專利名稱：使用封裝的硅切換功率傳遞的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及電路中的功率分配的系統(tǒng)和方法，且更特定來說涉及使用低電阻封裝金屬將切換功率或信號分配到硅襯底的指定區(qū)域的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
技術(shù)的進步己形成較小和較強大的個人計算裝置。舉例來說，多種便攜式個人計算裝置(包含例如便攜式無線電話、個人數(shù)字助理(PDA)和尋呼裝置的無線計算裝置)是小型的、重量輕的且用戶容易攜帶的。更具體來說，便攜式無線電話(例如蜂窩式(模擬和數(shù)字)電話和IP電話)可經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)傳送語音和數(shù)據(jù)包。此外，許多此類無線電話包含并入其中的其它類型的裝置。舉例來說，無線電話還可包含數(shù)字靜態(tài)相機、數(shù)字視頻相機、數(shù)字記錄器以及音頻文件播放器。而且，此類無線電話可包含可用于接入因特網(wǎng)的web接口。由此，這些無線電話包含顯著的計算能力。
在此類裝置內(nèi)，電路變得越來越小，且電路的功率消耗對性能來說變得日益重要。典型的集成電路包含可包含多個嵌入式電路結(jié)構(gòu)的襯底以及一個或一個以上電耦合到襯底的集成電路裝置。大量此類電路裝置是使用可將輸入/輸出(I/O)電路放置在不同位置且不限于芯片外圍的設(shè)計來制成的。此類型的裝置可稱為倒裝芯片。倒裝芯片技術(shù)允許使用封裝安裝墊每一者上對應(yīng)于襯底上導電墊或區(qū)域的升高金屬結(jié)合凸塊，將封裝反轉(zhuǎn)并面向下結(jié)合到襯底互連圖案而將集成電路裝置或封裝以電和物理形式耦合到襯底。結(jié)合凸塊或球通過使用受控回流焊接技術(shù)或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂技術(shù)將封裝的導電墊接合到襯底上的導電區(qū)域。
倒裝芯片的物理設(shè)計有關(guān)于輸入/輸出(I/O)電路的一方面是對將I/O電路連接到適當?shù)男酒瞎β史峙渚W(wǎng)的配線(wiring)的定尺寸和布線。倒裝芯片電路的功率布線(power routing)是將倒裝芯片電路的每一 I/O引腳的功率服務(wù)端子連接到襯底的功率分配網(wǎng)以向倒裝芯片的電路供應(yīng)功率的過程。大體上，功率服務(wù)端子通過可稱為功率布線的金屬導線或跡線耦合到功率分配網(wǎng)。通過控制功率布線的寬度，可控制功率布線的有效電阻和電流密度以滿足設(shè)計的電要求。
隨著芯片變得越來越小，硅襯底內(nèi)的金屬層的電阻已增加，同時功率密度也已增加。為了解決增加的功率密度，可添加額外的厚金屬層用于功率再分配，以降低分配網(wǎng)中的電阻損失。然而此類設(shè)計增加了布線復雜性且減小了襯底上組件布局的可用面積。
因此，將有利的是提供一種改進的功率分配系統(tǒng)和方法，其降低了功率損失和熱負載并允許連續(xù)的工藝縮放。

發(fā)明內(nèi)容
在一個特定實施例中， 一種集成電路包含封裝和以電和物理形式耦合到所述封裝的襯底。所述封裝包含第一引腳、第二引腳以及將所述第一引腳耦合到所述第二引腳的金屬化件。所述襯底經(jīng)由所述第一引腳和所述第二引腳耦合到所述封裝。所述襯底包含多個功率域和一功率控制單元。所述封裝的所述第二引腳耦合到所述多個功率域中的特定
功率域。所述功率控制單元包含邏輯和開關(guān)，其中所述開關(guān)包含耦合到電壓供應(yīng)端子的第一端子、耦合到所述邏輯的控制端子以及耦合到所述封裝的所述第一引腳的第二端子。所述邏輯選擇性啟動所述開關(guān)以經(jīng)由所述封裝的所述金屬化件向所述特定功率域分配功率。
在一個實施例中，所述特定功率域包括嵌入在所述襯底中的處理單元。在另一實施例中，所述開關(guān)經(jīng)定尺寸以滿足所述處理單元的峰值要求。在又一實施例中，所述處理單元的峰值要求小于峰值功率密度乘以所述處理單元的面積。
在又一實施例中，所述開關(guān)包含多個獨立晶體管，所述邏輯按級啟動所述多個獨立晶體管，且所述級中的每一者包含所述多個獨立晶體管中的至少一者。在又一實施例中，所述功率控制單元適于產(chǎn)生電流斜坡以對與所述特定功率域相關(guān)聯(lián)的電容充電。在又一實施例中，所述邏輯適于產(chǎn)生上電復位信號以復位所述特定功率域。在另一特定實施例中，所述特定功率域進一步包括箝位電路以將輸出從所述特定功率域箝位到已知的邏輯狀態(tài)，其中所述邏輯產(chǎn)生輸出箝位信號以啟動所述箝位電路。
在另一實施例中，所述電源電壓端子包含第二封裝的輸出端子。在又一實施例中，所述襯底進一步包含電跡線，所述電跡線耦合到所述第二端子和所述特定功率域的電組件以經(jīng)由與所述封裝的所述金屬化件平行的所述電跡線向所述電組件分配功率。在另一特定實施例中，所述開關(guān)經(jīng)配置以供應(yīng)小于所述多個特定功率域的負載的每一者的最大負載之和的最大單位負載。
在另一實施例中， 一種方法包含在嵌入襯底的開關(guān)的控制端子處接收開關(guān)啟動信號。所述襯底包含多個域，且所述開關(guān)位于所述多個域中的第一域中。所述方法還包含響應(yīng)于接收到所述開關(guān)啟動信號將信號切換到封裝的耦合到所述襯底的第一引腳。所述方法還包含在所述多個域中的第二域處從所述封裝的第二引腳接收所述信號。
在另一實施例中，接收開關(guān)啟動信號包括在所述開關(guān)的控制端子處從功率控制邏輯接收控制信號。在又一實施例中，所述第一引腳和所述第二引腳包含凸塊，且所述封裝包含通過所述凸塊以物理和電形式耦合到所述襯底的倒裝芯片封裝。在又一實施例中，切換所述信號包含經(jīng)由所述封裝的金屬化件將所述開關(guān)的端子選擇性耦合到所述封裝的所述第一引腳以路由所述信號。在另一實施例中，所述信號是電源電壓。在又一實施例中，所述第二域包含處理器。在又一實施例中，所述開關(guān)包含多個晶體管且切換所述信號包含在若干時鐘循環(huán)中按級啟動所述多個晶體管以產(chǎn)生施加于所述封裝的所述第一引腳的斜坡供應(yīng)電壓，其中每一級包含所述多個晶體管中至少一個晶體管。
在另一實施例中， 一種硅切換功率傳遞系統(tǒng)包含用于在襯底的功率控制單元處從電壓供應(yīng)端子接收電源的裝置；用于接收控制信號的裝置；以及用于將所述電源從所述電壓供應(yīng)端子切換到倒裝芯片封裝的第一功率引腳以將功率從所述電壓供應(yīng)端子分配到所述襯底的局部化功率域的裝置。所述倒裝芯片封裝包含所述第一功率引腳和耦合到所述局部化功率域的第二功率引腳。
在一個特定實施例中，所述電壓供應(yīng)端子是耦合到所述封裝內(nèi)的第一金屬化件的第三引腳，其中所述第一金屬化件耦合到功率管理器集成電路。在又一實施例中，所述用于接收控制信號的裝置包含晶體管裝置的控制端子。在另一實施例中，所述切換功率傳遞系統(tǒng)進一步包括用于控制時鐘信號以在所述時鐘的若干循環(huán)中啟動所述開關(guān)以提供斜坡電源的裝置。
在另一特定實施例中， 一種便攜式裝置包含集成電路封裝。所述集成電路封裝包含耦合到電源電壓端子的第一功率輸入、第一功率輸出、電耦合所述第一功率輸入和所述第一功率輸出的第一金屬化件、第二功率輸入、第二功率輸出以及電耦合所述第二功率
輸入和所述第二功率輸出的第二金屬化件。所述便攜式裝置還包含襯底，其以電和物理形式耦合到所述集成電路封裝。所述襯底包含多個電隔離的功率域、功率控制邏輯、電源輸入和開關(guān)。電源輸入耦合到所述第二功率輸出且耦合到所述多個電隔離功率域的特定功率域。開關(guān)包含耦合到所述集成電路的所述第一功率輸出的第一端子、控制端子以及耦合到所述集成電路封裝的所述第二功率輸入的第二端子。所述開關(guān)響應(yīng)于功率控制邏輯以經(jīng)由所述集成電路封裝的所述第二金屬化件將功率選擇性切換到所述特定功率域。
在特定實施例中，所述便攜式裝置還包含功率模塊集成電路，其耦合到所述電源電壓端子以提供電源電壓。電池可提供所述電源電壓。在另一特定實施例中，所述電源電
9壓端子包括第二集成電路封裝的輸出引腳。在又一特定實施例中，所述開關(guān)包含并聯(lián)的多個晶體管，其中按級啟動所述多個晶體管以向所述第二端子提供斜坡電源電壓。在又
一特定實施例中，所述便攜式裝置包含射頻收發(fā)器，其用以發(fā)送和接收射頻信號。
在另一特定實施例中， 一種集成電路裝置具有控制器和電組件?？刂破靼谝惠斎攵俗雍屯獠慷俗虞敵鲆越?jīng)由襯底外封裝的金屬化件部分通信。電組件在相對于共用襯底與控制器隔離的子域內(nèi)。所述電組件經(jīng)由所述襯底外封裝的所述金屬化件部分響應(yīng)于所述外部端子輸出。
在一個特定實施例中，所述控制器包含開關(guān)，其耦合到所述第一輸入端子和所述外部端子輸出以將所述第一輸入端子選擇性連接到所述外部端子輸出。在另一實施例中，所述控制器進一步包含邏輯，其用以選擇性啟動所述開關(guān)。在另一實施例中，所述控制器適于經(jīng)由所述襯底外封裝的所述金屬化件部分向所述電組件傳送信號。在又一實施例中，所述控制器適于經(jīng)由所述襯底外封裝的所述金屬化件部分傳送電源電壓以啟動所述電組件。在又一實施例中，所述襯底外封裝包含經(jīng)由凸塊以物理和電形式耦合到所述共用襯底的集成電路。
由功率切換傳遞系統(tǒng)和方法的實施例提供的一個特定優(yōu)點在于負載電路可利用全局硅功率分配網(wǎng)而不需要在同一襯底區(qū)域中產(chǎn)生切換供應(yīng)。這提供的優(yōu)點是從負載電路
移除了硅額外開銷的大約3%到8%，從而減少了負載電路的總功率要求。而且，不必需
將負載電路設(shè)計內(nèi)的襯底的金屬資源專用于切換供應(yīng)的產(chǎn)生。
通過集中功率控制且通過從負載電路移除開關(guān)而提供的另一優(yōu)點在于襯底上的組件放置得以簡化，因為不再必需路由輸入功率到組件，且不再必需經(jīng)由分配開關(guān)電路和在其周圍布線多個功率網(wǎng)(power grid)。
又一特定優(yōu)點在于，開關(guān)可經(jīng)定尺寸以滿足處理單元的峰值要求，其中所述處理單元的峰值要求小于峰值功率密度乘以所述處理單元的襯底面積。
額外優(yōu)點包含將負載電路設(shè)計與功率切換去耦，其允許開關(guān)由具有較低電流泄漏且在較高電壓電平操作的較厚氧化物裝置構(gòu)成。
另一特定優(yōu)點在于，可針對性能設(shè)計負載電路而不必將功率開關(guān)策劃到設(shè)計中以減少備用功率。
又一優(yōu)點在于總負載電路的峰值要求低于峰值功率密度乘以負載電路的面積。因此，雖然可設(shè)計分配開關(guān)以滿足峰值功率密度，但集中供應(yīng)開關(guān)可滿足整個負載電路的峰值要求。整個負載電路的峰值要求可以大約是峰值功率密度乘以負載電路面積的1/2到1/3。因此，在維持分配開關(guān)的電壓損失同時，開關(guān)的大小可減小相同的數(shù)量級。又一優(yōu)點在于用于循環(huán)功率開關(guān)的電流可減小并較好地被管理，因為開關(guān)的物理大小可減小到分配開關(guān)的大小的一小部分。而且，可按級啟動開關(guān)，使得較容易控制電流電平且在開關(guān)的輸出處實現(xiàn)所需的一小部分輸出供應(yīng)電流。
在審閱整個申請案之后將明了本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點和特征，整個申請案包含以下部分


具體實施方式
和權(quán)利要求書。

通過參考結(jié)合附圖閱讀的以下詳細描述將更容易明了本文描述的實施例的方面和附加優(yōu)點，附圖中
圖1是說明具有切換功率傳遞系統(tǒng)的包含封裝和襯底的集成電路裝置的特定實施例的框圖2是說明包含具有功率管理集成電路的封裝和具有切換功率傳遞系統(tǒng)的襯底的集
成電路裝置的特定實施例的框圖3是包含襯底和倒裝芯片封裝的集成電路的橫截面圖4是說明包含多個電隔離功率域的襯底的特定實施例的框圖5是說明功率管理系統(tǒng)的特定實施例的框圖6是說明圖5的功率管理系統(tǒng)的信號中的若干信號的時序圖7是其中可使用圖1到5的系統(tǒng)和方法的并入處理器和存儲器的示范性蜂窩式電
話的概括圖8是其中可使用圖1到5的系統(tǒng)和方法的并入處理器和存儲器的示范性無線因特網(wǎng)協(xié)議電話的概括圖9是其中可使用圖1到5的系統(tǒng)和方法的并入處理器和存儲器的示范性便攜式數(shù)字助理的概括圖；以及
圖10是其中可使用圖1到5的系統(tǒng)和方法的并入處理器和存儲器的示范性音頻文件播放器的概括圖。
具體實施例方式
在特定實施例中，襯底的第一域內(nèi)的控制單元可利用襯底外封裝的金屬化件部分來將功率、信號或其組合選擇性路由到襯底的與第一域電隔離的第二域。第二域可包含例如電組件，例如處理器、存儲器、其它集成電路資源等。在集成電路中，電壓差常常對總性能具有顯著的影響。通過路由功率和信號通過襯底外封裝，控制單元可通過利用封
11裝的金屬化來減少電壓損失，所述封裝的金屬化通常具有比襯底內(nèi)的金屬跡線低的電阻?？刂茊卧上蜻x定組件路由功率或關(guān)閉功率，以啟動或停用襯底的組件。在一些實例中，對組件的啟動和停用可用于在不活動周期期間保存功率。
圖1是說明具有切換功率傳遞系統(tǒng)的包含封裝102和襯底104的集成電路裝置100的特定實施例的框圖。電路裝置100從俯視圖展示，其中封裝102在襯底104的頂部上，且作為封裝102的一部分的裝置和跡線以陰影展示，同時襯底104的裝置和跡線指示為實線。
襯底104包含子域106和108,其可以是襯底104的彼此電隔離的區(qū)域。子域106包含功率控制單元(PCU) 110，其包含邏輯112和開關(guān)114。子域108包含電組件116，例如處理器、存儲器、另一電路組件或其任意組合。襯底104還包含功率管理器集成電路(PMIC) 118，其可電耦合到其它PMIC組件120，例如電容器、電阻器、電感器或其任意組合。
一般來說，封裝102可經(jīng)由倒裝芯片技術(shù)連接到襯底104。封裝102的引腳122耦合到電源電壓端子以接收電源電壓。封裝引腳122經(jīng)由封裝102上的跡線124耦合到凸塊126。凸塊126經(jīng)由襯底104上或其內(nèi)的跡線128耦合到PMIC 118。 PMIC 118適于利用芯片外組件(例如其它PMIC組件120)來向集成電路100提供電源電壓。在此實例中，PMIC IIS包含連接到凸塊132的輸出跡線130。凸塊132經(jīng)由封裝跡線134連接到封裝102的輸出引腳136。輸出引腳136耦合到其它PMIC組件120。封裝的輸入引腳138耦合到其它PMIC組件120且經(jīng)由封裝跡線140耦合到襯底104的凸塊142。凸塊142經(jīng)由襯底104上或其內(nèi)的跡線144連接到PMIC 118。
PMIC 118通過襯底跡線145連接到凸塊146。凸塊146經(jīng)由封裝跡線148連接到凸塊150。 PCU IIO經(jīng)由襯底跡線149連接到凸塊150。開關(guān)114通過襯底跡線151連接到凸塊152。凸塊152連接到封裝跡線154,封裝跡線154連接到凸塊156。凸塊156經(jīng)由襯底跡線157連接到子域108的組件116。
操作中，PMIC 118向功率控制單元(PCU) IIO提供功率，PCU 110使用PCU邏輯112和開關(guān)114經(jīng)由襯底跡線151、凸塊152、封裝跡線154、凸塊156和跡線157向包含組件116的子域108選擇性提供功率。PCU IIO可用于利用例如跡線154的封裝金屬的低得多的電阻來向襯底104的硅襯底的其它區(qū)域再分配電源電壓。PCU110可包含例如開關(guān)114的多個開關(guān)，每一開關(guān)可由邏輯112單獨啟動以經(jīng)由封裝102內(nèi)的金屬化跡線向襯底104的特定子域供應(yīng)功率。換句話說，替代于路由功率通過襯底104的全局功率網(wǎng)，可經(jīng)由開關(guān)114路由功率通過封裝102的金屬化件部分(例如導線跡線)到襯底104的電隔離子域(例如子域108)。還應(yīng)了解，此技術(shù)也可擴展到信號，其中信號可經(jīng)由封裝102的低得多的電阻金屬化而路由，而不是通過襯底104的較高電阻金屬跡線。
由于PCU IIO使用封裝102的低電阻路由來向襯底104的平面布置分配功率，因此PCU 110的設(shè)計緊密關(guān)聯(lián)于封裝102和襯底104兩者。在一個實施例中，PCU 110連接到例如子域106的第一功率域中的一個或一個以上倒裝芯片凸塊，且耦合到例如子域108的第二功率域中的一個或一個以上凸塊。為了保持功率損失較低，PCU110可放置在第二功率域附近。
圖2是說明包含具有功率管理集成電路218的封裝202和具有切換功率傳遞系統(tǒng)的襯底204的集成電路裝置200的特定實施例的框圖。在特定實施例中，封裝202可囊封襯底204?？驁D從俯視圖透視穿過封裝202展示，且封裝202的組件和跡線以陰影展示。
封裝202包含功率管理器集成電路218。襯底204包含具有邏輯212和開關(guān)214的功率控制單元(PCU) 210。襯底204還包含多個子域或隔離的區(qū)域，例如子域206 (包含PCU 210)、子域207和子域208。襯底包含在特定子域內(nèi)的處理單元216。襯底204還可包含例如功率網(wǎng)264的一個或一個以上功率網(wǎng)。
PMIC 218經(jīng)由封裝跡線224從封裝引腳222接收電源電壓。PMIC 218可利用可以是芯片外或封裝外的其它PMIC組件220來將電源電壓減小到較低電平以用于分配到其它集成電路組件以平滑或整流電源電壓等等。PMIC 218可經(jīng)由封裝跡線234、封裝引腳236、封裝引腳238和封裝跡線240連接到其它PMIC組件。PMIC 218還可通過封裝跡線260和凸塊262連接到功率網(wǎng)264。 PMIC 218經(jīng)由封裝跡線248和凸塊250連接到PCU210，凸塊250可連接到PCU210的局部電源端子或襯底跡線(未圖示)。開關(guān)212包含耦合到凸塊252的輸出251,凸塊252連接到封裝202的跡線(或金屬化件部分)254。跡線254耦合到與處理單元216相關(guān)聯(lián)的子域內(nèi)的凸塊256。
操作中，邏輯212選擇性啟動開關(guān)214以經(jīng)由輸出251、凸塊252、封裝跡線254和凸塊256向處理單元216傳遞電源電壓。因此，PCU210經(jīng)由邏輯212和開關(guān)214選擇性路由功率到處理器216，其可以是數(shù)字信號處理器、高級精簡指令集計算(RISC)機器(ARM)處理器、通用處理器、模擬信號處理器或其任意組合?；蛘?，特定子域可包含某種其它電組件，例如存儲器、另一開關(guān)、控制器等。
應(yīng)了解，襯底的跡線中的導線電阻通常較高。此高電阻可用于實現(xiàn)開關(guān)214的所需接通阻抗。為了防止損失和熱耗散，PCU210利用襯底204的較大百分比的金屬資源來向開關(guān)214傳遞電流，并接著在開關(guān)214由邏輯212啟動時將電流傳遞回封裝202。PCU210可能需要放置在襯底204的具有較少導線布線的區(qū)域中，因為PCU 210可能消耗直到襯底204的頂層金屬的金屬化的高達百分之一百以及頂層金屬的大部分。在一些實施例中，PCU210可包含連接到例如PMIC218的凸塊。這些凸塊(例如凸塊250)可暴露于靜電放電(ESD)事件。因此在一些實例中，可能需要包含用于PCU210的額外ESD保護。或者，開關(guān)214可例如經(jīng)由襯底204上的平行于封裝202的跡線254的導線跡線(未圖示)連接到處理單元216，以經(jīng)由封裝202和襯底204傳遞功率到特定功率域。
圖3是包含倒裝芯片封裝302和襯底304的電路300的橫截面圖，其中封裝302囊封襯底304。電路300還包含PMIC318。封裝302包含金屬化件部分306和307。襯底304包含處理單元308、功率控制單元(PCU)邏輯310、開關(guān)312以及處理單元314。PMIC 318經(jīng)由引腳316和互連件317連接到封裝302。引腳316通過跡線320耦合到金屬化件306。封裝302經(jīng)由代表性凸塊322、 324、 328、 336和340以物理和電形式連接到襯底304。凸塊324將封裝302的金屬化件306經(jīng)由跡線326耦合到處理單元308。凸塊328將封裝302的金屬化件306經(jīng)由跡線330耦合到PCU邏輯310。凸塊322將封裝302的金屬化件306經(jīng)由跡線334耦合到開關(guān)312。開關(guān)312經(jīng)由凸塊336和耦合到凸塊336的跡線338連接到封裝302的金屬化件307。凸塊340將封裝302的金屬化件307經(jīng)由跡線342耦合到處理單元314。
操作中，PMIC 318經(jīng)由引腳316向封裝傳遞功率，引腳316經(jīng)由跡線320向金屬化件306提供功率。處理單元308經(jīng)由凸塊324和導線跡線326從金屬化件獲得功率。處理單元308還可向PCU邏輯310提供例如功率啟用信號等控制信號以啟動開關(guān)312。PCU邏輯310可選擇性啟動開關(guān)312以經(jīng)由凸塊322和跡線334從金屬化件306切換功率通過開關(guān)312并經(jīng)由凸塊336和跡線338到金屬化件307。金屬化件307隨后可向襯底304的包含處理單元314的子域提供功率。以此方式，可經(jīng)由封裝302的金屬化件306和金屬化件307選擇性路由功率以向特定子域、特定組件或其組合提供功率。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，PMIC 318可以是以電和物理形式耦合到封裝302的第二封裝。或者，PMIC 318可以電和物理形式耦合到襯底304且可經(jīng)由襯底304連接到封裝302的引腳。
圖4是說明包含多個電隔離功率域的襯底400的特定實施例的框圖。襯底400包含功率控制邏輯402、功率域VC1Z1 404、分配功率域406、功率域VC1Z3 408、分配功率域410、功率域Vcxn414、分配功率域416和418、功率域VdZ2 420、功率域VC2Z1 422以及功率域Vcc2 424。另外，襯底包含功率域開關(guān)VC1Z1 426、功率域開關(guān)VC2Z1 430、功率域開關(guān)VC1Z2 434以及功率域開關(guān)VC1Z3 438，所述開關(guān)連接到功率控制邏輯402。箭頭428、 432、 436和440說明開關(guān)226、 430、 434和438與功率控制邏輯402之間的邏
14輯連接。
一般來說，分配功率域406、 410、 416和418可包含分配開關(guān)(未圖示)以在功率
斷開狀態(tài)與功率接通狀態(tài)之間切換，其中例如將電源電壓(VoD—d)或電源電壓(VDD一C2)
提供到特定域。作為對比，功率域404、 408、 420和422分別經(jīng)由鄰近開關(guān)426、 438、434或430 (例如相對于圖l到3所述的開關(guān))接收電源電壓。功率控制邏輯402適于啟動和停用開關(guān)426、 438、 434和430。功率域414可不具有開關(guān)且可從供應(yīng)電壓端子(VCC1)獲得功率。
操作中，功率域Vcd 414從例如圖1到3所示的功率管理器集成電路(PMIC)接收電源電壓。功率域VCCI 414向功率域開關(guān)VC1Z1 426、功率域開關(guān)VdZ2 434和功率域開關(guān)VC1Z3 438提供電源電壓。功率控制邏輯402可選擇性啟動功率域開關(guān)VC1Z1 426、功率域開關(guān)VCIZ2 434和功率域開關(guān)VC1Z3 438或其任意組合，以根據(jù)從PCU 402經(jīng)由邏輯連接428、 436禾n/或440發(fā)送的控制信號將切換電源電壓(VDD—C1ZI、 VDD—C1Z2、或VDD—CIZ3)傳遞到相應(yīng)局部功率域。類似地，功率域VCC2 424從PMIC接收電源電壓并向功率域開關(guān)Vc2z, 430提供切換電源電壓(VDD_C2Z1)。功率控制邏輯402可經(jīng)由邏輯連接432選擇性啟動或停用功率域開關(guān)VC2Z438以向功率域VC2Z1 408傳遞功率。
如果如圖示，功率域開關(guān)426、 438、 434和430鄰近于襯底400內(nèi)的功率域，那么可能需要經(jīng)由襯底平行于封裝布線來路由功率。
一般來說，通過利用封裝來分配功率，產(chǎn)生切換供應(yīng)功率的電路可自由使用硅上金屬資源。例如處理器的負載電路可利用全局硅功率分配網(wǎng)而不需要在同一襯底區(qū)域中產(chǎn)生切換供應(yīng)。這提供的優(yōu)點在于從負載電路移除了硅額外開銷的大約3%到8%,從而減少了負載電路的總功率要求。而且，通過集中化功率控制且通過從負載電路移除開關(guān)，芯片上的組件放置得以簡化，因為不再必需路由輸入功率到組件中的至少一些組件。而且，不再必需經(jīng)由分配開關(guān)電路和在其周圍布線多個功率網(wǎng)。而且，不必需將襯底的金屬資源專用于切換供應(yīng)的產(chǎn)生。
通過路由功率經(jīng)由封裝提供的另一優(yōu)點包含電路設(shè)計的去耦。由于開關(guān)電路僅需要提供負載電路需要的電流而不是峰值電荷密度乘以負載電路的面積，因此開關(guān)可由具有較低電流泄漏且在較高電壓電平操作的較厚氧化物裝置構(gòu)成。另外，可針對性能設(shè)計負載電路而不必將功率開關(guān)策劃到設(shè)計中以減少備用功率。
又一優(yōu)點在于總負載電路的峰值要求低于峰值功率密度乘以負載電路的襯底面積。因此，雖然必須設(shè)計分配開關(guān)以滿足每單位面積的峰值功率密度，但集中供應(yīng)開關(guān)必須滿足整個負載電路的峰值要求。整個負載電路的峰值要求可以大約是峰值功率密度乘以此，在維持分配開關(guān)的電壓損失同時，開關(guān)的大小可減小相同的數(shù)量級。
又一優(yōu)點在于用以循環(huán)功率開關(guān)的電流可減小并較好地被管理，因為開關(guān)的物理大小可減小到分配開關(guān)的大小的一小部分。在一個特定實施例中，開關(guān)大小減小到分配開關(guān)面積總和的大約1/2到1/4，同時分配開關(guān)的互連/控制布線到比集中開關(guān)面積大20到40倍的面積。
圖5是說明功率管理系統(tǒng)500的特定實施例的框圖。功率管理系統(tǒng)500包含功率控制單元(PCU) 502，其包含PCU邏輯504、 PCU開關(guān)506以及時鐘除法器508。時鐘除法器508可以是如圖示的除N時鐘，或可以是延遲選擇裝置以向PCU邏輯504提供時鐘信號的延遲版本?；蛘撸琍CU504可為自計時的，在此情況下時鐘除法器508可省略。
PCU 502包含電源電壓端子510、時鐘端子512、功率啟用輸入端子516、測試端子518以及掃描鏈輸入端子520。電源電壓端子510耦合到PCU開關(guān)506。時鐘端子512連接到時鐘除法器508，時鐘除法器508包含輸出514以向PCU 504并向輸出端子524提供經(jīng)劃分的時鐘信號(D—clock)。功率啟用端子516、測試端子518和掃描鏈輸入端子520連接到PCU邏輯504。測試輸入端子518提供模式設(shè)定輸入以將PCU邏輯504置于測試模式中，且掃描鏈輸入端子520允許電路設(shè)計者提供測試信號以測試邏輯504。另外，測試端子518和掃描鏈輸入端子520可用于配置PCU邏輯504。
PCU開關(guān)506包含并聯(lián)布置的一個或一個以上p溝道晶體管(l-M) 530和532。 p溝道晶體管530 (例如)包含第一端子536、控制端子538和第二端子540。第一端子536連接到電源端子510?？刂贫俗?38連接到PCU邏輯504的上電啟用端子522。第二端子540連接到電源輸出端子534。 p溝道晶體管530和532可為雙極結(jié)型晶體管、場效應(yīng)晶體管、絕緣柵極場效應(yīng)晶體管等。PCU邏輯504包含上電啟用輸出522以選擇性啟動所述一個或一個以上晶體管530和532中的每一者以向電源輸出端子534提供電源電壓，其可為例如用于例如圖4中的功率域Vc^的功率域的供應(yīng)電壓VDD—cz。大體上，邏輯504可選擇性按級啟動PCU開關(guān)506的晶體管以在電源輸出端子534處產(chǎn)生斜坡輸出電壓(VDD—C1Z)。
操作中，PCU邏輯504在功率啟用信號端子516處接收功率啟用信號。功率啟用信號可為邏輯"1"或邏輯高值，其存儲在例如圖1中配置寄存器132的配置寄存器中?；蛘?，可直接從襯底的功率域內(nèi)的組件接收功率啟用信號。在另一實施例中，可從耦合到襯底的封裝的輸入引腳接收功率啟用信號。響應(yīng)于接收到功率啟用信號，PCU邏輯
16504在上電啟用輸出端子522上產(chǎn)生上電信號以按級或以某種特定次序循序啟動晶體管530到532，以在輸出端子534上產(chǎn)生輸出供應(yīng)電壓VDD_C1Z。
一般來說，PCU開關(guān)506包含可獨立啟動的并聯(lián)布置的多個p溝道晶體管(l-M)。通過按級啟動多個p溝道晶體管中的每一者(其中每一級包含至少一個p溝道晶體管)，輸出供應(yīng)電壓可類似于斜坡信號而逐漸增加到所需的粒度級。由于每一p溝道晶體管和每一互連件引入寄生電容，因此可按級啟動晶體管以通過逐漸充電VDD—c,z電容來限制電流斜坡。
PCU邏輯504可在上電復位端子528處斷言上電復位信號以在相關(guān)聯(lián)功率域的處理器開始處理之前復位相關(guān)聯(lián)的功率域。另外，在PCU 504不活動時或在斷言上電復位信號時，PCU邏輯504可在輸出箝位端子上斷言輸出箝位信號以啟動箝位邏輯(未圖示)以迫使相關(guān)聯(lián)功率域的輸出達到已知的邏輯狀態(tài)，從而防止將輸入浮動到其它功率域。在特定實施例中，迫使輸出達到已知邏輯狀態(tài)的箝位邏輯由接收輸出箝位信號作為輸入的功率域提供功率。
圖6是說明圖5的功率管理系統(tǒng)的信號中的若干信號的時序圖600。時序圖600包含時鐘信號、功率啟用信號、上電啟用信號、箝位邏輯信號以及上電復位信號。在此特定實例中，起初功率啟用信號處于邏輯高電平，且上電啟用信號、邏輯箝位信號以及上電復位信號處于邏輯低電平。
在此實例中，在第二時鐘循環(huán)的下降沿上，功率啟用輸入端子516處的功率啟用信號從邏輯高電平改變?yōu)檫壿嫷碗娖?。作為響?yīng)，PCU邏輯504同時將箝位邏輯輸出端子上的箝位邏輯信號從邏輯低電平改變?yōu)檫壿嫺唠娖?，如參考標?02所指示。在下一時鐘循環(huán)的下降沿上，PCU邏輯504將上電啟用信號從邏輯低電平改變?yōu)閰⒖紭颂?04處的邏輯高電平，從而關(guān)閉到例如圖5中的輸出Vdd一c,z的功率。在一個或一個以上時鐘循環(huán)之后，功率啟用輸入端子516處的功率啟用信號反轉(zhuǎn)回到邏輯低電平，如參考標號605處指示。 一般來說，取決于特定實施方案，603處指示的時鐘循環(huán)可包含多個時鐘循環(huán)。在下一時鐘循環(huán)的下降沿上，上電啟用端子'522上的上電啟用信號減小一較小量以每次一個或按級啟動p溝道晶體管。此減小由參考標號606指示，因為圖5中PCU開關(guān)506的晶體管中的至少一者被啟動。經(jīng)過若干時鐘循環(huán)，通過按級啟動PCU開關(guān)506的晶體管以在級608、 610、 612和614處逐步下降邏輯電壓電平直到邏輯電壓電平返回到邏輯低電壓電平為止，使上電啟用信號的邏輯電平逐漸減小。在下一時鐘循環(huán)的下降沿上(616處)，PCU邏輯504將上電復位信號從邏輯低電平切換到邏輯高電平。將上電復位信號的邏輯高電平保持若干時鐘循環(huán)以復位VDD—dz域。在若干時鐘循環(huán)之后，PCU邏輯504允許上電復位信號下降到邏輯低電平(參考標號618處)。隨后，PCU 邏輯504將斜坡邏輯信號從邏輯高電平減小到邏輯低電平(參考標號620處)。在此階 段，PCU邏輯504完全啟動開關(guān)506以經(jīng)由封裝金屬化件向選定功率域傳遞功率。
一般來說，PCU邏輯504可通過改變級數(shù)目和/或級之間的循環(huán)數(shù)目來控制啟動開 關(guān)的速度有多快。在電路設(shè)計編譯器應(yīng)用中的維瑞羅格(Verilog)代碼中，對開關(guān)506的 斜坡控制可反映為十六進制值。舉例來說，起初，上電啟用信號的十六進制值為"00"。 在604處，上電啟用信號的值可增加到值"1F"，接著例如分別在606、 608、 610、 612 和614處按級從1F減小到IE，從1E減小到17，從17減小到14,從14減小到10，且 從IO減小到OO。開關(guān)504中晶體管的數(shù)目決定了上電信號逐步下降的粒度。舉例來說， 包含16個p溝道晶體管的開關(guān)可在信號中提供16個級。作為對比，16個p溝道晶體管 可按四個晶體管的組啟動以向斜坡信號提供四個級。取決于特定實施方案，可在開關(guān)中 提供任意數(shù)目的p溝道晶體管。
一般來說，集成電路(IC)可組裝到電子封裝中，且一個或一個以上IC封裝可以 物理和電形式耦合以產(chǎn)生電子組合件。電子組合件可并入各種電子裝置中，包含但不限 于計算裝置(例如桌上型計算機、便攜式計算機、個人數(shù)字助理、手持式裝置、服務(wù)器 裝置等)、無線通信裝置(例如蜂窩式電話、數(shù)字電話、尋呼機等)、外圍裝置(例如打 印機、掃描儀、監(jiān)視器、數(shù)碼相機)、顯示器裝置(例如電視機、計算機顯示器、液晶 顯示器(LCD)等)或其任意組合。
圖7說明大體指定為700的便攜式通信裝置的示范性非限制實施例。如圖7說明， 便攜式通信裝置包含芯片上系統(tǒng)722,所述芯片上系統(tǒng)722包含處理單元710，其可為 通用處理器、數(shù)字信號處理器、高級精簡指令集機器處理器或其任意組合。圖7還展示 耦合到處理單元710的顯示器控制器726和顯示器728。而且，輸入裝置730耦合到處 理單元710。如圖示，存儲器732耦合到處理單元710。另外，編碼器/解碼器(CODEC) 734可耦合到處理單元710。揚聲器736和麥克風738可耦合到CODEC 730。在特定實 施例中，處理單元710、顯示器控制器726、存儲器732、 CODEC 734、其它組件或其任 意組合可經(jīng)由功率控制單元757從切換電源經(jīng)由襯底外封裝金屬化件接收功率，例如圖 l到5中所示和本文所述。
圖7還指示無線控制器740可耦合到處理單元710和無線天線742。在特定實施例 中，電源744耦合到芯片上系統(tǒng)722。而且在特定實施例中，如圖7說明，顯示器728、 輸入裝置730、揚聲器736、麥克風738、無線天線742以及電源744在芯片上系統(tǒng)722 外部。然而，每一者均耦合到芯片上系統(tǒng)722的組件。在特定實施例中，處理單元710可處理與執(zhí)行便攜式通信裝置700的各種組件所需 的功能性和操作所必需的程序相關(guān)聯(lián)的指令。舉例來說，當經(jīng)由無線天線建立無線通信 會話時，用戶可對麥克風738說話。表示用戶語音的電子信號可發(fā)送到CODEC 734待 進行編碼。處理單元710可執(zhí)行用于CODEC 734的數(shù)據(jù)處理以編碼來自麥克風的電子 信號。此外，經(jīng)由無線天線742接收的傳入信號可由無線控制器740發(fā)送到CODEC 734 以被解碼并發(fā)送到揚聲器736。處理單元710還可在解碼經(jīng)由無線天線742接收的信號 時執(zhí)行用于CODEC 734的數(shù)據(jù)處理。
此外，在無線通信會話之前、期間或之后，處理單元710可處理從輸入裝置730接 收的輸入。舉例來說，在無線通信會話期間，用戶可能正在使用輸入裝置730和顯示器 728經(jīng)由嵌入在便攜式通信裝置700的存儲器732內(nèi)的web瀏覽器沖浪因特網(wǎng)?？稍谝?個或一個以上時鐘循環(huán)期間同時執(zhí)行與一程序相關(guān)聯(lián)的許多指令。便攜式通信裝置700 可包含功率控制單元757，其耦合到電源744以經(jīng)由襯底外封裝金屬化件選擇性啟動到 其它組件中一者或一者以上的功率，例如上文關(guān)于圖l到6所述。
參看圖8,展示無線電話的示范性非限制實施例且大體表示為800。如圖示，無線 電話800包含芯片上系統(tǒng)822，其包含耦合在一起的數(shù)字基帶處理器810和模擬基帶處 理器826。無線電話800或者可包含通用處理器，其適于執(zhí)行處理器可讀指令以執(zhí)行數(shù) 字或模擬信號處理以及其它操作。如圖8說明，顯示器控制器828和觸摸屏控制器830 耦合到數(shù)字基帶處理器810。又，在芯片上系統(tǒng)822外部的觸摸屏顯示器832耦合到顯 示器控制器828和觸摸屏控制器830。在特定實施例中，數(shù)字基帶處理器810、模擬基 帶處理器826、顯示器控制器828、觸摸屏控制器830、其它組件或其任意組合可經(jīng)由功 率控制單元857從切換電源經(jīng)由襯底外封裝金屬化件接收功率，例如圖l到5所示和本 文所述。
圖8進一步指示視頻編碼器834，例如逐行倒相(PAL)編碼器、順序傳送與存儲 彩色電視系統(tǒng)(SECAM)編碼器或國家電視系統(tǒng)委員會(NTSC)編碼器，其耦合到數(shù) 字基帶處理器810。此外，視頻放大器836耦合到視頻編碼器834和觸摸屏顯示器832。 而且，視頻端口 838耦合到視頻放大器836。如圖8描繪，通用串行總線(USB)控制 器840耦合到數(shù)字基帶處理器810。而且，USB端口 842耦合到USB控制器840。存儲 器844和訂戶身份模塊(SIM)卡846也可耦合到數(shù)字基帶處理器810。此外，如圖8 所示，數(shù)碼相機848可耦合到數(shù)字基帶處理器810。在示范性實施例中，數(shù)碼相機S48 是電荷耦合裝置(CCD)相機或互補金屬氧化物半導體(CMOS)相機。
如圖8進一步說明，立體聲音頻CODEC 850可耦合到模擬基帶處理器826。而且，音頻放大器852可耦合到立體聲音頻CODEC 880。在示范性實施例中，第一立體聲揚聲 器854和第二立體聲揚聲器856耦合到音頻放大器852。圖8展示麥克風放大器858也 可耦合到立體聲音頻CODEC 850。另外，麥克風860可耦合到麥克風放大器858。在特 定實施例中，調(diào)頻(FM)無線電調(diào)諧器862可耦合到立體聲音頻CODEC 850。而且， FM天線864耦合到FM無線電調(diào)諧器862。此外，立體聲頭戴耳機866可耦合到立體聲 音頻CODEC 850。
圖8進一步指示射頻(RF)收發(fā)器868可耦合到模擬基帶處理器826。 RF開關(guān)870 可耦合到RF收發(fā)器868和RF天線872。如圖8所示，小鍵盤874可耦合到模擬基帶處 理器826。而且，具有麥克風876的單聲道頭戴送受話器可耦合到模擬基帶處理器826。 此外，振動器裝置878可耦合到模擬基帶處理器826。圖8還展示電源880可耦合到芯 片上系統(tǒng)822。在特定實施例中，電源880是直流(DC)電源，其向無線電話800的需 要功率的各種組件提供功率。此外，在特定實施例中，電源是從連接到AC電源的交流 (AC)到DC變壓器衍生的可再充電DC電池或DC電源。
在特定實施例中，如圖8描繪，觸摸屏顯示器832、視頻端口 838、 USB端口 842、 相機848、第一立體聲揚聲器854、第二立體聲揚聲器856、麥克風860、 FM天線864、 立體聲頭戴耳機866、 RF開關(guān)870、 RF天線872、小鍵盤874、單聲道頭戴送受話器876、 振動器878以及電源880在芯片上系統(tǒng)822的外部。無線電話800可包含功率控制單元 857，其耦合到電源880以經(jīng)由襯底外封裝金屬化件選擇性啟動到一個或一個以上其它 組件的功率，例如上文關(guān)于圖1到6所述。
參看圖9，展示無線因特網(wǎng)協(xié)議(IP)電話的示范性非限制實施例且大體表示為900。 如圖示，無線IP電話900包含芯片上系統(tǒng)902，其包含處理單元904。處理單元904可 以是數(shù)字信號處理器、通用處理器、高級精簡指令集計算機器處理器、模擬信號處理器、 執(zhí)行處理器可讀指令集的處理器或其任意組合。如圖9說明，顯示器控制器906耦合到 處理單元904，且顯示器908耦合到顯示器控制器906。在示范性實施例中，顯示器908 是液晶顯示器(LCD)。圖9進一步展示小鍵盤910可耦合到處理單元904。在特定實施 例中，處理單元904、顯示器控制器906、其它組件或其任意組合可經(jīng)由功率控制單元 957從切換電源經(jīng)由襯底外封裝金屬化件接收功率，例如圖1到5所示和本文所述。
如圖9進一步描繪，快閃存儲器912可耦合到處理單元904。同步動態(tài)隨機存取存 儲器(SDRAM) 914、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM) 916以及電可擦除可編程只讀存 儲器(EEPROM) 918也可耦合到處理單元904。圖9還展示發(fā)光二極管(LED) 920可 耦合到處理單元904。另外，在特定實施例中，語音CODEC 922可耦合到處理單元904。放大器924可耦合到語音CODEC 922，且單聲道揚聲器926可耦合到放大器924。圖9 進一步指示單聲道頭戴送受話器928也可耦合到語音CODEC 922。在特定實施例中，單 聲道頭戴送受話器928包含麥克風。
圖9還說明無線局域網(wǎng)(WLAN)基帶處理器930可耦合到處理單元904。 RF收發(fā) 器932可耦合到WLAN基帶處理器930，且RF天線934可耦合到RF收發(fā)器932。在特 定實施例中，藍牙控制器936也可耦合到處理單元904,且藍牙天線938可耦合到控制 器936。圖9還展示USB端口 940也可耦合到處理單元卯4。而且，電源942耦合到芯 片上系統(tǒng)902且經(jīng)由芯片上系統(tǒng)902向無線IP電話900的各種組件提供功率。
在特定實施例中，如圖9指示，顯示器908、小鍵盤910、 LED 920、單聲道揚聲器 926、單聲道頭戴送受話器928、 RF天線934、藍牙天線938、 USB端口 940以及電源 942在芯片上系統(tǒng)902的外部。然而，這些組件中的每一者耦合到芯片上系統(tǒng)的一個或 一個以上組件。無線VoIP裝置900可包含功率控制單元957,其耦合到電源942以經(jīng)由 襯底外金屬化件選擇性啟動到一個或一個以上其它組件的功率，例如上文關(guān)于圖1到6 所述。
圖10說明大體表示為1000的便攜式數(shù)字助理(PDA)的示范性非限制實施例。如 圖示，PDA 1000包含芯片上系統(tǒng)1002，其包含處理單元1004。如圖10描繪，觸摸屏 控制器1006和顯示器控制器1008耦合到處理單元1004。此外，觸摸屏顯示器1010耦 合到觸摸屏控制器1006和顯示器控制器1008。圖IO還指示小鍵盤1012可耦合到處理 單元1004。在特定實施例中，處理單元1004、觸摸屏控制器1006、顯示器控制器1008、 其它組件或其任意組合可經(jīng)由功率控制單元1057從切換電源經(jīng)由襯底外封裝金屬化件 接收功率，例如圖l到5所示和本文所述。
如圖IO進一步描繪，快閃存儲器1014可耦合到處理單元1004。處理單元1004可 以是數(shù)字信號處理器(DSP)、通用處理器、高級精簡指令集計算機器、模擬信號處理器、 適合執(zhí)行處理器可讀指令集的處理器或其任意組合。而且，只讀存儲器(ROM) 1016、 動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM) 1018以及電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM) 1020 可耦合到處理單元1004。圖IO還展示紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)端口 1022可耦合到處理單 元1004。另外，在特定實施例中，數(shù)碼相機1024可耦合到處理單元1004。
如圖IO所示，在特定實施例中，立體聲音頻CODEC 1026可耦合到處理單元,1004。 第一立體聲放大器1028可耦合到立體聲音頻CODEC 1026,且第一立體聲揚聲器1030 可耦合到第一立體聲放大器1028。另外，麥克風放大器1032可耦合到立體聲音頻CODEC 1026，且麥克風1034可耦合到麥克風放大器1032。圖10進一步展示第二立體聲放大器
211036可耦合到立體聲音頻CODEC 1026，且第二立體聲揚聲器1038可耦合到第二立體 聲放大器.1036。在特定實施例中，立體聲頭戴耳機1040也可耦合到立體聲音頻CODEC 1026。
圖10還說明802.11控制器1042可耦合到處理單元1004且802.11天線1044可耦 合到802.11控制器1042。而且，藍牙控制器1046可耦合到處理單元1004且藍牙天線 1048可耦合到藍牙控制器1046。如圖10描繪，USB控制器1050可耦合到處理單元1004 且USB端口 1052可耦合到USB控制器1050。另外，智能卡1054(例如多媒體卡(MMC) 或安全數(shù)字卡(SD))可耦合到處理單元1004。此外，如圖10所示，電源1056可耦合 到芯片上系統(tǒng)1002，且可經(jīng)由芯片上系統(tǒng)1002向PDA 1000的各種組件提供功率。
在特定實施例中，如圖IO指示，顯示器1010、小鍵盤1012、 IrDA端口 1022、數(shù) 碼相機1024、第一立體聲揚聲器1030、麥克風1034、第二立體聲揚聲器1038、立體聲 頭戴耳機1040、 802.11天線1044、藍牙天線1048、 USB端口 1052以及電源1056在芯 片上系統(tǒng)1002的外部。然而，這些組件中的每一者耦合到芯片上系統(tǒng)上的一個或一個 以上組件。PDA 1000可包含功率控制單元1057，其耦合到電源1056以選擇性啟動到一 個或一個以上其它組件的功率，例如上文關(guān)于圖l到6所述。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將進一步了解，結(jié)合本文所揭示的實施例而描述的各種說明性 邏輯塊、配置、模塊、電路和算法步驟可實施為電子硬件、計算機軟件或兩者的組合。 為了清楚地說明硬件與軟件的這種可互換性，上文已經(jīng)大體就其功能性描述了各種說明 性組件、塊、配置、模塊、電路和步驟。將此類功能性實施為硬件還是軟件取決于特定 應(yīng)用和強加于整個系統(tǒng)上的設(shè)計限制。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員針對每個特定應(yīng)用，可以各 種不同的方式來實施所描述的功能性，但此類實施決策不應(yīng)被解釋為導致與本發(fā)明的范 圍偏離。
結(jié)合本文所揭示的實施例而描述的方法或算法的步驟可直接在硬件中實施，在由處 理器執(zhí)行的軟件模塊中實施，或在兩者的組合中實施。軟件模塊可駐留在RAM存儲器、 快閃存儲器、ROM存儲器、PROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存 器、硬盤、可拆卸式盤、CD-ROM或此項技術(shù)中已知的任一其它形式的存儲媒體中。示 范性存儲媒體耦合到處理器，使得處理器可從存儲媒體讀取信息，和將信息寫入到存儲 媒體。在替代方案中，存儲媒體可以與處理器成一體。處理器和存儲媒體可駐留在ASIC 中。ASIC可駐留在計算裝置或用戶終端中。在替代方案中，處理器和存儲媒體可作為 離散組件駐留在計算裝置或用戶終端中。
提供所揭示實施例的前面的描述內(nèi)容，以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制作或使用本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明了對這些實施例的各種修改，且在不偏離本發(fā)明的 精神或范圍的情況下，本文所界定的一般原理可應(yīng)用于其它實施例。因此，不希望本發(fā) 明局限于本文所展示的實施例，而是希望給予與由所附權(quán)利要求書所界定的原理和新穎 特征一致的最寬范圍。
權(quán)利要求
1. 一種集成電路，其包括封裝，其包含第一引腳、第二引腳以及將所述第一引腳耦合到所述第二引腳的金屬化件；以及襯底，其經(jīng)由所述第一引腳和所述第二引腳以電和物理形式耦合到所述封裝，所述襯底包括多個功率域和一功率控制單元，所述封裝的所述第二引腳耦合到所述多個功率域中的特定功率域，所述功率控制單元包括邏輯和開關(guān)，所述開關(guān)包含耦合到電壓供應(yīng)端子的第一端子、耦合到所述邏輯的控制端子以及耦合到所述封裝的所述第一引腳的第二端子，所述邏輯用以選擇性啟動所述開關(guān)以經(jīng)由所述封裝的所述金屬化件向所述特定功率域分配功率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述特定功率域包括嵌入在所述襯底中的處 理單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路，其中所述開關(guān)經(jīng)定尺寸以滿足所述處理單元的峰 值要求。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路，其中所述處理單元的所述峰值要求小于峰值功率 密度乘以所述處理單元的襯底面積。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的集成電路，其中.-所述開關(guān)包含多個獨立晶體管； 所述邏輯按級啟動所述多個獨立晶體管；以及 所述級中的每一者包含所述多個獨立晶體管中的至少一者。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述功率控制單元適合產(chǎn)生電流斜坡以對與 所述特定功率域相關(guān)聯(lián)的電容進行充電。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述邏輯適合產(chǎn)生上電復位信號以復位所述 特定功率域。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述特定功率域進一步包括箝位電路以將輸 出從所述特定功率域箝位到已知的邏輯狀態(tài)，其中所述功率控制單元產(chǎn)生輸出箝位 信號以啟動所述箝位電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述電壓供應(yīng)端子包括第二封裝的輸出端 子。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述襯底進一步包括電跡線，所述電跡線耦 合到所述第二端子和所述特定功率域的電組件以經(jīng)由與所述封裝的所述金屬化件 平行的所述4aai^m龜組件分配功率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述開關(guān)經(jīng)配置以供應(yīng)小于所述多個特定功 率域的最大負載之和的最大單位負載。
12. —種方法，其包括在嵌入襯底中的開關(guān)的控制端子處接收開關(guān)啟動信號，所述襯底包含多個域，其 中所述開關(guān)位于所述多個域中的第一域中；響應(yīng)于接收到所述開關(guān)啟動信號將信號切換到封裝的耦合到所述襯底的所述開 關(guān)的第一引腳；以及在所述多個域中的第二域處從所述封裝的第二引腳接收所述信號。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中接收開關(guān)啟動信號包括在所述開關(guān)的所述控制 端子處從功率控制邏輯接收控制信號。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一引腳和所述第二引腳耦合到凸塊，且 其中所述封裝包括通過所述凸塊以物理和電形式耦合到所述襯底的倒裝芯片封裝。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中切換所述信號包括經(jīng)由所述封裝的金屬化件將 所述開關(guān)的端子選擇性耦合到所述封裝的所述第一引腳以路由所述信號。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述信號包括電源電壓。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二域包含處理器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述開關(guān)包括多個晶體管且其中切換所述信號 包括在若干時鐘循環(huán)中按級啟動所述多個晶體管以產(chǎn)生施加于所述封裝的所述第一 引腳的斜坡供應(yīng)電壓，其中所述級中的每一者包含所述多個晶體管中的至少一個晶 體管的啟動。
19. 一種硅切換功率傳遞系統(tǒng)，其包括用于在襯底的功率控制單元處從電壓供應(yīng)端子接收電源的裝置； 用于接收控制信號的裝置；以及用于將所述電源從所述電壓供應(yīng)端子切換到倒裝芯片封裝的第一功率引腳以將 功率從所述電壓供應(yīng)端子分配到所述襯底的局部化功率域的裝置，其中所述倒裝芯 片封裝包含所述第一功率引腳和耦合到所述局部化功率域的第二功率引腳。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的硅切換功率傳遞系統(tǒng)，其中所述電壓供應(yīng)端子包括耦合到 所述封裝內(nèi)的第一金屬化件的第三引腳，所述第一金屬化件耦合到功率管理器集成 電路。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的硅切換功率傳遞系統(tǒng)，其中所述功率管理器集成電路在所 述襯底內(nèi)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的硅切換功率傳遞系統(tǒng)，其中所述功率管理器集成電路是所 述倒裝芯片封裝的一部分。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的硅切換功率傳遞系統(tǒng)，其中所述用于接收控制信號的裝置 包括晶體管裝置的控制端子。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的硅切換功率傳遞系統(tǒng)，其進一步包括用于控制時鐘信號以 在所述時鐘的若干循環(huán)內(nèi)啟動所述開關(guān)以提供斜坡電源的裝置。
25. —種便攜式裝置，其包括:集成電路封裝，其包括耦合到電源電壓端子的第一功率輸入、第一功率輸出、電 耦合所述第一功率輸入和所述第一功率輸出的第一金屬化件、第二功率輸入、第二功率輸出以及電耦合所述第二功率輸入和所述第二功率輸出的第二金屬化件；以及 襯底，其以電和物理形式耦合到所述集成電路封裝，所述襯底包含多個電隔離的功率域，所述襯底包括電源輸入，其耦合到所述第二功率輸出和所述多個電隔離功率域的特定功率域；以及開關(guān)，其包含耦合到所述集成電路封裝的所述第一功率輸出的第一端子、控制 端子以及耦合到所述集成電路封裝的所述第二功率輸入的第二端子，所述開關(guān)用 以經(jīng)由所述集成電路封裝的所述第二金屬化件將功率選擇性切換到所述特定功 率域。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的便攜式裝置，其進一步包括功率模塊集成電路，其耦合到所述電源電壓端子以提供電源電壓，其中所述電源 電壓由電池提供。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的便攜式裝置，其中所述電源電壓端子包括第二集成電路封 裝的輸出引腳。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的便攜式裝置，其中所述開關(guān)包括并聯(lián)的多個晶體管，其中 按級啟動所述多個晶體管以向所述第二端子提供斜坡供應(yīng)電壓。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的便攜式裝置，其進一步包括-射頻收發(fā)器，其用以發(fā)送和接收射頻信號。
30. —種集成電路裝置，其包括控制器，其具有第一輸入端子和外部端子輸出以經(jīng)由襯底外封裝的金屬化件部分進行通信；以及電組件，其在相對于共用襯底來說與控制器隔離的子域內(nèi)，其中所述電組件經(jīng)由 所述襯底外封裝的所述金屬化件部分響應(yīng)于所述外部端子輸出。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的集成電路裝置，其中所述控制器包括開關(guān)，其耦合到所述第一輸入端子和所述外部端子輸出以將所述第一輸入端子選 擇性連接到所述外部端子輸出。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路裝置，其中所述控制器進一步包括邏輯，其用以選擇性啟動所述開關(guān)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的集成電路裝置，其中所述控制器適合經(jīng)由所述襯底外封裝 的所述金屬化件部分向所述電組件傳送信號。
34. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的集成電路裝置，其中所述控制器適合經(jīng)由所述襯底外封裝 的所述金屬化件部分傳送電源電壓以啟動所述電組件。
35. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的集成電路裝置，其中所述襯底外封裝包括經(jīng)由凸塊以物理 和電形式耦合到所述共用襯底的集成電路。
全文摘要
在一個特定實施例中，一種集成電路包含封裝和以電和物理形式耦合到所述封裝的襯底。所述封裝包含第一引腳、第二引腳以及將所述第一引腳耦合到所述第二引腳的金屬化件。所述襯底經(jīng)由所述第一引腳和所述第二引腳耦合到所述封裝。所述襯底包含多個功率域和一功率控制單元。所述封裝的所述第二引腳耦合到所述多個功率域中的特定功率域。所述功率控制單元包含邏輯和開關(guān)，其中所述開關(guān)包含耦合到電壓供應(yīng)端子的第一端子、耦合到所述邏輯的控制端子以及耦合到所述封裝的所述第一引腳的第二端子。所述邏輯選擇性地啟動所述開關(guān)以經(jīng)由所述封裝的所述金屬化件向所述特定功率域分配功率。
文檔編號H03K19/00GK101479941SQ200780023853
公開日2009年7月8日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者劉·G·蔡-奧安, 博利斯·季米特諾夫·安德烈亞夫, 托馬斯·R·湯姆斯, 施春蕾, 賈斯汀·約瑟夫·羅森·加涅 申請人:高通股份有限公司