CN104767522A - 集成电路以及调整所述集成电路的工作周期的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成电路以及调整所述集成电路的工作周期的方法。所述集成电路包括：温度传感器，用以感测所述集成电路的当前温度，并且据以产生温度信息；以及工作周期调整电路，耦接于所述温度传感器。所述工作周期调整电路包括：温度补偿相位滤波器，用以根据所述温度信息产生第一调整信号；以及工作周期调整器，耦接于所述温度补偿相位滤波器，用以接收一频率输入以及所述第一调整信号，并且利用所述第一调整信号来调整所述频率输入的工作周期，以产生一经修正工作周期的频率输出。通过本发明，所述温度补偿相位滤波器可在维持对于所述集成电路中的电压变化的不敏感性时，仍能够进行所需的补偿。

Description

集成电路以及调整所述集成电路的工作周期的方法

技术领域

本发明涉及工作周期调整器，尤其涉及一种用以调整工作周期的装置及方法，使得工作周期具有较佳的温度不敏感度（temperature-insensitivity）。

背景技术

集成电路（integrated circuit,IC）或芯片是以半导体技术来制造，特别是互补金属氧化物半导体（complementary metal-oxide semiconductor,CMOS）、P型金属氧化物半导体（PMOS）以及N型金属氧化物半导体（NMOS）电路等金属氧化物半导体装置。在此领域的技术成长促进了装置的微型化，而使半导体装置的信道长度以与门极氧化层（gate oxide）的厚度得以减少，进而增加了存储器的效能，但同时也增加了装置对于制程、电压、温度（process,voltage and temperature,PVT）变化的敏感度。

集成电路是根据一输入电压以及一频率来接收或传送数据，例如当一输入电压是在一第一临界范围内时，输出数据将会是位”0”，而当一输入电压是在一第二临界范围内时，输出数据将会是位”1”，且数据是于输入频率信号的上升边缘（rising edge）或下降边缘（falling edge）被取得。在集成电路中，数据会于装置之间被缓冲并传送，其中输入频率信号是用来对数据传送进行同步（synchronization）。PMOS装置以及NMOS装置的非线性特性会造成集成电路具有多个不同的缓冲级（buffer stage），这将导致频率信号的工作周期之间发生错误。

频率工作周期是一频率波形处在高逻辑准位的时间长度与所述频率波形的整个频率区间（clock period）的时间长度的比值。当数据已被取得(无论是于频率周期的上升边缘或下降边缘取得)，在一定数量的频率周期再加上输出延迟时间的时段中，数据将会保持有效（valid）。数据在一特定时间内保持有效，则所述特定时间即为所谓的输出保持时间（output hold time）。

缓冲级之间的工作周期变化将造成数据眼窗（data eye window）的变化，其中数据眼窗是要读取的数据的中间点（mid-point），而上述变化会造成缓冲级之间同步上的问题。虽然低临界电压装置允许集成电路达到良好的电压不敏感度（voltage insensitivity），但相较于一般装置，低临界电压装置的工作周期将会更容易受温度变化所影响。当环境温度由热变至冷时，工作周期将会变化2～3％。因此在设计上，电压不敏感度与温度不敏感度之间必须有所取舍（tradeoff）。

为了补偿PVT变化，现有技术的方法是对每一集成电路进行分析，以得知PVT的变化将如何影响芯片，再据以将工作周期修正为较快或较慢。然而，此方法既费时又成本昂贵，而且无法完全地修正工作周期的变化。

因此，本发明的一目的在于公开一种让一输出的工作周期经修正后而不敏感于温度变化的设计概念。

发明内容

本发明的一实施例公开一种集成电路，包括：一温度传感器，用以感测所述集成电路的一当前温度，并且据以产生温度信息；以及一工作周期调整电路，耦接于所述温度传感器。所述工作周期调整电路包括：一温度补偿相位滤波器，用以根据所述温度信息产生一第一调整信号；以及一工作周期调整器，耦接于所述温度补偿相位滤波器，用以接收一频率输入以及所述第一调整信号，并且利用所述第一调整信号来调整所述频率输入的工作周期，以产生一经修正工作周期的频率输出。

本发明的另一实施例公开一种用以调整一集成电路的工作周期的方法，包括：感测所述集成电路的一当前温度；利用感测到的所述当前温度来产生温度信息；根据所述温度信息来产生一第一调整信号；接收所述集成电路的一频率输入；以及利用所述第一调整信号来调整所述频率输入的工作周期，以产生一经修正工作周期的频率输出。

本发明是通过调整一频率的工作周期来对温度变化进行补偿，其中通过利用设置在芯片上的温度传感器可据以产生当前温度的信息，并且可根据一控制信号来使用所产生的当前温度的信息来控制所述温度补偿相位滤波器。由于所述控制信号是线性相关于所感测到的温度，所述温度补偿相位滤波器可在维持对于所述集成电路中的电压变化的不敏感性时，仍能够进行所需的补偿。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的集成电路的示意图。

图2是图1所示的集成电路的一工作周期调整电路的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100  集成电路

110  工作周期修正感测电路

120  温度传感器

130  温度控制产生器

140  工作周期调整电路

150  温度补偿相位滤波器

160  工作周期调整器

170  工作周期传感器

具体实施方式

请参考图1，图1是根据本发明一实施例的集成电路（integrated circuit,IC）100的示意图。集成电路100包括一温度传感器(temperature sensor)120、一温度控制产生器(temperature control generator)130、一工作周期修正（duty cyclecorrection,DCC）感测电路110以及一工作周期调整电路(duty cycle adjustercircuit)140。

工作周期修正感测电路110可提供修正值（trim value）以将集成电路100的工作周期调整至一预定值。如图1所示，有一频率输入被提供至工作周期调整电路140，并据以产生一频率输出。制程、电压与温度（process,voltage,and temperature,PVT）变化可能会影响此频率信号的工作周期，而导致所述频率输入以及所述频率输出的工作周期有失真的现象。尤其是，集成电路的一记忆库（memory bank）中的一列（row）需要一定的时间来启动，即为所知的列至行延迟（row-to-column delay），而PVT变化可能对所述记忆库的一频率输入的上升边缘（rising edge）造成额外的延迟，因此工作周期修正感测电路110会接收用以指出总延迟量(total amount of delay)的一感测输入，并且相对应地产生DCC修正值（DCC trim value）来延迟（或提前）信号的上升边缘。所述的调整修正值在图1中是举例为“列（row）<0:3>/行（coulumn）<0:3>/上升延迟（delay rise）”，这些值会接着被输入至工作周期调整电路140，并且会被用来调整所述频率输出的工作周期，使其被修正至50%。然而，温度的变化无法被这些修正值来自动补偿。

为解决上述问题，本发明公开了温度传感器120，其为一芯片上的（on-die）温度传感器。温度传感器120是用以感测集成电路100的一操作温度以及输出一8位（bit）的当前温度感测输出信号<0:7>（即为图1所示的8位温度数据<0:7>），此输出信号是被输入至温度控制产生器130，其用以将8位输出信号转换至单调线性控制信号（monotonic linear control signal）。而此单调线性控制信号接着被输入至工作周期调整电路140，并且用来对工作周期提供进一步的调整，以对温度变化进行补偿。

请参考图2，图2是图1所示的集成电路的工作周期调整电路140的示意图。如图2所示，工作周期调整电路140包括一温度补偿相位滤波器(temperature compensation phase filter)150，一工作周期调整器(duty cycleadjuster)160以及一工作周期传感器(duty cycle sensor)170。工作周期调整器160是以感测逻辑准位的形式来自工作周期修正感测电路110接收一频率输入以及一修正值，所述修正值是用以修正所述频率输入的工作周期，以产生一调整后的频率输出，而所述频率输出是被回馈至工作周期传感器170，以感测所述频率输出的工作周期以及提供此信息至工作周期调整器160。进一步的调整可通过将上述二工作周期（亦即所述频率输入的工作周期以及所述频率输出的工作周期）进行比较来实现。如前所述，集成电路100的操作温度的变化可能会对工作周期带来严重的影响，且此影响无法通过现有技术的方法来完全地补偿。

为了修正集成电路100的操作温度的变化，温度补偿相位滤波器150会根据接收自温度控制产生器130的单调线性控制信号以及所述频率输入，来提供调整值至工作周期调整器160，且所述频率输入允许温度补偿相位滤波器150根据集成电路100的操作时序来产生调整值至工作周期调整器160，因而维持(maintain)输出数据眼窗，以使得集成电路100不敏感于电压变化以及温度变化。

使用温度控制产生器130来产生单调线性控制信号，这代表温度传感器120的准确性（accuracy）并不需要被维持在一高度准确性的级别（degree），在一较佳实施例中，温度传感器120可允许10℃以内的误差，然而这仅为举例，并不作为本发明的限制。此外，温度补偿相位滤波器150也不受集成电路100的半导体装置中的电压变化所影响，因而可维持理想的电压不敏感性（voltage sensitivity）。

总言之，本发明的目的在于调整一频率的工作周期，以对温度变化进行补偿。通过利用设置在芯片上的（on-chip）温度传感器120，可据以产生当前温度的信息，并且根据一控制信号来使用所产生的当前温度的信息以控制温度补偿相位滤波器150。由于所述控制信号是线性相关于所感测到的温度，温度补偿相位滤波器150可在维持集成电路100对于电压变化的不敏感性时，仍能够进行所需的补偿。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种集成电路，其特征在于包括：

一温度传感器，用以感测所述集成电路的一当前温度，并且据以产生一温度信息；以及

一工作周期调整电路，耦接于所述温度传感器，所述工作周期调整电路包括：

一温度补偿相位滤波器，用以根据所述温度信息产生一第一调整信号；以及

一工作周期调整器，耦接于所述温度补偿相位滤波器，用以接收一频率输入以及所述第一调整信号，并且利用所述第一调整信号来调整所述频率输入的工作周期，以产生一经修正工作周期的频率输出。

2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于还包括：

一温度控制产生器，耦接于所述温度传感器以及所述工作周期调整电路之间，用以接收所述温度信息，产生一控制信号，以及提供所述控制信号至所述工作周期调整电路。

3.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，所述控制信号是一单调线性控制信号。

4.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于还包括：

一工作周期修正感测电路，耦接于所述工作周期调整电路，用以接收一感测输入以及提供一第二调整信号至所述工作周期调整电路。

5.如权利要求4所述的集成电路，其特征在于，所述工作周期调整器利用所述第二调整信号以进一步调整所述频率输入的工作周期，以产生所述经修正工作周期的频率输出。

6.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述工作周期调整电路还包括：

一工作周期传感器，耦接于所述工作周期调整器，用以接收所述频率输出，决定所述频率输出的工作周期以产生一工作周期信息，以及提供所述工作周期信息至所述工作周期调整器。

7.一种用以调整一集成电路的工作周期的方法，其特征在于包括：

感测所述集成电路的一当前温度；

利用所感测到的所述当前温度来产生一温度信息；

根据所述温度信息来产生一第一调整信号；

接收所述集成电路的一频率输入；以及

利用所述第一调整信号来调整所述频率输入的工作周期，以产生一经修正工作周期的频率输出。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述温度信息来产生所述第一调整信号的步骤包括：

根据所述温度信息产生一控制信号。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制信号是一单调线性控制信号。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括：

接收一感测输入；

利用所述感测输入来产生一第二调整信号；以及

利用所述第二调整信号来进一步调整所述频率输入的工作周期，以产生所述经修正工作周期的频率输出。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，利用所述第一调整信号来调整所述频率输入的工作周期以产生所述经修正工作周期的频率输出的步骤还包括：

利用所述频率输入来产生一频率输出；

感测所述频率输出的工作周期；以及

将所述频率输出的工作周期与所述频率输入的工作周期进行比较。