Brevet FR3086457A1 — publié le 20200327

B16932 DESCRIPTION TITRE : Puce de circuit intégré Domaine technique [0001] La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques et plus particulièrement les circuits intégrés. La présente description s'applique à la réalisation de circuits intégrés et à la diminution de leur consommation en énergie. Technique antérieure [0002] Les circuits intégrés sont des circuits comprenant des composants électroniques intégrant des fonctions plus ou moins complexes, et utilisés dans les appareils électroniques. [0003] Afin de réduire leur consommation en énergie, la plupart des circuits intégrés utilisent plusieurs modes d'alimentation différents, notamment un ou plusieurs modes veille dans lequel la puissance d'alimentation de certains composants est réduite. [0004] Il serait souhaitable de pouvoir réduire la consommation en énergie des circuits intégrés et plus particulièrement de réduire la consommation des modes veille des circuits intégrés. Résumé de l'invention [0005] Un mode de réalisation prévoit un circuit intégré comprenant un rail d'alimentation ayant deux types de segments de rail, des segments de rail d'un premier type étant activables sélectivement par rapport à des segments de rail d'un deuxième type. [0006] Selon un mode de réalisation, les segments de rail du premier type sont activables sélectivement par groupe. 2 B16932 [0007] Selon un mode de réalisation, les segments de rail du premier type sont activables par l'intermédiaire d'un commutateur. [0008] Selon un mode de réalisation, le commutateur est commandé par au moins un bloc alimenté par un ou plusieurs segments de rail du deuxième type. [0009] Selon un mode de réalisation, le commutateur est un composant discret monté sur la puce du circuit intégré. [0010] Selon un mode de réalisation, le commutateur est intégré dans la puce du circuit intégré. [0011] Selon un mode de réalisation, le commutateur est commandé par un circuit apte à contrôler la vitesse d'activation des segments de rail du premier type. [0012] Selon un mode de réalisation, les segments de rail du premier type sont activables par l'intermédiaire d'un régulateur. [0013] Selon un mode de réalisation, le régulateur est commandé par au moins un bloc alimenté par des segments de rail du deuxième type. [0014] Selon un mode de réalisation, le régulateur est commandé par l'intermédiaire d'un circuit apte à contrôler la vitesse d'activation des segments de rail du premier type. [0015] Selon un mode de réalisation, le régulateur est un composant discret monté sur la puce du circuit intégré. [0016] Selon un mode de réalisation, le circuit est formé dans et sur une structure de type silicium sur isolant comprenant une face avant comprenant le rail d'alimentation, et une face arrière en silicium, opposée à la face avant. Brève description des dessins [0017] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes 3 B16932 de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : [0018] [Fig. 1] la figure 1 est un schéma électrique simplifié d'un mode de réalisation d'un circuit intégré ; [0019] [Fig. 2] la figure 2 est un schéma électrique plus détaillé d'une portion du circuit intégré de la figure 1 ; et [0020] [Fig. 3] la figure 3 regroupe des schémas électriques partiels illustrant des modes de réalisation 3A à 3C du circuit intégré de la figure 1. Description des modes de réalisation [0021] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. [0022] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. [0023] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être directement reliés (connectés) ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. [0024] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", 4 B16932 "vertical", etc., il est fait référence à l'orientation des figures. [0025] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 1 près, de préférence à 5 % près. [0026] La figure 1 d'un schéma électrique simplifié d'un mode de réalisation d'un circuit intégré 100, comprenant un anneau d'alimentation 110 et des blocs fonctionnels alimentés par l'anneau d'alimentation 110. Les blocs fonctionnels sont des circuits réalisant des fonctions plus ou moins complexes qui ne seront pas détaillés dans cette description. L'anneau d'alimentation 110 est disposé en forme de boucle sur la puce du circuit intégré 100. Autrement dit, l'anneau d'alimentation 110 est disposé en périphérie de la puce du circuit intégré 100. Les blocs fonctionnels sont disposés à l'intérieur de la boucle formée par l'anneau 110. [0027] L'anneau 110 comprend, dans cet exemple, un rail d'alimentation 112 adapté à fournir un potentiel d'alimentation VDD, par exemple positif, et un rail de masse 114 adapté à fournir un potentiel de référence GND, par exemple la masse. L'anneau 110 peut comprendre plus de deux rails. A titre d'exemple, l'anneau peut comprendre en outre un deuxième rail d'alimentation fournissant par exemple un potentiel d'alimentation négatif ou un deuxième potentiel positif différent de VDD. Chaque rail 112, 114 comprend des plots de connexion 112P ,114P, ou pad, adaptés à être connectés à des bornes des blocs fonctionnels. Afin de protéger les blocs fonctionnels contre des décharges électrostatiques, un dispositif de protection contre les décharges électrostatiques 116 relie chaque plot 112P à un plot 114P. En figure 1, les plots 112P sont représentés comme étant positionnés à l'extérieur de l'anneau 110, en pratique certains plots 112P sont positionnés à l'extérieur de l'anneau B16932 110 et permettent d'alimenter le rail d'alimentation 112 et d'autres plots 112P sont positionnés à l'intérieur de l'anneau 110 et permettent d'alimenter les blocs fonctionnels. [0028] L'anneau 110 comprend en outre plusieurs bornes 115 reliées aux rails 112 et 114. Les bornes 115 ne sont pas reliées et/ou connectées les unes aux autres. Les bornes 115 et leur liaison aux rails 112 et 114 seront décrites plus en détail en relation avec la figure 2. [0029] Afin de réduire la consommation en énergie du circuit intégré 100, il existe au moins deux modes d'alimentation du circuit intégré 100, un mode d'alimentation pleine puissance et au moins un mode d'alimentation partielle, ou mode veille, ou mode basse consommation. Dans le mode d'alimentation pleine puissance, tous les blocs fonctionnels sont alimentés. Dans le mode veille, l'alimentation de certains blocs fonctionnels est coupée. Pour cela, on prévoit de déconnecter le rail d'alimentation 112 reliés aux blocs fonctionnels non utilisés en mode veille. Autrement dit, certains segments du rail d'alimentation 112 sont activables et désactivables sélectivement alors que d'autres sont toujours activés. Les segments du rail 112 qui sont toujours activés alimentent, par exemple, des blocs fonctionnels et font partie de groupes ON désignés en figure 1 par des pointillés et seront appelés par la suite des segments 112-ON. Un groupe ON comprend des plots 112P-ON, des plots 114P, des dispositifs de protection 116 et des bornes 115 alimentés par un segment 112-ON. De plus, les plots 112P destinés à l'alimentation du rail 112 font toujours partie d'un groupe ON. Un circuit intégré peut comprendre un ou plusieurs groupes ON. Les groupes ON sont délimités par des composants 118 connectés en série sur le rail 112. Les groupes ON peuvent être sélectionnés par groupe. Pendant un mode veille, les composants 118 déconnectent le segment du rail 112, les plots 112P ne faisant pas partie 6 B16932 d'un groupe ON et ainsi les blocs fonctionnels qu'ils alimentent ne sont plus alimentés. Les plots 112P seront référencés par la suite 112P-OFF. Les composants 118 sont commandés par des blocs fonctionnels toujours alimentés, c'est-à-dire par des blocs fonctionnels connectés à des segments de rail 112-ON. Des exemples de composants 118 sont décrits plus en détail en relation avec la figure 3. [0030] La figure 2 est un schéma électrique plus détaillé d'une portion de l'anneau d'alimentation 110 du circuit 100 décrit en relation avec la figure 1. [0031] La portion illustrée en figure 2 comprend un plot 112P-ON connecté à un segment de rail 112, et son plot 114P associé, ainsi que le dispositif de protection contre les décharges électrostatiques 116 les reliant. En figure 2, le dispositif 116 est représenté sous forme d'un bloc ("POWER CLAMP"). Le dispositif 116 pourrait être tout type de dispositif de protection contre les décharges électrostatiques usuels. [0032] Cette portion comprend en outre plusieurs bornes 115- Sig d'application de signaux, plusieurs bornes d'application d'une tension d'alimentation 115-VDD et d'une borne d'application d'une tension de référence 115-GND. Chaque borne 115-Sig est reliée aux rails d'alimentation 112 et 114. [0033] Chaque borne 115-Sig est reliée au rail d'alimentation 112 par l'intermédiaire d'une diode D2, et est reliée au rail d'alimentation 114 par l'intermédiaire d'une diode D4. Plus particulièrement, l'anode de la diode D2 est reliée, de préférence connectée, à la borne 115-Sig, et sa cathode est reliée, de préférence connectée, au rail d'alimentation 112. De plus, l'anode de la diode D4 est reliée, de préférence connectée, au rail d'alimentation 114, et sa cathode est reliée, de préférence connectée, à la borne 115-Sig. 7 B16932 [0034] Chaque borne 115-VDD est reliée, de préférence connectée, au rail d'alimentation 112, et est reliée au rail 114 par l'intermédiaire d'une diode D-VDD. Plus particulièrement, l'anode de la diode D-VDD est reliée, de préférence connectée, au rail 114, et la cathode de la diode D-VDD est reliée, de préférence connectée, à la borne 115- VDD. [0035] La borne 115-GND est reliée, de préférence connectée, au rail 114, et est reliée au rail d'alimentation 112 par l'intermédiaire d'une diode D-GND. Plus particulièrement, l'anode de la diode D-GND est reliée, de préférence connectée, à la borne 115-GND, et la cathode de la diode D-GND est reliée, de préférence connectée, au rail 112. [0036] Le plot 112P-ON fait partie d'un groupe ON comprenant en outre deux bornes 115-Sig d'application de signaux et deux bornes 115-VDD d'application d'une tension d'alimentation. Un composant 118 sépare le groupe ON d'un groupe OFF composé d'un rail 112-OFF connecté au dispositif 118, d'au moins deux autres bornes 115-Sig d'application de signaux connectés entre le rail d'alimentation 112-OFF et le rail d'alimentation 114, et d'une borne 115-GND. [0037] La figure 3 représente des schémas électriques 3A à 30 d'exemples de modes de réalisation de composant 118. [0038] Le schéma 3A illustre un mode de réalisation d'un composant 118 comprenant un commutateur de puissance S en série avec le rail 112. Le commutateur S est commandé via un signal CMD par un bloc fonctionnel toujours alimenté du circuit intégré 100 (non représenté en figure 3A). Le composant 118 comprend, par exemple, en outre, une diode DP en parallèle du commutateur S. La cathode de la diode DP est reliée au segment de rail 112-ON côté groupe ON tandis que son anode est reliée au segment de rail 112-OFF. La présence de la diode DP n'est pas obligatoire lors de la présence de 8 B16932 dispositifs de protection contre les décharges électrostatiques 116. [0039] Selon un mode de réalisation, le commutateur de puissance S est ajouté à des circuits intégrés déjà existants sous forme de composants discrets connectés sur la puce du circuit intégré 100. [0040] Selon une variante de réalisation, le commutateur de puissance S est intégré directement dans la puce du circuit intégré 100. [0041] Le schéma 3B illustre un autre mode de réalisation d'un composant 118 comprenant un régulateur REG de tension en série avec le rail 112. L'entrée du régulateur de tension est reliée au segment de rail 112-ON tandis que sa sortie est reliée au segment de rail 112-OFF. Le régulateur R est commandé via un signal CMD par un bloc fonctionnel toujours alimenté du circuit intégré 100 (non représenté en figure 3B). [0042] Selon un mode de réalisation, le régulateur R est ajouté à des circuits intégrés déjà existants sous forme de composants discrets connectés sur la puce du circuit intégré. [0043] Le schéma 3C illustre un mode de réalisation du circuit intégré 100 dans lequel le composant 118 est commandé via un signal CMD par l'intermédiaire d'un circuit CTRL apte à contrôler la vitesse de montée de la tension du rail d'alimentation 112-OFF. En figure 3C, le composant 118 comprend un commutateur de puissance comme illustré en figure 3A, mais à titre de variante, pourrait être un régulateur comme illustré en figure 3B. [0044] Un commutateur de puissance peut s'ouvrir et se fermer très rapidement. L'une de ces opérations peut prendre par exemple entre 10 et 100 ns. Un inconvénient de cette rapidité est qu'une fermeture trop rapide peut créer des pics de tension et de courant susceptibles d'enclencher les 9 B16932 dispositifs de protection contre les décharges électrostatiques 116. Le circuit CTRL permet de résoudre ce problème en ralentissant la fermeture du composant 118. [0045] Selon un mode de réalisation, un circuit intégré du type de celui décrit en relation avec la figure 1 peut être formé sur une puce de circuit intégré comprenant une structure de type silicium sur isolant (de l'anglais "silicon on insulator" (SOI)). Un avantage de ce mode de réalisation est qu'une polarisation de la face arrière d'une puce de ce type peut permettre de réduire les courants de fuite des composants 118 et des blocs fonctionnels connectés à l'anneau 110. [0046] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. Ces divers modes de réalisation et variantes sont combinables et d'autres variantes apparaitront à l'homme de l'art. [0047] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l'homme REVENDICATIONS1, Circuit intégré (100) comprenant un rail d'alimentation (112) avant deux types de segments de rail, des segments de rail d'un premier type (112-OFF) étant activables sélectivement par rapport à des segments de rail d'un deuxième type (112-0N). 2, Circuit selon la revendication I, dans lequel les segments de rail du promior type (112-OFF) sont activables sélectivement par groupe. Circuit selon la revendication I ou 2, dans lequel les segments de rail du premier type (112-OFF) sont activables par l'intermédiaire d'un commutateur (S), 4. Circuit selon. la revendication 3, dans lequel le commutateur (S) est commandé par au moins un bloc alimenté par un ou plusieurs segments de rail du. deuxième type (112-ON). 5. Circuit selon la revendication 3 eu 4, dans lequel le commutateur (S) est un composant discret monté sur la puce du circuit intégré. 6. Circuit selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le commutateur (S) est intégré dans la puce du circuit intégré. 7. Circuit selon l'une quelconque des revendications $ à. 6, dans lequel le commutateur (S) est commandé par un circuit (CTRL) apte à contrôler la vitesse, d'activation des segments de rail du premier type. 8. Circuit selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les necnentc, de rail du premier type (112-07F) sont activables par l'intermédiaire d'un régulateur (REG). B169 9 cuitselon la revendication 8, dans lequel le régulat (R)- est coMmandê par au moins un. bloc alimenté Pat segments de rail du deuxième type (112-ON). 10 circuit selon la revendication. : eu 9'. e Mequel le eut. eSt commandé par l'idterreddiets d'un circuit (("M_Ly apte contrôler le vitessedes r=e4Pelite cie:tell du preMie-rtpe. 11. Circuit selon 1. une quelccfle e des revendications 8 à dans: le- régulateur un composant ddseret monté $Ut la puce .- du circuit in -eit 12_ >.elon Uune...lcongpe dosreinandirt- s- à i. té dans et sur une structure de type silicium isolant comprenant une face avant con-prenant le rail d'alimentation, et une face arrière en opposée la face avant.