优化半导体器件的偏置点.pdf

上传人:a1 文档编号:1276445 上传时间:2018-04-12 格式:PDF 页数:16 大小:557.83KB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201010298473.6

申请日:

2010.09.29

公开号:

CN102033979A

公开日:

2011.04.27

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20100929|||公开

IPC分类号:

G06F17/50; H01L21/00

主分类号:

G06F17/50

申请人:

硅实验室公司

发明人:

D·J·库利

地址:

美国德克萨斯州

优先权:

2009.09.29 US 12/568823

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司 72001

代理人:

李娜;李家麟

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明涉及优化半导体器件的偏置点。在一个实施例中,一种方法包括确定与具有多种器件类型的芯片的操作关联的环境条件,基于确定的环境条件访问芯片中存储的表格,以及在基于确定的环境条件从表格获取的偏置点下动态地操作芯片。

权利要求书

1: 一种方法, 包括 : 确定与包括多种器件类型的半导体管芯的操作关联的环境条件 ; 基于确定的环境条件访问半导体管芯的存储装置中的表格, 该表格包含一组偏置点 ; 以及 在基于确定的环境条件从表格获取的偏置点下动态地操作半导体管芯。
2: 权利要求 1 的方法, 还包括基于每种器件类型的操作对于半导体管芯的多种器件类 型的每一种确定极限值, 以及将用于每种器件类型的极限值存储到存储装置中。
3: 权利要求 2 的方法, 还包括对于多个晶体管配置的每一个确定极限值, 其中所述晶 体管与所述多种器件类型的第一器件类型相对应。
4: 权利要求 3 的方法, 还包括对于多个电阻器配置的每一个确定极限值, 其中所述电 阻器与所述多种器件类型的第二器件类型相对应。
5: 权利要求 4 的方法, 还包括对于多个电容器配置的每一个确定极限值, 其中所述电 容器与所述多种器件类型的第三器件类型相对应。
6: 权利要求 2 的方法, 还包括使用半导体管芯的控制器基于半导体管芯的环境条件和 试探法对于半导体管芯的多个块的每一个确定偏置点, 其中将表格分割成多个部分, 每个 部分与所述块中的至少一个关联并且包括多个偏置点, 每个偏置点与一组环境条件相对应 并且基于所述多种器件类型的每一种的确定的极限值。
7: 权利要求 2 的方法, 其中半导体管芯是混合信号无线电接收器, 其包括模拟前端、 数 字信号处理器、 微控制器以及存储所述极限值和表格的非易失性存储装置。
8: 权利要求 7 的方法, 其中当用户改变频道时, 微控制器动态地确定偏置点。
9: 一种设备, 包括 : 晶体管传感器, 其包括可开关地耦合到第一测试线以便接收测试信号并且输出测试输 出的多种不同的晶体管类型 ; 电阻器传感器, 其包括可开关地耦合到第二测试线以便接收测试信号并且输出测试输 出的多种不同的电阻器类型 ; 电容器传感器, 其包括可开关地耦合到第三测试线以便接收测试信号并且输出测试输 出的多种不同的电容器类型 ; 温度传感器, 其产生代表所述设备操作的温度的值 ; 电压传感器, 其产生代表耦合到所述设备的电源的电压的输出 ; 模数转换器 (ADC), 其可开关地耦合到每个所述传感器以便数字化相应的输出 ; 以及 微控制器, 其控制这些传感器到 ADC 的开关, 接收相应的数字化输出, 对于所述不同的 晶体管类型、 电阻器类型和电容器类型的每一种类型确定极限, 将每一个确定的极限存储 到第一存储装置中, 基于确定的极限确定所述设备的多个块的每一个的一组偏置点并且将 这组偏置点存储到所述设备的第二存储装置中。
10: 权利要求 9 的设备, 其中微控制器基于该设备的当前温度和电源的当前电压动态 地从与该设备的第一块相对应且存储在第二存储装置中的偏置点组中选择操作该块的偏 置点。
11: 权利要求 10 的设备, 其中微控制器动态地选择偏置点以便降低该设备的功耗。
12: 权利要求 9 的设备, 其中 ADC 是不与该设备的信号路径关联的辅助 ADC。 2
13: 权利要求 12 的设备, 其中该设备包括包含信号路径的无线电调谐器, 该无线电调 谐器接收且处理射频 (RF) 信号以便获得音频输出信号。
14: 一种系统, 包括 : 在单个半导体管芯上形成的接收器, 该接收器包括信号路径, 其具有接收且处理射频 (RF) 信号以便提供数字输出的模拟前端以及接收该数字输出且处理该数字输出以便产生 内容信号的数字信号处理器 (DSP), 其中该接收器包括 : 至少一个工艺传感器, 其产生指示半导体管芯的多种器件类型的工艺极限信息的输 出; 至少一个环境传感器, 其产生指示半导体管芯的环境条件的输出 ; 模数转换器 (ADC), 其可开关地耦合到每个所述传感器以便数字化相应的输出 ; 微控制器, 其耦合到 ADC 以便控制所述传感器到 ADC 的开关, 接收相应的数字化输出, 对于所述多个器件类型的每一种类型确定工艺极限信息, 并且基于该工艺极限信息确定接 收器的多个块的每一个的一组偏置点, 该组偏置点的每一个包括多个偏置点, 每个与接收 器可以操作的环境条件关联 ; 非易失性存储装置, 其存储接收器的所述多个块的每一个的偏置点组。
15: 权利要求 14 的系统, 其中微控制器基于接收器的当前温度和电池电压动态地从与 接收器的第一块相对应且存储在非易失性存储装置中的偏置点组中选择操作该第一块的 偏置点。
16: 权利要求 15 的系统, 其中控制器动态地选择偏置点以便降低接收器的功耗。
17: 权利要求 14 的系统, 其中 ADC 是不与所述信号路径关联的辅助 ADC。

说明书


优化半导体器件的偏置点

    【技术领域】
     本发明涉及优化半导体器件的偏置点。背景技术 在半导体芯片的制造中, 工艺的变化可能导致片上器件的特性的变化。 通常, 片上 器件可以由其工艺极限 (process corner) 表征。换言之, 根据制造工艺的变化, 芯片上形 成的器件 ( 例如晶体管等等 ) 可能具有不同的工艺极限。这意味着它们以稍微不同的特性 ( 例如电压特性、 操作速度等等 ) 操作。通常, 工艺极限一般可以设置为 : 最小值, 典型值和 最大值 ; 慢, 中, 快; 或者其他这样的划分特性。在半导体芯片的设计中, 该设计确保从该设 计制造的给定芯片将像希望的那样操作, 诸如信号带宽、 处理速度等等之类的所有特性被 设置成使得操作在最小工艺极限处或最坏情况下是足够的。
     类似地, 不同工艺极限的器件需要不同数量的操作功率。 然而, 为了确保给定设计 的所有半导体芯片像希望的那样操作, 也针对最坏的情况 ( 例如慢过程、 热温度和低电压 )
     设置芯片设计的偏置点。 这些偏置点用来产生提供给各个不同的器件以使它们能够操作的 片上电流和电压。通过在设计过程中设置最坏情况下的这些偏置点, 更快工艺极限处的器 件的功耗消耗多于正确操作所需的功率。
     除了由于工艺变化而引起的半导体芯片的变化之外, 半导体性能的特性也可能由 于电压和温度而变化。换言之, 随着电压的变化, 例如器件以其操作的电池电压变化, 可能 发生性能的变化。类似地, 随着温度从标称温度变化, 器件操作可能受影响。这在依照互补 金属氧化物半导体 (CMOS) 工艺形成的半导体器件方面确实是这样, 因为这样的半导体芯 片可能具有变化的性能和功耗, 其取决于工艺、 电压和温度。
     虽然设计考虑因素可能考虑了上面讨论的最坏情况, 但是对于从给定设计形成的 大多数芯片而言, 功耗可能受到负面的影响。这种增加的功耗尤其是在诸如移动设备之类 的电池操作的设备方面可能负面地影响性能并且增大成本, 所述移动设备包括蜂窝电话、 移动因特网设备、 无线电装置等等。 发明内容
     依照本发明的一个方面, 一种方法包括确定与具有多种器件类型的芯片的操作关 联的环境条件, 基于确定的环境条件访问表格, 以及在基于确定的环境条件从表格获取的 偏置点下动态地操作芯片。这种偏置点可以用来基于器件的条件和工艺极限降低功耗。可 以例如在受控的情况下基于芯片的操作对于不同的器件类型确定这样的极限。 在一些实现 方式中, 芯片的控制器可以基于选择的环境条件和试探法 (heuristics) 对于半导体管芯 的多个块的每一个确定偏置点。在一种特定的实现方式中, 芯片可以是混合信号无线电接 收器, 其包括模拟前端、 数字信号处理器、 微控制器以及存储确定的极限值和表格的非易失 性存储装置。
     本发明的另一方面针对一种设备, 该设备包括 : 各种部件传感器, 例如晶体管、 电阻器和电容器传感器, 每个传感器包括可开关地耦合到测试线以便接收测试信号并且输出 测试输出的多种不同的部件类型 ; 温度传感器 ; 以及测量诸如电池之类的电源的电压的电 压传感器。该设备还可以包括 : 模数转换器 (ADC), 其可开关地耦合到每个所述传感器以便 数字化相应的输出 ; 以及微控制器, 其控制传感器到 ADC 的开关, 接收 ADC 输出, 对于所述不 同的部件类型的每一种类型确定极限, 基于确定的极限确定一个或多个电路块的一组偏置 点并且存储这组偏置点。此后, 微控制器可以基于当前的温度和电压动态地从存储的偏置 点组中选择偏置点。
     在诸如在单个半导体管芯上形成的接收器之类的系统中, 可以将如上所述的设备 结合到该管芯中。通常, 接收器可以包括信号路径, 其具有接收且处理射频 (RF) 信号以便 提供数字输出的模拟前端以及接收该数字输出且处理该数字输出以便产生内容信号的数 字信号处理器 (DSP)。 在操作期间, 微控制器可以基于接收器的当前温度和电池电压动态地 从所述偏置点组中选择操作接收器的一个或多个块的偏置点。 附图说明
     图 1 为依照本发明一个实施例的表征方法的流程图。
     图 2 为依照本发明一个实施例的操作方法的流程图。
     图 3 为依照本发明一个实施例的半导体芯片一部分的框图。
     图 4 为依照本发明实施例的各种片上传感器的另一实现方式的框图。
     图 5 为依照本发明一个实施例的无线电接收器的框图。
     图 6 为依照本发明实施例的系统的框图。 具体实施方式
     在各种实现方式中, 可以在动态偏置点处操作半导体芯片以便降低功耗。可以就 变化的工艺、 电压和温度对于各种条件优化这样的偏置点。 通常, 半导体芯片可以包括许多 不同类型的器件, 其可以依照工艺极限来表征。基于该工艺极限信息并且进一步基于与半 导体芯片关联的试探法, 可以根据给定半导体芯片上存在的这些特定工艺极限对于变化的 环境条件建立一组偏置点。如在本文中所使用的, 术语 “偏置点” 可以是提供给半导体芯片 的给定块以便允许操作的电流和电压的组合。 因此, 在各种实现方式中, 从具有不同工艺极 限的相同半导体晶片制造的多个半导体芯片可能具有用于操作该给定半导体芯片的不同 偏置点, 使得优化的偏置点能够用于每个给定芯片, 从而允许降低功耗。
     如下面进一步讨论的, 实施例可以在许多不同类型的半导体芯片中实现, 包括例 如诸如单芯片混合信号 CMOS 无线电调谐器之类的无线电装置, 其包括包含接收且下转换 到来的射频 (RF) 信号的模拟前端的模拟电路以及解调且进一步处理下转换的信号以便提 供音频输出的数字电路, 例如数字信号处理器 (DSP)。 其他实例可以结合其他 RF 接收器、 发 射器等等使用, 但是本发明的范围并不限于该方面。 实施例因而可以提供动态偏置算法, 其 依照其工艺极限信息以及其包括例如其环境温度和操作电压 ( 例如电池电压 ) 的当前环境 条件动态地偏置特定半导体芯片。 也可以考虑诸如由于各层的机械应力和硅效应而引起的 管芯的扭转之类的其他条件。
     实施例还可以提供多个偏置控制级别。换言之, 基于给定半导体芯片的工艺极限信息, 可以确定一组偏置点并且将其存储到芯片中。然后, 在操作期间, 一个或多个缺省代 码可以用来对于芯片的各种电路设置偏置点。更进一步, 可以在另一控制功耗级别下使用 动态偏置控制。特别地, 代替使用 ( 一个或多个 ) 缺省偏置点的是, 基于操作期间接收的信 息, 例如电压和温度信息, 可以确定最优偏置点并且将其用于控制芯片的各种电路的偏置 以便允许实现最大的功率节省。
     现在参照图 1, 其示出了依照本发明一个实施例的方法的流程图。如图 1 所示, 方 法 100 可以用来确定半导体芯片的各种器件的工艺极限。在各种实施例中, 被执行以获得 工艺极限信息的测试可以在各个位置并且通过各个实体发生, 例如它可以通过制造半导体 晶片的半导体制造设施在探针测试级别、 在后端测试级别下进行或者作为最终产品由顾客 进行。 在这些情况下, 除了各种感测电路之外, 可以使用芯片的控制器执行所述方法操作中 的一些或全部。如图 1 可见, 方法 100 可以通过对于多种器件类型确定工艺极限信息 ( 框 110) 而开始。如下面进一步所讨论的, 可以存在半导体芯片的各种测试电路并且将其用于 确定它的工艺极限信息。举例而言, 该测试电路可以被配置成接收到来的信号 ( 例如电流 或电压 ) 并且产生输出信号。基于输入和输出信号以及测试电路的其他可能的特性, 可以 确立被测试的器件类型的工艺极限。尽管本发明的范围并不限于该方面, 但是在许多实施 例中, 可以对于多种器件类型, 例如对于半导体芯片上存在的一种或多种晶体管类型、 半导 体芯片上存在的一种或多种电阻器类型以及半导体芯片上存在的一种或多种电容器类型 存在测试电路。该表征测试可以在受控的标称温度下执行。 仍然参照图 1, 可以将该工艺极限信息存储到芯片的存储装置中 ( 框 120)。例如, 非易失性存储器可以将该信息存储到用于工艺极限信息的表格中。然后, 可以基于该工艺 极限信息以及预期芯片所操作的一组环境条件 ( 例如电压和温度组合 ) 确定偏置点 ( 框 130)。可以基于不同极限和环境条件下芯片的表征确定这些偏置点。在一个实施例中, 用 于确定偏置点的试探法可以表示以下特性全部需要更高的功率 ( 与相反的特性相比 ) : 更 高的温度 ; 更高的电阻器 ; 更慢的晶体管 ; 以及更低的电容器。
     通常, 可以例如在设计过程期间将半导体芯片分割成各个块。这些不同的块可以 包括执行通常相似的功能的电路。 例如, 可以将模拟前端分割成一个块, 可以将数字电路分 割成另一块, 高电压器件可以是又一个块并且低电压器件为另一个块, 等等。 在各种实现方 式中, 每个块具有其自身的偏置点。相应地, 应当理解的是, 半导体芯片可以具有多个偏置 电路, 每个偏置电路被配置成产生用于给定块的电流和电压。
     此外, 由于如上所述, 半导体芯片可以操作于不同的环境条件下, 因而每个块可以 具有基于工艺极限信息和变化的环境条件对于其确定的一组偏置点。例如, 假设以用于标 称电压和温度的第一代码 ( 与第一电流和电压相应 ) 设置用于数字电路块的偏置点。由 于芯片可以操作的电压和温度的变化, 可以确定一组偏置代码以便适应这些不同的环境条 件。可以对于每个块确定类似的偏置点组。进而, 可以将这些偏置点存储到管芯上存储装 置的表格中 ( 框 140)。在不同的实现方式中, 该存储装置可以与上面关于框 120 讨论的存 储装置相同或不同。当确定且存储了这些代码 ( 例如在如上所述的测试过程期间 ) 时, 芯 片基于其环境条件 ( 以及其前面确定的工艺极限 ) 准备好在动态或变化的偏置点处操作。 尽管利用图 1 实施例中的该特定实现方式表示, 但是本发明的范围并不限于该方面。
     为了允许在优化的偏置点处操作以便降低功耗, 一个实施例可以监视操作期间的
     环境条件并且相应地动态地调节偏置点。 现在参照图 2, 其示出了依照本发明一个实施例的 方法的流程图。 如图 2 所示, 方法 200 可以用来依照本发明的实施例动态地优化偏置点。 如 图 2 所示, 方法 200 可以通过确定操作期间的环境条件 ( 框 210) 而开始。例如, 片上温度 和电压传感器可以用来确定当前的条件。在一些实现方式中, 也可以确定诸如对管芯的应 力影响以及管芯的使用期之类的附加环境条件。 可以将该环境条件信息提供给半导体芯片 的控制器, 例如微控制器单元 (MCU)( 框 220)。如下面进一步讨论的, 可以对其中至少一些 可以以模拟形式获得的该环境条件信息数字化以允许其由 MCU 使用。控制接下来传递到框 230, 其中 MCU 可以基于环境条件信息访问偏置点表格。例如, 该表格可以被设置成使得对 表格的访问借助于环境条件信息。例如, 给定温度和电压组合 ( 例如 20 摄氏度 (C) 和 3.0 伏特的电池电压 ) 可以用来访问表格中与该电压和温度相应的偏置点的条目。
     在操作中, MCU 因而可以获取工艺极限信息和当前环境条件并且以最小化功耗同 时确保通过芯片操作的给定规范的性能的方式设置内部偏置点。应当指出的是, 代替确切 的电压和温度的是, 可以依照电压和温度范围布置偏置点表格的条目, 使得给定范围内的 任意组合都允许获取相应的偏置点。如上面所讨论的, 由于不同的块可以具有不同类型的 器件以及因而不同的偏置点, 因而可以将表格分割成多个部分, 每个具有用于半导体芯片 的给定块的一组偏置点。 仍然参照图 2, 可以将获取的偏置点作为偏置控制信号从 MCU 输出到芯片的至少 一个块 ( 框 240)。 虽然结合单个偏置点的获取以及可以提供给一个或多个块的偏置控制信 号的生成讨论了框 230 和 240, 但是应当理解的是, 需要独立偏置点的每个独立块可以基于 表格的给定获取的偏置点接收偏置控制信号。相应地, 可以依照接收的偏置控制信号操作 半导体芯片的块 ( 框 250)。
     在器件的连续操作期间, 可以确定是否存在测量环境条件的可用窗口 ( 菱形框 260)。例如, 这些测量可以依照预定的进度 ( 例如每 30-60 秒 ) 发生。然而, 对于诸如无线 电装置之类的特定系统而言, 偏置点的实际变化可能造成不希望的噪声或者其他不利的效 应。相应地, 当依照更新的环境条件确定新偏置点时, 微控制器不能输出偏置控制信号 ( 例 如如框 240 中所讨论的 ), 直到给定窗口可用, 例如做出音量控制变化、 频道变化等等。
     若干实现方式可以用于如上面讨论的许多不同类型的半导体芯片。此外, 用来确 定工艺极限以及环境条件的各种测试电路可以采取许多形式。现在参照图 3, 其示出了依 照本发明一个实施例的半导体芯片一部分的框图。如图 3 所示, 芯片 300 包括多个传感器 3101-310n。每个这样的传感器可以用于不同的器件类型或环境条件。在图 3 所示的实施例 中, 对于温度、 电压 ( 例如电池电压 ) 以及对于芯片上存在的不同器件类型, 可以存在不同 的传感器, 例如晶体管、 电阻器和电容器传感器。如图可见, 每个传感器 310 可以耦合在单 独的输入测试线与输出测试线之间。尽管利用图 3 实施例中的这些特定传感器表示, 但是 应当理解的是, 在其他实现方式中可以存在不同的传感器。 对于器件类型传感器 3102-3104, 由于这些传感器可以在结合到最终产品 ( 例如无线电装置、 电话等等 ) 之前执行的测试期 间用来表征芯片, 因而可以例如经由接合线提供到电源 315 的连接, 其可以是给定测试平 台或者其他设备。
     在一个实施例中, 可以通过在一系列晶体管结构 ( 例如一次一个 ) 上通电流以获 得有关阈值电压、 饱和电流等等的信息来获得晶体管极限信息。该信息可以用来确定这些
     晶体管具有什么极限 ( 例如快的、 典型的、 慢的 )。 在一种实现方式中, 可以使用例如与本申 请共同转让的题为 “Reducing Power Dissipation Using Process CornerInformation” 的美国专利公开 No.2008/0076372 中描述的测试结构, 该文献的公开内容通过引用合并于 此。类似地, 可以通过在各种结构的一系列电阻器 ( 例如一次一个 ) 上通已知电流以获得 有关电阻器极限 ( 例如高的、 典型的、 低的 ) 的信息来获得电阻器极限信息。可以通过将已 知电荷量注入到一个或多个不同电容器结构上来获得电容器极限信息。 可以测量得到的与 电容成比例的电压, 并且可以基于该信息确定电容极限 ( 例如高的、 低的、 典型的 )。 可以使 用片上温度传感器获得温度信息。在一个实施例中, 该传感器可以输出以受控的方式随环 境温度而变化的电压。可以使用片上电池传感器获得电池信息。在一个实施例中, 该传感 器可以输出与 ( 一个或多个 ) 外部电池电压成比例的电压。
     如图 3 中进一步可见, 每个传感器的输出端可以耦合到复用器 320, 该复用器进而 例如经由 MCU 350 控制以便一次输出相应的输入之一。可以存在诸如模数转换器 (ADC) 之 类的数字化器 340 以便数字化选择的输出并且将其提供给 MCU 350。在一个实施例中, ADC 可以是不与芯片的主信号路径关联的辅助 ADC。MCU 350 可以执行例如如上面关于图 1 和 图 2 所描述的算法以便将工艺极限信息存储到存储器 360 中以及产生偏置点表格并且也将 其存储到例如存储器 360 中, 并且在正常操作期间访问该表格以动态地设置偏置点。因此, MCU 可以包括或者耦合到诸如机器可读存储介质之类的存储介质, 该存储介质存储执行例 如上面关于图 1 和图 2 描述的算法的指令。 然后, 在正常操作期间, 例如经由温度传感器 3101 和电压传感器 310n 得到的环境 信息可以通过复用器 320 和 ADC 340 提供给 MCU 350, MCU 350 然后可以使用该信息访问存 储器 360 的偏置点表格并且产生适当的偏置控制信号。应当指出的是, 在特定系统中, 多个 电池可以耦合到电压传感器 310n。尽管利用图 3 实施例中的该特定实现方式表示, 但是本 发明的范围并不限于该方面。
     现在参照图 4, 其示出了依照本发明一个实施例的各种片上传感器的另一实现方 式的实例。如图可见, 器件类型传感器 410a-410c 中的每一个可以包括多个给定类型的器 件, 其可以可开关地进而耦合到测试线以便接收到来的信号 ( 例如电流或电压 ) 并且例如 通过开关 425 输出相应的信号到 ADC 440。如图可见, 晶体管传感器 410a 包括多种不同的 晶体管类型, 例如 n 沟道金属氧化物半导体场效应晶体管 (NMOS)、 p 沟道 MOSFET(PMOS), 包 括不同尺寸的器件, 每个器件可以单独地耦合到测试线, 从而输出信号到 MCU, 该信号可以 用来表征给定器件类型的工艺极限。类似地, 电阻器传感器 410b 可以包括多种可以单独地 切换进出测试线的电阻器类型。类似地, 电容器传感器 410c 可以包括多种可以单独地切换 进出测试线的电容器类型。
     如图 4 中进一步所示, 芯片上可以进一步存在温度传感器 410d 和电压传感器 410e。 这些传感器的输出也可以耦合到开关 425 以便传送到 ADC 440。 应当指出的是, 开关 425 的 控制可以借助于 MCU 或者其他控制器。
     现在参照图 5, 其示出了依照本发明一个实施例的无线电接收器的框图。 如图 5 所 示, 可以是完全集成的 CMOS 集成电路 ( 即单管芯 IC) 的接收器 410 包括接收到来的 RF 信 号、 将这些信号下转换成基带频率、 执行解调并且从中提供音频信号的电路。如图所示, 可 以从 AM 或 FM 天线接收的到来的信号被提供给分别包括低噪声放大器 (LNA)420a 和 420b 的
     模拟前端, 每个放大器可以进而通过自动增益控制 (AGC) 电路 425a 和 425b 进行控制。将放 大的到来的信号提供给各自的混频器 430a 和 430b, 这些混频器执行混频操作以便将 RF 信 号下转换成更低的频率, 例如中频 (IF)、 低中频 ( 低 IF)、 零 IF 或者基带频率。
     如图 5 所示, RF 信号与从 LO 440 输出的本地振荡器 (LO) 信号混频。LO 440 的频 率可以通过使用自动频率控制电路 445 或 PLL 进行控制, 所述自动频率控制电路或 PLL 可 以接收例如可以由片外晶体振荡器产生的到来的时钟信号。 可以在微控制器单元 (MCU)490 的控制下进行 LO 440 的细调。
     仍然参照图 5, 将下混频的信号提供给主信号路径的 ADC 450, ADC450 进而提供数 字化的信号给数字信号处理器 (DSP)460, 该 DSP 可以执行各种信号处理和解调操作以便获 得到来的信号中的消息内容。 进而, 可以将数字化的消息信息提供给数模转换器 (DAC)470, 该 DAC 提供与消息内容相应的输出音频信号给例如片外扬声器 475。
     如图 5 中进一步示出的, 可变电阻 ( 即电位计 R) 可以耦合到 IC 410。如图可见, 该电位计耦合在电池电压与地电位之间。电位计可以由结合 IC 410 的无线电装置的调谐 机构控制。例如, 时钟无线电装置、 移动无线电装置、 轻便型收录机 (boom box) 等等可以具 有允许机械调谐, 而不是通过使用数控调谐机构调谐的手工调谐轮。相应地, 基于手工控 制, 将可变电压提供给 ADC 480, 该 ADC 可以是依照本发明实施例的辅助 ADC, 其将该电压转 换成数字表示, 例如数字控制信号, 该数字表示进而被提供给 MCU 490。MCU 490 可以基于 该控制信号控制 LO 440 的细调, 从而允许无线电装置调谐到希望的频道。
     应当指出的是, 在图 5 的实施例中, 预选择调谐机构可以耦合到 LNA 420a 的输入 端。换言之, 对于 AM 模式而言, 可以控制预调谐电容 CPT 以便允许调谐到希望的频率。如图 5 所示, MCU 490 可以提供控制信号以控制该可变电容。在一个这样的实施例中, 可变电容 可以由数控电容器阵列形成, 其中来自 MCU 490 的控制信号可以是数字字, 每个比特控制 诸如 MOSFET 之类的开关晶体管以便切换进或切换出选定量的电容。为了进一步帮助预调 谐, 可以将预选择调谐电感 ( 其可以是片外的 ) 耦合到预选择电容。
     参照图 6, 依照本发明一些实施例, AM/FM 接收器 510( 例如图 5 实施例中示出的接 收器的实现方式 ) 可以是多媒体设备 500 的一部分。例如, 设备 500 可以是时钟无线电装 置、 便携式无线设备, 例如专用 MP3 播放器、 蜂窝电话或者具有音频能力的 PDA 或者其他这 样的设备。
     在其其他功能中, 设备 500 可以将数字内容存储到存储装置 530 上, 举一些实例而 言, 该存储装置可以是闪速存储器或者硬盘驱动器。设备 500 通常包括可以例如接收来自 无线设备 500 的键区 562 的输入并且将信息显示到显示器 570 上的应用子系统 560。此外, 应用子系统 560 通常可以控制来自存储装置 530 的内容的获取和存储以及例如与 AM/FM 接 收器 510 的音频通信。如图所示, AM/FM 接收器 510 可以直接连接到用于输出音频数据的 扬声器 540 和 550。如图 6 所示, AM/FM 接收器 510 可以通过匹配网络 532 耦合到 FM 接收 器天线 582 并且可以通过匹配网络 534 耦合到 AM 接收器天线 584, 其可以例如通过提供控 制匹配网络 534 的预选择电容和 / 或电感的控制信息的应用子系统 560 而是可调谐或可编 程的。
     如图 6 中进一步所示, 应用子系统 560 还可以耦合到可变阻抗 555, 例如电位计或 可变电容, 其可以例如通过调谐轮 515 由用户机械地控制。将通过电压或电容而获得的有关可变阻抗的信息提供给应用子系统 560, 其可以进而控制接收器 510 的 LO 和 / 或匹配网 络 534 以便允许调谐到希望的频道。
     依照本发明的一些实施例, 设备 500 可以具有通过诸如蜂窝网络之类的通信网络 通信的能力。对于这些实施例而言, 设备 500 可以包括基带子系统 575, 该基带子系统为了 编码和解码用于该无线网络的基带信号的目的耦合到应用子系统 560。基带子系统 575 可 以耦合到连接到相应发射和接收天线 577 和 578 的收发器 576。
     尽管已经结合有限数量的实施例描述了本发明, 但是本领域技术人员应当理解其 中的许多修改和变化。应当预期的是, 所附权利要求覆盖了落入本发明的真实精神和范围 内的所有这样的修改和变化。

优化半导体器件的偏置点.pdf_第1页
第1页 / 共16页
优化半导体器件的偏置点.pdf_第2页
第2页 / 共16页
优化半导体器件的偏置点.pdf_第3页
第3页 / 共16页
点击查看更多>>
资源描述

《优化半导体器件的偏置点.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《优化半导体器件的偏置点.pdf(16页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、10申请公布号CN102033979A43申请公布日20110427CN102033979ACN102033979A21申请号201010298473622申请日2010092912/56882320090929USG06F17/50200601H01L21/0020060171申请人硅实验室公司地址美国德克萨斯州72发明人DJ库利74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人李娜李家麟54发明名称优化半导体器件的偏置点57摘要本发明涉及优化半导体器件的偏置点。在一个实施例中,一种方法包括确定与具有多种器件类型的芯片的操作关联的环境条件,基于确定的环境条件访问芯片中存储的表格,以及在。

2、基于确定的环境条件从表格获取的偏置点下动态地操作芯片。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图6页CN102033982A1/2页21一种方法,包括确定与包括多种器件类型的半导体管芯的操作关联的环境条件;基于确定的环境条件访问半导体管芯的存储装置中的表格,该表格包含一组偏置点;以及在基于确定的环境条件从表格获取的偏置点下动态地操作半导体管芯。2权利要求1的方法,还包括基于每种器件类型的操作对于半导体管芯的多种器件类型的每一种确定极限值,以及将用于每种器件类型的极限值存储到存储装置中。3权利要求2的方法,还包括对于多个晶体管配置的每。

3、一个确定极限值,其中所述晶体管与所述多种器件类型的第一器件类型相对应。4权利要求3的方法,还包括对于多个电阻器配置的每一个确定极限值,其中所述电阻器与所述多种器件类型的第二器件类型相对应。5权利要求4的方法,还包括对于多个电容器配置的每一个确定极限值,其中所述电容器与所述多种器件类型的第三器件类型相对应。6权利要求2的方法,还包括使用半导体管芯的控制器基于半导体管芯的环境条件和试探法对于半导体管芯的多个块的每一个确定偏置点,其中将表格分割成多个部分,每个部分与所述块中的至少一个关联并且包括多个偏置点,每个偏置点与一组环境条件相对应并且基于所述多种器件类型的每一种的确定的极限值。7权利要求2的方。

4、法,其中半导体管芯是混合信号无线电接收器,其包括模拟前端、数字信号处理器、微控制器以及存储所述极限值和表格的非易失性存储装置。8权利要求7的方法,其中当用户改变频道时,微控制器动态地确定偏置点。9一种设备,包括晶体管传感器,其包括可开关地耦合到第一测试线以便接收测试信号并且输出测试输出的多种不同的晶体管类型;电阻器传感器,其包括可开关地耦合到第二测试线以便接收测试信号并且输出测试输出的多种不同的电阻器类型;电容器传感器,其包括可开关地耦合到第三测试线以便接收测试信号并且输出测试输出的多种不同的电容器类型;温度传感器,其产生代表所述设备操作的温度的值;电压传感器,其产生代表耦合到所述设备的电源的。

5、电压的输出;模数转换器ADC,其可开关地耦合到每个所述传感器以便数字化相应的输出;以及微控制器,其控制这些传感器到ADC的开关,接收相应的数字化输出,对于所述不同的晶体管类型、电阻器类型和电容器类型的每一种类型确定极限,将每一个确定的极限存储到第一存储装置中,基于确定的极限确定所述设备的多个块的每一个的一组偏置点并且将这组偏置点存储到所述设备的第二存储装置中。10权利要求9的设备,其中微控制器基于该设备的当前温度和电源的当前电压动态地从与该设备的第一块相对应且存储在第二存储装置中的偏置点组中选择操作该块的偏置点。11权利要求10的设备,其中微控制器动态地选择偏置点以便降低该设备的功耗。12权利。

6、要求9的设备,其中ADC是不与该设备的信号路径关联的辅助ADC。权利要求书CN102033979ACN102033982A2/2页313权利要求12的设备,其中该设备包括包含信号路径的无线电调谐器,该无线电调谐器接收且处理射频RF信号以便获得音频输出信号。14一种系统,包括在单个半导体管芯上形成的接收器,该接收器包括信号路径,其具有接收且处理射频RF信号以便提供数字输出的模拟前端以及接收该数字输出且处理该数字输出以便产生内容信号的数字信号处理器DSP,其中该接收器包括至少一个工艺传感器,其产生指示半导体管芯的多种器件类型的工艺极限信息的输出;至少一个环境传感器,其产生指示半导体管芯的环境条件的。

7、输出;模数转换器ADC,其可开关地耦合到每个所述传感器以便数字化相应的输出;微控制器,其耦合到ADC以便控制所述传感器到ADC的开关,接收相应的数字化输出,对于所述多个器件类型的每一种类型确定工艺极限信息,并且基于该工艺极限信息确定接收器的多个块的每一个的一组偏置点,该组偏置点的每一个包括多个偏置点,每个与接收器可以操作的环境条件关联;非易失性存储装置,其存储接收器的所述多个块的每一个的偏置点组。15权利要求14的系统,其中微控制器基于接收器的当前温度和电池电压动态地从与接收器的第一块相对应且存储在非易失性存储装置中的偏置点组中选择操作该第一块的偏置点。16权利要求15的系统,其中控制器动态地。

8、选择偏置点以便降低接收器的功耗。17权利要求14的系统,其中ADC是不与所述信号路径关联的辅助ADC。权利要求书CN102033979ACN102033982A1/7页4优化半导体器件的偏置点技术领域0001本发明涉及优化半导体器件的偏置点。背景技术0002在半导体芯片的制造中,工艺的变化可能导致片上器件的特性的变化。通常,片上器件可以由其工艺极限PROCESSCORNER表征。换言之,根据制造工艺的变化,芯片上形成的器件例如晶体管等等可能具有不同的工艺极限。这意味着它们以稍微不同的特性例如电压特性、操作速度等等操作。通常,工艺极限一般可以设置为最小值,典型值和最大值;慢,中,快;或者其他这样。

9、的划分特性。在半导体芯片的设计中,该设计确保从该设计制造的给定芯片将像希望的那样操作,诸如信号带宽、处理速度等等之类的所有特性被设置成使得操作在最小工艺极限处或最坏情况下是足够的。0003类似地,不同工艺极限的器件需要不同数量的操作功率。然而,为了确保给定设计的所有半导体芯片像希望的那样操作,也针对最坏的情况例如慢过程、热温度和低电压设置芯片设计的偏置点。这些偏置点用来产生提供给各个不同的器件以使它们能够操作的片上电流和电压。通过在设计过程中设置最坏情况下的这些偏置点,更快工艺极限处的器件的功耗消耗多于正确操作所需的功率。0004除了由于工艺变化而引起的半导体芯片的变化之外,半导体性能的特性也。

10、可能由于电压和温度而变化。换言之,随着电压的变化,例如器件以其操作的电池电压变化,可能发生性能的变化。类似地,随着温度从标称温度变化,器件操作可能受影响。这在依照互补金属氧化物半导体CMOS工艺形成的半导体器件方面确实是这样,因为这样的半导体芯片可能具有变化的性能和功耗,其取决于工艺、电压和温度。0005虽然设计考虑因素可能考虑了上面讨论的最坏情况,但是对于从给定设计形成的大多数芯片而言,功耗可能受到负面的影响。这种增加的功耗尤其是在诸如移动设备之类的电池操作的设备方面可能负面地影响性能并且增大成本,所述移动设备包括蜂窝电话、移动因特网设备、无线电装置等等。发明内容0006依照本发明的一个方面。

11、,一种方法包括确定与具有多种器件类型的芯片的操作关联的环境条件,基于确定的环境条件访问表格,以及在基于确定的环境条件从表格获取的偏置点下动态地操作芯片。这种偏置点可以用来基于器件的条件和工艺极限降低功耗。可以例如在受控的情况下基于芯片的操作对于不同的器件类型确定这样的极限。在一些实现方式中,芯片的控制器可以基于选择的环境条件和试探法HEURISTICS对于半导体管芯的多个块的每一个确定偏置点。在一种特定的实现方式中,芯片可以是混合信号无线电接收器,其包括模拟前端、数字信号处理器、微控制器以及存储确定的极限值和表格的非易失性存储装置。0007本发明的另一方面针对一种设备,该设备包括各种部件传感器。

12、,例如晶体管、电说明书CN102033979ACN102033982A2/7页5阻器和电容器传感器,每个传感器包括可开关地耦合到测试线以便接收测试信号并且输出测试输出的多种不同的部件类型;温度传感器;以及测量诸如电池之类的电源的电压的电压传感器。该设备还可以包括模数转换器ADC,其可开关地耦合到每个所述传感器以便数字化相应的输出;以及微控制器,其控制传感器到ADC的开关,接收ADC输出,对于所述不同的部件类型的每一种类型确定极限,基于确定的极限确定一个或多个电路块的一组偏置点并且存储这组偏置点。此后,微控制器可以基于当前的温度和电压动态地从存储的偏置点组中选择偏置点。0008在诸如在单个半导体。

13、管芯上形成的接收器之类的系统中,可以将如上所述的设备结合到该管芯中。通常,接收器可以包括信号路径,其具有接收且处理射频RF信号以便提供数字输出的模拟前端以及接收该数字输出且处理该数字输出以便产生内容信号的数字信号处理器DSP。在操作期间,微控制器可以基于接收器的当前温度和电池电压动态地从所述偏置点组中选择操作接收器的一个或多个块的偏置点。附图说明0009图1为依照本发明一个实施例的表征方法的流程图。0010图2为依照本发明一个实施例的操作方法的流程图。0011图3为依照本发明一个实施例的半导体芯片一部分的框图。0012图4为依照本发明实施例的各种片上传感器的另一实现方式的框图。0013图5为依。

14、照本发明一个实施例的无线电接收器的框图。0014图6为依照本发明实施例的系统的框图。具体实施方式0015在各种实现方式中,可以在动态偏置点处操作半导体芯片以便降低功耗。可以就变化的工艺、电压和温度对于各种条件优化这样的偏置点。通常,半导体芯片可以包括许多不同类型的器件,其可以依照工艺极限来表征。基于该工艺极限信息并且进一步基于与半导体芯片关联的试探法,可以根据给定半导体芯片上存在的这些特定工艺极限对于变化的环境条件建立一组偏置点。如在本文中所使用的,术语“偏置点”可以是提供给半导体芯片的给定块以便允许操作的电流和电压的组合。因此,在各种实现方式中,从具有不同工艺极限的相同半导体晶片制造的多个半。

15、导体芯片可能具有用于操作该给定半导体芯片的不同偏置点,使得优化的偏置点能够用于每个给定芯片,从而允许降低功耗。0016如下面进一步讨论的,实施例可以在许多不同类型的半导体芯片中实现,包括例如诸如单芯片混合信号CMOS无线电调谐器之类的无线电装置,其包括包含接收且下转换到来的射频RF信号的模拟前端的模拟电路以及解调且进一步处理下转换的信号以便提供音频输出的数字电路,例如数字信号处理器DSP。其他实例可以结合其他RF接收器、发射器等等使用,但是本发明的范围并不限于该方面。实施例因而可以提供动态偏置算法,其依照其工艺极限信息以及其包括例如其环境温度和操作电压例如电池电压的当前环境条件动态地偏置特定半。

16、导体芯片。也可以考虑诸如由于各层的机械应力和硅效应而引起的管芯的扭转之类的其他条件。0017实施例还可以提供多个偏置控制级别。换言之,基于给定半导体芯片的工艺极限说明书CN102033979ACN102033982A3/7页6信息,可以确定一组偏置点并且将其存储到芯片中。然后,在操作期间,一个或多个缺省代码可以用来对于芯片的各种电路设置偏置点。更进一步,可以在另一控制功耗级别下使用动态偏置控制。特别地,代替使用一个或多个缺省偏置点的是,基于操作期间接收的信息,例如电压和温度信息,可以确定最优偏置点并且将其用于控制芯片的各种电路的偏置以便允许实现最大的功率节省。0018现在参照图1,其示出了依照。

17、本发明一个实施例的方法的流程图。如图1所示,方法100可以用来确定半导体芯片的各种器件的工艺极限。在各种实施例中,被执行以获得工艺极限信息的测试可以在各个位置并且通过各个实体发生,例如它可以通过制造半导体晶片的半导体制造设施在探针测试级别、在后端测试级别下进行或者作为最终产品由顾客进行。在这些情况下,除了各种感测电路之外,可以使用芯片的控制器执行所述方法操作中的一些或全部。如图1可见,方法100可以通过对于多种器件类型确定工艺极限信息框110而开始。如下面进一步所讨论的,可以存在半导体芯片的各种测试电路并且将其用于确定它的工艺极限信息。举例而言,该测试电路可以被配置成接收到来的信号例如电流或电。

18、压并且产生输出信号。基于输入和输出信号以及测试电路的其他可能的特性,可以确立被测试的器件类型的工艺极限。尽管本发明的范围并不限于该方面,但是在许多实施例中,可以对于多种器件类型,例如对于半导体芯片上存在的一种或多种晶体管类型、半导体芯片上存在的一种或多种电阻器类型以及半导体芯片上存在的一种或多种电容器类型存在测试电路。该表征测试可以在受控的标称温度下执行。0019仍然参照图1,可以将该工艺极限信息存储到芯片的存储装置中框120。例如,非易失性存储器可以将该信息存储到用于工艺极限信息的表格中。然后,可以基于该工艺极限信息以及预期芯片所操作的一组环境条件例如电压和温度组合确定偏置点框130。可以基。

19、于不同极限和环境条件下芯片的表征确定这些偏置点。在一个实施例中,用于确定偏置点的试探法可以表示以下特性全部需要更高的功率与相反的特性相比更高的温度;更高的电阻器;更慢的晶体管;以及更低的电容器。0020通常,可以例如在设计过程期间将半导体芯片分割成各个块。这些不同的块可以包括执行通常相似的功能的电路。例如,可以将模拟前端分割成一个块,可以将数字电路分割成另一块,高电压器件可以是又一个块并且低电压器件为另一个块,等等。在各种实现方式中,每个块具有其自身的偏置点。相应地,应当理解的是,半导体芯片可以具有多个偏置电路,每个偏置电路被配置成产生用于给定块的电流和电压。0021此外,由于如上所述,半导体。

20、芯片可以操作于不同的环境条件下,因而每个块可以具有基于工艺极限信息和变化的环境条件对于其确定的一组偏置点。例如,假设以用于标称电压和温度的第一代码与第一电流和电压相应设置用于数字电路块的偏置点。由于芯片可以操作的电压和温度的变化,可以确定一组偏置代码以便适应这些不同的环境条件。可以对于每个块确定类似的偏置点组。进而,可以将这些偏置点存储到管芯上存储装置的表格中框140。在不同的实现方式中,该存储装置可以与上面关于框120讨论的存储装置相同或不同。当确定且存储了这些代码例如在如上所述的测试过程期间时,芯片基于其环境条件以及其前面确定的工艺极限准备好在动态或变化的偏置点处操作。尽管利用图1实施例中。

21、的该特定实现方式表示,但是本发明的范围并不限于该方面。0022为了允许在优化的偏置点处操作以便降低功耗,一个实施例可以监视操作期间的说明书CN102033979ACN102033982A4/7页7环境条件并且相应地动态地调节偏置点。现在参照图2,其示出了依照本发明一个实施例的方法的流程图。如图2所示,方法200可以用来依照本发明的实施例动态地优化偏置点。如图2所示,方法200可以通过确定操作期间的环境条件框210而开始。例如,片上温度和电压传感器可以用来确定当前的条件。在一些实现方式中,也可以确定诸如对管芯的应力影响以及管芯的使用期之类的附加环境条件。可以将该环境条件信息提供给半导体芯片的控制。

22、器,例如微控制器单元MCU框220。如下面进一步讨论的,可以对其中至少一些可以以模拟形式获得的该环境条件信息数字化以允许其由MCU使用。控制接下来传递到框230,其中MCU可以基于环境条件信息访问偏置点表格。例如,该表格可以被设置成使得对表格的访问借助于环境条件信息。例如,给定温度和电压组合例如20摄氏度C和30伏特的电池电压可以用来访问表格中与该电压和温度相应的偏置点的条目。0023在操作中,MCU因而可以获取工艺极限信息和当前环境条件并且以最小化功耗同时确保通过芯片操作的给定规范的性能的方式设置内部偏置点。应当指出的是,代替确切的电压和温度的是,可以依照电压和温度范围布置偏置点表格的条目,。

23、使得给定范围内的任意组合都允许获取相应的偏置点。如上面所讨论的,由于不同的块可以具有不同类型的器件以及因而不同的偏置点,因而可以将表格分割成多个部分,每个具有用于半导体芯片的给定块的一组偏置点。0024仍然参照图2,可以将获取的偏置点作为偏置控制信号从MCU输出到芯片的至少一个块框240。虽然结合单个偏置点的获取以及可以提供给一个或多个块的偏置控制信号的生成讨论了框230和240,但是应当理解的是,需要独立偏置点的每个独立块可以基于表格的给定获取的偏置点接收偏置控制信号。相应地,可以依照接收的偏置控制信号操作半导体芯片的块框250。0025在器件的连续操作期间,可以确定是否存在测量环境条件的可。

24、用窗口菱形框260。例如,这些测量可以依照预定的进度例如每3060秒发生。然而,对于诸如无线电装置之类的特定系统而言,偏置点的实际变化可能造成不希望的噪声或者其他不利的效应。相应地,当依照更新的环境条件确定新偏置点时,微控制器不能输出偏置控制信号例如如框240中所讨论的,直到给定窗口可用,例如做出音量控制变化、频道变化等等。0026若干实现方式可以用于如上面讨论的许多不同类型的半导体芯片。此外,用来确定工艺极限以及环境条件的各种测试电路可以采取许多形式。现在参照图3,其示出了依照本发明一个实施例的半导体芯片一部分的框图。如图3所示,芯片300包括多个传感器3101310N。每个这样的传感器可以。

25、用于不同的器件类型或环境条件。在图3所示的实施例中,对于温度、电压例如电池电压以及对于芯片上存在的不同器件类型,可以存在不同的传感器,例如晶体管、电阻器和电容器传感器。如图可见,每个传感器310可以耦合在单独的输入测试线与输出测试线之间。尽管利用图3实施例中的这些特定传感器表示,但是应当理解的是,在其他实现方式中可以存在不同的传感器。对于器件类型传感器31023104,由于这些传感器可以在结合到最终产品例如无线电装置、电话等等之前执行的测试期间用来表征芯片,因而可以例如经由接合线提供到电源315的连接,其可以是给定测试平台或者其他设备。0027在一个实施例中,可以通过在一系列晶体管结构例如一次。

26、一个上通电流以获得有关阈值电压、饱和电流等等的信息来获得晶体管极限信息。该信息可以用来确定这些说明书CN102033979ACN102033982A5/7页8晶体管具有什么极限例如快的、典型的、慢的。在一种实现方式中,可以使用例如与本申请共同转让的题为“REDUCINGPOWERDISSIPATIONUSINGPROCESSCORNERINFORMATION”的美国专利公开NO2008/0076372中描述的测试结构,该文献的公开内容通过引用合并于此。类似地,可以通过在各种结构的一系列电阻器例如一次一个上通已知电流以获得有关电阻器极限例如高的、典型的、低的的信息来获得电阻器极限信息。可以通过将。

27、已知电荷量注入到一个或多个不同电容器结构上来获得电容器极限信息。可以测量得到的与电容成比例的电压,并且可以基于该信息确定电容极限例如高的、低的、典型的。可以使用片上温度传感器获得温度信息。在一个实施例中,该传感器可以输出以受控的方式随环境温度而变化的电压。可以使用片上电池传感器获得电池信息。在一个实施例中,该传感器可以输出与一个或多个外部电池电压成比例的电压。0028如图3中进一步可见,每个传感器的输出端可以耦合到复用器320,该复用器进而例如经由MCU350控制以便一次输出相应的输入之一。可以存在诸如模数转换器ADC之类的数字化器340以便数字化选择的输出并且将其提供给MCU350。在一个实。

28、施例中,ADC可以是不与芯片的主信号路径关联的辅助ADC。MCU350可以执行例如如上面关于图1和图2所描述的算法以便将工艺极限信息存储到存储器360中以及产生偏置点表格并且也将其存储到例如存储器360中,并且在正常操作期间访问该表格以动态地设置偏置点。因此,MCU可以包括或者耦合到诸如机器可读存储介质之类的存储介质,该存储介质存储执行例如上面关于图1和图2描述的算法的指令。0029然后,在正常操作期间,例如经由温度传感器3101和电压传感器310N得到的环境信息可以通过复用器320和ADC340提供给MCU350,MCU350然后可以使用该信息访问存储器360的偏置点表格并且产生适当的偏置控。

29、制信号。应当指出的是,在特定系统中,多个电池可以耦合到电压传感器310N。尽管利用图3实施例中的该特定实现方式表示,但是本发明的范围并不限于该方面。0030现在参照图4,其示出了依照本发明一个实施例的各种片上传感器的另一实现方式的实例。如图可见,器件类型传感器410A410C中的每一个可以包括多个给定类型的器件,其可以可开关地进而耦合到测试线以便接收到来的信号例如电流或电压并且例如通过开关425输出相应的信号到ADC440。如图可见,晶体管传感器410A包括多种不同的晶体管类型,例如N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管NMOS、P沟道MOSFETPMOS,包括不同尺寸的器件,每个器件可以单独地耦。

30、合到测试线,从而输出信号到MCU,该信号可以用来表征给定器件类型的工艺极限。类似地,电阻器传感器410B可以包括多种可以单独地切换进出测试线的电阻器类型。类似地,电容器传感器410C可以包括多种可以单独地切换进出测试线的电容器类型。0031如图4中进一步所示,芯片上可以进一步存在温度传感器410D和电压传感器410E。这些传感器的输出也可以耦合到开关425以便传送到ADC440。应当指出的是,开关425的控制可以借助于MCU或者其他控制器。0032现在参照图5,其示出了依照本发明一个实施例的无线电接收器的框图。如图5所示,可以是完全集成的CMOS集成电路即单管芯IC的接收器410包括接收到来的。

31、RF信号、将这些信号下转换成基带频率、执行解调并且从中提供音频信号的电路。如图所示,可以从AM或FM天线接收的到来的信号被提供给分别包括低噪声放大器LNA420A和420B的说明书CN102033979ACN102033982A6/7页9模拟前端,每个放大器可以进而通过自动增益控制AGC电路425A和425B进行控制。将放大的到来的信号提供给各自的混频器430A和430B,这些混频器执行混频操作以便将RF信号下转换成更低的频率,例如中频IF、低中频低IF、零IF或者基带频率。0033如图5所示,RF信号与从LO440输出的本地振荡器LO信号混频。LO440的频率可以通过使用自动频率控制电路44。

32、5或PLL进行控制,所述自动频率控制电路或PLL可以接收例如可以由片外晶体振荡器产生的到来的时钟信号。可以在微控制器单元MCU490的控制下进行LO440的细调。0034仍然参照图5,将下混频的信号提供给主信号路径的ADC450,ADC450进而提供数字化的信号给数字信号处理器DSP460,该DSP可以执行各种信号处理和解调操作以便获得到来的信号中的消息内容。进而,可以将数字化的消息信息提供给数模转换器DAC470,该DAC提供与消息内容相应的输出音频信号给例如片外扬声器475。0035如图5中进一步示出的,可变电阻即电位计R可以耦合到IC410。如图可见,该电位计耦合在电池电压与地电位之间。。

33、电位计可以由结合IC410的无线电装置的调谐机构控制。例如,时钟无线电装置、移动无线电装置、轻便型收录机BOOMBOX等等可以具有允许机械调谐,而不是通过使用数控调谐机构调谐的手工调谐轮。相应地,基于手工控制,将可变电压提供给ADC480,该ADC可以是依照本发明实施例的辅助ADC,其将该电压转换成数字表示,例如数字控制信号,该数字表示进而被提供给MCU490。MCU490可以基于该控制信号控制LO440的细调,从而允许无线电装置调谐到希望的频道。0036应当指出的是,在图5的实施例中,预选择调谐机构可以耦合到LNA420A的输入端。换言之,对于AM模式而言,可以控制预调谐电容CPT以便允许调。

34、谐到希望的频率。如图5所示,MCU490可以提供控制信号以控制该可变电容。在一个这样的实施例中,可变电容可以由数控电容器阵列形成,其中来自MCU490的控制信号可以是数字字,每个比特控制诸如MOSFET之类的开关晶体管以便切换进或切换出选定量的电容。为了进一步帮助预调谐,可以将预选择调谐电感其可以是片外的耦合到预选择电容。0037参照图6,依照本发明一些实施例,AM/FM接收器510例如图5实施例中示出的接收器的实现方式可以是多媒体设备500的一部分。例如,设备500可以是时钟无线电装置、便携式无线设备,例如专用MP3播放器、蜂窝电话或者具有音频能力的PDA或者其他这样的设备。0038在其其他。

35、功能中,设备500可以将数字内容存储到存储装置530上,举一些实例而言,该存储装置可以是闪速存储器或者硬盘驱动器。设备500通常包括可以例如接收来自无线设备500的键区562的输入并且将信息显示到显示器570上的应用子系统560。此外,应用子系统560通常可以控制来自存储装置530的内容的获取和存储以及例如与AM/FM接收器510的音频通信。如图所示,AM/FM接收器510可以直接连接到用于输出音频数据的扬声器540和550。如图6所示,AM/FM接收器510可以通过匹配网络532耦合到FM接收器天线582并且可以通过匹配网络534耦合到AM接收器天线584,其可以例如通过提供控制匹配网络53。

36、4的预选择电容和/或电感的控制信息的应用子系统560而是可调谐或可编程的。0039如图6中进一步所示,应用子系统560还可以耦合到可变阻抗555,例如电位计或可变电容,其可以例如通过调谐轮515由用户机械地控制。将通过电压或电容而获得的有说明书CN102033979ACN102033982A7/7页10关可变阻抗的信息提供给应用子系统560,其可以进而控制接收器510的LO和/或匹配网络534以便允许调谐到希望的频道。0040依照本发明的一些实施例,设备500可以具有通过诸如蜂窝网络之类的通信网络通信的能力。对于这些实施例而言,设备500可以包括基带子系统575,该基带子系统为了编码和解码用于。

37、该无线网络的基带信号的目的耦合到应用子系统560。基带子系统575可以耦合到连接到相应发射和接收天线577和578的收发器576。0041尽管已经结合有限数量的实施例描述了本发明,但是本领域技术人员应当理解其中的许多修改和变化。应当预期的是,所附权利要求覆盖了落入本发明的真实精神和范围内的所有这样的修改和变化。说明书CN102033979ACN102033982A1/6页11图1说明书附图CN102033979ACN102033982A2/6页12图2说明书附图CN102033979ACN102033982A3/6页13图3说明书附图CN102033979ACN102033982A4/6页14图4说明书附图CN102033979ACN102033982A5/6页15图5说明书附图CN102033979ACN102033982A6/6页16图6说明书附图CN102033979A。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 物理 > 计算;推算;计数


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1