TW200933354A - Multi-regulator power delivery system for ASIC cores - Google Patents

Description

200933354 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 一般而言，本發明係關於一種特殊應用積體電路（ASIC) 核心或類似之電子電路，該等電路可依據其中使用其之實 際應用而由各種電力調節器技術供電。 【先前技術】

一 ASIC(特殊應用積體電路）係一經設計以用於一特定靡 用之半導體器件。ASIC實質上可包含已知電路之任—集 合。舉例而言’其可用於消費者記憶體器件中，例如與照 相機、音樂播放器、導覽器件及諸如此類一起使用之記憶 體器件。ASIC亦用於諸多其他類型之電子器件中並可高度 專用於一特定任務或任務組。 一 AblC核心係一欲由已被設計並驗證為一獨立實體之 ^路執行之所界定函式，且可針對—特定過程技術而用於 —ASIC函式庫中。每—ASIC核心皆係-效能及函式已為 :人所瞭解之元件’且其本質上可用作構造―八批晶片設 °十中之一構建區塊。一 ASIC核心可被實施為一加上一預先 ^定之實體佈局或標準單元之函式、—加上—欲由“π供 商實施之實體佈局之函式或一於一欲由消費者完全整合 :依於標準技術之閘位準網表中實施之函式。 力I=C:心作為真實電路實施時’其要求經調節之電 々U便運作。诵堂 之各種調節器技術中核心依據電路之需求由可用 低之靜止及活動運1者供電。舉例而言’對於要求極 運作電流但可容忍使用一外部（即，相對 136395.d( -6 - 200933354 大）電容器之應用，-線性（例如，低壓差（LD〇))調節器即 高度適合。此一方法被用於（例如）微安全數位（sd)記憶體 卡中並於圖i中以方塊圖之形式圖解闡釋。另一方面若 電路板空間(或其他實體空間)非常緊張且可容忍較高之靜 . 丨及活動運作電流，則-不具有外部電容器之無電容調節 . 11可係-較好解決方法。此情形經常會於高端記憶體卡應 用（例如，記憶體棒型快閃記憶體卡，及諸如此類）中遇到 φ 且於圖2中以方塊圖之形式對其圖解閣釋。 ASIC晶片之設計、驗證及構造代表__電子產品製造商 之一相當大之投資。可期望將此成本降低至—可能之限 度。 【發明内容】 在一個態樣中，揭示一包含一特殊應用積體電路（ASIC) 器件之電子產品，該ASIC器件之電路中包含一經組態以柄 合至一可選外部電容之線性調節器模組及一耦合至該電子 ❹ 產品之内部電容之無電容調節器模組兩者。該ASIC器件之 控制邏輯回應於一用於選擇線性調節器模組及無電容調節 器模組中之一者以用於對該ASIC器件供電之調節器選擇信 號。該控制邏輯可在某些運作時間内選擇線性調節器模 . 組，且可在其他運作時間内選擇無電容調節器模組，或其 • 可在全部運作時間内選擇一者或另一者。 在另一態樣中，揭示一用於運作一電子產品之方法，其 中該電子產品具有一特殊應用積體電路（ASIC)器件，該 ASIC器件之電路中包含一經組態以耦合至一可選外部電容 I36395.doc 200933354 之線性調節器模組及_耦人 祸〇至該電子產品之内部電容之無 電容調即器模組兩者。亨古土 邊万法可利用回應於一用於選擇線 性調即器模組及無電容铺γk 电谷調節器模組中之一者以用於對該 ASIC器件供電之調節器谐埋户_ & w p is選擇k諕之ASIc器件控制邏輯。 該控制邏輯可在某此谨你@ & 呆二運作時間内選擇線性調節器模組，且 可在其他運作時間内選擇無電容調節器模組，或其可在全 部運作時間内選擇一者或另一者。

鲁 【實施方式】 本文内容揭示-包含—ASIC器件之電子產品之實例實 施例。熟習此項技術者將會意識到，以下閣述僅具有閑釋 性而不具有任何限制性。受益於本發明之熟習此項技術者 將易知本發明之其他實施例。現在將詳細論及如附圖所圖 解闡釋之實例實施例之實施方案。在整個附圖及下文闌述 中將使用相同之參考指示來指代相同或類似之物項。 為清晰起見，未顯示及闡述本文中所闡述之實施方案之 斤有常規特徵。當然，應瞭解，在任一此種實際實施方案 之研發中，必須作出針對具體實施方案之衆多決策以達成 研發者之具體目標’例如’符合與應用及商業有關之限制 條件，且此等具體目標將視不同實施方案及不同研發者而 各不相同。而，應瞭解，此一研發工作可能複雜且耗 時，但其對於受益於本發明之熟習此項技術者而言仍然係 一項常規設計任務。 根據本發明，本文所闡述之組件、過程步驟及/或資料 結構可使用各種類型之運作系統、計算平臺、電腦程式及 •36395.doc 200933354 /或通用機器來實施，例如， ’在非揮發性記憶體器件之一

程式化閘陣列（FPGA)、特殊應用積體電路（ASIC)或諸如此 類，此並不偏離本文所揭示之發明性概念之範疇及精神。 其中一包括一系列過程步驟之方法由一電腦或一機器實 施，且彼等過程步驟可作為機器可讀之一系列指令來儲

例如一電腦記憶體器件 (例如，ROM(唯讀記憶體）、PR〇M(可程式化唯讀記憶 體）、EEPROM(電可抹除可程式化唯讀記憶體）、快閃記憶 體，及諸如此類），磁性儲存媒體（例如，磁帶、磁碟機及 諸如此類）’光學儲存媒體（例如，CD-ROM、DVD-ROM、 紙卡、紙帶及諸如此類）或其他類型之程式記憶體。 根據一個實例實施例，本發明可用於一可與諸如以下消 費者電子設備一起使用之記憶體器件中：電腦、數位照相 ❹ 機、數位音樂播放器、導覽設備、通信設備，及諸如此 類。亦可於熟習此項技術者現在將知曉之其他電子產品中 採用本發明。圖3圖解闡釋此一記憶體器件之一典型系統 方塊圖。在圖3之實例記憶體器件300中，一快閃記憶體陣 • 列302由一作為一 ASIC器件來實施之控制器器件3〇4控制。 • 介面電路3〇6耦合至控制器304並提供對記憶體器件3⑼可 耦合至其之習用主機器件308之連接性。 在該實例記憶體器件之上下文中，控制器3〇4通常由一 外部器件（例如主機器件308)供電，並包含電力供應電路 136395 .doc 200933354 (例如圖1及2令所圖解閣釋之電路）以便調節經提供以供其 電路使用之電力。 現在轉到圖4，根據一個實施例，一電源電路400包含一 線性調節器模組402(其要求耦合至一具有相對高電容(在一 . 或多個微法拉數量級上之電容）之ASIC外部電容器404)及 . 一「無電谷」調節器模組406(其不要求外部電容器且藉由 一非常小之離散解耦電容器或藉由該ASIC電路中所固有之 ^ 電容408(在半個至數個毫微法拉數量級上之電容）來設法對 付），此兩個調節器模組皆提供於該ASIC上。一根據此概 念而構建之ASIC現在可用於不止一個應用中且該aSI(：之 研發成本可遍佈一大得多的潛在市場。舉例而言，一個 ASIC可用以構建與微SD標準相容之記憶體器件以及與記 憶體棒標準相容之記憶體器件，儘管此等不同類之器件將 使用不同之電容器配置。按照電氣設計要求可採用或不採 用外部電容器’而無任何必要做得比控制器ASIC 304所命 φ 令的多。 所謂「無電容」調節器在此項技術中已係衆所周知。舉 例而言 ’ IEEE期刊 Solid State Circuits之第 40卷第 4期（2005 年 4 月）由 Hazucha 等人所著之 及ίΓζΆ Zroad 中詳細闡述了 一 • 僅使用一 0·6 nF之解耦電容器之整合式線性調節器。此等 電路使用極小之電容一由與調節器電路之其餘部分一起整 合於半導體晶粒上之離散但低值之電容器提供之電容或彼 電路之固有寄生電容。通常而言，此等電容可介於大體 136395.doc 10- 200933354 0.5 nF至數nF之範圍内。 圖5更詳細地繪示了線性調節器模組術，其在圖$中被 圖解闌釋為包括一低功率子模組5〇2(例如，其用於在一待 ㈣Ο提供㈣低之功率）及一高功率子模組504(其用於 • 在—規則運作模式t提供相對高之功.在—個實例實 . 施例中，該低功率子模組可提供高達約5mA之電流且該高 功率子模組可提供高達約⑽mA之電流。通常—次選擇上 φ ㉛兩者中之—者以供使用’或者該低功率模組可-直保持 導通並在需要時由該高功率子模組補充。 圖6中更詳細地繪示了無電容調節器模組406，其在圖6 中被圖解閣釋為包括一低功率子模組6〇2(例如，其用於在 一待用模式中提供相對低之功率）及一高功率子模組6〇4(其 用於在一規則運作模式中提供相對高之功率）。在一個實 例實施例中，該低功率子模組可提供高達約5 Μ之電流且 該高功率子模組可提供高達約1〇〇111八之電流。通常一次選 ❿ #上述兩者中之—者以供使用，或者該低功率模組可-直 保持導通並在需要時由該高功率子模組補充。 選擇使用哪個調節器係如以下所論述來執行。在一個實 • 施例中，控制器可經組態以總是選擇無電容調節器406之 低力率子模組6〇2以用於最初通電。然後，額外控制邏輯 •選擇線性或無電容調節器模組以用於最初通電後之運作。 在另一實施例中，控制器可經組態以基於一組態插針來選 擇線丨生或無電谷調節器模組中之一者以用於最初通電（例 將控制器ASIC 304之一調節器選擇插針41 〇(圖4)限定 136395.doc 200933354 至一特定電壓）。然後’額外控制邏輯選擇線性或無電容 調節器模組以用於最初通電後之運作。在又一實施例中， 該控制器可經組態以基於一組態插針來選擇線性或無電容 調節器模組中之一者以用於最初通電及正在進行之運作 (例如，將控制器ASIC 304之一調節器選擇插針41〇(圖4)連 結至一特定電壓）。

更詳細地參照圖4，一控制邏輯塊408經組態以選擇線性 調節器模組402及無電容調節器模組4〇6中之一者。此可回 應於調節器選擇插針410上之一硬程式化電壓值或調節器 選擇插針410上之一軟程式化電壓值。組態暫存器4丨2(其 可在一控制器中或在一快閃記憶體陣列3〇2 _實施）可儲存 可用以確定對兩個調節器模組（及/或彼等模組之低或高功 率认定）中之一者之一最初選擇及/或對兩個調節器模組（及/ 或彼等模組之低或高功率子模組）中之一者之一最初通電 後選擇之資訊。 在-個實施例中’由於無電容調節器模組敎而無需預 設之外料容（因錢m切計），因此除非被取代（例 如被調節器選擇插針彻取代），否則其被自動選擇以在通 電期間對ASIC㈣器初始供電。—旦建立了 asic控制器 核心電壓’則可由_運作控制器3〇4自組態暫存器412載 入一組態位元以選擇兩個調節器模组中之一者（例如，藉 由使其中一者導通而使另一者關斷）。 若一無電容調節器被用於產品中，則僅存在在約0.5 nF 至數nF(毫微法拉）數量級上之内部電容。另一方面，若線 I36395.doc 12- 200933354 f節器經組態以用於產品中’則將存在一在環法拉數 量級上之大得多的電容（其與一外部電容一起存在）。因 此，潛在電容值之範圍係在2〇〇χ或更多之數量級上。若不 受控制，則此意味著核心電麼之轉換速率將以相同寬之容 限變化。於一個最壞情況下，有可能電麼可在毫微法拉數 ' 4級上斜升，從而觸發—可有效阻止控㈣通電之ESD(靜 電放電）保護（箝制）器件。另一選擇為，於另一最壞情況 ❹ τ ’右冑升速率太慢，則彳能違反用於產品喚醒之所規定 最小臨限值，從而導致主機得出該器件不運作之結論。在 個實施例中，除非被上述技術中之—者（其中依據經驗 確定電路因無電容調節器模組4〇2之低功率子模組6〇2而斜 升太慢）所取代，否則藉由預設使用無電容調節器模組4〇2 之低功率子模組6〇2(其免用一 ESD箝制）來解決此問題。 圖7係一圖解闡釋一根據一個實施例之方法7〇〇之處理流 程圖。在塊702處，啓動ASIC器件之通電。在塊704處，如 φ 以上更詳細之論述選擇供通電階段期間使用之調節器模 組。在塊706處，ASIC器件完成其通電階段—此實現於通 電後核心ASIC電麼穩定時。在塊708處，如以上更詳細之 論述選擇一用於後通電階段期間之調節器模組。 因此’現在可製造一單個ASIC器件並將其用於一較寬 - 產品陣列中，從而提高產品之功用並減少總研發成本及每 部分之成本。 儘管本文已顯示並闡述了本發明之實施例及應用，但受 益於本發明揭示内容之熟習此項技術者將知曉’在不偏離 136395.doc -13- 200933354 本文所揭示之發明性概念之前提下可做出較以上提及更多 之修改，而言’可提供並採用超過兩個之額外調節 器。因此，本發明僅受限於附隨申請專利範 【圖式簡單說明】 書之一部分之附圖圖解 倂入至本說明書中且構成此說明 蘭釋-或多個實施例之實例，^其與實例實施例之蘭述 同用於解釋該等實施例之原理及實施方案。

❹ 圖1係一根據已知之技術由一採用一外部（相對大）電容 之線性電㈣節器供電之-第—電子產品之示意性方塊 圖0 圖2係一根據已知之技術由一採用一内部（相對小）電容 之線性電壓調節器供電之一第二電子產品之示意性方塊 圖。 圖3係包含一快閃記憶體陣列、一控制器ASIC器件及 一主機器件之介面之一實例記憶體器件之示意性方塊圖。 圖4係一根據一個實施例可選擇性地由一線性調節器模 組或一無電容調節器模組供電之一第三電子產品之一電力 供應部分之示意性方塊圖。 圖5係一根據一個實施例之一線性調節器模組之示意性 方塊圖。 圖6係一根據一個實施例之一無電容調節器模組之示意 性方塊圖。 圖7係一圖解闡釋根據一個實施例之方法之一處理流程 圖。 136395.doc -14- 200933354 【主要元件符號說明】 300 記憶體器件 302 快閃記憶體陣列

304 控制器ASIC 306 介面 308 400 402 404 406 408 410 412 502 504 602 604

主機 電源電路 線性調節器 電容器 無電容調節器 控制邏輯 調節器選擇插針 組態暫存器 低功率 高功率 低功率 高功率 136395.doc -15-

Claims (1)

1. 200933354 十、申請專利範圍： κ 一種電子裝置，其包括： 一特殊應用積體電路（ASIC)器件； 一線性調節器模組，其經組態以於運作中經由一節點 可選地耦合至一在該ASIC器件外部之電容器； 一無電容調節器模組，其經由該節點耦合至該ASIC器 件之内部電容；及

   ❹ 控制邏輯，其由該ASIC器件執行，該控制邏輯回應於 一用於選擇該線性調節器模組及該無電容調節器模組中 之一者以用於對該ASIC器件供電之調節器選擇信號。 2. 如請求項1之裝置，其中該線性調節器模組包含至少一 第一及一第二線性調節器子模組，該第一線性調節器子 模組經組態以提供高達一第一位準之電流；且該第二線 性調節器子模組經組態以提供高達一第二位準之電流。 3. 如吻求項2之裝置，其中該第二位準之電流高於該第一 位準之電流。 4. 奢求項i之裝置，其中該調㉟器選擇信號經由一調節 器選擇插針（pin)被傳送至該控制邏輯。 5. 如明求項4之裝置’其中該調節器選擇信號被永久性地 固定至一特定電壓位準。 6.如請求们之裝置，其中該撕器件最初經組態以 ASK：器件之至少一部分之最初通電完成之前，使用多 線性調節ϋ模組或該無電容調節器模組中卜 設選擇。 136395.doc 200933354 7. 如請求項6之裝置’其中該線性調節器模組包含至少一 第-及-第二線性調節器子模組，該第—線性調節器子 模組經組態以提供高達—第―位準之電流且該第二線性 調節器子模組經組態以提供高達—第二位準之電流。 8. 如凊求項7之裝置’其中該第二位準之電流高於該第一 位準之電流。 9.如請求項1之裝置’其中該調節器選擇信號係自該繼

   器件可存取之-預先㈣化之組態暫存器而獲得。 10· —種記憶體器件，其包括： 一記憶體陣列； 一介面電路，其經組態以與一主機器件連通； 一控制器’其經耦合以與該記憶體陣列連通並與該介 面電路連通，該控制器實施於一ASIC器件上，該控制器 包含： ° 一線性調節器模組，其經組態以於運作中經由一節 © 點可選地耦合至一在該ASIC器件外部之電容器； —無電容調節器模組，其經由該節點耦合至該 器件之一内部電容；及 • 控制邏輯，其可由該ASIC器件執行，該控制邏輯回 應於—用於選擇該線性調節器模組及該無電容調節器模 組中之一者以用於對該ASIC器件供電之調節器選 號。 。 11.如請求項1()之記憶體器件，其_該線性調節器模組包含 至少—第一及一第二線性調節器子模組，該第—線性調 136395.doc 200933354 節器子模組經組態以提供高達一第一位準之電流且該第 一線性調節器子模組經組態以提供高達一第二位準之電 流。 12·如凊求項10之裝置，其中該調節器選擇信號經由一調節 - 器選擇插針被傳送至該控制邏輯。 . 13.如請求項1〇之裝置，其中該ASI(：器件最初經組態以在該 ASIC器件之至少一部分之最初通電完成之前，使用對該 φ 線性調節器模組或該無電容調節器模組中之一者之一預 設選擇。 14. 一種用於運作一電子裝置之方法，該裝置包含一 Asie器 件、一經組態以經由一節點可選地耦合至一在該器 件外部之電容器之線性調節器模組及一經由該節點耦合 至該電子產品之一内部電容之無電容調節器模組，該方 法包括： 向該ASIC器件施通電力以啓動該ASIC器件之通電； φ 選擇該線性調節器模組或該無電容調節器模組中之一 者以在該ASIC器件之通電期間向該ASIC器件提供電 力； 完成該ASIC器件之該通電；及 選擇該線性調節器模組或該無電容調節器模組中之一 . 者以在該ASIC器件之通電後向該ASIC器件提供電力。 15. 如請求項14之方法，其中該選擇係藉由在該ASIC器件中 執行控制邏輯而達成。 16. 如請求項14之方法，其中該選擇係藉由回應於一調節器 136395.doc 200933354 選擇L號使用該線性調節器模組及該無電容調節器模組 中之一預定者而達成。 17.如请求項16之方法’其中該調節器選擇信號被永久性地 固定至一特定電壓。 ’ 18.如求項16之方法’其中該調節器選擇信號回應於該 ‘ ASICS件可存取之—㈣暫存^之―所儲存狀態。 如叫求項14之方法’其中該選擇回應於一耦合至該asic ©器件之一插針之狀態。 20.如π求項14之方法，其中該選擇係藉由在該asic器件中 執行控制邏輯而達成。 21.如請求項21之方法，其中該選擇回應於該Asic器件可存 取之一組態暫存器之一所儲存狀態。 22.如請求項21之方法，其中該選擇回應於一耦合至該asic 器件之一插針之狀態。 23· —種用於對一電子裝置之一 ASI(：器件通電之方法，該 G ASIC器件包含一經組態以於運作中經由一節點可選地耦 合至一在該ASIC器件外部之電容器之線性調節器模組及 經由該即點麵合至該電子產品之一内部電容之無電容 調節器模組，該方法包括： ， 啓動該ASIC器件之通電； * 選擇該線性調節器模組或該無電容調節器模組中之一 者以在該ASIC器件之通電期間對該ASIC器件供電； 完成該ASIC器件之該通電；及 選擇該線性調節器模組或該無電容調節器模組中之一 136395.doc 200933354 者以在該ASIC器件之通電後對該ASIC器件供電。 24. 如清求項23之方法’其中該無電容調節器模組包含至少 第及第一無電容調節器子模組，該第一無電容調 節器子模組經組態以提供高達一第一位準之電流且該第 一無電容調節器子模組經組態以提供高達一第二位準之 ' €流’且於其中選擇該無電容調節器模組之情況下，該 選擇進一步包括： φ 選擇該無電容調節器模組之該第一無電容調節器子模 組以用於在通電期間對該ASIC器件供電。 25. 如請求項24之方法，其中該第一位準之電流小於該第二 位準之電流。 26. 如請求項23之方法，其中該線性調節器模組包含至少一 第一及一第二線性調節器子模組，該第一線性調節器子 模組經組態以提供高達一第一位準之電流且該第二線性 調節器子模組經組態以提供高達一第二位準之電流，且 〇 其中於選擇該線性調節器模組之情況下’該選擇進一步 包括： 選擇該線性調節器模組之該第—線性調節器子模組以 在通電期間對該ASIC器件供電。 • 27.如請求項26之方法，其中該第一位準之電流小於該第二 • 位準之電流。 136395.doc