Brevet FR2872629A1 — publié le 20060106

CIRCUIT INTEGRE AYANT UNE BORNE D'ENTREE/SORTIE CONFIGURABLE DANS UNE GAMME DE TENSION DETERMINEE L'invention se rapporte à un circuit intégré ayant une borne d'entrée/sortie configurable dans une gamme tension. L'invention est applicable à tout type de circuit intégré. Les circuits intégrés sont des circuits généralement réalisés sur silicium qui comportent un coeur de circuit communiquant avec l'extérieur par l'intermédiaire d'une pluralité de bornes. Les bornes d'un circuit intégré peuvent être de plusieurs catégories. II existe des bornes d'alimentations, telles qu'une borne de masse et une ou plusieurs bornes de tension d'alimentation VDD, éventuellement VDD1, VDD2, etc. qui fournissent les tensions qui alimentent le circuit intégré. Il existe également des bornes d'entrée/sortie qui permettent d'échanger des données entre le circuit intégré et son environnement extérieur, dans un sens et/ou dans l'autre. Les bornes d'entrée/sortie comportent une pastille conductrice qui sert à interconnecter le circuit intégré avec l'extérieur, soit à l'aide d'un fil écrasé relié à une broche de connexion d'un boîtier, soit directement par soudure sur une carte imprimée recevant le circuit intégré, ou soit pour être connectée selon une autre technique. Les bornes comportent également des moyens de protection généralement utilisés pour éviter les surtensions (protection électrostatique de type ESD ou autres). Lorsqu'il s'agit d'une borne d'entrée et/ou de sortie, la borne comporte en outre des moyens de mise en forme destinés à adapter les signaux de l'intérieur du circuit avec les signaux de l'extérieur du circuit. Actuellement, il est connu d'avoir des circuits qui fonctionnent selon une ou plusieurs tensions d'alimentation et dont les bornes d'entrées/sorties communiquent avec d'autres circuits pouvant également fonctionner selon une ou plusieurs gammes de tensions. La figure 1 représente un exemple de circuit intégré selon l'état de la technique. Ce circuit intégré comporte un premier coeur de circuit 10 et un deuxième coeur de circuit 20. Chaque coeur de circuit 10 et 20 fonctionne avec -2-une tension d'alimentation qui lui est propre. Les tensions d'alimentation sont fournies au circuit intégré par l'intermédiaire d'une première borne d'alimentation 30, d'une deuxième borne d'alimentation 31 et d'une borne de masse 32. La première borne d'alimentation 30 et la borne de masse 32 servent par exemple à alimenter le premier coeur de circuit 10. La deuxième borne d'alimentation 31 et la borne de masse 32 servent par exemple à alimenter le deuxième coeur de circuit 20. En plus de ces bornes d'alimentation, le circuit comporte également des bornes d'entrée/sortie, classées ici en deux catégories. La première catégorie correspond à des premières bornes d'entrée/sortie 33 reliées à un réseau d'alimentation 41 couplé à la première borne d'alimentation 30. Des deuxièmes bornes d'entrée/sortie 34 sont reliées à un deuxième réseau d'alimentation 42 qui est couplé à la deuxième borne d'alimentation 31. Lorsqu'une borne d'entrée/sortie est alimentée par une tension d'alimentation, cette borne d'entrée/sortie peut recevoir des signaux, provenant de l'extérieur, qui sont compris dans une gamme de tension comprise entre zéro volt et la tension d'alimentation à laquelle cette borne est alimentée. Ainsi, les premières bornes d'entrée/sortie 33 peuvent échanger avec l'extérieur des signaux à un niveau de tension compris entre zéro volt et la tension d'alimentation de la première borne d'alimentation 30. Les deuxièmes bornes d'entrée/sortie 34 peuvent échanger avec l'extérieur des signaux dont la gamme de tension s'étend entre zéro volt et la tension d'alimentation de la deuxième borne d'alimentation 31. Lors de la conception du circuit intégré, les choix réalisés concernant l'alimentation des premières et deuxièmes bornes d'entrée/sortie 33 et 34 se font en fonction des contraintes imposées par les circuits devant s'y connecter. Cependant, l'évolution de la technique peut faire que des circuits fonctionnant généralement dans une première gamme de tensions se trouvent être, pour des raisons d'économie, de vitesse, de fonctionnement et de taille, transférés dans une autre technologie qui utilise une gamme de tension différente. Lorsqu'un circuit est dédié pour fonctionner par exemple avec des mémoires fonctionnant dans la gamme de 0 à 3,3 V, celui-ci ne peut en aucun cas commander des circuits de mémoire qui fonctionnent dans une gamme de 0 à 1,8 V. Toutefois, l'évolution de la technique montre que des mémoires fonctionnant actuellement sous une tension de 3,3 V pourraient disparaître dans l'avenir, et être complètement remplacées par des mémoires fonctionnant sous 1,8 V. Ce qui est valable avec les mémoires l'est aussi pour de bien nombreux circuits, qui ne dépendent pas forcément d'un même fabricant. En cas d'évolution de la technique, il est nécessaire de produire un nouveau circuit intégré modifié en conséquence. Or, un changement de la tension d'alimentation qui alimente une borne d'entrée/sortie, il impose de refaire le circuit d'alimentation. En effet si une entrée/sortie doit changer sa gamme de fonctionnement, ce n'est pas forcément le cas pour tous les éléments reliés au même circuit d'alimentation. Mais refaire le circuit d'alimentation revient à faire un nouveau circuit intégré. La fabrication d'un nouveau circuit intégré est une source de coûts relativement importante. L'invention remédie au problème de reconception cité précédemment. Afin d'éviter d'avoir à refaire l'intégralité du circuit, il est proposé d'avoir une borne d'alimentation dédiée à l'alimentation de certaines des bornes d'entrée/sortie afin que ces bornes puissent être utilisées par un client dans une gamme de tension de son choix. Les bornes d'entrée/sortie réalisées selon l'invention comprennent des moyens de transposition en tension qui permettent d'adapter la tension du signal les traversant d'une première gamme de tensions vers une deuxième gamme de tensions. Plus particulièrement, l'invention est un circuit intégré disposant d'un coeur de circuit alimenté par au moins une tension d'alimentation reçue par l'intermédiaire d'une première borne d'alimentation, et comportant au moins une borne d'entrée et/ou de sortie servant de liaison entre le coeur de circuit et l'extérieur dudit circuit intégré. Une deuxième borne d'alimentation reçoit une tension d'alimentation de bornes comprise dans une plage de tension déterminée, ladite tension d'alimentation de bornes fixant une gamme de tension de fonctionnement de ladite borne d'entrée et/ou de sortie vis-à-vis de l'extérieur du circuit intégré. La borne d'entrée et/ou de sortie comporte au moins un circuit d'adaptation alimenté, d'une part, par la tension d'alimentation de bornes, et d'autre part, par la tension d'alimentation. Ledit circuit d'adaptation effectue la transposition d'un signal traversant la borne d'entrée et/ou de sortie, d'une première gamme de tension comprise entre zéro volt et la tension d'alimentation vers une deuxième gamme de tension comprise entre zéro volt et la tension d'alimentation de bornes ou réciproquement. Préférentiellement, la deuxième borne d'alimentation n'alimente que des bornes d'entrée et/ou sortie. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantage apparaîtront à la lecture de la description qui suit, la description faisant référence aux figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 montre un circuit intégré selon l'état de la technique, - la figure 2 montre un circuit intégré selon l'invention, - les figures 3 à 5 représentent des bornes d'entrée/sortie logiques selon l'invention. Dans un souci d'uniformité, une même référence est utilisée pour désigner un même élément sur toutes les figures et dans la description. Par ailleurs, afin de ne pas surcharger inutilement les dessins, certains éléments ont été volontairement omis. Certains de ces éléments non représentés sont signalés dans la description ou complètement omis s'ils n'ont qu'un caractère très secondaire par rapport à l'invention. Le circuit intégré représenté sur la figure 2 comporte un premier coeur de circuit 10 alimenté selon une première tension d'alimentation VDD1 et un deuxième coeur de circuit 20 alimenté selon une deuxième tension d'alimentation VDD2. Le premier coeur de circuit 10 est relié à une première borne d'alimentation 30 par l'intermédiaire d'un premier circuit d'alimentation 41. Le premier coeur de circuit 10 est par ailleurs relié à un circuit de masse 40, lui-même connecté aux bornes de masse 32. Le deuxième coeur de circuit 20 est relié à un deuxième circuit d'alimentation 42, lui-même connecté à une deuxième borne d'alimentation 31. Le deuxième coeur de circuit 20 est également relié au circuit de masse 40. Afin d'échanger des données avec l'extérieur du circuit intégré, les premier et deuxième coeurs de circuits 10 et 20 sont connectés à une pluralité de bornes d'entrée/sortie 33, 34 et 36. Ces liaisons entre les coeurs de circuit 10 et 20 et les bornes d'entrée/sortie 33, 34 et 36 ne sont pas représentées afin de simplifier le dessin. Les premières bornes d'entrée/sortie 33 sont reliées au premier circuit d'alimentation 41 afin de fonctionner dans une première gamme de tension OV VDD1 correspondant à la première tension d'alimentation VDDI fournie par la première borne d'alimentation et le premier circuit 10. Les deuxièmes bornes d'entrée/sortie 34 sont reliées au deuxième circuit d'alimentation 42, afin de fonctionner dans une deuxième gamme de tensions OV VDD2, correspondant à la deuxième tension d'alimentation VDD2 fournie par la deuxième borne d'alimentation 31. Des troisièmes bornes d'entrée/sortie 36 sont reliées à un troisième circuit d'alimentation 43 correspondant à une alimentation dédiée à la configuration d'une gamme de tension de fonctionnement desdites troisièmes bornes d'entrée/sortie 36. Une troisième borne d'alimentation 35 est reliée à ce troisième circuit d'alimentation 43 afin de permettre à un client utilisateur du circuit de fixer une troisième tension d'alimentation Vio définissant une gamme de tension OV-Vio. Ainsi, les premières bornes d'entrée/sortie 33 fonctionnent selon une première tension d'alimentation VDD1, les deuxièmes bornes d'entrée/sortie 34 fonctionnent selon la deuxième tension d'alimentation VDD2, et les troisièmes bornes d'entrée/sortie 36 fonctionnent selon une tension dite d'alimentation de bornes V,o qui est fixée par l'intermédiaire de la borne d'alimentation 35, et indépendamment des autres tensions utilisées dans le circuit intégré. Bien qu'indépendante, la tension d'alimentation de bornes Vio doit être dans une plage de tension compatible avec le reste du circuit. Préférentiellement, cette tension d'alimentation de bornes V,o est comprise entre la tension d'alimentation minimale, par exemple VDD1, et la tension d'alimentation maximale, par exemple VDD2, lorsque le circuit intégré dispose d'au moins deux tensions d'alimentation. Les bornes d'entrée/sortie 33, 34 et 36, et notamment les troisièmes bornes d'entrée/sortie 36 peuvent être des bornes de type entrée, de type sortie, ou encore de type entrée/sortie, mais également de type "numérique" ou de type "analogique". La figure 3 montre une borne d'entrée/sortie 36 numérique réalisée conformément à l'invention. Cette borne d'entrée/sortie 36 comporte une pastille métallique 100 reliée à une entrée d'un circuit d'adaptation d'entrée 101. Une sortie du circuit d'adaptation d'entrée 101 est reliée à une entrée d'un circuit de mise en forme d'entrée 102. Une sortie du circuit de mise en forme d'entrée 102 fournit le signal d'entrée 1 à l'un des coeurs de circuit 10 ou 20. La pastille 100 est également connectée à une sortie d'un circuit de mise en forme de sortie 103, une entrée de circuit de mise en forme 103 est connectée à une sortie d'un circuit d'adaptation de sortie 104. Une entrée du circuit d'adaptation de sortie 104 reçoit un signal de sortie O correspondant à un signal fourni par l'un des coeurs de circuit 10 ou 20. En outre, la pastille 100 est également reliée à des moyens de protection 105. Les circuits d'adaptation d'entrée 101 ou de sortie 104 peuvent être des circuits de même nature. En effet, ces deux circuits peuvent être réalisés soit à l'aide de circuit à seuil, soit à l'aide d'amplificateurs fonctionnant selon deux tensions d'alimentation. Le ratio entre les seuils ou le coefficient d'amplification suivant le type de circuit utilisé est défini par le ratio entre ses deux tensions d'alimentation Vio et VDDi, VDDi correspondant à la tension d'alimentation VDD1 ou VDD2 du coeur de circuit 10 ou 20, auquel ladite borne 36 est reliée. De tels circuits d'adaptation sont connus, notamment pour faire transiter les données ou autres signaux entre deux coeurs de circuit fonctionnant à des tensions différentes. Le circuit de mise en forme d'entrée 102 est par exemple un inverseur ou tout autre type de circuit logique dans le cas d'une entrée logique. Ce circuit de mise en forme d'entrée est alimenté par la tension d'alimentation VDDi du coeur de circuit 10 ou 20 auquel il est connecté. Le circuit de mise en forme de sortie 103 est alimenté par la troisième tension d'alimentation Vio. Ce circuit de mise en forme de circuit 103 est par exemple une porte NAND (réalisant la fonction ET-NON) avec validation de sortie. Dans le cas d'une porte d'entrée/sortie, il est impératif d'inclure un circuit de validation de sortie, en l'occurrence confondu ici avec le circuit de mise en forme de sortie 103. Le rôle du circuit de validation de sortie est d'éviter de mettre sur un bus auquel la pastille 100 serait connectée un signal de sortie alors qu'un autre élément du bus imposerait un autre état. Un signal de commande OE est fourni par le coeur de circuit auquel la borne est reliée suivant le type de circuit de mise en forme de sortie, il peut être nécessaire ou non d'ajouter un circuit d'adaptation sur la liaison du signal de commande 0E. Les moyens de protection 105 ici sont représentés par deux diodes limitant les surtensions négatives et positives. On remarquera que la o tension notée VDDsup correspond à la tension d'alimentation la plus élevée parmi les tensions d'alimentation VDD1 et VDD2 fournies par les première et deuxième bornes d'alimentation 30 et 31. Le choix d'utiliser un amplificateur ou un circuit à seuil comme circuit d'adaptation 101 ou 102 peut dépendre du type de signal que l'on transmet par l'intermédiaire de la borne. Si le signal transmis est de type analogique, il va de soi que le circuit d'adaptation est préférentiellement amplificateur. Dans le cas où les signaux sont de type numérique, à savoir niveau 0 et niveau 1, des circuits à seuil plus simples que des amplificateurs peuvent suffire. Egalement dans notre exemple d'entrée/sortie numérique, il a été placé des portes NAND. Ces portes NAND peuvent être remplacées par tout autre type de portes connues, y compris des types de portes connues disposant d'une validation de sortie pour le circuit de mise en forme de sortie 103. Dans le cas d'une borne d'entrée/sortie analogique, les circuits de mise en forme d'entrée 102 et de sortie 103 peuvent être confondus avec les circuits d'adaptation 101 et 104. En effet, dans le cas de circuits analogiques, les circuits de mise en forme sont généralement des amplificateurs déjà présents pour l'adaptation de tension faite dans les circuits d'adaptation d'entrée 101 et de sortie 104. Les bornes 36 peuvent être des bornes relativement plus simples. En effet, ces bornes peuvent se contenter d'être des bornes uniquement d'entrée telles que représenté sur la figure 4. La borne d'entrée se différencie de la borne d'entrée/sortie par la suppression du chemin de sortie, à savoir du circuit d'adaptation de sortie 104 et du circuit du mise en forme de sortie 103. On peut également souhaiter n'avoir affaire qu'à une borne de sortie, comme montré sur la figure 5. Dans cas-là, la borne d'entrée/sortie de la figure 3 est modifiée par suppression du chemin correspondant au chemin d'entrée. Le circuit d'adaptation d'entrée 101 et le circuit de mise en forme d'entrée 102 sont alors supprimés. Il est à noter dans le cas d'une borne uniquement de sortie, que la validation de sortie n'est pas forcément nécessaire. Celle-ci est restée sur le schéma, mais peut très bien être supprimée, dans le cas où cette sortie n'est pas destinée à être mise en état haute impédance pour se o connecter sur un bus. Dans l'exemple décrit, la tension d'alimentation de bornes V,o n'est utilisée que pour alimenter des bornes d'entrée/sortie. Cependant, il est possible que cette tension d'alimentation puisse également alimenter un circuit interne du circuit intégré si, de par sa structure ou sa fonction, ce circuit interne doit fonctionner avec la même tension que la tension externe desdites bornes. REVENDICATIONS 1. Circuit intégré disposant d'un coeur de circuit (10, 20) alimenté par au moins une tension d'alimentation (VDD1, VDD2) reçue par l'intermédiaire d'une première borne d'alimentation (30, 31), et comportant au moins une borne d'entrée et/ou de sortie (36) servant de liaison entre le coeur de circuit (10, 20) et l'extérieur dudit circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième borne d'alimentation (35) recevant une tension d'alimentation de bornes (Vio) comprise dans une plage de tension déterminée, ladite tension d'alimentation de bornes (V,o) fixant une gamme de tension de fonctionnement de ladite borne d'entrée et/ou de sortie (36) vis-à-vis de l'extérieur du circuit intégré, et en ce que la borne d'entrée et/ou de sortie (36) comporte au moins un circuit d'adaptation (101, 104) alimenté, d'une part, par la tension d'alimentation de bornes (Vio), et d'autre part, par la tension d'alimentation (VDD1, VDD2), ledit circuit d'adaptation (101, 104) effectuant la transposition d'un signal traversant la borne d'entrée et/ou de sortie (36), d'une première gamme de tension comprise entre zéro volt et la tension d'alimentation (VDD1, VDD2) vers une deuxième gamme de tension comprise entre zéro volt et la tension d'alimentation de bornes (V,o) ou réciproquement. 2. Circuit intégré selon la revendication 1, dans lequel la borne d'entrée et/ou de sortie (36) est une borne d'entrée qui comporte: - une pastille métallique (100) destinée à être reliée à l'extérieure dudit circuit intégré, - un circuit d'adaptation de tension (101) dont une entrée est reliée à la pastille (100), ledit circuit d'adaptation (101) étant alimenté, d'une part par la tension d'alimentation de bornes (Vio) et, d'autre part, par la tension d'alimentation afin de transformer un signal d'entrée reçu dans une gamme de tension comprise entre zéro volt et la tension d'alimentation de bornes (V,o) en un signal compris entre zéro volt et la tension d'alimentation (VDDi)É 3. Circuit intégré selon la revendication 2, dans lequel la borne d'entrée est une borne d'entrée logique, qui comporte un circuit logique de mise en forme (102) dont une entrée est connectée à une sortie du circuit d'adaptation (101) et une sortie (I) est connectée au coeur de circuit (10, 20), ledit circuit logique de mise en forme (102) étant alimenté avec la tension d'alimentation (VDDi). 4. Circuit intégré selon la revendication 1, dans lequel la borne d'entrée et/ou de sortie (36) est une borne de sortie qui comporte: - une pastille métallique (100) destinée à être reliée à l'extérieure dudit circuit, - un circuit d'adaptation de tension (104) dont une sortie est couplé à la pastille (100) et dont une entrée est reliée au coeur de circuit (10, 20), ledit circuit d'adaptation (104) étant alimenté, d'une part, par la tension d'alimentation (Vio) de borne et, d'autre part, par la tension d'alimentation (VDDi) afin de transformer un signal de sortie (0) reçu dans une gamme de tension comprise entre zéro volt et la tension d'alimentation (VDDi) en un signal compris entre zéro volt et la tension d'alimentation de bornes (Vio). 5. Circuit intégré selon la revendication 4, dans lequel la borne de sortie est une borne de sortie logique qui comporte une circuit logique de mise en forme (103) reliant la sortie du circuit d'adaptation (104) à la pastille (100), ledit circuit logique de mise en forme (103) étant alimenté avec la tension d'alimentation de borne (Vio). 6. Circuit intégré selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel la borne de sortie comporte un circuit de validation de sortie (103) reliant la sortie du deuxième circuit d'adaptation (104) à la pastille (100), ledit circuit de validation (103) permettant d'effectuer ou non la liaison entre le deuxième circuit d'adaptation (104) et la pastille (100), en fonction d'un signal de commande (0E) 7. Circuit intégré selon la revendication 1, dans lequel la borne d'entrée et/ou de sortie (36) est une borne d'entrée/sortie qui comporte - une pastille métallique (100) destinée à être reliée à l'extérieur dudit circuit intégré, - un premier circuit d'adaptation de tension (101) dont une entrée est couplée à la pastille (100), ledit premier circuit d'adaptation (101) étant alimenté, d'une part, par la tension d'alimentation de bornes (V,o) et, d'autre part, par la tension d'alimentation afin de transformer un signal d'entrée reçu dans une gamme de tension comprise entre zéro volt et la tension d'alimentation de bornes (V,o) en un signal compris entre zéro volt et la tension d'alimentation (VDD;). - un deuxième circuit d'adaptation de tension (104) dont une sortie est couplée à la pastille (100) et dont une entrée est reliée au coeur de circuit (10, 20), ledit deuxième circuit d'adaptation (104) étant alimenté, d'une part, par la tension d'alimentation de bornes (V,o) et, d'autre part, par la tension d'alimentation (VDD;) afin de transformer un signal de sortie (0) reçu dans une gamme de tension comprise entre zéro volt et la tension d'alimentation (VDD;) en un signal compris entre zéro volt et la tension d'alimentation de bornes (Vio), et - un circuit de validation de sortie (103) reliant la sortie du deuxième circuit d'adaptation (104) à la pastille (100), ledit circuit de validation (103) permettant d'effectuer ou non la liaison entre le deuxième circuit d'adaptation (104) et la pastille (100), en fonction d'un signal de commande (0E). 8. Circuit intégré selon la revendication 7, dans lequel la borne d'entrée/sortie est une borne d'entrée/sortie logique, qui comporte un premier circuit logique de mise en forme (102) dont une entrée est connectée à une sortie du premier circuit d'adaptation (101) et une sortie est connectée au coeur de circuit (10, 20), ledit circuit logique de mise en forme (102) étant alimenté avec la tension d'alimentation (VDD; ), et dans lequel le circuit de validation est intégré au circuit logique de mise en forme. 9. Circuit intégré selon l'une des revendications 2 à 8, dans lequel le coeur de circuit (10, 20) est alimenté par une première tension d'alimentation (VDD1) fournie par la première borne d'alimentation (30), et par au moins une deuxième tension d'alimentation (VDD2) fournie par au moins une troisième borne d'alimentation (31), et dans lequel la tension d'alimentation (VDDi) utilisée par la borne d'entrée et/ou sortie est l'une des première ou deuxième tensions d'alimentation (VDD1, VDD2). 10. Circuit intégré selon la revendication 9, dans lequel la borne d'entrée et/ou sortie (36) comporte des moyens de protection (105) pour écrêter la tension présente sur la pastille (100) au niveau de tension (VDDSUP) la plus élevée parmi les première et deuxième tensions d'alimentation (VDD1, VDD2) . 11. Circuit intégré selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel la tension d'alimentation de bornes (Vio) est comprise entre les au moins deux tensions d'alimentation (VDD1 et VDD2). 12. Circuit intégré selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la deuxième borne d'alimentation n'alimente que des bornes d'entrée et/ou sortie.