JP2009536775A - パッケージを用いたシリコン切り換え電力引き渡しのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、一般的には、回路内における配電のシステム及び方法に関するものである。本開示は、より具体的には、低抵抗パッケージ金属を用いて切り換えられた電力又は信号をシリコン基板の指定エリアに配分するシステム及び方法に関するものである。

技術の進歩は、より小型でより強力なパーソナル計算デバイスを生み出している。例えば、ポータブル無線電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、及びページング装置、等の無線計算デバイスを含む様々な携帯式パーソナル計算デバイスは、小型、軽量で、ユーザーによる持ち運びが容易である。より具体的には、携帯無線電話、例えばセル（アナログ及びデジタル）電話及びＩＰ電話等、は、無線ネットワークを通じて音声及びデータパケットを通信することができる。さらに、多くの該無線電話は、組み入れられているその他の型のデバイスを含む。例えば、無線電話は、デジタルスチルカメラと、デジタルビデオカメラと、デジタルレコーダーと、オーディオファイルプレーヤーと、を含むこともできる。さらに該無線電話は、インターネットにアクセスするために用いることができるウェブインタフェースを含むことができる。従って、これらの無線電話は、重要な計算能力を含む。

該デバイス内においては、回路はより小型になってきており、回路による電力消費量が性能にとってますます重要になってきている。典型的集積回路は、複数の埋め込まれた回路構造を含むことができる基板と、前記基板に電気的に結合された１つ以上の集積回路デバイスと、を含む。入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路を異なる場所に置くことができ、チップ周辺に限定されない設計を用いて大量の該回路デバイスが製造される。この型のデバイスは、フリップチップと呼ぶことができる。フリップチップ技術は、基板上の導電性パッド又はエリアに対応するパッケージ取り付けパッドの各々において隆起させた金属性の接合バンプを用いて、パッケージを反対にして表面を下に向けた状態で基板相互接続パターンに接合することによって集積回路デバイス又はパッケージを物理的に及び電気的に基板に結合させるのを可能にする。接合バンプ又はボールは、制御リフローはんだ技術又は導電性エポキシ技術を用いてパッケージの導電性パッドを基板上の導電エリアに接合する。

入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路に関するフリップチップの物理的設計の一側面は、Ｉ／Ｏ回路を該当するオンチップ配電網に接続する配線のサイズの決定及びルーティングである。フリップチップ回路の電力ルーティングは、フリップチップの回路に電力を供給するためにフリップチップ回路の各Ｉ／Ｏピンの電力サービス端子を基板の配電網に接続するプロセスである。一般的には、電力サービス端子は、電力ルートと呼ぶことができる金属線又はトレースによって配電網に結合される。電力ルートの幅を制御することによって、電力ルートの有効抵抗及び電流密度を設計の電気的要求を満たすように制御することができる。

チップがますます小型化するのに伴い、シリコン基板内における金属層の抵抗が増大し、その一方で電力密度も増大してきている。増大した電力密度に対処するためには、電力再配電用に追加の厚い金属層を加えることで配電網内での抵抗損失を引き下げることができる。しかしながら、該設計は、ルーティング上の複雑さを増大させさらに基板上における構成要素の配置に関して利用可能な面積を減少させる。

従って、電力損失及び熱負荷を低減させさらに継続的なプロセススケーリングを考慮した改良された配電システム及び方法を提供するのが有利になる。

１つの特定の実施形態においては、集積回路は、パッケージと、前記パッケージに電気的に及び物理的に結合された基板と、を含む。前記パッケージは、第１のピンと、第２のピンと、前記第１のピンを前記第２のピンに結合させる金属化部分（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）と、を含む。前記基板は、前記第１のピン及び前記第２のピンを介して前記パッケージに結合される。前記基板は、複数の電力領域と、電力制御ユニットと、を含む。前記パッケージの前記第２のピンは、前記複数の電力領域のうちの特定の電力領域に結合される。前記電力制御ユニットは、論理と、スイッチと、を含み、前記スイッチは、電圧供給端子に結合された第１の端子と、前記論理に結合された制御端子と、前記パッケージの前記第１のピンに結合された第２の端子と、を含む。前記論理は、前記パッケージの前記金属化部分を介して前記特定の電力領域に電力を配電するために選択的に前記スイッチを起動させる。

一実施形態においては、前記特定の電力領域は、前記基板内に埋め込まれた処理ユニットを含む。他の実施形態においては、前記スイッチは、前記処理ユニットのピーク要求を満たすようなサイズに決められる。さらに他の実施形態においては、前記処理ユニットの前記ピーク要求は、前記処理ユニットの面積が乗じられたピーク電力密度よりも小さい。

さらに他の実施形態においては、前記スイッチは、複数の独立したトランジスタを含み、前記論理は、前記複数の独立したトランジスタを段階的に起動させ、前記段階の各々は、前記複数の独立したトランジスタのうちの少なくとも１つを含む。さらに他の実施形態においては、電力制御ユニットは、前記特定の電力領域と関連づけられたキャパシタンスを充電するための電力ランプを生成するように適合化される。さらに他の実施形態においては、前記論理は、前記特定の電力領域をリセットするための電力オンリセット信号を生成するように適合化される。他の特定の実施形態においては、前記特定の電力領域は、前記特定の電力領域からの出力を既知の論理状態にクランプするためのクランプ回路をさらに含み、前記論理は、前記クランプ回路を起動させるための出力クランプ信号を生成する。

他の実施形態においては、前記電源電圧端子は、第２のパッケージの出力端子を含む。さらに他の実施形態においては、前記基板は、パッケージの金属化部分と平行な電気的トレースを介して電気的構成要素に電力を配電するために前記第２の端子及び前記特定の電力領域の前記電気的構成要素に結合される前記電気的トレースをさらに含む。他の特定の実施形態においては、前記スイッチは、前記複数の特定の電力領域の負荷の各々の最大負荷の和よりも小さい最大単位負荷を供給するように構成される。

他の実施形態においては、方法は、基板内に埋め込まれたスイッチの制御端子においてスイッチ起動信号を受信することを含む。前記基板は、複数の領域を含み、前記スイッチは、前記複数の領域のうちの第１の領域内に配置される。前記方法は、前記スイッチ起動信号を受信するのに応じて前記スイッチを介して前記基板に結合されたパッケージの第１のピンに信号を切り換えることも含む。前記方法は、前記複数の領域のうちの第２の領域において前記パッケージの第２のピンから前記信号を受信することも含む。

他の実施形態においては、スイッチ起動信号を受信することは、前記スイッチの前記制御端子において電力制御論理から制御信号を受信することを含む。さらに他の実施形態においては、前記第１のピン及び前記第２のピンは、バンプを含み、前記パッケージは、前記バンプによって物理的に及び電気的に前記基板に結合されたフリップチップパッケージを含む。さらに他の実施形態においては、前記信号を切り換えることは、前記パッケージの金属化部分を介して前記信号をルーティングするために前記スイッチの端子を前記パッケージの前記第１のピンに選択的に結合することを含む。他の実施形態においては、前記信号は、電源電圧である。さらに他の実施形態においては、前記第２の領域は、プロセッサを含む。さらに他の実施形態においては、前記スイッチは、複数のトランジスタを含み、前記信号を切り換えることは、前記パッケージの前記第１のピンに印加されるランプ供給電圧を生成するために前記複数のトランジスタを幾つかのクロックサイクルにわたって段階的に起動させることを含み、各段階は、前記複数のトランジスタのうちの少なくとも１つのトランジスタを含む。

他の実施形態においては、シリコン切り換え電力配電システムは、基板の電力制御ユニットにおける電圧供給端子から電力供給を受け取るための手段と、制御信号を受信するための手段と、電圧供給端子から前記基板のローカル化された電力領域に配電するために電圧供給端子からフリップチップパッケージの第１の電力ピンに前記電力供給を切り換えるための手段と、を含む。前記フリップチップパッケージは、前記第１の電力ピンと、前記ローカル化された電力領域に結合された第２の電力ピンと、を含む。

１つの特定の実施形態においては、前記電圧供給端子は、前記パッケージ内の第１の金属化部分に結合された第３のピンであり、前記第１の金属化部分は、電力マネージャ集積回路に結合される。さらに他の実施形態においては、制御信号を受信するための前記手段は、トランジスタデバイスの制御端子を含む。さらに他の実施形態においては、前記切り換え電力引き渡しシステムは、ランプ電力供給を提供するために前記クロックの幾つかのサイクルにわたって前記スイッチを起動させるようにクロック信号を制御するための手段をさらに含む。

他の特定の実施形態においては、携帯デバイスは、集積回路パッケージを含む。前記集積回路パッケージは、電源電圧端子に結合された第１の電力入力と、第１の電力出力と、前記第１の電力入力を前記第１の電力出力に電気的に結合するための第１の金属化部分と、第２の電力入力と、第２の電力出力と、前記第２の電力入力及び前記第２の電力出力を電気的に結合するための第２の金属化部分と、を含む。前記携帯デバイスは、前記集積回路パッケージに電気的に及び物理的に結合された基板も含む。前記基板は、複数の電気的に絶縁された電力領域と、電力制御論理と、電源入力と、スイッチと、を同じく含む。前記電源入力は、前記第２の電力出力及び前記複数の電気的に絶縁された電力領域のうちの特定の電力領域に結合される。前記スイッチは、前記集積回路の前記第１の電力出力に結合された第１の端子と、制御端子と、前記集積回路パッケージの前記第２の電力入力に結合された第２の端子と、を含む。前記スイッチは、前記電力制御論理に応じて前記集積回路パッケージの前記第２の金属化部分を介して前記特定の電力領域に選択的に電力を切り換える。

特定の実施形態においては、前記携帯デバイスは、電源電圧を提供するために前記電源電圧端子に結合された電力モジュール集積回路も含む。電池は、前記電源電圧を供給することができる。他の特定の実施形態においては、前記電源電圧端子は、第２の集積回路パッケージの出力ピンを具備する。さらに他の特定の実施形態においては、前記スイッチは、並列の複数のトランジスタを含み、前記複数のトランジスタは、ランプ供給電圧を前記第２の端子に提供するために段階的に起動される。さらに他の特定の実施形態においては、前記携帯デバイスは、無線周波数信号を送信及び受信するための無線周波数トランシーバを含む。

他の特定の実施形態においては、集積回路デバイスは、コントローラと、電気的構成要素と、を有する。前記コントローラは、第１の入力端子と、オフ基板パッケージの金属化部分を通じて通信するための外部端子出力と、を含む。前記電気的構成要素は、共通基板に関して前記コントローラから絶縁されるサブ領域（ｓｕｂｄｏｍａｉｎ）内に存在する。前記電気的構成要素は、前記オフ基板パッケージの前記金属化部分を介して前記外部端子出力に応答する。

１つの特定の実施形態においては、前記コントローラは、前記第１の入力端子を前記外部端子出力に選択的に接続するための前記第１の入力端子及び前記外部端子に結合されたスイッチを含む。他の実施形態においては、前記コントローラは、前記スイッチを選択的に起動させるための論理をさらに含む。他の実施形態においては、前記コントローラは、前記オフ基板パッケージの前記金属化部分を通じて前記電気的構成要素に信号を通信するように適合化される。さらに他の実施形態においては、前記コントローラは、前記電気的構成要素を起動させるために前記オフ基板パッケージの前記金属化部分を通じて電源電圧を通信するように適合化される。さらに他の実施形態においては、前記オフ基板パッケージは、バンプを介して前記共通基板に物理的に及び電気的に結合される集積回路を含む。

前記電力切り換え引き渡しシステム及び方法の実施形態によって提供される１つの特定の利点は、前記負荷回路が同じ基板エリアにおいて切り換えられた供給を生成する必要なしにグローバルシリコン配電網を利用できることである。このことは、シリコンオーバーヘッドの約３％乃至８％が負荷回路から排除されて前記負荷回路の総電力要求量を低減させる点で１つの利点を提供する。さらに、前記負荷回路の設計内の基板の金属資源を前記切り換え供給の生成専用にする必要がない。

他の利点は、電力制御を中央に集中させることによって及びスイッチを前記負荷回路から取り除くことによって、もはや入力電力を前記構成要素にルーティングする必要がなくさらに分散型スイッチ回路を通じて及びその周囲に複数の電力グリッドをルーティングする必要がもはやないため、前記基板上における構成要素の配置が単純化されるという点で提供される。

さらに他の特定の利点は、前記スイッチは前記処理ユニットのピーク要求を満たすようなサイズにできることであり、前記処理ユニットの前記ピーク要求は、前記処理ユニットの基板面積が乗じられたピーク電力密度よりも小さい。

追加の利点は、前記負荷回路の設計を電力切り換えから切り離し、それによって、前記スイッチがより低い電流漏れを有しさらにより高い電圧レベルで動作するより厚い酸化物デバイスから成る構造にすることができることを含む。

他の特定の利点は、前記負荷回路は、待機電力を低減させるための電力スイッチを設計内に組み込む必要なしに性能について設計できることである。

さらに他の利点は、総負荷回路の前記ピーク要求が、前記負荷回路の面積が乗じられた前記ピーク電力密度よりも小さいことである。従って、分散型スイッチは、前記ピーク電力密度を満たすように設計することができ、前記集中型供給スイッチは、負荷回路全体の前記ピーク要求を満たすことができる。前記負荷回路全体の前記ピーク要求は、前記負荷回路の面積が乗じられたピーク電力密度の１／２又は１／３のオーダーであることができる。従って、前記スイッチのサイズは、分散型スイッチの電圧損失を維持しながら同じ桁だけ小さくすることができる。

さらなる追加の利点は、前記電力スイッチの物理的サイズを前記分散型スイッチのサイズのほんのわずかな割合にまで小さくできるため、前記電力スイッチをサイクルさせるために利用される電流を低減させてより良く管理できることである。さらに、前記スイッチは、段階的に起動させ、電流レベルを制御すること及び前記スイッチの出力において出力供給電流の希望される一部分の電流を達成させるのをより容易にすることができる。

本開示のその他の側面、利点、及び特長は、以下の節、すなわち、図面の簡単な説明、発明を実施するための最良の形態、及び請求項を含む本出願全体を検討後に明確になるであろう。

本明細書において説明される実施形態の側面及び付随する利点は、以下の発明を実施するための最良の形態を添付された図面とともに参照することによってより容易に明確になるであろう。

パッケージと切り換え電力引き渡しシステムを有する基板とを含む集積回路デバイスの特定の実施形態を示したブロック図である。 電力管理集積回路を有するパッケージと切り換え電力引き渡しシステムを有する基板とを含む集積回路デバイスの特定の実施形態を示したブロック図である。 基板とフリップチップパッケージとを含む集積回路の横断面図である。 複数の電気的に絶縁された電力領域を含む基板の特定の実施形態を示したブロック図である。 電力管理システムの特定の実施形態を示したブロック図である。 図５の電力管理システムの信号の一部を示したタイミング図である。ｓ 図１乃至５のシステム及び方法を用いることができるプロセッサ及びメモリを組み込んだ典型的携帯電話の一般図である。 図１乃至５のシステム及び方法を用いることができるプロセッサ及びメモリを組み込んだ典型的無線インターネットプロトコル電話の一般図である。 図１乃至５のシステム及び方法を用いることができるプロセッサ及びメモリを組み込んだ典型的ポータブルデジタルアシスタントの一般図である。 図１乃至５のシステム及び方法を用いることができるプロセッサ及びメモリを組み込んだ典型的オーディオファイルプレーヤーの一般図である。

特定の実施形態においては、基板の第１の領域内の制御ユニットは、オフ基板パッケージの金属化部分を利用して電力、信号、又はその組合せを第１の領域から電気的に絶縁された基板の第２の領域にルーティングすることができる。第２の領域は、例えば、電気的構成要素、例えばプロセッサ、メモリ、その他の集積回路資源、等を含むことができる。集積回路においては、電圧効率は、全体的な性能に対して有意な影響を有することがしばしばある。オフ基板パッケージを通じて電力及び信号をルーティングすることによって、制御ユニットは、典型的には基板内の金属トレースよりも低い電気抵抗を有するパッケージの金属化部分を利用することによって電圧損失を低減することができる。制御ユニットは、基板の構成要素を起動又は停止させるために選択された構成要素に電力をルーティングするか又は電力を遮断することができる。幾つかの事例においては、構成要素の起動及び停止は、非活動期間中は電力を保存するために用いることができる。

図１は、パッケージ１０２と切り換え電力引き渡しシステムを有する基板１０４とを含む集積回路デバイス１００の特定の実施形態を示すブロック図である。回路デバイス１００は、上から見た図であり、パッケージ１０２は、基板１０４の最上部に存在し、パッケージ１０２の一部であるデバイス及びトレースは、ファントム図であり、他方、基板１０４のデバイス及びトレースは、実線で示される。

基板１０４は、互いに電気的に絶縁された基板１０４の領域であることができるサブ領域０６及び１０８を含む。サブ領域１０６は、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１１０を含み、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１１０は、論理１１２と、スイッチ１１４と、を含む。サブ領域１０８は、電気的構成要素１１６、例えば、プロセッサ、メモリ、他の回路構成要素、又はそのいずれかの組合せ、を含む。基板１０４は、電力マネージャ集積回路（ＰＭＩＣ）１１８も含み、電力マネージャ集積回路（ＰＭＩＣ）１１８は、その他のＰＭＩＣ構成要素１２０、例えばキャパシタ、抵抗器、誘導子、又はそのいずれかの組合せ、に電気的に結合することができる。

一般的には、パッケージ１０２は、フリップチップ技術を介して基板１０４に接続することができる。パッケージ１０２のピン１２２は、電源電圧を受け取るために電源電圧端子に結合される。パッケージピン１２２は、パッケージ１０２上のトレース１２４を介してバンプ１２６に結合される。バンプ１２６は、基板１０４上又は基板１０４内のトレース１２８を介してＰＭＩＣ１１８に結合される。ＰＭＩＣ１１８は、電源電圧を集積回路１００に提供するためにオフチップ構成要素、例えばその他のＰＭＩＣ構成要素１２０、を利用するように適合化することができる。該事例においては、ＰＭＩＣ１１８は、バンプ１３２に接続する出力トレース１３０を含む。バンプ１３２は、パッケージトレース１３４を介してパッケージ１０２の出力ピン１３６に接続される。出力ピン１３６は、その他のＰＭＩＣ構成要素１２０に結合される。パッケージの入力ピン１３８は、その他のＰＭＩＣ構成要素１２０に結合され、パッケージトレース１４０を介して基板１０４のバンプ１４２に結合される。バンプ１４２は、基板１０４上の又は基板１０４内のトレース１４４を介してＰＭＩＣ１１８に接続される。

ＰＭＩＣ１１８は、基板トレース１４５によってバンプ１４６に接続される。バンプ１４６は、パッケージトレース１４８を介してバンプ１５０に接続される。ＰＣＵ１１０は、基板トレース１４９を介してバンプ１５０に接続される。スイッチ１１４は、基板トレース１５１によってバンプ１５２に接続される。バンプ１５２は、パッケージトレース１５４に接続され、パッケージトレース１５４は、バンプ１５６に接続される。バンプ１５６は、基板トレース１５７を介してサブ領域１０８の構成要素１１６に接続される。

動作の際には、ＰＭＩＣ１１８は、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１１０に電力を提供し、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１１０は、ＰＣＵ論理１１２及びスイッチ１１４を用いて、基板トレース１５１、バンプ１５２、パッケージトレース１５４、バンプ１５６及びトレース１５７を介して構成要素１１６を含むサブ領域１０８に選択的に電力を提供する。ＰＣＵ１１０は、基板１０４のシリコン基板のその他のエリアに電源電圧を再配分するためにパッケージ金属、例えばトレース１５４、の非常により低い抵抗を利用するために用いることができる。ＰＣＵ１１０は、複数のスイッチ、例えばスイッチ１１４、を含むことができ、各スイッチは、パッケージ１０２内の金属化トレースを介して基板１０４の特定のサブ領域に電力を供給するために論理１１２によって別々に起動させることができる。換言すると、基板１０４のグローバル電力グリッドを通じて電力をルーティングする代わりに、スイッチ１１４を介してパッケージ１０２の金属化部分、例えばワイヤトレース、を通じて基板１０４の電気的に絶縁されたサブ領域、例えばサブ領域１０８、にルーティングすることができる。この技術は、信号に対しても拡大でき、基板１０４のより高い抵抗の金属トレースを通る代わりに、パッケージ１０２のはるかに抵抗が低い金属化部分を介してルーティングできることも理解されるべきである。

ＰＣＵ１１０は、パッケージ１０２の低抵抗ルーティングを用いて、基板１０４のフロアプランに電力を配電するため、ＰＣＵ１１０の設計は、パッケージ１０２及び基板１０４の両方と密接に結合される。一実施形態においては、ＰＣＵ１１０は、第１の電力領域、例えばサブ領域１０６、内の１つ以上のフリップチップバンプと接続し、第２の電力領域、例えばサブ領域１０８、の１つ以上のバンプに結合される。電力損失を低く維持するために、ＰＣＵ１１０は、第２の電力領域の近くに置くことができる。

図２は、電力管理集積回路２１８を有するパッケージ２０２と切り換え電力引き渡しシステムを有する基板２０４とを含む集積回路デバイス２００の特定の実施形態を示すブロック図である。特定の実施形態においては、パッケージ２０２は、基板２０４をカプセル化することができる。ブロック図は、パッケージ２０２を通じて上から見た図であり、パッケージ２０２の構成要素及びトレースがファントムで示される。

パッケージ２０２は、電力マネージャ集積回路２１８を含む。基板２０４は、論理２１２とスイッチ２１４とを有する電力制御ユニット（ＰＣＵ）２１０を含む。基板２０４は、複数のサブ領域又は絶縁された領域、例えばサブ領域２０６（ＰＣＵ２１０を含む）と、サブ領域２０７と、サブ領域２０８と、を同じく含む。基板は、特定のサブ領域内の処理ユニット２１６を含む。基板２０４は、１つ以上の電力グリッド、例えば電力グリッド２６４、を含むこともできる。

ＰＭＩＣ２１８は、パッケージトレース２２４を介してパッケージピン２２２から電源電圧を受け取る。ＰＭＩＣ２１８は、オフチップ又はオフパッケージであることができるその他のＰＭＩＣ構成要素２２０を利用して、電源電圧をその他の集積回路構成要素への配電のためにより低いレベルに引き下げること、電源電圧を平滑化又は整流すること、等ができる。ＰＭＩＣ２１８は、パッケージトレース２３４、パッケージピン２３６、パッケージピン２３８及びパッケージトレース２４０を介してその他のＰＭＩＣ構成要素に接続することができる。ＰＭＩＣ２１８は、パッケージトレース２６０及びバンプ２６２によって電力グリッド２６４に接続することもできる。ＰＭＩＣ２１８は、パッケージトレース２４８及びバンプ２５０を介してＰＣＵ２１０に接続され、パッケージトレース２４８及びバンプ２５０は、ＰＣＵ２１０のローカル電源端子又は基板トレース（示されていない）に接続することができる。スイッチ２１２は、パッケージ２０２のトレース（又は金属化部分）２５４に接続されるバンプ２５２に結合された出力２５１を含む。トレース２５４は、処理ユニット２１６と関連づけられたサブ領域内のバンプ２５６に結合される。

動作の際には、論理２１２は、出力２５１、バンプ２５２、パッケージトレース２５４、及びバンプ２５６を介して処理ユニット２１６に電源電圧を引き渡すために選択的にスイッチ２１４を起動させる。従って、ＰＣＵ２１０は、論理２１２及びスイッチ２１４を介して、プロセッサ２１６に選択的に電力をルーティングし、プロセッサ２１６は、デジタル信号プロセッサ、高度縮小命令セット計算（ＲＩＳＣ）機（ＡＲＭ）プロセッサ、汎用プロセッサ、アナログ信号プロセッサ、又はその組合せであることができる。代替として、特定のサブ領域は、その他の何らかの電気的構成要素、例えばメモリ、他のスイッチ、コントローラ、等を含むことができる。

典型的には基板のトレースにおけるワイヤ抵抗は高いことが理解されるべきである。この高い抵抗は、スイッチ２１４の希望されるオンインピーダンスを達成させるために用いることができる。損失及び熱放散を防止するため、ＰＣＵ２１０は、スイッチ２１４が論理２１２によって起動されたときに基板２０４の金属資源の大きな割合を利用してスイッチ２１４に電流を引き渡し、次にパッケージ２０２に電流を戻す。ＰＣＵ２１０は、基板２０４の最上層金属までの金属化部分を最高１００％及び最上層金属のほとんどを消費することができるため、ＰＣＵ２１０は、基板２０４のワイヤルートがほとんどないエリアに置く必要がある場合がある。幾つかの実施形態においては、ＰＣＵ２１０は、例えばＰＭＩＣ２１８に接続するためのバンプを含むことができる。これらのバンプ、例えばバンプ２５０、は、静電放電（ＥＳＤ）事象にさらされることがある。従って、幾つかの事例においては、ＰＣＵ２１０のための追加のＥＳＤ保護を含めることが望ましい場合がある。代替として、スイッチ２１４は、例えば、パッケージ２０２及び基板２０４の両方を介して特定の電力領域に電力を引き渡すためにパッケージ２０２のトレース２５４と平行な基板２０４上のワイヤトレース（示されていない）を介して処理ユニット２１６に接続することができる。

図３は、フリップチップパッケージ３０２と基板３０４とを含む回路３００の横断面図であり、パッケージ３０２は、基板３０４をカプセル化する。回路３００は、ＰＭＩＣ３１８も含む。パッケージ３０２は、金属化部分３０６と３０７とを含む。基板３０４は、処理ユニット３０８と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）論理３１０と、スイッチ３１２と、処理ユニット３１４と、を含む。ＰＭＩＣ３１８は、ピン３１６及びインターコネクト３１７を介してパッケージ３０２に接続される。ピン３１６は、トレース３２０によって金属化部分３０６に結合される。パッケージ３０２は、代表的なバンプ３２２、３２４、３２８、３３６及び３４０を介して基板３０４に物理的に及び電気的に接続される。バンプ３２４は、トレース３２６を介してパッケージ３０２の金属化部分３０６を処理ユニット３０８に結合する。バンプ３２８は、トレース３３０を介してパッケージ３０２の金属化部分３０６をＰＣＵ論理３１０に結合する。バンプ３２２は、トレース３３４を介してパッケージ３０２の金属化部分３０６をスイッチ３１２に結合する。スイッチ３１２は、バンプ３３６及びバンプ３３６に結合されるトレース３３８を介してパッケージ３０２の金属化部分３０７に接続される。バンプ３４０は、トレース３４２を介してパッケージ３０２の金属化部分３０７を処理ユニット３１４に結合する。

動作の際には、ＰＭＩＣ３１８は、ピン３１６を介してパッケージに電力を引き渡し、ピン３１６は、トレース３２０を介して金属化部分３０６に電力を提供する。処理ユニット３０８は、バンプ３２４及びワイヤトレース３２６を介して金属化部分から電力を引き出す。処理ユニット３０８は、スイッチ３１２を起動させるために電力イネーブル信号等の制御信号をＰＣＵ論理３１０に提供することもできる。ＰＣＵ論理３１０は、スイッチ３１２を通じてバンプ３２２及びトレース３３４を介して金属化部分３０６から及びバンプ３３６及びトレース３３８を介して金属化部分３０７に電力を切り換えるためにスイッチ３１２を選択的に起動させることができる。これで、金属化部分３０７は、処理ユニット３１４を含む基板３０４のサブ領域に電力を提供することができる。この方法により、特定のサブ領域、特定の構成要素、又はその組合せに電力を提供するためにパッケージ３０２の金属化部分３０６及び金属化部分３０７を介して選択的に電力をルーティングすることができる。

ＰＭＩＣ３１８は、パッケージ３０２に電気的に及び物理的に結合された第２のパッケージであることができることが当業者によって理解されるであろう。代替として、ＰＭＩＣ３１８は、基板３０４に電気的に及び物理的に結合することができ、基板３０４を介してパッケージ３０２のピンに接続することができる。

図４は、複数の電気的に絶縁された電力領域を含む基板４００の特定の実施形態を示すブロック図である。基板４００は、電力制御論理４０２と、電力領域Ｖ_Ｃ１Ｚ１４０４と、配電電力領域（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｄｏｍａｉｎ）４０６と、電力領域Ｖ_Ｃ１Ｚ３４０８と、配電電力領域４１０と、電力領域Ｖ_ＣＣ１４１４と、配電電力領域４１６及び４１８と、電力領域Ｖ_Ｃ１Ｚ２４２０と、電力領域Ｖ_Ｃ２Ｚ１４２２と、電力領域Ｖ_ＣＣ２４２４と、を含む。さらに、基板は、電力制御論理４０２に接続される、電力領域スイッチＶ_Ｃ１Ｚ１４２６と、電力領域スイッチＶ_Ｃ２Ｚ１４３０と、電力領域スイッチＶ_Ｃ１Ｚ２４３４と、電力領域スイッチＶ_Ｃ１Ｚ３４３８と、を含む。矢印４２８、４３２、４３６及び４４０は、スイッチ２２６、４３０、４３４、及び４３８と電力制御論理４０２との間における論理的接続を示す。

一般的には、配電電力領域４０６、４１０、４１６、及び４１８は、電力オフ状態と電力オン状態との間で切り換えるための分散型スイッチ（示されていない）を含むことができ、電源電圧（Ｖ_{ＤＤ＿Ｃ１}）又は電源電圧（Ｖ_{ＤＤ＿Ｃ２}）のいずれかが例えば特定の領域に提供される。対照的に、電力領域４０４、４０８、４２０及び４２２は、隣接するスイッチ４２６、４３８、４３４、又は４３０、例えば図１乃至３に関して説明されるスイッチ、をそれぞれ介して電源電圧を受け取る。電力制御論理４０２は、スイッチ４２６、４３８、４３４、及び４３０を起動及び停止させるように適合化される。電力領域４１４は、スイッチを有さないことができ、電源電圧端子Ｖ_ＣＣ１から電力を引き出すことができる。

動作の際には、電力領域Ｖ_ＣＣ１４１４は、例えば図１乃至３に示されるような電力マネージャ集積回路（ＰＭＩＣ）から電源電圧を受け取る。電力領域Ｖ_ＣＣ１４１４は、電力領域スイッチＶ_Ｃ１Ｚ１４２６に、電力領域スイッチＶ_Ｃ１Ｚ２４３４に、及び電力領域スイッチＶ_Ｃ１Ｚ３ ４３８に電源電圧を提供する。電力制御論理４０２は、ＰＣＵ４０２から論理的接続４２８、４３６及び／又は４４０を介して送信された制御信号に従って各々のローカル電力領域に切り換えられた電源電圧（Ｖ_{ＤＤ＿Ｃ１Ｚ１}、Ｖ_{ＤＤ＿Ｃ１Ｚ２}、又はＶ_{ＤＤ＿Ｃ１Ｚ３}）を引き渡すために電力領域スイッチＶ_Ｃ１Ｚ１４２６、電力領域スイッチＶ_Ｃ１Ｚ２４３４、電力領域スイッチＶ_Ｃ１Ｚ３４３８、又はその組合せを選択的に起動させることができる。同様に、電力領域Ｖ_ＣＣ２４２４は、ＰＭＩＣから電源電圧を受け取り、切り換えられた電源電圧（ＶＤＤ＿Ｃ２Ｚ１）を電力領域スイッチＶ_Ｃ２Ｚ１４３０に提供する。電力制御論理４０２は、電力領域Ｖ_Ｃ２Ｚ１４０８に電力を引き渡すために論理的接続４３２を介して電力領域スイッチＶ_Ｃ２Ｚ１４０８を選択的に起動又は停止させることができる。

示されるように、電力領域スイッチ４２６、４３８、４３４、及び４３０が基板４００内の電力領域に隣接する場合は、基板を介してパッケージルーティングに平行に電力をルーティングすることが望ましいことがある。

一般的には、パッケージを利用して配電することによって、切り換え供給電力を発生させる回路は、オンシリコン金属資源を自由に用いることができる。負荷回路、例えばプロセッサ、は、同じ基板エリアにおいて切り換え供給を生成する必要なしにグローバルシリコン電力配電網を利用することができる。このことは、シリコンオーバーヘッドの約３％乃至８％が負荷回路から取り除かれて負荷回路の総電力要求を低減させるという点での利点を提供する。さらに、電力制御を中央に集中させることによって及び負荷回路からスイッチを取り除くことによって、もはや構成要素の少なくとも一部には入力電力をルーティングする必要がないため、チップ上に置ける構成要素の配置が単純化される。さらに、分散型スイッチ回路を通じて及びその周囲に複数の電力グリッドをルーティングする必要がもはやない。さらに、基板の金属資源を切り換え供給の生成専用にする必要がない。

パッケージを通じて電力をルーティングすることによって提供される他の利点は、回路設計の切り離しを含む。スイッチ回路は、負荷回路の面積が乗じられたピーク電荷密度ではなく負荷回路が要求する電流に備える必要があるだけであるため、スイッチは、より低い電流漏れを有しさらにより高い電圧レベルで動作するより厚い酸化物デバイスから成る構造にすることができる。さらに、負荷回路は、待機電力を低減させるための電力スイッチを設計内に組み込む必要なしに性能について設計することができる。

さらに他の利点は、総負荷回路のピーク要求は、負荷回路の基板面積によって乗じられたピーク電力密度よりも低いことである。従って、分散型スイッチは、単位面積当たりのピーク電力密度を満たすように設計しなければならない一方で、集中型供給スイッチは、負荷回路全体のピーク要求を満たさなければならないことである。負荷回路全体のピーク要求は、負荷の面積が乗じられたピーク電力密度の１／２又は１／３のオーダーであることができる。従って、スイッチのサイズは、分散型スイッチの電圧損失を維持しながら同じ桁だけ小さくすることができる。

さらなる利点は、電力スイッチの物理的サイズを分散型スイッチのサイズのほんのわずかな割合にまで小さくできるため、電力スイッチをサイクルさせるために用いられる電流を低減させてより良く管理できることである。１つの特定の実施形態においては、スイッチは、分散型スイッチのインターコネクト／制御が集中型スイッチの面積の２０乃至４０倍であるエリアにルーティングされる一方で、分散型スイッチの面積の和の約１／２乃至１／４にまでサイズが小さくされる。

図５は、電力管理システム５００の特定の実施形態を示すブロック図である。電力管理システム５００は、ＰＣＵ論理５０４と、ＰＣＵスイッチ５０６と、クロックデバイダ５０８とを含む電力制御ユニット（ＰＣＵ）５０２を含む。クロックデバイダ５０８は、示されるようにＮクロックによる分割（ｄｉｖｉｄｅ）であることができ又はクロック信号の遅延バージョンをＰＣＵ論理５０４に提供するための遅延選択デバイスであることができる。代替として、ＰＣＵ５０４は、自己でタイミングを計ることが可能であり、その場合は、クロックデバイダ５０８は、省略することができる。

ＰＣＵ５０２は、電源電圧端子５１０と、クロック端子５１２と、電力イネーブル入力端子５１６と、試験端子５１８と、スキャンチェーン入力端子５２０と、を含む。電源電圧端子５１０は、ＰＣＵスイッチ５０６に結合される。クロック端子５１２は、クロックデバイダ５０８に接続され、クロックデバイダ５０８は、分割されたクロック信号（Ｄ＿ｃｌｏｃｋ）をＰＣＵ５０４及び出力端子５２４に提供するための出力５１４を含む。電力イネーブル端子５１６、試験端子５１８及びスキャンチェーン入力端子５２０は、ＰＣＵ論理５０４に接続される。試験入力端子５１８は、ＰＣＵ論理５０４を試験モードにするためのモード設定入力を提供し、スキャンチェーン入力端子５２０は、回路設計者が論理５０４を試験するための試験信号を提供するのを可能にする。さらに、試験端子５１８及びスキャンチェーン入力端子５２０は、ＰＣＵ論理５０４を構成するために利用することができる。

ＰＣＵスイッチ５０６は、並列に配置された１つ以上のｐチャネルトランジスタ（１乃至Ｍ）５３０及び５３２を含む。例えばｐチャネルトランジスタ５３０は、第１の端子５３６と、制御端子５３８と、第２の端子５４０と、を含む。第１の端子５３６は、電源端子５１０に接続される。制御端子５３８は、ＰＣＵ論理５０４の電力オンイネーブル端子５２２に接続される。第２の端子５４０は、電源出力端子５３４に接続される。ｐチャネルトランジスタ５３０及び５３２は、バイポーラ接合トランジスタ、界効果トランジスタ、絶縁ゲート界効果トランジスタ、等であることができる。ＰＣＵ論理５０４は、例えば図４の電力領域Ｖ_Ｃ１Ｚ１等の電力領域に関する供給電圧Ｖ_{ＤＤ＿Ｃ１Ｚ}であることができる電源電圧を電源出力端子５３４に提供するために１つ以上のトランジスタ５３０及び５３２のうちの各々を選択的に起動させるための電力オンイネーブル出力５２２を含む。一般的には、論理５０４は、電源出力端子５３４においてランプ出力電圧（Ｖ_{ＤＤ＿Ｃ１Ｚ}）を生成するために段階的にＰＣＵスイッチ５０６のトランジスタを選択的に起動させることができる。

動作の際には、ＰＣＵ論理５０４は、電力イネーブル信号端子５１６において電力イネーブル信号を受信する。電力イネーブル信号は、構成レジスタ、例えば図１の構成レジスタ１３２、内に格納された論理的“１”又は論理的高値であることができる。代替として、電力イネーブル信号は、基板の電力領域内の構成要素から直接受信することができる。他の実施形態においては、電力イネーブル信号は、基板に結合されたパッケージの入力ピンから受信することができる。電力イネーブル信号を受信することに応答して、ＰＣＵ論理５０４は、トランジスタ５３０乃至５３２を段階的に、又は出力端子５３４において出力供給電圧Ｖ_{ＤＤ＿Ｃ１Ｚ}を生成するために特定の順序で逐次的に、起動させるために電力オンイネーブル出力端子５２２において電力オン信号を生成する。

一般的には、ＰＣＵスイッチ５０６は、独立して起動させることができる、並列に配置された複数のｐチャネルトランジスタ（１乃至Ｍ）を含む。複数のｐチャネルトランジスタの各々を段階的に起動させることによって、ここで、各段階は、少なくとも１つのｐチャネルトランジスタを含み、出力供給電圧は、希望されるレベルの粒度まで、ランプ信号のように徐々に増大させることができる。各ｐチャネルトランジスタ及び各インターコネクトは、寄生キャパシタンスを導入するため、トランジスタは、Ｖ_{ＤＤ＿Ｃ１Ｚ}キャパシタンスを徐々に充電することによって電流ランプを制限するために段階的に起動させることができる。

ＰＣＵ論理５０４は、関連づけられた電力領域のプロセッサによる処理を開始する前に関連づけられた電力領域をリセットするために電力オンリセット端子５２８において電力オンリセット信号をアサートすることができる。さらに、ＰＣＵ５０４が非アクティブである間に又は電力オンリセット信号をアサートしている間に、ＰＣＵ論理５０４は、その他の電力領域への浮動入力を防止するためにクランプ論理（示されていない）を起動させて関連づけられた電力領域の出力を強制的に既知の論理状態にするために出力クランプ端子において出力クランプ信号をアサートすることができる。特定の実施形態においては、出力を強制的に既知の論理状態にするためのクランプ論理は、出力クランプ信号を入力として受信する電力領域によって電力が供給される。

図６は、図５の電力管理システムの信号の一部を示すタイミング図６００である。タイミング図６００は、クロック信号と、電力イネーブル信号と、電力オンイネーブル信号と、クランプ論理信号と、電力オンリセット信号と、を含む。この特定の例においては、最初は、電力イネーブル信号は論理ハイレベルにあり、電力オンイネーブル信号、論理的クランプ信号、及び電力オンリセット信号は、論理ローレベルにある。

この例においては、第２のクロックサイクルの立ち下がりエッジにおいて、電力イネーブル入力端子５１６における電力イネーブル信号は、論理ハイレベルから論理ローレベルに変化する。応答して、ＰＣＵ論理５０４は、参照数字６０２によって示されるように、同時並行して、クランプ論理出力端子におけるクランプ論理信号を論理ローレベルから論理ハイレベルに変更する。次のクロックサイクルの立ち下がりエッジにおいて、ＰＣＵ論理５０４は、参照数字６０４において電力オンイネーブル信号を論理ローレベルから論理ハイレベルに変更し、例えば図５の出力Ｖ_{ＤＤ＿Ｃ１Ｚ}への電力をオフにする。１つ以上のクロックサイクル後に、電力イネーブル入力端子５１６における電力イネーブル信号が、参照数字６０５によって示されるように、論理ローレベルに戻る。一般的には、６０３において示されるクロックサイクルは、特定の実装に依存して複数のクロックサイクルを含むことができる。次のクロックサイクルの立ち下がりエッジにおいては、電力オンイネーブル端子５２２における電力オンイネーブル信号が、ｐチャネルトランジスタを一度に１つ又は段階的に起動させるために少量ずつ低減される。図５のＰＣＵスイッチ５０６のトランジスタのうちの少なくとも１つが起動されるため、この低減は、参照数字６０６によって示される。幾つかのクロックサイクルにわたり、論理電圧レベルが論理ロー電圧レベルに戻されるまで、電力オンイネーブル信号の論理レベルが、段階６０８、６１０、６１２、及び６１４において論理電圧レベルをステップダウンさせるためにＰＣＵスイッチ５０６のトランジスタを段階的に起動させることによって徐々に下げられる。（６１６における）次のクロックサイクルの立ち下がりエッジにおいて、ＰＣＵ論理５０４は、電力オンリセット信号を論理ローレベルから論理ハイレベルに切り換える。電力オンリセット信号の論理ハイレベルは、Ｖ_{ＤＤ＿Ｃ１Ｚ}領域をリセットするために幾つかのクロックサイクルの間保持される。幾つかのクロックサイクル後に、ＰＣＵ論理５０４は、（参照数字６１８において）電力オンリセット信号が論理ローレベルまで低下するのを可能にする。引き続き、ＰＣＵ論理５０４は、（参照数字６２０において）クランプ論理信号を論理ハイレベルから論理ローレベルまで低下させる。この段階において、ＰＣＵ論理５０４は、パッケージ金属化部分を介して選択された電力領域に電力を引き渡すためにスイッチ５０６を完全に起動させている。

一般的には、ＰＣＵ論理５０４は、段階数及び／又は段階間でのサイクル数を変更することによってスイッチを素早く起動させる方法を制御することができる。回路設計コンパイラアプリケーション内のＶｅｒｉｌｏｇ符号においては、スイッチ５０６のランプ制御を１６進値として反映させることができる。例えば、最初は、電力オンイネーブル信号の１６進値は“００”である。６０４において、電力オンイネーブル信号の値は、“１Ｆ”の値に増大し、次に、例えば６０６、６０８、６１０、６１２及び６１４においてそれぞれ、１Ｆから１Ｅに、１Ｅから１７に、１７から１４に、１４から１０に、及び１０から００に段階的に低下することができる。スイッチ５０４内のトランジスタ数は、電力オン信号に関するステップダウンの粒度を決定する。例えば、１６のｐチャネルトランジスタを含むスイッチは、信号において１６の段階を提供することができる。対照的に、１６のｐチャネルトランジスタは、４つの段階をランプ信号に提供するために４つのトランジスタから成る組で選択的に起動させることができる。特定の実装に依存して、あらゆる数のｐチャネルトランジスタをスイッチにおいて提供することができる。

一般的には、集積回路（ＩＣ）は、電子パッケージ内に組み入れることができ、１つ以上のＩＣパッケージを物理的に及び電子的に結合させて電子アセンブリを生産することができる。電子アセンブリは、限定されることなしに、計算デバイス（デスクトップコンピュータ、ポータブルコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント、ハンドヘルドデバイス、サーバーデバイス、等）、無線通信デバイス（携帯電話、デジタル電話、ページャー、等）、周辺装置（プリンタ、スキャナ、モニター、デジタルカメラ）、表示装置（テレビ、コンピュータディプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、等）、又はその組合せを含む様々な電子デバイス内に組み入れることができる。

図７は、一般的には７００で示されるポータブル通信デバイスの典型的な制限しない実施形態を示す。図７に示されるように、ポータブル通信デバイスは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、高度縮小命令セットマシンプロセッサ、又はその組合せであることができる処理ユニット７１０を含むオンチップシステム７２２を含む。図７は、処理ユニット７１０及びディスプレイ７２８に結合されるディスプレイコントローラ７２６も示す。さらに、入力デバイス７３０が、処理ユニット７１０に結合される。示されるように、メモリ７３２は、処理ユニット７１０に結合される。さらに、符号器／復号器（ＣＯＤＥＣ）７３４を、処理ユニット７１０に結合することができる。スピーカー７３６及びマイク７３８を、ＣＯＤＥＣ７３０に結合することができる。特定の実施形態においては、処理ユニット７１０、ディスプレイコントローラ７２６、メモリ７３２、ＣＯＤＥＣ７３４、その他の構成要素、又はその組合せは、例えば図１乃至５において示されさらに本明細書に説明されるような、電力制御ユニット７５７を介した切り換え電源からオフ基板パッケージ金属化部分を介して電力を受け取ることができる。

図７は、無線コントローラ７４０を処理ユニット７１０及び無線アンテナ７４２に結合できることも示す。特定の実施形態においては、電源７４４がオンチップシステム７２２に結合される。さらに、特定の実施形態においては、図７に示されるように、ディスプレイ７２８、入力デバイス７３０、スピーカー７３６、マイク７３８、無線アンテナ７４２、及び電源７４４は、オンチップシステム７２２の外部に存在する。しかしながら、各々は、オンチップシステム７２２の構成要素に結合される。

特定の実施形態においては、処理ユニット７１０は、ポータブル通信デバイス７００の様々な構成要素によって要求される機能及び動作を実行するために必要なプログラムと関連づけられた命令を処理することができる。例えば、無線通信セッションが無線アンテナを介して確立されたときには、ユーザーは、マイク７３８内に話すことができる。ユーザーの声を表す電子信号は、符号化するためにＣＯＤＥＣ７３４に送信することができる。処理ユニット７１０は、ＣＯＤＥＣ７３４がマイクからの電子信号を符号化するためのデータ処理を行うことができる。さらに、無線アンテナ７４２を介して受信された着信信号は、復号してスピーカー７３６に送信するために無線コントローラ７４０によってＣＯＤＥＣ７３４に送信することができる。処理ユニット７１０は、無線アンテナ７４２を介して受信された信号を復号するときにＣＯＤＥＣ７３４に関するデータ処理を行うこともできる。

さらに、無線通信セッション前、無線通信セッション中、及び無線通信セッション後に、処理ユニット７１０は、入力デバイス７３０から受け取られた入力を処理することができる。例えば、無線通信セッション中においては、ユーザーは、ポータブル通信デバイス７００のメモリ７３２内に埋め込まれているウェブブラウザを介してインターネットをサーフィンするために入力デバイス７３０及びディスプレイ７２８を使用中であることができる。プログラムと関連づけられた命令の多くは、１つ以上のクロックサイクル中に同時並行して実行することができる。ポータブル通信デバイス７００は、図１乃至６に関して上述されるような、その他の構成要素のうちの１つ以上の構成要素への電力をオフ基板パッケージ金属化部分を介して選択的に起動させるために電源７４４に結合された電力制御ユニット７５７を含むことができる。

図８に関して、無線電話の典型的な、制限しない実施形態が示され、一般的には８００によって示される。示されるように、無線電話８００は、ひとつに結合されたデジタルベースバンドプロセッサ８１０とアナログベースバンドプロセッサ８２６とを含むオンチップシステム８２２を含む。無線電話８００は、代替として、デジタル又はアナログ信号処理、及びその他の動作を行うためのプロセッサによって読み取り可能な命令を実行するように適合化された汎用プロセッサを含むことができる。図８に示されるように、ディスプレイコントローラ８２８及びタッチ画面コントローラ８３０が、デジタルベースバンドプロセッサ８１０に結合される。他方、オンチップシステム８２２の外部のタッチ画面ディスプレイ８３２が、ディスプレイコントローラ８２８及びタッチ画面コントローラ８３０に結合される。特定の実施形態においては、デジタルベースバンドプロセッサ８１０、アナログベースバンドプロセッサ８２６、ディスプレイコントローラ８２８、タッチ画面コントローラ８３０、その他の構成要素、又はその組合せは、例えば図１乃至５において示されさらに本明細書に説明されるような、電力制御ユニット８５７を介しての切り換え電源からオフ基板パッケージ金属化部分を介して電力を受け取ることができる。

図８は、映像符号器８３４、例えば、位相反転走査線（ＰＡＬ）符号器、順次式カラーメモリ（ＳＥＣＡＭ）符号器、又は全米テレビジョン放送方式標準化委員会（ＮＴＳＣ）符号器、がデジタルベースバンドプロセッサ８１０に結合されることをさらに示す。さらに、映像増幅器８３６が、映像符号器８３４及びタッチ画面ディスプレイ８３２に結合される。さらに、映像ポート８３８が映像増幅器８３６に結合される。図８において描かれるように、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）コントローラ８４０がデジタルベースバンドプロセッサ８１０に結合される。さらに、ＵＳＢポート８４２がＵＳＢコントローラ８４０に結合される。メモリ８４４及び加入者アイデンティティモジュール（ＳＩＭ）カード８４６もデジタルベースバンドプロセッサ８１０に結合することができる。さらに、図８に示されるように、デジタルカメラ８４８をデジタルベースバンドプロセッサ８１０に結合することができる。典型的実施形態においては、デジタルカメラ８４８は、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ又は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）カメラである。

図８においてさらに示されるように、ステレオオーディオＣＯＤＥＣ８５０をアナログベースバンドプロセッサ８２６に結合することが可能である。さらに、オーディオ増幅器８５２をステレオオーディオＣＯＤＥＣ８８０に結合することができる。典型的実施形態においては、第１のステレオスピーカー８５４及び第２のステレオスピーカー８５６がオーディオ増幅器８５２に結合される。図８は、マイク増幅器８５８をステレオオーディオＣＯＤＥＣ８５０に結合できることも示す。さらに、マイク８６０を、マイク増幅器８５８に結合することができる。特定の実施形態においては、周波数変調（ＦＭ）ラジオチューナー８６２を、ステレオオーディオＣＯＤＥＣ８５０に結合することができる。さらに、ＦＭアンテナ８６４がＦＭラジオチューナー８６２に結合される。さらに、ステレオヘッドフォン８６６を、ステレオオーディオＣＯＤＥＣ８５０に結合することができる。

図８は、無線周波数（ＲＦ）トランシーバ８６８をアナログベースバンドプロセッサ８２６に結合できることをさらに示す。ＲＦスイッチ８７０を、ＲＦトランシーバ８６８及びＲＦアンテナ８７２に結合することができる。図８に示されるように、キーパッド８７４をアナログベースバンドプロセッサ８２６に結合することができる。さらに、マイクを備えたモノヘッドセット８７６を、アナログベースバンドプロセッサ８２６に結合することができる。さらに、バイブレータデバイス８７８を、アナログベースバンドプロセッサ８２６に結合することができる。図８は、電源８８０をオンチップシステム８２２に結合できることも示す。特定の実施形態においては、電源８８０は、電力を要求する無線電話８００の様々な構成要素に電力を提供する直流（ＤＣ）電源である。さらに、特定の実施形態においては、電源は、充電可能なＤＣ電池又はＡＣ電源に接続される交流（ＡＣ）・ＤＣ変換器から引き出されるＤＣ電源である。

特定の実施形態においては、図８に描かれるように、タッチ画面ディスプレイ８３２、映像ポート８３８、ＵＳＢポート８４２、カメラ８４８、第１のステレオスピーカー８５４、第２のステレオスピーカー８５６、マイク８６０、ＦＭアンテナ８６４、ステレオヘッドフォン８６６、ＲＦスイッチ８７０、ＲＦアンテナ８７２、キーパッド８７４、モノヘッドセット８７６、バイブレータ８７８、及び電源８８０は、オンチップシステム８２２の外部に存在する。無線電話８００は、例えば図１乃至６に関して上述されるような、その他の構成要素のうちの１つ以上の構成要素への電力をオフ基板パッケージ金属化部分を介して選択的に起動させるための電源８８０に結合された電力制御ユニット８５７を含むことができる。

図９に関して、無線インターネットプロトコル（ＩＰ）電話の典型的な、制限しない実施形態が示され、一般的には９００で示される。示されるように、無線ＩＰ電話９００は、処理ユニット９０４を含むオンチップシステム９０２を含む。処理ユニット９０４は、デジタル信号プロセッサ、汎用プロセッサ、高度縮小命令セット計算機プロセッサ、アナログ信号プロセッサ、プロセッサによって読み取り可能な命令セットを実行するためのプロセッサ、又はその組合せであることができる。図９に示されるように、ディスプレイコントローラ９０６が処理ユニット９０４に結合され、ディスプレイ９０８がディスプレイコントローラ９０６に結合される。典型的実施形態においては、ディスプレイ９０８は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。図９は、キーパッド９１０を処理ユニット９０４に結合できることをさらに示す。特定の実施形態においては、処理ユニット９０４、ディスプレイコントローラ９０６、その他の構成要素、又はその組合せは、例えば図１乃至５に示されさらに本明細書において説明されるような、電力制御ユニット９５７を介しての切り換え電源からオフ基板パッケージ金属化部分を介して電力を受け取ることができる。

図９においてさらに描かれるように、フラッシュメモリ９１２を、処理ユニット９０４に結合することができる。同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）９１４、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）９１６、及び電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）９１８も処理ユニット９０４に結合することができる。図９は、発光ダイオード（ＬＥＤ）９２０を処理ユニット９０４に結合できることも示す。さらに、特定の実施形態においては、音声ＣＯＤＥＣ９２２を処理ユニット９０４に結合することができる。増幅器９２４を、音声ＣＯＤＥＣ９２２に結合することができ、モノスピーカー９２６を、増幅器９２４に結合することができる。図９は、モノヘッドセット９２８も音声ＣＯＤＥＣ９２２に結合可能であることをさらに示す。特定の実施形態においては、モノヘッドセット９２８は、マイクを含む。

図９は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）ベースバンドプロセッサ９３０を処理ユニット９０４に結合可能であることも示す。ＲＦトランシーバ９３２を、ＷＬＡＮベースバンドプロセッサ９３０に結合することができ、ＲＦアンテナ９３４を、ＲＦトランシーバ９３２に結合することができる。特定の実施形態においては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）コントローラ９３６も処理ユニット９０４に結合することができ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナ９３８を、コントローラ９３６に結合することができる。図９は、ＵＳＢポート９４０を処理ユニット９０４に結合できることも示す。さらに、電源９４２がオンチップシステム９０２に結合され、オンチップシステム９０２を介して無線ＩＰ電話９００の様々な構成要素に電力を提供する。

特定の実施形態においては、図９に示されるように、ディスプレイ９０８、キーパッド９１０、ＬＥＤ９２０、モノスピーカー９２６、モノヘッドセット９２８、ＲＦアンテナ９３４、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナ９３８、ＵＳＢポート９４０、及び電源９４２は、オンチップシステム９０２の外部に存在する。しかしながら、これらの構成要素の各々は、オンチップシステムの１つ以上の構成要素に結合される。無線ＶｏＩＰデバイス９００は、例えば図１乃至６に関して上述されるような、その他の構成要素のうちの１つ以上の構成要素への電力をオフ基板金属化部分を介して選択的に起動させるために電源９４２に結合された電力制御ユニット９５７を含むことができる。

図１０は、一般的には１０００で示されるポータブルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）の典型的な、制限しない実施形態を示す。示されるように、ＰＤＡ１０００は、処理ユニット１００４を含むオンチップシステム１００２を含む。図１０において描かれるように、タッチ画面コントローラ１００６及びディスプレイコントローラ１００８が、処理ユニット１００４に結合される。さらに、タッチ画面ディスプレイ１０１０が、タッチ画面コントローラ１００６及びディスプレイコントローラ１００８に結合される。図１０は、キーパッド１０１２を処理ユニット１００４に結合できることも示す。特定の実施形態においては、処理ユニット１００４、タッチ画面コントローラ１００６、ディスプレイコントローラ１００８、その他の構成要素、又はその組合せは、例えば図１乃至５に示されさらに本明細書において説明されるような、電力制御ユニット１０５７を介しての切り換え電源からオフ基板パッケージ金属化部分を介して電力を受け取ることができる。

図１０においてさらに描かれるように、フラッシュメモリ１０１４を、処理ユニット１００４に結合することができる。処理ユニット１００４は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、汎用プロセッサ、高度縮小命令セット計算機、アナログ信号プロセッサ、プロセッサによって読み取り可能な命令セットを実行するように適合化されたプロセッサ、又はその組合せであることができる。さらに、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１０１６、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）１０１８、及び電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１０２０を処理ユニット１００４に結合することができる。図１０は、赤外線データ協会（ＩｒＤＡ）ポート１０２２を処理ユニット１００４に結合できることも示す。さらに、特定の実施形態においては、デジタルカメラ１０２４を処理ユニット１００４に結合することができる。

図１０に示されるように、特定の実施形態においては、ステレオオーディオＣＯＤＥＣ１０２６を、処理ユニット１００４に結合することが可能である。第１のステレオ増幅器１０２８を、ステレオオーディオＣＯＤＥＣ１０２６に結合することができ、第１のステレオスピーカー１０３０を、第１のステレオ増幅器１０２８に結合することができる。さらに、マイク増幅器１０３２を、ステレオオーディオＣＯＤＥＣ１０２６に結合することができ、マイク１０３４を、マイク増幅器１０３２に結合することができる。図１０は、第２のステレオ増幅器１０３６をステレオオーディオＣＯＤＥＣ１０２６に結合することができ、第２のステレオスピーカー１０３８を第２のステレオ増幅器１０３６に結合できることをさらに示す。特定の実施形態においては、ステレオヘッドフォン１０４０を、ステレオオーディオＣＯＤＥＣ１０２６に結合することもできる。

図１０は、８０２．１１コントローラ１０４２を処理ユニット１００４に結合することができ、８０２．１１アンテナ１０４４を８０２．１１コントローラ１０４２に結合できることも示す。さらに、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈコントローラ１０４６を、処理ユニット１００４に結合することができ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナ１０４８を、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈコントローラ１０４６に結合することができる。図１０において描かれるように、ＵＳＢコントローラ１０５０を、処理ユニット１００４に結合することができ、ＵＳＢポート１０５２を、ＵＳＢコントローラ１０５０に結合することができる。さらに、スマートカード１０５４、例えばマルチメディアカード（ＭＭＣ）又はセキュアデジタルカード（ＳＤ）を、処理ユニット１００４に結合することができる。さらに、図１０に示されるように、電源１０５６を、オンチップシステム１００２に結合することができ、オンチップシステム１００２を介してＰＤＡ１０００の様々な構成要素に電力を提供することができる。

特定の実施形態においては、図１０において示されるように、ディスプレイ１０１０、キーパッド１０１２、ＩｒＤＡポート１０２２、デジタルカメラ１０２４、第１のステレオスピーカー１０３０、マイク１０３４、第２のステレオスピーカー１０３８、ステレオヘッドフォン１０４０、８０２．１１アンテナ１０４４、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナ１０４８、ＵＳＢポート１０５２、及び電源１０５６は、オンチップシステム１００２の外部に存在する。しかしながら、これらの構成要素の各々は、オンチップシステム上の１つ以上の構成要素に結合される。ＰＤＡ１０００は、図１乃至６に関して上述されるような、その他の構成要素のうちの１つ以上の構成要素への電力を選択的に起動させるために電源１０５６に結合された電力制御ユニット１０５７を含むことができる。

本明細書において開示される実施形態に関係させて説明される様々な例示的論理ブロック、構成、モジュール、回路、及びアルゴリズム上のステップは、電子ハードウェアとして、コンピュータソフトウェアとして、又は両方の組合せとして実装できることを当業者はさらに理解するであろう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に例示するため、上記においては、様々な例示的構成要素、ブロック、構成、モジュール、回路、及びステップが、各々の機能の観点で一般的に説明されている。該機能がハードウェアとして又はソフトウェアとして実装されるかは、全体的システムに対する特定の用途上の及び設計上の制約事項に依存する。当業者は、説明されている機能を各々の特定の用途に合わせて様々な形で実装することができるが、これらの実装決定は、本発明の適用範囲からの逸脱を生じさせるものであるとは解釈すべきではない。 本明細書において開示される実施形態に関係して説明される方法又はアルゴリズムのステップは、ハードウェア内において直接具体化させること、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール内において具体化させること、又はこれらの２つの組合せにおいて具体化させることができる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＰＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能なディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は当業において既知であるその他のあらゆる形態の記憶媒体内に常駐することができる。１つの典型的な記憶媒体をプロセッサに結合させ、プロセッサが記憶媒体から情報を読み出すようにすること及び記憶媒体に情報を書き込むようにすることができる。代替として、記憶媒体は、プロセッサと一体化させることができる。プロセッサ及び記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に常駐することができる。ＡＳＩＣは、計算デバイス又はユーザー端末内に常駐することができる。代替として、プロセッサ及び記憶媒体は、計算デバイス又はユーザー端末内において個別構成要素として常駐することができる。

開示された実施形態に関する上記の説明は、当業者が本開示を製造又は使用できるようにすることを目的とするものである。これらの実施形態に対する様々な修正は、当業者にとって容易に明確になるであろう。さらに、本明細書において定められている一般原理は、本開示の精神及び適用範囲を逸脱しない形でその他の実施形態に対しても適用することができる。以上のように、本発明は、本明細書において示される実施形態に限定することを意図するものではなく、以下の請求項によって定義される原理及び斬新な特長に一致する限りにおいて最も広範な適用範囲が認められるべきである。

Claims (35)

1. 集積回路であって、
   第１のピンと、第２のピンと、前記第１のピンを前記第２のピンに結合させる金属化部分と、を含むパッケージと、
   前記第１のピン及び前記第２のピンを介して前記パッケージに電気的に及び物理的に結合された基板であって、複数の電力領域と電力制御ユニットとを具備し、前記パッケージの前記第２のピンは、前記複数の電力領域のうちの特定の電力領域に結合され、前記電力制御ユニットは、論理とスイッチとを具備し、前記スイッチは、電圧供給端子に結合された第１の端子と、前記論理に結合された制御端子と、前記パッケージの前記第１のピンに結合された第２の端子と、を含み、前記論理は、前記パッケージの前記金属化部分を介して前記特定の電力領域に配電するために前記スイッチを選択的に起動させる基板と、を具備する、集積回路。
2. 前記特定の電力領域は、前記基板内に埋め込まれた処理ユニットを具備する請求項１に記載の集積回路。
3. 前記スイッチは、前記処理ユニットのピーク要求を満たすようにサイズが決められる請求項２に記載の集積回路。
4. 前記処理ユニットの前記ピーク要求は、前記処理ユニットの基板面積が乗じられたピーク電力密度よりも小さい請求項３に記載の集積回路。
5. 前記スイッチは、複数の独立したトランジスタを含み、
   前記論理は、前記複数の独立したトランジスタを段階的に起動させ、
   前記段階の各々は、前記複数の独立したトランジスタのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の集積回路。
6. 前記電力制御ユニットは、前記特定の電力領域と関連づけられたキャパシタンスを充電するために電流ランプを生成するように適合化される請求項１に記載の集積回路。
7. 前記論理は、前記特定の電力領域をリセットするための電力オンリセット信号を生成するように適合化される請求項１に記載の集積回路。
8. 前記特定の電力領域は、前記特定の電力領域からの出力を既知の論理状態にクランプするためのクランプ回路をさらに具備し、前記電力制御ユニットは、前記クランプ回路を起動させるための出力クランプ信号を生成する請求項１に記載の集積回路。
9. 前記電圧供給端子は、第２のパッケージの出力端子を具備する請求項１に記載の集積回路。
10. 前記基板は、前記パッケージの前記金属化部分と平行な電気的トレースを介して電気的構成要素に電力を配電するために前記第２の端子及び前記特定の電力領域の前記電気的構成要素に結合された前記電気的トレースをさらに具備する請求項１に記載の集積回路。
11. 前記スイッチは、前記複数の特定の電力領域の最大負荷の和よりも小さい最大単位負荷を供給するように構成される請求項１に記載の集積回路。
12. 方法であって、
    基板内に埋め込まれたスイッチの制御端子においてスイッチ起動信号を受信することであって、前記基板は、複数の領域を含み、前記スイッチは、前記複数の領域のうちの第１の領域に配置されることと、
    前記スイッチ起動信号を受信することに応じて前記基板の前記スイッチに結合されたパッケージの第１のピンに信号を切り換えることと、
    前記複数の領域のうちの第２の領域において前記パッケージの第２のピンから前記信号を受信すること、とを具備する、方法。
13. スイッチ起動信号を受信することは、前記スイッチの前記制御端子において電力制御論理から制御信号を受信することを具備する請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１のピン及び前記第２のピンは、バンプに結合され、前記パッケージは、前記バンプによって前記基板に物理的に及び電気的に結合されたフリップチップパッケージを具備する請求項１２に記載の方法。
15. 前記信号を切り換えることは、前記パッケージの金属化部分を介して前記信号をルーティングするために前記パッケージの前記第１のピンに前記スイッチの端子を選択的に結合することを具備する請求項１２に記載の方法。
16. 前記信号は、電源電圧を具備する請求項１２に記載の方法。
17. 前記第２の領域は、プロセッサを含む請求項１２に記載の方法。
18. 前記スイッチは、複数のトランジスタを具備し、前記信号を切り換えることは、
    前記パッケージの前記第１のピンに印加されるランプ供給電圧を生成するために幾つかのクロックサイクルにわたって段階的に前記複数のトランジスタを起動させることを具備し、前記段階の各々は、前記複数のトランジスタのうちの少なくとも１つのトランジスタの起動を含む請求項１２に記載の方法。
19. シリコン切り換え電力引き渡しシステムであって、
    基板の電力制御ユニットにおける電圧供給端子から電力供給を受け取るための手段と、
    制御信号を受信するための手段と、
    前記電圧供給端子から前記基板のローカル化された電力領域に電力を配電するために前記電圧供給端子からフリップチップパッケージの第１の電力ピンに前記電力供給を切り換えるための手段と、を具備し、前記フリップチップパッケージは、前記第１の電力ピンと、前記ローカル化された電力領域に結合された第２の電力ピンと、を含む、シリコン切り換え電力引き渡しシステム。
20. 前記電圧供給端子は、前記パッケージ内の第１の金属化部分に結合された第３のピンを具備し、前記第１の金属化部分は、電力マネージャ集積回路に結合される請求項１９に記載のシリコン切り換え電力引き渡しシステム。
21. 前記電力マネージャ集積回路は、前記基板内に存在する請求項１９に記載のシリコン切り換え電力引き渡しシステム。
22. 前記電力マネージャ集積回路は、前記フリップチップパッケージの一部である請求項１９に記載のシリコン切り換え電力引き渡しシステム。
23. 制御信号を受信するための前記手段は、トランジスタデバイスの制御端子を具備する請求項１９に記載のシリコン切り換え電力引き渡しシステム。
24. ランプ電源を提供するために前記クロックの幾つかのサイクルにわたって前記スイッチを起動させるようにクロック信号を制御するための手段をさらに具備する請求項１９に記載のシリコン切り換え電力引き渡しシステム。
25. ポータブルデバイスであって、
    電源電圧端子に結合された第１の電力入力と、第１の電力出力と、前記第１の電力入力及び前記第１の電力出力を電気的に結合するための第１の金属化部分と、第２の電力入力と、第２の電力出力と、前記第２の電力入力及び前記第２の電力出力を電気的に結合するための第２の金属化部分と、を具備する集積回路パッケージと、
    前記集積回路パッケージに電気的に及び物理的に結合された基板であって、複数の電気的に絶縁された電力領域を含み、
    前記第２の電力出力及び前記複数の電気的に絶縁された電力領域のうちの特定の電力領域に結合された電源入力と、
    前記集積回路パッケージの前記第１の電力出力に結合された第１の端子と、制御端子と、前記集積回路パッケージの前記第２の電力入力に結合された第２の端子と、を含むスイッチであって、前記集積回路パッケージの前記第２の金属化部分を介して前記特定の電力領域に選択的に電力を切り換えるためのスイッチ、を具備する基板と、を具備する、ポータブルデバイス。
26. 電源電圧を提供するために前記電源電圧端子に結合された電力モジュール集積回路であって、前記電源電圧は電池によって提供される電力モジュール集積回路、をさらに具備する請求項２５に記載のポータブルデバイス。
27. 前記電源電圧端子は、第２の集積回路パッケージの出力ピンを具備する請求項２５に記載のポータブルデバイス。
28. 前記スイッチは、並列な複数のトランジスタを具備し、前記複数のトランジスタは、ランプ供給電圧を前記第２の端子に提供するために段階的に起動される請求項２５に記載のポータブルデバイス。
29. 無線周波数信号を送信及び受信するための無線周波数トランシーバをさらに具備する請求項２５に記載のポータブルデバイス。
30. 集積回路デバイスであって、
    オフ基板パッケージの金属化部分を通じて通信するための第１の入力端子と外部端子出力とを有するコントローラと、
    共通の基板に関して前記コントローラから絶縁されたサブ領域内の電気的構成要素であって、前記オフ基板パッケージの前記金属化部分を介して前記外部端子出力に応答する電気的構成要素と、を具備する、集積回路デバイス。
31. 前記コントローラは、
    前記第１の入力端子を前記外部端子出力に選択的に接続するために前記第１の入力端子及び前記外部端子出力に結合されたスイッチを具備する請求項３０に記載の集積回路デバイス。
32. 前記コントローラは、
    前記スイッチを選択的に起動させるための論理をさらに具備する請求項３１に記載の集積回路デバイス。
33. 前記コントローラは、前記オフ基板パッケージの前記金属化部分を通じて前記電気的構成要素に信号を通信するように適合化される請求項３０に記載の集積回路デバイス。
34. 前記コントローラは、前記電気的構成要素を起動させるために前記オフ基板パッケージの前記金属化部分を通じて電源電圧を通信するように適合化される請求項３０に記載の集積回路デバイス。
35. 前記オフ基板パッケージは、バンプを介して前記共通の基板に物理的に及び電気的に結合される集積回路を具備する請求項３０に記載の集積回路デバイス。

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