專利名稱：具有電壓調(diào)節(jié)功能的gpu芯片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片，特別涉及GPU芯片及其制作方法。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)中，為了對(duì)大量圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行高速顯示，除了顯示器之外，顯示系統(tǒng)往往還安裝有圖像處理器件。圖像處理器件往往由專用于圖像處理的運(yùn)算處理器件(GPU，即圖像處理單元)、作為存儲(chǔ)器件的用來(lái)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的視頻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(VRAM)、顯示處理器件等構(gòu)成。此處，顯示系統(tǒng)表示一種系統(tǒng)，它具有對(duì)中央處理器中執(zhí)行的運(yùn)算過(guò)程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋處理并顯示圖像的功能。而且，圖像處理器件表示一種器件，它接收GPU中執(zhí)行的運(yùn)算的結(jié)構(gòu)，并形成要送到顯示系統(tǒng)中的顯示器件的圖像數(shù)據(jù)。而且，顯示器件表示一種器件，它將圖像處理器件中形成的圖像數(shù)據(jù)顯示為顯示部分中的圖像。顯示部分表示一個(gè)區(qū)域，它由多個(gè)像素組成，并在其中顯示圖像。GPU是相對(duì)于CPU (中央處理單元)的一個(gè)概念，它能夠從硬件上支持多邊形轉(zhuǎn)換與光源處理的圖像顯示硬件。目前在GPU上進(jìn)行的主要運(yùn)算包括光罩計(jì)算、深度檢測(cè)、光柵化等。由于GPU采用的是單指令多數(shù)據(jù)的處理器設(shè)計(jì)模式，而且它不需要進(jìn)行內(nèi)存管理、對(duì)系統(tǒng)的輸入輸出做出響應(yīng)等，所以它在圖形處理方面的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CPU。因此，GPU已經(jīng)逐漸成為組成電腦不可缺少的一部分，對(duì)于GPU芯片的工藝要求也越來(lái)越高。然而，一般的情況下，在半導(dǎo)體集成電路的晶片工序中，不僅不同芯片間，而且同一晶圓上的同時(shí)制作出來(lái)的具有相同結(jié)構(gòu)的多個(gè)芯片之間也有一定的差異，這是由于制作過(guò)程中的工藝偏差造成的，例如光刻工序中的掩模錯(cuò)位、成膜工序和平坦化工序中的膜厚控制的偏差等各種要素而產(chǎn)生的。這樣，在批量制作GPU芯片時(shí)，由于這些差異，會(huì)導(dǎo)致每個(gè)GPU芯片在性能參數(shù)上略有差別，但仍屬于合格的范圍內(nèi)。例如，有的GPU芯片可能是在 0. 9V的工作電壓下處于最佳工作狀態(tài)，而有的GPU芯片可能是在1. OV的工作電壓下處于最佳工作狀態(tài)。然而，當(dāng)GPU安裝到圖形卡并配備電源為其供電時(shí)，為GPU芯片供電的電源輸出的電壓往往是恒定的，因此對(duì)于性能參數(shù)略有差別的每個(gè)GPU芯片來(lái)說(shuō)所供應(yīng)的電壓是一樣的。這就會(huì)導(dǎo)致并非每個(gè)GPU芯片都能工作在其最佳狀態(tài)所需要的工作電壓下。因此，需要一種新的GPU芯片以及為GPU芯片供壓的方法，能夠解決傳統(tǒng)工藝中由于供壓源一致導(dǎo)致大多數(shù)GPU芯片不能工作在最佳狀態(tài)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式
部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種具有電壓調(diào)節(jié)功能的半導(dǎo)體芯片及其制造方法，所述半導(dǎo)體芯片通過(guò)一供電裝置進(jìn)行供電，所述半導(dǎo)體芯片包括電壓調(diào)節(jié)模塊，所述電壓調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓調(diào)節(jié)所述供電裝置輸出給所述半導(dǎo)體芯片的供電電壓。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制作具有電壓調(diào)節(jié)功能的半導(dǎo)體芯片的方法，包括如下步驟a 提供半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片通過(guò)一供電裝置進(jìn)行供電，所述半導(dǎo)體芯片包括電壓調(diào)節(jié)模塊，所述電壓調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓調(diào)節(jié)所述供電裝置輸出給所述半導(dǎo)體芯片的供電電壓；b 確定所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓；c 調(diào)節(jié)所述電壓調(diào)節(jié)模塊的輸出信號(hào)；d 封裝所述半導(dǎo)體芯片。本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片可根據(jù)其最佳工作電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而反饋至為其供電的供電裝置，使供電裝置輸出一個(gè)能使得芯片工作在其最佳工作狀態(tài)的電壓，解決傳統(tǒng)工藝中由于供壓源輸出單一以及芯片參數(shù)的個(gè)體差異導(dǎo)致大多數(shù)芯片不能工作在其最佳狀態(tài)的問(wèn)題。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方案及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有電壓調(diào)節(jié)功能的半導(dǎo)體芯片的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的具有電壓調(diào)節(jié)功能的GPU芯片的示意框圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的GPU芯片上的電壓調(diào)節(jié)熔絲陣列的示意圖；圖;3B是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施方案的GPU芯片上的電壓調(diào)節(jié)熔絲陣列的示意圖；圖3C是根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方案的GPU芯片上的電壓調(diào)節(jié)熔絲陣列的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明制作具有電壓調(diào)節(jié)功能的GPU芯片的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。現(xiàn)在，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其示例圖示于附圖中。雖然將結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是要理解的是它們并非意圖將本發(fā)明限于這些實(shí)施例。 相反，本發(fā)明旨在涵蓋可包括在由所附權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替換、 修改及等效內(nèi)容。此外，在本發(fā)明實(shí)施例的下列詳細(xì)描述中，闡述了大量具體細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域中的一個(gè)普通技術(shù)人員而言將顯而易見(jiàn)的是，可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下施行本發(fā)明。在其他例子中，為了不混淆本發(fā)明的各個(gè)方面，不對(duì)公知的方法、程序、部件和電路進(jìn)行詳細(xì)描述。對(duì)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)比特上的程序、邏輯塊、處理及操作的其他符號(hào)表示，介紹以下詳細(xì)描述的某些部分。這些描述和表示是由數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員使用的手段，以最有效地將他們工作的實(shí)質(zhì)傳達(dá)給本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員。這里的程序、邏輯塊、 處理等通常被認(rèn)為是一系列前后一致的導(dǎo)致期望結(jié)果的步驟或指令。這些步驟包括物理量的物理操控。通常，盡管不是必須地，但這些物理量采用可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)、傳送、組合、比較以及其他操控的電、磁、光或量子信號(hào)的形式。主要由于常用的原因，已經(jīng)多次證明提及這些信號(hào)時(shí)用比特、數(shù)值、元件、符號(hào)、字符、術(shù)語(yǔ)、數(shù)字等是方便的。然而，應(yīng)當(dāng)記住的是，所有這些以及相似的術(shù)語(yǔ)都是與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)的，并且僅是適用于這些量的方便的稱號(hào)。除非下面的討論中清楚而具體地做出其他聲明，否則可以理解的是，貫穿本發(fā)明使用諸如“處理”、“計(jì)算”、“判定”、“顯示”、“存取”、“寫入”、“包括”、“存儲(chǔ)”、“傳輸”、“遍歷”、“關(guān)聯(lián)”、“識(shí)別”等的術(shù)語(yǔ)的討論，指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似的處理設(shè)備(例如，電學(xué)、光學(xué)或量子計(jì)算設(shè)備)的動(dòng)作和處理，其對(duì)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器中以物理(例如，電子)量表示的數(shù)據(jù)進(jìn)行操控。這些術(shù)語(yǔ)是指下述處理設(shè)備的動(dòng)作和處理，所述處理設(shè)備對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的部件(例如，寄存器、存儲(chǔ)器或其他這類信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示設(shè)備等)內(nèi)的物理量進(jìn)行操控或?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成其他部件內(nèi)的相似地表示為物理量的其他數(shù)據(jù)。圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有電壓調(diào)節(jié)功能的半導(dǎo)體芯片的方框圖。本發(fā)明中的示意圖僅為示意性的目的，且其并不限定本發(fā)明的可能的實(shí)施方案。如圖1所示，提供GPU 122，GPU 122包括電壓調(diào)節(jié)模塊101以及等效負(fù)載模塊 102。此處的等效負(fù)載模塊102表示GPU 122工作時(shí)的其上所有單元的等效工作負(fù)載之和。 GPU 122外接的供電模塊103為GPU 122提供工作電壓。該供電裝置103可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的任何一種用于為GPU輸入電壓的具有反饋功能的電源設(shè)備或模塊。例如， 所述電源模塊103包括反饋模塊104、運(yùn)算放大器105以及參考電壓源106。這里的反饋模塊104例如可以為晶體管構(gòu)成的多級(jí)放大電路，在此不詳細(xì)示出。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)根據(jù)不同的GPU各自的最佳工作電壓、工作溫度等參數(shù)對(duì)電壓調(diào)節(jié)模塊101進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而調(diào)整輸入到運(yùn)算放大器205的反相端的輸入信號(hào)，使得運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)根據(jù)GPU各自的最佳工作電壓發(fā)生變化，再通過(guò)反饋模塊104輸出經(jīng)調(diào)整的電壓給GPU 122，從而為GPU 122提供最佳的工作電壓，以使GPU 222工作在最佳狀態(tài)。實(shí)施例1圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的具有電壓調(diào)節(jié)功能的GPU芯片的示意框圖。 如圖2所示，提供GPU 222，GPU 222包括電壓調(diào)節(jié)模塊201以及等效負(fù)載模塊202。此處的等效負(fù)載模塊202表示GPU工作時(shí)的GPU上所有單元的等效負(fù)載之和。GPU 222外接的供電裝置203為GPU 222提供工作電壓。該供電裝置203可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的任何一種用于為GPU 222輸入電壓的具有反饋功能的電源設(shè)備或模塊。例如，所述電源模塊203包括反饋模塊204、運(yùn)算放大器205以及參考電壓源206。具體地，電壓調(diào)節(jié)模塊201包括串聯(lián)連接的第一電壓調(diào)節(jié)模塊207和第二電壓調(diào)節(jié)模塊208。其中，運(yùn)算放大器205的同相輸入端與參考電壓源206相連，反相輸入端連接于第一電壓調(diào)節(jié)模塊207與第二電壓調(diào)節(jié)模塊208之間的連接點(diǎn)，用于接收電壓調(diào)節(jié)模塊 201經(jīng)調(diào)節(jié)的輸入信號(hào)。第一電壓調(diào)節(jié)模塊207的一端接地，另一端與運(yùn)算放大器205的反相輸入端相連；第二電壓調(diào)節(jié)模塊208 —端與第一電壓調(diào)節(jié)模塊207和運(yùn)算放大器205反相輸入端相連的一端相連，另一端與反饋模塊204相連；反饋模塊204的輸入端連接運(yùn)算放大器205的輸出端，經(jīng)運(yùn)算放大器205調(diào)節(jié)后的信號(hào)轉(zhuǎn)化為GPU 222的電壓輸入信號(hào)，輸入到等效負(fù)載模塊202從而為GPU 222供電。等效負(fù)載模塊202的另一端接地。具體地，第一電壓調(diào)節(jié)模塊207和第二電壓調(diào)節(jié)模塊208可由多個(gè)并聯(lián)的電阻陣列實(shí)現(xiàn)，并且每個(gè)電阻I^n均有一個(gè)熔絲Fn與之串聯(lián)，用于控制是否接通I n。熔絲的材料可以是但不限于鉛銻合金、銅合金、銀合金。其中η為整數(shù)且η >1。電阻和熔絲組成的陣列也可以是由多個(gè)子陣列通過(guò)串并聯(lián)結(jié)合的混聯(lián)方式連接。第一電壓調(diào)節(jié)模塊207和第二電壓調(diào)節(jié)模塊208所具有的電阻Ι η的數(shù)量可以是任選的，例如為1 8個(gè)。電阻Ι η的阻值可以選擇為1000 20000歐姆，例如2000歐姆、4000歐姆、8000歐姆或16000歐姆。根據(jù)GPU 222的最佳工作電壓通過(guò)計(jì)算，選擇熔斷哪些電阻的熔絲，從而保留剩下的電阻以調(diào)節(jié)輸入到運(yùn)算放大器205反相輸入端的電壓。例如，當(dāng)?shù)谝浑妷赫{(diào)節(jié)模塊207 的等效總阻值為R1，第二電壓調(diào)節(jié)模塊208的等效總阻值為&(這里的等效總阻值為根據(jù) GPU的最優(yōu)工作電壓計(jì)算得到并選擇保留下來(lái)的所有電阻的等效電阻值之和)，參考電壓源206的提供的電壓為Vref時(shí)，通過(guò)檢測(cè)得到的負(fù)載模塊202的最佳工作電壓為\，則通過(guò)選擇R1和&的阻值比使由反饋模塊204提供給等效負(fù)載模塊202的工作電壓等于\，使得 GPU 222工作在最佳工作電壓八下，即Vref/VL = ^/( + )(1)這里的R1和&無(wú)需選定為特定的電阻值，只需選擇為使其比例關(guān)系滿足公式(1) 即可。實(shí)施例2圖3A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的GPU芯片上的電壓調(diào)節(jié)熔絲陣列的示意圖。 如圖3A所示，提供GPU芯片300，包括電壓調(diào)節(jié)模塊301和負(fù)載模塊302，外接的供電裝置 303為GPU芯片300供電，供電裝置包括反饋模塊304、運(yùn)算放大器305和參考電壓源306。 其中，電壓調(diào)節(jié)模塊301包括第一電壓調(diào)節(jié)模塊301A和第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B。第一電壓調(diào)節(jié)模塊301A的一端接地，另一端與運(yùn)算放大器305的反相輸入端相連；第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B的一端與運(yùn)算放大器305的反相輸入端相連，另一端與反饋模塊304相連接；負(fù)載模塊302的一端與反饋模塊304相連，用于接收輸入電壓信號(hào)，另一端接地。第一電壓調(diào)節(jié)模塊301A包括5個(gè)并聯(lián)的電阻，例如分別為1000歐姆的R1A、2000 歐姆的I 2A、4000歐姆的R3A、8000歐姆的R4a以及16000歐姆的R5A。類似地，第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B也包括5個(gè)并聯(lián)的電阻，例如分別為1000歐姆的I 1B、2000歐姆的R2B、4000歐姆的R3B、8000歐姆的R4b以及16000歐姆的R5B。每個(gè)電阻具有相應(yīng)的熔絲與其串聯(lián)。熔絲Fia 與Ria串聯(lián)、熔絲F2a與R2a串聯(lián)、熔絲F3a與R3a串聯(lián)、熔絲F4a與R4a串聯(lián)以及熔絲F5a與R5a 串聯(lián)。第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B也具有分別與Rib> R2B、R3b> R4b與R5b相串聯(lián)的熔絲Fib, F2B、 F3B、F4B與F5B。確定GPU 300的最佳工作電壓后，熔斷電壓調(diào)節(jié)模塊301中的部分熔絲，得到一適當(dāng)?shù)淖柚当?，以保證為該GPU芯片提供最佳工作電壓。具體舉例為，當(dāng)供電裝置303 的內(nèi)的參考電壓源306的電壓VMf為0. 8伏，而該GPU芯片最佳工作電壓八為IV時(shí)，需要使得R1/( + ) = 0. 8/1 = 0. 8，可以選擇為熔斷第一電壓調(diào)節(jié)模塊301A的Fia, F2A、F3a以及F5a，僅保留8000歐姆的R4a，并熔斷第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B的F1B、F3b> F4b以及F5b，僅保留2000歐姆的R2b。實(shí)施例3根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的再一實(shí)施方案如圖:3B所示。在圖;3B中，對(duì)于第一或第二電壓調(diào)節(jié)模塊，可以采用串并聯(lián)相結(jié)合的混聯(lián)方式連接的電阻-熔絲陣列。具體地，GPU芯片 300包括電壓調(diào)節(jié)模塊301和負(fù)載模塊302，外接的供電裝置303為GPU芯片300供電，供電裝置包括反饋模塊304、運(yùn)算放大器305和參考電壓源306。電壓調(diào)節(jié)模塊301包括第一電壓調(diào)節(jié)模塊30IA和第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B。第一電壓調(diào)節(jié)模塊30IA包括2個(gè)串聯(lián)的電阻-熔絲陣列311A與311A’，其中第一電壓調(diào)節(jié)模塊301A —端接地，另一端與第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B和運(yùn)算放大器305的反相輸入端相連；第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B包括由四個(gè)并聯(lián)的電阻-熔絲構(gòu)成的陣列，其一端與運(yùn)算放大器305相連的一端相連，另一端與反饋模塊 304相連。負(fù)載模塊302的一端與反饋模塊304相連的一端相連，另一端接地。電阻-熔絲陣列311A分別包括4個(gè)并聯(lián)的電阻R1A、I 2A、R3A與R4a以及與Ria串聯(lián)的熔絲Fia、與R2a串聯(lián)的熔絲F2a、與R3a串聯(lián)的熔絲F3a和與R4a串聯(lián)的熔絲F4a，電阻-熔絲陣列311A’分別包括4 個(gè)并聯(lián)的電阻Ria,、Ka,、R3a,與R4a,以及與Ria,串聯(lián)的熔絲Fia,、與R2a,串聯(lián)的熔絲F2a,、與R3a, 串聯(lián)的熔絲F3a,和與R4a,串聯(lián)的熔絲F4a,。電阻-熔絲陣列311A與311A’中的電阻值可根據(jù)各自的需要選取為相同的或者是不同的。第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B包括4個(gè)并聯(lián)的電阻 Rib>R2b>R3B與R4b以及與Rib串聯(lián)的熔絲Fib、與R2b串聯(lián)的熔絲i^B、與R3b串聯(lián)的熔絲F3b和與 R4b串聯(lián)的熔絲F4B。具體的阻值選擇以及根據(jù)GPU的最佳工作電壓選擇具體電阻的方式同圖3A所示的實(shí)施例相似，這里就不再贅述。但是，與圖3A所示的實(shí)施例相比，圖:3B所示的本實(shí)施例中的第一電壓調(diào)節(jié)模塊301A的等效總阻值應(yīng)為電阻-熔絲陣列311A與311A’的電阻值之和。這樣，R1ARAR2)可通過(guò)將第一電壓調(diào)節(jié)模塊301A分成電阻-熔絲陣列311A 與311A’兩部分而得到更為精細(xì)的比值。實(shí)施例4根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的另一實(shí)施方案如圖3C所示。在圖3C中，第一和第二電壓調(diào)節(jié)模塊中包含的電阻-熔絲陣列中電阻的數(shù)目可以是不相同，只要能進(jìn)行組合得出適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系即可。具體地，GPU芯片300包括電壓調(diào)節(jié)模塊301和負(fù)載模塊302，外接的供電裝置303為GPU芯片300供電，供電裝置包括反饋模塊304、運(yùn)算放大器305和參考電壓源306。電壓調(diào)節(jié)模塊301包括第一電壓調(diào)節(jié)模塊301A和第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B。第一電壓調(diào)節(jié)模塊301A的一端接地，且另一端與運(yùn)算放大器305的反相輸入端相連；第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B的一端與運(yùn)算放大器305的反相輸入端相連的一端相連，且另一端與反饋模塊304相連。負(fù)載模塊302的一端與反饋模塊304的輸出端相連，另一端接地。第一電壓調(diào)節(jié)模塊301A包括4個(gè)并聯(lián)的電阻I 1A、R2A、R3A與R4a以及與Ria串聯(lián)的熔絲Fia、與R2a串聯(lián)的熔絲F2a、與R3a串聯(lián)的熔絲F3a和與R4a串聯(lián)的熔絲F4A。第二電壓調(diào)節(jié)模塊301B包括3個(gè)并聯(lián)的電阻R1b、&b與R3b以及與Rib串聯(lián)的熔絲Fib、與R2b串聯(lián)的熔絲F2b和與R3b串聯(lián)的熔絲F3B。具體的阻值選擇以及根據(jù)GPU的最佳工作電壓選擇具體電阻的方式同圖3A所示的實(shí)施例相似，這里就不再贅述。根據(jù)本發(fā)明熔斷特定的電阻以便為GPU提供最佳工作電壓的過(guò)程在GPU封裝之前的測(cè)試階段進(jìn)行。在未封裝GPU芯片之前，對(duì)GPU芯片進(jìn)行檢測(cè)，以便測(cè)出GPU芯片在最佳工作狀態(tài)下所應(yīng)提供的電壓。檢測(cè)方法為，測(cè)試電壓從GPU芯片所能承受的最高電壓開(kāi)始， 以一定的步長(zhǎng)逐漸降低直到GPU芯片工作不穩(wěn)定為止，確定最后一個(gè)可以穩(wěn)定工作的電壓為該GPU芯片的最佳工作電壓。具體舉例為，在GPU芯片測(cè)試的階段，如果該GPU芯片的目標(biāo)頻率為600MHz，則用630MHz的頻率運(yùn)行特定的測(cè)試向量，以保證有5%的余量。測(cè)試電壓從GPU芯片所能承受的最高電壓，例如1. 2V，以0. 025V為步長(zhǎng)逐漸降低直到GPU芯片工作不穩(wěn)定為止。則最后一個(gè)可以穩(wěn)定工作的電壓為該GPU芯片的最佳工作電壓。接著根據(jù)測(cè)定的最佳工作電壓，斷開(kāi)部分電壓調(diào)節(jié)模塊的熔絲。
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圖4的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的實(shí)施方案的制作能夠在最佳電壓下工作的GPU芯片的工藝流程圖。在步驟401中，提供GPU芯片，GPU芯片包括電壓調(diào)節(jié)模塊和負(fù)載模塊。其中，電壓調(diào)節(jié)模塊包括第一電壓調(diào)節(jié)模塊和第二電壓調(diào)節(jié)模塊，第一電壓調(diào)節(jié)模塊和第二電壓調(diào)節(jié)模塊均具有多個(gè)以并聯(lián)、串聯(lián)或混聯(lián)方式連接的電阻以及與每個(gè)電阻串聯(lián)的熔絲。在步驟402中，確定GPU芯片的最佳工作電壓。在步驟403中，調(diào)節(jié)所述電壓調(diào)節(jié)模塊的輸出信號(hào)。具體地，根據(jù)在步驟402中確定的GPU芯片的最佳工作電壓計(jì)算出第一電壓調(diào)節(jié)模塊和第二電壓調(diào)節(jié)模塊相應(yīng)的等效電阻值，熔斷部分熔絲，以得到能為GPU 芯片提供最佳工作電壓的電阻值。在步驟404中，封裝GPU芯片。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明不限于為GPU芯片提供可調(diào)的最佳工作電壓，本發(fā)明還可作為GPU以外的任何半導(dǎo)體芯片供電策略。只要半導(dǎo)體芯片由于生產(chǎn)工藝等導(dǎo)致其參數(shù)發(fā)生在誤差允許范圍內(nèi)的個(gè)體差異時(shí)，都可以利用本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)模塊及方法為各個(gè)半導(dǎo)體芯片選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷?，以使其工作在最佳狀態(tài)。本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施方案進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施方案只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施方案范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書(shū)及其等效范圍所界定。
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權(quán)利要求
1.一種具有電壓調(diào)節(jié)功能的半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片通過(guò)一供電裝置進(jìn)行供電， 所述半導(dǎo)體芯片包括電壓調(diào)節(jié)模塊，所述電壓調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓調(diào)節(jié)所述供電裝置輸出給所述半導(dǎo)體芯片的供電電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述半導(dǎo)體芯片為圖形處理單元。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述供電裝置包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端連接一參考電壓源，反相輸入端接收由所述電壓調(diào)節(jié)模塊輸入的信號(hào)；以及反饋模塊，所述反饋模塊接收所述運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)作為輸入，并輸出一電壓信號(hào)以便為所述半導(dǎo)體芯片供電。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)模塊包括第一電壓調(diào)節(jié)模塊和第二電壓調(diào)節(jié)模塊。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述第一電壓調(diào)節(jié)模塊包括第一組多個(gè)彼此并聯(lián)、串聯(lián)或混聯(lián)的電阻，所述第二電壓調(diào)節(jié)模塊包括第二組多個(gè)彼此并聯(lián)、串聯(lián)或混聯(lián)的電阻，所述每個(gè)電阻具有與之串聯(lián)連接的熔絲。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述第一組電阻的數(shù)目與所述第二組電阻的數(shù)目是相等的。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述第一組電阻的數(shù)目與所述第二組電阻的數(shù)目是不相等的。
8.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述電阻的阻值選自1000歐姆、2000 歐姆、4000歐姆、8000歐姆或16000歐姆。
9.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，當(dāng)所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓為\時(shí)，按照如下公式選擇所述第一組電阻的等效電阻值R1和第二組電阻的等效電阻值 R2 VrefAL = R1Z(R^R2)其中Vref是所述參考電壓源的電壓。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，通過(guò)熔斷第一組電阻和第二組電阻中的一部分電阻所連接的熔絲，達(dá)到所述等效電阻值。
11.一種制作具有電壓調(diào)節(jié)功能的半導(dǎo)體芯片的方法，包括如下步驟a 提供半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片通過(guò)一供電裝置進(jìn)行供電，所述半導(dǎo)體芯片包括 電壓調(diào)節(jié)模塊，所述電壓調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓調(diào)節(jié)所述供電裝置輸出給所述半導(dǎo)體芯片的供電電壓； b 確定所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓； c 調(diào)節(jié)所述電壓調(diào)節(jié)模塊的輸出信號(hào)； d:封裝所述半導(dǎo)體芯片。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體芯片制作方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體芯片為圖形處理單元。
13.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體芯片制作方法，其特征在于，所述供電裝置包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端連接一參考電壓源，反相輸入端接收由所述電壓調(diào)節(jié)模塊輸入的信號(hào)；以及反饋模塊，所述反饋模塊接收所述運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)作為輸入，并輸出一電壓信號(hào)以便為所述半導(dǎo)體芯片供電。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體芯片制作方法，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)模塊包括第一電壓調(diào)節(jié)模塊和第二電壓調(diào)節(jié)模塊。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體芯片制作方法，其特征在于，所述第一電壓調(diào)節(jié)模塊包括第一組多個(gè)彼此并聯(lián)、串聯(lián)或混聯(lián)的電阻，所述第二電壓調(diào)節(jié)模塊包括第二組多個(gè)彼此并聯(lián)、串聯(lián)或混聯(lián)的電阻，所述每個(gè)電阻具有與之串聯(lián)連接的熔絲。
16.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體芯片制作方法，其特征在于，所述確定所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓包括為所述半導(dǎo)體芯片施加所能承受的最高電壓；以一步長(zhǎng)逐漸降低所施加的電壓直到所述半導(dǎo)體芯片工作至不穩(wěn)定為止；以及確定最后一個(gè)可以穩(wěn)定工作的電壓為所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓。
17.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體芯片制作方法，其特征在于，所述第一組電阻的數(shù)目與所述第二組電阻的數(shù)目是相等的或不相等的。
18.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體芯片制作方法，其特征在于，所述電阻的阻值選自 1000歐姆、2000歐姆、4000歐姆、8000歐姆或16000歐姆。
19.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體芯片制作方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述電壓調(diào)節(jié)模塊的輸出信號(hào)包括當(dāng)所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓為\時(shí)，按照如下公式選擇所述第一組電阻的等效電阻值R1和第二組電阻的等效電阻值& VrefAL = R1Z(R^R2)其中Vref是所述參考電壓源的電壓。
20.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體芯片制作方法，其特征在于，通過(guò)熔斷第一組電阻和第二組電阻中的一部分電阻所連接的熔絲，達(dá)到所述等效電阻值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有電壓調(diào)節(jié)功能的半導(dǎo)體芯片及其制造方法，所述半導(dǎo)體芯片通過(guò)一供電裝置進(jìn)行供電，所述半導(dǎo)體芯片包括電壓調(diào)節(jié)模塊，所述電壓調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述半導(dǎo)體芯片的最優(yōu)工作電壓調(diào)節(jié)所述供電裝置輸出給所述半導(dǎo)體芯片的供電電壓。本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片及其制造方法能夠解決傳統(tǒng)工藝中由于供壓源一致導(dǎo)致大多數(shù)芯片不能工作在其最佳狀態(tài)的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G05F1/46GK102213967SQ20101014480
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者徐爽 申請(qǐng)人:輝達(dá)公司