DE102008011789A1 - MuGFET-Stromversorgungsschalter - Google Patents

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Joerg Berthold
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Abstract

Ein Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (115) wird benutzt, um wählbar eine Schaltung (110) mit einer Versorgungsspannung (120) zu koppeln. In anderen Ausführungsbeispielen können sowohl Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter vom n-Typ als auch vom p-Typ benutzt werden, um Teilschaltungen verschiedener Granularität mit verschiedenen Spannungsversorgungen zu koppeln.

Description

  • Integrierte Schaltungen (ICs, Integrated Circuits) enthalten viele Bauelemente wie Transistoren, Dioden und andere, welche angeordnet sein können, verschiedene Funktionen auszuführen. Bauelemente können kombiniert sein, um Logikschaltungen, Module, Funktionsblöcke, Prozessorstufen und dergleichen zu bilden. Üblicherweise werden viele der Bauelemente zeitweilig nicht benutzt, aber verbrauchen zumindest aufgrund von Leckströmen immer noch Strom.
  • Leckströme sind eine große Herausforderung für Sub-100 nm CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)-Technologien. Um Leckströme in Bereitschaftsbetriebsarten, in denen ausgewählte Abschnitte von Schaltungen nicht benutzt werden, zu verringern, benutzen moderne integrierte CMOS-Schaltungen CMOS-Stromversorgungsschalter, um diese Abschnitte von Stromversorgungen auf dem Chip zu trennen. Stromversorgungsschalter sind ein elementarer Teil von Leckstromverringerungsstrategien und werden bei einem weitem Bereich von Produkten wie Basisband-ICs, Mikrocontrollern, DSPs (Digitalen Signalprozessoren), Speichern und Mikroprozessoren angewendet.
  • Bei herkömmlichen planaren CMOS-Volumentechnologien wird typischerweise nur eine Art von Feldeffekttransistor (FET), entweder ein nFET- oder pFET-Stromversorgungsschalter, benutzt, um Stromversorgungsschalter zu implementieren. Aufgrund ihrer besseren Stromtreiberfähigkeiten sind nFET-Stromversorgungsschalter bevorzugt, da sie dieselben Verbindungen virtueller Stromversorgungsleitungen zu nicht geschalteten Stromversorgungsleitungen mit geringem Widerstand wie pFET-Stromversorgungsschalter bei viel kleineren Transistorbreiten bieten und damit niedrigere Leckströme aufweisen. nFET-Stromversorgungsschalter erfordern jedoch eine Dreifachwannenisolation (Triele Well Isolation), um das schwebende Volumenpotenzial, welches als VSSBULK (Voltage Source Source Bulk) bezeichnet wird, innerhalb eines deaktivierten Schaltungsblocks von den verbleibenden Teilen des Chips zu isolieren. Auf der anderen Seite ist, wenn pFET-Stromversorgungsschalter benutzt werden, eine natürliche Isolierung aufgrund der Trennung von n-Wannen bereitgestellt, aber sie führen ungefähr zu einem zweifachen Flächenverbrauch verglichen mit nFET-Stromversorgungsschaltern.
  • Diese Austauschbeziehungen erfordern es, dass ein Schaltungsentwerfer zwischen niedriger Prozesskomplexität und größerer Fläche im Fall von pFET-Stromversorgungsschaltern und geringerer Fläche und erhöhter Prozesskomplexität bei nFET-Stromversorgungsschaltern wählt. Beide Alternativen sind suboptimal.
  • Es werden eine Schaltung gemäß Anspruch 1, 8, 16, 17 oder 33, eine Vorrichtung nach Anspruch 22 und ein Verfahren nach Anspruch 25 oder 30 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
  • 1A, 1B und 1C zeigen MuGFET(Multigate-Feldeffekttransistor)-Stromversorgungsschalter, welche wählbar Schaltungen von verschiedenen Spannungen isolieren, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel.
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften MuGFET-Stromversorgungsschalters.
  • 3A, 3B und 3C sind beispielhafte Blockdiagramme von Schaltungen, welche Teilschaltungen mit MuGFET-Stromversorungsschaltern aufweisen, die wählbar die Teilschaltungen von verschiedenen Spannungsstufen isolieren, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel.
  • 4 zeigt mehrere MuGFET-Stromversorgungsschalter, welche gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wählbar eine Schaltung von Masse oder einer Stromquelle isolieren.
  • 5 zeigt die Verwendung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel, um einen Kern eines statischen Speichers mit wahlfreien Zugriff (SRAM, Static Random Access Memory) und eine Peripherie-Zugriffsschaltung von verschiedenen Spannungswerten zu isolieren.
  • 6 zeigt die Benutzung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern, um wählbar ausgewählte Stufen einer Mikroprozessorpipeline gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel von verschiedenen Spannungswerten zu isolieren.
  • 7 zeigt die Benutzung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern, um gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wählbar einen Mikroprozessor und einen digitalen Signalprozessor (DSP) von verschiedenen Spannungswerten zu isolieren.
  • 8 zeigt ein Feld von Stromversorgungsschaltern gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel, welche selektiv mit Schaltungen gekoppelt sind.
  • In der folgenden Beschreibung wird auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen, in welcher in illustrierender Weise bestimmte Ausführungsbeispiele dargestellt werden. Diese Ausführungsbeispiele sind hinreichen detailliert beschrieben, so dass ein Fachmann die Erfindung ausführen kann, es ist jedoch zu bemerken, dass andere Ausführungsbeispiele ebenso benutzt werden können, und dass strukturelle, logische und elektrische Veränderungen vorgenommen werden können, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die folgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele ist daher nicht einschränkend zu verstehen.
  • MuGFET-Stromversorgungsschalter (Multigate-Feldeffekttransistor) können benutzt werden, um Schaltungen wählbar von verschiedenen Spannungen wie Masse oder Versorgungsspannungen zu isolieren oder zu trennen. Verschiedene beispielhafte Schaltungen umfassend Teilschaltungen werden gezeigt und beschrieben. Ein oder mehrere Felder von Stromversorgungsschaltern werden ebenso beschrieben und können mit denselben oder anderen Stromeigenschaften ausgebildet sein, um verschiedene Betriebsstufen und verschiedene Zeitabläufe zum Wiederaktivieren von Teilschaltungen zu erleichtern.
  • 1A, 1B und 1C sind Schaltungsdiagramme von MuGFET-Stromversorgungsschaltern gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel, welche wählbar Schaltungen von verschiedenen Spannungen isolieren. 1A zeigt eine CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)-Schaltung 110, welche von einem (nicht gezeigten) Substrat getragen wird. Ein MuGFET-Stromversorgungsschalter 115 vom p-Typ koppelt die Schaltung 110 wählbar mit einer Spannungsversorgung 120, welche bei einem Ausführungsbeispiel eine positive hohe Spannung wie VDD bereitstellt. Der MuGFET-Stromversorgungsschalter 115 kann durch Anlegen einer niedrigen Spannung an seinem Gate eingeschaltet werden und kann durch Anlegen einer hohen Spannung ausgeschaltet werden. Die Größe der Spannungen, welche zum Ein- und Ausschalten benutzt wird, hängt von den Transistoreigenschaften des verwendeten MuGFETs ab. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der MuGFET-Stromversorgungsschalter 115 teilweise eingeschaltet sein, um für den Betrieb der Schaltung mit einer verringerten Spannung und somit reduzierter Leistungsaufnahme zu sorgen.
  • Die Schaltung 110 ist zudem mit einer weiteren Spannungsversorgung 125 gekoppelt, welche bei einem Ausführungsbeispiel Masse oder VSS bereitstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein geringer Spannungsabfall ΔV über den Stromversorgungsschalter 115 auftreten, so dass eine virtuelle Spannung 130, welche bei einem Ausführungsbeispiel als VDDV bezeichnet wird, zur Stromversorgung der Schaltung 110 bereitgestellt wird. Dieser Spannungsabfall kann durch einen ohmschen Widerstand des MuGFET-Stromversorgungsschalters 115 verursacht werden. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltung 110 MuGFET-Transistoren.
  • In 1B wird eine CMOS-Schaltung 135 von einem (nicht gezeigten) Substrat getragen. Ein MuGFET 140 vom n-Typ koppelt die Schaltung 135 wählbar mit einer Spannungsversorgung 145, welche bei einem Ausführungsbeispiel eine niedrige Spannung oder Masse, beispielsweise VSS, bereitstellt. Die Schaltung 135 ist zudem mit einer weiteren Spannungsversorgung 150 gekoppelt, welche bei einem Ausführungsbeispiel eine positive Spannung oder VDD bereitstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein geringer Spannungsabfall ΔV über den Stromversorgungsschalter 140 auftreten, so dass eine virtuelle Spannung 155, welche bei einem Ausführungsbeispiel als VSSV bezeichnet wird, bereitgestellt wird, um die Schaltung 135 mit Strom zu versorgen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltung 135 MuGFET-Transistoren.
  • 1C zeigt eine CMOS-Schaltung 160, welche von einem (nicht gezeigten) Substrat getragen wird. Ein MuGFET 165 vom p-Typ koppelt die Schaltung 160 wählbar mit einer Spannungsversorgung 170, welche bei einem Ausführungsbeispiel eine positive hohe Spannung wie VDD bereitstellt. Die Schaltung 160 ist zudem über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 180 vom n-Typ mit einer weiteren Spannungsversorgung 175 gekoppelt, welche bei einem Ausführungsbeispiel Masse oder VSS bereitstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel können geringe Spannungsabfälle über die Stromversorgungsschalter 165 und 180 auftreten, so dass virtuelle Spannungen 185 und 190, welche bei einem Ausführungsbeispiel als VDDV bzw. VSSV bezeichnet werden, bereitgestellt sind, um die Schaltung 160 mit Strom zu versorgen. Die Schaltung 160 kann bei manchen Ausführungsbeispielen wählbar von einer oder beiden Spannungsversorgungen isoliert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltung 160 MuGFET-Transistoren.
  • Wie oben bezüglich der Schaltung 110 beschrieben, können die MuGFET-Stromversorgungsschalter benutzt werden, um die Schaltungen wählbar von verschiedenen Spannungsversorgungen zu isolieren, oder sie können teilweise eingeschaltet werden, um einen Betrieb der Schaltung mit einer verringerten Spannung und somit verringerter Leistungsaufnahme zu bieten. Die Benutzung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern kann eine exzellente Isolierung der Schaltungen aufgrund ihrer Bildung auf einer vergrabenen Oxidschicht auf dem Substrat und keinem Bulkanschluss bieten. Andere mögliche Vorteile, welche durch die Benutzung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern bereitgestellt werden können, sind schnelle Anschaltzeiten und niedrige Substratflächenerfordernisse. MuGFET-Leistungsschalter vom n-Typ und von p-Typ können ähnliche Treiberströme aufweisen. Diese Symmetrie bietet einen zusätzlichen Freiheitsgrad für Schaltungsentwerfer, da die Verringerung von Leckströmen ziemlich unabhängig von der Art des benutzten MuGFET-Stromversorgungsschalters ist. Entwürfe können in flexibler Weise sowohl mit MuGFET-Stromversorgungsschaltern vom n-Typ als auch mit MuGFET-Stromversorgungsschaltern vom p-Typ implementiert werden.
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften MuGFET-Stromversorgungsschalters 200, d. h. eines Multigate- Feldeffekttransistors, welcher als Stromversorgungsschalter ausgelegt ist. Der Transistor 200 kann ein n- oder p-Transistor 200 mit einer einzigen Rippe (Fin) sein und weist ein Körper 210 auf, welcher auch als Rippe (Fin) 210 bezeichnet wird. Die Rippe 210 kann auf einer isolierten Oberfläche 215 eines Substrats 220 ausgebildet sein. Die isolierte Oberfläche kann durch ein vergrabenes Oxidgebiet oder andere Isolierschicht 215 über einem Silizium- oder anderen Halbleitersubstrat 220 bereitgestellt sein. Eine elektrische Isolierung der Rippe kann auch durch ein Raumladungsgebiet bereitgestellt sein, wenn die Rippen auf einen Volumensiliziumsubstrat ausgebildet sind. Ein Gatedielektrikum 230 ist über der Oberseite und auf den Seiten der Halbleiterrippe 210 ausgebildet. Eine Gateelektrode 235 ist über der Oberseite und auf den Seiten des Gatedieletkrikums 230 ausgebildet und kann eine Metallschicht umfassen. Ein Source-Gebiet 240 und ein Drain-Gebiet 245 können in der Halbleiterrippe 210 auf den Seiten der Gateelektrode ausgebildet sein und können lateral ausgedehnt sein, um bei verschiedenen Ausführungsbeispielen wesentlich größer als die Rippe 210 unter der Gateelektrode 235 zu sein.
  • 3A, 3B und 3C zeigen beispielhafte Blockdiagramme von Schaltungen, welche Teilschaltungen mit MuGFET-Stromversorgungssschaltern aufweisen, welche die Teilschaltungen wählbar von verschiedenen Spannungen gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel isolieren.
  • 3A ist ein Schaltungsblockdiagramm einer Schaltung 300 mit drei Teilschaltungen 310, 312 und 314, welche durch ein oder mehrere elektrische Verbindungen miteinander gekoppelt sind. Jede Teilschaltung 310, 312, 314 ist mit einer jeweiligen Versorgungsspannung 320, 322 bzw. 324 wie beispielsweise VDD über einen jeweiligen MuGFET-Stromversorgungsschalter 330, 332 und 334 vom p-Typ gekoppelt. Teilschaltungen 310, 312 und 314 sind zudem jeweils mit einer Versorgungsspannung 335, 337 bzw. 339, wie beispielsweise Masse oder VSS, gekoppelt.
  • Jeder Stromversorgungsschalter kann zu einem Abfall von ΔV von VDD führen, was weiterhin dazu führt, dass die Teilschaltungen mit einer Versorgungsspannung von VDD – ΔV, welche als virtuelle Spannung oder VDDV bezeichnet wird, als Betriebsversorgungsspannung für die Teilschaltung versorgt werden, wenn der jeweilige Stromversorgungsschalter eingeschaltet ist. Ausschalten der Stromversorgungsschalter führt zu einer Isolierung der Teilschaltungen von der Versorgungsspannung. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann ein einziger Stromversorgungsschalter für alle drei Teilschaltungen benutzt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die Stromversorgungsschalter unabhängig voneinander gesteuert, was es ermöglicht, die entsprechenden Teilschaltungen unabhängig und in einer gewünschten Reihenfolge wie beispielsweise in einer gestuften Weise zu aktivieren oder zu deaktivieren. In wieder anderen Ausführungsbeispielen können die Stromversorgungsschaltertransistoren Signale zum Anschalten zur selben Zeit empfangen, aber können verschiedene Stromeigenschaften aufweisen, welche ausgelegt sind, eine gewünschte zeitliche Abfolge der Reaktivierung von Teilschaltungen, welche isoliert, aus oder teilweise zur Leistungsaufnahmeverringerung eingeschaltet sind, zu erreichen.
  • 3B ist ein Schaltungsblockdiagramm einer Schaltung 340 mit drei Teilschaltungen 342, 343 und 344, welche durch ein oder mehrere elektrische Verbindungen miteinander gekoppelt sind. Jede Teilschaltung 342, 343 und 344 ist mit einer jeweiligen Versorgungsspannung 346, 347 und 348 wie beispielsweise VDD und durch einen jeweiligen MuGFET-Stromversorgungsschalter 354, 355 bzw. 356 vom n-Typ mit einer jeweiligen Versorgungsspannung 350, 351 bzw. 352, beispielweise Masse oder VSS, gekoppelt.
  • Jeder Stromversorgungsschalter kann zu einem Abfall von ΔV von VSS führen, was weiter dazu führt, dass die Teilschaltungen mit einer Versorgungsspannung von VSS + ΔV, welche als virtuelle Spannung oder VSSV bezeichnet wird, als Versorgungsspannung für die Teilschaltung versorgt werden, wenn die Stromversorgungsschalter eingeschaltet sind. Ausschalten der Stromversorgungsschalter führt zu einer Isolierung der Teilschaltungen von dieser Versorgungsspannung, und die Teilschaltungen bewegen sich abgekoppelt zu der anderen Versorgungsspannung, beispielsweise VDD, hin. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann ein einziger Stromversorgungsschalter für alle drei Teilschaltungen benutzt werden. Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind die Stromversorgungsschalter unabhängig voneinander gesteuert, was es ermöglicht, die entsprechenden Teilschaltungen unabhängig voneinander und in einer gewünschten Reihenfolge wie beispielsweise in einer gestuften Weise ein- oder auszuschalten. Bei noch anderen Ausführungsbeispielen können die Transistoren zur selben Zeit Signale zum Einschalten empfangen, aber sie können unterschiedliche Stromeigenschaften aufweisen, welche ausgelegt sind, eine gewünschte zeitliche Reihenfolge der Reaktivierung von Teilschaltungen, welche isoliert, aus oder zur Leistungsaufnahmeverringerung teilweise eingeschaltet sind, bereitzustellen.
  • 3C ist ein Schaltungsblockdiagramm einer Schaltung 360 mit drei Teilschaltungen 362, 363 und 364, welche durch ein oder mehrere elektrische Verbindungen miteinander gekoppelt sind. Zwei Versorgungsspannungen, beispielsweise VDD und VSS, können mit verschiedenen Stromversorgungsschaltern mit den Teilschaltungen gekoppelt werden. Kontakte für eine erste Versorgungsspannung wie VDD sind mit 366, 367 und 368 bezeichnet. Kontakte für eine zweite Versorgungsspannung wie VSS sind mit 370, 371 und 372 bezeichnet. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Teilschaltung 362 mit dem Kontakt 366 über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 375 vom p-Typ gekoppelt. Die Teilschaltung 363 ist über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 376 vom n-Typ mit dem Kontakt 371 gekoppelt. Die Teilschaltung 364 ist über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 377 vom p-Typ mit dem Kontakt 368 gekoppelt. In weiteren Ausführungsbeispielen muss eine Teilschaltung nicht mit einem Stromversorgungsschalter gekoppelt sein. Zudem können die Stromversorgungsschalter, welche zu demselben oder miteinander gekoppelten Kontakten bzw. Spannungsversorgungen führen, Gateleitungen gemeinsam benutzen oder können bei manchen Ausführungsbeispielen als einziger Stromversorgungsschalter implementiert sein.
  • Jeder Stromversorgungsschalter kann zu einem Unterschied von ΔV zu der jeweiligen Versorgungsspannung führen, beispielsweise VDD – ΔV oder VSS + ΔV, wenn der oder die jeweiligen Stromversorgungsschalter angeschaltet sind. Ausschalten der Stromversorgungsschalter führt zu einer Isolierung der Teilschaltungen von der jeweiligen Versorgungsspannung, und die jeweilige Teilschaltung neigt dann dazu, sich abgekoppelt zu der Versorgungsspannung hinzubewegen, mit welcher sie immer noch gekoppelt ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen sind die Stromversorgungsschalter unabhängig voneinander gesteuert, was es ermöglicht, die entsprechenden Teilschaltungen unabhängig und in gewünschter Reihenfolge, beispielsweise in gestufter Weise, ein- oder auszuschalten. Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen können die MuGFET-Transistoren der Stromversorgungsschalter Signale zum Einschalten zur selben Zeit empfangen, aber sie können verschiedene Stromeigenschaften aufweisen, welche ausgelegt sind, eine gewünschte zeitliche Reihenfolge der Reaktivierung von Schaltungen, welche isoliert, aus oder zur Leistungsaufnahmereduzierung teilweise eingeschaltet sind, bereitzustellen.
  • 4 zeigt eine Mehrzahl von MuGFET-Stromversorgungsschaltern, welche gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wählbar individuelle Bauelemente einer Schaltung 400 von verschiedenen Versorgungen wie Masse oder einer Stromquelle isolieren. Bei einem Beispiel umfasst die Schaltung 400 einen erster Inverter 405, welcher über einen ersten MuGFET-Stromversorgungsschalter 410 vom n-Typ mit Masse oder VSS 415 gekoppelt ist. Der Inverter 405 ist zudem mit der Versorgung VDD 420 gekoppelt. Ein Ausgang 422 des ersten Inverters 405 bewegt sich auf VDD 420 zu, wenn der Stromversorgungsschalter 410 aus ist. Der Ausgang 422 ist mit einem nicht-und (NAND) Gatter 425 gekoppelt, welches wiederum mit der Versorgung VDD (mit Bezugszeichen 430 gekennzeichnet) über einen zweiten MuGFET-Stromversorgungsschalter 433 vom p-Typ gekoppelt ist. Das NAND-Gatter 425 ist zudem mit VSS 435 gekoppelt.
  • Wenn der zweite Stromversorgungsschalter 433 aus ist, bewegt sich die Spannung an einem Ausgang 440 des NAND-Gatters 425 abgekoppelt auf VSS hin. Der Ausgang 440 ist mit einem zweiten Inverter 445 gekoppelt, welcher mit einem dritten MuGFET-Stromversorgungsschalter 450 vom n-Typ gekoppelt ist, welcher wiederum mit VSS 455 gekoppelt ist. Der zweite Inverter 445 ist zudem mit VDD 460 gekoppelt und weist einen Ausgang 465 auf, dessen Spannung sich zu VDD hinbewegt, wenn der dritte Stromversorgungsschalter 450 aus ist.
  • Die Schaltung 400 illustriert die Verwendung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern vom n- und p-Typ für individuelle Bauelemente in einer Schaltung und zeigt weiterhin, dass die überlegenen Isolationseigenschaften der MuGFET-Stromversorgungsschalter derartige Stromsteuerung auf der Ebene diskreter Bauelemente mit alternierenden Ketten von Logikgattern oder Elementen, welche mit verschiedenen Versorgungsspannungen verbunden sind, ermöglichen. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Logikgatter aus CMOS-Logikgattern wie NAND-Gattern, Invertergattern, AND-Gattern, OR-Gattern oder anderen ausgewählt sein, d. h. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nicht auf die in 4 dargestellten Bauelemente beschränkt. Dies stellt eine sehr feine Granularität dar, bei welcher jedes Eingangsgatter mit einem stabilen und über den gesamten Bereich reichenden Eingang während einer Bereitschaftsbetriebsart oder Bedingungen verringerter Leistungsaufnahme versorgt ist. Eine derartige Schaltung ermöglicht zudem eine schnellere Reaktivierung, welche Spannungszwischenstufen an Gattereingängen vermeidet. Die Benutzung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern kann die Notwendigkeit der Trennung zwischen konventionellen CMOS-Stromversorgungsschaltern verringern, was den gesamten Bedarf nach Chipfläche verringert. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Elemente mit MuGFET-Transistoren ausgebildet, was die Isolierung der Schaltungen zumindest aufgrund ihrer Ausbildung auf einer Isolierschicht weiter verbessert.
  • Eine Motivation für eine Benutzung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern feiner Granularität ist, dass sie zu einer sehr schnellen Reaktivierung führen kann. Wenn eine Million Gatter eine Leitung teilen, kann eine große Ladung erforderlich sein, um alle Bauelemente zu reaktivieren. Mit einem individuellen Stromversorgungsschalter an jedem Gatter oder einer kleinen Anzahl von Gattern ist der Bedarf nach einer großen Ladung verringert, und derartige Gatter können schnell reaktiviert werden.
  • 5 zeigt die Benutzung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern, um selektiv einen Kern 510 eines statischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff (SRAM, Static Random Access Memory) und eine Peripherie-Zugriffsschaltung 515 von verschiedenen Spannungswerten gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel zu isolieren. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Kern 510 mit MuGFET-Transistoren implementierte kreuzgekoppelte Inverter mit Zugriffselementen. Die Zugriffselemente sind über Wortleitungen 510 mit der Peripherie-Zugriffsschaltung 515 gekoppelt, welche empfangene Adressen dekodieren kann, um die Wortleitungen 520 zu aktivieren, um auf ausgewählte Speicherelemente des Kerns 510 zuzugreifen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Zugriffsschaltung 515 ebenso mit MuGFET-Bauelementen ausgebildet sein.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Kern 510 wählbar mit einer Versorgungsspannung wie VDD 525 durch einen MuGFET-Versorgungsspannungsschalter 530 vom p-Typ gekoppelt. Der Kern 510 ist zudem mit einer Spannung oder Masse wie VSS 535 gekoppelt. Die Zugriffsschaltung 515 ist mit VDD 545 über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 550 vom p-Typ und mit VSS 545 gekoppelt. Ein Spannungsabfall ΔV, welcher über die Stromversorgungsschalter abfällt, führt dazu, dass bei manchen Ausführungsbeispielen virtuelle Versorgungsspannungswerte für den Kern 510 und die Zugriffsschaltung 515 bereitgestellt werden. Die Benutzung des MuGFET-Stromversorgungsschalters 550 vom n-Typ, um die Zugriffsschaltung von VSS zu isolieren, bewirkt, dass sich die Spannung der Wortleitungen 520 zu VDD hinbewegt. Solange der MuGFET-Stromversorgungsschalter vom p-Typ aktiv ist, d. h. VDDV mit VDD koppelt, bewegen sich die Spannungen an den Wortleitungen 520 zu VDD hin und stellen sicher, dass die Speicherzellen innerhalb des Kerns 510 durch stabile Wortleitungsspannungen von Bitleitungen isoliert sind, um den Speicherinhalt zu bewahren. Wenn der MuGFET-Stromversorgungsschalter vom p-Typ aus ist, geht Speicherinhalt der Zellen verloren, da die Spannung der Zellen sich nach VSS hinbewegt. Diese Granularität der Stromversorgungsschalter kann als mittlere Granularität betrachtet werden, da sie weniger feinkörnig ist als Implementierungen für individuelle Logikelemente.
  • 6 stellt eine Benutzung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern mit mittlerer Granularität dar, um wählbar ausgewählte Stufen einer Mikroprozessorpipeline 600 von verschiedenen Spannungswerten gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel zu isolieren. Dargestellt ist in beispielhafter Weise eine Pipeline 600 mit mehreren Stufen, was lediglich ein mögliches Beispiel für Stufen darstellt. In anderen Ausführungsbeispielen können eine andere Anzahl und andere Arten von Stufen vorgesehen sein. Eine Befehlsabholstufe 605, eine Befehlsdekodierstufe 607, eine Ausführstufe 609, eine Speicherzugriffsstufe 611 und eine Registerschreibstufe 613 sind miteinander gekoppelt in Pipelineform dargestellt. In anderen Ausführungsbeispielen können die Stufen jeweils eine Mehrzahl von Einheiten umfassen, wie beispielsweise parallele Ausführeinheiten in einer Stufe.
  • Die Stufen sind jeweils mit einer ersten Versorgungsspannung, wie einer Versorgungsspannung VDD 615, 617, 619, 621 bzw. 623 und mit einer zweiten Versorgungsspannung wie Masse oder VSS 625, 627, 629, 630 bzw. 631 gekoppelt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Befehlsabholstufe 605 über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 635 vom p-Typ mit VDD 615 gekoppelt. Die Befehlsdekodierstufe 607 ist über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 637 vom p-Typ mit VDD 617 gekoppelt. Die Ausführstufe 609 ist über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 639 vom n-Typ mit VSS 629 gekoppelt. Die Speicherzugriffsstufe 611 ist über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 641 vom p-Typ mit VDD 621 gekoppelt. Die Registerschreibstufe 613 ist über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 643 vom n-Typ mit VSS 631 gekoppelt. Wie bereits vorstehend beschrieben, kann jeder Stromversorgungsschalter zu einem Spannungsabfall wie beispielsweise ΔV zwischen den jeweiligen Stufen und den jeweiligen Versorgungsspannungen führen, was dazu führt, dass den Stufen virtuelle Versorgungsspannungen bereitgestellt werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Stromversorgungsschalter desselben Typs gemeinsam benutzt, wenn die jeweiligen Stufen simultan aktiviert und deaktiviert werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann es wünschenswert sein, die verschiedenen Stufen zu verschiedenen Zeiten zu aktivieren und zu deaktivieren. Wo es parallele Stufen gibt, können diese zusammen oder unabhängig je nach Wunsch aktiviert und deaktiviert werden. Die Zuordnung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern vom n-Typ und von p-Typ kann vorgenommen werden, um die gesamten Leckströme zu optimieren oder zu steuern und eine wählbare Reaktivierung in Abhängigkeit von der Arbeitsbelastung und von spezifischen Befehlen von Teilkomponenten bereitzustellen. Diese Randbedingungen können zu sehr unterschiedlichen Zuordnungen von Stromversorgungsschaltern bei verschiedenen Ausführungsbeispielen führen.
  • Derartige Stromversorgungsschalter können in jeglichem Pipelinesystem mit einer beliebigen Anzahl von Stufen benutzt werden. Jede Stufe kann ein Register oder einen Ausgang aufweisen. Wenn sogenanntes Clock-Gating benutzt wird, um Leistung bei den Registern einzusparen, können Stromversorgungen für die Stufen ebenso in das Clock-Gating einbezogen werden. Das Steuern von Stromversorgungsschaltern und das Clock-Gating kann unter Benutzung desselben oder eines abgeleiteten Steuersignals durchgeführt werden. Das Reaktivieren von Stufen wird bei einem Ausführungsbeispiel nur durchgeführt werden, wenn die Stufe für derzeitige Vorgänge benötigt wird. In noch anderen Ausführungsbeispielen können verschiedene Stufen während individueller Taktzyklen deaktiviert und reaktiviert werden.
  • 7 stellt die Verwendung von MuGFET-Stromversorgungsschaltern zum wählbaren Isolieren eines Mikroprozessors 710 und eines digitalen Signalprozessors (DSP) 715 von verschiedenen Spannungswerten gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel dar. Diese Art von Mikroprozessor/DSP-Anordnung kann in vielen Geräten wie Mobiltelefonen auftreten. Eine ähnliche Anordnung auf derselben Granularitätsstufe umfasst mehrere identische Mikroprozessoren oder mehrere Mikroprozessoren mit unterschiedlichen Befehlssätzen. Mehrere digitale Signalprozessoren (DSPs) oder andere Elemente können benutzt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen können homogene und heterogene Anordnungen einer Vielzahl von identischen Mikroprozessoren und DSPs benutzt werden. Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mikroprozessor 710 mit VDD 720 gekoppelt und ist über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 730 vom n-Typ mit VSS 725 gekoppelt. Der digitale Signalprozessor 715 ist mit VSS 735 gekoppelt und ist über einen MuGFET-Stromversorgungsschalter 745 vom p-Typ mit VDD 740 gekoppelt. Mit dieser Verwendung von Stromversorgungsschaltern bewegen sich während einer Bereitschaftsbetriebsart oder einer anderen Betriebsart mit verringerter Leistungsaufnahme Ausgänge 750 des Mikroprozessors 719 abgekoppelt zu VDD hin, und Ausgänge 755 des digitalen Signalprozessors 715 bewegen sich zu VSS hin.
  • 8 zeigt ein Feld von Stromversorgungsschaltern gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel, welche wählbar mit Schaltungen gekoppelt sind. Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Feld 810 von MuGFET-Stromversorgungsschaltern vom p-Typ bereitgestellt. Mit 815 ist ein weiteres Feld von MuGFET-Stromversorgungsschaltern vom p-Typ gezeigt, welche andere Anschalteigenschaften aufweisen und welches optional ebenso bereitgestellt werden kann.
  • Ein Feld 820 von MuGFET-Stromversorgungsschaltern vom n-Typ ist bereitgestellt. Mit 825 ist ein weiteres Feld von MuGFET-Stromversorgungsschaltern vom n-Typ bezeichnet, welche andere Anschalteigenschaften aufweisen und welche optional ebenso bereitgestellt sein können. Stromversorgungsschalter aus den verschiedenen Feldern können je nach Wunsch mit Schaltungen 830 gekoppelt sein.
  • Einzelne Stromversorgungsschalter können mit unterschiedlichen Schaltungselementen, Stufen, Bauelementen, Baugruppen etc. gekoppelt sein und können gewünschte Anschaltzeiten bereitstellen, was dazu führt, dass derartige Elemente zu einem gewünschten Zeitpunkt im Bezug auf andere Elemente angeschaltet werden, ohne dass Signale an die Stromversorgungsschalter gestaffelt werden müssen. Das Staffeln der Signale an die Stromversorgungsschalter, d. h. das Senden von entsprechenden Signalen in einer vorgegebenen zeitlichen Abfolge, kann in anderen Ausführungsbeispielen ganz oder teilweise ebenso benutzt werden. Das zeitliche Ansteigen oder Abfallen von Signalen oder das Bereitstellen verschiedener Spannungen kann ebenso zur Bereitstellung verschiedener Aktivierungszeiten führen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Felder von Stromversorgungsschaltern vom p-Typ und vom n-Typ physikalisch getrennt, um verschiedene Prozessierung zu ermöglichen, um derartige verschiedene Eigenschaften zu ermöglichen. Beispielsweise können verschiedene Rippenhöhen (Finnhöhen), Oxidschichten verschiedener Dicke über den Gates, verschiedene Gatelängen und andere Mittel zum Bereitstellen von MuGFET-Stromversorgungsschaltern mit verschiedenen Kenndaten benutzt werden.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen können verteilte Stromversorgungsschalter oder ein zentraler Block von Stromversorgungsschaltern bereitgestellt sein, um verschiedene Bauelemente, Geräte, Vorrichtungen und dergleichen an- und auszuschalten.
  • Verschiedene Merkmale der oben erläuterten Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, und die Anzahl von Schaltungen, MuGFET-Stromversorgungsschaltern und anderen Elementen der dargestellten Ausführungsbeispiele ist nicht auf die jeweils dargestellte Anzahl von Elementen begrenzt, sondern die Anzahl von Elementen kann den jeweiligen Bedürfnissen einer bestimmten Anwendung angepasst werden. Während in den Ausführungsbeispielen MuGFET-Stromversorgungsschalter vom n-Typ zur Verbindung mit einer niedrigen Spannung wie VSS und MuGFET-Stromversorgungsschalter vom p-Typ zur Verbindung mit einer hohen Spannung wie VDD benutzt werden, sind auch andere Kombinationen möglich.

Claims (34)

  1. Schaltung (300; 340; 360; 400) umfassend: eine Vielzahl von von einem Substrat getragene Teilschaltungen (310, 312, 314; 342, 343, 344; 362, 363, 364; 405, 425, 445; 510, 515; 605, 607, 609, 611, 613; 710, 715), und eine Vielzahl von Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschaltern (330, 332, 334; 354, 355, 356; 375, 376, 377; 410, 433, 450; 530, 550; 635, 637, 639, 641, 643; 730, 745), welche wählbar die Teilschaltungen (310, 312, 314; 342, 343, 344; 362, 363, 364; 405, 425, 445; 510, 515; 605, 607, 609, 611, 613; 710, 715) mit verschiedenen Spannungen (320, 322, 324; 346, 347, 348; 366, 371, 368; 415, 430, 455; 525, 540; 615, 617, 629, 621, 631; 725, 747) elektrisch koppeln.
  2. Schaltung (360; 400), wobei Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (375, 377; 433; 550; 635, 637, 641) vom p-Typ ausgewählte Teilschaltungen (362, 364; 425; 515; 605, 607, 611; 715) mit einer ersten Spannung (366, 368; 430; 545; 615, 617, 621; 740) koppeln, und Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (376; 410, 450; 530; 639; 730) vom n-Typ ausgewählte Teilschaltungen (363; 405, 445; 510; 609, 613; 710) mit einer zweiten Spannung (371; 415, 455; 525; 629, 631; 725) koppeln.
  3. Schaltung (360; 400) nach Anspruch 2, wobei die Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (375, 377; 433; 550; 745) vom p-Typ und die Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (376; 410, 450; 545; 730) vom n-Typ in einer Abfolge von Teilschaltungen (362, 363, 364; 405, 425, 445; 510, 515; 710, 715) abwechselnd benutzt werden.
  4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste Spannung (366, 368; 430; 545; 615, 617, 621; 740) VDD ist und die zweite Spannung (371, 415, 455; 525; 629, 631; 725) VSS ist.
  5. Schaltung (300; 340; 360; 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Teilschaltungen (310, 312, 314; 342, 343, 344; 362, 363, 364; 405, 425, 445; 510, 515; 605, 607, 609, 611, 613; 710, 715) CMOS-Schaltkreise umfasst.
  6. Schaltung (300; 340; 360; 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ausgewählte Teilschaltungen einen Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter gemeinsam benutzen.
  7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilschaltungen eine Vielzahl von Mikroprozessoren (710) und digitalen Signalprozessoren (715) in einer homogenen oder in einer heterogenen Anordnung umfassen.
  8. Schaltung, umfassend: einen Kern (510) eines SRAM-Speichers, eine mit dem Kern (510) gekoppelte Peripherie-Zugriffsschaltung (515), einen ersten Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (530), welcher zwischen den Kern (510) und eine erste Spannung (525) gekoppelt ist, und einen zweiten Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (550), welcher zwischen die Peripherie-Zugriffsschaltung (515) und eine zweite Spannung (545) gekoppelt ist.
  9. Schaltung nach Anspruch 8, wobei die erste Spannung VSS umfasst und der erste Stromversorgungsschalter (530) ein Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (530) vom n-Typ ist.
  10. Schaltung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die zweite Spannung VDD umfasst und der Stromversorgungsschalter ein Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (550) vom p-Typ ist.
  11. Schaltung nach Anspruch 8, wobei die erste Spannung VDD umfasst und der erste Stromversorgungsschalter ein Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter vom n-Typ ist und wobei die zweite Spannung VSS umfasst der zweite Stromversorgungsschalter ein Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter vom p-Typ ist.
  12. Schaltung nach Anspruch 8, wobei die erste Spannung VDD umfasst und der erste Stromversorgungsschalter ein Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter vom n-Typ ist, und wobei die zweite Spannung VSS umfasst und der zweite Stromversorgungsschalter ein Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter vom n-Typ ist.
  13. Schaltung nach Anspruch 8, wobei die erste Spannung VDD umfasst und der erste Stromversorgungsschalter (530) ein Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (530) vom n-Typ ist.
  14. Schaltung nach Anspruch 8 oder 13, wobei die zweite Spannung VSS umfasst und der Stromversorgungsschalter ein Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (550) vom p-Typ ist.
  15. Schaltung nach einem der Ansprüche 8–14, wobei der Kern (510) Multigate-Feldeffekttransistor-Speicher-Kreuzkopplungsinverterzellen umfasst.
  16. Schaltung, umfassend: einen auf Multigate-Feldeffekttransistoren basierenden SRAM-Kern (510), eine auf Multigate-Feldeffekttransistoren basierende Peripherie-Zugriffsschaltung (515), welche mit dem SRAM-Kern (510) gekoppelt ist, ein erster Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (530), welcher zwischen dem SRAM-Kern (510) und eine virtuelle Versorgung gekoppelt ist und einen zweiten Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (550), welcher zwischen die Peripherie-Zugriffsschaltung (515) und einer virtuellen Masse gekoppelt ist.
  17. Schaltung, umfassend: einen auf Multigate-Feldeffekttransistoren basierenden SRAM-Kern (510), eine auf Multigate-Feldeffekttransistoren basierende Peripherie-Zugriffsschaltung (515), welche mit dem SRAM-Kern (510) gekoppelt ist, ein erster Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (530), welcher zwischen dem SRAM-Kern (510) und eine Versorgung gekoppelt ist, um dem SRAM-Kern (510) eine virtuelle Versorgung bereitzustellen, und einen zweiten Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter, welcher zwischen die Peripherie-Zugriffsschaltung (515) und eine Masse gekoppelt ist, um der Peripherie-Zugriffsschaltung (515) eine virtuelle Masse bereitzustellen.
  18. Schaltung nach Anspruch 16 oder 17, wobei die virtuelle Masse eine höhere Spannung als VSS aufweist und wobei die virtuelle Versorgung eine niedrigere Spannung als VDD aufweist.
  19. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der erste Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (530) vom p-Typ ist und wobei der zweite Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (550) vom n-Typ ist.
  20. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der erste Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (530) vom n-Typ ist und wobei der zweite Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (550) vom p-Typ ist.
  21. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei die virtuelle Versorgung und die virtuelle Masse einen Betrieb der Schaltung mit verminderter Leistungsaufnahme bewirken.
  22. Vorrichtung, umfassend: eine Vielzahl von Mikroprozessorpipelinestufen (605, 607, 609, 611, 613), einen Multigate-Feldeffekttransistor (635, 637, 641) vom p-Typ, welcher mindestens eine (605, 607, 611) der Mikroprozessorpipelinestufen (605, 607, 609, 611, 613) mit einer ersten Spannung (615, 617, 621) koppelt, und einen Multigate-Feldeffekttransistor (639, 643) vom n-Typ, welcher mindestens eine (609, 613) der Mikroprozessorpipelinestufen (605, 607, 609, 611, 613) mit einer zweiten Spannung (629, 631) koppelt.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Stufen Befehlsabholung (605), Befehlsdekodierung (607), Ausführung (609), Speicherzugriff (611) und Registerschreiben (613) umfassen.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, wobei eine Vielzahl von Stufen mit Multigate-Feldeffekttransistoren (635, 637, 641) vom p-Typ und eine Vielzahl von Stufen (609, 613) mit Multigate-Feldeffekttransistoren (639, 643) vom n-Typ gekoppelt sind.
  25. Verfahren, umfassend: Ausbilden einer Vielzahl von von einem Substrat getragenen Teilschaltungen (310, 312, 314; 342, 343, 344; 362, 363, 364; 405, 425, 445; 510, 515; 605, 607, 609, 611, 613; 710, 715), Koppeln mindestens einer Teilschaltung der Teilschaltungen (310, 312, 314; 342, 343, 344; 362, 363, 364; 405, 425, 445; 510, 515; 605, 607, 609, 611, 613; 710, 715) mit einem ersten Spannungswert (371; 415, 455; 525; 629, 631; 725) über einen Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (376; 410, 450; 530; 639; 730) vom n-Typ, und Koppeln mindestens einer anderen Teilschaltung der Teilschaltungen (310, 312, 314; 342, 343, 344; 362, 363, 364; 405, 425, 445; 510, 515; 605, 607, 609, 611, 613; 710, 715) mit einem zweiten Spannungswert (366, 368; 430; 545; 615, 617, 621; 740) über einen Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (375, 377; 433; 550; 635, 637, 641) vom p-Typ.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei eine Vielzahl von Teilschaltungen (310, 312, 314; 342, 343, 344; 362, 363, 364; 405, 425, 445; 510, 515; 605, 607, 609, 611, 613; 710, 715) abwechselnd über entsprechende Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (330, 332, 334; 354, 355, 356; 375, 376, 377; 410, 433, 450; 530, 550; 635, 637, 639, 641, 643; 730, 745) mit den verschiedenen Spannungswerten (320, 322, 324; 346, 347, 348; 366, 371, 368; 415, 430, 455; 525, 540; 615, 617, 629, 621, 631; 725, 747) verbunden sind.
  27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei die Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (330, 332, 334; 354, 355, 356; 375, 376, 377; 410, 433, 450; 530, 550; 635, 637, 639, 641, 643; 730, 745) virtuelle Spannungswerte für die Teilschaltungen (310, 312, 314; 342, 343, 344; 362, 363, 364; 405, 425, 445; 510, 515; 605, 607, 609, 611, 613; 710, 715) bereitstellen.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei die Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter jeweils mit einem CMOS-Logikgatter eines Multigate-Feldeffekttransistors in den Teilschaltungen gekoppelt sind.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21–24, wobei die Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter benutzt werden, um Teilschaltungen in gewünschter zeitlicher Reihenfolge wählbar anzuschalten.
  30. Verfahren, umfassend: Ausbilden einer Vielzahl von von einem Substrat getragenen Teilschaltungen (362, 363, 364; 405, 425, 445; 510, 515; 605, 607, 609, 611, 613; 710, 715), Ausbilden zumindest eines Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalters (376; 410, 450; 530; 639; 730) vom n-Typ, Ausbilden mindestens eines Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalters (375, 377; 433; 550; 635, 637, 641) vom p-Typ, Koppeln zumindest einer Teilschaltung (363; 405, 445; 510; 609, 613; 710) mit einem ersten Spannungswert (371; 415, 455; 525; 629, 631; 725) über einen Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter vom n-Typ des mindestens einen Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalters (376; 410, 450; 530; 639; 730) vom n-Typ, und Koppeln mindestens einer anderen Teilschaltung (362, 364; 425; 545; 615, 617, 621; 740) mit einem zweiten Spannungswert (366, 368; 430; 545; 615, 617, 621; 740) über einen Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter vom p-Typ des mindestens einen Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalters (375, 377; 433; 550; 635, 637, 641) vom p-Typ.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Ausbilden zumindestens eines Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalters (376; 410, 450; 530; 639; 730) vom n-Typ das Ausbilden derartiger Stromversorgungsschalter mit verschiedenen Leistungseigenschaften aufweist, um verschiedene Stromversorgungsschalter mit verschiedenen Anschaltzeiten zu erzeugen.
  32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, wobei das Ausbilden mindestens eines Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalters (375, 377; 433; 550; 635, 637, 641) vom p-Typ das Ausbilden derartiger Stromversorgungsschalter mit verschiedenen Leistungseigenschaften umfasst, um verschiedene Stromversorgungsschalter mit verschiedenen Einschaltzeiten zu erzeugen.
  33. Schaltung, umfassend: eine von einem Substrat getragene CMOS-Schaltung (110; 135; 160), und einen zwischen die Schaltung (110; 135; 160) und eine Spannungsversorgung (120; 145; 170, 175) gekoppelten Multigate-Feldeffekttransistor-Stromversorgungsschalter (115; 140; 165, 180), wobei der Stromversorgungsschalter (115; 140; 165, 180) eine wählbare Isolierung der Schaltung (110; 135; 160) von der Spannungsversorgung (120; 145; 170, 175) bereitstellt.
  34. Schaltung nach Anspruch 28, wobei die Spannungsversorgung (120; 145; 170, 175) VSS oder VDD bereitstellt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015226641A1 (de) 2015-12-23 2017-06-29 Robert Bosch Gmbh Strombegrenzungsvorrichtung
CN109150158A (zh) * 2017-06-27 2019-01-04 硅实验室公司 具有降低的泄漏电流的电子电路的装置及相关方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013022449B3 (de) * 2012-05-11 2019-11-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Halbleitervorrichtung und elektronisches Gerät
US11469321B2 (en) 2020-02-27 2022-10-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device
JP2022110807A (ja) * 2021-01-19 2022-07-29 株式会社ソシオネクスト 半導体装置

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5486774A (en) * 1991-11-26 1996-01-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation CMOS logic circuits having low and high-threshold voltage transistors
US5614847A (en) * 1992-04-14 1997-03-25 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device having power reduction mechanism
JP3856892B2 (ja) * 1997-03-03 2006-12-13 日本電信電話株式会社 自己同期型パイプラインデータパス回路および非同期信号制御回路
JPH10261946A (ja) * 1997-03-19 1998-09-29 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路
JPH11340812A (ja) 1998-05-22 1999-12-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP4390305B2 (ja) * 1999-01-04 2009-12-24 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
JP2002064150A (ja) * 2000-06-05 2002-02-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US6907534B2 (en) * 2001-06-29 2005-06-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Minimizing power consumption in pipelined circuit by shutting down pipelined circuit in response to predetermined period of time having expired
US6967351B2 (en) * 2001-12-04 2005-11-22 International Business Machines Corporation Finfet SRAM cell using low mobility plane for cell stability and method for forming
JP3951773B2 (ja) * 2002-03-28 2007-08-01 富士通株式会社 リーク電流遮断回路を有する半導体集積回路
US6624686B1 (en) * 2002-07-26 2003-09-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and apparatus for saving power in dynamic circuits
JP4052923B2 (ja) * 2002-10-25 2008-02-27 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
US6864519B2 (en) * 2002-11-26 2005-03-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CMOS SRAM cell configured using multiple-gate transistors
US7053692B2 (en) * 2002-12-19 2006-05-30 United Memories, Inc. Powergate control using boosted and negative voltages
US6924560B2 (en) * 2003-08-08 2005-08-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Compact SRAM cell with FinFET
JP3900126B2 (ja) * 2003-08-18 2007-04-04 ソニー株式会社 論理処理回路、半導体デバイス及び論理処理装置
US7372765B2 (en) * 2003-09-04 2008-05-13 United Memories, Inc. Power-gating system and method for integrated circuit devices
US6970373B2 (en) * 2003-10-02 2005-11-29 Intel Corporation Method and apparatus for improving stability of a 6T CMOS SRAM cell
US6946869B2 (en) * 2003-10-15 2005-09-20 International Business Machines Corporation Method and structure for short range leakage control in pipelined circuits
JP2005142289A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Toshiba Corp 半導体記憶装置
US6924178B2 (en) * 2003-12-08 2005-08-02 International Business Machines Corporation Oxide/nitride stacked in FinFET spacer process
US7279927B2 (en) * 2004-02-06 2007-10-09 Agere Systems Inc. Integrated circuit with multiple power domains
US7177182B2 (en) * 2004-03-30 2007-02-13 Impinj, Inc. Rewriteable electronic fuses
US7056773B2 (en) * 2004-04-28 2006-06-06 International Business Machines Corporation Backgated FinFET having different oxide thicknesses
JP4559772B2 (ja) * 2004-05-31 2010-10-13 パナソニック株式会社 スイッチ回路
US7164291B2 (en) * 2004-08-11 2007-01-16 Texas Instruments Incorporated Integrated header switch with low-leakage PMOS and high-leakage NMOS transistors
JP2006165065A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路及びそのレイアウト方法、並びにスタンダードセル
US7274217B2 (en) * 2005-04-07 2007-09-25 International Business Machines Corporation High performance PFET header in hybrid orientation technology for leakage reduction in digital CMOS VLSI designs
US7956669B2 (en) * 2005-04-15 2011-06-07 International Business Machines Corporation High-density low-power data retention power gating with double-gate devices
US20070001231A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Amberwave Systems Corporation Material systems for dielectrics and metal electrodes
TW200707177A (en) * 2005-08-08 2007-02-16 Ind Tech Res Inst Leakage current control circuit with a single low voltage power supply and method thereof
US7564259B2 (en) * 2005-12-13 2009-07-21 International Business Machines Corporation Digital circuit with dynamic power and performance control via per-block selectable operating voltage
US7511535B2 (en) * 2007-02-28 2009-03-31 Agere Systems Inc. Fine-grained power management of synchronous and asynchronous datapath circuits

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015226641A1 (de) 2015-12-23 2017-06-29 Robert Bosch Gmbh Strombegrenzungsvorrichtung
CN109150158A (zh) * 2017-06-27 2019-01-04 硅实验室公司 具有降低的泄漏电流的电子电路的装置及相关方法
CN109150158B (zh) * 2017-06-27 2023-12-01 硅实验室公司 具有降低的泄漏电流的电子电路的装置及相关方法

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