn)生 高時產(chǎn)生TS輸出線445的低。換句話說，列475示出了 TS輸出線445將 被保持在低狀態(tài)的情況，向驅(qū)動器電路指示輸入信號活動性。相反，列475 也顯示每當沒有驅(qū)動器電路輸入信號活動性時TS輸出線445將轉(zhuǎn)換到高 狀態(tài)。
注意行480中數(shù)據(jù)輸入線如何保持為"0"達四個連續(xù)時鐘周期，其可 指示驅(qū)動器電路非活動性。另外，注意對應的NOR門440邏輯輸出解算 對這種情況解算為"1"。類似地，行490顯示數(shù)據(jù)輸入線如何對于四個連 續(xù)時鐘周期保持為'T'。這種方案也可指示驅(qū)動器電路非活動性。對應的 NOR門440的邏輯輸出對于這種情況也解算為'T，。行485顯示對于驅(qū) 動器電路的數(shù)據(jù)輸入線在保持為"0"狀態(tài)達多個連續(xù)時鐘周期后轉(zhuǎn)換為 "1"。注意在這種情況下一一其可表示對于驅(qū)動器電路的信號活動性周期 的開始，對應的NOR門440的邏輯輸出解算為"0"。真值表450中其他 的行可表示信號活動性的周期，結(jié)果，如列475所示對于NOR門440的 輸出解算為"0"。
如果TS輸出線445與對于驅(qū)動器電路的三態(tài)控制線耦合，邏輯門400 的布置可在非活動性的周期內(nèi)增大驅(qū)動器電路的輸出阻抗。例如，如果TS 輸出線445與對于圖2所示驅(qū)動器電路200的三態(tài)控制線215耦合，其可 對于數(shù)據(jù)輸入線205經(jīng)歷非活動性的周期增大驅(qū)動器電路200的輸出阻抗。 相反，當數(shù)據(jù)輸入線205經(jīng)歷信號活動性時，TS輸出線445可啟用數(shù)據(jù)輸 出線265。如較早時候所述，發(fā)送三態(tài)控制線215高可關(guān)斷P-fet 260并關(guān)斷N-fet 275。當P-fet 260和N-fet 275被關(guān)斷時，數(shù)據(jù)輸出線265上的輸 出阻抗可增大到高阻抗，將數(shù)據(jù)輸出線265和驅(qū)動器電路200引入三態(tài)模 式。結(jié)果，TS輸出線445可在非活動性情況——例如真值表450的行480 與4卯所示的情況一一期間增大輸出驅(qū)動器電路200的輸出阻抗，并對于 信號活動性的周期或所有其他情況啟用數(shù)據(jù)輸出線265。因此，邏輯門400 的布置可自動且動態(tài)地監(jiān)視驅(qū)動器電路200是否存在信號活動性，在這種 活動性周期期間啟用數(shù)據(jù)輸出線265，在非活動性周期期間對數(shù)據(jù)輸出線 265進4亍三態(tài)。盡管圖4A所示的三態(tài)電路實施例具有表示四個連續(xù)時鐘周期的四個 狀態(tài)輸入，其他的實施例可具有表示其他數(shù)量的時鐘周期的較多或較少的 狀態(tài)輸入。例如，在一個實施例中可具有有著表示數(shù)據(jù)輸入線在十個連續(xù) 時鐘周期內(nèi)的狀態(tài)的十個狀態(tài)輸入的三態(tài)電路。另外，盡管圖4A所示的 三態(tài)電路實施例-使用XOR和NOR邏輯門實現(xiàn)，替代性實施例可使用其他 類型的邏輯門。作為實例， 一個實施例可使用NAND門實現(xiàn)三態(tài)電路，而 另一個實施例可使用AND、 OR和NOT門實現(xiàn)三態(tài)電路。另外，盡管圖 4A所示三態(tài)電路實施例有一個輸出，其他的實施例可具有多個輸出。例如， 多個輸出可用于對同時運行的多個驅(qū)動器電路進行三態(tài)。某些實施例可實現(xiàn)不使用邏輯塊對驅(qū)動器電路的數(shù)據(jù)輸入線進行監(jiān)視 的三態(tài)控制電路。這些實施例可不監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入線是否有活動性以對驅(qū)動 器電路進行三態(tài)，或者，它們可使用除邏輯塊以外的不同的電路元件監(jiān)視 數(shù)據(jù)輸入線是否有活動性。例如， 一個實施例可使用在向驅(qū)動器電路發(fā)送 數(shù)據(jù)信號的電路內(nèi)起源的控制信號啟用或?qū)︱?qū)動器電路進行三態(tài)。在這樣 的實施例中，控制信號可在預期向驅(qū)動器電路發(fā)送信號時變?yōu)榈?，并在?們的發(fā)送完成時變?yōu)楦摺＞哂锌墒褂眠壿媺K以外的電路元件監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入線是否有活動性的三 態(tài)控制電路的實施例的實例可以為用于觸發(fā)三態(tài)控制線的電阻與電容網(wǎng)絡 (RC網(wǎng)絡)。例如，RC網(wǎng)絡可相對較快地充電，并在驅(qū)動器電,收信 號時啟用驅(qū)動器輸出線。相反，在非活動性周期期間，RC網(wǎng)絡可放電到網(wǎng)絡可在基于其對驅(qū)動器輸出線進行三態(tài)的閣值點。
盡管圖2與3示出了驅(qū)動器電路和接收器電路的具體實施例，圖5A 與5B示出了什么可包含對于驅(qū)動器與接收器電路實施例的更為一般的布 置。圖5A示出了驅(qū)動器電路布置500。驅(qū)動器電路布置500可具有驅(qū)動器 輸入接受器(acceptor) 510以接收一個或一個以上的信號并將它們耦合到 低搖擺模塊520和高搖擺模塊525。在某些實施例中，驅(qū)動器輸入接受器 510可包含相對簡單的元件，例如包含線或互聯(lián)等導電性裝置一一其將由 驅(qū)動器輸入接受器510接收的輸入信號耦合到低搖擺才莫塊520和高搖擺模 塊525—一的端子或節(jié)點。在替代性實施例中，驅(qū)動器輸入接受器510可 包含更為復雜的電路元件布置，這些元件例如為電阻器、電容器、晶體管。 例如，驅(qū)動器輸入接受器510可包含布置為接收一個或一個以上的輸入信 號并基于控制信號將輸入信號引到低搖擺模塊520和高搖擺模塊525的一 個或一個以上的晶體管。換句話說，驅(qū)動器輸入接受器520可包含一個或 一個以上的多工器，以便選擇一個或一個以上的信號并將它們中的一個或 一個以上引入低搖擺模塊520和高搖擺模塊525。
驅(qū)動器電路布置500可具有與低搖擺模塊520以及高搖擺模塊525耦 合的搖擺選擇器515。當速度或高性能具有關(guān)鍵性時，搖擺選擇器515可 啟用高搖擺模塊525并停用低搖擺模塊520，向驅(qū)動器輸出產(chǎn)生器535傳 送對應于由驅(qū)動器輸入接受器510接收的信號的全搖擺信號。或者，當速 度不具有關(guān)鍵性或優(yōu)先進行電力節(jié)省時，搖擺選擇器515可停用高搖擺模 塊525并啟用低搖擺模塊520，從低搖擺模塊520向驅(qū)動器輸出產(chǎn)生器535 傳送低搖擺信號。
搖擺選擇器515可包含筒單的互聯(lián)，將同樣的信號發(fā)送到低搖擺模塊 520以及高搖擺模塊525。結(jié)果，用于判斷高搖擺信號還是低搖擺信號^d 送到驅(qū)動器輸出產(chǎn)生器535的電路可被包含在低搖擺模塊520和高搖擺模 塊525中。例如，當搖擺選擇器515向低搖擺模塊520和高搖擺模塊525 發(fā)送共同的高信號時，高信號可啟用高搖擺模塊525并停用低搖擺模塊 520。對應地，來自搖擺選擇器515的低信號可啟用低搖擺模塊520并同時停用高搖擺模塊525。在替代實施例中，高搖擺模塊525可用來自搖擺選 擇器515的低信號啟用，而低搖擺模塊520被停用，反之亦然。搖擺選擇器515也可包含這樣的電路元件網(wǎng)絡其向低搖擺模塊520 或高搖擺才莫塊525發(fā)送高信號以便對之進行啟用或停用，并向另一模塊發(fā) 送互補的低信號以便對之進行停用或啟用，有效地在停用另 一模塊的同時 啟用一個模塊。例如，搖擺選擇器515可使用高電平信號啟用低搖擺模塊 520，同時，向高搖擺模塊525發(fā)送低電平信號以便對其進行停用。包含搖 擺選擇器515的電路元件網(wǎng)絡可接收來自外部電路的一個或多個輸入，在 信號上進行多種信號處理操作，并將處理后的信號發(fā)送到低搖擺模塊520 和高搖擺^t塊525。例如，在一個實施例中，搖擺選擇器515可接收一個 搖擺控制信號并將對應的反轉(zhuǎn)信號發(fā)送到低搖擺模塊520，同時，將未經(jīng) 改變的搖擺控制信號直接傳送到高搖擺模塊525。在替代性實施例中，搖擺選擇器515可接收來自外部電路的三個搖擺 控制信號?？刂菩盘栔械囊粋€可包含具有0到5伏邏輯差的數(shù)字信號。第 二信號也可包含具有0到3伏邏輯差的數(shù)字信號。第三信號可包含脈沖或 交變信號。在此實施例中，搖擺選擇器515可接收這三個信號，在信號上 進行一個或一個以上的處理操作一_例如調(diào)節(jié)電壓邏輯等級以及基于輸入 信號的狀態(tài)判斷啟用哪一個搖擺模塊，并向低搖擺模塊520和高搖擺模塊 525傳送啟用與停用信號。低搖擺^=莫塊520和高搖擺模塊525可分別產(chǎn)生低搖擺與高搖擺信號， 并將所產(chǎn)生的信號發(fā)送到驅(qū)動器輸出產(chǎn)生器535。在某些實施例中，低搖 擺模塊520和高搖擺模塊525可用高電平邏輯信號啟用，并在其他實施例 中用低電平邏輯信號來啟用。另外， 一個模塊可用高電平信號來啟用，而 另一模塊用低電平信號來啟用，反之亦然。在某些實施例中，低搖擺模塊 520與高搖擺模塊525可作為彼此鄰近的分立電路而存在或處在集成電路 的分立區(qū)域中。在替代實施例中，低搖擺模塊520和高搖擺模塊525可包 含一個電路或電路元件的一個布置，響應于一個或一個以上的傳送自搖擺 選擇器515的信號產(chǎn)生地或高搖擺信號。例如，來自搖擺選擇器515的一個輸入可變?yōu)楦咭灾聞铀鲆粋€電路中的某些元件并產(chǎn)生高搖擺信號，以 及變?yōu)榈鸵灾聞悠渌a(chǎn)生低搖擺信號。在不同的實施例中，由低搖擺模塊520和高搖擺模塊525傳送的信號 的電壓范圍可變化。例如，在一個實施例中，高搖擺模塊525可產(chǎn)生具有 0到3.3伏的電壓搖擺的數(shù)字信號，低搖擺4莫塊520可產(chǎn)生具有2.5伏到3.2 伏的電壓搖擺的數(shù)字信號。在替代性實施例中，高搖擺模塊525可產(chǎn)生具 有0,3到0.98伏的電壓搖擺的信號，而低搖擺模塊520可產(chǎn)生具有0.1到 0.4伏電壓搖擺的信號。類似于低搖擺模塊520和高搖擺模塊525可作為組合或分立電路存在 的方式，驅(qū)動器輸出產(chǎn)生器535可作為與低搖擺模塊520以及高搖擺模塊 525耦合的一個或一個以上的模塊存在。例如，在一個實施例中，驅(qū)動器 輸出模塊535可作為與低搖擺模塊520以及高搖擺模塊525有短的一IO巨 離的一個電路布置存在。在替代性實施例中，驅(qū)動器輸出產(chǎn)生器535可被 分為與低搖擺模塊520和高搖擺模塊525 —體化地耦合的兩個分立的電路 網(wǎng)絡。在更進一步的實施例中，驅(qū)動器輸出產(chǎn)生器可包含與低搖擺模塊520 和高搖擺模塊525的輸出電路元件耦合的一個節(jié)點或互聯(lián)，使得低搖擺才莫 塊520或高搖擺模塊525產(chǎn)生的信號被耦合到接收到由驅(qū)動器電路布置 500產(chǎn)生的信號的4壬何外部電路。驅(qū)動器電路布置500也可具有輸出控制器530。輸出控制器530可包 含監(jiān)視驅(qū)動器輸入接受器510是否有活動性并在非活動性周期期間增大驅(qū) 動器輸出發(fā)生器535的輸出阻抗或?qū)χM行三態(tài)的邏輯塊的電路。替代性 實施例可將輸出控制器530耦合到產(chǎn)生低與高搖擺信號的電路元件。例如， 輸出控制器530可在低搖擺模塊520非活動時發(fā)送一個信號以便對低搖擺 模塊520進行三態(tài)，并在高搖擺模塊525非活動時發(fā)送另一信號以便對高 搖擺模塊525進行三態(tài)。圖5B顯示出接收器電路布置540。接收器電路布置540可具有接收器 輸入接受器550，以便接受或接收傳送自一個或一個以上的驅(qū)動器電 路一一例如圖5A中的驅(qū)動器電路布置500——的信號。在某些實施例中，接收器輸入接受器550可包含與低搖擺檢測器560以及高搖擺檢測器570 耦合的互聯(lián)線，使得由接收器輸入接受器550接收的信號被傳送到檢測器 模塊而不改變。在替代性實施例中，接收器輸入接受器550可包含進行某 些類型的信號調(diào)節(jié)一一例如反轉(zhuǎn)或電壓移動一一的電路元件布置，并將調(diào) 節(jié)后的信號傳送到低搖擺檢測器560和高搖擺檢測器570。
另外，在替代性實施例中，接收器輸入接受器550可具有指示接收器 輸入接受器550應當將由接收器輸入接受器550所接收的信號引入何處的 控制輸入。例如，接收器輸入接受器550可包含兩輸入多工器電路。產(chǎn)生 低搖擺信號的電路可向 一個多工器輸入發(fā)送信號，而產(chǎn)生高搖擺信號的另 一個電路可向第二多工器輸入發(fā)送信號。選擇信號可被發(fā)送到多工器的控 制輸入，控制多動器將哪個信號傳送到低搖擺檢測器560和高搖擺檢測器 570。例如，選擇信號可變?yōu)楦?，使得多工器將在高搖擺輸入上接收的信號 發(fā)送到高搖擺檢測器570，或者，選擇信號可變?yōu)榈?，其中，多工器可?在低搖擺輸入上接收的信號發(fā)送到低搖擺檢測器560。
如上所迷，低搖擺檢測器560和高搖擺檢測器570可接收來自接收器 輸入接受器550的一個或一個以上的信號。在接收到這樣的信號時，低搖 擺檢測器560和高搖擺檢測器570可分立工作和彼此結(jié)合工作，以^l判斷 所接收的信號具有低電壓搖擺還是高電壓搖擺。取決于所接收信號的電壓 搖擺的等級，低搖擺檢測器560和高搖擺檢測器570可與接收器輸出產(chǎn)生 器580結(jié)合工作，以便產(chǎn)生具有與接收器輸出產(chǎn)生器580耦合的外部電路 可接受的特性的信號。例如，接收器輸入接受器550可接收具有低電壓搖 擺的信號。低搖擺檢測器560可通過向接收器輸出產(chǎn)生器580傳送低搖擺 信號來做出響應，而高搖擺檢測器570忽略這樣的信號。在替代實施例中， 接收器輸入接受器550可接收具有高電壓搖擺的信號。高搖擺檢測器570 可通過向接收器輸出產(chǎn)生器580傳送高搖擺信號做出響應，而低搖擺檢測 器560忽略這些信號。
如所討論的，接收器輸出產(chǎn)生器580可產(chǎn)生對應于從低搖擺檢測器560 以及高搖擺檢測器570所接收信號的信號。取決于實施例，接收器輸出產(chǎn)生器580所產(chǎn)生和傳送到外部電路的信號可以或可以不與由接收器輸入接 受器550接收的信號特性匹配。例如，響應于接收器輸入接受器550接收 具有從0到0.3伏的低搖擺范圍的信號，接收器輸出產(chǎn)生器580可產(chǎn)生0 到l伏搖擺信號。另外，接收器輸出產(chǎn)生器580可響應于由接收器輸入接 受器550接收的信號產(chǎn)生反轉(zhuǎn)或反信號。換句話說，接收器輸出產(chǎn)生器580 可響應于在接收器輸入接受器550上接收的信號變?yōu)楦叨優(yōu)榈?。盡管圖5B所示接收器電路布置540的實施例具有四個分立的功能塊， 這些塊的數(shù)量不具有關(guān)鍵性，并可容易地由實施例到實施例變化。例如， 盡管接收器電路布置540具有與高搖擺檢測器570分立的低搖擺檢測器 560,替代實施例可使低搖擺檢測器560與高搖擺檢測器570合并在一個功 能塊或電路布置中。換句話說，電路元件可被布置為使得難以或不可能清 楚地區(qū)分這些功能塊。在這樣的情況下，既檢測低信號又檢測高信號的一 個塊可能更為適合或準確?；蛘撸承嵤├砂ㄒ粋€以上的功能塊。 例如， 一實施例可包含接收器三態(tài)控制器，其在非活動時停用低搖擺檢測 器560，并在非活動時停用高搖擺檢測器570。圖6示出一流程圖600，其示出了減小集成電路中的互聯(lián)裝置的功耗 的方法的實施例。流程圖600以通過驅(qū)動器電珞接收輸入信號和搖擺控制 信號(單元610)開始。輸入信號可在集成電路的一個電路部分或一個區(qū) 域中發(fā)源，并需要傳送到另一個電路部分。搖擺控制信號也可被傳送到驅(qū) 動器電路，并指示驅(qū)動器電路對輸入信號做出響應地產(chǎn)生高搖擺還是低搖 擺信號。例如，搖擺控制信號可使驅(qū)動器電路或者產(chǎn)生低搖擺信號、或者 產(chǎn)生高搖擺信號，依賴于更需要節(jié)電還是迅速的信號傳送。在接收輸入與搖擺控制信號之后，該方法可通過在搖擺控制信號處于 第一狀態(tài)時在驅(qū)動器電路輸出上產(chǎn)生高搖擺信號來繼續(xù)(單元620)。以 上面的實例繼續(xù)，集成電路的運行條件可能需要驅(qū)動器電路盡快將信號傳 送到另一電路部分，以便使系統(tǒng)性能最大化。因此，搖擺控制信號可從低 轉(zhuǎn)換為高，并使驅(qū)動器電路轉(zhuǎn)換或在驅(qū)動器電路輸出上產(chǎn)生高搖擺信號。該方法還可包含當搖擺控制信號處于第二狀態(tài)時在驅(qū)動器電路輸出上產(chǎn)生低搖擺信號(單元630)。再次以上面的實例繼續(xù)，集成電路的運行 條件可能要求驅(qū)動器電路在系統(tǒng)性能不成問題時使得功耗最大化。因此， 搖擺控制信號可從高轉(zhuǎn)換為低，并使驅(qū)動器電路轉(zhuǎn)換或產(chǎn)生低搖擺信號， 其可傾向于保存電力。在產(chǎn)生高和低搖擺信號后，根據(jù)流程圖600的方法可通過向集成電路 的另一部分中的接收器電路傳送低搖擺和高搖擺信號來繼續(xù)(單元640)， 由此，接收器電珞接收這樣傳送的信號(單元650)。例如，驅(qū)動器電路 可使用lOOum互聯(lián)線將所產(chǎn)生的信號傳送到接收器電路。 一旦接收器電路 接收到高和低搖擺信號，接收器電路可解碼或解釋信號，并將解碼后的信 號傳送到集成電路中的其他電路。當驅(qū)動器電路經(jīng)歷輸入信號活動性的減弱或減小時，根據(jù)流程圖600 的方法可解除致動驅(qū)動器電路中的一個或一個以上的元件(單元670). 例如，該方法可涉及通過反向偏置與電路元件耦合的一個或一個以上的晶 體管來解除致動孤立的電路元件，例如晶體管或電容器。作為更為具體的 實例，該方法可涉及解除致動或隔離四個去耦電容器元件組中的兩個去耦 電容器，以便減小兩個解除致動電容器中不必要的運行電流和相關(guān)聯(lián)的電 力。為了判斷何時驅(qū)動器電路中一個或一個以上的元件應當被解除致動， 該方法可涉及存儲一時間段的多個輸入信號狀態(tài)，并監(jiān)視狀態(tài)是否存在非 活動性(單元660)。例如，輸入信號的五個連續(xù)狀態(tài)可以在五個連續(xù)時 鐘周期時被鎖存和存儲。如果輸入信號對于所有五個連續(xù)時鐘周期保持為 高或保持為低，解除致動電路單元可由與鎖存的輸入狀態(tài)信號耦合的邏輯 元件而纟皮觸發(fā)。集成電路設計領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易地想到前面提到的用于減小互聯(lián) 裝置功耗的示例性方法和設備為集成電路制造領(lǐng)域帶來的靈活性和好處。 特別介紹的實例僅僅是可能的布置中的一些，其中，驅(qū)動器、接收器、三 態(tài)控制電路的使用大大增強了集成電路中的節(jié)電，而不會在吞吐量具有關(guān) 鍵性時必須犧牲速度。本領(lǐng)域技術(shù)人員由本公開將會明了 ，本發(fā)明想到了可減小集成電路中 的互聯(lián)裝置的功耗的方法和設備。將會明了，詳細說明書與附圖中所示出 和介紹的本發(fā)明的形式僅僅是示例。所附權(quán)利要求書可被寬廣地解釋，從 而包括所公開的示例性實施例的所有變型。
盡管本發(fā)明及其某些優(yōu)點已經(jīng)對于某些實施例詳細進行了介紹，應當 明了，在不脫離所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可 做出替代和改變。另外，實施例可實現(xiàn)多個目標，不是屬于所附權(quán)利要求 的范圍的每個實施例將實現(xiàn)每個目標。另外，本申請的范圍不限于說明書 介紹的物體、裝置、方法和步驟的過程、機器、制造、組合的特定實施例。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會由本發(fā)明的公開明了 ，可根據(jù)本發(fā)明使用目前存在或 將來開發(fā)的進行與這里所介紹的對應實施例基本同樣功能或得到基本同樣 結(jié)果的物體、裝置、方法或步驟的過程、機器、制造、組合。因此，所附 權(quán)利要求書用于包括屬于其范圍的物體、裝置、方法或步驟的這些過程、 機器、制造、組合。
為避免誤解，貫穿說明書和權(quán)利要求書在這里所用的術(shù)語"包含，，不 應被理解為"僅由……構(gòu)成"。
權(quán)利要求
1.一種減少集成電路中的功耗的方法，該方法包含響應于控制信號的第一狀態(tài)，在驅(qū)動器模塊的輸出上產(chǎn)生高搖擺信號；響應于控制信號的第二狀態(tài)，在驅(qū)動器模塊的輸出上產(chǎn)生低搖擺信號，其中，高搖擺信號和低搖擺信號是響應于至少一個輸入信號產(chǎn)生的；以及在所述至少一個輸入信號保持基本不變達一時間段后，解除致動驅(qū)動器模塊中的一個或一個以上的元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其還包含通過接收電路接收高搖擺信號和 低搖擺信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其還包含經(jīng)由基本為導電性的材料從輸出 向接收電路傳送高搖擺信號和低搖擺信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3的方法，其還包含存儲所述至少一個輸入 信號的狀態(tài)，以便將狀態(tài)與所述至少一個輸入信號的后來的狀態(tài)進行比較。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其還包含將所存儲的至少一個輸入信號與 所述至少一個輸入信號的后來的狀態(tài)進行比較，以判斷所述至少一個輸入 信號在何時保持基本不變。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中任意一項的方法，其中，解除致動驅(qū)動器模塊 中的一個或一個以上的元件包含當所述至少一個輸入信號保持基本不變達 該時間段時，增大驅(qū)動器模塊的輸出阻抗。
7. —種減少集成電路中的功耗的設備，該設備包括 搖擺選擇器；與搖擺選擇器耦合的搖擺模塊，搖擺模塊響應于搖擺選擇器的第 一狀 態(tài)產(chǎn)生全搖擺信號，響應于搖擺選擇器的第二狀態(tài)產(chǎn)生低搖擺信號；以及輸出控制器，其在到搖擺模塊的輸入信號保持基本不變達一定量的時 間之后增大搖擺模塊的輸出阻抗。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的設備，其還包含經(jīng)由互聯(lián)與搖擺模塊耦合的接收 器電路，接收器電路接收全搖擺信號和低搖擺信號，以便用于與接收器電路耦合的分立電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的設備，其中，互聯(lián)是集成電路的全局線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9的設備，其中，接收器適用于接收全搖擺信 號和對全搖擺信號進行兩次反轉(zhuǎn)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8、 9或10的設備，其中，接收器電路適用于在接 收到低搖擺信號時像半鎖存器一樣做出響應。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7至11中任意一項的設備，其中，搖擺模塊包含減 小電壓電位并產(chǎn)生低搖擺信號的場效應管。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7至12中任意一項的設備，其中，輸出控制器包含 存儲不同時刻的輸入信號狀態(tài)的鎖存器以及將輸入信號的當前狀態(tài)與所存 儲的狀態(tài)進行比較以判斷輸入信號在何時保持不變達一定量時間的邏輯電 路元件。
14. 一種系統(tǒng)，其包含 總線；與總線耦合的集成電路，其中，集成電路包含驅(qū)動器電路，其中，驅(qū)動器電路被布置為接收輸入信號并響應于輸入 信號在驅(qū)動器電路的輸出節(jié)點上產(chǎn)生全搖擺信號以及減小搖擺信號；其中， 驅(qū)動器電路進一步被布置為響應于搖擺控制信號產(chǎn)生全搖擺信號和減小搖 擺信號；以及三態(tài)控制電路，其監(jiān)視輸入信號，并在輸入信號保持不變達一時間段 后增大輸出節(jié)點上的阻抗。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其進一步包含經(jīng)由電路互聯(lián)與輸出節(jié)點 耦合的接收器電路。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15的系統(tǒng)，其中，驅(qū)動器電路包含被布置為 產(chǎn)生全搖擺和減小搖擺信號的兩級反轉(zhuǎn)器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14、 15或16的系統(tǒng)，其中，三態(tài)控制電路適用于 監(jiān)視四個連續(xù)時鐘周期的輸入信號。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14到17中任意一項的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括便攜式計算裝置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14到18中任意一項的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括 蜂窩式電話。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14或19中任意一項的系統(tǒng)，其中，所述集成電路 包括計算機中的處理器。
全文摘要
公開了減小集成電路中的互聯(lián)裝置的功耗的方法和設備。實施例包括通過響應于控制信號在驅(qū)動器模塊輸出上產(chǎn)生全搖擺信號與減小搖擺信號以及在輸入信號保持不變達一時間段后解除致動一個或一個以上的元件以節(jié)省電力來減小集成電路中的功耗的方法。另一實施例包含減小電路中的功耗的設備，該實施例包含與搖擺選擇器以及輸出控制器耦合的搖擺模塊。搖擺模塊可依賴于搖擺選擇器的狀態(tài)產(chǎn)生全搖擺信號或低搖擺信號。在到搖擺模塊的輸入信號保持不變達一定量的時間后，輸出控制器可增大搖擺模塊的輸出阻抗。多個設備實施例包含便攜式計算裝置和蜂窩式電話。
文檔編號H03K19/0185GK101411065SQ200780011578
公開日2009年4月15日 申請日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者P·克利姆, S·杜塔, 程志斌 申請人:國際商業(yè)機器公司