200908502 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用於共享充電且尤其是用於共享ι〇電路之 間的充電之裝置及方法。 【先前技術】
現代的積體電路被期望以非常高的頻率運作。積體電路 經由輸入/輸出（1〇)塾與其他元件接合。包含1〇塾之ι〇電路 也被期望當驅動相對高的負載時以_非常高的頻率運作。 已知ίο電路的快速狀態改變甚消耗功率。 以一降低的功率損失啟動10電路的需要在增長。 【發明内容】 、-種用於共享充電之裝置及方法，如後附請求項中描 述0 本發明可從以下結合圖示 瞭解及理解。【實施方式】 之詳細的描述中得以更充分的
以下，示闡明本發明之例證性實施例。其以為限制本 發明之範圍而是幫助瞭解本發明之—些實施例。應進一步 地注意所有圖示未按比例繪製。 以下描述一種用於共享多個10電路之充電的方法及裝 置。為解釋之目的，在以下描述中閣料多特定細節以提 供對本發明之徹麻咏細 -，、解。…、、而，熟習此項技術者應明白本 發明可無需此等特定細節而實作。 之方法被描述成 多種操作將以—種最有助於瞭解本發明 128944.doc 200908502 依次執行之多個不連續的操作。然而，描述 釋成意味著此等操作 心 執行。 ' 具進仃之项序乃至從屬的順序 用二「根據-個實施例」或「便利地」之重複使 疋疋關於同_實施例，即使其可能是。 :而在以下描述中’本發明被描述係 無事物阻止本發明 又㈣電路 輸出電路。 早㈣電路中實作，例如輪入電路或 圖1閣明根據本發明之一個實施例之裝置5。 "可以疋—種行動裝置（例如但不限於一蜂巢式電 話、一個人資料附件、一 邛果式％ 媒體播放4、一膝上型電腦、一 ^上型電腦）或-種固定裝置（例如但不限於一桌 細、一伺服器、-網路節點、一基地台）。 ^5包含-積體電路’其又包含多個ί〇電路，其每個 :3 10墊。裝置5之該等1〇電路可形成一組或更多⑽ =大⑽塾可選擇性地連接同一共享電路一單一耻 可包含大量10墊。 舉例而言，一Κ)組可包含多於四個之1〇電 :10電路、多於四十個之⑴電路甚至多於-百個之二 路。一難可包含彼此相對最近之戰路但這不 此。 裝置5可於每個充電共享週期(從-組10電路)選擇將來 加此充電共享週期之多㈣電路。便利地，在（―⑽電 路内的请干Κ)電路被要求執行—ί0操作（以參加—ί〇 128944.doc 200908502 之刖 路0 該裝置選擇欲與一 共享電路共享充電之多個IO電 便利地，將jP # Α γ ' 下一ΙΟ週期期間，被期望改變其狀態 (舉例而言，從—古乂 .住 攸阿位準狀態至一低位準狀態或從一低位 準狀態至一高位準狀能） 干狀心）之右干1〇電路。一1〇電路之狀態 可反映其電壓位準、其充電位準、其電流位準等。^ 在y - 10週期期㈤，不被期望改變其狀態（保持在高位 準狀態或保持在低位準狀態)之10電路或被置於高阻抗狀 w (或f貝上斷開狀態）中的1〇電路在充電共享週期通常 不共享充電。 少加充電共享週期之I◦電路的數量及身份可各 個充電共享週期不同。 根據本發明之一個實施例，一組10電路可經由一共享匯 流排在電位上連接同一共享電路。 雖然裝置5包含該等上述元件，但顯而易見本發明不應 限於具有此等元件之裝置。 裝置5包含積體電路7，其又包含一組ϊ〇電路，例如在資 料線8、108、210、308、408、508及608之間且因此在開 關32 ' 132、232、332、432、532及632之間連接之1〇電路 1〇、110、210、310、410、510 及 610。開關 32、132、 232、332 ' 432、532及632形成一開關電路，其可選擇性 地連接一個或更多1〇電路至共享匯流排9〇。共享匯流排9〇 也連接至共享電路97，其闡明為包含一電容器95。每個開 關可藉由一專用信號控制，例如共享充電信號34、134、 128944.doc 200908502 234、334、434、534及 634。 資料線 8、108、210、308、408、508及 608連接 1〇電路 10、110、210、310、410、510 及 610 至額外電路（未顯 示），其通常係一積體電路（例如圖2之積體電路7)之内電 路。 應注意該開關電路可由多個共享充電邏輯單元控制但其 也可由一集中式共享充電邏輯控制。 圖4及圖5闡明多個共享充電邏輯，但可不偏離本發明之 精神而應用裝置5之其他構造。 每個10電路包含一 1〇墊，其可連接至位於積體電路7外 部之電路或元件。 共子電路97之特徵在於其具有一反映多個充電共享週期 之狀態。一充電共享週期起於一充電共享階段，在其期間 一個或更多10電路連接至共享電路97使得共享電路97及該 等連接IO電路能共享一個或更多充電。與共享電路97連接 且最初被充電至一高充電位準之1〇電路為共享電路97充 電與共享電路97連接且最初處於一低充電位準之1〇電路 為共享電路97放電。 共享電路97執行一平均操作且統計上趨於一中間狀態， 其係一高狀態及一低狀態之間的中間。 10電路隨時間將其狀態從―高狀態改變至—低狀態且反 :亦然。其狀態從一高狀態改變至一低狀態之10電路之數 量不一定t於其狀態從—低狀態改變至-高狀態之其他10 電路之數量。然而，多個10週期期間(且因此在多個充電 128944.doc 200908502 共享週期期間)此等數量趨向彼此。 時不平衡 丘：：：供—響應經由多個1〇週期之多個10電路之狀態的 八)，該系統及方法則更少經受該等1〇電路之間的暫 :充電共享週期通常係終於一斷開階段，在其期間該等 路與該共享電路斷開。這能容許該等ίο電路彼此獨立 地執行IO操作。
假定大量10電路能連接至共享電路97且共享電路97可儲 存反映多個充電共享週期之充電，則該共享電路97被設置 至中間電壓位準的機會係相對地高，其係由於該平均操 作係由共享電路97執行。 -進v庄意4共享電路也可藉由未在圖工至圖2中顯示 之另-電路充電或放電至—特定的充電位準。電路可 用於初始化共享電路97。 圖2闡明根據本發明之另一個實施例之裝置5,。 裝置5與圖1之裝置5的不同係在於其包含e犯匯流排 92，其連接該等10電路（經由一開關電路）至共享電路97。 ESD代表靜電放電。㈣可能損壞積體電路。當一個人 觸摸一積體電路時，當該積體電路接觸-機器或當該積體 電路接觸丨内包裝有該積體電路之包裝時，eSD可發 生。現代積體電路包含ESD感測器及—esd匯流排，其提 供一放電路徑至由於ESD產生之充電。 如將參’、’、圖4進—步詳細地闡明，裝置也包含一決定 邏輯（例如控制器5〇)使得當檢測到一勘事件時，能連接 128944.doc 200908502 一個或更多ΙΟ電路至共早電路97。熟習此項技術者應理解 使用ESD匯流排92連接多個1〇電路至共享電路97可節省晶 粒基板面且面積高度有效。藉由使用一現存的匯流排（esd 匯流排92)實現一充電共享方案可獲得效率。 根據本發明之另一個實施例（在圖5中進一步闡明），共 予匯流排90係用於共旱充電而esd匯流排92係用於提供 ESD保護。 ESD匯流排92係用於一旦檢測到一 ESD事件時，提供一 充電路徑或一放電路徑至10電路，其特徵通常係在於低阻 抗及高電容。 圖3闡明根據本發明之一個實施例之1〇電路丨〇、開關 32、共享匯流排90及共享電路97。 ίο電路ίο可輸出資料至1〇墊30上且也可感測由1〇塾3〇接 收之輸入資料。應假定1〇電路1〇在最後的1〇週期中擔當一 輸出電路且意為在下一1〇週期期間作為一輸出電路操作。 因此，10電路10之期望的狀態改變（在此等連續1〇週期之 間）可保證一充電共享。 如果10電路10作為一輸出電路操作，則邏輯12接收一輸 〇資料信號（經由輸入線8)且將其發送（在該1〇週期期間）至 貝料驅動器16，其接著驅動此輸入資料至⑴墊儿上。充電 共享邏輯40可在寫於10墊3〇上的先前資料及欲寫於㈣儿 之資料之間比較，且如果資料值彼此不同，則在一充電丘 享週期期間’充電共享邏輯4〇可發送一「共享充電」信號 至開關32以連接1〇電路1〇至共享匯流排9〇。 128944.doc 200908502 充電共享邏輯40可包含：一延時單元（「延時」）42，其 儲存資料；及XOR邏輯閘44，其在先前資料（反映1〇墊 之先前狀態）與應寫入10塾30之資料（反映1〇墊3〇之期望狀 態）之間進行比較。延時單元42可以係一記憶體單元，一 正反器、一鎖存器、一類比記憶體單元等。 應注意10墊30之狀態可反映1〇墊30之電壓位準、1〇墊之 充電位準、穿過1〇墊30的電流等。 應進一步注意邏輯12可位於10電路1〇外部，充電共享邏 輯40可位於1〇電路10外部且可應用其他決定機構以確定何 1〇電路將共享充電。 圖4闡明根據本發明之一個實施例之I 〇電路1 〇、開關 32、ESD匯流排92、控制器50及共享電路95。
1〇電路10包含ESD感測器60。當一 ESD事件發生時ESD 感測器60可檢測且發送一指示（ESD事件信號62)至控制器 5〇。控制器50也接收來自充電共享邏輯4〇之充電共享信號 34且確定何時連接1〇電路10至共享ESD匯流排92。當檢測 到一 ESD事件時（藉由ESD感測器60或藉由另一 ESD感測器） 或在一充電共享週期期間，1〇電路1〇可連接至ESD匯流排 92 ° 控制器50發送一「連接至ESD匯流排」信號38至開關32 以連接10電路10至ESD匯流排92。 圖5闡明根據本發明之另一個實施例之ίο電路丨0、開關 32及32'、共享匯流排90、ESD匯流排92及共享電路97。 圖5闌明—方案，其中10電路10可連接（經由開關32)至 128944.doc 12 200908502 共享匯流排90用於共享充電及/或連接至ESd匯流排92(經 由開關32')以保護10電路10免受ESD損壞。 圖6係一闡明根據本發明之一個實施例用於充電共享之 方法1000的流程圖。 方法1000起於階段1010，其為提供一包含多個1〇電路之 積體電路，各個1〇電路包含一 10塾。 階段1 020尾隨階段1 〇 1 〇，其為確定在多個10電路之間共 享一充電。 便利地’階段1 020包含從一組1〇電路選擇被期望改變其 10塾之狀態的多個電路。便利地，階段丨〇2〇包含從一組1〇 電路（其包含大量10電路）選擇多個10電路參加充電共享。 階段103 0尾隨階段1 〇2〇，其為藉由連接該多個1〇電路至 一共旱電路’其特徵在於反映多個充電共享週期之一個狀 態’以共享該多個IO電路之間的充電。 便利地，階段1〇3〇包含以下的至少一個：⑴連接該多個 10電路至一共享電路，其包含一大電容器，（ii)連接屬於 一積體電路之10電路至一不屬於該積體電路但連接至該積 體電路之共享電路；（Hi)經由一ESD匯流排連接談多個1〇 電路至該共享電路；及（iv)連接該多個1〇電路至一共享電 路，其特徵在於一反映多於五個充電共享週期之狀態。 階段1060尾隨階段1030，其為從該共享電路上去耦該多 個IO電路。階段1060後，藉由該等1〇電路執行1〇操作。Λ 根據本發明之一個實施例，方法丨〇〇〇也包含使用一 匯流排，不過此等階段係可選擇的且方法可包含連接該等 128944.doc -13· 200908502 ι〇電路至一不同於該ESD匯流排之共享匯流排。因此，方 法1000可包含階段1070，其為回應一ESD事件之檢測連接 該多個IO電路之中的至少一個IO電路。階段1〇7〇可在方法 1000之另一階段之執行期間發生，但這不一定如此。
雖然此實施例已用一組七個10電路及與一單形電容器連 接之單共享匯流排描述，但顯而易見在根據本發明之替代 實施例中，可使用處於裝置内的多個位置乃至該裝置外部 的更多電容器、10電路及共享匯流排。可連接至同—共享 電路之更大量的m電路’通常可在統計上提高藉由該= 享電路執行之平均操作，使得該共享電路電壓位準處於 咼位準及一低位準之間的中間。 因此 用於共享充電之方法及裝置已被描述。雖秋 關於特定的例難實施例已描述本發明，但顯然在益違I 求項中闌明之本發明之更廣泛的精神及範圍下，可對心 實施例做出各種修改及變更。因Λ，詳述及圖示認為是說 明性的而非限制性的意義。 一般技術者在無違如主張之本發明之精神及範圍下可對 本文描述做出變更、修并s # 變t修改及其他執行。因此’本發明不是 由刚述例證性的描述決定而 疋 決定。 疋由以下㈣未項之精神及範圍 【圖式簡單說明】 圖1闡明一根據本於明夕 . 恨龈桊七明之—個實施例之裝置； 圖2闞明—根據本發 国， 乃疋另—個實施例之裝置； 圖3闌明根據本發明之— 一開 幻實施例之一10電路 128944.doc 14 200908502 關、一共享匯流排及一共享電路； 圖4闡明根據本發明之另一個實施例之一 1〇電路、_ 開 關、一ESD匯流排、一控制器及一共享電路； 圖5闡明根據本發明之一個進一步的實施例之_ 1〇電 路、一開關、一 ESD匯流排、一共享匯流排、一控制器及 一共享電路，及 圖6係一闡明一種根據本發明之一個實施例用於充電共 享之方法的流程圖。 【主要元件符號說明】 5 裝置 5' 裝置 7 積體電路 8 輸入線 10 IO電路 12 邏輯 16 資料驅勒器 30 10墊 32 開關 32' 開關 40 充電共享邏輯 42 延時單元 50 控制器 50' 控制器 60 ESD感剛器 128944.doc •15- 200908502 62 90 92 95 97 1000 8 、 108 、 210 、 308 、 408 、 508 、 608 10 、 110 、 210 、 310 、 410 、 510 、 610 10,、110,、210'、310'、 410'、510'、610' 32 、 132 、 232 、 332 、 432 ' 532 ' 632 34 ' 134 、 234 、 334 、 434 、 534 、 634 38 ' 138 、 238 、 338 、 438 、 538 、 638 ESD事件信號 共享匯流排 ESD匯流排 電容器 共享電路 方法 資料線 IO電路 10電路 開關 共享充電信號 「連接至ESD匯流排」信號 128944.doc 16-