TWI323841B - System, method and apparatus to counter resonance - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領織】 發明領域 本發明係有關於電力共振阻遏技術。 發明背景 輸配電網路(PDN)典型需要提供穩定直流(DC)電壓。 為了供應穩定電壓至個別邏輯閘，PDN需要管理電力的輸 送通過-母板、職體互連裝置、—封裝體、韻電路(IC) 互連裝置、晶片上電路及最終送至個別邏輯閘及電晶體之 電力。PDN必須符合於個別層面的特定限制來確保適當操 作。 半導體以及發訊介面以及多種其它耗用直流電流的電 路可能於閒置期間或其它限制使用週期期間自行斷電。電 路的DC電流的電力管理’可能造成咖於共振狀態操 作。此種共振情況可能產生非期望_訊，影響相關聯電 路的時序及電壓計劃，如此限制系統效能。 通常經由降低PDN網路的阻抗側寫，可阻遏pDN共 振。阻抗側寫可經由修改母板_、封裝體解_、晶粒上 解輕來減少’㈣增加f力接腳f來減少。經由降低阻抗 旬寫’可將於特S共振蜂出現的雜訊調整至可忍受的限度 範圍内。 但降低PDN網路的阻抗側寫，造成前述犧牲 。例如接 線封裝體可能必須轉換成覆晶晶片封裝體來降低電感，可 1323841 增加晶粒上解耦至半導體裝置，但須犧牲晶粒面積等。 t發明内容3 發明概要 依據本發明之一實施例，係特地提出一種系統，其包 5 含有：一元件，包括有用來輸送電力之一電力輸送網路； 耦接該元件之一鏈路，該鏈路與該元件電氣連通；以及耦 接該鏈路之控制電路，該控制電路將限制該鏈路使之不能 以該電力輸送網路之一共振頻率供電或斷電。 圖式簡單說明 10 經由參照附圖研讀揭示將最為明瞭本發明之實施例 ，附圖者： 第1圖顯示經由控制操作頻率來阻遏共振之一個裝置 實施例。 第2圖顯示經由控制操作頻率來阻遏共振之一個系統 15 實施例。 第3圖為流程圖，顯示經由控制操作頻率來阻遏共振之 一個方法實施例。

I：實施方式:J 較佳實施例之詳細說明 20 於後文說明中，陳述多項特定細節。但須瞭解可無此 等特定細節來實作本發明之實施例。 於其它情況下，眾所周知之電路、結構及技術等並未 說明其細節以免混淆本文說明之瞭解。 說明書中述及「一個實施例」或「一實施例」等表示 6 就該實施例所述之特疋特徵、結構或特性係含括於至少一 個本發明之態樣。「於一個實施例J中—詞出現於說明書中 多個位置並#必然全部表示同一個實施例。 通常經由控制操作頻率可阻遏共振。阻遏共振之操作 5頻率的控制是一種低成本的解決之道，該辦法可滿足雜訊 需求，可實作而對效能只產生微小衝擊，換言之經由迫使 控制器避開某些頻率可造成潛伏期延遲的增加。 舉例言之，一個實施例T能涉及一高速差動介面，於 閒置狀態耗用直流電流，可常規斷電來節省電力，減少發 10熱專。若泫差動介面係於之共振頻率供電或斷電，則 可能造成相當大雜訊。 因此本實施例係限制於PDN共振頻率時免於出現電力 週期性循環。於本實例中，新的匯流排設計造成新的設計 問題，諸如資料速率過高超出電路的物理變化，轉而允許 15新的解決辦法。由於PDN共振維持於約HMOOMHz，當資 料速率隨著摩爾定律(M〇〇re，s Law)而持續增高時 ，物理尺 寸無法如此快速改變。 I知辦法可吸收PDN共振對時序/電壓的影響。當資料 速率實質增商時，PDN共振的時序/電壓影響的吸收逐漸成 2〇問題。-般實施例係經由單純避免於電路、鏈路等的共振 頻率操作來限制於廣泛範圍之電路、鍵路等的共振。 一個實施例係使用一功能區塊的數位控制來避免pDN 共振。此外，本實施例可用來降低晶粒上的電容，進一步 0知:供相田低成本辦法來控制共振，而未妨礙有價值的石夕 晶圓面積來用於功能目的，亦即用於邏輯功能。 第1圖顯示藉控制操作頻率來阻遏共振之一個實施例 100。第1圖中’邏輯110係耦接一計數器120及一功能單元 區塊(FUB)140。於本實例中，功能單元區塊為類比區塊， 5 但實施例並非囿限於此。此外，計數器120及邏輯110顯示 耦接限定器區塊130,限定器區塊130接收來自於計數器120 及邏輯110之輸出。於一個實施例中，限定器區塊130可為 第二邏輯區塊。限定器區塊130接收來自於邏輯區塊110之 輸出，且以計數器120的輸出來限定之，且據此來控制fuB 10 140。 FUB 140可有其它輸入及輸出來發送或接收資料、或 電力、或其它電子信號。雖然第1圖的不同區塊係分開顯 示’但其任一種組合可駐在於同一個元件、電路等上。舉 例言之，計數器120及邏輯110可構成同一個ic的一部分， 可於同一個封裝體内部，或於同一個PCB上等。 經由改變網路的被動元件，可管理PDN網路來降低及 遷移共振點。實施例可使用簡單邏輯來消除若干操作區。 參考第1圖，邏輯110可操作來讓電路可動作或不可動 作，來限制經由電路的供電或斷電所引發的共振。由於電 20 路於PDN的共振頻率被供電及斷電的結果，例如於pdn可 能出現共振。實施例並非限於第1圖，實際上可用來限制於 任何電力網路的雜訊。 於第1圖之實施例中，計數器120表示指示某些電路的 「無啟動區段之」電力管理時間。「無啟動區段」可為表示 8 1323841 電路的共振頻寬之一定計數值之範圍。此外，第1圖之實施

例包括可致能或去能之某些電路之邏輯110，例如FUB 140。就此方面而言，經由限制某些電路何時可被供電或斷 電來避免電力網路的共振，計數器120及邏輯11〇可阻遏共 5 振。 參考第1圖，計數器120可用來追蹤FUB 140開始供電 已經經過多少時間。若計數器120到達特定時間或提供某個 數值’貝ijFUB 140可被供電或斷電。實施例也可用來結合被 動元件’維持於共振頻率的阻遏於可接受的位準。 10 一個實施例之裝置1〇〇包含一計數器120來提供一計數 值’耗接該計數器120之致能邏輯11〇，以及耦接該致能邏 輯110之電路140 ’若計數值係於該欲被供電或斷電之電路 140之共振頻寬外側，則電路14〇將被供電或斷電》於一個 實施例中’ 一限定器邏輯130可接收來自於致能邏輯丨1〇及 15計數器120的輸出，且可基於該計數器120及致能邏輯11〇的 輸出，來指示電路140將被供電或斷電。 於本實施例中，計數器120可操作來計數安定時間，且 若電路140未使用，則讓電路140斷電。一個實施例可操作 來於電路使用時讓計數器120到達某個數值，隨後讓電路 20 140斷電。實施例可有計數器120及致能邏輯11〇中之一者可 經規劃。 第2圖顯示經由控制操作頻率來阻遏共振之一實施例 系統。於實施例200中，第一元件21〇和第二元件220係藉鏈 路230、240、250及260而耗接。鏈路23〇為由元件220至元 9 件210之資料鏈路，具有Γη」通道寬度。鏈路240係通訊鏈 路230之計時資訊。鏈路25〇為由元件210至元件220之資料 鏈路’寬度為「η」通道，顯示相鄰於通訊鏈路250之計時 資訊之鏈路260。 5 本實施例顯示包含鏈路230、24〇、250及260之兩個單 向匯流排’但非受此所限。例如，鏈路可為差動/電流模式 驅動鏈路，或單端/電壓模式驅動鏈路，單向鏈路或雙向鏈 路等。鏈路甚至可具有與資料信號同頻帶的計時資訊等。 通常實施例並非限於裝置間的任一型鏈路。 10 於本實施例中，若暸解一個或多個元件諸如元件210 或元件220之PDN共振，則可減少犧牲限制PDN封裝操作的 PDN解決之道(封裝體改良、晶粒上解耦電容器等）。實施例 可應用至任何電力網路，此處於元件之PDN共振發生最惡 劣情況的時序/電壓計劃。 15 參考第2圖之實施例，資料鏈路230及250可於閒置週期 期間斷電來節省電力。當於元件210或元件220之PDN共振 時，資料鏈路被供電/斷電，可能發生最惡劣情況元件/通道 時序或電壓計劃。因此元件210或元件220可含有電路140經 由控制操作頻率來阻遏共振。 20 一個實施例系統可包含一元件210，其包括PDN來輸送 電力（圖中未顯示PDN，但PDN係於元件210内部），耦接該 元件210之一鏈路250 ’該鏈路250係與該元件210電通訊， 及耦接該鏈路250之控制電路，該控制電路係限制鏈路於 PDN之共振頻率時供電或斷電。 10 1323841 於第2圖中’未顯不控制電路，但可駐在元件训内部 或它處。舉例言之，第1圖之裝置⑽之實施例可駐在於元 件210内部，限制鏈路於元件210之職的共振頻率時供電 或斷電。實施触需受此所限，但可駐在於第2圖之任何元 5件内部，或駐在於分料件内部或成為孤立電路。 於實她例中’控制電路可包含如實施例裝置議中所 示之-計數器120及若干致能邏輯11〇。於此實施例中計 數器120可提供-計數值來追賴路咖被供電或被斷電的 時間，若計數值表示經由鏈路250的供電或斷電可能造成共 10振’則致此邏輯1可限制鍵路250的供電或斷電。 本實施例包含有PDN之第二元件22〇,第二元件係耦接 至諸如鏈路230或250之鏈路，控制電路可限制鏈路於元件 210或元件220之PDN之共振頻率時供電或斷電。於一實施 例中，計數器或致能邏輯為可規劃。 15 第3圖為流程圖’顯示經由控制操作頻率來阻遏共振之 一方法實施例。於本實施例中’當電路置於等候模式時， 計數器可被啟動，如方塊310所示。於方塊320，計數器可 被讀取，若計數器並未指示共振頻寬，則電路可被供電。 一個實施例進一步包含若電路未被激活於安定時間後 20將電路斷電。本實施例進一步包含等候至計數器到達一個 數值，而若計數器啟動以來電路未曾被供電，則供電啟動 該電路。 可未恃離本發明之精髓或主要特性，而以其它特定形 式具體實施本發明。須考慮所述實施例於各態樣僅供舉例 11 1323841 說明之用而非限制性。因此，本發明之範圍係由隨附之申 請專利範圍而非前文說明指示。全部屬於隨附之申請專利 範圍之定義、精髓及相當範圍内之全部變化、修改及變更 皆係含括於隨附之申請專利範圍之範圍。 5 【圖式簡單說明】 第1圖顯示經由控制操作頻率來阻遏共振之一個裝置 實施例。

第2圖顯示經由控制操作頻率來阻遏共振之一個系統 實施例。 10 第3圖為流程圖，顯示經由控制操作頻率來阻遏共振之 一個方法實施例。 【主要元件符號說明】 210…第一元件 220…第二元件 230-260…鏈路 300...實施例方法 310、320、330...處理方塊 100.. .實施例裝置 110.. .邏輯、致能邏輯 120.. .計數器 130.. .限定區塊 140…類比區埦/FUB(功能單元區 塊) 12

Claims (1)

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第95135988號申請案申請iw面 ,^ 一 本 98.1120.十、申請專利範圍： 1. 一種用以阻遏共振之系統，其包含有： -元件’包括有用來輸送電力之 电力輪迗網路； 以及兀件之一鏈路，該鏈路與該元件電氣連通;

10 15 耦接該鏈路之控制電路，該控制電路將 使之不能以該電力輸送網路之一共振㈣路 2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該控制3。 計數器及致能邏輯裝置，該計數器係用以提供2 來追縱—鏈路已經被供電或已經斷電之時間長度；以2 若該計數值表示該餘絲自於鏈^電二 該致能邏輯裝置即限制該鏈路的供電或斷電。 、 3. 如申請專鄕圍第lJS之系統，其中該鏈路為—電顧 式鏈路及一電流模式鏈路中之至少一者。 、 4·如申請專利範圍第3項之系統，其中該鏈路為—單向鍵 路及一雙向鏈路中之至少一者。 20 5.如申請專利範圍第1項之系統，其進一步包含一具有一 電力輸送網路之第二元件，該第二元件係輕接該鍵路， 該控制電路可限制該鏈路使之不能以任一前述元件之 該電力輸送網路之該共振頻率供電或斷電。 6_如申請專利範圍第1項之系統，其中該控制電路係於該 元件内。 7_如申請專利範圍第2項之系統，其中該計數值為可規劃。 8. —種用以阻遏共振之方法，其包含有下列步驟： 13 1323841

10 15 20 日修正替換 在電路置於一等待模式時啟動一計數器； 讀取該計數器；以及 若該計數器並未指示一共振頻寬，則供電予該電 路。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其進一步包含若該電路 未有作用，即於經一安定時間後將該電路斷電。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其進一步包含等候該計 數器到達一數值，且若自該計數器已經被啟動以來該電 路未曾被供電，則供電予該電路。 11. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該計數器為可規劃。 12. —種用以阻遏共振之裝置，其包含有： 用來提供一計數值之一計數器； 耦接該計數器之致能邏輯裝置；以及 耦接該致能邏輯裝置之電路，若該計數值係於供該 電路受供電或斷電用之一共振頻寬以外，則該電路被供 電或斷電。 13. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中該計數器係計數一 段安定時間，若該電路未被使用，則該電路被斷電。 14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中若該電路被使用， 則該計數器到達某個數值隨後才讓該電路斷電。 15. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中該計數器及該致能 邏輯裝置中之至少一者為可規劃。 16. —種用以阻遏共振之系統，其包含有： 一元件，其包括用來輸送電力之一電力輸送裝置； 14 1323841 「~^8ritr2t— 年月 耦接該元件之一通訊裝置，該通訊裝置係與該元件 電氣連通；以及 耦接該通訊裝置之控制裝置，該控制裝置將限制該 通訊裝置使之不能以該電力輸送裝置之一共振頻率被 5 供電或斷電。 17. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該通訊裝置為一電 壓模式鏈路或一電流模式鏈路中之至少一者。 18. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該通訊裝置為一單 向鏈路及一雙向鏈路中之至少一者。 10 19.如申請專利範圍第16項之系統，其中該控制裝置包含一 計數器及一致能邏輯裝置，該計數器係用以提供一計數 值來追蹤該通訊裝置已經被供電或被斷電的時間長 度；以及若該計數器表示共振係由於該通訊裝置被供電 或斷電所導致的結果，則該致能邏輯裝置即限制該通訊 15 裝置的供電或斷電。 20. 如申請專利範圍第19項之系統，其中該計數器與該致能 邏輯裝置中之至少一者為可規劃。 21. 如申請專利範圍第16項之系統，其進一步包含具有一電 力輸送裝置之一第二元件，該第二元件係耦接於該通訊 20 裝置，該控制裝置係用以限制該通訊裝置使之不能以任 一前述元件之該電力輸送裝置之該共振頻率供電或斷 電。 15 1323841 /3 hi年

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