使用體偏置的定時(shí)控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]各種實(shí)施例的方面涉及基于定時(shí)的電路和以及其實(shí)現(xiàn)方式，具體方面涉及使用體偏置來(lái)控制定時(shí)。
【背景技術(shù)】
[0002]許多電路依靠定時(shí)特性來(lái)恰當(dāng)?shù)靥幚硇盘?hào)。各種這樣的電路采用一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘電路和相應(yīng)的定時(shí)路徑，它們的同步對(duì)于電路的恰當(dāng)操作可以是重要的。例如，許多片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)針對(duì)定時(shí)閉合(disclosure)使用基于設(shè)計(jì)困境(design corner)的方法，在該基于設(shè)計(jì)困境的方法中，通過(guò)考慮到可能的定時(shí)問(wèn)題(例如定時(shí)延遲)來(lái)實(shí)施處理。
[0003]在一些定時(shí)應(yīng)用中，產(chǎn)品在最壞情況困境(可以涉及慢過(guò)程、高溫和供電電壓的改變(例如，VDD-10%))下被設(shè)計(jì)用于停止(signoff)并且不允許定時(shí)誤差?？紤]到目標(biāo)定時(shí)路徑余量(slack)(例如，定時(shí)中用于容納誤差的偏移)可能涉及相當(dāng)大的電力和性能開(kāi)銷(xiāo)。此外，這些方法可能需要適應(yīng)最壞情況的條件并且可能在許多操作條件下是不必要的。因此，各種定時(shí)應(yīng)用涉及與制造成本有關(guān)的不希望的高電力和費(fèi)用。
[0004]對(duì)于各種應(yīng)用，這些問(wèn)題和其他問(wèn)題對(duì)電路定時(shí)方案提出了挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]各種示例性實(shí)施例涉及定時(shí)電路以及其實(shí)現(xiàn)方式，它們可以被實(shí)現(xiàn)以解決如上所述的一個(gè)或多個(gè)挑戰(zhàn)。
[0006]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，一種裝置包括在相應(yīng)的時(shí)鐘域中操作的多個(gè)電路，每個(gè)電路包括由至少一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)路徑經(jīng)過(guò)的半導(dǎo)體體區(qū)。時(shí)鐘電路針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘域產(chǎn)生并提供相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)。該裝置還包括定時(shí)傳感器，其中在每個(gè)時(shí)鐘域中的電路中的一個(gè)或多個(gè)電路各自具有檢測(cè)所述至少一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)路徑的定時(shí)特性的定時(shí)傳感器。多個(gè)局部偏置電路偏置每個(gè)時(shí)鐘域中的電路中的至少一個(gè)電路中的相應(yīng)半導(dǎo)體體區(qū)。以這種方式，可以(例如)在半導(dǎo)體體區(qū)之間調(diào)節(jié)一定量的控制差別偏置(control differential bias)。每個(gè)局部偏置電路耦合到半導(dǎo)體體區(qū)中的一個(gè)半導(dǎo)體體區(qū)并且以偏置電平來(lái)偏置該半導(dǎo)體體區(qū)，偏置電壓基于所檢測(cè)到的經(jīng)過(guò)該半導(dǎo)體體區(qū)的至少一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)路徑的定時(shí)特性。另一個(gè)實(shí)施例涉及如下一種方法。針對(duì)在相應(yīng)的時(shí)鐘域中操作的多個(gè)電路(其中每個(gè)電路包括由至少一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)路徑經(jīng)過(guò)的半導(dǎo)體體區(qū))，針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘域產(chǎn)生并提供相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)。使用針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)路徑的定時(shí)傳感器，針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘域中的電路中的至少一個(gè)電路中的時(shí)鐘信號(hào)路徑檢測(cè)定時(shí)特性。使用耦合到體區(qū)的局部偏置電路，以偏置電平來(lái)偏置半導(dǎo)體體區(qū)中的每一個(gè)半導(dǎo)體體區(qū)，該偏置電平基于檢測(cè)到的經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體體區(qū)的至少一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)路徑的定時(shí)特性(例如，如上所述)。
[0007]另一個(gè)實(shí)施例涉及一種具有傳感器電路和偏置電路的裝置。傳感器電路檢測(cè)在相應(yīng)的時(shí)鐘域中操作的電路的定時(shí)特性，每個(gè)電路包括由至少一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)路徑經(jīng)過(guò)的半導(dǎo)體體區(qū)。偏置電路以相應(yīng)偏置電平來(lái)偏置相應(yīng)的半導(dǎo)體體區(qū)，該相應(yīng)偏置電壓基于所檢測(cè)到的經(jīng)過(guò)正被偏置的半導(dǎo)體體區(qū)的時(shí)鐘信號(hào)路徑的定時(shí)特性。在此背景下，可通過(guò)獨(dú)一的偏置電平分別偏置每個(gè)體區(qū)(如果需要的話(huà))，以控制電路的定時(shí)特性。在一些實(shí)施例中，偏置電路因此獨(dú)立于施加到其他半導(dǎo)體體區(qū)中的每一個(gè)半導(dǎo)體體區(qū)的偏置來(lái)偏置每個(gè)半導(dǎo)體體區(qū)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]上面的討論/概述并非意圖描述本公開(kāi)的每個(gè)實(shí)施例或每種實(shí)現(xiàn)方式。例如，可以控制不同的體區(qū)之間的差別偏置，而不是對(duì)個(gè)別體區(qū)的絕對(duì)偏置等。下面的附圖和詳細(xì)描述也將舉例說(shuō)明各種實(shí)施例。
[0009]在結(jié)合附圖考慮了下面的詳細(xì)描述之后可以更全面地理解各種示例性實(shí)施例，附圖中:
[0010]圖1示出了根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的時(shí)鐘樹(shù)分配網(wǎng)絡(luò)；
[0011]圖2示出了根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的涉及針對(duì)不同時(shí)鐘域的偏置電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)整的裝置和方法；
[0012]圖3示出了根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的定時(shí)電路；
[0013]圖4示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的表示對(duì)時(shí)鐘路徑延遲的反向體偏置施加和電力消耗的相應(yīng)圖解。
【具體實(shí)施方式】
[0014]雖然本文討論的各種實(shí)施例適合于修改和替代形式，但是其各方案已經(jīng)在附圖中通過(guò)舉例的方式示出并且將予以詳細(xì)描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，意圖并不是將本發(fā)明限制于所描述的特定實(shí)施例。相反，意圖是覆蓋歸屬于包括權(quán)利要求書(shū)中所定義的方案的在本公開(kāi)范圍之內(nèi)的所有修改、等同物和替代物。另外，用于整個(gè)本申請(qǐng)中的術(shù)語(yǔ)“示例”僅是作為說(shuō)明，而非限制。
[0015]據(jù)信，本公開(kāi)的方案適用于涉及定時(shí)控制的各種不同類(lèi)型的裝置、系統(tǒng)和方法。雖然不一定如此限制，但是可以通過(guò)使用該上下文對(duì)實(shí)例的討論來(lái)理解各個(gè)方案。
[0016]各種示例性實(shí)施例涉及定時(shí)電路和相關(guān)方法，在該相關(guān)方法中，在電子設(shè)備中的相應(yīng)定時(shí)路徑內(nèi)對(duì)不同的體區(qū)施加相應(yīng)的偏置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)定時(shí)方案(例如，定時(shí)閉合(timing closure)和延遲)的控制(例如，涉及定時(shí)余量)?？梢詡€(gè)別地或有差別地向不同的定時(shí)路徑或所有定時(shí)路徑的子集施加偏置，并且這些偏置用于促進(jìn)對(duì)每個(gè)路徑(或路徑的聚集)內(nèi)的定時(shí)的控制。可以在電路的一個(gè)或多個(gè)部分中使用傳感器來(lái)檢測(cè)定時(shí)特性，可以使用這些定時(shí)特性來(lái)施加偏置以解決定時(shí)誤差。例如，可以使用多個(gè)定時(shí)傳感器來(lái)跟蹤影響定時(shí)的各種操作條件的影響，并且可以分別施加偏置來(lái)解決在這方面的定時(shí)問(wèn)題。可以使用這些方法適應(yīng)各種電路的定時(shí)需要，同時(shí)這通過(guò)促進(jìn)所期望快速操作和電力節(jié)省的方式來(lái)進(jìn)行，從而可以解決問(wèn)題，包括在上面的背景中討論的那些問(wèn)題。
[0017]在各種實(shí)現(xiàn)方式中，基于影響定時(shí)方案的電路的特性來(lái)動(dòng)態(tài)控制定時(shí)控制。通過(guò)根據(jù)針對(duì)每個(gè)路徑所期望的控制來(lái)偏置該路徑，可以在個(gè)別定時(shí)路徑上進(jìn)行這種定時(shí)控制。在這方面，可以使定時(shí)控制適應(yīng)電路的具體定時(shí)需要。
[0018]通過(guò)多種方式對(duì)體偏置值進(jìn)行控制。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)操作條件的一個(gè)或多個(gè)要求來(lái)調(diào)整所施加的偏置。這種要求可以涉及溫度、閾值柵極電壓中的偏移、供電電壓的波動(dòng)以及老化效應(yīng)(可以涉及例如負(fù)偏置溫度不穩(wěn)定性(NBTI)和電子迀移等項(xiàng)目)中的一個(gè)或多個(gè)。
[0019]在各種實(shí)施例中，針對(duì)不同時(shí)鐘域提供并且從針對(duì)電路的局部體偏置產(chǎn)生器獲得一組固定體偏置值。電路包括相應(yīng)的時(shí)鐘，每個(gè)時(shí)鐘具有所施加偏置的對(duì)應(yīng)值，針對(duì)被視為是重要或關(guān)鍵路徑的針對(duì)時(shí)鐘的時(shí)鐘域的定時(shí)路徑，該所施加偏置的對(duì)應(yīng)值用于實(shí)現(xiàn)所設(shè)定的定時(shí)余量(例如，零定時(shí)余量)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，在整個(gè)電路中施加全局體偏置，其中除了全局體偏置還施加個(gè)別體偏置以微調(diào)施加到電路中的特定體區(qū)的偏置。每個(gè)局部體偏置產(chǎn)生器可以(例如)包括基于編程輸入來(lái)設(shè)定所施加的偏置的可編程產(chǎn)生器。
[0020]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，使用靜態(tài)定時(shí)分析來(lái)識(shí)別產(chǎn)生故障或麻煩的定時(shí)路徑以及可能被視為重要或關(guān)鍵的定時(shí)路徑。對(duì)于這些定時(shí)路徑，對(duì)在時(shí)鐘路徑上施加的體偏置進(jìn)行仿真，以確定最佳偏置值?？梢詫⑦@個(gè)最佳偏置值用作每個(gè)相應(yīng)路徑的基礎(chǔ)，其中對(duì)偏置進(jìn)行修改以滿(mǎn)足不斷改變的條件，以便保持期望的定時(shí)特性。
[0021]在一個(gè)特定實(shí)施例中，施加反向體偏置，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)由發(fā)射時(shí)鐘傳送并且以捕獲時(shí)鐘接收的信號(hào)的零最壞情況負(fù)余量，其中余量被定義為:
[0022]Slack — Tdelay,c.c-[Tdelay, L.c+Tdelay,PATH+TsetUp]，
[0023]其中
[0024]Tdelay, c, c-針對(duì)捕獲時(shí)鐘的傳播延遲。
[0025]Tdelay, L, c-針對(duì)發(fā)射時(shí)鐘的傳播延遲。
[0026]Tdelay, PATH-組合路徑延遲
[0027]TsetUp-用于捕獲信號(hào)的捕獲觸發(fā)器的設(shè)置時(shí)間要求。
[0028]Slack-針對(duì)定時(shí)閉合的定時(shí)余量，其最小目標(biāo)值是零。
[0029]至于關(guān)于定時(shí)電路的一般信息和關(guān)于可以通過(guò)其來(lái)實(shí)現(xiàn)本文的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的定時(shí)應(yīng)用和偏置方法的具體信息，可以參考美國(guó)專(zhuān)利N0.8，112，734 B2 (Mbouombouo等人)和美國(guó)專(zhuān)利N0.7，015，741 B2 (Tschanz等人)，這兩者通過(guò)引用的方式完全并入本文。
[0030]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一種裝置包括在不同的時(shí)鐘域中操作的相應(yīng)電路。每個(gè)電路包括半導(dǎo)體體區(qū)，一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)路徑根據(jù)針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘域提供相應(yīng)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘電路經(jīng)過(guò)該半導(dǎo)體體區(qū)。相應(yīng)的定時(shí)傳感器檢測(cè)經(jīng)由每個(gè)時(shí)鐘域中的電路之一(例如，每個(gè)域一個(gè)或多個(gè)定時(shí)傳感器)的時(shí)鐘信號(hào)路徑的定時(shí)特性。局部偏置電路耦合到針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘域的電路中的一個(gè)電路中的半導(dǎo)體體區(qū)(例如，與數(shù)據(jù)路徑的阱區(qū)(well reg1n)分離的阱區(qū))中的一個(gè)半導(dǎo)體體區(qū)。每個(gè)局部