KR102499010B1 - Power gating circuit for holding data in logic block - Google Patents
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Abstract
본 발명은 데이터를 유지시키기 위한 파워 게이팅 회로를 제공한다. 파워 게이팅 회로는 게이트 회로, 및 제 1 스위치 회로를 포함한다. 제 1 모드에서, 게이트 회로는 로직 블록으로 연결되는 제 1 전압 라인의 제 1 전압의 레벨 및 제 1 기준 레벨에 기초하여 제 1 논리 값 또는 제 2 논리 값을 선택적으로 갖는 제어 신호를 출력한다. 제 1 스위치 회로는 제 1 모드에서, 제어 신호의 제 1 논리 값에 기초하여 제 1 전압 라인을 제 2 전압 라인으로부터 연결해제하고 제어 신호의 제 2 논리 값에 기초하여 제 1 전압 라인을 제 2 전압 라인으로 연결한다. 제 1 기준 레벨은 게이트 회로에 포함되는 로직 게이트의 유형 및 제 2 전압 라인의 제 2 전압의 레벨에 기초한다.The present invention provides a power gating circuit for holding data. The power gating circuit includes a gate circuit and a first switch circuit. In the first mode, the gate circuit outputs a control signal selectively having a first logic value or a second logic value based on a first reference level and a level of a first voltage of a first voltage line connected to the logic block. The first switch circuit, in a first mode, disconnects the first voltage line from the second voltage line based on the first logic value of the control signal and switches the first voltage line to the second voltage line based on the second logic value of the control signal. Connect with voltage line. The first reference level is based on the type of logic gate included in the gate circuit and the level of the second voltage of the second voltage line.
Description
본 발명은 전자 회로에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 파워 스위치를 포함하는 파워 게이팅 회로의 구성들 및 동작들에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic circuit, and more particularly, to configurations and operations of a power gating circuit including a power switch.
최근 전자 장치들의 소형화 및 휴대성이 강조되고 있다. 동시에 전자 장치에서 수행되는 기능들이 많아지고 있다. 대부분의 소형 전자 장치들은 배터리로부터의 전력에 기초하여 동작한다. 따라서, 전자 장치에서 많은 기능을 수행하기 위해, 전자 장치에서 소모되는 전력을 줄이는 것이 중요하다. Recently, miniaturization and portability of electronic devices are being emphasized. At the same time, functions performed in electronic devices are increasing. Most small electronic devices operate based on power from batteries. Therefore, in order to perform many functions in an electronic device, it is important to reduce power consumed by the electronic device.
전자 장치에서 소모되는 전력을 줄이기 위하여 파워 게이팅(Power gating) 기술이 이용된다. 파워 게이팅 기술은 전자 장치에 포함된 구성 요소들 중 일부가 동작하지 않는 경우, 로직 블록의 동작 전압을 낮출 수 있다. 따라서, 로직 블록에서 누설되는 전류가 감소되고, 전자 장치에서 소모되는 전력이 줄어든다.Power gating technology is used to reduce power consumed by electronic devices. The power gating technology can lower the operating voltage of the logic block when some of the components included in the electronic device do not operate. Accordingly, current leaking from the logic block is reduced, and power consumed by the electronic device is reduced.
본 발명의 목적은 전자 장치 내부의 구성 요소들 중 일부가 동작하지 않는 동안 파워 게이팅 회로에 연결된 로직 블록에 저장된 데이터를 유지하는 데에 있다.An object of the present invention is to maintain data stored in a logic block connected to a power gating circuit while some of the components inside the electronic device are not operating.
본 발명은 데이터를 유지시키기 위한 파워 게이팅 회로를 제공할 수 있다. 몇몇 실시 예에서, 파워 게이팅 회로는 게이트 회로, 및 제 1 스위치 회로를 포함할 수 있다. 제 1 모드에서, 게이트 회로는 로직 블록으로 연결되는 제 1 전압 라인의 제 1 전압의 레벨 및 제 1 기준 레벨에 기초하여 제 1 논리 값 또는 제 2 논리 값을 선택적으로 갖는 제어 신호를 출력할 수 있다. 제 1 스위치 회로는 제 1 모드에서, 제어 신호의 제 1 논리 값에 기초하여 제 1 전압 라인을 제 2 전압 라인으로부터 연결해제하고 제어 신호의 제 2 논리 값에 기초하여 제 1 전압 라인을 제 2 전압 라인으로 연결할 수 있다. 제 1 기준 레벨은 게이트 회로에 포함되는 로직 게이트의 유형 및 제 2 전압 라인의 제 2 전압의 레벨에 기초할 수 있다.The present invention may provide a power gating circuit for holding data. In some embodiments, the power gating circuit may include a gate circuit and a first switch circuit. In the first mode, the gate circuit may output a control signal selectively having a first logic value or a second logic value based on a level of a first voltage of a first voltage line connected to a logic block and a first reference level. there is. The first switch circuit, in a first mode, disconnects the first voltage line from the second voltage line based on the first logic value of the control signal and switches the first voltage line to the second voltage line based on the second logic value of the control signal. It can be connected with a voltage line. The first reference level may be based on the type of a logic gate included in the gate circuit and the level of the second voltage of the second voltage line.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전자 장치 내부의 구성 요소들 중 일부가 동작하지 않는 동안, 파워 게이팅 회로는 동작 전압의 레벨을 제어할 수 있다. 파워 게이팅 회로는 동작 전압의 레벨을 로직 블록이 저장된 데이터를 유지할 수 있을 정도의 레벨로 낮출 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the power gating circuit may control the level of the operating voltage while some of the internal components of the electronic device are not operating. The power gating circuit may lower the level of the operating voltage to a level at which the logic block can maintain stored data.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이팅 회로와 관련되는 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다.
도 4는 도 3의 파워 게이팅 회로에서 로직 블록의 동작 상태에 따른 동작 전압 및 파워 신호들의 파형들을 보여주는 그래프이다.
도 5는 도 3의 로직 블록이 유지 상태에 있는 동안 파워 게이팅 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 및, 도 7은 서로 다른 유형들의 로직 게이트들에 대한 기준 레벨을 보여주는 그래프이다.
도 8은 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다
도 9는 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다.
도 10은 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다.
도 11은 도 10의 파워 게이팅 회로에서 로직 블록의 동작 상태에 따른 동작 전압의 레벨을 보여주는 그래프이다.
도 12는 도 10의 로직 블록이 유지 상태에 있는 동안 동작 전압의 레벨이 감소되는 경우 파워 게이팅 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 도 10의 로직 블록이 유지 상태에 있는 동안 동작 전압의 레벨이 증가되는 경우 파워 게이팅 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다.
도 15는 도 14의 파워 게이팅 회로에서 로직 블록의 동작 상태에 따른 동작 전압의 레벨을 보여주는 그래프이다.
도 16은 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다.
도 17은 도 16의 제어 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다.1 is a block diagram showing an exemplary configuration related to a power gating circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 1 .
FIG. 3 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 .
FIG. 4 is a graph showing waveforms of operating voltages and power signals according to operating states of logic blocks in the power gating circuit of FIG. 3 .
FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of a power gating circuit while the logic block of FIG. 3 is in a holding state.
6 and 7 are graphs showing reference levels for different types of logic gates.
8 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2;
9 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 .
FIG. 10 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 .
FIG. 11 is a graph showing operating voltage levels according to operating states of logic blocks in the power gating circuit of FIG. 10 .
FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation of a power gating circuit when the level of an operating voltage is reduced while the logic block of FIG. 10 is in a sustain state.
FIG. 13 is a flowchart illustrating an operation of a power gating circuit when the level of an operating voltage is increased while the logic block of FIG. 10 is in a sustain state.
FIG. 14 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 .
FIG. 15 is a graph showing operating voltage levels according to operating states of logic blocks in the power gating circuit of FIG. 14 .
16 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 .
17 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the control circuit of FIG. 16;
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described clearly and in detail to the extent that those skilled in the art can easily practice the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 게이팅 회로와 관련되는 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing an exemplary configuration related to a power gating circuit according to an embodiment of the present invention.
로직 블록(1100)은 로직 블록(1100)을 포함하는 전자 장치에 의해 구현될 수 있는 기능들 중 일부 또는 전부를 구현할 수 있다. 예로서, 전자 장치는 데스크탑 PC(Personal Computer), 노트북, 태블릿, 스마트 폰, 웨어러블 장치, 서버, 전기 자동차 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예로서, 로직 블록(1100)은 GPU(Graphic Processing Unit), MODEM(Modulator/Demodulator), 메모리 장치 등과 관련되는 기능들 중 일부 또는 전부를 구현할 수 있다.The
로직 블록(1100)은 기능을 구현하기 위해 동작할 수 있다. 예로서, 로직 블록(1100)은 외부로부터 데이터를 입력받거나, 외부로 데이터를 출력할 수 있다. 로직 블록(1100)은 입력된 데이터를 저장할 수 있다.
파워 컨트롤러(1150)는 외부 장치로부터 동작 신호를 수신할 수 있다. 예로서, 파워 컨트롤러(1150)는 PMU(Power Management Unit)를 포함할 수 있다. 예로서, 외부 장치는 메인 프로세서(예컨대, CPU(Central Processing Unit) 또는 AP(Application Processor)) 또는 별도의 전압 제어 회로를 포함할 수 있다. 로직 블록(1100)으로 데이터가 입력되거나 로직 블록(1100)이 외부 장치로 데이터를 출력하는 경우, 동작 신호가 외부 장치로부터 수신될 수 있다. The
동작 신호에 의해, 로직 블록(1100)의 동작 상태가 결정될 수 있다. 예로서, 파워 컨트롤러(1150)는 동작 신호에 기초하여 로직 블록(1100)의 동작 상태와 관련되는 파워 신호들(s1, s2)을 생성할 수 있다. An operating state of the
파워 신호들(s1, s2) 각각은 동작 신호에 기초하여 논리 '0'의 값 또는 논리 '1'의 값을 선택적으로 가질 수 있다. 파워 신호들(s1, s2)은 각각의 논리 값에 대응되는 전압 레벨을 선택적으로 가질 수 있다. 예로서, 논리 '1'의 값을 갖는 파워 신호(s1)는 제 1 전압 레벨을 가질 수 있다. 논리 '0'의 값을 갖는 파워 신호(s2)는 제 2 전압 레벨을 가질 수 있다.Each of the power signals s1 and s2 may selectively have a logic '0' value or a logic '1' value based on the operation signal. The power signals s1 and s2 may selectively have voltage levels corresponding to respective logic values. For example, the power signal s1 having a logic value of '1' may have a first voltage level. The power signal s2 having a logic '0' value may have a second voltage level.
파워 게이팅 회로(1000)는 파워 신호들(s1, s2)을 수신할 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000)는 파워 신호들(s1, s2)에 기초하여 로직 블록(1100)의 동작 상태를 제어할 수 있다. The
예로서, 제 1 동작 신호가 제 1 시간 동안 수신되지 않는 경우, 파워 컨트롤러(1150)는 각각 논리 '1'의 값을 갖는 파워 신호들(s1, s2)을 생성할 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000)는 파워 신호들(s1, s2)에 기초하여 로직 블록(1100)의 동작 상태가 제 1 동작 상태(이하, 완전 동작 상태)에서 제 2 동작 상태(이하, 유지 상태)로 변경되도록 로직 블록(1100)을 제어할 수 있다. 제 1 동작 신호가 제 2 시간 동안 수신되지 않는 경우, 파워 컨트롤러(1150)는 논리 '1'의 값을 갖는 파워 신호(s1) 및 논리 '0'의 값을 갖는 파워 신호(s2)를 생성할 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000)는 파워 신호들(s1, s2)에 기초하여 로직 블록(1100)의 동작 상태가 유지 상태에서 제 3 동작 상태(이하, 비 동작 상태)로 변경되도록 로직 블록(1100)을 제어할 수 있다. 다른 예로서, 제 2 동작 신호가 수신되는 경우, 파워 컨트롤러(1150)는 논리 '1'의 값을 갖는 파워 신호(s1) 및 논리 '0'의 값을 갖는 파워 신호(s2)를 생성할 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000)는 파워 신호들(s1, s2)에 기초하여 로직 블록(1100)의 동작 상태가 완전 동작 상태에서 비 동작 상태로 변경되도록 로직 블록(1100)을 제어할 수 있다.For example, when the first operation signal is not received for a first time, the
로직 블록(1100)은 파워 게이팅 회로(1000)의 제어에 따라 다양한 동작 상태에서 동작할 수 있다. 예로서, 로직 블록(1100)이 완전 동작 상태에 있는 경우, 로직 블록(1100)은 기능을 구현하기 위해 동작할 수 있다. 완전 동작 상태에서, 로직 블록(1100)은 데이터를 입력받을 수 있다. 로직 블록(1100)은 입력된 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 완전 동작 상태에서, 로직 블록(1100)은 외부로부터 전달받은 데이터 또는 로직 블록(1100) 내부의 연산에 기초하는 데이터를 외부로 출력할 수 있다. The
예로서, 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 경우, 로직 블록(1100)은 로직 블록(1100)이 완전 동작 상태에서 수행하는 동작들 중 일부 동작을 중단할 수 있다. 유지 상태에서, 로직 블록(1100)은 데이터를 입력받거나 데이터를 출력함이 없이 저장되었던 데이터를 유지할 수 있다. For example, when the
예로서, 로직 블록(1100)이 비 동작 상태에 있는 경우, 로직 블록(1100)은 동작하지 않을 수 있다. 비 동작 상태에서, 로직 블록(1100)은 완전 동작 상태에서 저장되었던 데이터를 잃을 수 있다. For example, when the
다만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 파워 컨트롤러(1150)는 로직 블록(1100)으로부터 신호(cs0)를 수신할 수 있다. 파워 컨트롤러(1150)는 신호(cs0)에 기초하여 파워 신호들(s1, s2)을 생성할 수 있다. 다만, 신호(cs0)에 기초하는 파워 신호들(s1, s2)을 수신한 파워 게이팅 회로(1000)의 동작이 동작 신호에 기초하는 파워 신호들(s1, s2)을 수신한 파워 게이팅 회로(1000)의 동작과 대응하므로, 이하 설명들에서 신호(cs0)에 기초하여 파워 신호들(s1, s2)이 생성되는 경우는 생략한다. However, the present invention is not limited thereto, and the
도 2는 도 1의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 1 .
파워 게이팅 회로(1000)는 파워 스위치 회로(1200), 전용 스위치 회로(1300), 제어 회로(1400), 전원 전압 라인(1910), 동작 전압 라인(1920), 및 접지 전압 라인(1930)을 포함할 수 있다. The
전원 전압 라인(1910)은 전자 장치의 외부로부터 전압을 공급 받거나, 전자 장치에 포함된 배터리로부터 전압을 공급받을 수 있다. 전원 전압 라인(1910)은 전자 장치 내부에 있는 구성 요소들에 전원 전압(VDD)을 공급할 수 있다. The
동작 전압 라인(1920)은 전원 전압 라인(1910)으로부터 전압을 공급 받을 수 있다. 동작 전압 라인(1920)은 전자 장치 내부에 있는 구성 요소들에 동작 전압(VVDD)을 공급할 수 있다. 동작 전압(VVDD)의 레벨은 전원 전압(VDD)의 레벨보다 낮거나 전원 전압(VDD)의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. The operating
접지 전압 라인(1930)은 접지 전압(VSS)을 공급할 수 있다. 예로서, 접지 전압(VSS)은 전압들(VVDD, VDD)의 레벨들에 대한 기준 전위(Reference Potential)를 제공할 수 있다. 접지 전압(VSS)의 레벨은 동작 전압(VVDD)의 레벨보다 낮거나 동작 전압(VVDD)의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. The
파워 스위치 회로(1200)는 전원 전압 라인(1910), 및 동작 전압 라인(1920)에 연결될 수 있다. 파워 스위치 회로(1200)는 파워 신호(s1)를 수신할 수 있다. 파워 스위치 회로(1200)는 파워 신호(s1)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결(Connect)하거나 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제(Disconnect)할 수 있다. The
제어 회로(1400)는 전원 전압 라인(1910), 동작 전압 라인(1920), 및 접지 전압 라인(1930)에 연결될 수 있다. 제어 회로(1400)는 전원 전압 라인(1910)으로부터 공급되는 전원 전압(VDD)에 기초하여 동작할 수 있다. The
제어 회로(1400)는 전원 전압(VDD), 동작 전압(VVDD), 및 파워 신호(s2)를 수신할 수 있다. 제어 회로(1400)는 전원 전압(VDD)의 레벨, 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 파워 신호(s2)에 기초하여 제어 신호(k0)를 출력할 수 있다. 제어 신호(k0)는 전원 전압(VDD)의 레벨, 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 파워 신호(s2)에 기초하여 논리 '0'의 값 또는 논리 '1'의 값을 선택적으로 가질 수 있다. The
이하 설명들에서, 신호는 논리 '0'의 값 또는 논리 '1'의 값을 선택적으로 가질 수 있다. 이 경우, 신호는 논리 값에 대응되는 전압 레벨을 가질 수 있다. 예로서, 논리 '1'의 값을 갖는 제어 신호(k0)는 제 1 전압 레벨을 가질 수 있다. 논리 '0'의 값을 갖는 제어 신호(k0)는 제 2 전압 레벨을 가질 수 있다. In the descriptions below, the signal may optionally have a value of logic '0' or a value of logic '1'. In this case, the signal may have a voltage level corresponding to the logic value. For example, the control signal k0 having a logic '1' value may have a first voltage level. The control signal k0 having a logic '0' value may have a second voltage level.
전용 스위치 회로(1300)는 전원 전압 라인(1910), 및 동작 전압 라인(1920)에 연결될 수 있다. 전용 스위치(1300)는 제어 신호(k0)를 수신할 수 있다. 전용 스위치(1300)는 제어 신호(k0)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결하거나 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. The
로직 블록(1100)은 동작 전압 라인(1920), 및 접지 전압 라인(1930)에 연결될 수 있다. 로직 블록(1100)은 동작 전압 라인(1920)으로부터 공급되는 동작 전압(VVDD)에 기초하여 동작할 수 있다. 예로서, 로직 블록(1100)은 외부로부터 데이터를 입력받거나, 외부로 데이터를 출력할 수 있다.
로직 블록(1100)은 입력된 데이터를 저장할 수 있다. 로직 블록(1100)은 공급되는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 손실 전압의 레벨보다 낮아지는 경우 저장된 데이터를 잃을 수 있다. 예로서, 손실 전압의 레벨은 로직 블록(1100)에 포함된 구성 요소(예로서, 플립 플롭(Flip-Flop), 래치(Latch) 등)가 그 구성 요소에 저장된 데이터를 잃기 시작하는 경우의 동작 전압(VVDD)의 레벨일 수 있다. 손실 전압의 레벨은 공정 상의 영향 또는 파워 게이팅 회로(1000)를 포함하는 전자 장치의 온도에 따라 달라질 수 있다. The
로직 블록(1100)에서 발생되는 누설 전류는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 낮아질수록 감소할 수 있다. 본 개시의 실시 예들에서, 파워 게이팅 회로(1000)는 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 동작 전압(VVDD)의 레벨을 낮춤으로써 로직 블록(1100)에서 발생되는 누설 전류를 감소시킬 수 있다. 또한, 전자 장치에서 소모되는 전력이 감소될 수 있다.Leakage current generated in the
다만, 로직 블록(1100)은 동작 전압(VVDD)의 레벨이 손실 전압의 레벨보다 낮아지게 되면 저장된 데이터를 잃을 수 있다. 따라서, 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 파워 게이팅 회로(1000)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 손실 전압의 레벨보다 높게 유지되도록 동작할 수 있다. However, the
이하 설명들에서 파워 컨트롤러(1150)는 두 개의 파워 신호들(s1, s2)을 생성하는 것으로 설명되겠지만, 본 발명은 이 예시에 한정되지 않고, 파워 컨트롤러(1150)는 복수의 파워 신호를 생성할 수 있다. 또한, 이하 설명들에서 한 개의 파워 게이팅 회로(1000)가 파워 신호들(s1, s2)을 수신하는 것으로 설명되겠지만, 본 발명은 이 예시에 한정되지 않고, 하나 이상의 파워 게이팅 회로 각각은 파워 신호들을 수신할 수 있다. 하나 이상의 파워 게이팅 회로 각각이 수신하는 파워 신호들은 서로 상이할 수 있다. 파워 신호들에 기초하여, 하나 이상의 파워 게이팅 회로는 각각 하나 이상의 로직 블록의 동작 상태를 제어할 수 있다. 이 경우, 하나 이상의 파워 게이팅 회로 각각은 서로 상이한 전원 전압 라인, 동작 전압 라인, 및 접지 전압 라인을 포함할 수 있다. 또한, 파워 컨트롤러(1150)가 파워 게이팅 회로(1000)의 전원 전압 라인(1910)과 상이한 전원 전압 라인에 연결될 수 있다. In the following descriptions, the
동작 전압(VVDD)의 레벨을 제어하는 파워 게이팅 회로(1000)의 동작은 도 3 내지 도 17을 참조하여 자세하게 설명될 것이다. An operation of the
도 3은 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다. 도 3의 파워 게이팅 회로(1000a)는 도 2의 파워 게이팅 회로(1000)의 실시 예에 해당한다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 2가 함께 참조된다.FIG. 3 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 . The
파워 스위치 회로(1200)는 파워 스위치들(1210, 1220)을 포함할 수 있다. 예로서, 파워 스위치들(1210, 1220) 각각은 PMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. 파워 스위치들(1210, 1220) 각각이 PMOS 트랜지스터인 경우, PMOS 트랜지스터들의 소스 단자들, 및 PMOS 트랜지스터들의 드레인 단자들은 각각 전원 전압 라인(1910), 및 동작 전압 라인(1920)에 연결될 수 있다. 파워 스위치들(1210, 1220) 각각의 임계 전압(Vth)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 이하 설명들에서 파워 스위치 회로(1200)는 두 개의 파워 스위치들(1210, 1220)을 포함하는 것으로 설명되겠지만, 본 발명은 이 예시에 한정되지 않고, 파워 스위치 회로(1200)는 하나 이상의 파워 스위치들을 포함할 수 있다. The
파워 스위치 회로(1200)는 파워 신호(s1)를 수신할 수 있다. 파워 스위치들(1210, 1220)은 파워 신호(s1)에 기초하여 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결하거나, 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. The
예로서, 파워 신호(s1)가 논리 '0'의 값을 갖는 경우, 파워 스위치들(1210, 1220)은 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결할 수 있다. 전원 전압 라인(1910)이 동작 전압 라인(1920)으로 연결되는 경우, 파워 스위치들(1210, 1220)을 통해 전원 전압 라인(1910)으로부터 동작 전압 라인(1920)으로 전류가 흐를 수 있다. For example, when the power signal s1 has a logic value of '0', the
예로서, 파워 신호(s1)가 논리 '1'의 값을 갖는 경우, 파워 스위치들(1210, 1220)은 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. 전원 전압 라인(1910)이 동작 전압 라인(1920)으로부터 연결해제되는 경우, 파워 스위치들(1210, 1220)을 통해 전원 전압 라인(1910)으로부터 동작 전압 라인(1920)으로 전류가 흐르지 않을 수 있다. For example, when the power signal s1 has a logic value of '1', the
제어 회로(1400a)는 하나 이상의 로직 게이트를 포함하는 게이트 회로일 수 있다. 제어 회로(1400a)는 제 1 게이트(1410a), 및 제 2 게이트(1420a)를 포함할 수 있다. 예로서, 제 1 게이트(1410a), 및 제 2 게이트(1420a)는 각각 인버터, 및 NAND 게이트일 수 있다.The
제 1 게이트(1410a)의 제 1 전원 단자는 전원 전압 라인(1910)에 연결되고, 제 1 게이트(1410a)의 제 2 전원 단자는 접지 전압 라인(1920)에 연결될 수 있다. 제 1 게이트(1410a)는 동작 전압(VVDD)을 수신할 수 있다.A first power terminal of the
제 1 게이트(1410a)는 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 1 기준 레벨에 기초하여 신호를 생성할 수 있다. 제 1 게이트(1410a)는 수신되는 동작 전압(VVDD)의 레벨에 기초하여 서로 다른 논리 값들을 갖는 신호들 중 하나를 선택적으로 생성할 수 있다. 예로서, 제 1 게이트(1410a)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 기준 레벨보다 높은 경우 논리 '0'의 값을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 제 1 게이트(1410a)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 기준 레벨 이하인 경우 논리 '1'의 값을 갖는 신호를 출력할 수 있다. The
제 1 게이트(1410a)의 제 1 기준 레벨은 손실 전압의 레벨보다 높을 수 있다. 제 1 기준 레벨은 전원 전압(VDD)의 레벨, 및 제 1 게이트(1410a)의 유형에 기초하여 결정되는 레벨일 수 있다. 제 1 기준 레벨은 전원 전압(VDD)의 레벨과 접지 전압(VSS)의 레벨 사이의 레벨일 수 있다. 제 1 기준 레벨은 전원 전압(VDD)의 레벨에 비례할 수 있다. The first reference level of the
제 1 기준 레벨과 전원 전압(VDD)의 레벨 사이의 레벨 차이와 제 1 기준 레벨과 접지 전압(VSS)의 레벨 사이의 레벨 차이의 비율은 제 1 게이트(1410a)의 유형에 기초하여 결정될 수 있다. 예로서, 동일한 전원 전압(VDD)의 레벨과 관련하여, 제 1 게이트가 NAND 게이트인 경우의 제 1 기준 레벨은 제 1 게이트(1410a)가 인버터인 경우의 제 1 기준 레벨보다 높을 수 있다. 제 1 게이트의 유형에 따른 제 1 기준 레벨은 도 6, 및 도 7을 참조하여 자세하게 설명될 것이다. A ratio of a level difference between the first reference level and the power supply voltage VDD and a level difference between the first reference level and the ground voltage VSS may be determined based on the type of the
제 2 게이트(1420a)는 파워 신호(s2), 및 제 1 게이트(1410a)에서 출력된 신호에 기초하여 제어 신호(k1)를 출력할 수 있다. 예로서, 제어 신호(k1)는 파워 신호(s2), 및 제 1 게이트(1410a)에서 출력된 신호 각각이 논리 '1'의 값을 갖는 경우 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 다른 예로서, 제어 신호(k1)는 파워 신호(s2), 및 제 1 게이트(1410a)에서 출력된 신호 중 적어도 하나가 논리 '0'의 값을 갖는 경우 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 제어 신호(k1)는 전용 스위치 회로(1300)로 출력될 수 있다.The
전용 스위치 회로(1300)는 전용 스위치(1310)를 포함할 수 있다. 예로서, 전용 스위치(1310)는 PMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. 전용 스위치(1310)가 PMOS 트랜지스터인 경우, PMOS 트랜지스터의 소스 단자, 및 PMOS 트랜지스터의 드레인 단자는 각각 전원 전압 라인(1910), 및 동작 전압 라인(1920)에 연결될 수 있다. 이하 설명들에서 전용 스위치 회로(1300)는 하나의 전용 스위치(1310)를 포함하는 것으로 설명되겠지만, 본 발명은 이 예시에 한정되지 않고, 전용 스위치 회로(1300)는 하나 이상의 전용 스위치를 포함할 수 있다. The
전용 스위치 회로(1300)는 제어 신호(k1)를 수신할 수 있다. 제어 신호(k1)에 기초하여 전용 스위치(1310)는 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결하거나, 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다.The
예로서, 제어 신호(k1)가 논리 '0'의 값을 갖는 경우, 전용 스위치(1310)는 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결할 수 있다. 동작 전압 라인(1920)이 전원 전압 라인(1910)으로 연결되는 경우, 전용 스위치(1310)를 통해 전원 전압 라인(1910)으로부터 동작 전압 라인(1920)으로 전류가 흐를 수 있다. For example, when the control signal k1 has a logic '0' value, the
예로서, 제어 신호(k1)가 논리 '1'의 값을 갖는 경우, 전용 스위치(1310)는 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. 동작 전압 라인(1920)이 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제되는 경우, 전용 스위치(1310)를 통해 전원 전압 라인(1910)으로부터 동작 전압 라인(1920)으로 전류가 흐르지 않을 수 있다. For example, when the control signal k1 has a logic value of '1', the
도 4는 도 3의 파워 게이팅 회로에서 로직 블록의 동작 상태에 따른 동작 전압 및 파워 신호들의 파형들을 보여주는 그래프이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 3이 함께 참조된다. FIG. 4 is a graph showing waveforms of operating voltages and power signals according to operating states of logic blocks in the power gating circuit of FIG. 3 . To help understand the present invention, FIG. 3 is also referred to.
파워 게이팅 회로(1000)는 파워 신호들(s1, s2)에 기초하여 로직 블록(1100)의 동작 상태를 제어할 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000)는 파워 신호들(s1, s2)에 따라 서로 상이한 모드로 동작할 수 있다. The
시각 't1'부터 시각 't2' 사이에서, 파워 신호들(s1, s2)은 각각 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 이 경우, 파워 게이팅 회로(1000)는 제 1 모드로 동작할 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000a)는 제 1 모드에서 파워 신호들(s1, s2), 및 제어 신호(k1)에 기초하여 동작 전압(VVDD)의 레벨이 레벨(L2)로 유지되도록 동작할 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000)는 로직 블록(1100)이 완전 동작 상태에 있도록 로직 블록(1100)을 제어할 수 있다. Between time 't1' and time 't2', the power signals s1 and s2 may each have a value of logic '0'. In this case, the
예로서, 파워 신호(s2)가 논리 '0'의 값을 갖는 경우, 제 2 게이트(1420a)는 논리 '1'의 값을 갖는 제어 신호(k1)를 출력할 수 있다. 전용 스위치(1310)는 논리 '1'의 값을 갖는 제어 신호(k1)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다.For example, when the power signal s2 has a logic '0' value, the
예로서, 파워 신호(s1)가 논리 '0'의 값을 갖는 경우, 파워 스위치들(1210, 1220)은 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결할 수 있다. 동작 전압(VVDD)의 레벨은 전원 전압(VDD)의 레벨에 근접하게 풀 업(pull-up)될 수 있다. 따라서, 동작 전압(VVDD)의 레벨(L2)이 전원 전압(VDD)의 레벨에 근접할 수 있다. 파워 스위치들(1210, 1220)의 저항 성분들로 인해 동작 전압(VVDD)의 레벨(L2)은 전원 전압(VDD)의 레벨보다 낮을 수 있다.For example, when the power signal s1 has a logic value of '0', the
시각 't2'부터 시각 't3' 사이에서, 파워 신호들(s1, s2)은 각각 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 이 경우, 파워 게이팅 회로(1000)는 제 2 모드로 동작할 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000a)는 제 2 모드에서 파워 신호들(s1, s2), 및 제어 신호(k1)에 기초하여 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 기준 레벨(L1)에 근접하도록 동작할 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000)는 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있도록 로직 블록(1100)을 제어할 수 있다. Between time 't2' and time 't3', the power signals s1 and s2 may each have a logic value of '1'. In this case, the
로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 경우 동작 전압(VVDD)의 레벨은 레벨(L2)보다 낮고 손실 전압(V0)의 레벨보다 높을 수 있다. 손실 전압(V0)의 레벨은 접지 전압(VSS)의 레벨보다 높을 수 있다.When the
예로서, 파워 신호(s1)가 논리 '1'의 값을 갖는 경우, 파워 스위치들(1210, 1220)은 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. For example, when the power signal s1 has a logic value of '1', the
예로서, 파워 신호(s2)가 논리 '1'의 값을 갖는 경우 제어 신호(k1)의 논리 값은 제 1 게이트(1410a)에서 출력된 신호의 논리 값에 기초하여 결정될 수 있다. For example, when the power signal s2 has a logic value of '1', the logic value of the control signal k1 may be determined based on the logic value of the signal output from the
제 1 게이트(1410a)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 기준 레벨(L1)보다 높은 경우 논리 '0'의 값을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 제 1 게이트(1410a)가 논리 '0'의 값을 갖는 신호를 출력하는 경우, 제어 신호(k1)는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 이 경우, 전용 스위치(1310)는 논리 '1'의 값을 갖는 제어 신호(k1)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. The
제 1 게이트(1410a)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 기준 레벨(L1) 이하인 경우 논리 '1'의 값을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 제 1 게이트(1410a)가 논리 '1'의 값을 갖는 신호를 출력하는 경우, 제어 신호(k1)는 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 이 경우, 전용 스위치(1310)는 논리 '1'의 값을 갖는 제어 신호(k1)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결할 수 있다. The
전용 스위치(1310)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 기준 레벨(L1)보다 높아질 때까지 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결할 수 있다. 전용 스위치(1310)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 기준 레벨(L1)보다 높아지는 경우 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결을 해제할 수 있다. The
동작 전압(VVDD)의 레벨은 시각 't2'부터 시각 'ta'사이에서 제 1 기준 레벨(L1)로 감소된 이후에 시각 'ta'부터 시각 't3'사이에서 제 1 기준 레벨(L1)보다 낮은 레벨과 제 1 기준 레벨(L1)보다 높은 레벨 사이의 범위에서 증가 및 감소를 반복하며 유지될 수 있다. 동작 전압(VVDD)의 레벨은 제 1 기준 레벨(L1)에 근접될 수 있다. 다만, 본 발명의 이해를 돕기 위해 동작 전압(VVDD)의 레벨이 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 제 1 기준 레벨(L1)로 유지되는 것으로 가정될 것이다. 따라서, 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안의 동작 전압(VVDD)의 레벨은 로직 블록(1100)이 완전 동작 상태에 있는 동안의 동작 전압(VVDD)의 레벨(L2)보다 낮을 수 있다. The level of the operating voltage (VVDD) is lower than the first reference level (L1) between the time 'ta' and the time 't3' after being reduced to the first reference level (L1) between the time 't2' and the time 'ta'. Repeatedly increasing and decreasing in the range between the low level and the level higher than the first reference level L1 may be maintained. The level of the operating voltage VVDD may approach the first reference level L1. However, for ease of understanding of the present invention, it will be assumed that the level of the operating voltage VVDD is maintained at the first reference level L1 while the
시각 't3'부터 시각 't4'에서, 제 1 동작 신호가 파워 컨트롤러(1150)로 수신될 수 있다. 제 1 동작 신호가 수신됨에 따라 로직 블록(1100)이 다시 완전 동작 상태에서 동작 할 수 있다. 이 경우, 파워 스위치들(1210, 1220)에 의해, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 전원 전압(VDD)의 레벨에 근접하게 풀 업(pull-up)될 수 있다. 따라서, 동작 전압(VVDD)의 레벨이 다시 레벨(L2)로 상승될 수 있다.From time 't3' to time 't4', the first operation signal may be received by the
시각 't4'에서, 제 2 동작 신호가 파워 컨트롤러(1150)로 수신될 수 있다. 파워 컨트롤러(1150)는 제 2 동작 신호에 기초하여 각각 논리 '1'의 값 및 논리 '0'의 값을 갖는 파워 신호들(s1, s2)을 생성할 수 있다. 이 경우, 파워 게이팅 회로(1000)는 제 3 모드로 동작할 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000a)는 제 3 모드에서 파워 신호들(s1, s2), 및 제어 신호(k1)에 기초하여 동작 전압(VVDD)의 레벨이 손실 전압(V0)의 레벨보다 낮도록 동작할 수 있다. 예로서, 동작 전압(VVDD)의 레벨이 접지 전압(VSS)의 레벨에 근접하게 될 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000)는 로직 블록(1100)이 비 동작 상태에 있도록 로직 블록(1100)을 제어할 수 있다.At time 't4', the second operation signal may be received by the
예로서, 파워 신호(s1)가 논리 '1'의 값을 갖는 경우 파워 스위치들(1210, 1220)은 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다.For example, when the power signal s1 has a logic value of '1', the
예로서, 파워 신호(s2)가 논리 '0'의 값을 갖는 경우 제 2 게이트(1420a)는 논리 '1'의 값을 갖는 제어 신호(k1)를 출력할 수 있다. 전용 스위치들(1310)은 논리 '1'의 값을 갖는 제어 신호(k1)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. For example, when the power signal s2 has a logic '0' value, the
따라서, 로직 블록(1100)이 비 동작 상태에 있는 경우 동작 전압(VVDD)의 레벨이 접지 전압(VSS)의 레벨에 근접하게 될 수 있다. Accordingly, when the
위 동작들에 따라, 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 동작 전압(VVDD)의 레벨은 전원 전압(VDD)의 레벨보다 낮고 손실 전압(V0)의 레벨보다 높도록 제어될 수 있다. 따라서, 유지 상태에서, 로직 블록(1100)에서 발생되는 누설 전류가 감소하면서도, 로직 블록(1100)의 데이터가 손실되지 않을 수 있다. According to the above operations, while the
도 5는 도 3의 로직 블록이 유지 상태에 있는 동안 파워 게이팅 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 3, 및 도 4가 함께 참조된다.FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of a power gating circuit while the logic block of FIG. 3 is in a holding state. In order to facilitate understanding of the present invention, FIGS. 3 and 4 are referred to together.
로직 블록(1100)이 유지 상태에 있기 전에, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 레벨(L2)로 유지될 수 있다. 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안, 파워 신호들(s1, s2)은 각각 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. Before the
S110 동작에서, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 제 1 기준 레벨(L1)보다 높을 수 있다. 따라서, 제 1 게이트(1410a)는 논리 '0'의 값을 갖는 신호를 출력할 수 있다. In operation S110, the level of the operating voltage VVDD may be higher than the first reference level L1. Accordingly, the
S120 동작에서, 파워 신호(s1)는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 파워 스위치들(1210, 1220)은 파워 신호(s1)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. In operation S120, the power signal s1 may have a value of logic '1'. While the
파워 신호(s2)는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 전용 스위치(1310)는 파워 신호(s2), 및 제 1 게이트(1410a)에서 출력된 신호에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다.The power signal s2 may have a logic '1' value. The
S130 동작에서, 제 1 게이트(1410a)는 동작 전압(VVDD)을 수신할 수 있다. 따라서, S140 동작에서, 제 1 게이트(1410a)는 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 1 기준 레벨(L1)에 기초하여 신호를 출력할 수 있다. 제 1 게이트(1410a)에서 출력되는 신호는 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 1 기준 레벨(L1)에 기초하여 논리 '0'의 값 또는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. In operation S130 , the
동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 기준 레벨(L1)보다 낮은 경우, S150 동작에서, 제 1 게이트(1410a)가 논리 '1'의 값을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 몇몇 실시 예에서, 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 기준 레벨(L1)과 동일한 경우에도 제 1 게이트(1410a)가 논리 '1'의 값을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 이후, S160 동작에서, 전용 스위치(1310)는 파워 신호(s2), 및 제 1 게이트(1410a)에서 출력된 신호에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결할 수 있다.When the level of the operating voltage VVDD is lower than the first reference level L1, the
반면, 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 기준 레벨(L1)보다 높은 경우, 파워 게이팅 회로(1000a)는 S110 내지 S140 동작을 반복할 수 있다. 이 경우, 전용 스위치(1310)는 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다.On the other hand, when the level of the operating voltage VVDD is higher than the first reference level L1, the
도 6, 및 도 7은 서로 다른 유형들의 로직 게이트들에 대한 기준 레벨을 보여주는 그래프이다.6 and 7 are graphs showing reference levels for different types of logic gates.
도 6, 및 도 7은 전원 전압(VDD)이 각각 1V, 및 0.6V로 유지되는 동안 서로 다른 유형들의 로직 게이트들(예컨대, NAND4 게이트, 인버터, 및 NOR4 게이트)에 대한 기준 레벨들을 보여준다. 6 and 7 show reference levels for different types of logic gates (e.g., NAND4 gate, inverter, and NOR4 gate) while the supply voltage VDD is maintained at 1V and 0.6V, respectively.
뒤에서 설명될 것처럼, 로직 게이트들(NAND4 게이트, 인버터, 및 NOR4 게이트) 각각의 제 1 전원 단자는 전원 전압(VDD)에 연결될 수 있다. 로직 게이트들(NAND4 게이트, 인버터, 및 NOR4 게이트) 각각의 제 2 전원 단자는 접지 전압(VSS)에 연결될 수 있다. 로직 게이트들(NAND4 게이트, 인버터, 및 NOR4 게이트)은 동작 전압(VVDD)을 수신할 수 있다.As will be described later, the first power terminal of each of the logic gates (NAND4 gate, inverter, and NOR4 gate) may be connected to the power supply voltage VDD. A second power supply terminal of each of the logic gates (NAND4 gate, inverter, and NOR4 gate) may be connected to the ground voltage VSS. The logic gates (NAND4 gate, inverter, and NOR4 gate) may receive the operating voltage VVDD.
로직 게이트들(NAND4 게이트, 인버터, 및 NOR4 게이트)은 수신되는 동작 전압(VVDD)의 레벨에 따라 논리 '0'의 값 또는 논리 '1'의 값을 출력할 수 있다. 동작 전압(VVDD)의 레벨이 감소됨에 따라, 로직 게이트들(NAND4 게이트, 인버터, 및 NOR4 게이트)에서 출력되는 논리 값들이 변경될 수 있다. 로직 게이트들(NAND4 게이트, 인버터, 및 NOR4 게이트) 각각은 동작 전압(VVDD)의 레벨이 각각의 기준 레벨보다 높은 경우 논리 '0'의 값을 출력할 수 있다. 로직 게이트들(NAND4 게이트, 인버터, 및 NOR4 게이트) 각각은 동작 전압(VVDD)의 레벨이 각각의 기준 레벨보다 낮은 경우 논리 '1'의 값을 출력할 수 있다.The logic gates (NAND4 gate, inverter, and NOR4 gate) may output a logic '0' value or a logic '1' value according to the level of the operating voltage VVDD received. As the level of the operating voltage VVDD decreases, logic values output from the logic gates (NAND4 gate, inverter, and NOR4 gate) may be changed. Each of the logic gates (NAND4 gate, inverter, and NOR4 gate) may output a logic '0' value when the level of the operating voltage VVDD is higher than the respective reference level. Each of the logic gates (NAND4 gate, inverter, and NOR4 gate) may output a logic '1' value when the level of the operating voltage VVDD is lower than the respective reference level.
예로서, 도 6을 참조하면, NAND4 게이트는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 0.67V보다 높은 경우 논리 '0'의 값을 출력할 수 있다. NAND4 게이트는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 0.67V보다 낮은 경우 논리 '1'의 값을 출력할 수 있다. 따라서, NAND4 게이트에 대한 기준 레벨은 0.67일 수 있다. For example, referring to FIG. 6 , the NAND4 gate may output a logic '0' value when the level of the operating voltage VVDD is higher than 0.67V. The NAND4 gate may output a logic '1' value when the level of the operating voltage VVDD is lower than 0.67V. Thus, the reference level for the NAND4 gate may be 0.67.
도 3을 참조하여 설명된 것처럼, 기준 레벨은 전원 전압(VDD)의 레벨, 및 로직 게이트들의 유형에 기초하여 결정되는 레벨일 수 있다. 기준 레벨은 도 3을 참조하여 설명된 제 1 기준 레벨에 대응될 수 있다. 도 6을 참조하면, NAND4 게이트, 인버터, 및 NOR 게이트의 기준 레벨은 각각 0.67V, 0.51V, 및 0.36V일 수 있다. 도 7을 참조하면, NAND4 게이트, 인버터, 및 NOR 게이트의 기준 레벨은 각각 0.37V, 0.275V, 및 0.25V일 수 있다. As described with reference to FIG. 3 , the reference level may be a level determined based on the level of the power supply voltage VDD and the types of logic gates. The reference level may correspond to the first reference level described with reference to FIG. 3 . Referring to FIG. 6 , reference levels of the NAND4 gate, the inverter, and the NOR gate may be 0.67V, 0.51V, and 0.36V, respectively. Referring to FIG. 7 , reference levels of the NAND4 gate, the inverter, and the NOR gate may be 0.37V, 0.275V, and 0.25V, respectively.
도 3의 제 1 게이트 회로(1410a)는 기준 레벨이 손실 전압의 레벨보다 높은 로직 게이트로 구현될 수 있다. 예로서, 로직 블록(1100)의 손실 전압이 0.35V이고 전원 전압(VDD)의 레벨이 1V인 경우, 제 1 게이트 회로(1410a)는 NAND4 게이트 또는 인버터 또는 NOR4 게이트로 구현될 수 있다. 다른 예로서, 로직 블록(1100)의 손실 전압이 0.35V이고, 전원 전압(VDD)의 레벨이 0.6V인 경우, 제 1 게이트 회로(1410a)는 NAND4 게이트로 구현될 수 있다. The
제 1 게이트 회로(1410a)가 NAND4 게이트로 구현된 경우, 파워 게이팅 회로의 동작은 도 8을 참조하여 설명될 것이다. 제 1 게이트 회로(1410a)가 NOR4 게이트로 구현된 경우, 파워 게이팅 회로의 동작은 도 9를 참조하여 설명될 것이다. When the
도 8은 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다. 8 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 .
도 8에서 도시된 파워 게이팅 회로(1000b)의 구성 요소들(1210, 1220, 1310, 1420b)은 도 3의 파워 게이팅 회로(1000a)의 구성 요소들(1210, 1220, 1310, 1420a)에 대응하는 구성들 및 동작들을 제공할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략된다.
제어 회로(1400b)는 제 1 게이트(1410b), 및 제 2 게이트(1420b)를 포함할 수 있다. 예로서, 제 1 게이트(1410b), 및 제 2 게이트(1420b)는 각각 NAND4 게이트, 및 NAND 게이트일 수 있다.The
도 6, 및 도 7을 참조하여 설명된 것처럼, 제 1 게이트(1410b)의 제 2 기준 레벨은 제 1 게이트(1410a)의 제 1 기준 레벨보다 높을 수 있다. 제 2 기준 레벨은 제 1 기준 레벨과 유사하게 이해될 수 있다. 제어 회로(1400b)는 제어 회로(1400a)에서 논리 '0'의 값을 갖는 제어 신호(k1)가 출력되는 동작 전압(VVDD)의 레벨보다 높은 동작 전압(VVDD)의 레벨에서 논리 '0'의 값을 갖는 제어 신호(k2)를 출력할 수 있다. 따라서, 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 제 1 게이트(1410a)에 기초하는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 게이트(1410b)에 기초하는 동작 전압(VVDD)의 레벨보다 낮을 수 있다. As described with reference to FIGS. 6 and 7 , the second reference level of the
도 9는 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다. 9 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 .
도 9에서 도시된 파워 게이팅 회로(1000c)의 구성 요소들(1210, 1220, 1310, 1420c)은 도 3의 파워 게이팅 회로(1000a)의 구성 요소들(1210, 1220, 1310, 1420a)에 대응하는 구성들 및 동작들을 제공할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략된다.
제어 회로(1400c)는 제 1 게이트(1410c), 및 제 2 게이트(1420c)를 포함할 수 있다. 예로서, 제 1 게이트(1410c), 및 제 2 게이트(1420c)는 각각 NOR4 게이트, 및 NAND 게이트일 수 있다.The
도 6, 및 도 7을 참조하여 설명된 것처럼, 제 1 게이트(1410c)의 제 1 기준 레벨은 제 1 게이트(1410a)의 제 1 기준 레벨보다 낮을 수 있다. 제 3 기준 레벨은 제 1 기준 레벨과 유사하게 이해될 수 있다. 제어 회로(1400c)는 제어 회로(1400a)에서 논리 '0'의 값을 갖는 제어 신호(k1)가 출력되는 동작 전압(VVDD)의 레벨보다 높은 동작 전압(VVDD)의 레벨에서 논리 '0'의 값을 갖는 제어 신호(k3)를 출력할 수 있다. 따라서, 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 제 1 게이트(1410a)에 기초하는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 1 게이트(1410c)에 기초하는 동작 전압(VVDD)의 레벨보다 높을 수 있다. As described with reference to FIGS. 6 and 7 , the first reference level of the
도 10은 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다. FIG. 10 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 .
도 10에서 도시된 파워 게이팅 회로(1000d)의 구성 요소들(1210, 1220, 1310)은 도 3의 파워 게이팅 회로(1000a)의 구성 요소들(1210, 1220, 1310)에 대응하는 구성들 및 동작들을 제공할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략된다.
파워 컨트롤러(1150a)는 로직 블록(1100)의 동작 상태와 관련되는 파워 신호들(s4, s5)을 생성할 수 있다. The
파워 스위치들(1210, 1220)은 파워 신호(s4)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결하거나, 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다.The power switches 1210 and 1220 connect the
제어 회로(1600)는 제 1 게이트(1610), 제 1 보조 게이트(1620), 제 2 게이트(1630), 제 2 보조 게이트(1640), 제 3 게이트(1650), 및 제 4 게이트(1660)를 포함할 수 있다. 제 1 게이트(1610), 제 2 게이트(1630), 제 3 게이트(1650), 제 4 게이트(1660)는 각각 NOR4 게이트, NAND4 게이트, 쌍안정 소자(c-element), 및 OR 게이트일 수 있다. 제 1 게이트(1610), 및 제 2 게이트(1630)는 각각 도 9에 도시된 제 1 게이트(1410c), 및 도 8에 도시된 제 1 게이트(1410b)에 대응하는 구성들 및 동작들을 제공할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략된다. The
제 1 게이트(1610)의 제 4 기준 레벨, 및 제 2 게이트(1630)의 제 5 기준 레벨은 각각 제 1 게이트(1410c)의 제 3 기준 레벨, 제 1 게이트(1410b)의 제 2 기준 레벨에 대응될 수 있다. The fourth reference level of the
제 1 게이트(1610)는 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 4 기준 레벨을 비교하여 논리 '0'의 값 또는 논리 '1'의 값을 갖는 신호를 선택적으로 출력할 수 있다. 제 1 보조 게이트(1620)는 제 1 게이트(1610)에서 출력되는 신호의 논리 값과 상이한 논리 값을 갖는 신호(a1)를 출력할 수 있다. The
제 1 게이트(1630)는 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 5 기준 레벨을 비교하여 논리 '0'의 값 또는 논리 '1'의 값을 갖는 신호를 선택적으로 출력할 수 있다. 제 2 보조 게이트(1640)는 제 2 게이트(1630)에서 출력되는 신호의 논리 값과 상이한 논리 값을 갖는 신호(a2)를 출력할 수 있다. The
제 3 게이트(1650)는 신호(a1), 및 신호(a2)를 수신할 수 있다. 제 3 게이트(1650)는 신호(a1), 및 신호(a2)에 기초하여 신호(a3)를 출력할 수 있다. 신호(a3)는 신호(a1)의 논리 값, 및 신호(a2)의 논리 값에 기초하여 논리 '0'의 값 또는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. The
예로서, 제 3 게이트(1650)가 논리 '1'의 값을 갖는 신호(a3)를 출력하는 경우, 제 3 게이트(1650)는 신호(a1)의 논리 값, 및 신호(a2)의 논리 값 각각이 논리 '0'이 될 때까지 논리 '1'의 값을 갖는 신호(a3)를 출력할 수 있다. 제 3 게이트(1650)가 논리 '0'의 값을 갖는 신호(a3)를 출력하는 경우, 제 3 게이트(1650)는 신호(a1)의 논리 값, 및 신호(a2)의 논리 값 각각이 논리 '1'이 될 때까지 논리 '0'의 값을 갖는 신호(a3)를 출력할 수 있다. For example, when the
제 4 게이트(1660)는 파워 신호(s5), 및 신호(a3)에 기초하여 제어 신호(k4)를 출력할 수 있다. The
예로서, 로직 블록(1100)이 완전 동작 상태 또는 비 동작 상태에 있는 동안, 파워 신호(s5)는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 제어 신호(k4)는 파워 신호(s5)가 논리 '1'의 값을 갖는 경우 신호(a3)의 논리 값에 관계 없이 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. For example, while the
예로서, 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안, 파워 신호(s5)는 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 제어 신호(k4)는 파워 신호(s5)가 논리 '0'의 값을 갖는 경우 신호(a3)의 논리 값과 동일한 논리 값을 가질 수 있다.For example, while the
전용 스위치(1310)는 제어 신호(k4)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결하거나, 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. The
도 11은 도 10의 파워 게이팅 회로에서 로직 블록의 동작 상태에 따른 동작 전압의 레벨을 보여주는 그래프이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 10이 함께 참조된다. FIG. 11 is a graph showing operating voltage levels according to operating states of logic blocks in the power gating circuit of FIG. 10 . 10 is also referred to for better understanding of the present invention.
로직 블록(1100)이 완전 동작 상태 또는 비 동작 상태인 경우, 도 10에 개시된 파워 게이팅 회로(1000d)는 도 3에 개시된 파워 게이팅 회로(1000a)의 동작들과 대응하는 동작들을 제공할 수 있다. 로직 블록(1100)이 완전 동작 상태에 있는 경우, 도 10에 개시된 동작 전압(VVDD)의 레벨(L5)은 도 4에 개시된 동작 전압(VVDD)의 레벨(L2)에 대응될 수 있다. 이하, 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 경우의 파워 게이팅 회로(1000d)가 설명된다. When the
파워 게이팅 회로(1000d)는 파워 신호들(s4, s5)에 기초하여 로직 블록(1100)의 동작 상태를 제어할 수 있다. 시각 't2'부터 시각 't3'에서, 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 파워 신호들(s4, s5)은 각각 논리 '1'의 값 및 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 파워 스위치들(1210, 1220)은 파워 신호(s4)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. 파워 신호(s5)의 논리 값이 '0'인 경우, 제어 신호(k4)는 신호(a3)와 동일한 논리 값을 가질 수 있다. The
도 10을 참조하여 설명된 것처럼, 신호(a1)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 4 기준 레벨보다 낮아지는 경우 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 신호(a2)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 5 기준 레벨보다 낮아지는 경우 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 제 4 기준 레벨이 제 5 기준 레벨보다 낮으므로, 제 3 게이트(1650)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 4 기준 레벨보다 낮아지는 경우 논리 '0'의 값을 갖는 신호(a3)를 출력할 수 있다. 제 4 게이트(1660)는 논리 '0'의 값을 갖는 제어 신호(k4)를 출력할 수 있다.As described with reference to FIG. 10 , the signal a1 may have a logic '0' value when the level of the operating voltage VVDD is lower than the fourth reference level. Signal a2 may have a logic '0' value when the level of operating voltage VVDD is lower than the fifth reference level. Since the fourth reference level is lower than the fifth reference level, the
신호(a1)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 4 기준 레벨보다 높아지는 경우 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 신호(a2)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 5 기준 레벨보다 높아지는 경우 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 제 5 기준 레벨이 제 4 기준 레벨보다 높으므로, 제 3 게이트(1650)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 5 기준 레벨보다 높아지는 경우 논리 '1'의 값을 갖는 신호(a3)를 출력할 수 있다. 제 4 게이트(1660)는 논리 '1'의 값을 갖는 제어 신호(k4)를 출력할 수 있다.The signal a1 may have a logic '1' value when the level of the operating voltage VVDD is higher than the fourth reference level. Signal a2 may have a logic value of '1' when the level of operating voltage VVDD is higher than the fifth reference level. Since the fifth reference level is higher than the fourth reference level, the
시각 't2'부터 시각 'ta'사이에서 제어 신호(k4)는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 전용 스위치(1310)는 제어 신호(k4)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. 따라서, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 시각 't2'부터 시각 'ta'사이에서 감소될 수 있다. 제어 신호(k4)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 4 기준 레벨보다 낮아지는 경우 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 시각 'ta'에서, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 제 4 기준 레벨보다 낮아질 수 있다. 시각 'ta'에서, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 레벨(L3)일 수 있다. 레벨(L3)은 제 1 게이트(1610)의 제 4 기준 레벨보다 낮을 수 있다. 다만, 레벨(L3)은 제 4 기준 레벨에 근접할 수 있다. 따라서, 레벨(L3)은 손실 전압(V0)의 레벨보다 높을 수 있다.Between time 't2' and time 'ta', the control signal k4 may have a value of logic '1'. The
시각 'ta'부터 시각 'tb'사이에서 제어 신호(k4)는 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 전용 스위치(1310)는 제어 신호(k4)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결할 수 있다. 따라서, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 시각 'ta'부터 시각 'tb'사이에서 증가될 수 있다. 제어 신호(k4)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 5 기준 레벨보다 높아지는 경우 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 시각 'tb'에서, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 제 5 기준 레벨보다 높아질 수 있다. 시각 'tb'에서, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 레벨(L4)일 수 있다. 레벨(L4)은 제 2 게이트(1630)의 제 5 기준 레벨보다 높을 수 있다. 다만, 레벨(L4)는 제 5 기준 레벨에 근접할 수 있다. 따라서, 레벨(L4)은 레벨(L5)보다 낮을 수 있다. Between time 'ta' and time 'tb', the control signal k4 may have a value of logic '0'. The
시각 'tb부터 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 4 기준 레벨보다 낮아지는 시각 'tc'까지, 제어 신호(k4)는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 따라서, 동작 전압 라인(1920)이 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제된 시각 'tb'부터 동작 전압 라인(1920)이 전원 전압 라인(1910)으로 연결되는 시각 'tc'까지, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 다시 레벨(L3)로 감소될 수 있다. From the time 'tb' to the time 'tc' when the level of the operating voltage VVDD is lower than the fourth reference level, the control signal k4 may have a logic '1' value. Therefore, from the time 'tb' when the operating
시각 'ta'부터 시각 'tc' 사이에서의 동작들에 따라, 동작 전압(VVDD)의 레벨의 증가 및 감소가 반복될 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000d)는 파워 신호들(s4, s5), 및 제어 신호(k4)에 기초하여 동작 전압(VVDD)의 레벨이 레벨(L3)과 레벨(L4) 사이에 있도록 동작할 수 있다.According to operations between time 'ta' and time 'tc', the level of the operating voltage VVDD may be increased and decreased repeatedly. The
도 3, 및 도 4를 참조하여 설명된 동작 전압(VVDD)의 레벨은 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 실질적으로 하나의 전압 레벨(L1)로 유지될 수 있다. 동작 전압(VVDD)의 레벨을 실질적으로 하나의 전압 레벨(L1)로 유지시키기 위해, 도 3의 전용 스위치(1310)는 스위칭 동작을 끊임없이 반복해야 한다. 스위칭 동작은 전용 스위치(1310)가 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결, 및 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제하는 동작일 수 있다. The level of the operating voltage VVDD described with reference to FIGS. 3 and 4 may be substantially maintained at one voltage level L1 while the
반면, 도 10, 및 도 11을 참조하여 설명된 동작 전압(VVDD)의 레벨은 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 레벨(L3)과 레벨(L4) 사이에서 유지될 수 있다. 따라서, 도 10의 전용 스위치(1310)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 레벨(L3) 또는 레벨(L4)에 도달하는 경우에만 스위칭 동작을 할 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 전용 스위치(1310)가 소모하는 전력은 도 3에 도시된 전용 스위치(1310)가 소모하는 전력보다 적을 수 있다. On the other hand, the level of the operating voltage VVDD described with reference to FIGS. 10 and 11 may be maintained between the level L3 and the level L4 while the
도 12는 도 10의 로직 블록이 유지 상태에 있는 동안 동작 전압의 레벨이 감소되는 경우 파워 게이팅 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 10, 및 도 11이 함께 참조된다. FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation of a power gating circuit when the level of an operating voltage is reduced while the logic block of FIG. 10 is in a sustain state. 10 and 11 are referred to together to aid understanding of the present invention.
로직 블록(1100)이 유지 상태에 있기 전에, 로직 블록(1100)은 완전 동작 상태에 있다고 가정될 수 있다. Before the
따라서, 도 11을 참조하여 설명된 것처럼, S210 동작에서, 제 1 보조 게이트(1620)는 논리 '1'의 값을 갖는 신호(a1)를 출력할 수 있다. 또한, 제 2 보조 게이트(1640)는 논리 '1'의 값을 갖는 신호(a2)를 출력할 수 있다. 제 3 게이트(1650)는 신호(a1), 및 신호(a2)에 기초하여 논리 '1'의 값을 갖는 신호(a3)를 출력할 수 있다. 제어 신호(k4)는 신호(a3)와 동일한 논리 값을 가질 수 있다. Accordingly, as described with reference to FIG. 11 , in operation S210 , the first
S220 동작에서, 전용 스위치(1310)는 제어 신호(k4)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. 파워 스위치들(1210, 1220)은 파워 신호(s4)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다.In operation S220 , the
S230 동작에서, 제 1 게이트(1610), 및 제 2 게이트(1630) 각각은 동작 전압(VVDD)을 수신할 수 있다. In operation S230 , each of the
S240 동작, 및 S250 동작에서, 제 1 게이트(1610)는 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 4 기준 레벨에 기초하여 신호를 출력할 수 있다. 제 2 게이트(1630)는 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 5 기준 레벨에 기초하여 신호를 출력할 수 있다. In operations S240 and S250, the
동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 4 기준 레벨보다 낮은 경우, 동작 전압(VVDD)의 레벨이 증가될 수 있다. When the level of the operating voltage VVDD is lower than the fourth reference level, the level of the operating voltage VVDD may be increased.
동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 4 기준 레벨 이상이고, 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 5 기준 레벨보다 낮은 경우, S260 동작에서, 제 1 게이트(1610), 및 제 2 게이트(1620)는 각각 논리 '0'의 값을 갖는 신호, 및 논리 '1'의 값을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 제 1 게이트(1610)에서 출력된 신호, 및 제 2 게이트(1620)에서 출력된 신호에 기초하여, 신호(a1), 및 신호(a2)는 각각 논리 '1'의 값, 및 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000d)는 S210 내지 S250 동작을 반복할 수 있다. When the level of the operating voltage VVDD is equal to or higher than the fourth reference level and the level of the operating voltage VVDD is lower than the fifth reference level, in operation S260, the
동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 5 기준 레벨 이상인 경우, S265 동작에서, 제 1 게이트(1610), 및 제 2 게이트(1620) 각각은 논리 '0'의 값을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 제 1 게이트(1610)에서 출력된 신호, 및 제 2 게이트(1620)에서 출력된 신호에 기초하여, 신호(a1), 및 신호(a2) 각각은 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000d)는 S210 내지 S250 동작을 반복할 수 있다. When the level of the operating voltage VVDD is equal to or higher than the fifth reference level, each of the
도 13은 도 10의 로직 블록이 유지 상태에 있는 동안 동작 전압의 레벨이 증가되는 경우 파워 게이팅 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 10, 및 도 11이 함께 참조된다. FIG. 13 is a flowchart illustrating an operation of a power gating circuit when the level of an operating voltage is increased while the logic block of FIG. 10 is in a sustain state. 10 and 11 are referred to together to aid understanding of the present invention.
S310 동작에서, 제 1 보조 게이트(1620)는 논리 '0'의 값을 갖는 신호(a1)를 출력할 수 있다. 또한, 제 2 보조 게이트(1640)는 논리 '0'의 값을 갖는 신호(a2)를 출력할 수 있다. 제 3 게이트(1650)는 신호(a1), 및 신호(a2)에 기초하여 논리 '0'의 값을 갖는 신호(a3)를 출력할 수 있다. 제어 신호(k4)는 신호(a3)와 동일한 논리 값을 가질 수 있다. In operation S310, the first
S320 동작에서, 전용 스위치(1310)는 제어 신호(k4)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결할 수 있다. In operation S320, the
S330 동작에서, 제 1 게이트(1610), 및 제 2 게이트(1630) 각각은 동작 전압(VVDD)을 수신할 수 있다. In operation S330 , each of the
따라서, S340 동작에서, 제 1 게이트(1610)는 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 4 기준 레벨에 기초하여 신호를 출력할 수 있다. 제 2 게이트(1630)는 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 5 기준 레벨에 기초하여 신호를 출력할 수 있다. Accordingly, in operation S340, the
동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 5 기준 레벨 이상인 경우, 동작 전압(VVDD)의 레벨이 감소될 수 있다. When the level of the operating voltage VVDD is equal to or greater than the fifth reference level, the level of the operating voltage VVDD may decrease.
동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 5 기준 레벨보다 낮은 경우, S350 동작에서, 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 4 기준 레벨 이상일 수 있다. 제 1 게이트(1610), 및 제 2 게이트(1620)는 각각 논리 '0'의 값을 갖는 신호, 및 논리 '1'의 값을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 제 1 게이트(1610)에서 출력된 신호, 및 제 2 게이트(1620)에서 출력된 신호에 기초하여, 신호(a1), 및 신호(a2)는 각각 논리 '1'의 값, 및 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 파워 게이팅 회로(1000d)는 S310 내지 S340 동작을 반복할 수 있다. When the level of the operating voltage VVDD is lower than the fifth reference level, the level of the operating voltage VVDD may be equal to or higher than the fourth reference level in operation S350. The
도 14는 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다. 14 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 .
파워 게이팅 회로(1000e)의 구성 요소들(1210, 1220, 1310, 1720)은 파워 게이팅 회로(1000a)의 구성 요소들(1210, 1220, 1310, 1420a)에 대응하는 구성들 및 동작들을 제공할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략된다.
제어 회로(1700)는 클럭 생성기(1710), 및 제 1 게이트(1720)를 포함할 수 있다.The
클럭 생성기(1710)는 전원 전압 라인(1910)으로부터 전원 전압(VDD)을 공급받을 수 있다. 클럭 생성기(1710)는 파워 신호(s2)를 수신할 수 있다. 클럭 생성기(1710)는 공급되는 전원 전압(VDD), 및 파워 신호(s2)에 기초하여 동작할 수 있다. 파워 신호(s2)는 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 경우 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 클럭 생성기(1710)는 파워 신호(s2)의 논리 값이 '1'인 경우 클럭 신호(b1)를 출력할 수 있다.The
제 1 게이트(1720)는 파워 신호(s2), 및 클럭 신호(b1)에 기초하여 제어 신호(k5)를 출력할 수 있다. 파워 신호(s2)의 논리 값이 '1'인 경우, 제어 신호(k5)는 의 논리 값은 클럭 신호(b1)의 논리 값에 기초하여 결정될 수 있다. 예로서, 클럭 신호(b1)가 논리 '1'의 값을 갖는 경우, 제어 신호(k5)는 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 클럭 신호(b1)가 논리 '0'의 값을 갖는 경우, 제어 신호(k5)는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. The
도 15는 도 14의 파워 게이팅 회로에서 로직 블록의 동작 상태에 따른 동작 전압의 레벨을 보여주는 그래프이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 14가 함께 참조된다. FIG. 15 is a graph showing operating voltage levels according to operating states of logic blocks in the power gating circuit of FIG. 14 . 14 is referred to together to facilitate understanding of the present invention.
로직 블록(1100)이 완전 동작 상태 또는 비 동작 상태인 경우, 도 14에 개시된 파워 게이팅 회로(1000e)는 도 3에 개시된 파워 게이팅 회로(1000a)의 동작들과 대응되는 동작들을 제공할 수 있다. 로직 블록(1100)이 완전 동작 상태인 경우, 도 15에 개시된 동작 전압(VVDD)의 레벨(L8)은 도 4에 개시된 동작 전압(VVDD)의 레벨(L2)에 대응될 수 있다. When the
시각 't2'부터 시각 't3'사이에서, 파워 신호(s2)는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 클럭 생성기(1710)는 파워 신호(s2)에 기초하여 클럭 신호(b1)를 출력할 수 있다. Between the time 't2' and the time 't3', the power signal s2 may have a value of logic '1'. The
시각 't2'부터 시각 'ta'사이에서, 클럭 신호(b1)는 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 제어 신호(k5)는 클럭 신호(b1)에 기초하여 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 전용 스위치(1310)는 제어 신호(k5)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. 따라서, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 레벨(L8)에서 레벨(L6)로 강하될 수 있다. Between the time 't2' and the time 'ta', the clock signal b1 may have a value of logic '0'. The control signal k5 may have a logic '1' value based on the clock signal b1. The
시각 'ta'부터 시각 'tb'사이에서, 클럭 신호(b1)는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 제어 신호(k5)는 클럭 신호(b1)에 기초하여 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 전용 스위치(1310)는 제어 신호(k5)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로 연결할 수 있다. 따라서, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 레벨(L6)에서 레벨(L7)로 상승될 수 있다.Between the time 'ta' and the time 'tb', the clock signal b1 may have a value of logic '1'. The control signal k5 may have a logic '0' value based on the clock signal b1. The
시각 'tb'부터 시각 'tc'사이에서, 클럭 신호(b1)는 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 제어 신호(k5)는 클럭 신호(b1)에 기초하여 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 전용 스위치(1310)는 제어 신호(k5)에 기초하여 동작 전압 라인(1920)을 전원 전압 라인(1910)으로부터 연결해제할 수 있다. 따라서, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 레벨(L7)에서 레벨(L6)로 강하될 수 있다.Between the time 'tb' and the time 'tc', the clock signal b1 may have a value of logic '0'. The control signal k5 may have a logic '1' value based on the clock signal b1. The
클럭 생성기(1710)는 레벨(L6)이 손실 전압(V0)의 레벨보다 높도록 클럭 신호(b1)의 주기, 및 시각 'ta'와 시각 't2'사이의 시간 길이를 제어할 수 있다. 또한, 클럭 생성기(1710)는 레벨(L7)이 레벨(L8)보다 낮도록 클럭 신호(b1)의 주기, 및 시각 'ta'와 시각 't2'사이의 시간 길이를 제어할 수 있다.The
클럭 신호(b1)의 주기는 'tc-ta'일 수 있다. 시각 't3'까지, 클럭 생성기(1710)는 시각'ta'부터 시각 'tc'사이에서 생성된 클럭 신호(b1)의 파형과 동일한 파형을 갖는 클럭 신호(b1)를 반복하여 출력할 수 있다. 클럭 신호(b1)에 기초하여, 시각 'ta'부터 시각 't3'사이에서, 동작 전압(VVDD)의 레벨이 레벨(L6)로 강하되는 동작과 동작 전압(VVDD)의 레벨이 레벨(L7)로 상승되는 동작이 반복될 수 있다. 따라서, 클럭 신호(b1)의 주기의 길이가 길어지는 경우, 레벨(L6)과 레벨(L7) 사이의 레벨 차이가 커질 수 있다. The period of the clock signal b1 may be 'tc-ta'. Until time 't3', the
클럭 생성기(1710)는 논리 '1'의 값을 갖는 클럭 신호(b1)가 출력되기 시작하는 시각 'ta'를 제어할 수 있다. 시각 'ta'와 시각 't2'사이의 시간 길이에 따라, 시각 'ta'부터 시각 't3'사이에서 유지되는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 변경될 수 있다. 예로서, 시각 'ta'와 시각 't2'사이의 시간 길이가 길어짐에 따라, 시각 'ta'에서의 동작 전압(VVDD)의 레벨이 레벨(L6)보다 낮아질 수 있다. 이 경우, 동작 전압(VVDD)의 레벨은 레벨(L6)보다 낮은 레벨과 레벨(L7)보다 낮은 레벨 사이에서 유지될 수 있다.The
도 3을 참조하여 설명된 것처럼, 제어 회로(1400a)는 제어 신호(k1)를 출력하기 위해 동작 전압(VVDD)을 수신할 수 있다. 반면, 도 14에 도시된 제어 회로(1700)는 동작 전압(VVDD)을 수신함 없이 제어 신호(k5)를 출력할 수 있다.As described with reference to FIG. 3 , the
파워 게이팅 회로(1000a)는 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 동작 전압(VVDD)의 레벨이 실질적으로 제 1 기준 레벨(L1)과 동일한 레벨로 유지하도록 동작할 수 있다. 제 1 기준 레벨(L1)은 제 1 게이트(1410)의 유형에 기초하여 결정될 수 있다. 반면, 파워 게이팅 회로(1000e)는 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안 동작 전압(VVDD)의 레벨이 레벨(L6)과 레벨(L7) 사이의 레벨로 유지되도록 동작할 수 있다. 레벨(L6), 및 레벨(L7)은 클럭 신호(b1)의 주기의 길이, 및 시각 'ta'와 시각 't2'사이의 시간 길이에 기초하여 결정될 수 있다. The
동작 전압(VVDD)의 레벨을 실질적으로 하나의 전압 레벨(L1)로 유지시키기 위해, 도 3의 전용 스위치(1310)는 스위칭 동작을 끊임없이 반복해야 한다. 도 14에 도시된 전용 스위치(1310)에서 발생되는 스위칭 동작의 주기는 클럭 신호(b1)의 주기와 일치할 수 있다. 클럭 생성기(1710)는 클럭 신호(b1)의 주기를 제어할 수 있다. 따라서, 도 14에 도시된 전용 스위치(1310)가 소모하는 전력은 도 3에 도시된 전용 스위치(1310)가 소모하는 전력보다 적을 수 있다. In order to maintain the level of the operating voltage VVDD at substantially one voltage level L1, the
도 16은 도 2의 파워 게이팅 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다. 16 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power gating circuit of FIG. 2 .
도 16에서 도시된 파워 게이팅 회로(1000f)의 구성 요소들(1210, 1220, 1310, 1820)은 도 3의 파워 게이팅 회로(1000a)의 구성 요소들(1210, 1220, 1310, 1420a)에 대응하는 구성들 및 동작들을 제공할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략된다.
제어 회로(1800)는 모니터링 회로(1810), 및 제 1 게이트(1820)를 포함할 수 있다.The
모니터링 회로(1810)는 전원 전압 라인(1910)으로부터 전원 전압(VDD)을 공급받을 수 있다. 모니터링 회로(1810)는 파워 신호(s2)를 수신할 수 있다. 모니터링 회로(1810)는 공급되는 전원 전압(VDD), 및 파워 신호(s2)에 기초하여 동작할 수 있다. 파워 신호(s2)는 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 경우 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. 모니터링 회로(1810)는 파워 신호(s2)의 논리 값이 '1'인 경우 신호(c1)를 출력할 수 있다. The
모니터링 회로(1810)는 동작 전압(VVDD)을 수신할 수 있다. 모니터링 회로(1810)는 동작 전압(VVDD)의 레벨에 대응되는 변환 값을 출력할 수 있다. 모니터링 회로(1810)는 하나 이상의 기준 값을 이용할 수 있다. 하나 이상의 기준 값에 관한 정보는 모니터링 회로(1810)에 저장되거나 다른 메모리 소자에 저장될 수 있다. 하나 이상의 기준 값은 각각 전압의 레벨들에 대응될 수 있다. The
모니터링 회로(1810)는 변환 값과 하나 이상의 기준 값을 비교할 수 있다. 모니터링 회로(1810)는 비교 결과에 기초하여 신호(c1)를 출력할 수 있다. 비교 결과에 기초하여 신호(c1)를 출력하는 동작은 도 17을 참조하여 설명될 것이다. 로직 블록(1100)이 유지 동작 상태에 있는 경우의 동작 전압(VVDD)의 레벨은 하나 이상의 기준 값에 대응하는 전압의 레벨들과 관련될 수 있다. The
제 1 게이트(1820)는 파워 신호(s2), 및 신호(c1)에 기초하여 제어 신호(k6)를 출력할 수 있다. 파워 신호(s2)의 논리 값이 '1'인 경우, 제어 신호(k6)의 논리 값은 신호(c1)의 논리 값에 기초하여 결정될 수 있다. 예로서, 신호(c1)가 논리 '1'의 값을 갖는 경우, 제어 신호(k6)는 논리 '0'의 값을 가질 수 있다. 신호(c1)가 논리 '0'의 값을 갖는 경우, 제어 신호(k6)는 논리 '1'의 값을 가질 수 있다. The
도 17은 도 16의 제어 회로의 예시적인 구성을 보여주는 회로도이다. 17 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the control circuit of FIG. 16;
제어 회로(1800)는 모니터링 회로(1810), 및 제 1 게이트(1820)를 포함할 수 있다. 모니터링 회로(1810)는 지연 회로들(1811, 1812), 및 비교 회로(1813)를 포함할 수 있다. 다만, 모니터링 회로(1810)는 두 개의 지연 회로들(1811, 1812)을 포함하는 것으로 한정되지 않고, 모니터링 회로(1810)는 하나 이상의 지연 회로를 포함할 수 있다. 모니터링 회로(1810)는 파워 신호(s2)에 기초하여 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안에만 동작할 수 있다. 따라서, 이하 로직 블록(1100)이 유지 상태에 있는 동안의 제어 회로(1800)의 동작에 대해 설명된다. The
지연 회로(1811)는 동작 전압(VVDD)을 수신할 수 있다. 지연 회로(1811)는 동작 전압(VVDD)의 레벨에 기초하여 신호(c2)를 출력할 수 있다. 신호(c2)는 논리 '0'의 값 또는 논리 '1'의 값을 선택적으로 가질 수 있다.The
지연 회로(1811)는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 제 6 기준 레벨보다 높은 경우 논리 '0'의 값을 갖는 신호(c2)를 출력할 수 있다. 예로서, 지연 회로(1811)는 인버터를 포함할 수 있다. 제 6 기준 레벨은 도 3에서 설명된 제 1 기준 레벨에 대응될 수 있다. The
지연 회로(1811)에서 제 1 딜레이가 발생될 수 있다. 제 1 딜레이는 지연 회로(1811)가 동작 전압(VVDD)을 수신한 시각과 지연 회로(1811)가 신호(c2)를 출력한 시각 사이의 차이일 수 있다. 제 1 딜레이에 의해, 제 6 기준 레벨보다 높은 레벨을 갖는 동작 전압(VVDD)이 수신된 시각에서, 지연 회로(1811)는 논리 '1'의 값을 갖는 신호(c2)를 출력할 수 있다. 제 1 딜레이는 동작 전압(VVDD)의 레벨이 높아질수록 길어질 수 있다. 신호(c2)의 논리 값은 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 1 딜레이에 기초하여 결정될 수 있다. A first delay may be generated in the
지연 회로(1812)는 신호(c2)를 수신할 수 있다. 지연 회로(1812)는 신호(c2)에 기초하여 신호(c3)를 출력할 수 있다. 신호(c3)는 논리 '0'의 값 또는 논리 '1'의 값을 선택적으로 가질 수 있다.
예로서, 지연 회로(1812)는 인버터를 포함할 수 있다. 지연 회로(1812)는 논리 '0'의 값을 갖는 신호(c2)를 수신하는 경우, 논리 '1'의 값을 갖는 신호(c3)를 출력할 수 있다. As an example, the
지연 회로(1812)에서 제 2 딜레이가 발생될 수 있다. 제 2 딜레이는 지연 회로(1812)가 신호(c2)를 수신한 시각과 지연 회로(1812)가 신호(c3)를 출력한 시각 사이의 차이일 수 있다. 제 2 딜레이에 의해, 논리 '0'의 값을 갖는 신호(c2)가 수신된 시각에서, 지연 회로(1811)는 논리 '0'의 값을 갖는 신호(c3)를 출력할 수 있다. 신호(c3)의 논리 값은 동작 전압(VVDD)의 레벨, 및 제 2 딜레이에 기초하여 결정될 수 있다. A second delay may be generated in the
비교 회로(1813)는 신호들(c2, c3)을 수신할 수 있다. 비교 회로(1813)는 신호(c2, c3)에 대응하는 변환 값을 생성할 수 있다. 예로서, 신호들(c2, c3)이 각각 논리 '1'의 값, 및 논리 '0'의 값을 가지는 경우 변환 값은 '10'일 수 있다. 변환 값은 신호들(c2, c3)의 논리 값들에 기초하여 결정되므로, 변환 값은 동작 전압(VVDD)의 레벨, 제 1 딜레이, 및 제 2 딜레이와 관련된 값일 수 있다. 변환 값은 동작 전압(VVDD)의 레벨에 대한 정보를 포함할 수 있다. Comparing
비교 회로(1813)는 하나 이상의 기준 값을 이용할 수 있다. 하나의 기준 값은 하나의 전압 레벨에 대응되는 정보를 포함할 수 있다. 비교 회로(1813)는 변환 값과 하나 이상의 기준 값을 비교할 수 있다. 비교 회로(1813)는 비교 결과에 기초하여 신호(c1)를 출력할 수 있다. The
예로서, 비교 회로(1813)는 제 1 기준 값, 제 2 기준 값, 및 제 3 기준 값을저장할 수 있다. 제 1 기준 값인 '11', 제 2 기준 값인 '01', 및 제 3 기준 값인 '00'은 각각 제 1 전압 레벨, 제 2 전압 레벨, 및 제 3 전압 레벨에 대응될 수 있다. 제 1 전압 레벨은 제 2 전압 레벨보다 낮고, 제 2 레벨은 제 3 레벨보다 낮을 수 있다. For example, the
예로서, 비교 회로(1813)는 제 1 기준 값, 제 3 기준 값, 및 변환 값을 비교할 수 있다. 비교 회로(1813)는 변환 값이 제 3 기준 값인 경우 논리 '0'의 값을 갖는 신호(c1)를 출력할 수 있다. 비교 회로(1813)는 변환 값이 제 3 기준 값에서 제 1 기준 값으로 변경될 때까지 논리 '0'의 값을 갖는 신호(c1)를 출력할 수 있다. 비교 회로(1813)는 변환 값이 제 1 기준 값인 경우 논리 '1'의 값을 갖는 신호(c1)를 출력할 수 있다. 비교 회로(1813)는 변환 값이 제 1 기준 값에서 제 3 기준 값으로 변경될 때까지 논리 '0'의 값을 갖는 신호(c1)를 출력할 수 있다. For example, the
따라서, 파워 게이팅 회로(1000f)의 동작 전압(VVDD)의 레벨은 도 11에서 설명된 파워 게이팅 회로(1000d)의 동작 전압(VVDD)의 레벨과 대응될 수 있다. 제 1 전압 레벨, 및 제 3 전압 레벨은 각각 도 11에서 설명된 제 4 기준 레벨, 도 11에서 설명된 제 5 기준 레벨에 대응될 수 있다.Accordingly, the level of the operating voltage VVDD of the
본 개시의 실시 예들에서, 파워 게이팅 회로(1000)는 전원 전압(VVDD), 동작 전압(VVD), 및 접지 전압(VSS)외의 다른 전압을 수신함이 없이 동작 전압의 레벨을 제어할 수 있다. 또한, 제어 회로(1400)가 디지털 회로로 구현됨으로써, 파워 게이팅 회로(1000)의 면적이 감소될 수 있다. In example embodiments of the present disclosure, the
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.The foregoing are specific embodiments for carrying out the present invention. The present invention will include not only the above-described embodiments, but also embodiments that can be simply or easily changed in design. In addition, the present invention will also include techniques that can be easily modified and practiced using the embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should not be defined by the following claims as well as those equivalent to the claims of this invention.
Claims (10)
상기 로직 블록이 상기 제 1 동작 상태에 있는 동안 상기 제 1 전압 라인의 제 1 전압의 레벨이 기준 레벨보다 낮아지는 경우 제 1 논리 값의 제어 신호를 출력하도록 구성되는 게이트 회로; 및
상기 제어 신호의 상기 제 1 논리 값에 기초하여 상기 제 1 전압 라인을 상기 제 2 전압 라인으로 연결하도록 구성되는 제 2 스위치 회로를 포함하되,
상기 기준 레벨은 상기 게이트 회로에 포함되는 로직 게이트의 유형 및 상기 제 2 전압 라인의 제 2 전압의 레벨에 기초하여 변하는 파워 게이팅 회로.a first switch circuit configured to disconnect the first voltage line from a second voltage line while a logic block coupled to the first voltage line is in a first operating state;
a gate circuit configured to output a control signal having a first logic value when a level of a first voltage of the first voltage line is lower than a reference level while the logic block is in the first operating state; and
a second switch circuit configured to connect the first voltage line to the second voltage line based on the first logic value of the control signal;
The power gating circuit of claim 1 , wherein the reference level changes based on a type of a logic gate included in the gate circuit and a level of the second voltage of the second voltage line.
상기 게이트 회로는 상기 로직 블록이 상기 제 1 동작 상태에 있는 동안 상기 제 1 전압의 상기 레벨이 상기 기준 레벨보다 높은 경우 상기 제 1 논리 값과 상이한 제 2 논리 값을 갖는 상기 제어 신호를 출력하도록 더 구성되고,
상기 제 2 스위치 회로는 상기 제어 신호의 상기 제 2 논리 값에 기초하여 상기 제 1 전압 라인을 상기 제 2 전압 라인으로부터 연결해제하도록 더 구성되는 파워 게이팅 회로.According to claim 1,
The gate circuit is further configured to output the control signal having a second logic value different from the first logic value when the level of the first voltage is higher than the reference level while the logic block is in the first operating state. constituted,
and the second switch circuit is further configured to disconnect the first voltage line from the second voltage line based on the second logic value of the control signal.
상기 로직 블록이 상기 제 1 동작 상태 또는 제 2 동작 상태에 있도록 상기 로직 블록의 동작 상태와 관련되는 파워 신호를 생성하도록 구성되는 파워 컨트롤러를 더 포함하는 파워 게이팅 회로.According to claim 1,
and a power gating circuit configured to generate a power signal related to an operating state of the logic block such that the logic block is in the first operating state or the second operating state.
상기 제 1 스위치 회로는 상기 로직 블록이 상기 제 2 동작 상태에 있는 동안 상기 파워 신호에 기초하여 상기 제 1 전압 라인을 상기 제 2 전압 라인으로 연결하도록 더 구성되고,
상기 게이트 회로는 상기 로직 블록이 상기 제 2 동작 상태에 있는 동안 상기 파워 신호에 기초하여 상기 제 1 논리 값과 상이한 제 2 논리 값을 갖는 상기 제어 신호를 출력하도록 더 구성되고,
상기 제 2 스위치 회로는 상기 제어 신호의 상기 제 2 논리 값에 기초하여 상기 제 1 전압 라인을 상기 제 2 전압 라인으로부터 연결해제하도록 더 구성되는 파워 게이팅 회로.According to claim 4,
the first switch circuit is further configured to connect the first voltage line to the second voltage line based on the power signal while the logic block is in the second operating state;
the gate circuit is further configured to output the control signal having a second logic value different from the first logic value based on the power signal while the logic block is in the second operating state;
and the second switch circuit is further configured to disconnect the first voltage line from the second voltage line based on the second logic value of the control signal.
상기 제 1 모드에서, 상기 제어 신호의 상기 제 1 논리 값에 기초하여 상기 제 1 전압 라인을 제 2 전압 라인으로부터 연결해제하고 상기 제어 신호의 상기 제 2 논리 값에 기초하여 상기 제 1 전압 라인을 상기 제 2 전압 라인으로 연결하도록 구성되는 제 1 스위치 회로를 포함하되,
상기 제 1 기준 레벨은 상기 게이트 회로에 포함되는 로직 게이트의 유형 및 상기 제 2 전압 라인의 제 2 전압의 레벨에 기초하여 변하는 파워 게이팅 회로.In a first mode, a gate circuit configured to output a control signal selectively having a first logic value or a second logic value based on a level of a first voltage of a first voltage line connected to the logic block and a first reference level. ; and
In the first mode, the first voltage line is disconnected from the second voltage line based on the first logic value of the control signal and the first voltage line is disconnected based on the second logic value of the control signal. A first switch circuit configured to connect to the second voltage line,
The power gating circuit of claim 1 , wherein the first reference level is changed based on a type of a logic gate included in the gate circuit and a level of a second voltage of the second voltage line.
상기 게이트 회로는 상기 제 1 모드에서 상기 제 1 전압의 상기 레벨이 상기 제 1 기준 레벨보다 높은 경우 상기 제 1 논리 값의 상기 제어 신호를 출력하고, 상기 제 1 모드에서 상기 제 1 전압의 상기 레벨이 상기 제 1 기준 레벨보다 낮아지는 경우 상기 제 2 논리 값의 상기 제어 신호를 출력하도록 더 구성되는 파워 게이팅 회로.According to claim 6,
The gate circuit outputs the control signal of the first logic value when the level of the first voltage is higher than the first reference level in the first mode, and the level of the first voltage in the first mode The power gating circuit is further configured to output the control signal of the second logic value when the value becomes lower than the first reference level.
상기 게이트 회로는 상기 제 1 전압에 기초하여 상기 제어 신호와 관련되는 신호들을 출력하는 제 1 로직 게이트 및 제 2 로직 게이트를 포함하고,
상기 게이트 회로는 상기 제 1 전압의 상기 레벨, 상기 제 1 기준 레벨, 및 제 2 기준 레벨에 기초하여 상기 제 1 논리 값의 상기 제어 신호 또는 상기 제 2 논리 값의 상기 제어 신호를 선택적으로 출력하도록 더 구성되고,
상기 제 1 기준 레벨은 상기 제 1 로직 게이트의 유형 및 상기 제 2 전압의 상기 레벨에 기초하여 변하고,
상기 제 2 기준 레벨은 상기 제 2 로직 게이트의 유형 및 상기 제 2 전압의 상기 레벨에 기초하여 변하는 파워 게이팅 회로.According to claim 6,
The gate circuit includes a first logic gate and a second logic gate outputting signals related to the control signal based on the first voltage;
The gate circuit is configured to selectively output the control signal of the first logic value or the control signal of the second logic value based on the level of the first voltage, the first reference level, and the second reference level. more composed,
the first reference level varies based on the type of the first logic gate and the level of the second voltage;
wherein the second reference level varies based on the type of the second logic gate and the level of the second voltage.
상기 제 1 모드에서 상기 제 1 기준 레벨이 상기 제 2 기준 레벨보다 낮은 경우,
상기 게이트 회로는,
상기 제 1 전압의 상기 레벨이 감소하는 제 1 시간 구간에서 상기 제 1 전압의 상기 레벨이 상기 제 1 기준 레벨보다 낮은 경우 상기 제 2 논리 값의 상기 제어 신호를 출력하고,
상기 제 1 전압의 상기 레벨이 증가하는 제 2 시간 구간에서 상기 제 1 전압의 상기 레벨이 상기 제 2 기준 레벨보다 낮은 경우 상기 제 2 논리 값의 상기 제어 신호를 출력하도록 더 구성되는 파워 게이팅 회로.According to claim 8,
When the first reference level is lower than the second reference level in the first mode,
The gate circuit,
outputting the control signal of the second logic value when the level of the first voltage is lower than the first reference level in a first time interval in which the level of the first voltage decreases;
and outputting the control signal of the second logic value when the level of the first voltage is lower than the second reference level in a second time interval in which the level of the first voltage increases.
상기 제 1 모드에서, 상기 제 1 스위치 회로는 상기 제 1 전압의 상기 레벨이 상기 제 2 기준 레벨로 되는 경우 상기 제 1 전압 라인을 상기 제 2 전압 라인으로부터 연결해제하고 상기 제 1 전압의 상기 레벨이 상기 제 1 기준 레벨로 되는 경우 상기 제 1 전압 라인을 상기 제 2 전압 라인으로 연결하도록 더 구성되는 파워 게이팅 회로.According to claim 9,
In the first mode, the first switch circuit disconnects the first voltage line from the second voltage line when the level of the first voltage becomes the second reference level and the level of the first voltage The power gating circuit is further configured to connect the first voltage line to the second voltage line when the voltage becomes the first reference level.
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Patent Citations (1)
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US20080272652A1 (en) * | 2007-05-03 | 2008-11-06 | Sachin Satish Idgunji | Virtual power rail modulation within an integrated circuit |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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V.A. Pedroni. Low-voltage high-speed Schmitt trigger and compact window comparator. Electronics Letters. Vol 41. 2005.10.27. p.1213 - 1214.* |
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