JP2001237382A - 集積回路の電力消費調整回路装置 - Google Patents
集積回路の電力消費調整回路装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、基準電位（３）と供給電位（２）
に接続されている集積回路（１）に関する。この集積回
路（１）の活動度が異なると集積回路（１）の電流入力
に振動が起こるため、供給電位（２）での電流衝撃が起
こってしまうことがある。この供給電位（２）での電流
衝撃を回避することのできる回路装置を提供することが
本発明の課題である。 【解決手段】 この供給電位（２）での電流衝撃を回避
するために、制御可能な電流消費部（４）が集積回路内
に配置され、これによって集積回路（１）と電力負荷か
らなるコンビネーションの所要電力がほぼ一定になる。
に接続されている集積回路（１）に関する。この集積回
路（１）の活動度が異なると集積回路（１）の電流入力
に振動が起こるため、供給電位（２）での電流衝撃が起
こってしまうことがある。この供給電位（２）での電流
衝撃を回避することのできる回路装置を提供することが
本発明の課題である。 【解決手段】 この供給電位（２）での電流衝撃を回避
するために、制御可能な電流消費部（４）が集積回路内
に配置され、これによって集積回路（１）と電力負荷か
らなるコンビネーションの所要電力がほぼ一定になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路の電力消
費の調整回路装置に関する。
費の調整回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路は供給電圧によってエネルギー
を供給され、この時電流が集積回路に流れる。集積回路
の所要電力、および供給電圧と消費電流は過去に大いに
変化した。そうして例えばプロセッサの動作電圧が５Ｖ
から３，３Ｖに下げられた。
を供給され、この時電流が集積回路に流れる。集積回路
の所要電力、および供給電圧と消費電流は過去に大いに
変化した。そうして例えばプロセッサの動作電圧が５Ｖ
から３，３Ｖに下げられた。
【０００３】集積回路のこれからの進歩のために、Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏ
ａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，
１９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｏｖｅｒａｌｌ Ｒｏａｄ
ｍａｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉ
ｓｔｉｃｓ ＆ Ｇｌｏｓｓａｒｙ（ＳＩＡ Ｒｏａｄ
ｍａｐ）に基づく発展が期待されている。
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏ
ａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，
１９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｏｖｅｒａｌｌ Ｒｏａｄ
ｍａｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉ
ｓｔｉｃｓ ＆ Ｇｌｏｓｓａｒｙ（ＳＩＡ Ｒｏａｄ
ｍａｐ）に基づく発展が期待されている。
【０００４】ＳＩＡ Ｒｏａｄｍａｐ（Ｓｅｍｉｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ ＩｎｕｓｔｒｉｅＡｓｓｏｃｉａｔｉｏ
ｎ）の題材は、企業連合が見る、マイクロエレクトロニ
クスの予測されかつ期待される今後の発展についてであ
る。
ｄｕｃｔｏｒ ＩｎｕｓｔｒｉｅＡｓｓｏｃｉａｔｉｏ
ｎ）の題材は、企業連合が見る、マイクロエレクトロニ
クスの予測されかつ期待される今後の発展についてであ
る。
【０００５】今日（１９９９）と２０１１年との間の比
較を次の表に表してみた。
較を次の表に表してみた。
【０００６】
【表１】
【０００７】この表から、２０１１年には０．６Ｖの供
給電圧の際に２９０Ａの電流が予期されることが結論さ
れる。ここで２９０Ａは非常に大きな電流値とみなされ
る。今日の電気配線はエレクトロマイグレーションが起
こるためにボンディングワイヤあたり１Ａしか流せない
ため、どのようにして２９０Ａもを集積回路に加えるこ
とができるのかという問題が生じる。この問題の解決策
として、１万個のオーダーの多数の電気接続端子が役に
立つ。
給電圧の際に２９０Ａの電流が予期されることが結論さ
れる。ここで２９０Ａは非常に大きな電流値とみなされ
る。今日の電気配線はエレクトロマイグレーションが起
こるためにボンディングワイヤあたり１Ａしか流せない
ため、どのようにして２９０Ａもを集積回路に加えるこ
とができるのかという問題が生じる。この問題の解決策
として、１万個のオーダーの多数の電気接続端子が役に
立つ。
【０００８】次の問題はシステムノイズのコントロール
である。集積回路の活動度が小さく、それ故に消費電流
も同様に少ないという静止状態にある集積回路を例えば
活動性が高い状態に変えると、供給線路上で約２９０Ａ
の電流跳躍が生じてしまう。この電流跳躍はコントロー
ルされなければならない。電流供給の出力抵抗がたった
の０．０１ｍΩだけと低い場合ですら、１００Ａの電流
跳躍の際に１Ｖの電圧降下が生じる。このオーダーでの
電圧降下を容認することはできないし、しかも集積回路
がたった０．６Ｖの供給電圧で駆動される場合には不可
能である。
である。集積回路の活動度が小さく、それ故に消費電流
も同様に少ないという静止状態にある集積回路を例えば
活動性が高い状態に変えると、供給線路上で約２９０Ａ
の電流跳躍が生じてしまう。この電流跳躍はコントロー
ルされなければならない。電流供給の出力抵抗がたった
の０．０１ｍΩだけと低い場合ですら、１００Ａの電流
跳躍の際に１Ｖの電圧降下が生じる。このオーダーでの
電圧降下を容認することはできないし、しかも集積回路
がたった０．６Ｖの供給電圧で駆動される場合には不可
能である。
【０００９】典型的手段として、供給電圧の変動は供給
電圧の１０％の範囲内で容認される。
電圧の１０％の範囲内で容認される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電圧
源から見た回路装置の所要電力を少なくとも一時的に実
質的に一定にすることである。
源から見た回路装置の所要電力を少なくとも一時的に実
質的に一定にすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、集積回路が供給電圧を接続するための電気的接点を
有し、電力負荷が設けられおり、この電力負荷は自分の
所要電力を制御でき、かつその所要電力を集積回路の所
要電力に依存して制御できる、集積回路の電力消費調整
回路装置によって解決される。
り、集積回路が供給電圧を接続するための電気的接点を
有し、電力負荷が設けられおり、この電力負荷は自分の
所要電力を制御でき、かつその所要電力を集積回路の所
要電力に依存して制御できる、集積回路の電力消費調整
回路装置によって解決される。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明による解決策の利点は、電
圧源から見て分かるように、集積回路の所要電力が一定
であることである。この所要電力の一定性は有利には、
集積回路があまり電力を消費しない場合に集積回路と平
行して電力を受け入れる電力負荷によって実現される。
従って、この集積回路と電力負荷がコンビネーションで
ほぼ一定の電力を受け入れることになる。
圧源から見て分かるように、集積回路の所要電力が一定
であることである。この所要電力の一定性は有利には、
集積回路があまり電力を消費しない場合に集積回路と平
行して電力を受け入れる電力負荷によって実現される。
従って、この集積回路と電力負荷がコンビネーションで
ほぼ一定の電力を受け入れることになる。
【００１３】本発明の有利な特徴は、電力負荷が電気エ
ネルギーを熱エネルギーに変換するように構成されてい
ることである。この装置によって、余分な電力が消費さ
れる。
ネルギーを熱エネルギーに変換するように構成されてい
ることである。この装置によって、余分な電力が消費さ
れる。
【００１４】さらに有利には、集積回路と電力負荷から
なるコンビネーションの電力消費が実質的に一定である
ように電力負荷が制御される。この調整手段によって、
集積回路と電力負荷からなるコンビネーションの所要電
力が少なくとも一時的に実質的に一定であることが可能
になる。こうすることによって供給線路上での電流ピー
クと電流の落ち込みが回避される。
なるコンビネーションの電力消費が実質的に一定である
ように電力負荷が制御される。この調整手段によって、
集積回路と電力負荷からなるコンビネーションの所要電
力が少なくとも一時的に実質的に一定であることが可能
になる。こうすることによって供給線路上での電流ピー
クと電流の落ち込みが回避される。
【００１５】さらに有利には、集積回路があまり電力を
消費しない場合、電力負荷が比較的多くの電力を消費す
る。これによって、集積回路によって消費されない電力
が電力負荷によって消費される。そうしてまた同様に、
供給線路上での電流ピークと落ち込みが回避される。
消費しない場合、電力負荷が比較的多くの電力を消費す
る。これによって、集積回路によって消費されない電力
が電力負荷によって消費される。そうしてまた同様に、
供給線路上での電流ピークと落ち込みが回避される。
【００１６】本発明のさらなる有利な特徴において、電
力負荷の所要電力が実質的に一定な期間に電力負荷の所
要電力を低減するように構成されている。こうすること
によって、電力負荷が電力の大半を受け入れ、活動度が
低いうちは集積回路と電流消費部からなるコンビネーシ
ョンの所要電力を低減することができる。これは有利に
は、集積回路の動作周波数の逆数と比較して大きい時定
数によって行われる。そうすることによって集積回路と
電力負荷からなるコンビネーションの総所要電力が低減
され、このことがバッテリー駆動による回路の動作時間
を延長させる。引き続き電力負荷の所要電力はゼロまで
完全には引き下げられない。これは、集積回路が比較的
多くの電力を受け入れる場合、集積回路がさらに必要と
したときにすぐにスタンバイできる貯えを保持するため
である。
力負荷の所要電力が実質的に一定な期間に電力負荷の所
要電力を低減するように構成されている。こうすること
によって、電力負荷が電力の大半を受け入れ、活動度が
低いうちは集積回路と電流消費部からなるコンビネーシ
ョンの所要電力を低減することができる。これは有利に
は、集積回路の動作周波数の逆数と比較して大きい時定
数によって行われる。そうすることによって集積回路と
電力負荷からなるコンビネーションの総所要電力が低減
され、このことがバッテリー駆動による回路の動作時間
を延長させる。引き続き電力負荷の所要電力はゼロまで
完全には引き下げられない。これは、集積回路が比較的
多くの電力を受け入れる場合、集積回路がさらに必要と
したときにすぐにスタンバイできる貯えを保持するため
である。
【００１７】別の有利な特徴は、電力負荷、電力負荷制
御装置および／または電力負荷調整装置が集積回路内に
配置されていることである。これにより、集積回路の外
部に付加的な手間をかけることなくコンパクトな構成が
実現される。
御装置および／または電力負荷調整装置が集積回路内に
配置されていることである。これにより、集積回路の外
部に付加的な手間をかけることなくコンパクトな構成が
実現される。
【００１８】本発明の別の有利な特徴において、電力負
荷が制御可能な抵抗、トランジスタ、コンデンサおよび
／または別の集積回路を有するように構成されている。
このトランジスタは例えば電界効果トランジスタまたは
バイポーラトランジスタとして構成することが可能であ
り、そして抵抗、コンデンサおよびコイルのような回路
素子と結線することができる。電力負荷を別の集積回路
として構成するとさらに有利である。この別の集積回路
の部分領域を作動することによって所要電力を制御する
ことができる。
荷が制御可能な抵抗、トランジスタ、コンデンサおよび
／または別の集積回路を有するように構成されている。
このトランジスタは例えば電界効果トランジスタまたは
バイポーラトランジスタとして構成することが可能であ
り、そして抵抗、コンデンサおよびコイルのような回路
素子と結線することができる。電力負荷を別の集積回路
として構成するとさらに有利である。この別の集積回路
の部分領域を作動することによって所要電力を制御する
ことができる。
【００１９】本発明の別の局面では、集積回路の静止状
態への移行時に集積回路と電力負荷からなるコンビネー
ションの電力消費が減らされる。これによって、供給電
圧の電圧降下を引き起こしかねない供給線路での切り換
えパルスと電流衝撃が回避される。
態への移行時に集積回路と電力負荷からなるコンビネー
ションの電力消費が減らされる。これによって、供給電
圧の電圧降下を引き起こしかねない供給線路での切り換
えパルスと電流衝撃が回避される。
【００２０】さらに有利には、集積回路の静止状態への
移行時に集積回路の動作周波数が下げられる。このこと
によって、静止状態への移行の際には集積回路の所要電
力がゆっくりと減らされ、そして供給線路での電流衝撃
が回避される。
移行時に集積回路の動作周波数が下げられる。このこと
によって、静止状態への移行の際には集積回路の所要電
力がゆっくりと減らされ、そして供給線路での電流衝撃
が回避される。
【００２１】本発明の別の実施形態は従属項に記載され
ている。
ている。
【００２２】本発明を次に実施例に基づいてより詳しく
説明する。
説明する。
【００２３】
【実施例】図１に示された集積回路１は、供給電位２と
基準電位３の間の電力消費を少なくとも一時的に一定に
するのに適している。これは、集積された調整器／制御
装置を有する電力負荷４が供給電位２を介して一定の電
力を受け入れ、需要に応じて集積回路１にその電力をさ
らに供給またはすぐに消費することで達成される。
基準電位３の間の電力消費を少なくとも一時的に一定に
するのに適している。これは、集積された調整器／制御
装置を有する電力負荷４が供給電位２を介して一定の電
力を受け入れ、需要に応じて集積回路１にその電力をさ
らに供給またはすぐに消費することで達成される。
【００２４】調整器／制御装置を有する電力負荷４は、
分離された構成素子として集積回路１の外側に配置する
ことができ、または直接集積回路での実現も可能であ
る。
分離された構成素子として集積回路１の外側に配置する
ことができ、または直接集積回路での実現も可能であ
る。
【００２５】図２に本発明による別の装置が示されてい
る。この装置は、基準電位３、供給電位２および電力負
荷５に対する調整器／制御装置６から成る。この電力負
荷５は制御信号７を介して制御され、その結果、集積回
路１と電力負荷５による消費電力が少なくとも一時的に
一定になる。
る。この装置は、基準電位３、供給電位２および電力負
荷５に対する調整器／制御装置６から成る。この電力負
荷５は制御信号７を介して制御され、その結果、集積回
路１と電力負荷５による消費電力が少なくとも一時的に
一定になる。
【００２６】調整器／制御装置６は、集積回路１と電力
負荷５による消費電力がだいたい一定であり、そうして
供給電位２と基準電位３を介して加えられる電力が少な
くとも一時的に一定になるように作用する。そのために
調整器／制御装置６が、供給電位２を介して加えられる
電流を測定し、そしてその電流がほぼ一定であるように
作用する。これは、制御信号７を介して電力負荷５が制
御されることで達成できる。
負荷５による消費電力がだいたい一定であり、そうして
供給電位２と基準電位３を介して加えられる電力が少な
くとも一時的に一定になるように作用する。そのために
調整器／制御装置６が、供給電位２を介して加えられる
電流を測定し、そしてその電流がほぼ一定であるように
作用する。これは、制御信号７を介して電力負荷５が制
御されることで達成できる。
【００２７】図３に、図２に示された装置の変形実施形
態が表されている。図３と図２と相違点は、図３では調
整器／制御装置６が集積回路の消費電流だけを測定する
一方、図２ではそれと異なり調整器／制御装置が集積回
路と電力負荷の両方の消費電流を測定するというところ
である。この図３でもまた、調整器／制御装置６が電力
負荷５の所要電力をコントロールする。
態が表されている。図３と図２と相違点は、図３では調
整器／制御装置６が集積回路の消費電流だけを測定する
一方、図２ではそれと異なり調整器／制御装置が集積回
路と電力負荷の両方の消費電流を測定するというところ
である。この図３でもまた、調整器／制御装置６が電力
負荷５の所要電力をコントロールする。
【００２８】図４に、本発明による装置のさらに別の変
形実施形態が示されている。集積回路１は基準電位３と
供給電位２に接続されている。さらに周波数制御装置８
が設けられており、これを介して周波数制御信号９によ
って集積回路１の動作周波数を制御する。この装置によ
って、集積回路１の動作周波数を目下の動作状態に合わ
せることが可能である。そのようにして例えば集積回路
１が比較的長い静止状態にある間に集積回路１の動作周
波数をゆっくりと下げることができる。これは、そうす
ることによって供給電位２での電流衝撃を回避するため
である。
形実施形態が示されている。集積回路１は基準電位３と
供給電位２に接続されている。さらに周波数制御装置８
が設けられており、これを介して周波数制御信号９によ
って集積回路１の動作周波数を制御する。この装置によ
って、集積回路１の動作周波数を目下の動作状態に合わ
せることが可能である。そのようにして例えば集積回路
１が比較的長い静止状態にある間に集積回路１の動作周
波数をゆっくりと下げることができる。これは、そうす
ることによって供給電位２での電流衝撃を回避するため
である。
【００２９】図５に、本発明による装置の別の実施例が
示されている。チップ１０は基準電位３と供給電位２に
接続されている。チップ１０の外にコンデンサが設けら
れている。この実施例でチップ１０は、供給電位２に接
続されている８つの端子と、基準電位３に接続されてい
る８つの端子を自由に使える。チップ１０では基準電位
に対する８本の線路が、それぞれ１つのコイルとそれぞ
れ１つの抵抗から成る等価回路図で示されている。同様
に、供給電位に対する８本の線路もそれぞれ１つのコイ
ルとそれぞれ１つの抵抗によって負荷回路図として示さ
れている。基準電位３の８本の線路はアース結点１１と
接続されており、供給電位の８本の線路は電圧結点１２
と接続されている。アース結点１１と電圧結点１２の間
に電力負荷５とコンデンサが配置されている。さらに、
アース結点１１に集積回路１が接続されている。この集
積回路１は電圧調整器６と接続されており、この電圧調
整器自体は電圧結点１２と、制御信号７を介して電流消
費部５の制御メカニズムとに接続されている。
示されている。チップ１０は基準電位３と供給電位２に
接続されている。チップ１０の外にコンデンサが設けら
れている。この実施例でチップ１０は、供給電位２に接
続されている８つの端子と、基準電位３に接続されてい
る８つの端子を自由に使える。チップ１０では基準電位
に対する８本の線路が、それぞれ１つのコイルとそれぞ
れ１つの抵抗から成る等価回路図で示されている。同様
に、供給電位に対する８本の線路もそれぞれ１つのコイ
ルとそれぞれ１つの抵抗によって負荷回路図として示さ
れている。基準電位３の８本の線路はアース結点１１と
接続されており、供給電位の８本の線路は電圧結点１２
と接続されている。アース結点１１と電圧結点１２の間
に電力負荷５とコンデンサが配置されている。さらに、
アース結点１１に集積回路１が接続されている。この集
積回路１は電圧調整器６と接続されており、この電圧調
整器自体は電圧結点１２と、制御信号７を介して電流消
費部５の制御メカニズムとに接続されている。
【００３０】前記の全ての実施例において、電力負荷を
制御可能な抵抗、トランジスタまたは集積回路として構
成することができる。電力負荷を集積回路として構成す
る場合、この集積回路は次のように形成することができ
る。すなわち、回路装置が、集積回路の電力消費に応じ
て作動されるもしくは作動されない集積回路の装置と等
価に構成されているように形成することができる。この
ために例えば、集積回路１の電力消費に応じて拡大また
は縮小可能なリング発振器が適している。もしくは並列
の複数のリング発振器を作動させることもできる。
制御可能な抵抗、トランジスタまたは集積回路として構
成することができる。電力負荷を集積回路として構成す
る場合、この集積回路は次のように形成することができ
る。すなわち、回路装置が、集積回路の電力消費に応じ
て作動されるもしくは作動されない集積回路の装置と等
価に構成されているように形成することができる。この
ために例えば、集積回路１の電力消費に応じて拡大また
は縮小可能なリング発振器が適している。もしくは並列
の複数のリング発振器を作動させることもできる。
【図１】調整器／制御装置を備えた電力負荷を有する本
発明による装置である。
発明による装置である。
【図２】電力負荷と分離された調整器／制御装置とを有
する本発明の別の装置である。
する本発明の別の装置である。
【図３】電力負荷と分離された調整器／制御装置とを有
する本発明の別の装置である。
する本発明の別の装置である。
【図４】周波数制御のための本発明による回路図でる。
【図５】電力負荷を有する本発明による別の装置であ
る。
る。
１ 集積回路 ２ 供給電圧 ３ 基準電位 ４ 調整部／制御装置を有する電力負荷 ５ 電力負荷 ６ 調整部／制御装置 ７ 制御信号
Claims (9)
- 【請求項１】 集積回路が供給電圧を接続するための電
気的接点を有する集積回路（１）の電力消費調整回路装
置において、 それ自身の所要電力について制御可能な電力負荷（４）
が設けられおり、 該所要電力ｇｓ集積回路の所要電力に依存して制御され
ることを特徴とする回路装置。 - 【請求項２】 前記電力負荷（４）が電気エネルギーを
熱エネルギーに変換する、請求項１記載の回路装置。 - 【請求項３】 集積回路（１）と電力負荷（４）からな
るコンビネーションの電力消費が実質的に一定であるよ
うに電力負荷（４）が制御される、請求項１または２記
載の回路装置。 - 【請求項４】 前記集積回路（１）があまり電力を消費
しないとき電力負荷（４）が比較的多くの電力を消費す
る、請求項１〜３のいずれか一項記載の回路装置。 - 【請求項５】 前記電力負荷（４）の所要電力が実質的
に一定な期間に電力負荷（４）の所要電力が低減され
る、請求項１〜４のいずれか一項記載の回路装置。 - 【請求項６】 前記電力負荷（４）、電力負荷制御装置
および／または電力負荷調整装置が前記集積回路内に配
置されている、請求項１〜５のいずれか一項記載の回路
装置。 - 【請求項７】 前記電力負荷（４）が制御可能な抵抗、
トランジスタ、コンデンサおよび／または別の集積回路
を有する、制御装置１〜６のいずれか一項記載の回路装
置。 - 【請求項８】 集積回路（１）の静止状態への移行時に
集積回路（１）と電力負荷（４）からなるコンビネーシ
ョンの電力消費が減らされる、請求項１〜７のいずれか
一項記載の回路装置。 - 【請求項９】 前記集積回路（１）の静止状態への移行
時に集積回路の動作周波数が下げられる、請求項１〜８
のいずれか一項記載の回路装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19963813.6 | 1999-12-30 | ||
| DE19963813A DE19963813A1 (de) | 1999-12-30 | 1999-12-30 | Schaltungsanordnung zur Regelung des Leistungsverbrauchs eines integrierten Schaltkreises |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001237382A true JP2001237382A (ja) | 2001-08-31 |
| JP2001237382A5 JP2001237382A5 (ja) | 2008-01-24 |
Family
ID=7935018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001000197A Pending JP2001237382A (ja) | 1999-12-30 | 2001-01-04 | 集積回路の電力消費調整回路装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6448749B2 (ja) |
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