JP2016504674A - 適応電圧スケーリングのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

特定の方法は、適応電圧スケーリング（ＡＶＳ）システムによって推奨を発行するより前に、第１の調整推奨を決定するために、半導体デバイスの特性をサンプリングするためにＡＶＳ動作の第１の反復を実行することを含む。本方法は、少なくとも１つの追加の調整反復を決定するために、ＡＶＳ動作の少なくとも１つの追加の反復を実行することをさらに含む。しきい値数の連続する調整推奨が一貫しているとき、本方法は、ＡＶＳシステムによって推奨を発行することを含む。

Description

[0001] 本開示は、一般に、半導体デバイスにおける適応電圧スケーリングに関する。

[0002] 半導体ダイ（semiconductor die）は、半導体ダイにおける電力消費を改善するために、使用していないときに選択的に電源切断され得る複数のシステム（たとえば、コア（core））を含み得る。動作状態を周期的に監視し、電圧調節器（voltage regulator）（たとえば、外部電力管理集積回路（ＰＭＩＣ：power management integrated circuit））に電源電圧を増加または減少させるための推奨（recommendation）を発行するために、適応電圧スケーリング（ＡＶＳ：adaptive voltage scaling）システムが半導体ダイ上に実装され得る。電圧調節器がＡＶＳ推奨に対する比較的遅い応答時間を有するとき、ＡＶＳの次の監視動作は、電源電圧が変更されているときに電源電圧の過渡（transient）中に行われ得る。その結果、ＡＶＳコントローラは、電源電圧が低減値に整定した後ではなく、過渡中に測定された電圧に基づいて次の推奨を発行し得、それにより電源が不安定になり得る。

[0003] 特定の実施形態では、ＡＶＳシステムは、電圧コントローラに推奨を発行する前に、ＡＶＳシステムが、半導体デバイスからの情報をサンプリングする複数のセンサーから収集されたデータに基づいて、しきい値数（threshold number）の一貫した調整推奨（consistent adjustment recommendation）を決定するまで、待つように構成される。推奨は、半導体デバイスの電源電圧を増加させるための推奨など、半導体デバイスに関連する動作特性を変更するためのものであり得る。しきい値数の一貫した調整推奨を待つことによって、ＡＶＳシステムは、半導体デバイスが過渡状態（transient state）にある間に収集されたデータに基づいて推奨を発行することを回避し得る。したがって、ＡＶＳシステムは、増加した安定性とともに動作し得る。

[0004] 特定の実施形態では、方法は、ＡＶＳシステムによって推奨を発行することを含む。推奨を発行するより前に、第１の調整推奨を決定するために、半導体デバイスの特性をサンプリングするためにＡＶＳ動作の第１の反復（iteration）が実行され得る。また、少なくとも１つの追加の調整推奨を決定するために、ＡＶＳ動作の少なくとも１つの追加の反復が実行され得る。第１の調整推奨と少なくとも１つの追加の調整推奨の各々とが一貫している（consistent）とき、ＡＶＳシステムは推奨（たとえば、電力を増加または減少させるための推奨）を発行し得る。

[0005] 別の特定の実施形態では、装置は、半導体デバイスの特性をサンプリングするように構成された複数のセンサーを備えるＡＶＳシステムを含む。半導体デバイスの特性をサンプリングすることを含むＡＶＳ動作の各反復について調整推奨を決定するために、コントローラがセンサーに結合され得る。コントローラは、しきい値数の連続する調整推奨が一貫していることに応答して、推奨（たとえば、電力を増加または減少させるための推奨）を発行するようにさらに構成され得る。

[0006] 別の特定の実施形態では、装置は、半導体デバイスの特性をサンプリングするための手段を含む。本装置は、半導体デバイスの特性をサンプリングすることを含むＡＶＳ動作の各反復について調整推奨を決定するための手段をさらに含む。本装置は、しきい値数の連続する調整推奨が一貫していることに応答して、推奨（たとえば、電力を増加または減少させるための推奨）を発行するための手段をさらに含む。

[0007] 別の特定の実施形態では、コンピュータ可読記憶デバイスは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、ＡＶＳシステムによって推奨を発行させる命令を含む。命令はさらに、第１の調整推奨を決定するために、半導体デバイスの特性をサンプリングするためにＡＶＳ動作の第１の反復を実行するようにプロセッサによって実行可能である。命令はさらに、少なくとも１つの追加の調整推奨を決定するために、ＡＶＳ動作の少なくとも１つの追加の反復を実行するようにプロセッサによって実行可能である。第１の調整推奨と少なくとも１つの追加の調整推奨の各々とが一貫しているとき、ＡＶＳシステムは推奨（たとえば、電力を増加または減少させるための推奨）を発行し得る。

[0008] 開示する実施形態のうちの少なくとも１つによって与えられる１つの特定の利点は、しきい値数の連続する反復が一貫した調整推奨を生じるまで、推奨を発行することを遅延させることによって、ＡＶＳシステムが、遷移中に発生するサンプル期間による不安定性を回避し得ることである。したがって、ＡＶＳシステムの信頼性が高まり得る。

[0009] 本開示の他の態様、利点、および特徴は、以下のセクション、すなわち、図面の簡単な説明、発明を実施するための形態、および特許請求の範囲を含む、本出願全体の検討の後に明らかになろう。

[0010] 適応電圧スケーリングシステムの第１の実施形態の図。 [0011] 図１の適応電圧スケーリングシステムの例示的な推奨を示すタイミング図。 [0012] 適応電圧スケーリングの方法の第１の実施形態を示すフローチャート。 [0013] 適応電圧スケーリングの方法の第２の実施形態を示すフローチャート。 [0014] 適応電圧スケーリングシステムを組み込んだ通信デバイスのブロック図。

[0015] 図１を参照すると、システム１００の特定の例示的な実施形態が示されている。システム１００は、半導体デバイスの、代表的ＡＶＳシステム１０６など、１つまたは複数の適応電圧スケーリング（ＡＶＳ：adaptive voltage scaling）システムを含み得る。ＡＶＳシステム１０６は、半導体デバイスの第１の回路（コア１）１０８の特性を調整するために、ＡＶＳ動作の複数の反復を実行し、電圧調節器１２８に推奨１２６を発行するように構成され得る。システム１００は、１つまたは複数の半導体ダイ１０２、１０４にわたって分散され得る、１つまたは複数のデバイスを含み得る。

[0016] ＡＶＳシステム１０６は、第１のＡＶＳコントローラ（ＡＶＳコントローラ１）１１０などのＡＶＳコントローラに結合された１つまたは複数のセンサー１２２のチェーンを含み得る。第１のＡＶＳコントローラ１１０は、ＡＶＳシステム１０６に関連する値を記憶するように構成され得る少なくとも１つのメモリ、たとえば、メモリ１１２を含み得る。上記値は、サンプリング期間間の間隔１１４、推奨１２６を発行すべき一貫した調整推奨のしきい値数１１６、一貫した調整推奨のカウント１１８、直近の調整推奨（adjustment recommendation）１２０、またはそれらの組合せを含み得る。メモリ１１２は、インターフェース１２４などのインターフェースを介してプログラム可能であり得る。

[0017] 第１のＡＶＳコントローラ１１０とセンサー１２２とを含むＡＶＳシステム１０６は、ＡＶＳ動作の各反復中に並列センサーサンプリングまたは直列センサーサンプリングを実行するように、インターフェース１２４を介してプログラム可能であり得る。センサー１２２が並列センサーサンプリングを実行するように構成されたとき、センサー１２２は、第１の回路１０８の特性を同時にサンプリングし、センサー１２２のチェーンに沿ってサンプリングの結果（たとえば、サンプリングされた特性に対応する値）を送り得る。センサー１２２が直列センサーサンプリングを実行するように構成されたとき、センサー１２２は、第１の回路１０８の特性をサンプリングする前に、前のセンサーのサンプリング結果を受信するのを待ち得る。したがって、直列センサーサンプリングの第１のサンプリング期間の第１の時間は、並列センサーサンプリングの第２のサンプル期間の第２の時間よりも大きいことがある。

[0018] 複数のＡＶＳシステムが第１の半導体ダイ１０２上に実装され得る。たとえば、システム１００は、第２の回路（コア２）１３２に結合された第２のＡＶＳコントローラ（ＡＶＳコントローラ２）１３４を含む第２のＡＶＳシステムと、第３の回路（コア３）１３８に結合された第３のＡＶＳコントローラ（ＡＶＳコントローラ３）１４０を含む第３のＡＶＳシステムとを含み得る。図１には３つのＡＶＳコントローラおよびそれらの対応する回路が示されているが、システム１００は、４つ以上のＡＶＳコントローラおよびそれらの対応する回路、または３つよりも少ないＡＶＳコントローラおよびそれらの対応する回路を含み得る。電圧調節器１２８は、第１の半導体ダイ１０２とは別個である第２の半導体ダイ１０４上の電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）１３０において実装され得る。代替的に、電圧調節器１２８と（１つまたは複数の）ＡＶＳシステムは共通のダイ上に実装され得る。図１に示された実施形態では、システム１００は電圧調節器１２８を含む。他の実施形態では、システム１００はまた、または代替として、電流など、（１つまたは複数の）回路の他の特性を調整するように構成された他の制御システムを含み得る。

[0019] ＡＶＳシステム１０６は、ＡＶＳ動作のしきい値数１１６の連続する反復が一貫した調整推奨を生じた後まで、電圧調節器１２８に推奨１２６を発行することを遅延させ得る。第１の例では、ＡＶＳシステム１０６は、インターフェース１２４における入力に基づいてセンサー１２２を直列にサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において調整推奨を決定し、その調整推奨を直近の調整推奨（）１２０としてメモリ１１２に記憶し、再びセンサー１２２を直列にサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において別の調整推奨を決定し、現在の調整推奨（たとえば、直近の調整推奨１２０として記憶されていない直近のサンプルについての調整推奨）を直近の調整推奨１２０と比較し得る。現在の調整推奨と直近の調整推奨１２０とが一貫していないとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、一貫した調整推奨のカウント１１８を０にセットし、現在の調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し得、ＡＶＳシステム１０６は、再びセンサー１２２を直列にサンプリングし得る。現在の調整推奨と直近の調整推奨１２０とが一貫しているとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、メモリ１１２に記憶された一貫した調整推奨のカウント１１８を１だけ増加させ得る。第１のＡＶＳコントローラ１１０は、一貫した調整推奨のカウント１１８を、メモリ１１２に記憶されたしきい値数１１６と比較し得る。一貫した調整推奨のカウント１１８がしきい値数１１６に等しくないとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、現在の調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し得、ＡＶＳシステム１０６は、再びセンサー１２２を直列にサンプリングし得る。一貫した調整推奨のカウント１１８がしきい値数１１６に等しいとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、電圧調節器１２８に推奨１２６を送り、一貫した調整推奨のカウント１１８を０にセットし、現在の調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し得る。

[0020] 第２の例では、ＡＶＳシステム１０６は、インターフェース１２４における入力に基づいてセンサー１２２を並列にサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において調整推奨を決定し、その調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し、再びセンサー１２２を並列にサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において別の調整推奨を決定し、現在の調整推奨を直近の調整推奨１２０と比較し得る。現在の調整推奨と直近の調整推奨１２０とが一貫していないとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、一貫した調整推奨のカウント１１８を０にセットし、現在の調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し得、ＡＶＳシステム１０６は、再びセンサー１２２を並列にサンプリングし得る。現在の調整推奨と直近の調整推奨１２０とが一貫しているとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、メモリ１１２に記憶された一貫した調整推奨のカウント１１８を１だけ増加させ得る。第１のＡＶＳコントローラ１１０は、一貫した調整推奨のカウント１１８を、メモリ１１２に記憶されたしきい値数１１６と比較し得る。一貫した調整推奨のカウント１１８がしきい値数１１６に等しくないとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、現在の調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し得、ＡＶＳシステム１０６は、再びセンサー１２２を並列にサンプリングし得る。一貫した調整推奨のカウント１１８がしきい値数１１６に等しいとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、電圧調節器１２８に推奨１２６を送り、一貫した調整推奨のカウント１１８を０にセットし、現在の調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し得る。したがって、ＡＶＳシステム１０６は、遷移中に発生するサンプル期間による不安定性を回避し得る。したがって、ＡＶＳシステム１０６の信頼性が高まり得る。

[0021] 図１および図２は、ＡＶＳシステムの例示的な動作をともに示している。図２は、電源電圧と、ＡＶＳシステム１０６によって実行され得るＡＶＳ動作の複数の反復２２１〜２２５とのグラフ２００を示している。

[0022] グラフ２００に示されているように、ＡＶＳ動作の第１の反復２２１が実行されるとき、電源電圧は値Ｖ１を有し得る。特定の例では、第１の反復２２１は、センサー１２２によって第１の回路１０８における半導体デバイスの特性をサンプリングすることを含む。サンプル結果が第１のＡＶＳコントローラ１１０に与えられ得、第１の反復２２１についての調整推奨が、第１のＡＶＳコントローラ１１０によって生成され、メモリ１１２に記憶され得る。例示のために、調整推奨は電圧増加または電圧減少に対応し得る。図示のように、第１の反復２２１についての調整推奨は電圧減少のためのものである。

[0023] 直近の調整推奨１２０は、第１のＡＶＳコントローラ１１０によって維持され得、メモリ１１２に記憶され得る。直近の調整推奨１２０は、現在の調整推奨が直近の調整推奨１２０と一貫しているかどうかを決定し、それによって、連続する反復についての一貫した調整推奨のカウント１１８が増加されるのか０にセットされるのかを示すために使用され得る。一貫した調整推奨のカウント１１８が変更された後、現在の調整推奨は、直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶され得る。

[0024] 連続する反復についての一貫した調整推奨のカウント１１８は、第１のＡＶＳコントローラ１１０によって維持され、メモリ１１２に記憶され、しきい値数１１６「Ｎ」と比較され得、ただし、Ｎは、１よりも大きい整数である。図２に示された例では、第１の反復２２１についての調整推奨は、電圧減少のための（Ｎ−１）番目の連続する調整推奨である。一貫した連続する調整推奨のカウント１１８がしきい値数１１６よりも少ないので、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、第１の反復２２１に応答して推奨を発行しない。

[0025] ＡＶＳ動作の第２の反復２２２も、電圧減少のための調整推奨を生じ得る。第２の反復２２２が、電圧減少のための、しきい値数１１６であるＮ番目の連続する調整推奨を生じたので、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、電圧減少のために電圧調節器１２８に推奨１２６を発行する。推奨１２６を発行した後に、一貫した調整推奨のカウント１１８は０にリセットされ得る。

[0026] 推奨１２６に応答して、電圧調節器１２８は、第１の回路１０８に供給される電圧をＶ１からＶ２に低下させ得る。Ｖ１からＶ２への遷移は電圧調節器１２８における遅延の後に開始され得、それにより、電圧が、Ｖ２の定常状態値に整定する前にＶ１をオーバーシュートし、および／またはＶ２をアンダーシュートし得る、過渡時間（transient time）２０８が生じ得る。

[0027] 図示のように、ＡＶＳ動作の第３の反復２２３は過渡時間２０８中に行われ得る。第３の反復２２３のサンプル期間２０４は電圧オーバーシュート中に発生するので、第３の反復２２３は電圧減少のための調整推奨を生じ、一貫した調整推奨のカウント１１８は０から１に増加される。一貫した調整推奨のカウント１１８がしきい値数１１６（Ｎ）よりも少ないので、第１のＡＶＳコントローラ１１０は電圧調節器１２８に推奨１２６を発行しない。

[0028] ＡＶＳ動作の第４の反復２２４は、電圧がＶ２に整定した後に行われる。Ｖ２は第１の回路１０８のための適切な電圧であり得るので、第４の反復２２４は調整推奨を生じないことがある。直近の調整推奨１２０が電圧減少を推奨したので、一貫した調整推奨のカウント１１８は０にリセットされ得る。同様に、ＡＶＳ動作の第５の反復２２５は調整推奨を生じず、したがって、推奨１２６は、第１のＡＶＳコントローラ１１０によって電圧調節器１２８に発行されない。

[0029] しきい値数１１６（Ｎ）の連続する反復が一貫した調整推奨を生じた後まで、電圧調節器１２８への推奨１２６の発行を遅延させることによって、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、図示された第３の反復２２３中など、遷移中の電圧オーバーシュートまたはアンダーシュート中に発生するサンプル期間２０４による不安定性を回避し得る。しきい値数１１６は、インターフェース１２４などのインターフェースを介してプログラム可能であり得る、プログラム可能な値であり得る。さらに、反復２２１〜２２５の各々間の、サンプル間の時間間隔２１４は、インターフェース１２４などのインターフェースを介してプログラム可能であり得、電圧調節器１２８の電力変更の過渡時間（transient time）２０８を超えるように選択され得る。インターフェース１２４は、第１のＡＶＳコントローラ１１０を、第１のＡＶＳコントローラ１１０と同じダイ１０２上のデバイスに、または第１のＡＶＳコントローラ１１０と同じダイ上にないデバイスに接続し得る。

[0030] ＡＶＳ動作の各反復２２１〜２２５は、センサー１２２が１つまたは複数の状態をサンプリングすることと、第１のＡＶＳコントローラ１１０が、動作状態、温度、半導体デバイスの性能、またはそれらの組合せに少なくとも部分的に基づいて、対応する調整推奨を行うこととを含み得る。たとえば、動作状態は電圧測定値を含み得、センサー１２２はそれぞれ電圧を決定し得る。別の例として、性能測定は、特定の回路（たとえば、第１の回路１０８）におけるクロック周波数を決定することを含み得、センサー１２２はそれぞれ周波数を決定し得る。第１のＡＶＳコントローラ１１０は、センサー１２２からのデータを開始および分析し、調整推奨を生成し、一貫した調整推奨のカウント１１８を維持するための命令を実行するように構成されたプロセッサに対応し得る。

[0031] 一貫した調整推奨の、しきい値数１１６連続する反復の後まで、電圧調節器１２８への推奨１２６の発行を遅延させることが、電圧調整の信頼性を改善し得るので、第１の回路１０８の面積が低減され得る（たとえば、５％の面積低減）。ＡＶＳ決定のより大きい精度は、必要に応じた電圧へのアクセスに対する第１の回路１０８によるより大きい依拠を可能にし、設計制約に準拠するためにＡＶＳシステム１０６に依拠する能力を増加させるので、第１の回路１０８の面積低減が達成され得る。

[0032] 図３は、いくつかの調整推奨が一貫していることに応答して、ＡＶＳシステムから電圧調節器に推奨を発行する方法３００の第１の特定の実施形態を示すフローチャートである。一実施形態では、方法３００のＡＶＳシステムは図１のＡＶＳシステム１０６に対応し、方法３００の電圧調節器は図１の電圧調節器１２８に対応する。方法３００は、３０２において、第１の調整推奨を決定するために、半導体デバイスの特性をサンプリングするためにＡＶＳ動作の第１の反復を実行することを含む。たとえば、ＡＶＳシステム１０６は、インターフェース１２４における入力に基づいて、センサー１２２を直列にまたは並列にサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において調整推奨を決定し得る。方法３００はまた、３０４において、少なくとも１つの追加の調整推奨を決定するために、ＡＶＳ動作の少なくとも１つの追加の反復を実行することを含む。たとえば、ＡＶＳシステム１０６は、センサー１２２を再びサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において少なくとも１つの追加の調整推奨を決定し得る。方法３００は、３０６において、第１の調整推奨と少なくとも１つの追加の調整推奨の各々とが一貫していることに応答して、ＡＶＳシステムによって推奨を発行することをさらに含む。たとえば、ＡＶＳシステム１０６は、第１の調整推奨と少なくとも１つの追加の調整推奨の各々とを比較し、調整推奨が一貫していることを決定し、推奨１２６を発行し得る。

[0033] したがって、方法３００は、ＡＶＳシステムが、しきい値数の連続する反復が一貫した調整推奨を生じた後まで、推奨を発行することを遅延させることを可能にする。したがって、ＡＶＳシステムは、遷移中に発生するサンプル期間による不安定性を回避し得る。したがって、ＡＶＳシステムの信頼性が高まり得る。

[0034] 図４は、いくつかの調整推奨が一貫していることに応答して、ＡＶＳシステムから電圧調節器に推奨を発行する方法４００の第２の特定の実施形態を示すフローチャートである。一実施形態では、方法４００のＡＶＳシステムは図１のＡＶＳシステム１０６に対応し、方法４００の電圧調節器は図１の電圧調節器１２８に対応する。方法４００は、４０２において、第１の調整推奨を決定するために回路の特性をサンプリングし、一貫した調整推奨のカウントを表すカウンタを０にセットすることを含む。たとえば、ＡＶＳシステム１０６は、インターフェース１２４における入力に基づいて、センサー１２２を直列にまたは並列にサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において調整推奨を決定し、第１のＡＶＳコントローラ１１０を使用して、メモリ１１２中の一貫した調整推奨のカウント１１８を０にセットし得る。方法４００はまた、調整推奨を直近の調整推奨としてメモリに保存することを含む。たとえば、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し得る。方法４００はまた、４０４において、追加の調整推奨を決定するためにデバイスの特性をサンプリングすることを含む。たとえば、ＡＶＳシステム１０６は、センサー１２２を再びサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において追加の調整推奨を決定し得る。

[0035] 方法４００は、４０６において、現在の調整推奨（たとえば、直近の調整推奨として記憶されていない直近のサンプルについての調整推奨）が直近の調整推奨と一貫しているかどうかを決定することをさらに含む。たとえば、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、現在の調整推奨を、メモリ１１２に記憶された直近の調整推奨１２０と比較し得る。現在の調整推奨が直近の調整推奨と一貫していないとき、方法４００は、４０８において、カウンタを０にリセットする。たとえば、現在の調整推奨が直近の調整推奨１２０と一貫していないとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、メモリ１１２中の一貫した調整推奨のカウント１１８を０にセットし得る。カウンタを０にリセットした後に、方法４００は、現在の調整推奨を直近の調整推奨として保存し、４０４において、追加の調整推奨を決定するためにデバイスの特性をサンプリングすることを含み得る。たとえば、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、現在の調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し得、ＡＶＳシステム１０６は、センサー１２２を再びサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において追加の調整推奨を決定し得る。現在の調整推奨が直近の調整推奨と一貫しているとき、方法４００は、４１０において、カウンタを１だけ増加させる。たとえば、現在の調整推奨が直近の調整推奨１２０と一貫していないとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、メモリ１１２中の一貫した調整推奨のカウント１１８を１だけ増加させ得る。

[0036] ４１０において、カウンタを１だけ増加させた後に、方法４００は、４１２において、カウンタがしきい値数に等しいかどうかを決定することを含み得る。たとえば、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、一貫した調整推奨のカウント１１８が、メモリ１１２に記憶されたしきい値数１１６に等しいかどうかを決定し得る。カウンタがしきい値数に等しくないとき、方法４００は、現在の調整推奨を直近の調整推奨として保存し、４０４において、追加の調整推奨を決定するためにデバイスの特性をサンプリングすることを含み得る。たとえば、第１のＡＶＳコントローラ１１０が、一貫した調整推奨のカウント１１８がしきい値数１１６に等しくないと決定したとき、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、現在の調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し得、ＡＶＳシステム１０６は、センサー１２２を再びサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において追加の調整推奨を決定し得る。カウンタがしきい値数に等しいとき、方法４００は、４１４において、推奨を発行し、カウンタを０にリセットすることを含み得る。たとえば、第１のＡＶＳコントローラ１１０が、一貫した調整推奨のカウント１１８がしきい値数１１６に等しくないと決定したとき、ＡＶＳシステム１０６は推奨１２６を発行し得、第１のＡＶＳコントローラは一貫した調整推奨のカウント１１８を０にリセットし得る。カウンタを０にリセットした後に、方法４００は、現在の調整推奨を直近の調整推奨として保存し、４０４において、追加の調整推奨を決定するためにデバイスの特性をサンプリングすることを含み得る。たとえば、第１のＡＶＳコントローラが一貫した調整推奨のカウント１１８を０にリセットした後に、第１のＡＶＳコントローラ１１０は、現在の調整推奨を直近の調整推奨１２０としてメモリ１１２に記憶し得、ＡＶＳシステム１０６は、センサー１２２を再びサンプリングし、第１のＡＶＳコントローラ１１０において追加の調整推奨を決定し得る。

[0037] したがって、方法４００は、ＡＶＳシステムが、しきい値数の連続する反復が一貫した調整推奨を生じた後まで、推奨を発行することを遅延させることを可能にする。したがって、ＡＶＳシステムは、遷移中に発生するサンプル期間による不安定性を回避し得る。したがって、ＡＶＳシステムの信頼性が高まり得る。

[0038] 図３および図４の方法は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）デバイス、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、処理ユニット（たとえば、中央処理ユニット（ＣＰＵ））、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、コントローラ、別のハードウェアデバイス、ファームウェアデバイス、またはそれらの任意の組合せなど、様々なデバイスによって実装され得る。一例として、図３および図４の方法は、図５に関してさらに説明するように、命令を実行する１つまたは複数のプロセッサによって実行され得る。

[0039] 図５を参照すると、適応電圧スケーリングシステムを組み込んだ通信デバイスの特定の例示的な実施形態のブロック図が示され、全体的に５００と称される。通信デバイス５００またはそれの構成要素は、移動局、アクセスポイント、セットトップボックス、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、固定ロケーションデータユニット、モバイルロケーションデータユニット、モバイルフォン、セルラーフォン、コンピュータ、ポータブルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、タブレット、モニタ、コンピュータモニタ、テレビジョン、チューナー、ラジオ、衛星ラジオ、音楽プレーヤ、デジタル音楽プレーヤ、ポータブル音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、デジタルビデオプレーヤ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤ、またはポータブルデジタルビデオプレーヤなどのデバイスを含むか、実装するか、またはデバイス内に含まれ得、上記デバイスの各々は、図３および図４の方法のうちの１つまたは複数を実行するように構成され得る。一実施形態では、通信デバイス５００は図１のシステム１００を含む。

[0040] 通信デバイス５００は、メモリ５３２に結合された、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などのプロセッサ５１０を含む。特定の実施形態では、プロセッサ５１０は、第１のダイ５６４と第２のダイ５６６とを含む。特定の実施形態では、第１のダイ５６４は、第１のＡＶＳコントローラ（ＡＶＳコントローラ１）５７２に接続された第１の回路（コア１）５７０と、第２のＡＶＳコントローラ（ＡＶＳコントローラ２）５７６に接続された第２の回路（コア２）５７４とを含む。特定の実施形態では、第２のダイ５６６は、ＰＭＩＣ５８０と電圧調節器５８２とを含む。プロセッサ５１０は、図３および図４の方法を実行するように構成され得る。プロセッサ５１０は、半導体デバイスの特性をサンプリングするための少なくとも１つの手段、特性をサンプリングすることを含むＡＶＳ動作の各反復について調整推奨を決定するための少なくとも１つの手段、しきい値数の連続する調整推奨が一貫していることに応答して推奨を発行するための少なくとも１つの手段、プロセッサ５１０のメモリ構成要素（たとえば、メモリ５３２）をプログラムするための手段、電圧を調節するための手段、またはそれらの任意の組合せを与え得る。

[0041] 図５に示された特定の実施形態では、通信デバイス５００は、プロセッサ５１０とディスプレイ５２８とに結合されたディスプレイコントローラ５２６を含む。コーダ／デコーダ（ＣＯＤＥＣ）５３４もプロセッサ５１０に結合され得る。スピーカー５３６およびマイクロフォン５３８はＣＯＤＥＣ５３４に結合され得る。ワイヤレスコントローラ５４０（たとえば、受信機、送信機、またはトランシーバ）は、プロセッサ５１０とアンテナ５４２とに結合され得る。

[0042] 特定の実施形態では、プロセッサ５１０、ディスプレイコントローラ５２６、メモリ５３２、ＣＯＤＥＣ５３４、およびワイヤレスコントローラ５４０は、システムインパッケージまたはシステムオンチップデバイス５２２に含まれる。特定の実施形態では、入力デバイス５３０および電源５４４はシステムオンチップデバイス５２２に結合される。その上、特定の実施形態では、図５に示されているように、ディスプレイ５２８、入力デバイス５３０、スピーカー５３６、マイクロフォン５３８、アンテナ５４２、および電源５４４は、システムオンチップデバイス５２２の外部にある。ただし、ディスプレイ５２８、入力デバイス５３０、スピーカー５３６、マイクロフォン５３８、アンテナ５４２、および電源５４４の各々は、インターフェースまたはコントローラなど、システムオンチップデバイス５２２の構成要素に結合され得る。

[0043] さらに、本明細書で開示した実施形態に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、構成、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、プロセッサによって実行されるコンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得ることを、当業者は諒解されよう。様々な例示的な構成要素、ブロック、構成、モジュール、回路、およびステップについて、上記では概して、それらの機能に関して説明した。そのような機能をハードウェアとして実装するか、プロセッサ実行可能命令として実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じるものと解釈されるべきではない。

[0044] 本明細書で開示した実施形態に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアで実施されるか、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で実施されるか、またはその２つの組合せで実施され得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、コンパクトディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、または当技術分野で知られている任意の他の形態の非一時的記憶媒体中に存在し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサに一体化され得る。プロセッサおよび記憶媒体は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）中に存在し得る。ＡＳＩＣは、コンピューティングデバイスまたはユーザ端末中に存在し得る。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、コンピューティングデバイスまたはユーザ端末中に個別構成要素として存在し得る。

[0045] 開示した実施形態の上記の説明は、開示した実施形態を当業者が作成または使用することができるように提供したものである。これらの実施形態への様々な変更は当業者には容易に明らかになり、本明細書で定義された原理は本開示の範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に示した実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲によって定義される原理および新規の特徴と一致する可能な最も広い範囲を与えられるべきである。

Claims (46)

1. 適応電圧スケーリング（ＡＶＳ）システムによって推奨を発行するより前に、
   第１の調整推奨を決定するために、半導体デバイスの特性をサンプリングするためにＡＶＳ動作の第１の反復を実行することと、
   少なくとも１つの追加の調整推奨を決定するために、前記ＡＶＳ動作の少なくとも１つの追加の反復を実行することと、
   前記第１の調整推奨と前記少なくとも１つの追加の調整推奨の各々とが一貫していることに応答して、前記ＡＶＳシステムによって前記推奨を発行することと
   を備える方法。
2. 前記推奨は、前記第１の調整推奨と前記少なくとも１つの追加の調整推奨の各々とが電圧増加に対応することに応答して発行される、請求項１に記載の方法。
3. 前記推奨は、前記第１の調整推奨と前記少なくとも１つの追加の調整推奨の各々とが電圧減少に対応することに応答して発行される、請求項１に記載の方法。
4. 前記推奨は、しきい値数の連続する反復が一貫した調整推奨を有することに応答して発行され、ここにおいて、前記しきい値数は、１よりも大きいプログラム可能な整数値である、請求項１に記載の方法。
5. 反復間の時間間隔がプログラム可能である、請求項１に記載の方法。
6. 前記ＡＶＳ動作が、ＡＶＳコントローラに結合された複数のセンサーを含むＡＶＳシステムによって実行される、請求項１に記載の方法。
7. 前記ＡＶＳシステムが、直列センサーサンプリングを含むサンプリング技法と並列センサーサンプリングを含むサンプリング技法との間で選択することと、各反復中に選択されたサンプリング技法を実行することとを行うようにプログラム可能である、請求項６に記載の方法。
8. 前記推奨が電圧調節器に発行される、請求項１に記載の方法。
9. 前記ＡＶＳ動作が、第１のダイ上のＡＶＳシステムによって実行され、前記電圧調節器が、前記第１のダイとは別個である第２のダイ上の電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）において実装される、請求項８に記載の方法。
10. 前記ＡＶＳ動作の反復間の時間間隔が前記ＰＭＩＣの電力変更の過渡よりも長い、請求項９に記載の方法。
11. 複数のＡＶＳシステムが前記第１のダイ上に実装される、請求項９に記載の方法。
12. 前記第１の調整推奨および前記少なくとも１つの追加の調整推奨が、前記半導体デバイスの動作状態、前記半導体デバイスの温度、または前記半導体デバイスの性能のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項１に記載の方法。
13. 半導体デバイスの特性をサンプリングするように構成された複数のセンサーと、
    前記センサーに結合され、前記特性をサンプリングすることを含む適応電圧スケーリング（ＡＶＳ）動作の各反復について調整推奨を決定するように構成されたコントローラと
    を備えるＡＶＳシステム
    を備え、
    ここにおいて、前記コントローラは、しきい値数の連続する調整推奨が一貫していることに応答して推奨を発行するようにさらに構成された、装置。
14. 前記推奨は、前記しきい値数の連続する調整推奨が電圧増加を示すことに応答して発行される、請求項１３に記載の装置。
15. 前記推奨は、前記しきい値数の連続する調整推奨が電圧減少を示すことに応答して発行される、請求項１３に記載の装置。
16. 前記しきい値数が、１よりも大きいプログラム可能な整数値である、請求項１３に記載の装置。
17. 前記ＡＶＳ動作の反復間の時間間隔がプログラム可能である、請求項１３に記載の装置。
18. 前記コントローラが、直列センサーサンプリングを含むサンプリング技法と並列センサーサンプリングを含むサンプリング技法との間で選択することと、各反復中に選択されたサンプリング技法を実行することとを行うようにプログラム可能である、請求項１３に記載の装置。
19. 電圧調節器をさらに備え、ここにおいて、前記推奨が前記電圧調節器に発行される、請求項１３に記載の装置。
20. 前記ＡＶＳシステムが第１のダイ上に実装され、ここにおいて、前記電圧調節器が、前記第１のダイとは別個である第２のダイ上の電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）において実装される、請求項１９に記載の装置。
21. 前記ＡＶＳ動作の反復間の時間間隔が前記ＰＭＩＣの電力変更の過渡よりも長い、請求項２０に記載の装置。
22. 前記第１のダイ上に実装された少なくとも１つの追加のＡＶＳシステムをさらに備える、請求項２０に記載の装置。
23. 前記調整推奨が、前記半導体デバイスの動作状態、前記半導体デバイスの温度、または前記半導体デバイスの性能のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項１３に記載の装置。
24. 半導体デバイスの特性をサンプリングするための手段と、
    前記特性をサンプリングすることを含む適応電圧スケーリング（ＡＶＳ）動作の各反復について調整推奨を決定するための手段と、
    しきい値数の連続する調整推奨が一貫していることに応答して推奨を発行するための手段と
    を備える装置。
25. 前記推奨は、前記しきい値数の連続する調整推奨が電圧増加を示すことに応答して発行される、請求項２４に記載の装置。
26. 前記推奨は、前記しきい値数の連続する調整推奨が電圧減少を示すことに応答して発行される、請求項２４に記載の装置。
27. 前記しきい値数が、プログラムするための手段を介してセットされる、１よりも大きい整数値である、請求項２４に記載の装置。
28. 反復間の時間間隔が、プログラムするための手段を介してセットされる、請求項２４に記載の装置。
29. サンプリングするための前記手段が、直列センサーサンプリングを含むサンプリング技法と並列センサーサンプリングを含むサンプリング技法との間で選択することと、各反復中に選択されたサンプリング技法を実行することとを行うようにプログラム可能である、請求項２４に記載の装置。
30. 電圧を調節するための手段をさらに備え、ここにおいて、前記推奨が、電圧を調節するための前記手段に発行される、請求項２４に記載の装置。
31. サンプリングするための前記手段と、決定するための前記手段と、発行するための前記手段とが第１のダイ上に実装され、電圧を調節するため前記手段が、前記第１のダイとは別個である第２のダイ上の電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）において実装される、請求項３０に記載の装置。
32. 反復間の時間間隔が前記ＰＭＩＣの電力変更の過渡よりも長い、請求項３１に記載の装置。
33. 前記第１のダイ上に実装された、サンプリングするための少なくとも１つの追加の手段と、決定するための少なくとも１つの追加の手段と、発行するための少なくとも１つの追加の手段とをさらに備える、請求項３１に記載の装置。
34. 前記調整推奨が、前記半導体デバイスの動作状態、前記半導体デバイスの温度、または前記半導体デバイスの性能のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項２４に記載の装置。
35. プロセッサによって実行されたとき、
    適応電圧スケーリング（ＡＶＳ）システムによって推奨を発行するより前に、
    第１の調整推奨を決定するために、半導体デバイスの特性をサンプリングするためにＡＶＳ動作の第１の反復を実行することと、
    少なくとも１つの追加の調整推奨を決定するために、前記ＡＶＳ動作の少なくとも１つの追加の反復を実行することと、
    前記第１の調整推奨と前記少なくとも１つの追加の調整推奨の各々とが一貫していることに応答して、前記ＡＶＳシステムによって前記推奨を発行することと
    を前記プロセッサに行わせる命令を備えるコンピュータ可読記憶デバイス。
36. 前記推奨は、前記第１の調整推奨と前記少なくとも１つの追加の調整推奨の各々とが電圧増加に対応することに応答して発行される、請求項３５に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。
37. 前記推奨は、前記第１の調整推奨と前記少なくとも１つの追加の調整推奨の各々とが電圧減少に対応することに応答して発行される、請求項３５に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。
38. 前記推奨は、しきい値数の連続する反復が一貫した調整推奨を有することに応答して発行され、ここにおいて、前記しきい値数が、１よりも大きいプログラム可能な整数値である、請求項３５に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。
39. 反復間の時間間隔がプログラム可能である、請求項３５に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。
40. 前記ＡＶＳ動作が、ＡＶＳコントローラに結合された複数のセンサーを含むＡＶＳシステムによって実行される、請求項３５に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。
41. 前記ＡＶＳシステムが、直列センサーサンプリングを含むサンプリング技法と並列センサーサンプリングを含むサンプリング技法との間で選択することと、各反復中に選択されたサンプリング技法を実行することとを行うようにプログラム可能である、請求項４０に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。
42. 前記推奨が電圧調節器に発行される、請求項３５に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。
43. 前記ＡＶＳ動作が、第１のダイ上のＡＶＳシステムによって実行され、ここにおいて、前記電圧調節器が、前記第１のダイとは別個である第２のダイ上の電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）において実装される、請求項４２に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。
44. 前記ＡＶＳ動作の反復間の時間間隔が前記ＰＭＩＣの電力変更の過渡よりも長い、請求項４３に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。
45. 複数のＡＶＳシステムが前記第１のダイ上に実装される、請求項４３に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。
46. 前記第１の調整推奨および前記少なくとも１つの追加の調整推奨が、前記半導体デバイスの動作状態、前記半導体デバイスの温度、または前記半導体デバイスの性能のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項３５に記載のコンピュータ可読記憶デバイス。

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