KR102387203B1 - 병합된 파워 레일을 통해 전원전압을 공급받는 시스템 온 칩 및 이를 포함하는 모바일 시스템 - Google Patents

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Abstract

병합된 파워 레일을 통해 전원 전압을 공급 받는 시스템 온 칩 및 이를 포함하는 모바일 시스템이 개시된다. 모바일 시스템은 시스템 온 칩 및 전력 관리 집적 회로(PMIC)를 포함할 수 있다. 시스템 온 칩은 제 1 및 제 2 신호 처리 회로를 포함하고, 제 1 및 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태에 기초하여 동적 전압 스케일링(DVS) 제어신호를 발생한다. 전력 관리 집적 회로는 DVS 제어신호에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압을 발생하고 전원 전압을 하나의 파워 레일을 통해 제 1 및 제 2 신호 처리 회로에 공급한다. 따라서, 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템은 시스템 온 칩의 동작 상태에 따라 전압 조절을 빠르게 수행할 수 있으며 성능이 향상될 수 있다.

Description

병합된 파워 레일을 통해 전원전압을 공급받는 시스템 온 칩 및 이를 포함하는 모바일 시스템{SYSTEM ON A CHIP THAT RECEIVES SUPPLY VOLTAGE THROUGH MERGED RAIL, AND MOBILE SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 모바일 시스템에 관한 것으로, 특히 병합된 파워 레일을 통해 전원전압을 공급받는 시스템 온 칩 및 이를 포함하는 모바일 시스템에 관한 것이다.
시스템 온 칩은 응용 프로세서(AP), 통신프로세서(CP) 등의 회로 블록들이 포함될 수 있다.
최근에, 시스템을 간단히 구성하기 위해, 하나의 파워 레일(power rail)을 통해 전원 전압을 시스템 온 칩을 구성하는 회로 블록들에 공급하는 방법이 연구되고 있다.
본 발명의 목적은 병합된 파워 레일을 통해 전원 전압을 공급받는 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템에서, 시스템 온 칩의 동작 상태에 따라 전원 전압을 빠르게 조절할 수 있는 모바일 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 병합된 파워 레일을 통해 전원 전압을 공급받는 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템에서, 시스템 온 칩의 동작 상태에 따라 전원 전압을 빠르게 조절할 수 있는 시스템 온 칩의 전원 전압 공급 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 모바일 시스템은 시스템 온 칩 및 전력 관리 집적 회로(power management integrated circuit; PMIC)를 포함할 수 있다.
시스템 온 칩은 제 1 및 제 2 신호 처리 회로를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태에 기초하여 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling: DVS) 제어신호를 발생한다. 전력 관리 집적 회로는 상기 DVS 제어신호에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압을 발생하고 상기 전원 전압을 하나의 파워 레일(power rail)을 통해 상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로에 공급한다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 1 신호 처리 회로는 응용 프로세서(Application Processor)를 포함하고, 상기 제 2 신호 처리 회로는 통신 프로세서(Communication Processor)를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 1 신호 처리 회로와 상기 제 2 신호 처리 회로가 모두 동작하지 않는 슬립 모드(sleep mode)에서, 상기 전원전압은 상기 시스템 온 칩의 기본 동작이 유지될 정도의 전압 레벨을 가질 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 기본 동작은 시간, 날씨, 재생 중인 노래 제목, 부재중 전화, 문자의 표시를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 1 신호 처리 회로가 동작하고 상기 제 2 신호 처리 회로가 슬립 모드(sleep mode)에 있을 때, 상기 전원전압은 상기 제 1 신호 처리 회로의 동작 전압의 전압 레벨을 가질 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 1 신호 처리 회로 및 상기 제 2 신호 처리 회로가 모두 동작할 때, 상기 전원전압은 상기 제 1 신호 처리 회로의 동작 전압과 상기 제 2 신호 처리 회로의 동작 전압 중 더 높은 전압의 전압 레벨을 가질 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 1 신호 처리 회로는 상기 제 1 신호 처리 회로의 동작 상태 및 상기 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태에 기초하여 상기 DVS 제어신호를 발생할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 통신 프로세서는 모뎀(modem)을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 1 신호 처리 회로는 제 1 데이터가 저장된 중앙처리장치(Central Processing Unit), 상기 중앙처리장치로부터 상기 제 1 데이터를 수신하여 출력하는 인터페이스 회로, 및 파워 제어 회로를 포함할 수 있다. 파워 제어 회로는 상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태를 모니터링하고 상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태에 기초하여 상기 DVS 제어신호를 발생할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 1 데이터는 상기 시스템 온 칩의 동작 상태에 따라 상기 전력 관리 집적 회로에서 출력되는 전원 전압 레벨에 대응하는 데이터일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 전력 관리 집적 회로는 인터페이스 회로, 복수의 레지스터들, 비교 회로, 선택 회로, 및 파워 컨버터를 포함할 수 있다.
인터페이스 회로는 상기 시스템 온 칩으로부터 상기 제 1 데이터를 수신한다. 복수의 레지스터들은 상기 인터페이스로부터 수신된 상기 제 1 데이터를 저장한다. 비교 회로는 상기 레지스터들의 출력 신호들 중 2 개 이상의 신호들을 비교하여 가장 높은 전압의 값을 출력한다. 선택 회로는 상기 DVS 제어신호에 응답하여 상기 레지스터들의 출력 신호들 중 하나를 선택하여 출력한다. 파워 컨버터는 상기 선택 회로의 출력 신호에 응답하여 조절되는 상기 전원 전압을 발생한다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 시스템 온 칩은 상기 제 1 신호 처리 회로 및 상기 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태에 기초하여 상기 DVS 제어신호를 발생하는 파워 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 1 신호 처리 회로는 제 1 데이터가 저장된 중앙처리장치(Central Processing Unit), 및 상기 중앙처리장치로부터 상기 제 1 데이터를 수신하여 출력하는 인터페이스 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 실시형태에 따른 모바일 시스템은 시스템 온 칩 및 전력 관리 집적 회로(PMIC)를 포함할 수 있다.
시스템 온 칩은 내부에 포함된 복수의 신호 처리 회로들의 동작 상태에 기초하여 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling: DVS) 제어신호를 발생한다. 전력 관리 집적 회로는 상기 DVS 제어신호에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압을 발생하고 상기 전원 전압을 하나의 파워 레일(power rail)을 통해 상기 복수의 신호 처리 회로들에 공급한다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 시스템 온 칩은 제 1 내지 제 N 신호 처리 회로, 및 상기 제 1 내지 제 N 신호 처리 회로의 동작 상태를 모니터링하고 상기 제 1 내지 제 N 신호 처리 회로의 동작 상태에 기초하여 상기 DVS 제어신호를 발생하는 파워 컨트롤 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 1 신호 처리 회로는 응용 프로세서(Application Processor)를 포함하고, 상기 제 2 내지 제 N 신호 처리 회로는 응용 프로세서를 포함하지 않는 신호 처리 회로들일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 제 1 및 제 2 신호 처리 회로를 포함하는 시스템 온 칩의 전원 전압 공급 방법은 상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태를 모니터링하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태에 기초하여 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling: DVS) 제어신호를 발생하는 단계; 상기 DVS 제어신호에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압을 발생하는 단계; 상기 전원 전압을 하나의 파워 레일(power rail)을 통해 상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 시스템 온 칩의 전원 전압 공급 방법은 상기 시스템 온 칩 내에 있는 중앙처리 장치가 상기 시스템 온 칩의 동작 상태에 따라 상기 전력 관리 집적 회로에서 출력되는 전압 레벨들에 대응하는 데이터를 저장하는 단계; 및 상기 데이터를 상기 전력 관리 집적 회로에 포함된 레지스터들에 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 실시형태에 따른 제 1 및 제 2 신호 처리 회로를 포함하는 시스템 온 칩의 전원 전압 공급 방법은 상기 응용 프로세서(AP) 및 상기 통신 프로세서(CP)의 동작 상태를 모니터링하는 단계; 상기 응용 프로세서(AP) 및 상기 통신 프로세서(CP)의 동작 상태에 기초하여 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling: DVS) 제어신호를 발생하는 단계; 상기 DVS 제어신호에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압을 발생하는 단계; 상기 전원 전압을 하나의 파워 레일(power rail)을 통해 상기 응용 프로세서(AP) 및 상기 통신 프로세서(CP)에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 시스템 온 칩을 갖는 모바일 시스템은 전력 관리 집적 회로가 시스템 온 칩에서 발생된 DVS 제어신호(DVS_CON)에 응답하여 하드웨어적으로 자동으로 전원전압(VS)의 전압 레벨을 조절할 수 있다.
따라서, 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템은 시스템 온 칩의 동작 상태에 따라 전원 전압을 빠르게 조절할 수 있으므로 성능(performance)이 향상되고 전력 소모를 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 모바일 시스템에 포함된 전력 관리 집적 회로의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 2의 모바일 시스템에서 시스템 온 칩에 포함된 제 1 신호처리 회로의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 모바일 시스템에서 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling: DVS) 제어신호의 값에 따라 조절되는 전원 전압을 나타내는 표이다.
도 7은 도 5의 모바일 시스템에서 응용 프로세서(AP)와 통신 프로세서(CP)의 상태에 따라 조절되는 전원 전압을 나타내는 표이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 하나의 실시 예에 따른 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 8의 모바일 시스템에서 시스템 온 칩에 포함된 제 1 신호처리 회로의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 하나의 실시 예에 따른 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 모바일 시스템에 포함된 시스템 온 칩의 전원 전압 공급 방법을 나타내는 흐름도들이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 종래의 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 모바일 시스템(10)에서는, 전력 관리 집적 회로(power management integrated circuit; PMIC)(12)는 시스템 온 칩(SOC)(14)에 포함된 구성 블록들, 즉 응용 프로세서(AP)(16)와 통신 프로세서(CP)(18)에 독립된 파워 레일(PR1, PR2)을 통해 전원 전압(VS1, VS2)을 공급하였다. 시스템 온 칩과 전력 관리 집적 회로 사이에 전원을 송수신하는 파워 레일의 수가 많으면 그만큼 파워 레일에 포함된 인덕터(inductor), 커패시터 등의 수동 소자의 수도 많아진다. 따라서, 종래의 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템은 회로의 사이즈가 크게 되었다.
종래에는, 파워 소모를 줄이기 위해 프로세서들 각각은 다른 프로세서의 동작 상태를 계속 모니터링하며 전원 전압을 조절하였다. 따라서, 종래의 모바일 시스템은 전압 변경 시간이 일정하지 않고 길어지는 문제가 발생할 수 있었다. 따라서, 종래의 모바일 시스템은 전원 전압을 적절한 때에 낮추거나 높이지 못하여 전력 소모가 증가하고 성능 문제가 발생할 수 있었다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템(100)을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 모바일 시스템(100)은 시스템 온 칩(SOC)(120) 및 전력 관리 집적 회로(power management integrated circuit; PMIC)(110)를 포함할 수 있다.
시스템 온 칩(120)은 제 1 및 제 2 신호 처리 회로(121, 126)를 포함하고, 제 1 및 제 2 신호 처리 회로(121, 126)의 동작 상태에 기초하여 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling: DVS) 제어신호(DVS_CON)를 발생한다. 또한, 제 1 신호 처리 회로(121)는 시스템 온 칩(120)의 동작 상태에 따라 전력 관리 집적 회로(110)에서 출력되는 전원 전압 레벨에 대응하는 데이터인 제 1 데이터(DATA)를 전력 관리 집적 회로(110)에 제공할 수 있다. 전력 관리 집적 회로(110)는 DVS 제어신호(DVS_CON)에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압(VS)을 발생하고, 전원 전압(VS)을 하나의 파워 레일(power rail)(PR)을 통해 제 1 및 제 2 신호 처리 회로(121, 126)에 공급한다.
실시예에 의하면, 상기 제 1 신호 처리 회로(121)와 상기 제 2 신호 처리 회로(126)가 모두 동작하지 않는 슬립 모드(sleep mode)에서, 전원 전압(VS)은 시스템 온 칩(120)의 기본 동작이 유지될 정도의 전압 레벨을 가질 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 기본 동작은 시간, 날씨, 재생 중인 노래 제목, 부재중 전화, 문자의 표시를 포함할 수 있다.
실시예에 의하면, 제 1 신호 처리 회로(121)가 동작하고 제 2 신호 처리 회로(126)가 슬립 모드(sleep mode)에 있을 때, 전원전압(VS)은 제 1 신호 처리 회로(121)의 동작 전압의 전압 레벨을 가질 수 있다.
실시예에 의하면, 제 1 신호 처리 회로(121) 및 제 2 신호 처리 회로(126)가 모두 동작할 때, 전원전압(VS)은 제 1 신호 처리 회로(121)의 동작 전압과 제 2 신호 처리 회로(126)의 동작 전압 중 더 높은 전압의 전압 레벨을 가질 수 있다.
실시예에 의하면, 제 1 신호 처리 회로(121)는 제 1 신호 처리 회로(121)의 동작 상태 및 제 2 신호 처리 회로(126)의 동작 상태에 기초하여 DVS 제어신호(DVS_CON)를 발생할 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제 1 신호 처리 회로는 응용 프로세서(Application Processor)를 포함하고, 상기 제 2 신호 처리 회로는 통신 프로세서(Communication Processor)를 포함할 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 통신 프로세서는 모뎀(modem)을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 모바일 시스템에 포함된 전력 관리 집적 회로(110)의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 전력 관리 집적 회로(110)는 인터페이스 회로(112), 복수의 레지스터들(113, 114, 115), 비교기(118), 선택 회로(116), 및 파워 컨버터(117)를 포함할 수 있다.
인터페이스 회로(112)는 시스템 온 칩(120)으로부터 제 1 데이터(DATA)를 수신한다. 복수의 레지스터들(113, 114, 115)은 인터페이스 회로(112)로부터 수신된 제 1 데이터(DATA)를 저장한다. 비교기(118)는 레지스터들(113, 114, 115)의 출력 신호들 중 2 개 이상의 신호들(113, 114)을 비교하여 가장 높은 전압의 값을 출력한다. 선택 회로(116)는 DVS 제어신호(DVS_CON)에 응답하여 비교기(118)의 출력 신호와 레지스터들(114, 115)의 출력 신호들 중 하나를 선택하여 출력한다. 파워 컨버터(117)는 선택 회로(116)의 출력 신호에 응답하여 조절되는 전원 전압(VS)을 발생한다.
도 4는 도 2의 모바일 시스템에서 시스템 온 칩(120)에 포함된 제 1 신호처리 회로(121)의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 제 1 신호처리 회로(121)는 제 1 데이터(DATA)가 저장된 중앙처리장치(Central Processing Unit)(122), 중앙처리장치(122)로부터 제 1 데이터(DATA)를 수신하여 출력하는 인터페이스 회로(123), 및 파워 제어 회로(124)를 포함할 수 있다. 파워 제어 회로(124)는 제 1 및 제 2 신호 처리 회로(121, 126)의 동작 상태를 모니터링하고 제 1 및 제 2 신호 처리 회로(121, 126)의 동작 상태에 기초하여 DVS 제어신호(DVS_CON)를 발생할 수 있다.
실시예에 의하면, 제 1 데이터(DATA)는 시스템 온 칩(120)의 동작 상태에 따라 전력 관리 집적 회로(110)에서 출력되는 전원 전압 레벨에 대응하는 데이터일 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템(200)을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 모바일 시스템(200)은 시스템 온 칩(SOC)(220) 및 전력 관리 집적 회로(PMIC)(210)를 포함할 수 있다.
시스템 온 칩(220)은 응용 프로세서(AP)(221) 및 통신 프로세서(CP)(226)를 포함하고, 응용 프로세서(221) 및 통신 프로세서(226)의 동작 상태에 기초하여 동적 전압 스케일링(DVS) 제어신호(DVS_CON)를 발생한다. 또한, 응용 프로세서(221)는 시스템 온 칩(220)의 동작 상태에 따라 전력 관리 집적 회로(210)에서 출력되는 전압 레벨에 대응하는 데이터인 제 1 데이터(DATA)를 전력 관리 집적 회로(210)에 제공할 수 있다. 전력 관리 집적 회로(210)는 DVS 제어신호(DVS_CON)에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압(VS)을 발생하고, 전원 전압(VS)을 하나의 파워 레일(power rail)(PR)을 통해 응용 프로세서(221) 및 통신 프로세서(226)에 공급한다. 통신 프로세서(226)는 모뎀(modem)일 수 있다.
도 6은 도 5의 모바일 시스템에서 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling: DVS) 제어신호의 값에 따라 조절되는 전원 전압을 나타내는 표이다.
도 6을 참조하면, DVS 제어신호(DVS_CON)가 로직 00의 값을 가질 때, 즉 응용 프로세서(AP)(221) 및 통신 프로세서(CP)(226)가 모두 동작하지 않는 슬립 모드(sleep mode)에서, 전원전압(VS)은 시스템 온 칩(220)의 기본 동작이 유지될 정도의 전압 레벨을 가질 수 있다. 또한, DVS 제어신호(DVS_CON)가 로직 01의 값을 가질 때, 즉 응용 프로세서(AP)(221) 가 동작하고 통신 프로세서(CP)(226)가 슬립 모드(sleep mode)에 있을 때, 전원전압(VS)은 응용 프로세서(AP)(221)의 동작 전압의 전압 레벨을 가질 수 있다. 또한, DVS 제어신호(DVS_CON)가 로직 10 또는 11의 값을 가질 때, 즉 응용 프로세서(AP)(221) 및 통신 프로세서(CP)(226)가 모두 동작할 때, 전원전압(VS)은 응용 프로세서(AP)(221)의 동작 전압과 통신 프로세서(CP)(226)의 동작 전압 중 더 높은 전압의 전압 레벨을 가질 수 있다.
도 7은 도 5의 모바일 시스템에서 응용 프로세서(AP)와 통신 프로세서(CP)의 상태에 따라 조절되는 전원 전압을 나타내는 표이다.
도 7을 참조하면, 응용 프로세서(AP)와 통신 프로세서(CP)가 모두 슬립 모드(sleep mode)에 있을 때, 전원전압(VS)은 낮은 레벨, 예를 들어 0.7V를 가질 수 있다. 통신 프로세서(CP)가 모두 슬립 모드(sleep mode)에 있고 응용 프로세서(AP)가 동작할 때는 전원전압(VS)은 0.9V의 전압 레벨을 가질 수 있다. 응용 프로세서(AP)와 통신 프로세서(CP)가 모두 동작할 때는 전원전압(VS)은 높은 전압 레벨, 예를 들어 1.0V 또는 1.1V의 전압 레벨을 가질 수 있다.
실시예에 따른 시스템 온 칩을 갖는 모바일 시스템은 전력 관리 집적 회로(210)가 시스템 온 칩(220)에서 발생된 DVS 제어신호(DVS_CON)에 응답하여 하드웨어적으로 자동으로 전원전압(VS)의 전압 레벨을 조절할 수 있으므로, 시스템 온 칩의 동작 상태에 따라 전압 조절을 빠르게 수행할 수 있다. 따라서, 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템의 성능(performance)이 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 하나의 실시 예에 따른 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템(300)을 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 모바일 시스템(300)은 시스템 온 칩(SOC)(320) 및 전력 관리 집적 회로(power management integrated circuit; PMIC)(310)를 포함할 수 있다.
시스템 온 칩(320)은 제 1 신호 처리 회로(321), 제 2 신호 처리 회로(326) 및 파워 제어 회로(328)를 포함하고, 제 1 신호 처리 회로(321), 제 2 신호 처리 회로(326)의 동작 상태에 기초하여 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling: DVS) 제어신호(DVS_CON)를 발생한다. 또한, 제 1 신호 처리 회로(321)는 시스템 온 칩(320)의 동작 상태에 따라 전력 관리 집적 회로(310)에서 출력되는 전원 전압(VS) 레벨에 대응하는 데이터인 제 1 데이터(DATA)를 전력 관리 집적 회로(310)에 제공할 수 있다. 파워 제어 회로(328)는 제 1 신호 처리 회로(321) 및 제 2 신호 처리 회로(326)의 동작 상태에 기초하여 DVS 제어신호(DVS_CON)를 발생한다. 전력 관리 집적 회로(310)는 DVS 제어신호(DVS_CON)에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압(VS)을 발생하고, 전원 전압(VS)을 하나의 파워 레일(power rail)(PR)을 통해 제 1 및 제 2 신호 처리 회로(321, 326)에 공급한다.
도 9는 도 8의 모바일 시스템에서 시스템 온 칩에 포함된 제 1 신호처리 회로의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 제 1 신호처리 회로(321)는 제 1 데이터(DATA)가 저장된 중앙처리장치(Central Processing Unit)(322), 및 중앙처리장치(322)로부터 제 1 데이터(DATA)를 수신하여 출력하는 인터페이스 회로(323)를 포함할 수 있다.
실시예에 의하면, 제 1 데이터(DATA)는 시스템 온 칩(320)의 동작 상태에 따라 전력 관리 집적 회로(310)에서 출력되는 전원 전압 레벨에 대응하는 데이터일 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 하나의 실시 예에 따른 시스템 온 칩을 포함하는 모바일 시스템(400)을 나타내는 블록도이다.
도 10을 참조하면, 모바일 시스템(400)은 시스템 온 칩(SOC)(420) 및 전력 관리 집적 회로(PMIC)(410)를 포함할 수 있다.
시스템 온 칩(420)은 제 1 내지 제 N 신호 처리 회로(421, 424, 426) 및 파워 제어 회로(428)를 포함할 수 있다. 시스템 온 칩(420)은 제 1 내지 제 N 신호 처리 회로(421, 424, 426)의 동작 상태에 기초하여 동적 전압 스케일링(DVS) 제어신호(DVS_CON)를 발생한다. 또한, 제 1 신호 처리 회로(421)는 시스템 온 칩(420)의 동작 상태에 따라 전력 관리 집적 회로(410)에서 출력되는 전원 전압(VS) 레벨에 대응하는 데이터인 제 1 데이터(DATA)를 전력 관리 집적 회로(410)에 제공할 수 있다. 파워 제어 회로(428)는 제 1 내지 제 N 신호 처리 회로(421, 424, 426)의 동작 상태에 기초하여 DVS 제어신호(DVS_CON)를 발생한다. 전력 관리 집적 회로(410)는 DVS 제어신호(DVS_CON)에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압(VS)을 발생하고, 전원 전압(VS)을 하나의 파워 레일(power rail)(PR)을 통해 제 1 내지 제 N 신호 처리 회로(421, 424, 426)에 공급한다.
실시예에 의하면, 제 1 신호 처리 회로(421)는 응용 프로세서(Application Processor)를 포함하고, 제 2 내지 제 N 신호 처리 회로(424, 426)는 응용 프로세서를 포함하지 않는 신호 처리 회로들일 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 모바일 시스템에 포함된 시스템 온 칩의 전원 전압 공급 방법을 나타내는 흐름도들이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 제 1 및 제 2 신호 처리 회로를 포함하는 시스템 온 칩의 전원 전압 공급 방법은 다음의 동작들을 포함할 수 있다.
1) 제 1 및 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태를 모니터링한다 (S1).
2) 제 1 및 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태에 기초하여 전력 소모가 최소화되도록 DVS 제어신호를 발생한다 (S2).
3) DVS 제어신호에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압을 발생한다 (S3).
4) 전원 전압을 하나의 파워 레일(power rail)을 통해 제 1 및 제 2 신호 처리 회로에 공급한다 (S4).
실시예에 의하면, 상기 시스템 온 칩의 전원 전압 공급 방법은 상기 시스템 온 칩 내에 있는 중앙처리 장치가 상기 시스템 온 칩의 동작 상태에 따라 상기 전력 관리 집적 회로에서 출력되는 전압 레벨들에 대응하는 데이터를 저장하는 단계, 및 상기 데이터를 상기 전력 관리 집적 회로에 포함된 레지스터들에 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 12을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 응용 프로세서(AP) 및 통신 프로세서(CP)를 포함하는 시스템 온 칩의 전원 전압 공급 방법은 다음의 동작들을 포함할 수 있다.
1) 응용 프로세서(AP) 및 통신 프로세서(CP)의 동작 상태를 모니터링한다 (S11).
2) 응용 프로세서(AP) 및 통신 프로세서(CP)의 동작 상태에 기초하여 전력 소모가 최소화되도록 DVS 제어신호를 발생한다 (S12).
3) DVS 제어신호에 응답하여 크기가 조절되는 전원 전압을 발생한다 (S13).
4) 전원 전압을 하나의 파워 레일(power rail)을 통해 응용 프로세서(AP) 및 통신 프로세서(CP)에 공급한다 (S14).
본 발명은 병합된 파워 레일을 통해 전원전압을 공급받는 시스템 온 칩 및 이를 포함하는 모바일 시스템에 적용이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 200, 300, 400: 모바일 시스템
110, 210, 310, 410: 전력 관리 집적 회로(PMIC)
120, 220, 320, 420: 시스템 온 칩(SOC)
121, 126, 321, 326, 421, 424, 426: 신호 처리 회로
221: 응용 프로세서
226: 통신 프로세서
328, 428: 파워 제어 회로

Claims (10)

  1. 제 1 및 제 2 신호 처리 회로를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로들 각각이 슬립 모드인지 또는 동작하는지 여부를 나타내는 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling: DVS) 제어신호를 발생하는 시스템 온 칩; 및
    상기 DVS 제어신호에 대응하는 크기를 갖는 전원 전압을 발생하고 상기 전원 전압을 하나의 파워 레일(power rail)을 통해 직접 상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로에 공급하는 전력 관리 집적 회로(power management integrated circuit; PMIC)를 포함하고,
    상기 전력 관리 집적 회로는:
    상기 시스템 온 칩으로부터 상기 전원 전압의 레벨 정보를 포함하는 제 1 데이터를 수신하는 인터페이스 회로;
    상기 인터페이스 회로로부터 수신된 상기 제 1 데이터를 저장하는 복수의 레지스터들;
    상기 복수의 레지스터들에 저장된 신호들 중 적어도 2 개의 신호들을 비교하여 가장 높은 전압의 값에 대응하는 신호를 출력하는 비교기; 및
    상기 DVS 제어신호에 응답하여 (1)상기 비교기로부터 출력된 상기 적어도 2 개의 신호들 중 상기 가장 높은 전압의 값에 대응하는 상기 신호 및 (2)상기 복수의 레지스터들에 저장된 상기 신호들 중 하나의 신호를 선택하여 출력하는 선택 회로를 포함하는 모바일 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 처리 회로는 응용 프로세서(Application Processor)를 포함하고, 상기 제 2 신호 처리 회로는 통신 프로세서(Communication Processor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 처리 회로와 상기 제 2 신호 처리 회로가 모두 동작하지 않는 슬립 모드(sleep mode)에서, 상기 전원 전압은 상기 시스템 온 칩의 기본 동작이 유지될 정도의 전압 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 모바일 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기본 동작은 시간, 날씨, 재생 중인 노래 제목, 부재중 전화, 문자의 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 처리 회로가 동작하고 상기 제 2 신호 처리 회로가 슬립 모드(sleep mode)에 있을 때, 상기 전원 전압의 크기는 상기 제 1 신호 처리 회로의 동작 전압의 전압 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 모바일 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 처리 회로 및 상기 제 2 신호 처리 회로가 모두 동작할 때, 상기 전원 전압은 상기 제 1 신호 처리 회로의 동작 전압과 상기 제 2 신호 처리 회로의 동작 전압 중 더 높은 전압의 전압 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 모바일 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 처리 회로는 상기 제 1 신호 처리 회로의 동작 상태 및 상기 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태에 기초하여 상기 DVS 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 모바일 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 통신 프로세서는 모뎀(modem)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 신호 처리 회로는
    제 1 데이터가 저장된 중앙처리장치(Central Processing Unit);
    상기 중앙처리장치로부터 상기 제 1 데이터를 수신하여 출력하는 인터페이스 회로; 및
    상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태를 모니터링하고 상기 제 1 및 제 2 신호 처리 회로의 동작 상태에 기초하여 상기 DVS 제어신호를 발생하는 파워 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 관리 집적 회로는
    상기 선택 회로의 출력 신호에 응답하여 조절되는 상기 전원 전압을 발생하는 파워 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 시스템.
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