CN114625199B - 一种集成电路系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种集成电路系统，包括：电源、升压电路、多个低压差线性稳压器以及多个专用集成电路，其中多个低压差线性稳压器包括第一低压差线性稳压器、第二低压差线性稳压器和第三低压差线性稳压器，多个专用集成电路包括第一专用集成电路、第二专用集成电路和第三专用集成电路，并且其中电源分别与第一专用集成电路和升压电路连接；升压电路与第一低压差线性稳压器连接；第一低压差线性稳压器与第一专用集成电路连接，第二低压差线性稳压器与第二专用集成电路连接，第三低压差线性稳压器第三专用集成电路与第三专用集成电路；以及第一专用集成电路的输出端与第三低压差线性稳压器的输入端连接，还包括：降压电路，其中降压电路分别与升压电路和第一低压差线性稳压器连接；以及降压电路、第一低压差线性稳压器和第二低压差线性稳压器的电位相同。
Description
技术领域
本申请涉及电子电路领域，特别是涉及一种集成电路系统。
背景技术
专用集成电路(ASIC)是指应特定用户要求或特定电子系统需要而设计制造的集成电路。专用集成电路的特点是面向特定用户的需求并且专用集成电路在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性更高、性能更好、保密性更强以及成本更低等优点。由于专用集成电路的优越性能，因此新一代专用服务器设备由视觉处理器(GPU)运算改变为专用集成电路运算。运算单元通常采用串并联多个专用集成电路的方式以达到更高算力。串联专用集成电路时通常采用浮地设计，并且专用集成电路要正常工作需要CORE电压和IO电压，CORE电压主要由电源输出电压供电，通过多级串联分压形成，一般电压在0.3V～0.4V之间，IO电源域一般需要1.8V的供电电压。目前，一般可以通过跨级取电的方式为集成电路系统低端侧的低压差线性稳压器(LDO)供电，而对于高端侧的低压差线性稳压器，则可以通过设置升压电路(BOOST)的方式为其供电。
为了追求低功耗和最大算力，电源输入电压需要在一定范围内进行调整。但升压电路升压后的输出电压是个固定电压，这就造成当电源输入电压变低时，高压侧的低压差线性稳压器的输入电压变大；当电源输入电压变高时，高压侧低压差线性稳压器的输入电压变低。而当电源输入电压变动过大时，低压差线性稳压器输入范围也随之变大。而由于电源输入电压的不断调整，造成了低压差线性稳压器的发热量增大。因此，在现有的集成电路中需要选用散热效果好的低压差线性稳压器。
针对上述的现有技术中存在的由于低压差线性稳压器的输入电压随着电源电压的变化而变化，因此造成了低压差线性稳压器的发热量增大，进而使得低压差线性稳压器的选型困难以及集成电路系统的成本过高的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本公开提供了一种集成电路系统，以至少解决现有技术中存在的由于低压差线性稳压器的输入电压随着电源电压的变化而变化，因此造成了低压差线性稳压器的发热量增大，进而使得低压差线性稳压器的选型困难以及集成电路系统的成本过高的技术问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种集成电路系统，包括：电源、升压电路、多个低压差线性稳压器以及多个专用集成电路，其中多个低压差线性稳压器包括第一低压差线性稳压器和第二低压差线性稳压器，多个专用集成电路包括第一专用集成电路和第二专用集成电路，并且其中电源分别与第一专用集成电路和升压电路连接；升压电路与第一低压差线性稳压器连接；第一低压差线性稳压器与第一专用集成电路连接，第二低压差线性稳压器第二专用集成电路与第二专用集成电路连接；第三低压差线性稳压器与第三专用集成电路连接；以及第一专用集成电路的输出端与第三低压差线性稳压器的输入端连接，还包括：降压电路，其中降压电路分别与升压电路和第一低压差线性稳压器连接；以及降压电路、第一低压差线性稳压器和第二低压差线性稳压器的电位相同。
本发明设置有降压电路，并且降压电路的电位、第一低压差线性稳压器的电位和第二低压差线性稳压器的电位相同。从而，使得多个低压差线性稳压器的输入电压固定不变，即多个低压差线性稳压器的输入电压与降压电路的电压相同。从而，通过上述产品结构达到了减少集成电路系统的发热，使得低压差线性稳压器的选型简单以及集成电路系统的经济成本降低的技术效果。进而解决了现有技术中存在的由于低压差线性稳压器的输入电压随着电源电压的变化而变化，因此造成了低压差线性稳压器的发热量增大，进而使得低压差线性稳压器的选型困难以及集成电路系统的成本过高的技术问题。
根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本申请一个实施例的集成电路系统的连接示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1示出了根据本申请一个实施例的集成电路系统的连接示意图。参考图1所示，一种集成电路系统，包括：电源10、升压电路20、多个低压差线性稳压器301、302、303以及多个专用集成电路401、402、403，其中多个低压差线性稳压器301、302、303包括第一低压差线性稳压器301、第二低压差线性稳压器302和第三低压差线性稳压器303，多个专用集成电路401、402、403包括第一专用集成电路401、第二专用集成电路402和第三专用集成电路403，并且其中电源10分别与第一专用集成电路401和升压电路20连接；升压电路20与第一低压差线性稳压器301连接；第一低压差线性稳压器301与第一专用集成电路401连接，第二低压差线性稳压器302与第二专用集成电路402连接，第三低压差线性稳压器303与第三专用集成电路403连接；以及第一专用集成电路401的输出端与第三低压差线性稳压器303的输入端连接，还包括：降压电路50，其中降压电路50分别与升压电路20和第一低压差线性稳压器301连接；以及降压电路50、第一低压差线性稳压器301和第二低压差线性稳压器302的电位相同。
正如背景技术中所述，为了追求低功耗和最大算力，电源输入电压需要在一定范围内进行调整。但升压电路升压后的输出电压是个固定电压，这就造成当电源输入电压变低时，高压侧的低压差线性稳压器的输入电压变大；当电源输入电压变高时，高压侧低压差线性稳压器的输入电压变低。而当电源输入电压变动过大时，低压差线性稳压器输入范围也随之变大。而由于电源输入电压的不断调整，造成了低压差线性稳压器的发热量增大。因此，在现有的集成电路中需要选用散热效果好的低压差线性稳压器。
针对上述技术问题，本发明提供了一种集成电路系统。该集成电路系统主要包括电源10、升压电路20、多个低压差线性稳压器301、302、303以及多个专用集成电路401、402、403。
参考图1所示，电源10分别与升压电路20和第一专用集成电路401连接。降压电路50的一端与升压电路20连接，另一端与第一低压差线性稳压器301连接。第一低压差线性稳压器301的一端与第一专用集成电路401连接，另一端与第二低压差线性稳压器302连接。第二低压差线性稳压器302还与第二专用集成电路402连接，并且第一专用集成电路401与第二专用集成电路402连接。第三低压差线性稳压器303还与第三专用集成电路403连接。在集成电路系统中，第一低压差线性稳压器303和第二低压差线性稳压器302为高压端，第三低压差线性稳压器303和第N低压差线性稳压器为低压端。并且其中，低压端的低压差线性稳压器均是通过跨级取电的方式从高压端的专用集成电路的输出端取电并为自身供电。因此，第三低压差线性稳压器303的输入端还与第一专用集成电路401的输出端跨级连接，通过跨级取电的方式从第一专用集成电路401的输出端取电并为自身供电。
并且其中，电源10的一端接地、第N专用集成电路的一端接地以及第N低压差线性稳压器的一端也接地。降压电路50、第一低压差线性稳压器301、第二低压差线性稳压器302、第三低压差线性稳压器303以及多个专用集成电路401、402、403之间的连接处均采用浮地设计。其中，浮地是指与大地导体无连接，没有接地，却和地等电位的点。并且其中，图1中的GND代表接地端。由图1可知，降压电路50的GND-1与第一低压差线性稳压器301的GND-1相同。第二低压差线性稳压器302的GND-2与第一专用集成电路401和第二专用集成电路402之间的连接处的GND-2相同。电源10的GND-0、第N专用集成电路的GND-0以及第N低压差线性稳压器的GND-0相同。第一低压差线性稳压器301、第二低压差线性稳压器302、第三低压差线性稳压器303以及第N低压差线性稳压器的GND均不同。
因此，降压电路50的电位、第一低压线性稳压器301的电位、第二低压差线性稳压器302的电位、第三低压差线性稳压器303的电位以及多个专用集成电路401、402、403之间的连接处的电位均相同。也就是说，上述这些点位的电位差为0。由此可知，上述这些点位的电压值相同。因此，当降压电路50的电压值为某一固定数值时，第一低压差线性稳压器301输入电压的电压值、第二低压差线性稳压器302输入电压的电压值、第三低压差线性稳压器303输入电压的电压值和第N低压差线性稳压器输入电压的电压值均与降压电路50的电压值相同。例如，降压电路50的电压值为3V，那么第一低压差线性稳压器301输入电压的电压值为3V、第二低压差线性稳压器302输入电压的电压值为3V、第三低压差线性稳压器303输入电压的电压值为3V以及第N低压差线性稳压器输入电压的电压值也为3V。
例如，电源10输入电压的范围是12V～16V，电源10输出电压的范围是0.3～0.4V，升压电路20的电压为19.2V，集成电路系统中设置有N个专用集成电路40(其中，N＝40)，降压电路50的电压值为3V。当集成电路系统中没有加入降压电路50时，第一低压差线性稳压器301的负端电压范围是11.7V～14.6V(12V-0.3V＝11.7V，15V-0.4V＝14.6V)。因此，第一低压差线性稳压器301的输入电压的范围是3.6V～7.5V(19.2V-11.7V＝7.5V，19.2V-14.6V＝3.6V)。3.6V～7.5V的电压范围对于第一低压差线性稳压器301来说跨度较大。若电源10输入电压的范围变动过大时，第一低压差线性稳压器301的电压值的输入范围也会相应增大。而当集成电路系统中加入降压电路50时，经过降压电路50降压后的输入电压都是3V。因此，第一低压差线性稳压器301、第二低压差线性稳压器302和第三低压差线性稳压器303的输入电压值都为3V。
因此，由于多个低压差线性稳压器301、302、303的输入电压值过大、过小或输入电压的范围变化较大而产生的热量便会被消除。并且，由于增加的降压电路50的电源转化效率大于90％，因此，降压电路50本身的热量值远远小于因多个低压差线性稳压器301、302、303的输入电压值过大、过小或输入电压的范围变化较大而产生的热量值。
从而，通过上述产品结构达到了减少集成电路系统的发热，使得多个低压差线性稳压器301、302、303的选型简单以及集成电路系统的经济成本降低的技术效果。进而解决了现有技术中存在的由于低压差线性稳压器的输入电压随着电源电压的变化而变化，因此造成了低压差线性稳压器的发热量增大，进而使得低压差线性稳压器的选型困难以及集成电路系统的成本过高的技术问题。
可选地，还包括：放电电路60，其中放电电路60分别与降压电路50和第一低压差线性稳压器301连接；以及放电电路60的一端接地。
具体地，参考图1所示，由于在集成电路系统当中存在浮地设计，因此，当多个低压差线性稳压器301、302、303的输入电压过高时，可能会存在多个低压差线性稳压器301、302、303在上电和下电时，由于多个专用集成电路401、402、403的电压内阻与多个低压差线性稳压器301、302、303的电压内阻不一致，而造成高压侧的第一低压差线性稳压器301和第二低压差线性稳压器302因电源10接入或电源10断开而输入高电压或输出高电压。并且其中，上电是指从电源10接通后到集成电路系统可以稳定工作的这个过程，下电是指将集成电路系统脱离电源10的过程。
因此，集成电路系统中还设置有放电电路60。放电电路60分别与降压电路50和第一低压差线性稳压器301连接，并且放电电路60的一端接地。放电电路60主要用于避免高压侧的多个低压差线性稳压器301、302、303可能存在的输入高电压或输出高电压的情况。从而，通过上述产品结构达到了降低对多个低压差线性稳压器301、302、303的高耐压性的要求的技术效果。
可选地，第一低压差线性稳压器301和第二低压差线性稳压器302的连接处设置有降压二极管70。
具体地，参考图1所示，在高压端的第一低压差线性稳压器301和第二低压差线性稳压器302之间的连接处设置有降压二极管70。降压二极管70是用于降低第一低压差线性稳压器301和第二低压差线性稳压器302之间的连接处的电压。并且，由于低压端的第三低压差线性稳压器303是从第一专用集成电路401的输出端跨级取电，因此从低压端的第三低压差线性稳压器303开始到低压端的第N低压差线性稳压器，均不需要连接降压二极管70。
可选地，多个专用集成电路401、402、403之间设置有电阻80。
具体地，参考图1所示，在多个专用集成电路401、402、403之间的连接处设置有电阻80，设置电阻80可以释放所积累的电荷。设置电阻80的目的主要是为了实现浮地设计。从而，使得多个专用集成电路401、402、403之间的连接处的电位与地的电位相同。
优选地，当承载有专用集成电路的芯片阻值很小并且每个芯片的阻值基本一致的情况下，多个专用集成电路401、402、403之间的连接处也可以不设置电阻80。
本发明设置有降压电路50，并且降压电路50的电位、第一低压差线性稳压器301的电位和第二低压差线性稳压器302的电位相同。从而，使得多个低压差线性稳压器301、302、303的输入电压固定不变，即多个低压差线性稳压器301、302、303的输入电压与降压电路50的电压相同。从而，通过上述产品结构达到了减少集成电路系统的发热，使得多个低压差线性稳压器301、302、303的选型简单以及集成电路系统的经济成本降低的技术效果。进而解决了现有技术中存在的由于低压差线性稳压器的输入电压随着电源电压的变化而变化，因此造成了低压差线性稳压器的发热量增大，进而使得低压差线性稳压器的选型困难以及集成电路系统的成本过高的技术问题。
本发明设计的集成电路系统具有如下特点：
1.在升压电路20与第一低压差线性稳压器301之间增加降压电路50，降压电路50相对于第一低压差线性稳压器301输入电压的电压值为一个固定输入电压，不随电源10输入电压的电压值的变化而发生变化；
2.增加的降压电路50的电源转换效率大于90％，电源转换效率的提高会大大减少集成电路系统本身的发热；
3.放电电路60会消除高压，当多个低压差线性稳压器301、302、303的输入电压的电压值过高时，放电电路60起效，确保多个低压差线性稳压器301、302、303的输入电压的电压值和输出电压的电压值不存在高压的情况。
并且，由于本发明提供的集成电路系统有上述3种特点。因此，高压端的低压差线性稳压器与低压端的低压差线性稳压器可以为同一种型号。从而，既降低了成本又减少了低压差线性稳压器的使用种类。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种集成电路系统，包括：电源(10)、升压电路(20)、多个低压差线性稳压器(301、302、303)以及多个专用集成电路(401、402、403)，其中所述多个低压差线性稳压器(301、302、303)包括第一低压差线性稳压器(301)、第二低压差线性稳压器(302)和第三低压差线性稳压器(303)，所述多个专用集成电路(401、402、403)包括第一专用集成电路(401)、第二专用集成电路(402)和第三专用集成电路(403)，并且其中所述电源(10)分别与所述第一专用集成电路(401)和所述升压电路(20)连接；所述升压电路(20)与所述第一低压差线性稳压器(301)连接；所述第一低压差线性稳压器(301)与所述第一专用集成电路(401)连接，所述第二低压差线性稳压器(302)与所述第二专用集成电路(402)连接，所述第三低压差线性稳压器(303)与所述第三专用集成电路(403)连接；以及所述第一专用集成电路(401)的输出端与所述第三低压差线性稳压器(303)的输入端连接，其特征在于，还包括：降压电路(50)和放电电路(60)，其中
所述降压电路(50)分别与所述升压电路(20)和所述第一低压差线性稳压器(301)连接；以及
所述降压电路(50)、所述第一低压差线性稳压器(301)和所述第二低压差线性稳压器(302)的电位相同；
所述放电电路(60)分别与所述降压电路(50)和所述第一低压差线性稳压器(301)连接；以及
所述放电电路(60)的一端接地。
2.根据权利要求1所述的集成电路系统，其特征在于，所述第一低压差线性稳压器(301)和所述第二低压差线性稳压器(302)的连接处设置有降压二极管(70)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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