JP2004133929A

JP2004133929A - スケーラブル・プリドライバ−ドライバ・インターフェースのための方法およびシステム

Info

Publication number: JP2004133929A
Application number: JP2003332545A
Authority: JP
Inventors: Hayden C Cranford Jr; ヘイデン・シー・クランフォード・ジュニア; Westerfield J Ficken; ウェスターフィールド・ジェイ・フィッケン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: US20040066855A1; US7289572B2; JP3817536B2

Abstract

【課題】対応するスケーラブル電力を用いたスケーラブル出力駆動機能を有するプリドライバ／ドライバ・インターフェースのためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】このシステムはデータ・ソース２０５にそれぞれ結合され、イネーブル信号に応答し、対応するイネーブル信号がアサートされたときにのみ事前駆動データ信号を駆動し、対応するイネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる複数のプリドライバ２１０_１〜２１０_Ｎと、対応するイネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる複数のドライバ２１５_１〜２１５_Ｎ、プリドライバおよびドライバに結合され、イネーブル信号を選択的にアサートして、データ・ソースの可変出力駆動機能を出力に提供すると共に、スケーラブルな電力消費を提供するコントローラ２２５とを有するプリドライバ−ドライバ・インターフェース２００を含む。
【選択図】図２

Description

　本発明は、一般にはデータ送信機の電力消費制御に関し、より詳細には、対応するスケーラブル電力を用いたスケーラブル出力駆動機能を有するプリドライバ／ドライバ・インターフェースに関する。

　半導体デバイス内の電力消費を削減する利点は良く知られているが、従来技術の一部の標準回路構成では、電力消費を可能な限り節約することが実現されない。例えば、図１は、現在のドライバ・インターフェース１００アーキテクチャの概略ブロック図である。インターフェース１００は、データ・ソース１０５、プリドライバ１１０、およびドライバ１１５を含む。データ・ソース１０５は、ラッチまたはその他の周知のシステムであり、好ましい実施形態では、データを差分信号に変換するように動作する。プリドライバ１１０は、ソース１０５から差分データを受け取り、ドライバ１１５内のトランジスタＭ１およびトランジスタＭ２をオンにするのに十分な駆動力を生成する。ドライバ１１５内のトランジスタＭ３中の電流により、ドライバ１１５の機能が決定される。

　従来技術では通常、インターフェース１１０についての電力節約の改善を達成しようと試みる際に、ドライバ１１５を再構成または操作する。Ｍ１およびＭ２を含むドライバ１１５の構成のために、プリドライバ１１０は通常、ドライバ１１５と適切に相互作用するためにフル・パワーで動作し、それによって潜在的な電力節約の１つの手段が妨げられる。

　したがって、対応するスケーラブル電力を用いたスケーラブル出力駆動機能を有するプリドライバ／ドライバ・インターフェースのためのシステムおよび方法が必要である。本発明はそのような必要に対処する。

　対応するスケーラブル電力を用いたスケーラブル出力駆動機能を有するプリドライバ／ドライバ・インターフェースのためのシステムおよび方法が開示される。このシステムは、データ・ソースと、データ・ソースにそれぞれ結合され、イネーブル信号に応答し、対応するイネーブル信号がアサートされたときにのみ事前駆動データ信号を駆動し、対応するイネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる複数のプリドライバと、複数のプリドライバのうち１つにそれぞれ結合され、対応するプリドライバから対応する事前駆動データ信号を受け取り、対応するプリドライバに結合されたイネーブル信号に応答し、対応するイネーブル信号がアサートされたときにのみ事前駆動データ信号で出力を駆動し、対応するイネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる複数のドライバと、プリドライバおよびドライバに結合され、イネーブル信号を選択的にアサートして、データ・ソースの可変出力駆動機能を出力に提供すると共に、スケーラブルな電力消費を提供するコントローラとを有するプリドライバ−ドライバ・インターフェースを含む。プリドライバ−ドライバ・インターフェースのためのインターフェース方法は、（ａ）半導体デバイス中に複数の個々に始動可能なドライバ・ステージを設けるステップであって、各ステージが、対応する選択可能かつ始動可能なドライバに結合された、個々に選択可能かつ始動可能なプリドライバを含み、駆動機能で出力を駆動すると共に、各ドライバ・ステージについて増分電力で動作するステップと、（ｂ）制御システムを設けて、複数のドライバ・ステージを選択的に使用可能にし、追加のドライバ・ステージが使用可能であるとき、出力を十分なレベルで、増分式に増加する電力レベルで駆動するステップとを含む。

　本発明は、出力駆動機能をスケーリングして所望の設計点に合致させると共に、インターフェースの電力消費をより良好にスケーリングし、その結果不要な電力が使用されない。

　本発明は、モジュラ・プリドライバ／ドライバ・アーキテクチャを有することによって、スケーラブル出力駆動機能とそれに対応するスケーラブル電力消費を有するプリドライバ／ドライバ・インターフェースに関する。以下の説明は、当業者が本発明を作成および使用できるように提示し、特許出願とその要件の状況で提供されている。好ましい実施形態に対する様々な修正や、本明細書で説明する一般的原理および機能は、当業者にとって容易に明らかとなるであろう。したがって、図示する実施形態に本発明を限定するものではなく、本明細書で説明する原理および機能に調和する最も広い範囲が許されるべきである。

　図２は、プリドライバ−ドライバ・インターフェース２００についての好ましい実施形態の概略ブロック図である。インターフェース２００は、データ・ソース２０５、Ｎ個のプリドライバ２１０_ｘ、および対応するＮ個のドライバ／ＦＩＲ出力ステージ２１５_ｘを含む。プリドライバ２１０_ｘとドライバ／ＦＩＲ出力ステージ２１５_ｘの各組合せはドライバ・ステージ２２０_ｘであり、図１に示すプリドライバ１１０とドライバ１１５の組合せと機能的には同様に動作し、加えて、個々のドライバ・ステージ２２０_ｘを選択的に活動化する制御を可能にする。これは、プリドライバおよびドライバ中のデバイス・サイズを、図１に示すように単一のプリドライバ／ドライバを使用した場合よりも小さいサイズにすることができ、かつより低い電力にすることができるという追加の利点を有する。

　各ステージ２２０_ｘは、各ステージ２２０_ｘがデータ・ソース２０５からのデータで出力を駆動することを可能にする信号ＥＮ_ｘに応答する。好ましい実施形態の各ドライバ・ステージ２２０_ｘは平行に設けられ、増分駆動機能の有用な量、および対応する電力消費を提供するようにスケーリングされる。コントローラ２２５は、個々にアサート可能なイネーブル信号ＥＮ_１からＥＮ_Ｎを供給する。

　インターフェース２００の必要な駆動機能を決定した後は、コントローラ２２５が適切なイネーブル信号ＥＮ_１からＥＮ_Ｎをアサートして必要な駆動機能を達成し、構成が決して変更されないという点で、インターフェース２００は静的な解決策として実施される。イネーブル信号ＥＮ_ｘを制御するために、コントローラ２２５を非常に単純または原始的に作成することができる。適切な場合には、電力、グランド、またはその他の適切な論理信号に対するハード・ワイヤド接続としてコントローラ２２５を実装することができる。他の実装では、コントローラ２２５をより精巧にすることができ、インターフェース２００の駆動機能の必要の変化に合致または適合するように、ドライバ・ステージ２２０_ｘへのイネーブル信号ＥＮ_ｘのアサートの構成を動的に変更することができる。これは、選択解除された駆動ステージ２２０_ｘが低電力モード／オフになり、したがってインターフェース２００が、不要な電力を使用することなくまさに適切なレベルの駆動機能を達成するという利点を有する。

　好ましい実施形態では、各ドライバ・ステージ２２０は、ドライバ・ステージ当たり同一の電力消費で所定の駆動機能を提供する。他の実装では、例えばあるステージがある単位の駆動機能を提供し、第２のステージが第１ドライバ・ステージの２倍の駆動機能を提供し、第３のステージが第１ドライバ・ステージの駆動機能の４倍を提供するなど、ドライバ・ステージが別々にスケーリングされる。

　図３は、選択プロセス３００によってプリドライバ／出力ステージ使用可能性を判定するための流れ図である。プロセス３００は、必要な／所望の出力電流レベルの先験的な知識を有することによって開始する。ステップ３０５では、プロセス３００は、出力電流レベルがＩ_０とＩ_１の間にあるかどうかを判定する。出力電流レベルがＩ_０とＩ_１の間にある場合、プロセス３００は、インターフェース２００を構成するためのコントローラ２２５アサート・イネーブル信号ＥＮ_１を有する。そうでない場合、プロセス３００はステップ３１０に進み、出力電流レベルがＩ_１とＩ_２の間にあるかどうかを判定する。出力電流レベルがＩ_１とＩ_２の間にある場合、プロセス３００は、インターフェース２００を構成するためのコントローラ２２５アサート・イネーブル信号ＥＮ_１およびＥＮ_２を有する。そうでない場合、プロセス３００は、同様にして潜在的な組合せのうちの残りにわたって段階的なサイクルに進み、出力電流レベルがＩ_２とＩ_Ｎの間にあるかどうかを判定する。出力電流レベルがＩ_２とＩ_Ｎの間にある場合、コントローラ２２５は、適切にＥＮ_１からＥＮ_Ｎをアサートして正しい駆動機能を提供する。必要なドライバ機能を達成するドライバ・ステージ２２５の組合せが存在しない場合、プロセス３００はエラー表示を返す。

　ある実装では、しきい電力消費上限も指定することができる。ドライバ・ステージの組合せがアサートされて所望の駆動機能が達成されるとき、インターフェース２００の電力消費レベルも決定され、プロセス３００は、しきい電力消費を超過した場合に、警告条件またはエラー条件を提供することができる。

　図示した実施形態に従って本発明を説明したが、実施形態に対する変形形態が存在することができ、かつこの変形形態は本発明の精神および範囲内にあることを当業者は容易に理解されよう。したがって、頭記の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく、当業者は多数の修正形態を作成することができる。

　まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。

（１）データ・ソースと、
　前記データ・ソースにそれぞれ結合され、イネーブル信号に応答し、対応するイネーブル信号がアサートされたときにのみ事前駆動データ信号を駆動し、対応するイネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる複数のプリドライバと、
　前記複数のプリドライバのうち１つにそれぞれ結合され、前記対応するプリドライバから対応する事前駆動データ信号を受け取り、前記対応するプリドライバに結合された前記イネーブル信号に応答し、前記対応するイネーブル信号がアサートされたときにのみ前記事前駆動データ信号で出力を駆動し、前記対応するイネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる複数のドライバと、
　前記プリドライバおよび前記ドライバに結合され、前記イネーブル信号を選択的にアサートして、前記データ・ソースの可変出力駆動機能を前記出力に提供すると共に、スケーラブルな電力消費を提供するコントローラとを備えるプリドライバ−ドライバ・インターフェース。
（２）前記コントローラが、前記イネーブル信号を静的にアサートする上記（１）に記載のインターフェース。
（３）前記コントローラが、前記イネーブル信号を動的にアサートする上記（１）に記載のインターフェース。
（４）プリドライバおよび対応するドライバをそれぞれ備える複数のドライバ・ステージを有し、前記ドライバ・ステージがそれぞれほぼ同じ駆動機能を有する上記（１）に記載のインターフェース。
（５）前記コントローラが第１イネーブル信号だけをアサートして、前記出力に対する第１増分駆動機能および前記インターフェースの第１電力消費レベルを提供し、第１イネーブル信号と第２イネーブル信号を共にアサートして、前記出力に対する前記第１増分駆動機能の約２倍と、前記インターフェースの前記第１電力消費レベルの約２倍を提供する上記（４）に記載のインターフェース。
（６）前記プリドライバおよび前記ドライバが、それぞれのイネーブル信号がアサート解除されたときに電源オフされる上記（１）に記載のインターフェース。
（７）ｎ個のドライバ・ステージが存在し、前記コントローラが、０からｎ個のイネーブル信号だけをアサートして、前記出力に対するスケーラブルな駆動機能と、前記インターフェースのスケーラブルな電力消費レベルを提供する上記（４）に記載のインターフェース。
（８）データ・ソースと、
　前記データ・ソースに結合され、第１イネーブル信号に応答し、前記第１イネーブル信号がアサートされたときにのみ第１事前駆動データ信号を駆動し、前記第１イネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる第１プリドライバと、
　前記データ・ソースに結合され、第２イネーブル信号に応答し、前記第２イネーブル信号がアサートされたときにのみ第２事前駆動データ信号を駆動し、前記第２イネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる第２プリドライバと、
　前記第１プリドライバに結合され、前記第１イネーブル信号に応答し、前記第１イネーブル信号がアサートされたときにのみ前記第１事前駆動データ信号で出力を駆動し、前記第１イネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる第１ドライバと、
　前記第２プリドライバに結合され、前記第２イネーブル信号に応答し、前記第２イネーブル信号がアサートされたときにのみ前記第２事前駆動データ信号で出力を駆動し、前記第２イネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる第２ドライバと、
　前記プリドライバおよび前記ドライバに結合され、前記イネーブル信号を選択的にアサートして、前記データ・ソースの可変出力駆動機能を前記出力に提供すると共に、スケーラブルな電力消費を提供するコントローラとを備えるプリドライバ−ドライバ・インターフェース。
（９）前記第１プリドライバおよび前記第１ドライバを備える第１ドライバ・ステージを有し、前記第２プリドライバおよび第２ドライバを備える第２ドライバ・ステージを有し、前記第１ドライバ・ステージおよび前記第２ドライバ・ステージがそれぞれほぼ同じ駆動機能を有する上記（６）に記載のインターフェース。
（１０）前記コントローラが第１イネーブル信号だけをアサートして、前記出力に対する第１増分駆動機能および前記インターフェースの第１電力消費レベルを提供し、前記第１イネーブル信号と前記第２イネーブル信号を共にアサートして、前記出力に対する前記第１増分駆動機能の約２倍と、前記インターフェースの前記第１電力消費レベルの約２倍を提供する上記（８）に記載のインターフェース。
（１１）前記プリドライバおよび前記ドライバが、それぞれのイネーブル信号がアサート解除されたときに電源オフされる上記（７）に記載のインターフェース。
（１２）プリドライバとドライバをインターフェースする方法であって、
　（ａ）複数のドライバ・ステージを選択的に使用可能にするステップであって、各ステージが、駆動機能で出力を駆動するための対応するドライバに結合された、個々に選択可能なプリドライバを含むと共に、増分電力で動作して十分なレベルで前記出力を駆動するステップを含む方法。
（１３）プリドライバとドライバをインターフェースする方法であって、
　（ａ）半導体デバイス中に複数の個々に始動可能なドライバ・ステージを設けるステップであって、各ステージが、対応する選択可能かつ始動可能なドライバに結合された、個々に選択可能かつ始動可能なプリドライバを含み、駆動機能で出力を駆動すると共に、各ドライバ・ステージについて増分電力で動作するステップと、
　（ｂ）制御システムを設けて、複数の前記ドライバ・ステージを選択的に使用可能にし、追加のドライバ・ステージが使用可能であるとき、前記出力を十分なレベルで、増分式に増加する電力レベルで駆動するステップとを含む方法。
（１４）半導体デバイス中の複数のドライバ・ステージであって、各ステージが、駆動機能で出力を駆動するための対応する選択可能かつ始動可能なドライバに結合された、個々に選択可能かつ始動可能なプリドライバを含むと共に、各ドライバ・ステージについて増分電力で動作するドライバ・ステージと、
　前記複数の前記ドライバ・ステージを選択的に使用可能にして、追加のドライバ・ステージが使用可能なときに、前記出力を十分なレベルで、増分式に増加する電力レベルで駆動するコントローラとを備えるプリドライバ／ドライバ・インターフェース。

従来技術のドライバ・インターフェース・アーキテクチャの概略ブロック図である。プリドライバ−ドライバ・インターフェースについての好ましい実施形態の概略ブロック図である。プリドライバ／出力ステージ使用可能性を判定するための流れ図である。

符号の説明

　１００　インターフェース
　１０５　データ・ソース
　１１０　プリドライバ
　１１５　ドライバ
　２００　プリドライバ−ドライバ・インターフェース
　２０５　データ・ソース
　２１０_ｘ　プリドライバ
　２１５_ｘ　ドライバ／ＦＩＲ出力ステージ
　２２０_ｘ　ドライバ・ステージ
　２２５　コントローラ

Claims

　データ・ソースと、
　前記データ・ソースにそれぞれ結合され、イネーブル信号に応答し、対応するイネーブル信号がアサートされたときにのみ事前駆動データ信号を駆動し、対応するイネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる複数のプリドライバと、
　前記複数のプリドライバのうち１つにそれぞれ結合され、前記対応するプリドライバから対応する事前駆動データ信号を受け取り、前記対応するプリドライバに結合された前記イネーブル信号に応答し、前記対応するイネーブル信号がアサートされたときにのみ前記事前駆動データ信号で出力を駆動し、前記対応するイネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる複数のドライバと、
　前記プリドライバおよび前記ドライバに結合され、前記イネーブル信号を選択的にアサートして、前記データ・ソースの可変出力駆動機能を前記出力に提供すると共に、スケーラブルな電力消費を提供するコントローラとを備えるプリドライバ−ドライバ・インターフェース。
　前記コントローラが、前記イネーブル信号を静的にアサートする請求項１に記載のインターフェース。
　前記コントローラが、前記イネーブル信号を動的にアサートする請求項１に記載のインターフェース。
　プリドライバおよび対応するドライバをそれぞれ備える複数のドライバ・ステージを有し、前記ドライバ・ステージがそれぞれほぼ同じ駆動機能を有する請求項１に記載のインターフェース。
　前記コントローラが第１イネーブル信号だけをアサートして、前記出力に対する第１増分駆動機能および前記インターフェースの第１電力消費レベルを提供し、第１イネーブル信号と第２イネーブル信号を共にアサートして、前記出力に対する前記第１増分駆動機能の約２倍と、前記インターフェースの前記第１電力消費レベルの約２倍を提供する請求項４に記載のインターフェース。
　前記プリドライバおよび前記ドライバが、それぞれのイネーブル信号がアサート解除されたときに電源オフされる請求項１に記載のインターフェース。
　ｎ個のドライバ・ステージが存在し、前記コントローラが、０からｎ個のイネーブル信号だけをアサートして、前記出力に対するスケーラブルな駆動機能と、前記インターフェースのスケーラブルな電力消費レベルを提供する請求項４に記載のインターフェース。
　データ・ソースと、
　前記データ・ソースに結合され、第１イネーブル信号に応答し、前記第１イネーブル信号がアサートされたときにのみ第１事前駆動データ信号を駆動し、前記第１イネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる第１プリドライバと、
　前記データ・ソースに結合され、第２イネーブル信号に応答し、前記第２イネーブル信号がアサートされたときにのみ第２事前駆動データ信号を駆動し、前記第２イネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる第２プリドライバと、
　前記第１プリドライバに結合され、前記第１イネーブル信号に応答し、前記第１イネーブル信号がアサートされたときにのみ前記第１事前駆動データ信号で出力を駆動し、前記第１イネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる第１ドライバと、
　前記第２プリドライバに結合され、前記第２イネーブル信号に応答し、前記第２イネーブル信号がアサートされたときにのみ前記第２事前駆動データ信号で出力を駆動し、前記第２イネーブル信号がアサート解除されたときに、消費する電力を低下させる第２ドライバと、
　前記プリドライバおよび前記ドライバに結合され、前記イネーブル信号を選択的にアサートして、前記データ・ソースの可変出力駆動機能を前記出力に提供すると共に、スケーラブルな電力消費を提供するコントローラとを備えるプリドライバ−ドライバ・インターフェース。
　前記第１プリドライバおよび前記第１ドライバを備える第１ドライバ・ステージを有し、前記第２プリドライバおよび第２ドライバを備える第２ドライバ・ステージを有し、前記第１ドライバ・ステージおよび前記第２ドライバ・ステージがそれぞれほぼ同じ駆動機能を有する請求項６に記載のインターフェース。
　前記コントローラが第１イネーブル信号だけをアサートして、前記出力に対する第１増分駆動機能および前記インターフェースの第１電力消費レベルを提供し、前記第１イネーブル信号と前記第２イネーブル信号を共にアサートして、前記出力に対する前記第１増分駆動機能の約２倍と、前記インターフェースの前記第１電力消費レベルの約２倍を提供する請求項８に記載のインターフェース。
　前記プリドライバおよび前記ドライバが、それぞれのイネーブル信号がアサート解除されたときに電源オフされる請求項７に記載のインターフェース。
　プリドライバとドライバをインターフェースする方法であって、
　（ａ）複数のドライバ・ステージを選択的に使用可能にするステップであって、各ステージが、駆動機能で出力を駆動するための対応するドライバに結合された、個々に選択可能なプリドライバを含むと共に、増分電力で動作して十分なレベルで前記出力を駆動するステップを含む方法。
　プリドライバとドライバをインターフェースする方法であって、
　（ａ）半導体デバイス中に複数の個々に始動可能なドライバ・ステージを設けるステップであって、各ステージが、対応する選択可能かつ始動可能なドライバに結合された、個々に選択可能かつ始動可能なプリドライバを含み、駆動機能で出力を駆動すると共に、各ドライバ・ステージについて増分電力で動作するステップと、
　（ｂ）制御システムを設けて、複数の前記ドライバ・ステージを選択的に使用可能にし、追加のドライバ・ステージが使用可能であるとき、前記出力を十分なレベルで、増分式に増加する電力レベルで駆動するステップとを含む方法。
　半導体デバイス中の複数のドライバ・ステージであって、各ステージが、駆動機能で出力を駆動するための対応する選択可能かつ始動可能なドライバに結合された、個々に選択可能かつ始動可能なプリドライバを含むと共に、各ドライバ・ステージについて増分電力で動作するドライバ・ステージと、
　前記複数の前記ドライバ・ステージを選択的に使用可能にして、追加のドライバ・ステージが使用可能なときに、前記出力を十分なレベルで、増分式に増加する電力レベルで駆動するコントローラとを備えるプリドライバ／ドライバ・インターフェース。