使用體偏置的定時控制的制作方法
【技術領域】
[0001]各種實施例的方面涉及基于定時的電路和以及其實現方式，具體方面涉及使用體偏置來控制定時。
【背景技術】
[0002]許多電路依靠定時特性來恰當地處理信號。各種這樣的電路采用一個或多個時鐘電路和相應的定時路徑，它們的同步對于電路的恰當操作可以是重要的。例如，許多片上系統設計針對定時閉合(disclosure)使用基于設計困境(design corner)的方法，在該基于設計困境的方法中，通過考慮到可能的定時問題(例如定時延遲)來實施處理。
[0003]在一些定時應用中，產品在最壞情況困境(可以涉及慢過程、高溫和供電電壓的改變(例如，VDD-10%))下被設計用于停止(signoff)并且不允許定時誤差。考慮到目標定時路徑余量(slack)(例如，定時中用于容納誤差的偏移)可能涉及相當大的電力和性能開銷。此外，這些方法可能需要適應最壞情況的條件并且可能在許多操作條件下是不必要的。因此，各種定時應用涉及與制造成本有關的不希望的高電力和費用。
[0004]對于各種應用，這些問題和其他問題對電路定時方案提出了挑戰。

【發明內容】

[0005]各種示例性實施例涉及定時電路以及其實現方式，它們可以被實現以解決如上所述的一個或多個挑戰。
[0006]根據一個示例性實施例，一種裝置包括在相應的時鐘域中操作的多個電路，每個電路包括由至少一個時鐘信號路徑經過的半導體體區。時鐘電路針對每個時鐘域產生并提供相應的時鐘信號。該裝置還包括定時傳感器，其中在每個時鐘域中的電路中的一個或多個電路各自具有檢測所述至少一個時鐘信號路徑的定時特性的定時傳感器。多個局部偏置電路偏置每個時鐘域中的電路中的至少一個電路中的相應半導體體區。以這種方式，可以(例如)在半導體體區之間調節一定量的控制差別偏置(control differential bias)。每個局部偏置電路耦合到半導體體區中的一個半導體體區并且以偏置電平來偏置該半導體體區，偏置電壓基于所檢測到的經過該半導體體區的至少一個時鐘信號路徑的定時特性。另一個實施例涉及如下一種方法。針對在相應的時鐘域中操作的多個電路(其中每個電路包括由至少一個時鐘信號路徑經過的半導體體區)，針對每個時鐘域產生并提供相應的時鐘信號。使用針對每個時鐘信號路徑的定時傳感器，針對每個時鐘域中的電路中的至少一個電路中的時鐘信號路徑檢測定時特性。使用耦合到體區的局部偏置電路，以偏置電平來偏置半導體體區中的每一個半導體體區，該偏置電平基于檢測到的經過半導體體區的至少一個時鐘信號路徑的定時特性(例如，如上所述)。
[0007]另一個實施例涉及一種具有傳感器電路和偏置電路的裝置。傳感器電路檢測在相應的時鐘域中操作的電路的定時特性，每個電路包括由至少一個時鐘信號路徑經過的半導體體區。偏置電路以相應偏置電平來偏置相應的半導體體區，該相應偏置電壓基于所檢測到的經過正被偏置的半導體體區的時鐘信號路徑的定時特性。在此背景下，可通過獨一的偏置電平分別偏置每個體區(如果需要的話)，以控制電路的定時特性。在一些實施例中，偏置電路因此獨立于施加到其他半導體體區中的每一個半導體體區的偏置來偏置每個半導體體區。
【附圖說明】
[0008]上面的討論/概述并非意圖描述本公開的每個實施例或每種實現方式。例如，可以控制不同的體區之間的差別偏置，而不是對個別體區的絕對偏置等。下面的附圖和詳細描述也將舉例說明各種實施例。
[0009]在結合附圖考慮了下面的詳細描述之后可以更全面地理解各種示例性實施例，附圖中:
[0010]圖1示出了根據另一個示例性實施例的時鐘樹分配網絡；
[0011]圖2示出了根據另一個示例性實施例的涉及針對不同時鐘域的偏置電壓的動態調整的裝置和方法；
[0012]圖3示出了根據另一個示例性實施例的定時電路；
[0013]圖4示出了根據一個或多個實施例的表示對時鐘路徑延遲的反向體偏置施加和電力消耗的相應圖解。
【具體實施方式】
[0014]雖然本文討論的各種實施例適合于修改和替代形式，但是其各方案已經在附圖中通過舉例的方式示出并且將予以詳細描述。然而應當理解，意圖并不是將本發明限制于所描述的特定實施例。相反，意圖是覆蓋歸屬于包括權利要求書中所定義的方案的在本公開范圍之內的所有修改、等同物和替代物。另外，用于整個本申請中的術語“示例”僅是作為說明，而非限制。
[0015]據信，本公開的方案適用于涉及定時控制的各種不同類型的裝置、系統和方法。雖然不一定如此限制，但是可以通過使用該上下文對實例的討論來理解各個方案。
[0016]各種示例性實施例涉及定時電路和相關方法，在該相關方法中，在電子設備中的相應定時路徑內對不同的體區施加相應的偏置，以實現對定時方案(例如，定時閉合(timing closure)和延遲)的控制(例如，涉及定時余量)。可以個別地或有差別地向不同的定時路徑或所有定時路徑的子集施加偏置，并且這些偏置用于促進對每個路徑(或路徑的聚集)內的定時的控制。可以在電路的一個或多個部分中使用傳感器來檢測定時特性，可以使用這些定時特性來施加偏置以解決定時誤差。例如，可以使用多個定時傳感器來跟蹤影響定時的各種操作條件的影響，并且可以分別施加偏置來解決在這方面的定時問題。可以使用這些方法適應各種電路的定時需要，同時這通過促進所期望快速操作和電力節省的方式來進行，從而可以解決問題，包括在上面的背景中討論的那些問題。
[0017]在各種實現方式中，基于影響定時方案的電路的特性來動態控制定時控制。通過根據針對每個路徑所期望的控制來偏置該路徑，可以在個別定時路徑上進行這種定時控制。在這方面，可以使定時控制適應電路的具體定時需要。
[0018]通過多種方式對體偏置值進行控制。在一些實現方式中，根據操作條件的一個或多個要求來調整所施加的偏置。這種要求可以涉及溫度、閾值柵極電壓中的偏移、供電電壓的波動以及老化效應(可以涉及例如負偏置溫度不穩定性(NBTI)和電子迀移等項目)中的一個或多個。
[0019]在各種實施例中，針對不同時鐘域提供并且從針對電路的局部體偏置產生器獲得一組固定體偏置值。電路包括相應的時鐘，每個時鐘具有所施加偏置的對應值，針對被視為是重要或關鍵路徑的針對時鐘的時鐘域的定時路徑，該所施加偏置的對應值用于實現所設定的定時余量(例如，零定時余量)。在一些實現方式中，在整個電路中施加全局體偏置，其中除了全局體偏置還施加個別體偏置以微調施加到電路中的特定體區的偏置。每個局部體偏置產生器可以(例如)包括基于編程輸入來設定所施加的偏置的可編程產生器。
[0020]在一些實現方式中，使用靜態定時分析來識別產生故障或麻煩的定時路徑以及可能被視為重要或關鍵的定時路徑。對于這些定時路徑，對在時鐘路徑上施加的體偏置進行仿真，以確定最佳偏置值。可以將這個最佳偏置值用作每個相應路徑的基礎，其中對偏置進行修改以滿足不斷改變的條件，以便保持期望的定時特性。
[0021]在一個特定實施例中，施加反向體偏置，以實現經由發射時鐘傳送并且以捕獲時鐘接收的信號的零最壞情況負余量，其中余量被定義為:
[0022]Slack — Tdelay,c.c-[Tdelay, L.c+Tdelay,PATH+TsetUp]，
[0023]其中
[0024]Tdelay, c, c-針對捕獲時鐘的傳播延遲。
[0025]Tdelay, L, c-針對發射時鐘的傳播延遲。
[0026]Tdelay, PATH-組合路徑延遲
[0027]TsetUp-用于捕獲信號的捕獲觸發器的設置時間要求。
[0028]Slack-針對定時閉合的定時余量，其最小目標值是零。
[0029]至于關于定時電路的一般信息和關于可以通過其來實現本文的一個或多個實施例的定時應用和偏置方法的具體信息，可以參考美國專利N0.8，112，734 B2 (Mbouombouo等人)和美國專利N0.7，015，741 B2 (Tschanz等人)，這兩者通過引用的方式完全并入本文。
[0030]根據另一個實施例，一種裝置包括在不同的時鐘域中操作的相應電路。每個電路包括半導體體區，一個或多個時鐘信號路徑根據針對每個時鐘域提供相應時鐘信號的時鐘電路經過該半導體體區。相應的定時傳感器檢測經由每個時鐘域中的電路之一(例如，每個域一個或多個定時傳感器)的時鐘信號路徑的定時特性。局部偏置電路耦合到針對每個時鐘域的電路中的一個電路中的半導體體區(例如，與數據路徑的阱區(well reg1n)分離的阱區)中的一個半導體體區。每個局部