DE102020134347A1

DE102020134347A1 - Leistungsfeldeffekttransistor-topologie und bootstrapschaltung für invertierenden buck-boost-gs-gs-wandler

Info

Publication number: DE102020134347A1
Application number: DE102020134347.7A
Authority: DE
Inventors: Nikunj Gandhi; Gaurav Garg; Apratim Chatterjee; Shobhit Tyagi; Polarouthu Sudhir; Guruvara Nanda Kishore Mutchakarla
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2021-12-16
Also published as: US20210391795A1; US11658572B2

Abstract

Für einen Buck-Boost-GS-GS-Wandler mit einem n-Typ-Highside-Feldeffekttransistor (HSFET) wird eine Versorgung von Eingangs- und Ausgangsschienen abgeleitet, und diese Versorgung hält eine konstante Differentialspannung unabhängig von der Eingangsversorgungsspannung aufrecht. Die abgeleitete Versorgung wird als hohe Versorgung (HS) eines HSFET Treibers verwendet. Als solcher wird der HSFET Widerstand unabhängig von einer Versorgungsvariation. Ein flankengesteuerter Pegelschieber mit ultraniedrigem IQ (Ruhestrom) mit breitem Bereich liefert Unterstützung für eine Bootstrap-Leistungsstufe des invertierenden Buck-Boost-GS-GS-Wandlers. Wenn ein p-Typ-HSFET verwendet wird, wird eine Versorgung von den Eingangs- und Ausgangsschienen abgeleitet, und die abgeleitete Versorgung hält eine konstante Differentialspannung unabhängig von der Eingangsversorgungsspannung aufrecht. Die abgeleitete Versorgung wird als niedrige Versorgung (LS) oder „Erde‟ des HSFET Treibers verwendet. Als solcher wird der p-Typ-HSFET Widerstand unabhängig von einer Versorgungsvariation.

Description

HINTERGRUND
Ein invertierender Buck-Boost-GS-GS-Wandler umfasst einen n-Typ-Highside-Feldeffekttransistor- (HSFET) Schalter, der eine Bootstrap-Schaltung erfordert, um einen oder mehrere entsprechende Highside-Treiber zu versorgen, um eine korrekten n-Typ-HSFET-Schalterbetrieb sicherzustellen. Eine herkömmliche Bootstrap-Schaltung arbeitet nicht zuverlässig, wenn ein breiter Eingangsspannungs- (z.B. 1,9 V bis 5,5 V) und Ausgangsspannungs- (z.B. 0 V bis -6 V) Bereich des invertierenden Buck-Boost-GS-GS-Wandlers berücksichtigt wird.
Wenn ein invertierender Buck-Boost-GS-GS-Wandler einen p-Typ-HSFET umfasst, wird der p-Typ-HSFET hoch resistiv (z.B. wenn eine Eingangsversorgung weniger als 3 V beträgt). Um diesen hohen Widerstand zu kompensieren, wird die Größe des p-Typ-HSFET vergrößert (z.B. wird die Breite vergrößert), um volle Ladebedingungen zu unterstützen. Wenn eine Eingangsenergieversorgung stark variiert (z.B. 2 V bis 5,5 V), machen der hohe Widerstand sowie/oder die große Größe für den p-Typ-HSFET den invertierenden Buck-Boost-GS-GS-Wandler nicht wettbewerbsfähig.
Wenn ein invertierender Buck-Boost-GS-GS-Wandler einen n-Typ-HSFET umfasst, bewirkt die Bootstrap-Schaltung, dass Signale für den HSFET Treiber in eine schwebende Domäne pegelverschoben werden - zwischen der Bootstrap-Versorgung VBoot und der Induktorspannung Vlx (oder einfach Lx). Für einen invertierenden Buck-Boost-GS-GS-Wandler macht der breite Bereich von Eingangs-Ausgangs-Spannungen die Pegelverschiebung komplex. Zum Beispiel wird erwartet, dass für eine Eingangsenergie-Versorgungsspannung Vin von ungefähr 1,9 V bis 5,5 V, eine Ausgangsenergieversorgung Vout von ungefähr -3 V bis -6 V und mit einem Gate-Treiber (z.B. einer Spannung mit Bootstrap-Kapazität), gehalten auf 4 V, die Pegelverschiebung die folgenden Fälle von Spannungsdomänenübergängen behandelt: erster Fall, die maximale Vlx (LX) Schwankung beträgt -6 V bis 5,5 V und beträgt für VBoot -2 V bis 9,5 V; zweiter Fall, die minimale Vlx Schwankung beträgt -2 V bis 1,9 V und beträgt für VBoot 2 V bis 5,9 V; und dritter Fall: die Vlx Schwankung beträgt 0 V bis 1,9 V und beträgt für VBoot 0 V bis 3,8 V für den Startup. Um eine hohe Spannung ohne Zuverlässigkeitsbedenken zu unterstützen, werden entweder Kaskodenvorrichtungen oder Klemmen als Schutz verwendet, beide haben jedoch damit assoziierte Nachteile. Zum Beispiel können Kaskodenvorrichtungen eine niedrige Versorgungsspannung aufgrund von Aussteuerungsreserve-Problemen nicht unterstützen, während Klemmen konstant lecken, wodurch sie Hochleistungs-Pegelschieber werden.
Figurenliste
Die Ausführungsformen der Offenbarung werden durch die im Nachstehenden angegebene detaillierte Beschreibung und durch die beigeschlossenen Zeichnungen verschiedener Ausführungsform der Offenbarung besser verständlich, die jedoch nicht als Einschränkung der Offenbarung auf spezifische Ausführungsformen auszulegen sind, sondern nur der Erläuterung und dem Verständnis dienen.

1 veranschaulicht einen Abschnitt eines invertierenden GS-GS-Wandlers mit einer Bootstrap-Schaltung, die einen n-Typ-Highside-Feldeffekttransistorschalter (HSFET) überlastet.
2 veranschaulicht einen Abschnitt eines invertierenden GS-GS-Wandlers mit einer Bootstrap-Schaltung, die eine konstante Gate-zu-Source-Spannung (V_GS) quer über den n-Typ-HSFET generiert, gemäß einigen Ausführungsformen.
3 veranschaulicht einen Bootstrap-Schalter in der Bootstrap-Schaltung, wobei der Bootstrap-Schalter eine Vorwärtsvorspannung-Bulk-zu-Substrat-Diode verursachen kann.
4 veranschaulicht einen Bootstrap-Schalter mit dynamischer Bulk-Vorspannung gemäß einigen Ausführungsformen.
5 veranschaulicht ein Zeitdiagramm des Bootstrap-Schalters von 4 während des Startup- und Steady-Zustands gemäß einigen Ausführungsformen.
6 veranschaulicht einen Versorgungsgenerator mit offener Schleife für die Bootstrap-Schaltung gemäß einigen Ausführungsformen.
7 veranschaulicht einen Versorgungsgenerator mit geschlossener Schleife für die Bootstrap-Schaltung gemäß einigen Ausführungsformen.
8 veranschaulicht ein Zeitdiagramm einer Simulation der Bootstrap-Schaltung gemäß einigen Ausführungsformen.
9 veranschaulicht einen invertierenden GS-GS-Wandler mit einem p-Typ-HSFET.
10 veranschaulicht einen invertierenden GS-GS-Wandler mit einem im Wesentlichen konstanten Gate-Antrieb für den p-Typ-HSFET gemäß einigen Ausführungsformen.
11 veranschaulicht einen Versorgungsgenerator mit offener Schleife, um eine Versorgung für den Treiber des p-Typ-HSFET zu generieren, gemäß einigen Ausführungsformen.
12 veranschaulicht einen Versorgungsgenerator mit geschlossener Schleife, um eine Versorgung für den Treiber des p-Typ-HSFET zu generieren, gemäß einigen Ausführungsformen.
13 veranschaulicht einen Abschnitt eines invertierenden GS-GS-Wandlers mit einer Bootstrap-Schaltung und verschiedenen Spannungsdomänen.
14 veranschaulicht ein Pegelverschiebungsschema zum Treiben des n-Typ-HSFET gemäß einigen Ausführungsformen.
15 veranschaulicht einen Versorgungsgenerator, um eine der Versorgungen für das Pegelverschiebungsschema zum Treiben des n-Typ-HSFET zu generieren, gemäß einigen Ausführungsformen.
16 veranschaulicht einen Schaltplan des Pegelschiebers für den invertierenden GS-GS-Wandler gemäß einigen Ausführungsformen.
17 veranschaulicht eine grafische Darstellung, die einen Betrieb des Pegelschiebers für den invertierenden GS-GS-Wandler zeigt, gemäß einigen Ausführungsformen.
18 veranschaulicht eine Smart-Vorrichtung oder ein Computersystem oder ein SoC (System-on-Chip), die mit einer Energieverwaltung-Integrationsschaltung (PMIC) gekoppelt sind, umfassend den invertierenden GS-GS-Wandler verschiedener Ausführungsformen, gemäß einigen Ausführungsformen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Verschiedene Ausführungsformen verbessern die Zuverlässigkeit eines n-Typ-Highside-Feldeffekttransistorschalters (HSFET) für einen invertierenden GS-GS-Wandler. In einigen Ausführungsformen wird eine Ableitungsversorgungsspannung (VDDL) generiert und an einen Schalter einer Bootstrap-Schaltung anstatt einer Eingangs-Energieversorgungsschiene VDD_PWR oder Vin geliefert. Als solcher bleibt ein VBoot Versorgungspegel konstant ungeachtet der Ausgangsspannung-Vout und VDD_PWR Betriebsbedingungen, wobei der VBoot Versorgungspegel an den HSFET Treiber geliefert wird. Die Ableitungsversorgungsspannung VDDL wird jeweils positiv und negativ während Startup- und Steady-Zustand-Bedingungen. Daher stellt die dynamische Vorspannung innerhalb des Schalters keine Zuverlässigkeitsprobleme unter allen Betriebsbedingungen sicher.
In einigen Ausführungsformen wird ein konstanter EIN Widerstand an den HSFET und einen n-Typ-Lowside-Feldeffekttransistor- (LSFET) Schalter geliefert. Die Ableitungsversorgungsspannung VDDL von der Ausgangsversorgungsspannung Vout bewirkt einen konstanten V_GS Pegel der Leistungs-FETs (HSFET und LSFET) quer über alle Eingangs- und Ausgangsbedingungen. Daher werden die Leistungs-FETs weiter optimiert, indem der V_GS Pegel konstant gehalten wird unter Berücksichtigung der best-in-class Effizienz und des Bereichs. In einigen Ausführungsformen kann der V_GS Pegel der Leistungs-FETs on-the-fly in verschiedenen Modi programmiert werden, wie Impulsbreitenmodulation (PWM) und Impulsfrequenzmodulation (PFM), um die Effizienz weiter zu steigern.
Die Bootstrap-Schaltung verschiedener Ausführungsformen erhöht die Gesamteffizienz des Wandlers und reduziert die gesamte Silicium-Grundfläche. Invertierende Buck-Boost.GS-GS-Regler werden in vielen Segmenten beliebt, wie als Speicher, Anzeigefelder für Smartphones und Kameras und vieles mehr. Obwohl die verschiedenen Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Verwendung des invertierenden Buck-Boost-GS-GS-Wandlers für ein dreidimensionales Crosspoint Speicher- (3D X-Point Speicher-) System beschrieben werden, sind ein oder mehrere ähnliche Prinzipien auf Buck-Boost-GS-GS-Wandler für Anzeigefelder von Smartphones, Kameras usw. anwendbar. Andere technische Effekte gehen aus den verschiedenen Figuren und Ausführungsformen hervor. Andere technische Effekte gehen aus den verschiedenen Figuren und Ausführungsformen hervor.
Wenn ein p-Typ-Transistor für den HSFET verwendet wird, kann die Bootstrap-Schaltung 103 nicht verwendet werden. Der p-Typ-HSFET nimmt jedoch einen größeren Bereich ein und verbraucht daher mehr Energie. Bei Gate-Treibspannungen unter 3 V steigt zum Beispiel der Einschaltwiderstand der Leistungs-FETs (sowohl n-Typ als auch p-Typ) exponentiell an. Ein hoher Einschaltwiderstand bedeutet, dass es zu einer starken Verschlechterung der Effizienz bei niedrigerem Gate-Antrieb kommt.
Einige Ausführungsformen beschreiben eine Architektur, wo eine Versorgung (Spannung und/oder Strom) von Eingangs- und Ausgangsversorgungsschienen abgeleitet wird, und diese Versorgung hält eine konstante Differentialspannung in Bezug auf die Eingangsversorgungsspannung aufrecht. Die abgeleitete Versorgung wird als niedrige Versorgung (LS) oder Erde eines HSFET-Treibers verwendet. Als solcher wird der HSFET Widerstand von einer Versorgungsvariation unabhängig.
Es kann viele technische Effekte geben, um eine konstante (oder im Wesentlichen konstante) Gate-Treibtopologie für einen p-Typ-HSFET in invertierenden Buck-Boost-GS-GS-Wandlern zu liefern. Zum Beispiel werden in einer 3D X-Point Speichereinheit zwei Operationen unterstützt: Lesen, Schreiben. Für eine bestimmte Klasse von Speichern werden Programmierungsoperationen (z.B. Schreiben) mit einer positiven Spannung vorgenommen, und Löschoperationen werden entweder mit höheren Spannungen oder unter Verwendung negativer Spannungen vorgenommen. Die Verwendung einer negativen Spannung hat mehrere Vorteile verglichen mit der Verwendung einer höheren positiven Spannung. Der negative Spannungsansatz minimiert den Strom, der aus dem Lösch- (HV) Regler gezogen wird, wodurch Silicium-Grundfläche eingespart wird, verbessert die Retentionszeit und Auffrischungsperioden, was zur langfristigen Zuverlässigkeit von Speicherzellen beiträgt. Unter Verwendung dieser Technik steigt die Produkteffizienz unter Nennbedingungen, ohne die Lastregelungsspezifikation bei voller Ladebedingung zu beeinträchtigen. Andere technische Effekte gehen aus den verschiedenen Figuren und Ausführungsformen hervor.
Um einen n-Typ-HSFET zu unterstützen, wird typischerweise eine Bootstrap-Schaltung verwendet, die eine ausreichende V_GS für den n-Typ-HSFET aufrechterhält, wenn der Schalterknoten LX auf Vin geht (z.B. Batteriespannung, VDD PWR). Mit der platzierten Bootstrap-Schaltung werden die Steuersignale für den HSFET Treiber auf eine schwebende Domäne zwischen Vboot und Vlx (Spannung am LX) pegelverschoben. Für einen invertierenden Buck-Boost-GS-GS-Wandler führt dies einen breiten Bereich von Eingangs-Ausgangs-Spannungen ein, wodurch diese Pegelverschiebung komplex wird. Zum Beispiel hat, für ein Vin von ungefähr 1,9 V bis 5,5 V, wobei Vout ungefähr -3 V bis -6 V beträgt und der Gate-Antrieb (Spannung des Bootstrap-Kondensators Cboot) auf 4 V gehalten wird, die Pegelverschiebung die folgenden Fälle zu behandeln. Im ersten Fall hat der Pegelschieber eine maximale Spannungs-Vlx Schwingung am LX Knoten von -6V bis 5,5 V und für VBoot -2 V bis 9,5 V zu behandeln. Im zweiten Fall hat der Pegelschieber eine minimale Spannungs-Vlx Schwingung am LX Knoten von -2 V bis 1,9 V und für Vboot 2 V bis 5,9 V zu behandeln. Im dritten Fall wird erwartet, dass der Pegelschieber Vlx Schwingungen von 0 V bis 1,9 V und für Vboot 0 V bis 3,8 V für einen Startup unterstützt. Ein Weg, hohe Spannungen ohne Zuverlässigkeitsprobleme zu unterstützen, ist, entweder Kaskodenvorrichtungen oder Klemmen zu verwenden. Kaskodenvorrichtungen können niedrige Versorgungsspannungen aufgrund von Aussteuerungsreserve-Problemen nicht unterstützen. Andererseits lecken Klemmen konstant, wodurch sie Hochleistungs-Pegelschieber werden.
Einige Ausführungsformen offenbaren einen flankengesteuerten Pegelschieber mit ultraniedrigem IQ (Ruhestrom) mit breitem Bereich, um die Bootstrap-Leistungsstufe des invertierenden Buck-Boost-GS-GS-Wandlers zu unterstützen. In einem Beispiel unterstützt der Pegelschieber einen Vin Bereich von 1,9 Volt bis 5,5 Volt und einen Vout Bereich von 0 Volt (während eines Startups) bis -6 Volt (Steady-Zustand max Vout Unterstützung). In einigen Ausführungsformen ist der Pegelschieber ein mehrstufiger Pegelschieberschalter mit einem impulsbasierten flankengesteuerten Schema, um statischen Strom zu eliminieren, während die Schaltung für eine begrenzte Dauer (z.B. Zeit zum Setzen/Zurücksetzen einer Verriegelung) aktiv bleibt. Um eine Verzerrung des Tastverhältnisses zu vermeiden, die von der Aussteuerungsreserve-Einschränkung bei niedrigen Differentialspannungen verursacht wird, wird der Pegelschieber ohne jede kreuzgekoppelte Struktur in der hohen Spannungsdomäne (z.B. mehr als 5 V) ausgebildet, und dies eliminiert auch die Verwendung für einen Kaskodenschutz. Andere technische Effekte gehen aus den verschiedenen Ausführungsformen und Figuren hervor.
In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche Details diskutiert, um eine genauere Erläuterung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu bieten. Für Fachleute ist es jedoch klar, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. In anderen Fällen sind wohlbekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockbildform und nicht detailliert gezeigt, um ein Überdecken der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden.
Es ist zu beachten, dass in den entsprechenden Zeichnungen der Ausführungsformen Signale durch Linien dargestellt werden. Einige Linien können dicker sein, um konstituierendere Signalwege anzuzeigen, und/oder Pfeile an einem oder mehreren Enden aufweisen, um die primäre Informationsflussrichtung anzuzeigen. Solche Anzeigen sollen nicht einschränkend sein. Stattdessen werden die Linien in Verbindung mit einem oder mehreren Beispielen von Ausführungsformen verwendet, um das einfachere Verständnis einer Schaltung oder einer logischen Einheit zu erleichtern. Ein beliebiges dargestelltes Signal, wie von Ausbildungsanforderungen oder -präferenzen vorgegeben, kann tatsächlich ein oder mehrere Signale umfassen, die sich in jede Richtung bewegen können und mit einem beliebigen geeigneten Typ eines Signalschemas implementiert werden können.
In der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen bedeutet der Ausdruck „verbunden“ eine direkte Verbindung, wie eine elektrische, mechanische oder magnetische Verbindung zwischen den Dingen, die verbunden sind, ohne irgendwelche Zwischenvorrichtungen.
Der Ausdruck „gekoppelt“ bedeutet eine direkte oder indirekte Verbindung, wie eine direkte elektrische, mechanische oder magnetische Verbindung zwischen den Dingen, die verbunden sind, oder eine indirekte Verbindung, durch eine oder mehrere passive oder aktive Zwischenvorrichtungen.
Der Ausdruck „benachbart“ bezieht sich hier allgemein auf eine Position eines Dings, das neben (z.B. unmittelbar neben oder in der Nähe, mit einem oder mehreren Dingen dazwischen) einem anderen Ding liegt oder daran angrenzt (z.B. daran anliegt).
Der Ausdruck „Schaltung“ oder „Modul“ kann sich auf eine oder mehrere passive und/oder aktive Komponenten beziehen, die angeordnet sind, um miteinander zusammenzuwirken, um eine gewünschte Funktion bereitzustellen.
Der Ausdruck „Signal“ kann sich auf mindestens ein Stromsignal, Spannungssignal, magnetisches Signal oder Daten/Taktsignal beziehen. Die Bedeutung von „ein/e/r“ und „der/die/das“ umfasst Pluralbezeichnungen. Die Bedeutung von „in“ umfasst „in“ und „auf“.
Der Ausdruck „analoges Signal“ bezieht sich hier allgemein auf ein beliebiges kontinuierliches Signal, für welches das Zeitvariationsmerkmal (Variable) des Signals eine Darstellung irgendeiner anderen Zeitvariationsgröße ist, d.h. analog zu einem anderen Zeitvariationssignal.
Der Ausdruck „digitales Signal“ ist ein physikalisches Signal, das eine Darstellung einer Sequenz diskreter Werte ist (ein quantifiziertes diskretes Zeitsignal), zum Beispiel eines willkürlichen Bitstroms, oder eines digitalisierten (abgetasteten und analog-indigital-umgewandelten) analogen Signals.
Der Ausdruck „Skalierung“ bezieht sich allgemein auf das Umwandeln einer Ausbildung (schematisch und Layout) von einer Prozesstechnologie in eine andere Prozesstechnologie und kann anschließend im Layout-Bereich reduziert werden. In einigen Fällen bezieht sich eine Skalierung auf eine Vergrößerung der Ausbildung von einer Prozesstechnologie in eine andere Prozesstechnologie und kann anschließend im Layout-Bereich vergrößert werden. Der Ausdruck „Skalierung“ bezieht sich auch allgemein auf eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Layouts und von Vorrichtungen innerhalb desselben Technologieknotens. Der Ausdruck „Skalierung“ kann sich auch auf das Anpassen (z.B. Verlangsamen oder Beschleunigen - d.h. jeweils herunterskalieren oder hochskalieren) einer Signalfrequenz relativ zu einem anderen Parameter beziehen, zum Beispiel Energiezufuhrpegel. Die Ausdrücke „im Wesentlichen“, „nahe bei“, „ungefähr“, „in der Nähe“ und „etwa“ beziehen sich allgemein darauf, dass sie innerhalb von +/- 10 % eines Zielwerts liegen.
Wenn nichts anderes spezifiziert ist, zeigt die Verwendung der Zahladjektiva „erste/r/s“, „zweite/r/s“ und „dritte/r/s“ usw. zur Beschreibung eines gemeinsamen Objekts nur an, dass sie verschiedenen Fälle gleicher Objekte bezeichnet werden und soll nicht implizieren, dass die so beschriebenen Objekte in einer gegebenen Sequenz, egal ob zeitlich, räumlich, im Rang oder in irgendeiner anderen Weise, sein müssen.
Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung bedeuten die Phrasen „A und/oder B“ und „A oder B“: (A), (B), oder (A und B). Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung bedeutet die Phrase „A, B, und/oder C“: (A), (B), (C), (A und B), (A und C), (B und C) oder (A, B und C).
Die Ausdrücke „links“, „rechts“, „vorne“, „hinten“, „oben“, „unten“, „über“, „unter“ und dgl. in der Beschreibung und in den Ansprüchen, so vorhanden, werden für Zwecke der Beschreibung verwendet und nicht unbedingt zur Beschreibung permanenter relativer Positionen.
Es wird hervorgehoben, dass jene Elemente der Figuren, die dieselben Bezugszahlen (oder Namen) wie die Elemente irgendeiner anderen Figur aufweisen, in einer beliebigen Weise ähnlich der beschriebenen betrieben werden oder funktionieren können, jedoch nicht darauf beschränkt sind.
Für Zwecke der Ausführungsformen sind die Transistoren in verschiedenen Schaltungen und logischen Blöcken, die hier beschrieben werden, Metall-Oxid-Halbleiter-(MOS) Transistoren oder ihre Derivate, wobei die MOS Transistoren Drain-, Source-, Gate- und Bulk-Anschlüsse umfassen. Die Transistoren und/oder die MOS Transistorderivate umfassen auch Tri-Gate- und FinFET-Transistoren. Gate All Around Cylindrical Transistoren, Tunneling FET (TFET), Square Wire oder Rectangular Ribbon Transistoren, ferroelektrische FETs (FeFETs), oder andere Vorrichtungen, die eine Transistorfunktionalität implementieren, wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Spintronik-Vorrichtungen. D.h. asymmetrische MOSFET Source- und Drain-Anschlüsse sind identische Anschlüsse und werden hier austauschbar verwendet. Eine TFET Vorrichtung hat hingegen asymmetrische Source- und Drain-Anschlüsse. Fachleuten ist klar, dass andere Transistoren, zum Beispiel Bipolar Junction Transistoren (BJT PNP/NPN), BiCMOS, CMOS, usw., verwendet werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
1 veranschaulicht einen Abschnitt eines invertierenden GS-GS-Wandlers 100 mit einer Bootstrap-Schaltung, die einen n-Typ-HSFET überlastet. Der Wandler 100 umfasst einen n-Typ-HSFET, einen n-Typ-Lowside-Feldeffekttransistorschalter (LSFET), HSFET-Treiber 101, LSFET 102, eine Bootstrap-Schaltung 103, einen Induktor L und einen Lastkondensator Cout. Der n-Typ-HSFET wird auch als n-Typ-Highside-Schalter bezeichnet, der n-Typ-LSFET wird auch als n-Typ-Lowside-Schalter bezeichnet. Ein Anschluss des Induktors L ist mit Erde gekoppelt. Der andere Anschluss des Induktors mit dem Knoten LX gekoppelt. Der Knoten LX ist eine Versorgungsschiene, die mit dem Treiber 101, HSFET, LSFET und dem Bootstrap-Kondensator Cboot gekoppelt ist. Die Spannung auf der Versorgungsschiene LX ist Vlx oder einfach LX. Die Bootstrap-Schaltung 103 umfasst einen Kondensator Cboot, der mit der VBoot Versorgungsschiene und der LX Versorgungsschiene gekoppelt ist. Ein steuerbarer Schalter S0 (z.B. implementiert als ein oder mehrere Transistoren) wird von einem Steuersignal gesteuert. Das Steuersignal kann von einer Steuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert werden, die ein Modulationsschema anlegt, wie Impulsbreitenmodulation (PWM), Impulsfrequenzmodulation (PFM) usw. Der Schalter koppelt die VDD_PWR Versorgungsschiene und die VBoot Versorgungsschiene. Hier werden Knotennamen und Signalnamen austauschbar verwendet. Zum Beispiel kann sich in Abhängigkeit von dem Kontext des Satzes Steuerung auf ein Steuersignal oder einen Steuerknoten beziehen.
Der HSFET-Treiber 101 wird von VBoot mit Energie versorgt, während seine niedrige Referenzversorgung mit LX anstelle von Erde VSS gekoppelt ist. Der HSFET-Treiber 101 treibt das HSFET EIN Signal, um den HSFET einzuschalten. Das HSFET EIN Signal wird von einer Steuereinheit (nicht gezeigt) generiert. Der LSFET-Treiber 102 wird von VDDL mit Energie versorgt, während seine niedrige Referenzversorgung für den LSFET-Treiber 102 mit der Vout Versorgungsschiene anstelle von Erde VSS gekoppelt ist. Der LSFET-Treiber 102 treibt das LSFET EIN Signal, um den LSFET einzuschalten. Das LSFET EIN Signal wird von einer Steuereinheit (nicht gezeigt) generiert. Die Ausgangsversorgungsschiene Vout ist mit einer Last 104 gekoppelt, wie einem 3D X-Point Speicher. Die Last 104 ist jedoch nicht auf einen 3D X-Point Speicher beschränkt. Eine beliebige geeignete Last kann verwendet werden.
Die Bootstrap-Schaltung 103 arbeitet nicht zuverlässig, wenn der breite Eingangsversorgungs- DD_PWR Bereich (z.B. 1,9 V bis 5,5 V) und der Ausgangsspannungs-Vout (z.B. 0 bis -6 V) Bereich des invertierenden Buck-Boost-GS-GS-Wandlers 100 berücksichtigt werden. Unter diesen Bedingungen kann die VBoot Spannung von Vout+ΔV_GS (z.B. -2 V) bis VDD_PWR+ΔV_GS (z.B. 9,5 V) variieren. Der Schalter S0 der Bootstrap-Schaltung 103 ist typischerweise ein Transistor gemäß einem CMOS Standard-Prozess, wo das Substrat (oder der Substratanschluss) mit Erde verbunden ist, und dies führt dazu, dass parasitäre Dioden des Transistors vorwärts vorgespannt werden.
Der Cboot Kondensator wird geladen, während der LSFET EIN ist und der HSFET AUS ist. In einer ersten Phase fließt Strom von VDD_PWR und der Cboot Kondensator wird auf der Basis einer Differenz zwischen den Spannungen von VDD_PWR und Vout geladen. In einer zweiten Phase, wenn der LSFET ausgeschaltet wird und der HSFET eingeschaltet wird, lädt der LX Knoten auf VDD_PWR, was die Bootstrap-Spannung VBoot über die VDD_PWR Spannung erhöht.
Die Leistungs-FETs (HSFET/LSFET) werden als Vorrichtungen mit hoher Spannung (HV) implementiert, die hohen Drain-zu-Source-Spannungen Vds (z.B. 12 V) standhalten können, ihr maximal zulässiges V_GS (Gate-zu-Source-Spannung) Rating ist jedoch typischerweise gleich wie ein Transistor mit niedriger Spannung (LV) (z.B. 5,5 V). Für breitere Eingangs-Ausgangs-Betriebsbedingungen kann der ΔVBoot Pegel ein zulässiges V_GS Rating des HSFET für bestimmte Eingangs- und Ausgangsspannungen überschreiten. Dies kann Vorrichtungszuverlässigkeitsprobleme verursachen, die zu einem Zusammenbruch des Transistors führen.
Der VBoot Pegel ist sehr empfindlich für die Spannungspegel von VDD_PWR und Vout, was ein Zuverlässigkeitsproblem für die HV Betriebsbedingungen verursachen kann. Wenn zum Beispiel VDD PWR auf 5,5 V ist, und Vout auf-6 V ist, ist der ΔVBoot Pegel auf 11,5 V, was ein zulässiges V_GS Rating des HSFET überschreiten kann. Der ΔVBoot Pegel variiert mit VDD_PWR, was dazu führt, dass ein Ein-Widerstand des HSFET mit verschiedenen Betriebsbedingungen variiert. Daher wird die Optimierung der HSFET Größe für die niedrigere VDD_PWR gewünscht. Die meiste Zeit haben Entwickler für die Ausbildung der HSFET Größe die Spezifikation bei der niedrigeren VDD_PWR zu erfüllen. Daher nimmt die Größe des HSFET zu, um die niedrigen VDD_PWR Spezifikationen aufzunehmen, und dies führt zu einer geringeren Effizienz und zu einer größeren Gesamtfläche des GS-GS-Wandlers.
2 veranschaulicht einen Abschnitt eines invertierenden GS-GS-Wandlers 200 mit einer Bootstrap-Schaltung, die eine konstante Gate-zu-Source-Spannung (V_GS) quer über den n-Typ-HSFET generiert, gemäß einigen Ausführungsformen. Verschiedene Ausführungsformen verbessern die Zuverlässigkeit des HSFET durch das Liefern einer Ableitungsversorgungsspannung (VDDL) an den Schalter S0 anstelle von VDD_PWR. Als solcher bleibt der VBoot Pegel konstant ungeachtet der Vout und VDD_PWR Betriebsbedingungen. VDDL wird durch einen Versorgungsgenerator 201 generiert, der eine Eingangsversorgung Vin oder VDD_PWR empfängt, und erzeugt eine Ausgangsversorgung VDDL. In verschiedenen Ausführungsformen wird die Ableitungsversorgungsspannung VDDL jeweils positiv und negativ während der Startup- und der Steady-Zustand-Bedingungen. Hier stellt die dynamische Vorspannung innerhalb des Schalters S0 keine Zuverlässigkeitsprobleme unter allen Betriebsbedingungen sicher.
In einigen Ausführungsformen wird ein konstanter EIN Widerstand an den HSFET und den LSFET geliefert. Die Ableitungsversorgungsspannung VDDL von Vout verursacht einen konstanten V_GS Pegel der Leistungs-FETs (HSFET und LSFET) quer über alle Eingangs- und Ausgangsbedingungen. Daher werden die Leistungs-FETs weiter optimiert, indem der V_GS Pegel konstant gehalten wird unter Berücksichtigung der best-in-class Effizienz und des Bereichs. In einigen Ausführungsformen kann der V_GS Pegel der Leistungs-FETs on-the-fly (z.B. adaptiv oder dynamisch) in verschiedenen Modi programmiert werden, wie Impulsbreitenmodulation (PWM) und Impulsfrequenzmodulation (PFM), um die Effizienz weiter zu steigern. Zum Beispiel kann der V_GS Pegel während des Betriebs des GS-GS-Wandlers über Hardware-Drehregler (z.B. Register) oder Software und/oder Firmware eingestellt oder modifiziert werden.
In der Bootstrap-Architektur 103 von 1 ist der VBoot Pegel sehr empfindlich für die Spannungspegel von VDD_PWR und Vout. Dies kann zu einem Zuverlässigkeitsproblem für die HV Betriebsbedingungen führen (z.B. wenn VDD_PWR auf 5,5 V ist und VOUT auf-6 V ist, ist der VBoot Pegel auf 11,5 V, was das zulässige V_GS Rating des HSFET überschreitet). Die verbesserte Bootstrap-Schaltung 103 von 2 verwendet eine Ableitungsversorgung VDDL anstelle von VDD PWR, um eine konstante V_GS quer über den HS Leistungs-FET zu generieren. In einigen Ausführungsformen kann die VDDL durch einen Referenzgenerator 201 generiert werden, der Vout mit konstanter V_GS verfolgt, oder kann unter Verwendung einer LDO 201 (Low Drop out Regulator) Architektur realisiert werden. In einem Beispiel wird VDDL auf 4 V über Vout (ΔVDDL = 4 V) gesetzt. Der ΔVDDL Pegel ist programmierbar, und der Benutzer kann verschiedene Werte auf der Basis von Betriebsmodi (z.B. PWM/PFM) programmieren, um die Effizienz zu steigern. Zum Beispiel wird VDDL auf x V über Vout gesetzt, wobei „x“ eine beliebige Zahl ist. Für das 3D X-Point Beispiel ist ein Bereich von Steady-Zustandsbedingungen in Tabelle 1 für die verbesserte Bootstrap-Architektur von 2 gezeigt. Tabelle 1

Schalter S0 VDDL (V) Vout (V) VBoot (V) VDD_PWR (V)

Min Max Min Max Min Max Min Max

ON -2 1 -6 -3 -2 1 1.9 5.5

OFF -2 1 -6 -3 5.9 9.5 1.9 5.5
3 veranschaulicht eine Vorrichtung 300 mit einem Bootstrap-Schalter S0 302 in der Bootstrap-Schaltung 103, wobei der Bootstrap-Schalter eine Vorwärtsvorspannung-Bulk-zu-Substrat-Diode verursachen kann. Der Bootstrap-Schalter (S0) 302 kann unter Verwendung eines Transistors mit fünf Anschlüssen (z.B. p-Typ-Schalter MPb) realisiert werden. Die fünf Anschlüsse des Transistors sind der Gate-, Source-, Drain-, Bulk- und Substrat-Anschluss. Der Gate-Anschluss wird von Control gesteuert, die von dem Treiber 301 generiert wird. Der Treiber 301 kann einen Eingang Enable von einer Steuereinheit (nicht gezeigt) empfangen. Der Treiber 301 (z.B. ein Puffer) wird von VBoot mit Energie versorgt, wobei die niedrige Referenzversorgung LX ist. Als solche kann Control zwischen VBoot und LX hin- und herschalten.
In einer typischen Bootstrap-Schaltung ist der Bulk-Anschluss (NWELL) immer mit der Vboot Versorgungsschiene verbunden. Da der Bulk-Anschluss (NWELL) während beider Phasen positiv ist (wenn S0 ein ist und wenn S0 aus ist), wird sichergestellt, dass eine Bulk-zu-Substrat-Diode D1/D2 nicht vorwärts vorgespannt wird. Der VBoot Pegel kann negativ sein, wenn der Bootstrap-Schalter (S0) ein ist. In diesem Fall wird der Bulk-Anschluss (NWELL) mit einem negativen Spannungspegel verbunden, was bewirkt, dass die Bulk-zu-Substrat-Diode D1/D2 vorwärts vorgespannt wird. Um zu verhindern, dass irgendwelche parasitäre Dioden des p-Typ-Transistorschalters (S0) vorwärts vorgespannt werden, wird die dynamische Bulk-Vorspannung verwendet, gemäß einigen Ausführungsformen.
4 veranschaulicht eine Vorrichtung 400 mit einem Bootstrap-Schalter 302 mit dynamischen Bulk-Vorspannungsschaltungen gemäß einigen Ausführungsformen. 5 veranschaulicht ein Zeitdiagramm 500 des Bootstrap-Schalters von 4 während des Startup- und Steady-Zustands, gemäß einigen Ausführungsformen.
Verglichen mit der Vorrichtung 300 umfasst die Vorrichtung 400 hier dynamische Vorspannungsschaltungen, die p-Typ-Transistoren MP0 und MP1 und Schalter S1 und S2 umfassen. Die Schalter können als ein oder mehrere Transistoren implementiert sein. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung für die Schalter S1 und S0 dieselbe. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung für den Schalter S1 invers zur Steuerung von dem Treiber 301. Der Schalter S1 ist mit Drain/Source-Anschlüssen der Transistoren MP0 und MP1 gekoppelt, während der Bulk_switcher Knoten (gleich wie der Bulk-Knoten oder Bulk-Anschluss des Transistors MPb) mit beiden Schaltern S1 und S2 gekoppelt ist. Der Schalter S2 ist mit dem Bulk_switcher Knoten und der VBoot Versorgungsschiene gekoppelt. Der Source/Drain-Anschluss des Transistors MP0 ist mit Erde (VSS) gekoppelt, während der Gate-Anschluss des Transistors MP0 mit der VDDL Versorgungsschiene gekoppelt ist. Der Source/Drain-Anschluss des Transistors MP1 ist mit der VDDL Versorgungsschiene gekoppelt, während der Gate-Anschluss des Transistors MP1 mit der Erdeversorgungsschiene VSS gekoppelt ist. Der Substrat-Anschluss ist mit Erde gekoppelt.
Die dynamische Bulk-Vorspannungsvorrichtung 400 stellt sicher, dass keine parasitären Dioden D1/D2 des Bootstrap-Schalters (S0) vorwärts vorgespannt werden über einen Betriebsbereich (z.B. einen gesamten Betriebsbereich). Wenn in einem Beispiel während des Startups Vout auf 0 V ist, wird VDDL entweder auf 4 V oder der Versorgungsspannung (VDD_PWR) residieren, welche davon auch immer niedriger ist. In der Ladephase auf dem Cboot Kondensator werden die Schalter (S0/S1) eingeschaltet, und der Schalter (S2) wird ausgeschaltet, wie in dem Zeitdiagramm 500 gezeigt. Die Back-to-Back-Verbindung zwischen den Transistoren MP0 und MP1 findet die maximale Spannung zwischen VDDL und Erde (0 V). Diese maximale Spannung wird an das Bulk_switcher Netz weitergeleitet.
Beim Startup ist VDDL positiv (unter der Annahme, dass Vout auf 0 V ist), die Maximumauswahlschaltung (z.B. das Paar kreuzgekoppelter Transistoren MP0 und MP1) leitet VDDL an das Bulk_switcher Netz weiter, um sicherzustellen, dass NWELL mit einer positiven Spannung verbunden ist. Daher werden parasitäre Dioden (z.B. Bulk-Substrat D1 und Drain-Bulk D2) unter Startup-Bedingungen rückwärts vorgespannt.
Ähnlich ist unter der Steady-Zustand-Bedingung der VDDL Pegel auf einer negativen Spannung (z.B. wenn Vout auf-6 V ist), und die Back-to-Back-Verbindung zwischen den Transistoren MP0 und MP1 leitet VSS an den bulk_switcher Knoten weiter, um sicherzustellen, dass die parasitären Dioden D1 und D2 (d.h. die Bulk-zu-Substrat- und Drain-zu-Bulk-Diode) auch unter Steady-Zustand-Bedingungen rückwärts vorgespannt werden. Während der zweiten Phase wird der Schalter S2 eingeschaltet, und die Schalter S1 und S0 werden ausgeschaltet. Die Spannung am LX Knoten bewegt sich auf VDD_PWR (z.B. 5,5 V), was bewirkt, dass VBoot auf 9,5 V geht in diesem Beispiel. Da der Bulk_switcher Knoten mit VBoot verbunden ist, sind beide Dioden (D1/D2) im rückwärts vorgespannten Zustand.
6 veranschaulicht den Versorgungsgenerator 600 mit offener Schleife (z.B. 201) für die Bootstrap-Schaltung 103 gemäß einigen Ausführungsformen. Der Generator 600 umfasst p-Typ-Transistoren MP1, MP2 und MP3; n-Typ-Transistoren MN1, MN2 und MN3, Stromquellen 601 und 602, Widerstände oder resistive Vorrichtungen R1 und R2; und den Kondensator Cndrv, die wie gezeigt gekoppelt sind. Die Transistoren MP1, MP2 und MPs sind eine Vorrichtung mit dickem Gate oder Vorrichtungen mit hoher Spannung (HV). Die Transistoren MN1, MN2 und MN3 sind Vorrichtungen mit niedriger Spannung (LV) oder Vorrichtungen mit dünnem Gate (oder normale Transistoren). Die Widerstände R1 und R2 können diskrete Widerstände oder Transistoren sein, die im linearen Bereich betrieben werden. Die Stromquelle 601 ist eine Bandlücken- (bg) Stromquelle, wobei 1 = Vbg/R. Der Transistor MP1 ist diodenverbunden und mit dem Transistor MP2 über den Knoten n1 gekoppelt und bildet einen ersten Stromspiegel. Der Transistor MN2 ist diodenverbunden und mit dem Transistor MN3 über den Knoten n2 gekoppelt und bildet eine zweiten Stromspiegel. Der Transistor MN1 ist über R2 vorgespannt.
Der Rohversorgungsgenerator verfolgt die konstante Versorgungsspannung in Bezug auf Vout. In einigen Ausführungsformen wird dies durch einen V-zu-I-Strom (Vbg/R, ungetrimmt) erzielt, der quer über den Widerstand R1 weitergeleitet wird, um den Spannungsabfall quer über PVT (Prozess, Spannung und Temperatur) konstant zu halten. Die Transistoren MN2 und MN3 heben die Schwellenspannungsvariation quer über PVT auf. Der Bypass-Schalter MPs wird während des Startups verwendet, wenn Vout Null ist, und wenn Vin niedrig ist. In diesem Fall kann der VDDL Ausgang den Lowside-Treiber nicht treiben, daher wird in dieser Architektur der Bypass-Modus verwendet. $V D D L = (V o u t + (R 1 * \frac{V b g}{R}) + V g s (M N 2) - V g s (M N 3))$
7 veranschaulicht den Versorgungsgenerator 700 mit geschlossener Schleife (z.B. 201) für die Bootstrap-Schaltung gemäß einigen Ausführungsformen. Der Generator 700 umfasst eine Stromquelle 701, einen Verstärker 702, einen Widerstand R1 und einen Kondensator CNdrv, die wie gezeigt gekoppelt sind. Der Verstärker 702 ist als Verstärker mit Einheitsverstärkung ausgelegt, wobei der Ausgang VDDL mit einem negativen Eingangsanschluss des Verstärkers 702 gekoppelt ist, und der Knoten n1 mit einem positiven Eingangsanschluss des Verstärkers 702 gekoppelt ist. Der Kondensator Cndrv zwischen den Versorgungsschienen VDDL und Vout stellt sicher, dass, während Vout herunterfährt, VDDL auch herunterfährt und Vout folgt. Die Stromquelle 701 ist eine Bandlücken-Stromquelle, wo 1 = Vbg/R. Der Ausgang VDDL wird ausgedrückt als: $V D D L = (V o u t + (R 1 * \frac{V b g}{R}))$
8 veranschaulicht ein Zeitdiagramm 800 einer Simulation der Bootstrap-Schaltung gemäß Ausführungsformen.
9 veranschaulicht einen invertierenden GS-GS-Wandler 900 mit einem p-Typ-HSFET. Verglichen mit dem GS-GS-Wandler 100 wird der HSFET hier als p-Typ-Transistor anstelle eines n-Typ-Transistors implementiert. Der Treiber 101 empfängt ein HSFET EIN Signal von einer Steuereinheit und gibt nHS aus, um den p-Typ-HSFET ein/auszuschalten. Das Signal nHS geht zwischen der Eingangs-Energieversorgungsschiene Vin (oder VDD_PWR) und VSS (Erde) hin und her. Der Treiber 102 empfängt ein LSFET EIN Signal von der Steuereinheit und gibt nLS aus, um den n-Typ-LSFET ein/auszuschalten. Das Signal nLS geht zwischen der Energieversorgungsschiene NDRV und Vout hin und her.
Der invertierende Buck-Boost-GS-GS-Wandler für den 3D X Point Speicher weist einen Eingangsspannungsbereich von 2 V bis 5,5 V und einen Ausgangsbereich von -3 V bis -6 V im Steady-Zustand (0 V während des Startups) auf. Die maximale Last, die der Wandler erwartungsgemäß unterstützen soll, ist 600 mA, was einen 3 A Strom durch den HSFET bewirkt. Wenn die Eingangsspannungsvariation hoch ist (z.B. 2 V bis 5,5 V, bei niedrigerer Vin von 2 V), wird der p-Typ-HSFET hoch resistiv, und daher wird die Größe des p-Typ-HSFET prohibitiv groß (z.B. ungefähr das 2-fache verglichen mit dem nominellen 3,3 V Eingang), um eine volle Last zu unterstützen. Ein derartig großer HSFET macht das Produkt hinsichtlich der Effizienz unter nominellen Bedingungen nicht wettbewerbsfähig. Eine Lösung ist, einen n-Typ-HSFET zu verwenden, wie mit Bezugnahme auf 2 bis 8 beschrieben. Wenn ein n-Typ-HSFET verwendet wird, kann die Spannung an LX und VBoot Schienen sowohl in positiven als auch negativen Spannungsdomänen schwingen. Dies macht die Pegelverschiebung von Steuersignalen von der Kerndomäne zu den Treibern 101/102 zur Herausforderung. Die Kerndomäne umfasst eine Steuereinheit und andere Schaltungen, die auf einem Kern-Energieversorgungspegel betrieben werden, der typischerweise niedriger ist als VBoot und andere Versorgungspegel. Auch kann die Bootstrap-Schaltung 103 oder eine Ladungspumpe für die n-Typ-HSFET-Architektur einen externen oder internen (chipinternen) Kondensator Cboot mit hoher Kapazität verwenden (z.B. 100 nF externer Kondensator oder das 10-fache der Gate-Kapazität des HSFET, wenn ein chipinterner Kondensator verwendet wird), was die Bill of Materials (BoM) und Plattenkosten erhöht.
10 veranschaulicht einen invertierenden GS-GS-Wandler 1000 mit einem im Wesentlichen konstanten Gate-Antrieb für den p-Typ-HSFET gemäß einigen Ausführungsformen. Einige Ausführungsformen beschreiben eine Architektur, wo die PDRV Versorgung von der Eingangs-Vin- und Ausgangs-Vout-Versorgungsschiene abgeleitet wird, und diese PRDV Versorgung hält eine konstante Differentialspannung in Bezug auf die Eingangsversorgungsspannung Vin aufrecht. Die abgeleitete Versorgung PDRV wird als niedrige Versorgung (LS) oder „Erde“ des HSFET-Treibers 101 verwendet. Als solcher wird der p-Typ-HSFET-Widerstand von einer Versorgungsvariation unabhängig. In einem Beispiel wird PDRV auf 4 V unter Vin gesetzt und dies hilft dem p-Typ-HSFET, einen konstanten Antrieb zu erhalten, ungeachtet der Variation von Vin. In anderen Beispielen können andere Versetzungsspannungen verwendet werden.
11 veranschaulicht einen Generator 1100 mit offener Schleife, um eine PRDV Versorgung für den Treiber des p-Typ-HSFET zu generieren, gemäß einigen Ausführungsformen. Der Generator 1100 umfasst eine Stromquelle 601, p-Typ-Transistoren MP1, MP2 und MP3, n-Typ-Transistoren MN1 und MN2, einen Widerstand KR und den Kondensator Cin, die wie gezeigt gekoppelt sind. Die Transistoren MP1 und MP2 sind mit der Versorgungsschiene VDD_CORE (Kernversorgungsschiene) gekoppelt. Der Transistor MP1 ist diodenverbunden und mit dem Transistor MP2 über den Knoten n1 gekoppelt. Der Strom I der Stromquelle 601 kann von einer Bandlücken- (bg) Quelle stammen, wobei I = Vbg/R. Dieser Strom wird auf den Transistor MP2 gespiegelt. Der Strom durch MP2 wird dann von dem Stromspiegel gespiegelt, der die diodenverbundenen MN1 und MN2 über den Knoten n2 umfasst. Die Transistoren MN1 und M2 sind mit der Ausgangsversorgungsschiene Vout gekoppelt. Der Widerstand kR spannt den treibenden Transistor MP3 vor. Der Transistor MP3 ist mit der Ausgangsversorgung Vout und dem Kondensator Cint gekoppelt, der seinerseits mit der Eingangsversorgungsschiene Vin gekoppelt ist. Der Source/Drain-Anschluss des Transistors MP3 liefert die PRDV Versorgung. In dieser Architektur sind die Transistoren MP1, MP2 und MP3 Transistoren mit dickem Gate oder hoher Spannung (HV), während die Transistoren MN1 und MN2 normale n-Typ-Transistoren mit niedriger Spannung (LV) oder Transistoren mit dünnem Gate sind.
Ein konstanter Strom wird aus einem Widerstand „rK“ auf Vin gezogen, um eine lokale Versorgung zu generieren, die I*kR-mal unter der Vin Versorgung liegt. Wenn der Strom „I‟ unter Verwendung einer Bandlückenspannung Vbg generiert wird, ist „I‟ proportional zu Vbg/R und I*kR wird k*Vbg (Vgs Spannung), die ein festgelegter Abfall von Vin ist. Diese Spannung wird mit einem Schwellen-Vt-Abfall verwendet. Hier ist k ein Skalierungsfaktor, der von einem Entwickler gemäß der Overdrive-Anforderung des Feldeffekttransistors (FET) eingestellt werden kann.
12 veranschaulicht einen Versorgungsgenerator 1200 mit geschlossener Schleife, um eine Versorgung für den Treiber des p-Typ-HSFET zu generieren, gemäß einigen Ausführungsformen. Verglichen mit dem Generator 1100 ist hier der Knoten n3 mit dem Verstärker 1201 gekoppelt, der das Gate des Transistors MP3 treibt. Der Knoten n3 ist mit einem negativen Anschluss des Verstärkers 1201 gekoppelt, während die PDRV Schiene mit dem positiven Anschluss des Verstärkers 1201 gekoppelt ist. Der Verstärker 1201 spannt MP3 derart vor, dass die Spannung an PDRV im Wesentlichen gleich ist wie die Spannung am Knoten n3. Ein konstanter Strom wird aus einem Widerstand „kR‟ auf Vin gezogen, um eine lokale Versorgung zu generieren, die I*kR-mal unter der Vin Versorgung liegt. Wenn der Strom „I‟ unter Verwendung einer Bandlückenspannung Vbg generiert wird, ist dann „I‟ proportional zu Vbg/R und I*kR wird k*Vbg, was ein festgelegter Abfall von Vin ist. Diese Spannung wird von dem Verstärker 1201 gepuffert, um den Transistor MP3 vorzuspannen.
13 veranschaulicht einen Abschnitt eines invertierenden GS-GS-Wandlers 1300 mit einer Bootstrap-Schaltung und verschiedenen Spannungsdomänen. Der Wandler 1300 ist dem Wandler 100 ähnlich, ausgenommen die Anzeige von Pegelschiebern 1301 und 1302 und eine Variation der Bootstrap-Schaltung 103. Der Wandler 1300 umfasst die Pegelschieber 1301 und 1302, um jeweils den HSFET-Treiber 101 und LSFET Treiber 102 zu treiben, einen n-Typ-HSFET (n-Typ-Highside-Schalter), einen n-Typ-LSFET (n-Typ-Lowside-Schalter), einen Lastkondensator C1, einen Bootstrap-Kondensator Cboot, eine Diode D1, einen Puffer 1303, eine Stromquelle 1304, einen Widerstand R1 und einen Kondensator C_NDRV, die wie gezeigt gekoppelt sind. Um einen n-Typ-HSFET zu unterstützen, wird typischerweise eine Bootstrap-Schaltung verwendet, die eine ausreichende V_GS für den n-Typ-HSFET aufrechterhält, wenn der Schalterknoten LX auf Vin geht (z.B. Batteriespannung, VDD_PWR). Mit der platzierten Bootstrap-Schaltung werden die Steuersignale für den HSFET-Treiber 101 auf eine schwebende Domäne zwischen Vboot und Vlx (Spannung am LX) pegelverschoben. Für einen invertierenden Buck-Boost-GS-GS-Wandler führt die schwebende Domäne einen breiten Bereich von Eingangs-AusgangsSpannungen ein, die das Pegelverschiebungsschema komplex machen.
Zum Beispiel für eine Vin von ungefähr 1,9 V bis 5,5 V, wobei Vout ungefähr -3 V bis -6 V beträgt, und der Gate-Antrieb (Spannung des Bootstrap-Kondensators Cboot) auf 4 V gehalten wird, muss die Pegelverschiebung die folgenden Fälle behandeln. Im ersten Fall hat der Pegelschieber eine maximale Spannungs-Vlx-Schwingung am LX Knoten von -6 V bis 5,5 V und für VBoot -2V bis 9,5 V zu behandeln. Im zweiten Fall hat der Pegelschieber eine minimale Spannungs-Vlx-Schwingung am LX Knoten von -2 V bis 1,9 V und für Vboot 2 V bis 5,9 V zu behandeln. Im dritten Fall wird erwartet, dass der Pegelschieber Vlx Schwingungen von 0 V bis 1,9 V und für Vboot 0 V bis 3,8 V für einen Startup unterstützt. Ein Weg, um eine hohe Spannung ohne Zuverlässigkeitsbedenken zu unterstützen, ist entweder, Kaskodenvorrichtungen oder Klemmen zu verwenden. Kaskodenvorrichtungen können hohe Versorgungsspannungen aufgrund von Aussteuerungsreserve-Problemen nicht unterstützen. Klemmen lecken hingegen konstant, wodurch sie Hochleistungs-Pegelschieber werden.
14 veranschaulicht ein Pegelverschiebungsschema 1400 zum Treiben des n-Typ-HSFET gemäß einigen Ausführungsformen. Das Pegelverschiebungsschema 1400 veranschaulicht vier Pegelverschiebungsoperationen durch die Pegelschieber 1401, 1402, 1403 und 1404. Die Schaltungen, welche den Eingang in die Vdd_Core Domäne generieren. Als solche die Eingangsschwingungen zwischen Vdd Core und Vss Core Spannungspegeln. Der Eingang wird zuerst von dem Pegelschieber 1401 auf die Vin Domäne verschoben. Ein beliebiger Pegelschieber kann zur Implementierung des Pegelschiebers 1401 verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Pegelschieber mit kreuzgekoppelten Vorrichtungen für den Pegelschieber 1401 verwendet werden. Der Ausgang des Pegelschiebers 1401 in der Vin Domäne wird auf eine andere Schwingung von dem Pegelschieber 1402 verschoben. In diesem Fall schwingt der Ausgang des Pegelschiebers 1402 zwischen Vin und Vout. Der Pegelschieber 1402 verschiebt ein Signal im Pegel, das zwischen NDRV und Vout schwingt, auf VBoot und Vout. Der Pegelschieber 1404 verschiebt ein Signal im Pegel, das zwischen VBoot und Vout schwingt, auf VBoot und LX (oder Vlx).
In einem Beispiel unterstützt der Buck-Boost-GS-GS-Wandler 200 einen breiten Bereich von Eingangs- und Ausgangsspannungen. Tabelle 2 fasst den Bereich von Spannungen für einen 3D X-Point Speicher als Last zusammen.

Signal Minimum Maximum

Vin 1,9 Volt 5,5 Volt

Vout 0 Volt (Startup)/ -3 Volt (Steady-Zustand) -6 Volt

Vin - Vout 1,9 Volt 11 Volt

Vboot - Vout 1,9 Volt 16 Volt
Da sowohl Vlx als auch Vboot positive und negative Spannungen aufweisen, wird das Pegelverschiebungsschema nicht in Bezug auf Erde referenziert, sondern in Bezug auf Vout referenziert. Auch erfordert eine negative Ausgangsspannung eine interne Verfolgungsversorgung (NDRV) in Bezug auf Vout, da die Treiberversorgung den LSFET zuverlässig aus/einzuschalten hat (ohne die Zuverlässigkeitsgrenze zu erreichen).
Das Pegelverschiebungsschema 1400 verwendet eine Zwischenstufe zwischen Vout (z.B. immer negativ oder Null) und NDRV (z.B. ungefähr Vout + 4 V), um negative Werte von Vlx/Vboot zu berücksichtigen, da Vboot höher ist als Vout. Kerndomänen-Steuersignale für den Leistungsstrang werden zuerst auf die Batteriespannung „Vin‟ pegelverschoben (ein Verschieben auf die Kerndomäne kann nicht möglich sein aufgrund der höheren Schwellenspannung von HV Vorrichtungen), und anschließend auf die Zwischenstufe von NDRV und Vout und schließlich auf die schwebende Stufe von Vlx/Vboot.
Eine Herausforderung ist, die Stufe zwischen Vboot und Vout auszubilden, da die Differentialspannung zum Beispiel von 1,9 V bis 15,5 V variieren kann. Die Verwendung eines Kaskodenschutzes kann die unteren Vorrichtungen zerstören mit einem Beitrag zur Tastverhältnisverzerrung. Die Verwendung von Klemmen als Vorrichtungsschutz geht zu Lasten des Ruhestroms (IQ).
15 veranschaulicht einen Versorgungsgenerator 1500, um eine der Versorgungen für das Pegelverschiebungsschema zum Treiben des n-Typ-HSFET zu generieren, gemäß einigen Ausführungsformen. Der Generator 1500 umfasst p-Typ-Transistoren MP1, MP2, MPs; n-Typ-Transistoren MN1, MN2 und MN3, Stromquellen 601 und 602, Widerstände oder resistive Vorrichtungen R1 und R2, und den Kondensator Cndrv, die wie gezeigt gekoppelt sind. Die Transistoren MP1, MP2, MPs sind Vorrichtungen mit dickem Gate oder Vorrichtungen mit hoher Spannung (HV). Die Transistoren MN1, MN2 und MN3 sind Vorrichtungen mit niedriger Spannung (LV) oder Vorrichtungen mit dünnem Gate (oder normale Transistoren). Die Widerstände R1 und R2 können diskrete Widerstände oder Transistoren sein, die im linearen Bereich betrieben werden. Die Stromquelle 601 ist eine Bandlücken-Stromquelle, wo 1 = Vbg/R. Der Transistor MP1 ist diodenverbunden und mit dem Transistor MP2 über den Knoten n1 gekoppelt, und bildet einen ersten Stromspiegel. Der Transistor MN2 ist diodenverbunden und mit dem Transistor MN3 über den Knoten n2 gekoppelt, und bildet einen zweiten Stromspiegel. Der Transistor MN1 ist über R2 vorgespannt. Hier ist ein Teil der Schaltung auf der Kernspannungsdomäne Vdd core, während der andere Teil auf der Eingangsspannungsdomäne Vin ist. Die Transistoren MP1 und MP2 sind mit der Vdd Core Versorgungsschiene gekoppelt, während die Transistoren MN3 und MPs mit der Eingangsversorgungsschiene Vin gekoppelt sind.
Der Rohversorgungsgenerator verfolgt die konstante Versorgungsspannung in Bezug auf Vout. In einigen Ausführungsformen wird dies durch einen V-zu-I-Strom (Vbg/R, ungetrimmt) erzielt, der quer über den Widerstand R1 weitergeleitet wird, um den Spannungsabfall quer über PVT (Prozess, Spannung und Temperatur) konstant zu halten. Die Transistoren MN2 und MN3 heben die Schwellenspannungsvariation quer über PVT auf. Der Bypass-Schalter MPs wird während des Startups verwendet, wenn Vout Null ist, und wenn Vin niedrig ist. In diesem Fall kann der NVDRV Ausgang den Lowside-Treiber nicht treiben, daher wird in dieser Architektur der Bypass-Modus verwendet. $N D R V = (V o u t + (R 1 * \frac{V b g}{R}) + V g s (M N 2) - V g s (M N 3))$
16 veranschaulicht einen Schaltplan des Pegelschiebers 1600 für den invertierenden GS-GS-Wandler gemäß einigen Ausführungsformen. Die schematische Darstellung von 16 veranschaulicht eine Implementierung des Pegelschieberschemas 1400. Der Pegelschieber 1600 umfasst einen Impulsgenerator 1601, eine erste Pegelschieberstufe 1401_1-2 , eine zweite Pegelschieberstufe 1402_1-2 , eine dritte Pegelschieberstufe 1403_1-2 und eine vierte Pegelschieberstufe 1404_1-2 . Der Eingang wird von dem Impulsgenerator 1601 empfangen, der einen Abfallkantenimpuls und Anstiegkantenimpuls aus dem Eingang generiert. Die erste Pegelschieberstufe 1401_1-2 empfängt jeweils den Abfallkantenimpuls und Anstiegkantenimpuls in der Vdd-Core Domäne und generiert Ausgänge in der Vin Spannungsdomäne. Ein beliebiger geeigneter Pegelschieber kann verwendet werden, um die beiden parallelen Pegelschieber der ersten Pegelschieberstufe 1401_1-2 zu implementieren.
Der Abfallkantenimpuls in der Vin Spannungsdomäne wird durch die zweite Stufe 1402₁ auf die Vout Domäne mit einer Signalschwingung zwischen Vin und Vout pegelverschoben. Die Stufe 1402₁ umfasst den p-Typ-Transistor MP1, der in Serie mit dem diodenverbundenen MN1 Transistor gekoppelt ist. Der p-Typ-Transistor MP1 ist ein Transistor mit dickem Gate oder hoher Spannung, der den Ausgang der ersten Pegelschieberstufe 1401₁ empfängt. Die Source des Transistors MP1 ist mit der Vin Energieversorgungsschiene gekoppelt. Die Source von MN1 ist mit der Vout Versorgungsschiene gekoppelt. Der Drain des Transistors MN1 wird als Eingang an den n-Typ-Transistor MN3 der dritten Stufe 1403₁ geliefert. Der Source-Anschluss von MN3 ist mit der Vout Versorgungsschiene gekoppelt. Die dritte Stufe 1403₁ umfasst auch den p-Typ-Transistor MP3, der in Serie mit MN3 gekoppelt ist. Der Source-Anschluss von MP3 ist mit der VBoot Versorgungsschiene gekoppelt.
Der Anstiegkantenimpuls in der Vin Spannungsdomäne wird durch die zweite Stufe 1402₂ auf die Vout Domäne mit einer Signalschwingung zwischen Vin und Vout pegelverschoben. Die Stufe 1402₂ umfasst den p-Typ-Transistor MP2, der in Serie mit dem diodenverbundenen MN2 Transistor gekoppelt ist. Der p-Typ-Transistor MP2 ist ein Transistor mit dickem Gate oder hoher Spannung, der den Ausgang der ersten Pegelschieberstufe 1401₂ empfängt. Die Source des Transistors MP2 ist mit der Vin Energieversorgungsschiene gekoppelt. Die Source von MN2 ist mit der Vin Energieversorgungsschiene gekoppelt. Der Drain am Transistor MN2 wird als Eingang an den n-Typ-Transistor MN4 der dritten Stufe 1403₂ geliefert. Die dritte Stufe 1403₂ umfasst auch den p-Typ-Transistor MP4, der in Serie mit MN4 gekoppelt ist. Die Transistoren MP3 und MP4 bilden miteinander einen Stromspiegel, wobei der Transistor MP3 diodenverbunden ist. Der Source-Anschluss des Transistors MP4 ist mit der VBoot Versorgungsschiene gekoppelt. Der Transistor MP4 ist Teil der vierten Stufe 1404₁ .
Der Drain-Anschluss von MP4 ist mit einem Speicherelement gekoppelt, das Back-to-Back-gekoppelte Inverter 1601 und 1602 umfasst. Der p-Typ-Transistor der Inverter 1601 und 1602 ist mit der VBoot Versorgungsschiene gekoppelt. Die niedrige Versorgungsschiene ist mit dem n-Typ-Transistor der Inverter 1601 und 1602 gekoppelt. Die niedrige Versorgungsschiene ist LX. Der Ausgang des Speicherelements ist mit dem Ausgangsinverter 1604 gekoppelt. Der p-Typ-Transistor des Ausgangsinverters 1604 ist mit der Versorgungsschiene VBoot gekoppelt. Die niedrige Versorgungsschiene (LX) ist mit dem n-Typ-Transistor des Inverters 1604 gekoppelt.
Der Transistor MN4 ist in Serie mit dem p-Typ-Transistor MP5 der dritten Stufe 1403₂ gekoppelt. Der Source-Anschluss von MP5 ist mit der VBoot Versorgungsschiene gekoppelt. Der Transistor MP5 und der Transistor MP6 bilden gemeinsam einen Stromspiegel, wobei der Transistor MP5 diodenverbunden ist. Der Transistor MP6 ist ein Teil der vierten Stufe 1404₂ . Der Drain-Anschluss des Transistors MP6 ist mit dem Speicherelement gekoppelt. Die Anstieg- und Abfallkantenimpulse verhalten sich als Setz- und Rücksetzimpulse für das Speicherelement. Als solches verhält sich das Speicherelement als Setz-Rücksetz- (SR) Verriegelung gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der Setz- und Rücksetzimpuls setzen die schwebenden Knoten des Speicherelements und setzen diese zurück. Diese schwebenden Knoten sind Ausgänge der Inverter 1602 und 1603. Stromimpulse werden verwendet, um den Zustand der SR Verriegelung zu ändern, die aus den Eingangs-Signalkantenübergängen generiert werden. Dies stellt sicher, dass es keinen Ruhestrom (oder im Wesentlichen Null Ruhestrom) zusammen mit einem niedrigen mittleren Strom gibt. Die Transistoren MP1, MP2, MN3 und MN4 sind LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) Transistoren mit hoher Spannung mit höheren Vds Durchbruchgrenzen verglichen mit regulären MOSFETs. Die übrigen Transistoren sind Transistoren mit niedriger Spannung (die einen Mix aus Vorrichtungen mit dünnem und dicken Gate-Oxid umfasst). In verschiedenen Ausführungsformen ist der Transistor MP4 größer als die p-Typ-Vorrichtung der Inverter 1602 und 1603.
17 veranschaulicht eine grafische Darstellung 1700, die den Betrieb des Pegelschiebers für den invertierenden GS-GS-Wandler zeigt, gemäß einigen Ausführungsformen.
18 veranschaulicht eine Smart-Vorrichtung oder ein Computersystem oder ein SoC (System-on-Chip), die mit einer Energieverwaltung-Integrationsschaltung (PMIC) 2412 gekoppelt sind, welche den invertierenden GS-GS-Wandler verschiedener Ausführungsformen umfasst, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Es wird hervorgehoben, dass jene Elemente von 18, die dieselben Bezugszahlen (oder Namen) wie die Elemente irgendeiner anderen Figur aufweisen, in einer beliebigen Weise ähnlich der beschriebenen betrieben werden oder funktionieren können, jedoch nicht darauf beschränkt sind. In einigen Ausführungsformen liefert die PMIC 2312 mit dem invertierenden GS-GS-Wandler Energie an einen hochdichten dreidimensionalen (3D) X-Point Speicher. Die Ausgangsversorgungsspannung des invertierenden GS-GS-Wandlers beträgt 0 V bis -6 V.
In einigen Ausführungsformen stellt die Vorrichtung 2400 eine geeignete Rechnervorrichtung dar, wie ein Rechen-Tablet, ein Mobiltelefon oder Smartphone, einen Laptop, einen Desktop, eine Internet-of-Things (IOT) Vorrichtung, einen Server, eine am Körper tragbare Vorrichtung, eine Set-top Box, einen drahtlos betriebenen e-Reader oder dgl. Es ist klar, dass bestimmte Komponenten allgemein gezeigt werden und nicht alle Komponenten einer solchen Vorrichtung in der Vorrichtung 2400 gezeigt sind.
In einem Beispiel umfasst die Vorrichtung 2400 ein SoC (System-on-Chip) 2401. Eine Beispielgrenze des SoC 2401 wird unter Verwendung gestrichelter Linien in 18 veranschaulicht, wobei einige Beispielkomponenten innerhalb des SoC 2401 enthalten dargestellt sind - das SoC 2401 kann jedoch beliebige Komponenten der Vorrichtung 2400 aufweisen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 den Prozessor 2404. Der Prozessor 2404 kann eine oder mehrere physische Vorrichtungen umfassen, wie Mikroprozessoren, Anwendungsprozessoren, Mikrosteuereinheiten, programmierbare Logikvorrichtungen, Verarbeitungskerne oder andere Verarbeitungsmittel. Die Verarbeitungsoperationen, die von dem Prozessor 2404 vorgenommen werden, umfassen die Ausführung einer Betriebsplattform oder eines Betriebssystems, auf der oder dem Anwendungen und/oder Vorrichtungsfunktionen ausgeführt werden. Die Verarbeitungsoperationen umfassen Operationen in Bezug auf I/O (Eingabe/Ausgabe) mit einem menschlichen Benutzer oder mit anderen Vorrichtungen, Operationen in Bezug auf die Energieverwaltung, Operationen in Bezug auf die verbundene Rechnervorrichtung 2400 oder eine andere Vorrichtung und/oder dgl. Die Verarbeitungsoperationen können auch Operationen in Bezug auf Audio I/O und/oder Anzeige I/O umfassen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Prozessor 2404 mehrere Verarbeitungskerne (auch als Kerne bezeichnet) 2408a, 2408b, 2408c. Obwohl nur drei Kerne 2408a, 2408b, 2408c in 18 veranschaulicht sind, kann der Prozessor 2404 eine beliebige andere geeignete Anzahl von Verarbeitungskernen aufweisen, z.B. einige zehn, oder sogar hunderte von Verarbeitungskernen. Die Verarbeitungskerne 2408a, 2408b, 2408c können auf einem einzelnen integrierten Schaltungs- (IC) Chip implementiert sein. Außerdem kann der Chip einen oder mehrere gemeinsam genutzte und/oder private Caches, Busse oder Zwischenverbindungen, Grafik- und/oder Speichersteuereinheiten oder andere Komponenten aufweisen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Prozessor 2404 einen Cache 2406. In einem Beispiel können Abschnitte des Caches 2406 für einzelne Kerne 2408 dediziert sein (zum Beispiel ein erster Abschnitt des Caches 2406 dediziert für den Kern 2408a, ein zweiter Abschnitt des Caches 2406 dediziert für den Kern 2408b usw.). In einem Beispiel kann ein oder können mehrere Abschnitte des Caches 2406 von zwei oder mehr Kernen 2408 gemeinsam genutzt werden. Der Cache 2406 kann in verschiedene Ebenen geteilt werden, z.B. Level 1 (L1) Cache, Level 2 (L2) Cache, Level 3 (L3) Cache usw.
In einigen Ausführungsformen kann der Prozessorkern 2404 eine Abrufeinheit aufweisen, um Instruktionen (umfassend Instruktionen mit bedingten Verzweigungen) zur Ausführung durch den Kern 2404 abzurufen. Die Instruktionen können von beliebigen Speichervorrichtungen abgerufen werden, wie dem Speicher 2430. Der Prozessorkern 2404 kann auch eine Decodiereinheit aufweisen, um die abgerufenen Instruktionen zu decodieren. Zum Beispiel kann die Decodiereinheit die abgerufene Instruktion in eine Vielzahl von Mikrooperationen decodieren. Der Prozessorkern 2404 kann eine Planungseinheit aufweisen, um verschiedene Operationen vorzunehmen, die mit dem Speichern decodierter Instruktionen assoziiert sind. Zum Beispiel kann die Planungseinheit Daten von der Decodiereinheit halten, bis die Instruktionen versandbereit sind, z.B. bis alle Quellenwerte einer decodierten Instruktion verfügbar werden. In einer Ausführungsform kann die Planungseinheit decodierte Instruktionen für eine Ausführungseinheit zur Ausführung planen und/oder ausgeben (oder senden).
Die Ausführungseinheit kann die gesendeten Instruktionen ausführen, nachdem sie decodiert werden (z.B. von der Decodiereinheit) und versendet werden (z.B. von der Planungseinheit). In einer Ausführungsform kann die Ausführungseinheit mehr als eine Ausführungseinheit aufweisen (wie eine Abbildungsrechnereinheit, eine Grafikrechnereinheit, eine Universal-Rechnereinheit usw.). Die Ausführungseinheit kann auch verschiedene arithmetische Operationen vornehmen, wie Addition, Subtraktion, Multiplikation und/oder Division, und kann eine oder mehrere arithmetische Logikeinheiten (ALUs) aufweisen. In einer Ausführungsform kann ein Co-Prozessor (nicht gezeigt) verschiedene arithmetische Operationen in Verbindung mit der Ausführungseinheit vornehmen.
Ferner kann die Ausführungseinheit Instruktionen ungeordnet ausführen. Daher kann der Prozessorkern 2404 ein ungeordneter Prozessorkern in einer Ausführungsform sein. Der Prozessorkern 2404 kann auch eine Stilllegungseinheit aufweisen. Die Stilllegungseinheit kann ausgeführte Instruktionen stilllegen, nachdem sie festgelegt werden. In einer Ausführungsform kann die Stilllegung der ausgeführten Instruktionen dazu führen, dass der Prozessorzustand von der Ausführung der Instruktionen befreit wird, physische Register, die von den Instruktionen verwendet werden, freigegeben werden, usw. Der Prozessorkern 2404 kann auch eine Buseinheit aufweisen, um eine Kommunikation zwischen Komponenten des Prozessorkerns 2404 und anderen Komponenten über einen oder mehrere Busse zu ermöglichen. Der Prozessorkern 2404 kann auch ein oder mehrere Register aufweisen, um Daten zu speichern, auf die von verschiedenen Komponenten des Kerns 2404 zugegriffen wird (wie Werte in Bezug auf zugewiesene App-Prioritäten und/oder assoziierte Sub-Systemzustände (Modi)).
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 Konnektivitätsschaltungen 2431. Zum Beispiel umfassen Konnektivitätsschaltungen 2431 Hardware-Vorrichtungen (z.B. drahtlose und/oder verdrahtete Anschlüsse und Kommunikations-Hardware) und/oder Software-Komponenten (z.B. Treiber, Protokollstapel usw.), z.B. um es der Vorrichtung 2400 zu ermöglichen, mit externen Vorrichtungen zu kommunizieren. Die Vorrichtung 2400 kann von den externen Vorrichtungen getrennt sein, wie anderen Rechnervorrichtungen, drahtlosen Zugangspunkten oder Basisstationen usw.
In einem Beispiel können die Konnektivitätsschaltungen 2431 mehrere verschiedene Typen einer Konnektivität aufweisen. Um zu generalisieren, können die Konnektivitätsschaltungen 2431 zellulare Konnektivitätsschaltungen, drahtlose Konnektivitätsschaltungen usw. umfassen. Die zellularen Konnektivitätsschaltungen der Konnektivitätsschaltungen 2431 beziehen sich allgemein auf eine zellulare Netzkonnektivität, die von drahtlosen Trägern bereitgestellt wird, wie bereitgestellt von GSM (Global System for Mobile Communications) oder Variationen oder Ableitungen, CDMA (Code Division Multiple Access) oder Variationen oder Ableitungen, TDM (Time Division Multiplexing) oder Variationen oder Ableitungen, 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Universal Mobile Telecommunications Systems (UMTS) oder Variationen oder Ableitungen, 3GPP Long-Term Evolution (LTE) System oder Variationen oder Ableitungen, 3GPP LTE-Advanced (LTE-A) System oder Variationen oder Ableitungen, Fifth Generation (5G) Wireless System oder Variationen oder Ableitungen, 5G Mobile Networks System oder Variationen oder Ableitungen, 5G New Radio (NR) System oder Variationen oder Ableitungen, oder anderen zellularen Dienststandards. Drahtlose Konnektivitätsschaltungen (oder eine drahtlose Schnittstelle) der Konnektivitätsschaltungen 2431 beziehen sich auf eine drahtlose Konnektivität, die nicht zellular ist, und können persönliche Netze (wie Bluetooth, Near Field usw.), lokale Netze (wie Wi-Fi), und oder Weitverkehrsnetze (wie WiMax), und/oder eine andere drahtlose Kommunikation umfassen. In einem Beispiel können die Konnektivitätsschaltungen 2431 eine Netzschnittstelle umfassen, wie z.B. eine verdrahtete oder drahtlose Schnittstelle, so dass eine Systemausführungsform in eine drahtlose Vorrichtung, zum Beispiel ein Mobiltelefon oder einen Personal Digital Assistant, eingeschlossen werden kann.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 einen Steuerhub 2432, der Hardware-Vorrichtungen und/oder Software-Komponenten in Bezug auf eine Interaktion mit einer oder mehreren I/O Vorrichtungen repräsentiert. Zum Beispiel kann der Prozessor 2404 mit einer oder mehreren von der Anzeige 2422, einer oder mehreren peripheren Vorrichtungen 2424, Speichervorrichtungen 2428, einer oder mehreren anderen externen Vorrichtungen 2429 usw. über den Steuerhub 2432 kommunizieren. Der Steuerhub 2432 kann ein Chipsatz, ein Platform Control Hub (PCH) und/oder dgl. sein.
Zum Beispiel veranschaulicht der Steuerhub 2432 einen oder mehrere Verbindungspunkte für zusätzliche Vorrichtungen, die z.B. mit der Vorrichtung 2400 verbunden sind, durch die ein Benutzer mit dem System interagieren kann. Zum Beispiel können Vorrichtungen (z.B. Vorrichtungen 2429), die mit der Vorrichtung 2400 verbunden sein können, Mikrofonvorrichtungen, Lautsprecher- oder Stereosysteme, Audio-Vorrichtungen, Videosysteme oder andere Anzeigevorrichtungen, Tastatur- oder Keypad-Vorrichtungen oder andere I/O Vorrichtungen zur Verwendung mit spezifischen Anwendungen, wie Kartenleser oder andere Vorrichtungen, umfassen.
Wie im Vorstehenden angegeben, kann der Steuerhub 2432 mit Audio-Vorrichtungen, einer Anzeige 2422 usw. interagieren. Zum Beispiel kann eine Eingabe durch ein Mikrofon oder eine andere Audio-Vorrichtung eine Eingabe oder Befehle für eine oder mehrere Anwendungen oder Funktionen der Vorrichtung 2400 liefern. Zusätzlich kann ein Audio-Ausgang anstelle von oder zusätzlich zu einem Anzeigeausgang geliefert werden. Wenn in einem anderen Beispiel die Anzeige 2422 einen Berührungsbildschirm aufweist, agiert die Anzeige 2422 auch als Eingabevorrichtung, die mindestens teilweise von dem Steuerhub 2432 verwaltet werden kann. Es kann auch zusätzliche Knöpfe oder Schalter an der Rechnervorrichtung 2400 geben, um I/O Funktionen bereitzustellen, die von dem Steuerhub 2432 verwaltet werden. In einer Ausführungsform verwaltet der Steuerhub 2432 Vorrichtungen, wie Akzelerometer, Kameras, Lichtsensoren oder andere Umgebungssensoren, oder andere Hardware, die in die Vorrichtung 2400 eingeschlossen werden können. Die Eingabe kann ein Teil einer direkten Benutzerinteraktion sein sowie eine Umgebungseingabe in das System bereitstellen, um seine Operationen zu beeinflussen (wie Rauschfiltern, Einstellen von Anzeigen zur Helligkeitsdetektion, Anwenden eines Blitzes für eine Kamera oder andere Merkmale).
In einigen Ausführungsformen kann der Steuerhub 2432 mit verschiedenen Vorrichtungen gekoppelt sein, wobei ein beliebiges geeignetes Kommunikationsprotokoll verwendet wird, z.B. PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), USB (Universal Serial Bus), Thunderbolt, High Definition Multimedia Interface (HDMI), Firewire usw.
In einigen Ausführungsformen repräsentiert die Anzeige 2422 Hardware- (z.B. Anzeigevorrichtungen) und Software- (z.B. Treiber) Komponenten, die eine visuelle und/oder taktile Anzeige für einen Benutzer bereitstellen, um mit der Vorrichtung 2400 zu interagieren. Die Anzeige 2422 kann eine Anzeigeschnittstelle, einen Anzeigebildschirm und/oder eine Hardware-Vorrichtung aufweisen, die verwendet wird, um eine Anzeige für einen Benutzer bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Anzeige 2422 eine Berührungsbildschirm- (oder Touch Pad) Vorrichtung, die sowohl eine Ausgabe als auch eine Eingabe für einen Benutzer bereitstellt. In einem Beispiel kann die Anzeige 2422 direkt mit dem Prozessor 2404 kommunizieren., Die Anzeige 2422 kann eine oder mehrere sein von einer internen Anzeigevorrichtung, wie in einer mobilen elektronischen Vorrichtung, oder einer Laptop Vorrichtung oder einer externen Anzeigevorrichtung, die über eine Anzeigeschnittstelle (z.B. DisplayPort usw.) angeschlossen ist. In einer Ausführungsform kann die Anzeige 2422 eine am Kopf montierte Anzeige (HMD) sein, wie eine stereoskopische Anzeigevorrichtung zur Verwendung in Virtual Reality (VR) Anwendungen oder Augmented Reality (AR) Anwendungen.
In einigen Ausführungsformen, und obwohl in der Figur nicht veranschaulicht, kann die Vorrichtung 2400, zusätzlich zu (oder anstelle von) dem Prozessor 2404 eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) umfassen, die einen oder mehrere Grafikkerne umfasst, welche einen oder mehrere Aspekte der Anzeige von Inhalten auf der Anzeige 2422 steuern können.
Der Steuerhub 2432 (oder Plattform Controller Hub) kann Hardware-Schnittstellen und -Anschlüsse sowie Software-Komponenten (z.B. Treiber, Protokollstapel) aufweisen, um periphere Verbindungen, z.B. zu peripheren Vorrichtungen 2424, herzustellen.
Es ist klar, dass die Vorrichtung 2400 sowohl eine periphere Vorrichtung zu anderen Rechnervorrichtungen sein könnte als auch periphere Vorrichtungen damit verbunden aufweisen könnte. Die Vorrichtung 2400 kann einen „Docking“ Anschluss aufweisen, um mit anderen Rechnervorrichtungen für Zwecke verbunden zu werden, wie die Verwaltung (z.B. Herunterladen und/oder Hochladen, Ändern, Synchronisieren) von Inhalt auf der Vorrichtung 2400. Zusätzlich kann ein Docking Anschluss der Vorrichtung 2400 ermöglichen, mit bestimmten peripheren Vorrichtungen verbunden zu werden, die es der Rechnervorrichtung 2400 gestatten, eine Ausgabe von Inhalt zum Beispiel an audiovisuelle oder andere Systeme zu steuern.
Zusätzlich zu einem proprietären Docking Anschluss oder einer anderen proprietären Anschluss-Hardware kann die Vorrichtung 2400 periphere Verbindungen über übliche oder standardbasierte Anschlüsse herstellen. Übliche Typen können umfassen: einen Universal Serial Bus (USB) Anschluss (der eine beliebige Anzahl verschiedener Hardware-Schnittstellen aufweisen kann), DisplayPort, umfassend MiniDisplayPort (MDP), High Definition Multimedia Interface (HDMI), Firewire oder andere Typen.
In einigen Ausführungsformen können die Konnektivitätsschaltungen 2431 mit dem Steuerhub 2432 gekoppelt sein, z.B. zusätzlich zu oder anstelle von einer direkten Kopplung mit dem Prozessor 2404. In einigen Ausführungsformen kann die Anzeige 2422 mit dem Steuerhub 2432 gekoppelt sein, z.B. zusätzlich zu oder anstelle von einer direkten Kopplung mit dem Prozessor 2404.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 einen Speicher 2430, der mit dem Prozessor 2404 über eine Speicherschnittstelle 2434 gekoppelt ist. Der Speicher 2430 umfasst Speichervorrichtungen zum Speichern von Informationen in der Vorrichtung 2400.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Speicher 2430 eine Vorrichtung, um eine stabile Taktung aufrechtzuerhalten, wie mit Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Der Speicher kann umfassen: nicht flüchtige (Zustand ändert sich nicht, wenn die Energieversorgung für die Speichervorrichtung unterbrochen wird) und/oder flüchtige (Zustand ist unbestimmt, wenn die Energieversorgung für die Speichervorrichtung unterbrochen wird) Speichervorrichtungen. Die Speichervorrichtung 2430 kann sein: eine dynamische Speichervorrichtung mit wahlfreiem Zugriff (DRAM), eine statische Speichervorrichtung mit wahlfreiem Zugriff (SRAM), eine Flash-Speichervorrichtung, eine Phasenänderungsspeichervorrichtung oder irgendeine andere Speichervorrichtung mit geeigneter Leistung, um als Prozessspeicher zu dienen. In einer Ausführungsform kann der Speicher 2430 als Systemspeicher für die Vorrichtung 2400 betrieben werden, um Daten und Instruktionen zur Verwendung zu speichern, wenn der eine oder die mehreren Prozessoren 2404 eine Anwendung oder einen Prozess ausführen. Der Speicher 2430 kann Anwendungsdaten, Benutzerdaten, Musik, Fotos, Dokumente oder andere Daten speichern, sowie Systemdaten (egal ob langfristig oder temporär), die mit der Ausführung der Anwendungen und Funktionen der Vorrichtung 2400 in Zusammenhang stehen.
Elemente verschiedener Ausführungsformen und Beispiele werden auch bereitgestellt als maschinenlesbares Medium (z.B. Speicher 2430) zum Speichern der computerausführbaren Instruktionen (z.B. Instruktionen, um beliebige andere hier diskutierte Prozesse zu implementieren). Das maschinenlesbare Medium (z.B. Speicher 2430) kann umfassen, ist jedoch nicht beschränkt auf Flash-Speicher, optische Platten, CD-ROMs, DVD ROMs, RAMs, EPROMs, EEPROMs, magnetische oder optische Karten, Phasenänderungsspeicher (PCM) oder andere Typen von maschinenlesbaren Medien, die für das Speichern elektronischer oder computerausführbarer Instruktionen geeignet sind. Zum Beispiel können Ausführungsformen der Offenbarung als Computerprogramm (z.B. BIOS) heruntergeladen werden, das von einem entfernten Computer (z.B. einem Server) zu einem anfordernden Computer (z.B. einem Client) mittels Datensignalen über eine Kommunikationsverbindung (z.B. ein Modem oder eine Netzverbindung) transferiert werden kann.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 Temperaturmessschaltungen 2440, z.B. zum Messen der Temperatur verschiedener Komponenten der Vorrichtung 2400. In einem Beispiel können die Temperaturmessschaltungen 2440 in verschiedenen Komponenten eingebettet oder damit gekoppelt oder daran angeschlossen sein, deren Temperatur zu messen und zu überwachen ist. Zum Beispiel können die Temperaturmessschaltungen 2440 die Temperatur von (oder innerhalb von) einem oder mehreren der Kerne 2408a, 2408b, 2408c, dem Spannungsregler 2414, dem Speicher 2430, einer Mutterplatine eines SoC 2401 und/oder einer beliebigen anderen Komponente der Vorrichtung 2400 messen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 Energieverwaltungsschaltungen 2442, z.B. zum Messen der Energie, die von einer oder mehreren Komponenten der Vorrichtung 2400 verbraucht wird. In einem Beispiel können die Energieverwaltungsschaltungen 2442, zusätzlich zu oder anstelle von dem Messen der Energie, Spannung und/oder Strom messen. In einem Beispiel können die Energieverwaltungsschaltungen 2442 in verschiedenen Komponenten eingebettet oder damit gekoppelt oder daran angeschlossen sein, deren Energie-, Spannungs- und/oder Stromverbrauch zu messen und zu überwachen ist. Zum Beispiel können die Energieverwaltungsschaltungen 2442 die Energie, den Strom und/oder die Spannung, die von einem oder mehreren Spannungsreglern 2414 geliefert werden, die Energie, die von dem SoC 2401 geliefert wird, die Energie, die an die Vorrichtung 2400 geliefert wird, die Energie, die von dem Prozessor 2404 (oder einer beliebigen anderen Komponente) der Vorrichtung 2400 geliefert wird, usw. messen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 eine oder mehrere Spannungsreglerschaltungen, die allgemein als Spannungsregler (VR) 2414 bezeichnet werden. Der VR 2414 generiert Signale auf geeigneten Pegeln, die geliefert werden können, um beliebige geeignete Komponenten der Vorrichtung 2400 zu betreiben. Nur als Beispiel ist der VR 2414 so veranschaulicht, dass er Signale an den Prozessor 2404 der Vorrichtung 2400 liefert. In einigen Ausführungsformen empfängt der VR 2414 ein oder mehrere Spannungsidentifikations- (VID) Signale und generiert das Spannungssignal auf einem geeigneten Pegel auf der Basis der VID Signale. Verschiedene Typen von VRs können für den VR 2414 verwendet werden. Zum Beispiel kann der VR 2414 einen „Buck“ VR, „Boost“ VR, eine Kombination von Buck und Boost VRs, Low Dropout (LDO) Regler, Schalt-GS-GS-Regler, einen GS-GS-Regler auf der Basis einer Steuereinheit mit konstanter Einschaltdauer usw. aufweisen. Ein Buck VR wird allgemein in Energieversorgungsanwendungen verwendet, bei denen eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung in einem Verhältnis transformiert werden muss, das kleiner ist als eine Einheit. Ein Boost VR wird allgemein in Energieversorgungsanwendungen verwendet, bei denen eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung in einem Verhältnis transformiert werden muss, das größer ist als eine Einheit. In einigen Ausführungsformen hat jeder Prozessorkern seinen eigenen VR, der von einer PCU 2410a/b und/oder PMIC 2412 gesteuert wird. In einigen Ausführungsformen hat jeder Kern ein Netz verteilter LDOs, um eine effiziente Steuerung für die Energieverwaltung bereitzustellen. Die LDOs können digitale, analoge oder eine Kombination von digitalen oder analogen LDOs sein. In einigen Ausführungsformen umfasst der VR 2414 eine Stromverfolgungsvorrichtung, um den Strom durch eine oder mehrere Energieversorgungsschienen zu messen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 eine oder mehrere Taktgeneratorschaltungen, die allgemein als Taktgenerator 2416 bezeichnet werden. Der Taktgenerator 2416 generiert Taktsignale auf geeigneten Frequenzebenen, die beliebigen geeigneten Komponenten der Vorrichtung 2400 zugeführt werden können. Nur als Beispiel ist der Taktgenerator 2416 so veranschaulicht, dass er Taktsignale an den Prozessor 2404 der Vorrichtung 2400 liefert. In einigen Ausführungsformen empfängt der Taktgenerator 2416 ein oder mehrere Frequenzidentifikations- (FID) Signale und generiert Taktsignale auf einer geeigneten Frequenz auf der Basis der FID Signale.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 eine Batterie 2418, die Energie an verschiedene Komponenten der Vorrichtung 2400 liefert. Nur als Beispiel ist die Batterie 2418 so veranschaulicht, dass sie Energie an den Prozessor 2404 liefert. Obwohl in den Figuren nicht veranschaulicht, kann die Vorrichtung 2400 Ladeschaltungen umfassen, z.B. um die Batterie erneut zu laden, auf der Basis der Wechselstrom- (WS-) Energieversorgung, die von einem WS-Adapter empfangen wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 eine Energiesteuereinheit (PCU) 2410 (auch als Energieverwaltungseinheit (PMU), Energiesteuereinheit usw. bezeichnet). In einem Beispiel können einige Abschnitte der PCU 2410 von einem oder mehreren Verarbeitungskernen 2408 implementiert werden, und diese Abschnitte der PCU 2410 werden symbolisch unter Verwendung eines gestrichelten Kästchens veranschaulicht und als PCU 2410a bezeichnet. In einem Beispiel können einige andere Abschnitte der PCU 2410 außerhalb der Verarbeitungskerne 2408 implementiert werden, und diese Abschnitte der PCU 2410 werden symbolisch unter Verwendung eines gestrichelten Kästchens veranschaulicht und als PCU 2410b bezeichnet. Die PCU 2410 kann verschiedene Energieverwaltungsoperationen für die Vorrichtung 2400 implementieren. Die PCU 2410 kann Hardware-Schnittstellen, Hardware-Schaltungen, Anschlüsse, Register usw. sowie Software-Komponenten (z.B. Treiber, Protokollstapel) umfassen, um verschiedene Energieverwaltungsoperationen für die Vorrichtung 2400 zu implementieren.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 2400 eine Energieverwaltung-Integrationsschaltung (PMIC) 2412, z.B. um verschiedene Energieverwaltungsoperationen für die Vorrichtung 2400 zu implementieren. In einigen Ausführungsformen ist die PMIC 2412 eine Reconfigurable Power Management IC (RPMIC) und/oder eine IMVP (Intel® Mobile Voltage Positioning). In einem Beispiel ist die PMIC innerhalb eines IC Chips getrennt von dem Prozessor 2404. Die PMIC kann verschiedene Energieverwaltungsoperationen für die Vorrichtung 2400 implementieren. Die PMIC 2412 kann Hardware-Schnittstellen, Hardware-Schaltungen, Anschlüsse, Register usw. sowie Software-Komponenten (z.B. Treiber, Protokollstapel) umfassen, um verschiedene Energieverwaltungsoperationen für die Vorrichtung 2400 zu implementieren.
In einem Beispiel umfasst die Vorrichtung 2400 eine oder beide von der PCU 2410 oder PMIC 2412. In einem Beispiel kann irgendeine von der PCU 2410 oder PMIC 2412 in der Vorrichtung 2400 fehlen, und daher werden diese Komponenten unter Verwendung gestrichelter Linien veranschaulicht.
Verschiedene Energieverwaltungsoperationen der Vorrichtung 2400 können von der PCU 2410, von der PMIC 2412 oder von einer Kombination der PCU 2410 und der PMIC 2412 vorgenommen werden. Zum Beispiel kann oder können die PCU 2410 und/oder die PMIC 2412 einen Energiezustand (z.B. P-Zustand) für verschiedene Komponenten der Vorrichtung 2400 auswählen. Zum Beispiel kann oder können die PCU 2410 und/oder die PMIC 2412 einen Energiezustand (z.B. in Übereinstimmung mit der ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) Spezifikation) für verschiedene Komponenten der Vorrichtung 2400 auswählen. Nur als Beispiel kann oder können die PCU 2410 und/oder die PMIC 2412 bewirken, dass verschiedene Komponenten der Vorrichtung 2400 in einen Schlaf-Zustand, in einen aktiven Zustand, in einen geeigneten C Zustand (z.B. C0 Zustand oder anderen geeigneten C Zustand in Übereinstimmung mit der ACPI Spezifikation) usw. übergehen. In einem Beispiel kann oder können die PCU 2410 und/oder die PMIC 2412 einen Spannungsausgang von dem VR 2414 und/oder eine Frequenz eines Taktsignalausgangs von dem VR 2414 steuern, z.B. jeweils durch Ausgeben des VID Signals und/oder des FID Signals. In einem Beispiel kann oder können die PCU 2410 und/oder die PMIC 2412 den Batterieleistungsverbrauch, das Laden der Batterie 2418 und Merkmale steuern, die mit einem Energiesparbetrieb in Zusammenhang stehen.
Der Taktgenerator 2416 kann einen Phasenregelkreis (PLL), einen Frequenzregelkreis (FLL) oder irgendeine geeignete Taktquelle umfassen. In einigen Ausführungsformen hat jeder Kern des Prozessors 2404 seine eigene Taktquelle. Als solcher kann jeder Kern auf einer Frequenz betrieben werden unabhängig von der Betriebsfrequenz eines anderen Kerns. In einigen Ausführungsformen nimmt oder nehmen die PCU 2410 und/oder die PMIC 2412 eine adaptive oder dynamische Frequenzskalierung oder -einstellung vor. Zum Beispiel kann die Taktfrequenz eines Prozessors erhöht werden, wenn der Kern nicht auf seiner maximalen Energieverbrauchsschwelle oder -grenze betrieben wird. In einigen Ausführungsformen bestimmt oder bestimmen die PCU 2410 und/oder die PMIC 2412 die Betriebsbedingung jedes Kerns eines Prozessors und stellt oder stellen opportunistisch die Frequenz und/oder Energieversorgungsspannung dieses Kerns ein, ohne dass die Kerntaktquelle (z.B. PLL dieses Kerns) die Verriegelung verliert, wenn die PCU 2410 und/oder die PMIC 2412 bestimmt oder bestimmen, dass der Kern unter einer Zielleistungsgrenze betrieben wird. Wenn zum Beispiel ein Kern Strom aus einer Energieversorgungsschiene zieht, der kleiner ist als ein Gesamtstrom, welcher für diesen Kern oder den Prozessor 2404 zugeordnet ist, kann oder können dann die PCU 2410 und/oder die PMIC 2412 temporär das Ziehen der Energie für diesen Kern oder Prozessor 2404 erhöhen (z.B. durch Erhöhen der Taktfrequenz und/oder des Energieversorgungs-Spannungspegels), so dass der Kern oder Prozessor 2404 ein höheres Leistungsniveau erfüllen kann. Als solche kann oder können die Spannung und/oder Frequenz temporär für den Prozessor 2404 erhöht werden, ohne die Produktzuverlässigkeit zu beeinträchtigen.
In einem Beispiel kann oder können die PCU 2410 und/oder die PMIC 2412 Energieverwaltungsoperationen vornehmen, z.B. mindestens teilweise auf der Basis des Empfangens der Messungen von den Energiemessschaltungen 2442, Temperaturmessschaltungen 2440, des Ladungspegels der Batterie 2418 und/oder irgendwelcher geeigneter Informationen, die für die Energieverwaltung verwendet werden können. Zu diesem Zweck ist die PMIC 2412 kommunikativ mit einem oder mehreren Sensoren gekoppelt, um verschiedene Werte/Variationen eines oder mehrerer Faktoren abzufühlen/zu detektieren, die einen Effekt auf das Energie-/thermische Verhalten des Systems/der Plattform haben. Beispiele des einen oder der mehreren Faktoren umfassen elektrischen Strom, Spannungsabfall, Temperatur, Betriebsfrequenz, Betriebsspannung, Energieverbrauch, Inter-Kern-Kommunikationsaktivität usw. Einer oder mehrere dieser Sensoren können in physischer Nähe (und/oder thermischem Kontakt/Kopplung) mit einer oder mehreren Komponenten oder Logik/IP Blöcken eines Rechnersystems bereitgestellt sein. Zusätzlich kann oder können einer oder mehrere Sensoren direkt mit der PCU 2410 und/oder der PMIC 2412 in mindestens einer Ausführungsform gekoppelt sein, um es der PCU 2410 und/oder der PMIC 2412 zu gestatten, die Prozessorkernenergie mindestens teilweise auf der Basis von einem oder mehreren Werten zu verwalten, die von einem oder mehreren der Sensoren detektiert werden.
Ebenso wird ein Beispiel eines Software-Stapels der Vorrichtung 2400 veranschaulicht (obwohl nicht alle Elemente des Software-Stapels veranschaulicht werden). Nur als Beispiel können die Prozessor 2404 Anwendungsprogramme 2450, ein Betriebssystem 2452, ein oder mehrere energieverwaltungs- (PM) spezifische Anwendungsprogramme (z.B. generisch als PM Anwendungen 2458 bezeichnet) und/oder dgl. ausführen. PM Anwendungen 2458 können auch von der der PCU 2410 und/oder der PMIC 2412 ausgeführt werden. Das OS 2452 kann auch eine oder mehrere PM Anwendungen 2456a, 2456b, 2456c umfassen. Das OS 2452 kann auch verschiedene Treiber 2454a, 2454b, 2454c usw. umfassen, von denen einige für Energieverwaltungszwecke spezifisch sein können. In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 2400 ferner ein Basic Input/Output System (BIOS) 2420 umfassen. Das BIOS 2420 kann mit dem OS 2452 (z.B. über einen oder mehrere Treiber 2454) kommunizieren, mit den Prozessoren 2404 kommunizieren, usw.
Zum Beispiel kann oder können eines oder mehrere von den PM Anwendungen 2458, 2456, Treibern 2454, dem BIOS 2420 usw. verwendet werden, um energieverwaltungsspezifische Aufgaben zu implementieren, z.B. um die Spannung und/oder die Frequenz verschiedener Komponenten der Vorrichtung 2400 zu steuern, um den Aufwach-Zustand, Schlaf-Zustand und/oder irgendeinen anderen geeigneten Energiezustand verschiedener Komponenten der Vorrichtung 2400 zu steuern, den Batterieleistungsverbrauch, das Laden der Batterie 2418, Merkmale in Bezug auf den Energiesparbetrieb usw. zu steuern.
Die Bezugnahme in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „eine einzelne Ausführungsform“ oder „andere Ausführungsformen“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder eine Charakteristik, die in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben werden, in mindestens einigen Ausführungsformen enthalten ist, jedoch nicht unbedingt allen Ausführungsformen. Das verschiedene Auftreten von „eine Ausführungsform“, „eine einzelne Ausführungsform“ oder „einige Ausführungsformen“ bezieht sich nicht unbedingt immer auf dieselben Ausführungsformen. Wenn die Beschreibung angibt, dass eine Komponente, ein Merkmal, eine Struktur oder eine Charakteristik eingeschlossen sein „kann“ oder „könnte“, muss diese bestimmte Komponente, das Merkmal, die Struktur oder die Charakteristik nicht eingeschlossen sein. Wenn die Beschreibung oder ein Anspruch auf „ein“ Element Bezug nimmt, bedeutet dies nicht, dass es nur eines der Elemente gibt. Wenn die Beschreibung oder ein Anspruch auf „ein zusätzliches“ Element Bezug nimmt, schließt dies nicht aus, dass es mehr als eines der zusätzlichen Elemente gibt.
Ferner können die bestimmten Merkmale, Strukturen, Funktionen oder Charakteristiken in einer beliebigen geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden. Zum Beispiel kann eine erste Ausführungsform mit einer zweiten Ausführungsform in jedem Fall kombiniert werden, wo die bestimmten Merkmale, Strukturen, Funktionen oder Charakteristiken, die mit den beiden Ausführungsformen assoziiert sind, einander nicht ausschließen.
Obwohl die Offenbarung in Verbindung mit spezifischen Ausführungsformen davon beschrieben wurde, sind für gewöhnliche Fachleute im Licht der vorstehenden Beschreibung viele Alternativen, Modifikationen und Variationen solcher Ausführungsformen ersichtlich. Die Ausführungsformen der Offenbarung sollen alle derartigen Alternativen, Modifikationen und Variationen so umfassen, dass sie in den breiten Umfang der beigeschlossenen Ansprüche fallen.
Zusätzlich können wohlbekannte Energie/Erdeverbindungen mit integrierten Schaltungs- (IC) Chips und anderen Komponenten in den dargestellten Figuren gezeigt sein oder nicht, für Zwecke der einfachen Veranschaulichung und Diskussion, und um die Offenbarung nicht zu überdecken. Ferner können Anordnungen in Blockbildform gezeigt werden, um zu vermeiden, die Offenbarung zu überdecken, und auch angesichts der Tatsache, dass spezifische Details in Bezug auf die Implementierung solcher Blockbildanordnungen stark von der Plattform abhängig sind, innerhalb welcher die vorliegende Offenbarung zu implementieren ist (d.h. solche spezifischen Details sollten innerhalb der Kenntnisse eines Fachmanns liegen). Wenn spezifische Details (z.B. Schaltungen) angeführt werden, um Beispiele von Ausführungsformen der Offenbarung zu beschreiben, ist es für Fachleute klar, dass die Offenbarung ohne oder mit Variationen dieser spezifischen Details praktiziert werden kann. Die Beschreibung ist daher als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen.
Verschiedene hier beschriebene Ausführungsformen werden als Beispiele veranschaulicht. Die Merkmale dieser Beispiele können in einer beliebigen geeigneten Weise miteinander kombiniert werden. Diese Beispiele umfassen:
Beispiel 1: Vorrichtung, umfassend: einen n-Typ-Highside-Feldeffekttransistor (HSFET), der mit einer ersten Energieversorgungsschiene und einem Induktor gekoppelt ist; einen n-Typ-Lowside-Feldeffekttransistor (LSFET), der in Serie mit dem HSFET gekoppelt ist und mit einer zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen ersten Treiber, um den HSFET zu treiben, wobei der erste Treiber über eine dritte Versorgungsschiene mit Energie versorgt wird und mit dem Induktor gekoppelt ist; einen zweiten Treiber, um den LSFET zu treiben, wobei der zweite Treiber über eine vierte Versorgungsschiene mit Energie versorgt wird und mit der zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und eine Bootstrap-Schaltung, umfassend: einen Kondensator, der mit dem Induktor und der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Schalter, der mit dem Kondensator und der vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist.
Beispiel 2: Vorrichtung von Beispiel 1, wobei die vierte Versorgungsschiene eine vierte Versorgungsspannung zu liefern hat, welche von der ersten Versorgungsspannung abgeleitet ist, die von der ersten Energieversorgungsschiene geliefert wird.
Beispiel 3: Vorrichtung von Beispiel 2, umfassend einen Versorgungsgenerator, um die vierte Versorgungsspannung von der ersten Versorgungsspannung abzuleiten.
Beispiel 4: Vorrichtung von Beispiel 3, wobei der Versorgungsgenerator einen Versorgungsgenerator mit offener Schleife umfasst.
Beispiel 5: Vorrichtung von Beispiel 3, wobei der Versorgungsgenerator einen Versorgungsgenerator mit geschlossener Schleife umfasst.
Beispiel 6: Vorrichtung von Beispiel 1, wobei der Schalter ein Transistor mit fünf Anschlüssen ist.
Beispiel 7: Vorrichtung von Beispiel 1, wobei der Schalter umfasst: einen Source-Anschluss, der mit der vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Drain-Anschluss, der mit der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Substrat-Anschluss, der mit einer Erdeversorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Bulk-Anschluss, der mit einer dynamischen Vorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Beispiel 8: Vorrichtung von Beispiel 7, wobei der Schalter ein erster Schalter ist, wobei die dynamische Vorspannungsschaltung umfasst: einen zweiten Schalter, der mit dem Bulk-Anschluss und der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen dritten Schalter, der mit dem Bulk-Anschluss und einem Paar von kreuzgekoppelten Transistoren gekoppelt ist.
Beispiel 9: Vorrichtung von Beispiel 8, wobei die kreuzgekoppelten Transistoren umfassen: einen ersten Transistor, umfassend: einen Source-Anschluss, der mit dem dritten Schalter gekoppelt ist; einen Gate-Anschluss, der mit der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Drain-Anschluss, der mit der Erdeversorgungsschiene gekoppelt ist; und einen zweiten Transistor, umfassend: einen Source-Anschluss, der mit dem dritten Schalter gekoppelt ist; einen Gate-Anschluss, der mit der Erdeversorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Drain-Anschluss, der mit der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist.
Beispiel 10: Vorrichtung von Beispiel 8, wobei der erste und zweite Schalter durch eine Steuerung steuerbar sind, und wobei der dritte Schalter durch eine Inverse der Steuerung steuerbar ist.
Beispiel 11: Vorrichtung von Beispiel 1, wobei die erste Versorgungsschiene eine Eingangsversorgungsschiene ist, und wobei die zweite Versorgungsschiene eine Ausgangsversorgungsschiene ist.
Beispiel 12: Vorrichtung von Beispiel 1, wobei der Induktor mit einer niedrigen Versorgungsschiene des ersten Treibers gekoppelt ist.
Beispiel 13: Vorrichtung von Beispiel 1, wobei die zweite Versorgungsschiene mit einer niedrigen Versorgungsschiene des zweiten Treibers gekoppelt ist.
Beispiel 14: Vorrichtung von Beispiel 1, umfassend einen Lastkondensator, der mit dem Induktor, einer Erdeversorgungsschiene und der zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist.
Beispiel 15: Vorrichtung, umfassend: einen n-Typ-Highside-Schalter, der mit einer ersten Energieversorgungsschiene und einem Induktor gekoppelt ist; einen n-Typ-Lowside-Schalter, der in Serie mit dem n-Typ-Highside-Schalter gekoppelt ist und mit einer zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist, die eine Ausgangsenergieversorgung zu liefern hat; einen Treiber, um den n-Typ-Highside-Schalter zu treiben, wobei der Treiber über eine dritte Versorgungsschiene mit Energie versorgt wird und mit dem Induktor gekoppelt ist; eine Bootstrap-Schaltung, umfassend: einen Kondensator, der mit dem Induktor und der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Schalter, der mit dem Kondensator und einer vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist, welche eine Energieversorgung zu liefern hat, die von der Ausgangsenergieversorgung abgeleitet ist.
Beispiel 16: Vorrichtung von Beispiel 15, wobei der Schalter umfasst: einen Source-Anschluss, der mit der vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Drain-Anschluss, der mit der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Substrat-Anschluss, der mit einer Erdeversorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Bulk-Anschluss, der mit einer dynamischen Vorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Beispiel 17: Vorrichtung, umfassend: einen dreidimensionalen Crosspoint Speicher; und eine Energieverwaltung-Integrationsschaltung (PMIC), umfassend einen Buck-Boost-GS-GS-Wandler, wobei der Buck-Boost-GS-GS-Wandler eine Energieversorgung für den dreidimensionalen Crosspoint Speicher zu liefern hat, wobei der Buck-Boost-GS-GS-Wandler umfasst: einen n-Typ-Highside-Feldeffekttransistor (HSFET), der mit einer ersten Energieversorgungsschiene und einem Induktor gekoppelt ist; einen n-Typ-Lowside-Feldeffekttransistor (LSFET), der in Serie mit dem HSFET gekoppelt ist und mit einer zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist, welche die Energieversorgung für den dreidimensionalen Crosspoint Speicher zu liefern hat; einen ersten Treiber, um den HSFET zu treiben, wobei der erste Treiber über eine dritte Versorgungsschiene mit Energie versorgt wird und mit dem Induktor gekoppelt ist; einen zweiten Treiber, um den LSFET zu treiben, wobei der zweite Treiber über eine vierte Versorgungsschiene mit Energie versorgt wird und mit der zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und eine Bootstrap-Schaltung, umfassend: einen Kondensator, der mit dem Induktor und der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Schalter, der mit dem Kondensator und der vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist.
Beispiel 18: Vorrichtung von Beispiel 17, wobei der Schalter ein Transistor mit fünf Anschlüssen ist.
Beispiel 19: Vorrichtung von Beispiel 17, wobei der Schalter umfasst: einen Source-Anschluss, der mit der vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Drain-Anschluss, der mit der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Substrat-Anschluss, der mit einer Erdeversorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Bulk-Anschluss, der mit einer dynamischen Vorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Beispiel 20: Vorrichtung von Beispiel 19, wobei der Schalter ein erster Schalter ist, wobei die dynamische Vorspannungsschaltung umfasst: einen zweiten Schalter, der mit dem Bulk-Anschluss und der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen dritten Schalter, der mit dem Bulk-Anschluss und einem Paar von kreuzgekoppelten Transistoren gekoppelt ist.
Eine Zusammenfassung wird bereitgestellt, die es dem Leser gestattet, die Beschaffenheit und den Grundgedanken der technischen Offenbarung zu ermitteln. Die Zusammenfassung wird mit dem Verständnis vorgelegt, dass sie nicht verwendet wird, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche einzuschränken. Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch alleine als getrennte Ausführungsform steht.

Claims

Vorrichtung, umfassend: einen n-Typ-Highside-Feldeffekttransistor (HSFET), der mit einer ersten Energieversorgungsschiene und einem Induktor gekoppelt ist; einen n-Typ-Lowside-Feldeffekttransistor (LSFET), der in Serie mit dem HSFET gekoppelt ist und mit einer zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen ersten Treiber, um den HSFET zu treiben, wobei der erste Treiber über eine dritte Versorgungsschiene mit Energie versorgt wird und mit dem Induktor gekoppelt ist; einen zweiten Treiber, um den LSFET zu treiben, wobei der zweite Treiber über eine vierte Versorgungsschiene mit Energie versorgt wird und mit der zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und eine Bootstrap-Schaltung, umfassend: einen Kondensator, der mit dem Induktor und der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Schalter, der mit dem Kondensator und der vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vierte Versorgungsschiene eine vierte Versorgungsspannung zu liefern hat, welche von der ersten Versorgungsspannung abgeleitet ist, die von der ersten Energieversorgungsschiene geliefert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, umfassend einen Versorgungsgenerator, um die vierte Versorgungsspannung von der ersten Versorgungsspannung abzuleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Versorgungsgenerator einen Versorgungsgenerator mit offener Schleife umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Versorgungsgenerator einen Versorgungsgenerator mit geschlossener Schleife umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schalter ein Transistor mit fünf Anschlüssen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schalter umfasst: einen Source-Anschluss, der mit der vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Drain-Anschluss, der mit der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Substrat-Anschluss, der mit einer Erdeversorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Bulk-Anschluss, der mit einer dynamischen Vorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Schalter ein erster Schalter ist, wobei die dynamische Vorspannungsschaltung umfasst: einen zweiten Schalter, der mit dem Bulk-Anschluss und der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen dritten Schalter, der mit dem Bulk-Anschluss und einem Paar von kreuzgekoppelten Transistoren gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die kreuzgekoppelten Transistoren umfassen: einen ersten Transistor, umfassend: einen Source-Anschluss, der mit dem dritten Schalter gekoppelt ist; einen Gate-Anschluss, der mit der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Drain-Anschluss, der mit der Erdeversorgungsschiene gekoppelt ist; und einen zweiten Transistor, umfassend: einen Source-Anschluss, der mit dem dritten Schalter gekoppelt ist; einen Gate-Anschluss, der mit der Erdeversorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Drain-Anschluss, der mit der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste und zweite Schalter durch eine Steuerung steuerbar sind, und wobei der dritte Schalter durch eine Inverse der Steuerung steuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Versorgungsschiene eine Eingangsversorgungsschiene ist, und wobei die zweite Versorgungsschiene eine Ausgangsversorgungsschiene ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Induktor mit einer niedrigen Versorgungsschiene des ersten Treibers gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Versorgungsschiene mit einer niedrigen Versorgungsschiene des zweiten Treibers gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend einen Lastkondensator, der mit dem Induktor, einer Erdeversorgungsschiene und der zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist.
Vorrichtung, umfassend: einen n-Typ-Highside-Schalter, der mit einer ersten Energieversorgungsschiene und einem Induktor gekoppelt ist; einen n-Typ-Lowside-Schalter, der in Serie mit dem n-Typ-Highside-Schalter gekoppelt ist und mit einer zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist, die eine Ausgangsenergieversorgung zu liefern hat; einen Treiber, um den n-Typ-Highside-Schalter zu treiben, wobei der Treiber über eine dritte Versorgungsschiene mit Energie versorgt wird und mit dem Induktor gekoppelt ist; eine Bootstrap-Schaltung, umfassend: einen Kondensator, der mit dem Induktor und der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Schalter, der mit dem Kondensator und einer vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist, welche eine Energieversorgung zu liefern hat, die von der Ausgangsenergieversorgung abgeleitet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Schalter umfasst: einen Source-Anschluss, der mit der vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Drain-Anschluss, der mit der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Substrat-Anschluss, der mit einer Erdeversorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Bulk-Anschluss, der mit einer dynamischen Vorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Vorrichtung, umfassend: einen dreidimensionalen Crosspoint Speicher; und eine Energieverwaltung-Integrationsschaltung (PMIC), umfassend einen Buck-Boost-GS-GS-Wandler, wobei der Buck-Boost-GS-GS-Wandler eine Energieversorgung für den dreidimensionalen Crosspoint Speicher zu liefern hat, wobei der Buck-Boost-GS-GS-Wandler umfasst: einen n-Typ-Highside-Feldeffekttransistor (HSFET), der mit einer ersten Energieversorgungsschiene und einem Induktor gekoppelt ist; einen n-Typ-Lowside-Feldeffekttransistor (LSFET), der in Serie mit dem HSFET gekoppelt ist und mit einer zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist, welche die Energieversorgung für den dreidimensionalen Crosspoint Speicher zu liefern hat; einen ersten Treiber, um den HSFET zu treiben, wobei der erste Treiber über eine dritte Versorgungsschiene mit Energie versorgt wird und mit dem Induktor gekoppelt ist; einen zweiten Treiber, um den LSFET zu treiben, wobei der zweite Treiber über eine vierte Versorgungsschiene mit Energie versorgt wird und mit der zweiten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und eine Bootstrap-Schaltung, umfassend: einen Kondensator, der mit dem Induktor und der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Schalter, der mit dem Kondensator und der vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Schalter umfasst: einen Source-Anschluss, der mit der vierten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Drain-Anschluss, der mit der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; einen Substrat-Anschluss, der mit einer Erdeversorgungsschiene gekoppelt ist; und einen Bulk-Anschluss, der mit einer dynamischen Vorspannungsschaltung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Schalter ein erster Schalter ist, wobei die dynamische Vorspannungsschaltung umfasst: einen zweiten Schalter, der mit dem Bulk-Anschluss und der dritten Versorgungsschiene gekoppelt ist; und einen dritten Schalter, der mit dem Bulk-Anschluss und einem Paar von kreuzgekoppelten Transistoren gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Schalter ein Transistor mit fünf Anschlüssen ist.