芯片功耗的自适应控制电路、自适应控制方法及芯片与流程

本技术涉及芯片，特别涉及一种芯片功耗的自适应控制电路、自适应控制方法及芯片。

背景技术：

1、随着芯片制程演进至深亚微米时代，芯片呈现出以下两个重要的特征：（1）芯片的静态功耗ps随着温度的升高呈现出指数级上升趋势；（2）芯片的静态功耗ps随着制程（process）的偏差呈现出更大的差异性。其中，静态功耗ps是指芯片在不进行任何开关活动或工作状态下所消耗的基础功耗。

2、对于温度升高导致的功耗增加，我们可以在全温范围内将工作温度划分为若干个连续的温度区间，在不同的温度区间内使用不同的供电电压。然而，单纯根据工作温度对供电电压进行调整，对功耗优化的幅度有限，且电压切换的过程中温度有可能跨越到相邻温度区间，调整供电电压需要兼顾相邻温度区间的电压需求，这就降低了供电电压调整的范围，进而降低了功耗优化的幅度。

3、对于制程偏差度导致的功耗增加，我们可以根据制程的差异将芯片进行型号分类，将芯片按照不同的型号分类进行出货，并为不同型号的芯片设定不同的供电电压以优化功耗。然而，根据制程的差异分类会增加芯片的型号，对生产管控以及产能管理带来了巨大的挑战，且由于不能无限增加芯片的型号，这就使得同一型号下的芯片制程也存在一定偏差，为了能够满足同型号中偏差度最大的芯片供电的需求，同一型号下的芯片的供电要求普遍偏高，功耗优化效果受到影响。

技术实现思路

1、本技术提供了一种芯片功耗的自适应控制电路、自适应控制方法及芯片，用于解决根据划分的温度区间或型号来控制供电电压，使得芯片的功耗优化的幅度有限的问题。所述技术方案如下：

2、根据本技术的第一方面，提供了一种芯片功耗的自适应控制电路，所述自适应控制电路包括温度采集模块、制程采集模块、动态补偿模块、电压反馈模块和电源模块；

3、所述温度采集模块用于采集芯片中各个区域的温度参数，将最小温度参数发送给所述动态补偿模块；

4、所述制程采集模块用于采集所述芯片中各个区域的制程参数，将最小制程参数发送给所述动态补偿模块；

5、所述动态补偿模块用于生成所述芯片的最小供电电压曲面的模拟公式，将所述最小温度参数、所述最小制程参数、目标反馈电压和预设的校准参数输入所述模拟公式，将所述模拟公式的计算结果作为目标阻值发送给所述电压反馈模块，所述最小供电电压曲面是根据所述芯片的温度极值和制程极值模拟的；

6、所述电压反馈模块用于将可变电阻的阻值调节至所述目标阻值，根据调节后的可变电阻调节将当前反馈电压调节至所述目标反馈电压，将所述当前反馈电压发送给所述电源模块；

7、所述电源模块用于根据所述当前反馈电压调节所述芯片的供电电压。

8、在一种可能的实现方式中，所述校准参数包括初始最小电压参数、温度增益参数、温度偏移参数、制程增益参数和制程偏移参数；

9、所述模拟公式中，所述供电电压等于所述初始最小电压参数减去温度调节参数和制程调节参数，所述温度调节参数等于所述最小温度参数和所述温度偏移参数之和乘以所述温度增益参数，所述制程调节参数等于所述最小制程参数和所述制程偏移参数之和乘以所述制程增益参数。

10、在一种可能的实现方式中，所述动态补偿模块包括温度保护单元、制程保护单元和电阻保护单元中的至少一种；

11、所述温度保护单元用于获取所述校准参数中的最大温度调节参数和最小温度调节参数，将所述温度调节参数限幅在所述最大温度调节参数和所述最小温度调节参数之间；

12、所述制程保护单元用于获取所述校准参数中的最大制程调节参数和最小制程调节参数，将所述制程调节参数限幅在所述最大制程调节参数和所述最小制程调节参数之间；

13、所述电阻保护单元用于获取所述校准参数中的最大阻值和最小阻值，将所述目标阻值限幅在所述最大阻值和所述最小阻值之间。

14、在一种可能的实现方式中，所述动态补偿模块还包括温度有效性检查单元；

15、所述温度有效性检查单元用于检测所述最小温度参数是否位于正常工作温度区间内；

16、若所述最小温度参数不在所述正常工作温度区间内，则生成报错信号，将所述报错信号发送给所述温度保护单元；

17、所述温度保护单元用于根据所述报错信号调节所述温度增益参数以关闭温度调节功能。

18、在一种可能的实现方式中，所述动态补偿模块还包括制程有效性检查单元；

19、所述制程有效性检查单元用于检测所述最小制程参数与初始制程参数的差值是否超过阈值；

20、若所述最小制程参数与初始制程参数的差值超过阈值，则生成报错信号，将所述报错信号发送给所述制程保护单元；

21、所述制程保护单元用于根据所述报错信号调节所述制程增益参数以关闭制程调节功能。

22、在一种可能的实现方式中，所述自适应控制电路还包括故障检测模块，所述温度采集模块包括多个温度传感器和极值温度提取单元，所述多个温度传感器分布在所述芯片中的各个区域中；

23、每个温度传感器用于采集对应区域的温度参数，将所述温度参数发送给所述极值温度提取单元；

24、所述极值温度提取单元用于从多个温度参数中提取最大温度参数和最小温度参数，将所述最大温度参数发送给所述故障检测模块，将所述最小温度参数发送给所述动态补偿模块；

25、所述故障检测模块用于根据所述最大温度参数检测是否发出过温警告。

26、在一种可能的实现方式中，所述制程采集模块包括多个制程传感器和极值制程提取单元，所述多个制程传感器分布在所述芯片中的各个区域中；

27、每个制程传感器用于采集对应区域的制程参数，将所述制程参数发送给所述极值制程提取单元；

28、所述极值制程提取单元用于从多个制程参数中提取最小制程参数，将所述最小制程参数发送给所述动态补偿模块。

29、在一种可能的实现方式中，所述动态补偿模块还包括反馈保护单元；

30、所述反馈保护单元用于在所述自适应控制电路或所述芯片的系统发生故障时，将所述当前反馈电压设置为所述供电电压，以关闭供电电压调节功能。

31、根据本技术的第二方面，提供了一种芯片功耗的自适应控制方法，用于如上所述的芯片功耗的自适应控制电路中，所述方法包括：

32、采集芯片中各个区域的温度参数，得到最小温度参数；

33、采集所述芯片中各个区域的制程参数，得到最小制程参数；

34、生成所述芯片的最小供电电压曲面的模拟公式，将所述最小温度参数、所述最小制程参数、目标反馈电压和预设的校准参数输入所述模拟公式，将所述模拟公式的计算结果作为目标阻值，所述最小供电电压曲面是根据所述芯片的温度极值和制程极值模拟的；

35、将可变电阻的阻值调节至所述目标阻值，根据调节后的可变电阻将当前反馈电压调节至所述目标反馈电压；

36、根据所述当前反馈电压调节所述芯片的供电电压。

37、根据本技术的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如上所述的芯片功耗的自适应控制方法。

38、根据本技术的第四方面，提供了一种芯片，所述芯片包括上述芯片功耗的自适应控制电路。

39、本技术提供的技术方案的有益效果至少包括：

40、通过芯片的最小供电电压曲面生成模拟公式，再将最小温度参数、最小制程参数、目标反馈电压和预设的校准参数输入模拟公式，根据模拟公式的计算结果调节可变电阻的阻值，以使当前反馈电压达到目标反馈电压，最后根据当前反馈电压调节芯片的供电电压，这样，可以从温度和制程这两个因素来调节芯片的功耗，在降低极限场景下功耗的同时，有效地降低了不同温度以及不同芯片功耗的差异，极大地提高了系统的一致性，使得生产厂商能够降低由于筛除高功耗芯片带来的良率损失，从而提升利润率。

技术特征：

1.一种芯片功耗的自适应控制电路，其特征在于，所述自适应控制电路包括温度采集模块、制程采集模块、动态补偿模块、电压反馈模块和电源模块；

2.根据权利要求1所述的芯片功耗的自适应控制电路，其特征在于，所述校准参数包括初始最小电压参数、温度增益参数、温度偏移参数、制程增益参数和制程偏移参数；

3.根据权利要求2所述的芯片功耗的自适应控制电路，其特征在于，所述动态补偿模块包括温度保护单元、制程保护单元和电阻保护单元中的至少一种；

4.根据权利要求3所述的芯片功耗的自适应控制电路，其特征在于，所述动态补偿模块还包括温度有效性检查单元；

5.根据权利要求3所述的芯片功耗的自适应控制电路，其特征在于，所述动态补偿模块还包括制程有效性检查单元；

6.根据权利要求1所述的芯片功耗的自适应控制电路，其特征在于，所述自适应控制电路还包括故障检测模块，所述温度采集模块包括多个温度传感器和极值温度提取单元，所述多个温度传感器分布在所述芯片中的各个区域中；

7.根据权利要求1所述的芯片功耗的自适应控制电路，其特征在于，所述制程采集模块包括多个制程传感器和极值制程提取单元，所述多个制程传感器分布在所述芯片中的各个区域中；

8.根据权利要求1至7任一项所述的芯片功耗的自适应控制电路，其特征在于，所述动态补偿模块还包括反馈保护单元；

9.一种芯片功耗的自适应控制方法，其特征在于，用于如权利要求1至8任一项所述的芯片功耗的自适应控制电路中，所述方法包括：

10.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括：权利要求1至8任一项所述的芯片功耗的自适应控制电路。

技术总结
本申请公开了一种芯片功耗的自适应控制电路、自适应控制方法及芯片，属于芯片技术领域。温度采集模块用于将芯片的最小温度参数发送给动态补偿模块；制程采集模块用于将芯片的最小制程参数发送给动态补偿模块；动态补偿模块用于生成芯片的最小供电电压曲面的模拟公式，将最小温度参数、最小制程参数、目标反馈电压和预设的校准参数输入模拟公式，将计算结果作为目标阻值发送给电压反馈模块；电压反馈模块用于将可变电阻的阻值调节至目标阻值，根据调节后的可变电阻调节将当前反馈电压调节至目标反馈电压，将当前反馈电压发送给电源模块；电源模块用于根据当前反馈电压调节芯片的供电电压。本申请能降低芯片的功耗，提高系统的一致性和利润率。

技术研发人员：张力航,朱仁波,邵晶
受保护的技术使用者：深圳砺驰半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5