專(zhuān)利名稱(chēng)：動(dòng)態(tài)電壓和頻率管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，更特別地，涉及集成電路中的動(dòng)態(tài)電壓和頻率管理。
背景技術(shù)：
隨著單個(gè)集成電路“芯片”上包括的晶體管數(shù)量增加，以及隨著集成電路的工作頻率增加，對(duì)集成電路所消耗的功率的管理變得日益重要。如果不對(duì)功耗進(jìn)行管理，則滿(mǎn)足集成電路的熱要求(例如，提供在工作過(guò)程中適當(dāng)?shù)乩鋮s集成電路以保持在集成電路的熱限度內(nèi)所需的部件)可能過(guò)于昂貴或者甚至不可行。另外，在一些應(yīng)用中，例如在電池供電的設(shè)備中，管理集成電路中的功耗對(duì)于提供可接受的電池壽命可能是至為關(guān)鍵的。集成電路中的功耗與提供給集成電路的電源電壓相關(guān)。例如，很多數(shù)字邏輯電路分別以二進(jìn)制一和二進(jìn)制零表示電源電壓和地電壓(反之亦然)。當(dāng)數(shù)字邏輯在工作期間評(píng)估(evaluate)時(shí)，信號(hào)頻繁地從一個(gè)電壓完全地轉(zhuǎn)換到另一個(gè)電壓。由此，集成電路中消耗的功率取決于電源電壓相對(duì)于地電壓的幅值。降低電源電壓通常會(huì)導(dǎo)致功耗降低，但是也會(huì)影響數(shù)字電路工作的速度，由此可能造成在給定的工作頻率(即，集成電路中的數(shù)字邏輯被時(shí)鐘化的頻率)下不正確的操作，或者可能降低性能。另外，隨著晶體管幾何結(jié)構(gòu)尺寸不斷減小，在晶體管沒(méi)有有效地導(dǎo)通電流時(shí)發(fā)生的漏電流已經(jīng)成為集成電路中消耗的功率的較大分量。在給定晶體管中經(jīng)歷的漏電流的量隨著電源電壓的增加而線(xiàn)性增加。另外，在每個(gè)新的半導(dǎo)體制造工藝節(jié)點(diǎn)(其中晶體管幾何結(jié)構(gòu)減小)處，漏電流增大超過(guò)有效(ON)電流(active current)。由此，隨著采用更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)，漏電流成為越來(lái)越大的事情。由此，集成電路中的功耗可以通過(guò)降低對(duì)集成電路的電源電壓來(lái)管理，但是如果電源電壓被降低得太多，也會(huì)導(dǎo)致不正確的操作。對(duì)于給定的集成電路設(shè)計(jì)而言，針對(duì)給定工作頻率發(fā)生不正確的操作的電源電壓幅值逐部分地不同。例如，用于制造集成電路的集成電路制造工藝以及集成電路的工作溫度的變化都可能影響發(fā)生不正確操作的電源電壓幅值。因此，通過(guò)電源電壓來(lái)管理功耗的努力已經(jīng)被限制到跨制造工藝的所有可接受變化和所有允許的工作溫度在給定頻率下確保正確操作的電源電壓幅值。通常，對(duì)于給定頻率的電源電壓在集成電路的規(guī)范中靜態(tài)地給出。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，一種集成電路包括邏輯電路，耦接到所述邏輯電路的本地功率管理器以及自校準(zhǔn)單元。所述本地功率管理器被配置為向外部電源發(fā)送對(duì)請(qǐng)求電源電壓幅值的指示。所述自校準(zhǔn)單元被配置為對(duì)所述邏輯電路執(zhí)行測(cè)試，并且以分別更低的請(qǐng)求電源電壓幅值重復(fù)該測(cè)試直到該測(cè)試失敗。測(cè)試通過(guò)的最低請(qǐng)求電源電壓幅值被用來(lái)生成用于所述集成電路的操作的請(qǐng)求電源電壓幅值。在一個(gè)實(shí)施例中，一種方法包括由自校準(zhǔn)單元以用于集成電路的分別更低的請(qǐng)求電源電壓幅值對(duì)邏輯電路重復(fù)測(cè)試，直到該測(cè)試失敗，其中所述集成電路包括所述邏輯電路和所述自校準(zhǔn)單元。該方法還包括所述自校準(zhǔn)單元確定所述測(cè)試通過(guò)的最低請(qǐng)求電源電壓幅值。該方法還進(jìn)一步包括所述自校準(zhǔn)單元選擇所述最低請(qǐng)求電源電壓幅值，以生成用于所述集成電路的操作的請(qǐng)求電源電壓幅值。在一個(gè)實(shí)施例中，一種集成電路包括多個(gè)邏輯門(mén)，該多個(gè)邏輯門(mén)物理地分布在所述集成電路的由邏輯電路所占據(jù)的區(qū)域上，所述邏輯電路執(zhí)行所述集成電路的操作，其中所述多個(gè)邏輯門(mén)串聯(lián)連接；和測(cè)量單元，所述測(cè)量單元耦接到邏輯門(mén)串中的第一個(gè)門(mén)以及該邏輯門(mén)串中的最后一個(gè)門(mén)。所述測(cè)量單元被配置為發(fā)起到所述第一個(gè)門(mén)的邏輯轉(zhuǎn)換，并測(cè)量時(shí)間直到從所述最后一個(gè)門(mén)檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換。測(cè)量的時(shí)間與預(yù)定時(shí)間進(jìn)行比較，以調(diào)整所述集成電路的電源電壓。在一些實(shí)施例中，所述預(yù)定時(shí)間可以在自校準(zhǔn)處理過(guò)程中確定。在一些實(shí)施例中，所述預(yù)定時(shí)間可以被測(cè)量為脈沖通過(guò)串聯(lián)的所有門(mén)所花費(fèi)的時(shí)鐘周期數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，一種方法包括測(cè)量單元發(fā)起到串聯(lián)連接的多個(gè)門(mén)中的第一個(gè)門(mén)的邏輯轉(zhuǎn)換，所述多個(gè)門(mén)物理地分布在集成電路的被邏輯電路占據(jù)的區(qū)域上，所述邏輯電路執(zhí)行所述集成電路的操作；以及所述測(cè)量單元測(cè)量時(shí)間直到從最后一個(gè)門(mén)檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換，其中測(cè)量的時(shí)間與預(yù)定時(shí)間進(jìn)行比較，以調(diào)整所述集成電路的電源電壓。


以下的詳細(xì)描述參照了附圖，下面簡(jiǎn)要地描述附圖。圖1是集成電路的一個(gè)實(shí)施例的框圖。圖2是例示了圖1所示的集成電路的測(cè)試的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。圖3是例示了圖1所示的自校準(zhǔn)單元的一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖。圖4是例示了用以改變圖1所示的集成電路的操作的頻率的該集成電路的一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖。圖5是例示了對(duì)于一個(gè)實(shí)施例響應(yīng)于各種事件而執(zhí)行自校準(zhǔn)的流程圖。圖6是集成電路的另一實(shí)施例的框圖。圖7是例示了圖6所示的集成電路的測(cè)試的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。圖8是例示了用以請(qǐng)求電源電壓的集成電路的一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖。圖9是例示了用以改變圖6所示的集成電路的操作的頻率的該集成電路的一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖。圖10是例示了圖6所示的集成電路的測(cè)試的另一實(shí)施例的流程圖。圖11是例示了圖6所示的速度/溫度補(bǔ)償單元的一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖。圖12是在測(cè)試集成電路的一個(gè)實(shí)施例中可以采用的測(cè)試電壓和各種電源電壓下可操作的部分?jǐn)?shù)的圖形表示。圖13是在測(cè)試集成電路的另一個(gè)實(shí)施例中可以采用的測(cè)試電壓和各種電源電壓下可操作的部分?jǐn)?shù)的圖形表示。盡管本發(fā)明易于進(jìn)行各種修改和另選形式，但這里仍以示例的方式在附圖中示出了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，并將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這里的附圖和詳細(xì)描述并非旨在將本發(fā)明限于所公開(kāi)的特定形式，相反，其旨在覆蓋落入由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的宗旨和范圍內(nèi)的所有改進(jìn)、等同和另選方案。這里采用的標(biāo)題僅僅是出于組織的目的，而非意在用于限制說(shuō)明書(shū)的范圍。貫穿整個(gè)本申請(qǐng)采用的術(shù)語(yǔ)“可以”是以允許的含義(即，意味著有可能)使用的，而非強(qiáng)制的含義(即，意味著必須)使用的。類(lèi)似地，術(shù)語(yǔ)“包括”意味著包括但不受限。各種單元、電路或其他部件可以描述成“被配置為”執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)。在這種上下文中，“被配置為”是結(jié)構(gòu)的廣義描述，一般意味著“具有如下電路”，該電路在操作期間執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)。因此，單元/電路/部件可以被配置為執(zhí)行任務(wù)，即使是在該單元/ 電路/部件當(dāng)前沒(méi)有打開(kāi)時(shí)。通常，形成與“被配置為”相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)的電路可以包括硬件電路和/或存儲(chǔ)可執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)操作的程序指令的存儲(chǔ)器。該存儲(chǔ)器可以包括諸如靜態(tài)或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的易失性存儲(chǔ)器，和/或諸如光學(xué)或磁性盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備、閃速存儲(chǔ)器、可編程只讀存儲(chǔ)器等的非易失性存儲(chǔ)器。類(lèi)似地，為了便于描述，各種單元/電路/部件可以被描述為執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)。這種描述應(yīng)當(dāng)被解釋為包括短語(yǔ)“被配置為”。記載被配置為執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的單元/電路/部件明確地不會(huì)援引35U. S. C §112第六款關(guān)于該單元/電路/部件進(jìn)行解釋。
具體實(shí)施例方式下面轉(zhuǎn)向圖1，示出了耦接到外部電源管理單元(PMU)/電源12的集成電路10的一個(gè)實(shí)施例的框圖。在所例示的實(shí)施例中，集成電路10包括邏輯電路14、自校準(zhǔn)單元16、 本地功率管理器18 (其可以包括自校準(zhǔn)表20)以及頻率/電壓(F/V)表22。自校準(zhǔn)單元 16和F/V表22耦接到本地功率管理器18，本地功率管理器18耦接為向PMU/電源12發(fā)送對(duì)請(qǐng)求電源電壓幅值(VDDif求)的指示。PMU/電源12耦接為向集成電路10提供所請(qǐng)求幅值的電源電壓(Vdd)。在集成電路10內(nèi)例示的部件集成在單個(gè)半導(dǎo)體襯底或芯片上。通常，自校準(zhǔn)單元16包括隨要由邏輯電路14執(zhí)行的測(cè)試一起的控制電路。所述測(cè)試可以旨在練習(xí)邏輯電路14中已知的“臨界(critical)”定時(shí)路徑。臨界定時(shí)路徑可以是通過(guò)電路的期望從輸入轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)換展現(xiàn)最高延遲(與其他定時(shí)路徑相比)的路徑，由此將是限制邏輯電路14將正確地操作的工作頻率的路徑。該測(cè)試的性質(zhì)可以根據(jù)邏輯電路14的定義而改變。例如，如果邏輯電路14包括一個(gè)或多個(gè)處理器核，則該測(cè)試可以包括要由處理器核執(zhí)行的軟件程序，以及來(lái)自該程序的期望結(jié)果(例如，簽名)。如果邏輯電路14包括固定功能電路，則該測(cè)試可以包括輸入信號(hào)值和期望的輸出信號(hào)值。在各種實(shí)施例中可以包括信號(hào)值和程序指令的組合。自校準(zhǔn)單元16中的電路可以被配置為對(duì)邏輯電路14執(zhí)行測(cè)試(例如，向處理器核提供用于執(zhí)行的指令，和/或利用輸入信號(hào)值驅(qū)動(dòng)信號(hào))。自校準(zhǔn)單元中的電路還可以被配置為將結(jié)果相對(duì)于期望值進(jìn)行檢查。自校準(zhǔn)單元16可以被配置為重復(fù)該測(cè)試，并且與本地功率管理器18進(jìn)行通信，以請(qǐng)求用于每次重復(fù)的更低電源電壓幅值，直到針對(duì)一次重復(fù)檢測(cè)到不正確的結(jié)果。檢測(cè)到測(cè)試的正確結(jié)果的最低電源電壓幅值可以作為請(qǐng)求的電源電壓幅值提供(或者可以將某個(gè)裕量加到最低電源電壓幅值中以得到所要請(qǐng)求的幅值)。自校準(zhǔn)單元16可以針對(duì)每個(gè)可能工作頻率重復(fù)測(cè)試，或者可以響應(yīng)于首次對(duì)于集成電路10實(shí)際上請(qǐng)求(例如，通過(guò)軟件)給定工作頻率而針對(duì)該給定工作頻率執(zhí)行測(cè)試。在一些實(shí)施例中，通過(guò)采用自校準(zhǔn)單元20，可以采用更小的裕量，這是因?yàn)樽孕?zhǔn)是關(guān)于安裝在其將要部署到的特定設(shè)備中的集成電路10而發(fā)生的(由此，關(guān)于裕量要考慮的一些因素(例如，電源12、板設(shè)計(jì)、集成電路10的封裝等中的變化)是相對(duì)固定的)。另外，在一些實(shí)施例中，此時(shí)可以測(cè)試更少的電源電壓幅值，而不是在制造測(cè)試時(shí)針對(duì)最低可能電源電壓進(jìn)行測(cè)試，由此可以縮短制造測(cè)試時(shí)間。另外，在一些實(shí)施例中，可以隨時(shí)激活自校準(zhǔn)單元16，由此自動(dòng)調(diào)整集成電路10中的老化效應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，本地功率管理器18可以在自校準(zhǔn)表20中存儲(chǔ)由自校準(zhǔn)單元16 提供的結(jié)果電源電壓幅值。自校準(zhǔn)表20可以是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、諸如寄存器的時(shí)鐘化存儲(chǔ)設(shè)備或者任何其他易失性存儲(chǔ)器。另選地，可以采用諸如可編程只讀存儲(chǔ)器、閃速存儲(chǔ)器等的非易失性存儲(chǔ)器。之后，如果針對(duì)給定工作頻率檢測(cè)到自校準(zhǔn)表20中的一個(gè)條目，則可以由本地功率管理器18請(qǐng)求該條目中記錄的電源電壓幅值。F/V表22可以包括多個(gè)條目，其中每個(gè)條目存儲(chǔ)用于集成電路10的相應(yīng)工作頻率和用于該頻率的對(duì)應(yīng)電源電壓幅值。工作頻率可以是用于提供給邏輯電路14中的時(shí)鐘化存儲(chǔ)設(shè)備的時(shí)鐘的頻率。集成電路10可以在一組頻率下工作(并且可以由集成電路10 支持在所述一組頻率之間的切換，例如，用以允許功率管理、熱管理，等等)。F/V表22可以是在對(duì)集成電路10進(jìn)行制造測(cè)試期間(例如，在封裝集成電路之前，例如在晶片測(cè)試時(shí)) 寫(xiě)入的靜態(tài)表。在其他實(shí)施例中，可以在出售集成電路10以包括在設(shè)備中之前或者在將集成電路包括在這種設(shè)備中之前的任意點(diǎn)處執(zhí)行測(cè)試。在還有其他實(shí)施例中，F(xiàn)/V表22 可以在自校準(zhǔn)期間寫(xiě)入，該自校準(zhǔn)可以在首次使用包括集成電路10的設(shè)備之前執(zhí)行。由此，針對(duì)F/V表22中的每個(gè)頻率確定的電源電壓幅值可以具有與之相關(guān)聯(lián)的有效防護(hù)帶 (significant guardbanding)，以確保在封裝的電特性改變電壓幅值時(shí)的正確操作、考慮熱變化(例如，可以在可控溫度下執(zhí)行測(cè)試，以及工作溫度可以比該溫度更高或更低)、考慮集成電路在期望壽命中的老化效應(yīng)，等等。本地功率管理器18包括被配置為從外部電源(例如，PMU/電源12)請(qǐng)求電源電壓幅值的電路。如前所述，如果針對(duì)給定工作頻率檢測(cè)到自校準(zhǔn)表20中的一個(gè)條目，則本地功率管理器18可以請(qǐng)求記錄在該條目中的電源電壓幅值。如果在自校準(zhǔn)表20中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)條目，則本地功率管理器18可以針對(duì)給定工作頻率讀取F/V表22，并且可以從PMU/電源12請(qǐng)求該電源電壓幅值(圖1中的Vdd請(qǐng)求)。該請(qǐng)求可以按照任意希望的方式來(lái)表示。 例如，該請(qǐng)求可以包括多個(gè)位，支持幅值范圍內(nèi)的各個(gè)電源電壓幅值各自被分配以所述多個(gè)位的不同編碼。本地功率管理器18還可以被配置為控制工作頻率之間的變化。例如，本地功率管理器18可以包括可由軟件進(jìn)行寫(xiě)入用以選擇新的工作頻率的寄存器或其他設(shè)施。本地功率管理器18可以檢測(cè)該寫(xiě)入，并且可以管理從當(dāng)前工作頻率向新請(qǐng)求的工作頻率的轉(zhuǎn)換。 該轉(zhuǎn)換可以包括改變所請(qǐng)求的電源電壓、改變時(shí)鐘電路的操作(例如，重新鎖定用于生成集成電路10上的時(shí)鐘的鎖相環(huán)(PLL)，等等)，等等。由此，在一個(gè)實(shí)施例中，可以從可簡(jiǎn)單地請(qǐng)求新的頻率并繼續(xù)(例如，甚至無(wú)需進(jìn)行檢查以查看轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)完成)的軟件提取轉(zhuǎn)換的詳情。F/V表22可以按照任意希望的方式寫(xiě)入。例如，該表中的每一個(gè)條目可以包括熔絲(fuse)，該熔絲可以選擇性地?cái)嚅_(kāi)以在條目中永久性地存儲(chǔ)希望的電壓幅值的指示(例如，編碼為該條目中的多個(gè)位)。在其他實(shí)施例中，可以采用任意其他的非易失性存儲(chǔ)設(shè)備。 F/V表22可以包括可經(jīng)由對(duì)包括集成電路10的設(shè)備的固件的更新而進(jìn)行寫(xiě)入的非易失性存儲(chǔ)器。在一些實(shí)施例中，由自校準(zhǔn)單元16執(zhí)行的測(cè)試可以是可編程的，并且可以被更新。這些實(shí)施例可以允許隨著更多數(shù)據(jù)變?yōu)榭捎玫亩淖儨y(cè)試。例如，除先前指定的臨界路徑之外的路徑可以主導(dǎo)或者強(qiáng)烈地影響集成電路10正確地操作的電源電壓。該測(cè)試可以被更新以包括新發(fā)現(xiàn)的臨界路徑。還有，在一些實(shí)施例中，該測(cè)試可以被更新以包括更適合的用以在測(cè)試期間執(zhí)行的程序。邏輯電路14通常可以包括執(zhí)行如下操作的電路，集成電路10就是針對(duì)該操作而設(shè)計(jì)的。例如，如果設(shè)計(jì)包括一個(gè)或多個(gè)處理器，則邏輯電路14可以包括執(zhí)行處理器操作 (例如，指令取回、解碼、執(zhí)行和結(jié)果寫(xiě)入)的電路。在各種實(shí)施例中，處理器可以包括通用處理器和/或圖形處理器。如果該設(shè)計(jì)包括到外圍接口的橋部，則邏輯電路14可以包括執(zhí)行橋操作的電路。如果該設(shè)計(jì)包括諸如分組接口、網(wǎng)絡(luò)接口等的其他通信特征，則邏輯電路 14可以包括用于執(zhí)行對(duì)應(yīng)特征的電路。集成電路10通?？梢员辉O(shè)計(jì)為提供任意組操作。 通常，邏輯電路14可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè)的任意組合存儲(chǔ)器陣列、組合邏輯、狀態(tài)機(jī)、浮點(diǎn)運(yùn)算器(flop)、寄存器、其他時(shí)鐘化存儲(chǔ)設(shè)備、自定義邏輯電路，等等。PMU/電源12通?？梢园軌蛏捎奢斎腚妷赫?qǐng)求指示的幅值的電源電壓的任意電路。該電路可以包括例如一個(gè)或多個(gè)電壓調(diào)節(jié)器或者其他電源。PMU/電源12還可以包括用于系統(tǒng)(其包括集成電路10)的功率管理電路作為一個(gè)整體。盡管以上討論描述了請(qǐng)求電源電壓幅值以及PMU/電源12提供所請(qǐng)求幅值的電壓，但是該討論并非旨在暗示只有一個(gè)請(qǐng)求/提供的電壓。在任何給定時(shí)間點(diǎn)處都可以有多個(gè)被請(qǐng)求和提供的電源電壓。例如，可以有單獨(dú)的用于組合邏輯電路的電源電壓和用于邏輯電路14中的存儲(chǔ)器電路的電源電壓。在集成電路10中可以有多個(gè)能夠被單獨(dú)地加電和掉電的電壓域，每個(gè)電壓域可以包括單獨(dú)的請(qǐng)求。本地功率管理器18可以與邏輯電路14 分開(kāi)被供電?？梢哉?qǐng)求并提供任意組一個(gè)或多個(gè)電源電壓。以上將電源電壓的幅值描述為是被請(qǐng)求的，并且提供所請(qǐng)求幅值的電源電壓?？梢韵鄬?duì)于一個(gè)基準(zhǔn)(例如，集成電路10的地，有時(shí)稱(chēng)為Vss)來(lái)測(cè)量電源電壓的幅值。下面為了便于描述，電壓可以被描述為大于或小于其他電壓。類(lèi)似地，這里可以是指電壓的測(cè)量結(jié)果。在這種情況下，這是大于(或者小于)其他電壓的電壓的幅值，或者是測(cè)量的電壓的幅值。下面轉(zhuǎn)向圖2，示出了用于例示在封裝圖1所示的集成電路10之前測(cè)試該集成電路的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。圖2所示的塊可以在制造集成電路10期間在測(cè)試機(jī)(例如，晶片測(cè)試器)上執(zhí)行。測(cè)試可以從測(cè)試集成電路10的粗略特性(塊30)開(kāi)始，利用各種測(cè)量結(jié)果來(lái)估計(jì)集成電路是否相對(duì)快速、相對(duì)慢速等等。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，粗略特性可以包括測(cè)試在集成電路10處于休眠時(shí)進(jìn)入到集成電路10的電流(通常稱(chēng)為“Idd/’測(cè)試)。較高的Iddtl 測(cè)量結(jié)果可以指示較高的泄漏(例如，“較快速”處理)。較低的Iddtl測(cè)量結(jié)果可以指示較低的泄漏(例如，“較慢速”處理)?？梢岳缋迷O(shè)置為集成電路10可允許的最大值的電源電壓來(lái)執(zhí)行Iddtl測(cè)試。根據(jù)粗略特性(以及根據(jù)集成電路10的測(cè)試實(shí)例的先前結(jié)果)， 可以選擇相對(duì)較小組的測(cè)試電源電壓。也就是說(shuō)，基于對(duì)具有相似粗略特性的先前部分提供可靠操作的電源電壓，可以選擇一小組的測(cè)試電壓(塊32)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可以選擇一組三個(gè)測(cè)試電壓。圖12是從快速處理(圖12的左側(cè))到慢速處理(圖12的右側(cè))的部分的分布的圖形表示。如圖12所例示的，一個(gè)實(shí)施例的測(cè)試電壓可以是VpV2* V3。測(cè)試機(jī)可以加電集成電路10 (例如，利用最高的測(cè)試電壓)，并且可以設(shè)置測(cè)試頻率(支持集成電路10的操作的頻率之一——±夬34)。測(cè)試機(jī)可以針對(duì)一組測(cè)試電壓中的每一個(gè)在集成電路10上運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)測(cè)試模式(塊36)，并且可以選擇所有測(cè)試模式通過(guò)的最低測(cè)試電壓(即，針對(duì)每個(gè)模式獲得正確的結(jié)果——塊38)。如果有更多的測(cè)試頻率 (例如，還未測(cè)試的用于集成電路10的更多支持工作頻率——判決塊40中的“是”分支)， 可以選擇和測(cè)試下一個(gè)頻率(塊34、36和38)。一組測(cè)試電壓可以包括針對(duì)每個(gè)支持的工作頻率要測(cè)試的不同電壓，或者可以被選擇成使得針對(duì)每個(gè)支持的工作頻率期望至少一個(gè)通過(guò)電源電壓。一旦窮盡了測(cè)試頻率(判決塊40中的“否”分支)，則測(cè)試機(jī)可以向F/V表 22寫(xiě)入頻率和電壓幅值(塊42)。例如，熔絲可以斷開(kāi)以表示所支持的頻率和對(duì)應(yīng)的電源電壓幅值。由于測(cè)試電壓的數(shù)量受限，所以測(cè)試處理可能不會(huì)識(shí)別出將導(dǎo)致集成電路10的特定實(shí)例的正確操作的最低電源電壓。然而，測(cè)試機(jī)上的時(shí)間可能受限，其總體上來(lái)說(shuō)可能是重要的，尤其是在集成電路10期望以高容量制造的情況下。接下來(lái)轉(zhuǎn)向圖3，示出了用于例示用以執(zhí)行自校準(zhǔn)的自校準(zhǔn)單元16(以及本地功率管理器18)的一個(gè)實(shí)施例的操作的框圖。如下面更詳細(xì)討論的，自校準(zhǔn)可以在不同的時(shí)間處執(zhí)行。盡管為了易于理解按照特定順序示出多個(gè)塊，但是也可以采用其他順序。可以在自校準(zhǔn)單元16和/或本地功率管理器18內(nèi)的組合邏輯電路中并行地執(zhí)行塊。塊、塊的組合和/或流程可以作為一個(gè)整體在多個(gè)時(shí)鐘周期上流水線(xiàn)化(pipeline)。自校準(zhǔn)單元16可以與本地功率管理器18通信，以指示自校準(zhǔn)處理正在執(zhí)行。另選地，本地功率管理器18可以啟動(dòng)自校準(zhǔn)處理，并可以由此了解自校準(zhǔn)正在進(jìn)行中。在任一情況下，本地功率管理器18可以請(qǐng)求用于測(cè)試頻率的在F/V表22中提供的電源電壓幅值 (塊50)。由集成電路10支持的每一個(gè)工作頻率可以是測(cè)試頻率，例如從最低頻率開(kāi)始。本地功率管理器18可以設(shè)置測(cè)試頻率(塊52)，并且可以等待集成電路以穩(wěn)定在測(cè)試頻率上 (例如，對(duì)于來(lái)自PMU/電源12的電壓的PLL鎖定時(shí)間和/或建立時(shí)間(settling time))。 自校準(zhǔn)單元16可以運(yùn)行自校準(zhǔn)測(cè)試(塊54)，并且確定邏輯電路14是產(chǎn)生正確的結(jié)果(通過(guò))還是沒(méi)有產(chǎn)生正確的結(jié)果(失敗)(判決塊56)。如果測(cè)試通過(guò)(判決塊56中的“是” 分支)，則自校準(zhǔn)單元16可以通知本地功率管理器18，本地功率管理器18可以請(qǐng)求下一個(gè)更低的電源電壓(塊58)，并且可以再次執(zhí)行測(cè)試(塊54和56)。可以重復(fù)該測(cè)試，直到針對(duì)測(cè)試檢測(cè)到失敗結(jié)果(塊54、56和58)。一旦檢測(cè)到失敗(判決塊56中的“否”分支)， 則本地功率管理器18可以在自校準(zhǔn)表20中記錄最低通過(guò)的電源電壓的幅值(塊60)。在一些實(shí)施例中，可以向最低通過(guò)的電源電壓增加裕量，以得出要記錄在自校準(zhǔn)表中的電壓幅值。另選地，可以在請(qǐng)求電源電壓時(shí)增加裕量。如果有更多的測(cè)試頻率要被自校準(zhǔn)(判決塊62中的“是”分支)，則自校準(zhǔn)處理返回到塊50以進(jìn)行下一個(gè)頻率。否則(判決塊62中的“否”分支)，自校準(zhǔn)處理結(jié)束。下面轉(zhuǎn)向圖4，示出了用于例示響應(yīng)于改變工作頻率的請(qǐng)求(例如，來(lái)自在集成電路10上或包括集成電路10的系統(tǒng)中的其他地方上執(zhí)行的軟件)的本地功率管理器18的一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖。盡管為了易于理解多個(gè)塊是按照特定順序示出的，但是也可以采用其他順序?？梢栽诒镜毓β使芾砥?8內(nèi)的組合邏輯電路中并行地執(zhí)行塊。塊、塊的組合和/或流程可以作為一個(gè)整體在多個(gè)時(shí)鐘周期上流水線(xiàn)化。本地功率管理器18可以檢查自校準(zhǔn)表20以查找與新(所請(qǐng)求的)工作頻率相對(duì)應(yīng)的條目(判決塊70)。如果找到一個(gè)條目(判決塊70中的“是”分支)，則本地功率管理器18可以請(qǐng)求在自校準(zhǔn)表20中指示的幅值的電源電壓(塊72)。本地功率管理器18可以設(shè)置新的工作頻率(塊74)，并且可以可選地根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)而等待時(shí)鐘電路以鎖定到新的工作頻率(塊76)。另一方面，如果在自校準(zhǔn)表20中沒(méi)有用于所請(qǐng)求頻率的條目(判決塊70中的“否”分支)，則本地功率管理器18可以確定是否應(yīng)當(dāng)針對(duì)所請(qǐng)求的頻率運(yùn)行自校準(zhǔn)(判決塊78)。例如，可以利用所請(qǐng)求的頻率作為唯一的測(cè)試頻率來(lái)執(zhí)行圖3的流程圖。可以影響在頻率改變期間是否執(zhí)行自校準(zhǔn)的因素可以包括邏輯電路14的當(dāng)前工作負(fù)荷，系統(tǒng)中的整體環(huán)境(例如，溫度、電池剩余壽命，等等)。例如，如果邏輯電路14包括多個(gè)處理器核并且一個(gè)核是空閑的，則可以在該空閑的處理器核上運(yùn)行自校準(zhǔn)。如果系統(tǒng)是以電池電力操作并且電池剩余壽命較低時(shí)，運(yùn)行自校準(zhǔn)可能會(huì)比所希望的要耗用更多的電池電力。如果本地功率管理器18確定要執(zhí)行自校準(zhǔn)(判決塊78中的“是”分支)，則本地功率管理器18可以調(diào)用自校準(zhǔn)單元16來(lái)執(zhí)行自校準(zhǔn)(塊80)。本地功率管理器18然后可以請(qǐng)求自校準(zhǔn)表20中指示的電源電壓(在完成自校準(zhǔn)之后——塊72)，設(shè)置新的工作頻率 (塊74)以及可選地等待鎖定(塊76)。如果本地功率管理器18確定不要執(zhí)行自校準(zhǔn)(判決塊78中的“否”分支)，則本地功率管理器18可以讀取F/V表22以獲得電源電壓幅值，并且可以請(qǐng)求該電源電壓幅值 (塊8 。本地功率管理器18可以設(shè)置新的頻率，并且可選地等待鎖定(塊74和76)。在圖4的實(shí)施例中，可以響應(yīng)于沒(méi)有發(fā)現(xiàn)自校準(zhǔn)表20中的條目的所請(qǐng)求的工作頻率而執(zhí)行自校準(zhǔn)。除了或者替代該操作，可以在一個(gè)或多個(gè)其他時(shí)間點(diǎn)調(diào)用自校準(zhǔn)(例如， 針對(duì)一個(gè)實(shí)施例，如圖5的流程圖中所示)。圖5中示出的流程圖可以在硬件、軟件和/或其組合中執(zhí)行。如果包括集成電路10的系統(tǒng)正在首次被引導(dǎo)(例如，由購(gòu)買(mǎi)該系統(tǒng)的消費(fèi)者—— 判決塊90中的“是”分支)，則集成電路10可以執(zhí)行自校準(zhǔn)(塊92)。通常，引導(dǎo)一個(gè)系統(tǒng)可以是指給系統(tǒng)加電，以及啟動(dòng)系統(tǒng)以開(kāi)始操作。可以按照多種方式來(lái)作出該引導(dǎo)是系統(tǒng)的首次引導(dǎo)的判定。例如，可以是存儲(chǔ)在系統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器中的可指示該系統(tǒng)正在首次被引導(dǎo)的標(biāo)志。該標(biāo)志可以由系統(tǒng)中的引導(dǎo)代碼檢查，并且如果該引導(dǎo)是首次引導(dǎo)的話(huà)則可以在引導(dǎo)代碼的結(jié)尾處改變標(biāo)志的狀態(tài)，使得后續(xù)的引導(dǎo)不會(huì)被檢測(cè)為首次引導(dǎo)。例如，該標(biāo)志可以是初始被清空的位，該位在首次引導(dǎo)后被置位(反之亦然)。在一些實(shí)施例中，全系統(tǒng)重置(例如，由用戶(hù)激活對(duì)設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)輸入來(lái)啟動(dòng)的硬重置)可以清空 “首次引導(dǎo)”標(biāo)志，并且使得在下一次引導(dǎo)時(shí)發(fā)生自校準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，這種操作可以改善設(shè)備的功能性。例如，如果用戶(hù)由于設(shè)備被“凍結(jié)”或者以其他方式出現(xiàn)故障而啟動(dòng)硬重置，則在錯(cuò)誤是由于集成電路10中的故障(例如，由于自校準(zhǔn)電源電壓幅值太低)導(dǎo)致的情況下自校準(zhǔn)可以減緩該錯(cuò)誤。另外，如果設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng))，則可以將更新的校準(zhǔn)程序或處理自動(dòng)地從設(shè)備制造商下載到設(shè)備。自校準(zhǔn)可以響應(yīng)于該更新而執(zhí)行。另選地或者另外地，系統(tǒng)可以確定正在首次執(zhí)行給定的工作負(fù)荷(判決塊94中的 “是”分支)，并且可以作為響應(yīng)地執(zhí)行自校準(zhǔn)(塊92)。確定正在首次執(zhí)行給定工作負(fù)荷可以按照多種方式實(shí)現(xiàn)(例如，類(lèi)似于以上關(guān)于首次引導(dǎo)的討論，在非易失性存儲(chǔ)設(shè)備中針對(duì)每個(gè)工作負(fù)荷的標(biāo)志)?？梢岳缭诠ぷ髫?fù)荷顯著變化的系統(tǒng)中采用檢測(cè)不同的工作負(fù)荷。例如，該系統(tǒng)可以是可用作移動(dòng)電話(huà)、音樂(lè)播放器、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的移動(dòng)設(shè)備，并且可以執(zhí)行各種其他計(jì)算任務(wù)。工作負(fù)荷可以顯著不同，并且可以要求集成電路10的不同的執(zhí)行量。因此，自校準(zhǔn)每個(gè)工作負(fù)荷可以得到附加的功率保存(例如，較輕的負(fù)荷可以得到較低的工作溫度，其可以允許的電源電壓幅值比較重工作負(fù)荷所允許的要低)。在又一另選方案中或者另外地，該系統(tǒng)可以確定該系統(tǒng)已經(jīng)老化了一定量(判決塊96中的“是”分支)，并且可以作為響應(yīng)而執(zhí)行自校準(zhǔn)(塊92)。響應(yīng)于集成電路10(和 /或包括集成電路10的設(shè)備)的老化而執(zhí)行自校準(zhǔn)可以調(diào)整集成電路10的請(qǐng)求電源電壓幅值，以補(bǔ)償芯片工藝?yán)匣?yīng)或者其他老化效應(yīng)。按照這種方式，不需要向所請(qǐng)求的電源電壓幅值增加裕量以考慮老化效應(yīng)(因?yàn)檫@已經(jīng)隨著集成電路10老化而通過(guò)重新校準(zhǔn)被考慮了)?？梢园凑斩喾N方式來(lái)測(cè)量集成電路10的壽命。例如，可以基于日歷時(shí)間從首次引導(dǎo)的日期起測(cè)量壽命?？梢詮氖状我龑?dǎo)起關(guān)于操作時(shí)間來(lái)測(cè)量壽命?？梢匀缢Ｍ仃P(guān)于時(shí)鐘周期或者關(guān)于時(shí)間來(lái)測(cè)量壽命。在其他實(shí)施例中，還可以關(guān)于制造日期來(lái)測(cè)量壽命。 在任一情況下，可以在多個(gè)不同的壽命(例如，每6個(gè)月一次、每年一次，等等)處執(zhí)行自校準(zhǔn)。在其他情況下，可以在系統(tǒng)處于工作時(shí)動(dòng)態(tài)地執(zhí)行自校準(zhǔn)，這可以有助于補(bǔ)償溫度效應(yīng)。在多種實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)任意希望的一組自校準(zhǔn)調(diào)用。下面轉(zhuǎn)向圖6，示出了集成電路10和PMU/電源12的另一實(shí)施例的框圖。類(lèi)似于圖1的實(shí)施例，圖6中的集成電路10的實(shí)施例包括邏輯電路14和本地功率管理器18。在一些實(shí)施例中可以包括自校準(zhǔn)單元16和自校準(zhǔn)表20，但是在其他實(shí)施例中可以不包括這些特征。在圖6的實(shí)施例中，圖1的F/V表22可以被耦接到本地功率管理器18的F/V/N表 102替代。類(lèi)似于F/V表22，F(xiàn)/V/N表102可以包括存儲(chǔ)頻率和對(duì)應(yīng)電源電壓幅值的條目。 另外，這些條目可以存儲(chǔ)下面將更詳細(xì)描述的延遲測(cè)量結(jié)果(N)。如圖6的實(shí)施例中所進(jìn)一步例示的，集成電路10可以包括串聯(lián)耦接的邏輯門(mén)104A至104H和測(cè)量單元100。到邏輯門(mén)104A的輸入耦接到測(cè)量單元100，邏輯門(mén)104H的輸出也耦接到測(cè)量單元100。另外，浮點(diǎn)運(yùn)算器106存儲(chǔ)期望的延遲測(cè)量結(jié)果(N)，并且浮點(diǎn)運(yùn)算器108存儲(chǔ)計(jì)數(shù)器值(Ctr)。浮點(diǎn)運(yùn)算器106和108兩者都耦接到測(cè)量單元100。在其他實(shí)施例中，浮點(diǎn)運(yùn)算器106和108 可以是任意時(shí)鐘化存儲(chǔ)設(shè)備。測(cè)量單元100可以被配置為測(cè)量通過(guò)門(mén)104A至104H的串聯(lián)連接的邏輯轉(zhuǎn)換的傳播延遲。門(mén)104A至104H可以具有與邏輯電路14中的各種邏輯門(mén)相同的設(shè)計(jì)。因此，通過(guò)門(mén)104A至104H的傳播延遲應(yīng)當(dāng)與邏輯電路14中的邏輯門(mén)成比例。通過(guò)測(cè)量傳播延遲并將其與預(yù)定延遲進(jìn)行比較，可以考慮各種因素對(duì)邏輯電路14的操作的影響。例如，可以通過(guò)測(cè)量傳播延遲并將其與預(yù)定量進(jìn)行比較，可以檢測(cè)工作溫度、老化等的影響。可以按照任意希望的單位(例如，納秒、時(shí)鐘周期，等等)來(lái)測(cè)量傳播延遲。在一個(gè)實(shí)施例中，在提供給邏輯電路14的時(shí)鐘的當(dāng)前工作頻率下關(guān)于時(shí)鐘周期測(cè)量傳播延遲。 因此，測(cè)量單元100可以發(fā)起到門(mén)104A至104H的串聯(lián)連接的輸入(S卩，圖6的門(mén)104A的輸入)的邏輯轉(zhuǎn)換(例如，0到1或者1到0轉(zhuǎn)換)，并且可以對(duì)時(shí)鐘周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，直到在串聯(lián)連接的輸出(即，圖6中的門(mén)104H的輸出)處檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換。在一個(gè)實(shí)施例中， 可以發(fā)送包括兩個(gè)邏輯轉(zhuǎn)換(例如，0到1并且再次回到0)的脈沖。浮點(diǎn)運(yùn)算器108中的計(jì)算器Ctr可以在發(fā)起邏輯轉(zhuǎn)換時(shí)被清空，并且可以每時(shí)鐘周期地遞增，直到檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換。如果電源電壓正在提供支持當(dāng)前工作頻率的延遲，則浮點(diǎn)運(yùn)算器106可以存儲(chǔ)期望發(fā)生的時(shí)鐘周期的預(yù)定數(shù)量(N)。如果時(shí)鐘周期的測(cè)量數(shù)量高于預(yù)定數(shù)量N，則可以增大電源電壓以降低延遲。如果時(shí)鐘周期的測(cè)量數(shù)量低于預(yù)定數(shù)量N，則可以減小電源電壓以增大延遲(并且消耗更少的電力)。串聯(lián)連接的門(mén)的數(shù)量可以顯著地大于在提供給邏輯電路14的時(shí)鐘的時(shí)鐘周期內(nèi)可以評(píng)估的門(mén)延遲的數(shù)量。例如，串聯(lián)的門(mén)的數(shù)量可以是一個(gè)時(shí)鐘周期中門(mén)延遲的數(shù)量的大約100倍。因此，如果在時(shí)鐘周期中可獲得14個(gè)門(mén)延遲，則在門(mén)104A至104H中可以串聯(lián)有大約1400個(gè)門(mén)。采用大數(shù)量的門(mén)可以改善測(cè)量延遲與在邏輯電路14中實(shí)際發(fā)生的電路延遲的匹配。另外，由于本實(shí)施例關(guān)于時(shí)鐘周期來(lái)計(jì)數(shù)延遲，所以大數(shù)量的門(mén)可以減少由于時(shí)鐘周期粒度而發(fā)生的測(cè)量錯(cuò)誤。例如，在是一個(gè)時(shí)鐘周期中的門(mén)延遲數(shù)量的100倍下， 延遲中的一個(gè)全時(shí)鐘周期的錯(cuò)誤(最大可能錯(cuò)誤)僅為測(cè)量結(jié)果的1%。盡管在本實(shí)施例中采用100，但是在其他實(shí)施例中還可以采用更大或更小的數(shù)量(例如，200、500、100、50，
寸寸J?？梢栽诩呻娐返闹圃鞙y(cè)試期間測(cè)量預(yù)定數(shù)量N。預(yù)定數(shù)量N通常被期望為接近用于生成門(mén)的串聯(lián)連接的門(mén)延遲的數(shù)量的倍數(shù)(例如，在上例中為100)，但是也可以稍微不同于該數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定數(shù)量N可以隨針對(duì)給定工作頻率的靜態(tài)電源電壓幅值一起存儲(chǔ)在F/V/N表102中。表中可以存儲(chǔ)一個(gè)N，或者在多種實(shí)施例中可以針對(duì)每個(gè)工作頻率(在與該工作頻率相對(duì)應(yīng)的條目中)有一個(gè)N。門(mén)104A至104H可以物理地分散在集成電路10中被邏輯電路14占據(jù)的區(qū)域上。 因此，可以在傳播延遲中表示可能在集成電路芯片的表面區(qū)域上發(fā)生的工藝特性和/或工作溫度中的變化。即，每一組一個(gè)或多個(gè)門(mén)104A至104H會(huì)受這些門(mén)104A至104H所位于的物理區(qū)域本地的工作溫度和/或工藝特性影響。在一個(gè)實(shí)施例中，可以從“閑置(spare) 門(mén)”中選擇門(mén)104A至104H，在整個(gè)集成電路10中通常包括“閑置門(mén)”，以允許通過(guò)改變集成電路的布線(xiàn)層來(lái)修復(fù)邏輯電路14中的邏輯錯(cuò)誤。即，閑置門(mén)不是初始布線(xiàn)到邏輯電路14 中的并且沒(méi)有被使用。如果檢測(cè)到邏輯中的錯(cuò)誤，則可以將閑置門(mén)布線(xiàn)到邏輯電路14中以產(chǎn)生正確的邏輯功能?？梢栽陂e置門(mén)中包括多種不同的邏輯門(mén)，以增加可以產(chǎn)生正確的邏輯功能的概率。因此，未使用的閑置門(mén)可以有多種，并且可以布線(xiàn)在一起以生成規(guī)模與邏輯電路14類(lèi)似的門(mén)104A至104H的串聯(lián)連接。通過(guò)從閑置門(mén)中實(shí)現(xiàn)門(mén)104A至104H，門(mén)104A 至104H可以不添加到集成電路10所用的半導(dǎo)體區(qū)域。另外，主要是數(shù)字電路采用邏輯門(mén)104A至104H的串聯(lián)連接來(lái)感測(cè)延遲。因此，在一些實(shí)施例中，采用該電路相比于邏輯電路可以是相對(duì)簡(jiǎn)單且低功率的。測(cè)量單元100至少包括被配置為發(fā)起轉(zhuǎn)換且測(cè)量傳播延遲的電路。在一些實(shí)施例中，測(cè)量單元100還可以包括被配置為確定何時(shí)進(jìn)行測(cè)量的電路，和/或被配置為將傳播延遲與期望值進(jìn)行比較的電路。另選地，該確定可以在本地功率管理器18中或者在軟件中進(jìn)行。通常，邏輯門(mén)可以包括用以接收到一個(gè)或多個(gè)輸入且被配置為對(duì)輸入執(zhí)行邏輯功能以提供一個(gè)或多個(gè)輸出的電路。一個(gè)或多個(gè)這種門(mén)可以被包括在每一組門(mén)104A至104H 中。應(yīng)當(dāng)注意，盡管為了方便起見(jiàn)在圖6中門(mén)104A至104H出現(xiàn)在邏輯電路14的外圍附近， 但是通常這些門(mén)可以散布在邏輯電路14區(qū)域中，如前所述。盡管對(duì)圖6的以上討論描述了請(qǐng)求電源電壓幅值以及PMU/電源12提供所請(qǐng)求幅值的電壓，但是該討論并非旨在暗示只有一個(gè)請(qǐng)求/提供的電壓。在任何給定時(shí)間點(diǎn)處可以有多個(gè)請(qǐng)求和提供的電源電壓。例如，可以有單獨(dú)的用于組合邏輯電路的電源電壓和用于邏輯電路14中的存儲(chǔ)器電路的電源電壓。在集成電路10中可以有多個(gè)能夠被單獨(dú)地加電和掉電的電壓域，并且可以具有單獨(dú)的測(cè)量單元和串聯(lián)的邏輯門(mén)串。每個(gè)這種電壓域可以包括單獨(dú)的請(qǐng)求。本地功率管理器18可以與邏輯電路14分開(kāi)被供電?？梢哉?qǐng)求并提供任意組一個(gè)或多個(gè)電源電壓。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，可以在一個(gè)電壓域中實(shí)現(xiàn)多于一個(gè)門(mén)串來(lái)建模不同類(lèi)型的延遲。例如，可以單獨(dú)地建模邏輯門(mén)延遲和寄存器文件延遲。下面轉(zhuǎn)向圖7，示出了用于例示在封裝集成電路之前測(cè)試如圖6所示的集成電路 10的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。圖7所示的塊可以在制造集成電路10期間在測(cè)試機(jī)(例如，晶片檢測(cè)器)上執(zhí)行。類(lèi)似于圖2的實(shí)施例，測(cè)試可以通過(guò)測(cè)試集成電路10的粗略特性(例如，1_測(cè)試)(塊30)開(kāi)始，并且可以選擇一組測(cè)試電壓(塊32)。測(cè)試器可以設(shè)置第一測(cè)試頻率(塊 34)，并且可以針對(duì)一組測(cè)試電壓中作為電源電壓的每一個(gè)電壓運(yùn)行測(cè)試模式(塊36)。在該實(shí)施例中，該測(cè)試可以包括激活測(cè)量單元100。對(duì)于每一個(gè)測(cè)試電壓，測(cè)試器可以讀取在測(cè)試期間由測(cè)量單元100測(cè)量的延遲的時(shí)鐘周期數(shù)“N”(即，計(jì)數(shù)器浮點(diǎn)運(yùn)算器108的值)。 該測(cè)試器可以針對(duì)每個(gè)測(cè)試電壓記錄所測(cè)量的N(塊110)。然后該測(cè)試器可以選擇測(cè)試通過(guò)的最小電源電壓幅值，以及對(duì)應(yīng)的“N” (塊112)。如果有更多的測(cè)試頻率(例如，還未測(cè)試的用于集成電路10的更多支持工作頻率——判決塊40中的“是”分支)，則可以選擇和測(cè)試下一個(gè)頻率(塊34、36、110和112)。 該組測(cè)試電壓可以包括要針對(duì)每個(gè)支持工作頻率測(cè)試的不同電壓，或者可以被選擇為使得針對(duì)每個(gè)支持工作頻率期望至少一個(gè)通過(guò)電源電壓。一旦窮盡了測(cè)試頻率(判決塊40中的“否”分支)，則測(cè)試機(jī)可以向F/V/N表102寫(xiě)入頻率、電壓幅值和“N”的值(塊114)。在一些實(shí)施例中，可以向要寫(xiě)入到表中的測(cè)量的“N”增加裕量。另選地，可以向從該表讀取的“N”增加裕量，以將“N”寫(xiě)入浮點(diǎn)運(yùn)算器106。類(lèi)似地，可以向?qū)懭氲奖碇械碾娫措妷悍翟黾釉Ａ?，或者可以由本地功率管理?8在從表中讀取幅值之后增加裕量。下面轉(zhuǎn)向圖8，示出了用于例示用以確定是否要調(diào)整電源電壓幅值的如圖6所示的集成電路10 (更具體而言，是測(cè)量單元100和本地功率管理器18)的一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖。圖8的操作可以在集成電路10處于工作時(shí)定期地(例如，取決于系統(tǒng)的熱慣性， 在一個(gè)實(shí)施例中為近似每10微秒到1毫秒一次)執(zhí)行。圖8的操作可以在工作負(fù)荷變化 (例如，從電話(huà)機(jī)到音樂(lè)播放器或者移動(dòng)因特網(wǎng)接入設(shè)備)之后執(zhí)行。圖8的操作也可以作為改變工作頻率的一部分來(lái)執(zhí)行。為了易于理解多個(gè)塊是按照特定順序示出的，但是也可以采用其他順序。可以由測(cè)量單元100/本地功率管理器18內(nèi)的組合邏輯并行地執(zhí)行塊。塊、塊的組合和/或流程可以作為一個(gè)整體在多個(gè)時(shí)鐘周期上流水線(xiàn)化。本地功率管理器18可以激活測(cè)量單元100，該測(cè)量單元100可以感測(cè)門(mén)104A至 104H的串聯(lián)連接中的電流傳播延遲(“N”)(塊120)。在一些實(shí)施例中，本地功率管理器 18和/或測(cè)量單元100可以過(guò)濾結(jié)果(塊12幻。具體而言，例如，過(guò)濾可以包括檢測(cè)在連續(xù)測(cè)量之間的N的值的振蕩。會(huì)發(fā)生振蕩是因?yàn)閭鞑パ舆t接近時(shí)鐘周期的整數(shù)(由此有時(shí)是在M個(gè)時(shí)鐘周期中捕捉的，而在其他時(shí)間是在M+1個(gè)時(shí)鐘周期中捕捉的)。振蕩的發(fā)生還可以是因?yàn)樗?qǐng)求的電源電壓正在按照振蕩方式增大和減小。如果測(cè)量單元100檢測(cè)到測(cè)量的“N”大于來(lái)自F/V/N表102的“N” (判決塊IM 中的“是”分支)，則本地功率管理器18可以增加發(fā)送到PMU/電源12的所請(qǐng)求的電源電壓幅值(塊126)。例如，可以請(qǐng)求下一個(gè)更高的電源電壓幅值。如果測(cè)量單元100檢測(cè)到測(cè)量的“N”小于來(lái)自F/V/N表102的“N”(判決塊128中的“是”分支)，則本地功率管理器 18可以減小發(fā)送到PMU/電源12的所請(qǐng)求的電源電壓幅值(塊130)?？梢灾貜?fù)圖8的操作，直到所請(qǐng)求的電源電壓幅值被建立(settle)，或者可以如所希望地在下一次測(cè)量時(shí)重
Μ. ο下面轉(zhuǎn)向圖9，示出了用于例示響應(yīng)于改變集成電路10中的頻率的請(qǐng)求的集成電路10 (更具體而言，是本地功率管理器18和測(cè)量單元100)的一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖。 為了易于理解多個(gè)塊是按照特定順序示出的，但是也可以采用其他順序?？梢杂蓽y(cè)量單元 100/本地功率管理器18內(nèi)的組合邏輯并行地執(zhí)行塊。塊、塊的組合和/或流程可以作為一個(gè)整體在多個(gè)時(shí)鐘周期上流水線(xiàn)化。如果改變頻率的請(qǐng)求是從當(dāng)前工作頻率增加(判決塊140中的“是”分支)，則可以以新(請(qǐng)求的)頻率與舊(當(dāng)前頻率)的比值來(lái)縮放浮點(diǎn)運(yùn)算器106中的N的值(塊 142)。例如，如果當(dāng)前頻率是IGHz且新頻率是1. 5GHz，則N的值可以以1. 5來(lái)縮放。本地功率管理器18和測(cè)量單元100可以重復(fù)圖8的調(diào)整電源電壓處理，直到來(lái)自測(cè)量單元100 的測(cè)量的N與縮放后的N匹配(塊144)。在一些實(shí)施例中，可以向縮放后的N增加裕量，以確保增加的電源電壓幅值足以支持新改變的頻率。一旦滿(mǎn)足縮放后的N，則本地功率管理器 18可以設(shè)置新的頻率(塊146)，并且可以等待時(shí)鐘產(chǎn)生電路來(lái)鎖定到新的頻率(塊148)。 新的N可以從F/V/N表102中讀取，并且可以被寫(xiě)入到浮點(diǎn)運(yùn)算器106中(塊150)。如果改變頻率的請(qǐng)求是從當(dāng)前工作頻率減小(判決塊140中的“否”分支)，則本地功率管理器18可以設(shè)置新的頻率(塊146)，而不縮放N和調(diào)整電源電壓(塊142和144)。 由于電源電壓已經(jīng)高到足以支持更高的當(dāng)前頻率，所以集成電路10將在新的頻率下正確地操作。隨后的定期測(cè)量和調(diào)整(例如，圖8)可以降低電壓。在其他實(shí)施例中，還可以針對(duì)較低的新頻率縮放N并調(diào)整電壓(塊142和144)，在這種情況下，對(duì)電源電壓的調(diào)整將是減小。在一些實(shí)施例中，調(diào)整電源電壓幅值的處理(塊144)可以以針對(duì)新頻率從F/V/N 表102 (或者自校準(zhǔn)表2 讀取電源電壓幅值并通過(guò)從該表請(qǐng)求電源電壓幅值來(lái)初始化所述處理開(kāi)始。接下來(lái)轉(zhuǎn)向圖10，示出了用于例示在封裝集成電路之前測(cè)試如圖6所示的集成電路10的另一實(shí)施例的流程圖。圖10所示的塊可以在制造集成電路10期間在測(cè)試機(jī)(例如，晶片檢測(cè)器)上執(zhí)行。
類(lèi)似于圖2的實(shí)施例，測(cè)試可以通過(guò)測(cè)試集成電路10的粗略特性(例如，1_測(cè)試)(塊30)開(kāi)始。另外，可以利用設(shè)置為其最大可能值(根據(jù)集成電路10的規(guī)格)的電源電壓來(lái)激活測(cè)量單元100 (塊160)。在最大可能值處的N的測(cè)量結(jié)果可以是對(duì)集成電路10 的“速度”的指示，并且可以用于選擇一組測(cè)試電壓(塊162)。按照這種方式，所選的測(cè)試電壓可以更接近對(duì)于給定頻率的最佳電壓，其可以允許在短測(cè)試時(shí)間量中的細(xì)粒度電壓測(cè)試，并且所得的電源電壓幅值接近用于集成電路10的最佳值。因此，當(dāng)電源電壓被設(shè)定為表中的電壓時(shí)，集成電路10在給定頻率下可以消耗更少的電力(與次最佳測(cè)試策略相比)。 另外，還可以采用相對(duì)小的一組電壓，從而減小測(cè)試時(shí)間。例如，圖13是從快速處理(圖13 的左側(cè))到慢速處理(圖13的右側(cè))的部分的分布的圖形表示。利用最大電壓(最右側(cè)的虛線(xiàn))，可以測(cè)量N?；谒鶞y(cè)量的N，可以選擇期望工作點(diǎn)附近的一小組測(cè)試電壓，并且可以在這些電壓(圖13底部的大括號(hào))下測(cè)試集成電路10。隨后，類(lèi)似于圖7的實(shí)施例，設(shè)置第一測(cè)試頻率(塊34)，并且可以針對(duì)一組測(cè)試電壓中作為電源電壓的每一個(gè)電壓運(yùn)行測(cè)試模式(塊36)。測(cè)試可以包括激活測(cè)量單元100。 對(duì)于每一個(gè)測(cè)試電壓，測(cè)試器可以讀取在測(cè)試期間由測(cè)量單元100測(cè)量的延遲的時(shí)鐘周期數(shù)“N” (即，計(jì)數(shù)器浮點(diǎn)運(yùn)算器108的值)。該測(cè)試器可以針對(duì)每個(gè)測(cè)試電壓記錄所測(cè)量的N(塊110)。然后該測(cè)試器可以選擇測(cè)試通過(guò)的最小電源電壓幅值，以及對(duì)應(yīng)的“N” (塊 112)。如果有更多的測(cè)試頻率(例如，還未測(cè)試的用于集成電路10的更多支持工作頻率——判決塊40中的“是”分支)，則可以選擇和測(cè)試下一個(gè)頻率(塊34、36、110和112)。 該組測(cè)試電壓可以包括要針對(duì)每個(gè)支持工作頻率測(cè)試的不同電壓，或者可以被選擇為使得針對(duì)每個(gè)支持工作頻率期望至少一個(gè)通過(guò)電源電壓。一旦窮盡了測(cè)試頻率(判決塊40中的“否”分支)，則測(cè)試機(jī)可以向F/V/N表102寫(xiě)入頻率、電壓幅值和“N”的值(塊114)。在一些實(shí)施例中，可以向要寫(xiě)入到表中的測(cè)量的“N”增加裕量。另選地，可以向從該表讀取的“N”增加裕量，以將“N”寫(xiě)入浮點(diǎn)運(yùn)算器106。類(lèi)似地，可以向?qū)懭氲奖碇械碾娫措妷悍翟黾釉Ａ?，或者可以由本地功率管理?8在從表中讀取幅值之后增加裕量。接下來(lái)轉(zhuǎn)向圖11，示出了用于例示用以執(zhí)行測(cè)量的測(cè)量單元100的一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖。測(cè)量單元100可以例如響應(yīng)于本地功率管理器18啟動(dòng)測(cè)量而執(zhí)行圖11中所例示的操作。為了易于理解多個(gè)塊是按照特定順序示出的，但是也可以采用其他順序?？梢杂蓽y(cè)量單元100內(nèi)的組合邏輯并行地執(zhí)行塊。塊、塊的組合和/或流程可以作為一個(gè)整體在多個(gè)時(shí)鐘周期上流水線(xiàn)化。測(cè)量單元100可以清空浮點(diǎn)運(yùn)算器108中的計(jì)數(shù)器(附圖標(biāo)記為170)，并且可以發(fā)起到門(mén)104A至104H的串聯(lián)連接(串)的邏輯轉(zhuǎn)換(塊172)。如果測(cè)量單元100在串的輸出處還未檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的邏輯轉(zhuǎn)換(判決塊174中的“否”分支)，則測(cè)量單元100可以遞增計(jì)數(shù)器(塊176)，并且等待下一個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)再次檢測(cè)轉(zhuǎn)換(塊178)。如果測(cè)量單元 100已經(jīng)檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換(判決塊174中的“是”分支)，則測(cè)量單元100可以將計(jì)數(shù)器與浮點(diǎn)運(yùn)算器106中的N進(jìn)行比較，并將結(jié)果報(bào)告給本地功率管理器18 (塊180)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，一旦充分理解了以上公開(kāi)，各種變型和修改將是顯而易見(jiàn)的。以下的權(quán)利要求旨在解釋為包含所有這種變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括邏輯電路；耦接到所述邏輯電路的本地功率管理器，該本地功率管理器被配置為向外部電源發(fā)送對(duì)請(qǐng)求電源電壓幅值的指示；以及在所述集成電路內(nèi)的自校準(zhǔn)單元，該自校準(zhǔn)單元被配置為對(duì)所述邏輯電路執(zhí)行測(cè)試， 其中該自校準(zhǔn)單元被配置為以分別更低的請(qǐng)求電源電壓幅值重復(fù)該測(cè)試直到該測(cè)試失敗， 并且測(cè)試通過(guò)的最低請(qǐng)求電源電壓幅值被用來(lái)生成用于所述集成電路的操作的請(qǐng)求電源電壓幅值，所述自校準(zhǔn)單元還被配置為響應(yīng)于所述邏輯電路執(zhí)行不同的工作負(fù)荷，而重復(fù)所述測(cè)試并確定所述最低請(qǐng)求電源電壓幅值。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路，還包括電源電壓幅值的靜態(tài)表，其中該靜態(tài)表的內(nèi)容是在對(duì)所述集成電路進(jìn)行制造測(cè)試期間確定的，并且所述本地功率管理器被配置為從所述靜態(tài)表讀取初始電源電壓幅值。
3.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，所述集成電路能在多個(gè)時(shí)鐘頻率下工作，并且所述自校準(zhǔn)單元被配置為針對(duì)所述多個(gè)時(shí)鐘頻率中的每一個(gè)以分別更低的電源電壓幅值重復(fù)所述測(cè)試，以針對(duì)所述多個(gè)時(shí)鐘頻率中的每一個(gè)確定最低請(qǐng)求電源電壓幅值。
4.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，所述自校準(zhǔn)單元被配置為響應(yīng)于對(duì)包括所述集成電路的設(shè)備的初始引導(dǎo)而重復(fù)所述測(cè)試。
5.如權(quán)利要求4所述的集成電路，其中，所述自校準(zhǔn)單元被配置為響應(yīng)于所述集成電路的壽命超過(guò)規(guī)定量，而重復(fù)所述測(cè)試并確定所述最低請(qǐng)求電源電壓幅值。
6.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，所述本地功率管理器包括自校準(zhǔn)表，該自校準(zhǔn)表被配置為存儲(chǔ)由所述自校準(zhǔn)單元確定的最低電源電壓幅值，而且所述本地功率管理器被配置為響應(yīng)于改變所述集成電路的工作頻率的請(qǐng)求，檢查所述自校準(zhǔn)表以查找與所述工作頻率相對(duì)應(yīng)的最低電源電壓幅值，而且所述本地功率管理器被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到在所述自校準(zhǔn)表中沒(méi)有存儲(chǔ)與所述工作頻率相對(duì)應(yīng)的最低電源電壓幅值，調(diào)用所述自校準(zhǔn)單元來(lái)以分別更低的請(qǐng)求電源電壓幅值重復(fù)測(cè)試直到該測(cè)試失敗，從而確定所述工作頻率的最低電源電壓幅值。
7.如權(quán)利要求6所述的集成電路，其中，所述本地功率管理器被配置為確定是否響應(yīng)于檢測(cè)到在所述自校準(zhǔn)表中沒(méi)有存儲(chǔ)與所述工作頻率相對(duì)應(yīng)的最低電源電壓幅值而調(diào)用所述自校準(zhǔn)單元，并且所述本地功率管理器被配置為響應(yīng)于確定不調(diào)用所述自校準(zhǔn)單元而請(qǐng)求在所述集成電路的制造測(cè)試期間確定的電源電壓幅值。
8.一種方法，包括由自校準(zhǔn)單元以用于集成電路的分別更低的請(qǐng)求電源電壓幅值對(duì)邏輯電路重復(fù)測(cè)試， 直到該測(cè)試失敗，其中所述集成電路包括所述邏輯電路和所述自校準(zhǔn)單元；所述自校準(zhǔn)單元確定所述測(cè)試通過(guò)的最低請(qǐng)求電源電壓幅值；所述自校準(zhǔn)單元選擇所述最低請(qǐng)求電源電壓幅值，以生成用于所述集成電路的操作的請(qǐng)求電源電壓幅值，其中，所述方法是響應(yīng)于所述邏輯電路執(zhí)行不同的工作負(fù)荷而執(zhí)行的。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括從靜態(tài)表讀取初始請(qǐng)求的電源電壓幅值，其中，所述靜態(tài)表的內(nèi)容是在對(duì)所述集成電路進(jìn)行制造測(cè)試期間確定的。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述集成電路能在多個(gè)時(shí)鐘頻率下工作，所述方法還包括所述自校準(zhǔn)單元針對(duì)所述多個(gè)時(shí)鐘頻率中的每一個(gè)重復(fù)所述重復(fù)、所述確定和所述選擇。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，所述方法是響應(yīng)于對(duì)包括所述集成電路的設(shè)備的初始引導(dǎo)而執(zhí)行的。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，所述方法是響應(yīng)于所述集成電路的壽命超過(guò)規(guī)定量而執(zhí)行的。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括響應(yīng)于改變所述集成電路的工作頻率的請(qǐng)求，檢查自校準(zhǔn)表以查找與所述工作頻率相對(duì)應(yīng)的最低電源電壓幅值，其中該自校準(zhǔn)表被配置為存儲(chǔ)由所述自校準(zhǔn)單元確定的最低電源電壓幅值；以及響應(yīng)于檢測(cè)到在所述自校準(zhǔn)表中沒(méi)有存儲(chǔ)與所述工作頻率相對(duì)應(yīng)的最低電源電壓幅值，調(diào)用所述自校準(zhǔn)單元來(lái)以分別更低的請(qǐng)求電源電壓幅值重復(fù)測(cè)試直到該測(cè)試失敗，從而確定所述工作頻率的最低電源電壓幅值。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括確定是否響應(yīng)于檢測(cè)到在所述自校準(zhǔn)表中沒(méi)有存儲(chǔ)與所述工作頻率相對(duì)應(yīng)的最低電源電壓幅值而調(diào)用所述自校準(zhǔn)單元，其中所述調(diào)用進(jìn)一步響應(yīng)于確定調(diào)用所述自校準(zhǔn)單元而進(jìn)行；以及響應(yīng)于確定不調(diào)用所述自校準(zhǔn)單元，請(qǐng)求在所述集成電路的制造測(cè)試期間確定的電源電壓幅值。
全文摘要
在一個(gè)實(shí)施例中，一種集成電路包括自校準(zhǔn)單元，該自校準(zhǔn)單元被配置為以分別更低的電源電壓幅值對(duì)所述集成電路中的邏輯電路重復(fù)測(cè)試直到該測(cè)試失敗。采用測(cè)試通過(guò)的最低電源電壓幅值來(lái)生成用于所述集成電路的請(qǐng)求電源電壓幅值。在一個(gè)實(shí)施例中，一種集成電路包括物理地分布在所述集成電路的區(qū)域上的多個(gè)邏輯門(mén)的串聯(lián)連接；和測(cè)量單元，所述測(cè)量單元被配置為發(fā)起到邏輯門(mén)串的邏輯轉(zhuǎn)換，并檢測(cè)在邏輯門(mén)串的輸出處的對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換。發(fā)起與檢測(cè)之間的時(shí)間量用來(lái)請(qǐng)求用于集成電路的電源電壓幅值。
文檔編號(hào)G06F1/32GK102360245SQ20111030898
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月28日
發(fā)明者V·R·萬(wàn)卡納爾 申請(qǐng)人:蘋(píng)果公司