JP2010527511A - アナログ集積回路のパワーダウン方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図6
Description
集積回路(IC、マイクロサーキット、マイクロチップ、シリコンチップ、またはチップとしても知られている)は、半導体材料の薄い基板の表面内に製造された、小型化された電子回路である。この電子回路は、電気的な利得を提供するトランジスタのような能動デバイスと、抵抗、容量、及びダイオードのような受動デバイスとを含み得る。
電界効果トランジスタ(FET)として知られている一種のトランジスタは、その形態(shape)を制御するためのゲートコンタクトによって与えられる電界に依存し、従ってソースコンタクトとドレインコンタクトとの間の半導体材料におけるチャネルの導電率に依存する。
集積回路はアナログ及び/またはデジタル電子回路を含み、そしてより高い集積度のために、アナログ及びデジタルMOSFET回路を同じ半導体上に一体化し得る。一体化されたアナログ及びデジタルMOSFET回路は、“システムオンチップ”(SOC)と呼ばれ得る。そして無線通信、モバイルコンピューティング、コンピュータ、及び家庭用電化製品に広い用途が見いだされている。アナログ電子回路は、連続的に可変の信号であるアナログ信号を用いる。デジタル電子回路は、それぞれが論理“0”及び論理“1”を示すlowまたはhighの電圧レベルのいずれかを有するデジタル信号を用いる。
デジタル回路は、デバイスのサイズの縮小化から直接的に恩恵を得られ得るが、このことはアナログ回路についてはいつも当てはまるわけではない。デジタル回路についてデバイスのサイズが縮小化されると、デジタル回路の電源電圧もまた低減され、電源の要件は緩和され、デバイスの信頼性は保証される。しかしながらアナログ回路について電源電圧の低下は、アナログ回路のダイナミックレンジを制限し、これがアナログ回路の性能を低下させる。アナログ回路についての電源電圧の上昇は、アナログ回路のダイナミックレンジを向上させ、アナログ回路の性能を維持するが、しかしアナログ回路の消費電力をより大きくし、特にパワーダウンモードにおいてアナログ回路の信頼性を脅かし得る。
SOCのアナログ回路におけるデバイスのサイズの縮小化の欠点を回避するための一つの解決策が、デジタル及びアナログ回路におけるデバイスにつき、デュアルゲート酸化膜プロセス(dual-gate oxide process)を用いて集積回路を製造することである。デュアルゲート酸化膜プロセスでは、デジタル回路は薄いゲート酸化膜デバイスを用いることにより、低電圧電源を使用できるようにし、そしてアナログ回路では厚いゲート酸化膜デバイスを使用することにより、高電圧電源を使用できるようにして、高信頼性のデバイスを提供する。この解決策の欠点は、アナログデバイスについての厚いゲート酸化膜を形成するため、追加のマスク、プロセスステップ、及び時間が必要であるため、デュアルゲート酸化膜プロセスによる集積回路の製造は、共通の酸化膜プロセス(single-gate oxide process)によるそれよりもコストがかかることである。あるいは、もし厚いゲート酸化膜プロセスがデジタル及びアナログ回路に対して行われるならば、共通の厚いゲート酸化膜プロセスを、薄いゲートプロセスを超える厚いゲート酸化膜プロセスの集積回路に対するコストで、全集積回路につき用いることが出来るだろう。どちらの場合においても、余分なコストは、低コストSOC設計、特にSOCの回路の大部分がデジタルであり少数がアナログであるような場合には、受け入れられないだろう。
本明細書に含まれるシステム、要素、及び/またはプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせによって実装されることが出来、1つまたはそれ以上のプロセッサを含み得る。プロセッサは、タスクを実行するための機器読み取り可能な命令のセット及び/またはデバイスである。プロセッサは、プロセスを具体化する命令列を実行することの可能なあらゆるデバイスであり、これに限定されるものでは無いが、コンピュータ、マイクロプロセッサ、コントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)、有限ステートマシン、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、またはその他の同様のメカニズムを含む。プロセッサは、ハードウェア、ファームウェア、及び/またはソフトウェアのあらゆる組み合わせを含む。このプロセッサは、実行可能なアプリケーションまたは手段、または情報機器による使用のために、情報を、計算すること(computing)、操作すること(manipulating)、解析すること(analyzing)、修正すること(modifying)、加工すること(converting)、または送信すること(transmitting)によって、及び/または出力デバイスに情報を送ることにより、保持された及び/または受信された情報に従って動作する。
Claims (20)
- 低電位を供給するように構成された低電圧電源と、
前記低電位よりも高い高電位を供給するように構成された高電圧電源と、
前記低電位よりも低いグランド電位を供給するように構成されたグランド電圧電源と、
前記低電位及び前記グランド電位を受信するために、電気的に結合されたデジタル回路と、
前記高電位及び前記グランド電位を受信するために、電気的に結合されたアナログ回路と、
前記アナログ回路に電気的に結合され、パワーダウン信号の受信に応答して前記アナログ回路をパワーダウンするように構成されたパワーダウン回路と、
前記アナログ回路に電気的に結合され、前記パワーダウン回路によって少なくとも一つの所定のノードにおける電位が決定されない際に、前記パワーダウン信号の受信に応答して、前記アナログ回路における前記少なくとも一つの所定のノードに、低電位を供給するように構成されたノード保護回路と
を具備する集積回路。 - 前記デジタル回路は、インバータを更に備える、請求項1の集積回路。
- 前記パワーダウン信号を受信するように構成され、前記パワーダウン信号を反転して反転パワーダウン信号を供給するように構成されたインバータを更に備える、請求項1の集積回路。
- 前記パワーダウン回路または前記ノード保護回路は、前記パワーダウン信号と前記反転パワーダウン信号とのいずれかに応答して動作する、請求項3の集積回路。
- 前記パワーダウン回路は、少なくとも一つのパワーダウントランジスタを更に備える、請求項1の集積回路。
- 前記少なくとも一つのパワーダウントランジスタは、前記高電位と前記グランド電位との間の前記アナログ回路の少なくとも一つの電流経路における電流の流れを制御するように構成されている、請求項5の集積回路。
- 前記少なくとも一つのパワーダウントランジスタは、p型の金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ(pMOSFET)を更に備える、請求項5の集積回路。
- 前記ノード保護回路は、少なくとも一つの電圧保護トランジスタを備える、請求項1の集積回路。
- 前記少なくとも一つの電圧保護トランジスタは、n型の金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ(nMOSFET)を更に備える、請求項8の集積回路。
- 前記デジタル回路及び前記アナログ回路は、共通の薄いゲート酸化膜厚を更に備える、請求項1の集積回路。
- 前記高電位は、前記低電位の約2倍の電位を有する、請求項1の集積回路。
- 高電位とグランド電位を受信するように結合されたアナログ回路をパワーダウンする装置であって、
前記アナログ回路に電気的に結合され、パワーダウン信号の受信に応答して前記アナログ回路をパワーダウンするように構成されたパワーダウン回路と、
前記アナログ回路に電気的に結合され、前記パワーダウン回路によって少なくとも一つの所定のノードにおける電位が決定されない際に、前記パワーダウン信号の受信に応答して、前記アナログ回路における前記少なくとも一つの所定のノードに、所定の電位を供給するように構成されたノード保護回路と
を具備する装置。 - 前記低電位を供給するように構成された低電圧電源と、
前記低電位よりも高い前記高電位を供給するように構成された高電圧電源と、
前記低電位よりも低い前記グランド電位を供給するように構成されたグランド電圧電源と
を更に備える請求項12の装置。 - 前記パワーダウン回路は、高電位とグランド電位との間の前記アナログ回路の少なくとも一つの電流経路における電流の流れを制御するように構成されている、請求項12の装置。
- 前記高電位は、前記低電位の約2倍の電位を有する、請求項12の装置。
- アナログ回路をパワーダウンする方法であって、
前記アナログ回路をパワーダウンする命令を示すパワーダウン信号を受信することと、
前記パワーダウン信号の受信に応答して、前記アナログ回路をパワーダウンすることと、
前記アナログ回路をパワーダウンすることによって少なくとも一つの所定のノードにおける電位が決定されない際に、前記パワーダウン信号の受信に応答して、前記アナログ回路における前記少なくとも一つの所定のノードに、所定の電位を供給することと
を具備する方法。 - 前記アナログ回路をパワーダウンすることは、前記アナログ回路内の電流経路を開放(open)することを更に備える、請求項16の方法。
- 前記電流経路を開放することは、前記アナログ回路からグランド電位を除去(remove)することを更に備える、請求項17の方法。
- 前記所定の電位は、高電位とグランド電位との間の電位を有する低電位を備える、請求項16の方法。
- 前記高電位は、前記低電位の約2倍の電位を有する、請求項19の方法。
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