(57)【要約】  ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD」)における最小供給電圧レベル選択のための様々な方法およびシステムが開示される。ある最小供給電圧、およびPCDが機能しなければならない主要な動作温度範囲の最下端よりも高い動作温度しきい値においてPCD設計者がタイミングを収束させ得ることは、様々な実施形態の利点である。比較的高い動作温度しきい値においてタイミングを収束させることによって、比較的低い電力消費量が必要となる比較的小さな構成要素は、PCDにおいて使用され、それによって、PCDがしきい値を超える動作温度で動作しているとき、全体的に改善された電力消費量を提供し得る。動作温度がしきい値を下回る際に機能を維持するために、構成要素に対する最小供給電圧が増加される。本システムおよび方法は、比較的高いより一般的な動作温度条件におけるフォームファクタの低減および電力効率の改善と引き換えに動作温度しきい値未満の電力消費量問題を犠牲にする。
2016514301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD」)における電圧モード選択のための方法であって、
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が第1の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第1の動作温度しきい値を規定するステップと、
前記PCD内の1つまたは複数の温度センサを監視するステップと、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信するステップであって、前記信号は、前記第1の動作温度しきい値が達成されたことを示す、ステップと、
前記第1の動作温度しきい値が達成されたことに応答して、前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第1の最小供給電圧レベルを第2の最小供給レベルに調整するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記第2の最小供給電圧レベルは、前記第1の最小供給電圧レベルよりも高い、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第2の最小供給電圧レベルは、前記第1の最小供給電圧レベルよりも低い、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記温度しきい値を二度超過したことを認識するステップと、
前記第2の最小電圧供給レベルを調整して前記第1の最小電圧供給レベルに戻すステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、ダイレベル温度センサである、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記ダイレベル温度センサは、接合点に関連付けられる、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、前記PCDの外殻面に関連付けられる、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が前記第2の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第2の動作温度しきい値を規定するステップと、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信するステップであって、前記信号は、前記第2の動作温度しきい値を超過したことを示す、ステップと、
前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第2の最小供給電圧レベルを第3の最小供給レベルに調整するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記第3の最小供給電圧レベルは、前記第2の最小供給電圧レベルよりも高い、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記第3の最小供給電圧レベルは、前記第2の最小供給電圧レベルよりも低い、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD」)における電圧モード選択のためのコンピュータシステムであって、
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が第1の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第1の動作温度しきい値を規定することと、
前記PCD内の1つまたは複数の温度センサを監視することと、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信することであって、前記信号は、前記第1の動作温度しきい値が達成されたことを示す、受信することと
を行うように構成された電圧モード選択(「VMS」)モジュールと、
前記第1の動作温度しきい値が達成されたことに応答して、前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第1の最小供給電圧レベルを第2の最小供給レベルに調整する
ように構成された静電圧スケーリング(「SVS」)モジュールと
を含む、コンピュータシステム。
【請求項１２】
前記第2の最小供給電圧レベルは、前記第1の最小供給電圧レベルよりも高い、請求項11に記載のコンピュータシステム。
【請求項１３】
前記第2の最小供給電圧レベルは、前記第1の最小供給電圧レベルよりも低い、請求項11に記載のコンピュータシステム。
【請求項１４】
前記VMSモジュールは、
前記温度しきい値を二度超過したことを認識する
ようにさらに構成され、
前記SVSモジュールは、
前記第2の最小電圧供給レベルを調整して前記第1の最小電圧供給レベルに戻す
ようにさらに構成される、
請求項11に記載のコンピュータシステム。
【請求項１５】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、ダイレベル温度センサである、請求項11に記載のコンピュータシステム。
【請求項１６】
前記ダイレベル温度センサは、接合点に関連付けられる、請求項15に記載のコンピュータシステム。
【請求項１７】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、前記PCDの外殻面に関連付けられる、請求項11に記載のコンピュータシステム。
【請求項１８】
前記VMSモジュールは、
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が前記第2の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第2の動作温度しきい値を規定することと、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信することであって、前記信号は、前記第2の動作温度しきい値を超過したことを示す、受信すること
を行うようにさらに構成され、
前記SVSモジュールは、
前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第2の最小供給電圧レベルを第3の最小供給レベルに調整する
ようにさらに構成される、
請求項11に記載のコンピュータシステム。
【請求項１９】
前記第3の最小供給電圧レベルは、前記第2の最小供給電圧レベルよりも高い、請求項18に記載のコンピュータシステム。
【請求項２０】
前記第3の最小供給電圧レベルは、前記第2の最小供給電圧レベルよりも低い、請求項18に記載のコンピュータシステム。
【請求項２１】
ポータブルコンピューティングデバイスにおける電圧モード選択のためのコンピュータシステムであって、
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が第1の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第1の動作温度しきい値を規定するための手段と、
前記PCD内の1つまたは複数の温度センサを監視するための手段と、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信するための手段であって、前記信号は、前記第1の動作温度しきい値が達成されたことを示す、手段と、
前記第1の動作温度しきい値が達成されたことに応答して、前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第1の最小供給電圧レベルを第2の最小供給レベルに調整するための手段と
を含む、コンピュータシステム。
【請求項２２】
前記第2の最小供給電圧レベルは、前記第1の最小供給電圧レベルよりも高い、請求項21に記載のコンピュータシステム。
【請求項２３】
前記第2の最小供給電圧レベルは、前記第1の最小供給電圧レベルよりも低い、請求項21に記載のコンピュータシステム。
【請求項２４】
前記温度しきい値を二度超過したことを認識するための手段と、
前記第2の最小電圧供給レベルを調整して前記第1の最小電圧供給レベルに戻すための手段と
をさらに含む、請求項21に記載のコンピュータシステム。
【請求項２５】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、ダイレベル温度センサである、請求項21に記載のコンピュータシステム。
【請求項２６】
前記ダイレベル温度センサは、接合点に関連付けられる、請求項25に記載のコンピュータシステム。
【請求項２７】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、前記PCDの外殻面に関連付けられる、請求項21に記載のコンピュータシステム。
【請求項２８】
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が前記第2の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第2の動作温度しきい値を規定するための手段と、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信するための手段であって、前記信号は、前記第2の動作温度しきい値を超過したことを示す、手段と、
前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第2の最小供給電圧レベルを第3の最小供給レベルに調整するための手段と
さらに含む、請求項21に記載のコンピュータシステム。
【請求項２９】
前記第3の最小供給電圧レベルは、前記第2の最小供給電圧レベルよりも高い、請求項28に記載のコンピュータシステム。
【請求項３０】
前記第3の最小供給電圧レベルは、前記第2の最小供給電圧レベルよりも低い、請求項28に記載のコンピュータシステム。
【請求項３１】
コンピュータ可読プログラムコードを記憶するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ可読プログラムコードは、ポータブルコンピューティングデバイスにおける電圧モード選択のための方法を実施するために実行されるように構成され、前記方法は、
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が第1の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第1の動作温度しきい値を規定するステップと、
前記PCD内の1つまたは複数の温度センサを監視するステップと、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信するステップであって、前記信号は、前記第1の動作温度しきい値が達成されたことを示す、ステップと、
前記第1の動作温度しきい値が達成されたことに応答して、前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第1の最小供給電圧レベルを第2の最小供給レベルに調整するステップと
を含む、
コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３２】
前記第2の最小供給電圧レベルは、前記第1の最小供給電圧レベルよりも高い、請求項31に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３３】
前記第2の最小供給電圧レベルは、前記第1の最小供給電圧レベルよりも低い、請求項31に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３４】
前記温度しきい値を二度超過したことを認識するステップと、
前記第2の最小電圧供給レベルを調整して前記第1の最小電圧供給レベルに戻すステップと
をさらに含む、請求項31に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３５】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、ダイレベル温度センサである、請求項31に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３６】
前記ダイレベル温度センサは、接合点に関連付けられる、請求項35に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３７】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、前記PCDの外殻面に関連付けられる、請求項31に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３８】
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が前記第2の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第2の動作温度しきい値を規定するステップと、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信するステップであって、前記信号は、前記第2の動作温度しきい値を超過したことを示す、ステップと、
前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第2の最小供給電圧レベルを第3の最小供給レベルに調整するステップと
をさらに含む、請求項31に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３９】
前記第3の最小供給電圧レベルは、前記第2の最小供給電圧レベルよりも高い、請求項38に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項４０】
前記第3の最小供給電圧レベルは、前記第2の最小供給電圧レベルよりも低い、請求項38に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ポータブルコンピューティングデバイスにおける電圧モードの温度駆動型選択のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD:portable computing device」)は、個人レベルおよび専門レベルにおいて人々に必要なものになりつつある。これらのデバイスには、携帯電話、携帯情報端末(「PDA」)、ポータブルゲームコンソール、パームトップコンピュータ、および他のポータブル電子デバイスが含まれ得る。
【０００３】
PCD設計の傾向は、フォームファクタを縮小させながら機能を増加させることである。その結果、現行のPCDは、通常、設計プロセスの初期段階からサイズに制限があり、したがってPCD内の構成要素のための空間は貴重である場合が多い。したがって、驚くことではないが、PCD設計者およびエンジニアによる構成要素の選択における考慮事項は、構成要素のサイズであることが多い。
【０００４】
比較的小さな構成要素がもたらす内在的な空間の節約に勝る利点は、電力要件が低減されることである。有利なことに、通常の動作温度では、比較的小さな構成要素は、処理能力の犠牲を伴うことなく、その比較的大きなものよりも電力を消費しないことが多い。しかしながら、比較的小さな構成要素は、比較的低い範囲の設計仕様の動作温度に曝されるとき、その処理速度を遅らせる「温度逆転効果」の影響を受けやすいので、トレードオフの関係がある。
【０００５】
たとえば、PCDが-30℃〜85℃の温度範囲で動作可能であることは通常の要件である。たとえば、0℃の温度点未満で動作するとき、小さな構成要素の他の望ましい低いしきい値電力供給要件が、タイミング収束を維持するには不十分である場合がある。その結果、最小の構成要素が中域の動作温度で完全に要件を満たしていたとしても、設計者は、比較的低温の動作環境における温度逆転効果を除去するために十分大きな構成要素を選択せざるを得なくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、当技術分野において必要なものは、低温の動作環境において低い電力しきい値を有する構成要素の使用を可能にし、PCDにおける生産性およびチップセットのロバスト性を改善するシステムおよび方法である。より具体的には、当技術分野において必要なものは、処理構成要素の供給電圧レベルを変更することによって、低い動作温度に起因するPCDのタイミング収束障害を回避するシステムおよび方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD」)における最小供給電圧レベル選択のための方法およびシステム、すなわち電圧モード選択技法の様々な実施形態が開示される。ある最小供給電圧、およびPCDが機能しなければならない主要な動作温度範囲の最下端よりも高い動作温度しきい値においてPCD設計者がタイミングを収束させ得ることは、様々な実施形態の利点である。有利なことに、比較的高い動作温度しきい値においてタイミングを収束させることによって、比較的低い電力消費量が必要となる比較的小さな構成要素は、PCDにおいて使用され、それによって、PCDがしきい値を超える動作温度で動作しているとき、全体的に改善された電力消費量を提供し得る。特に、動作温度がしきい値を下回る際に機能を維持するために、構成要素に対する最小供給電圧は、主要な動作温度範囲全体にわたって機能が維持されるように増加される。当業者であれば認識するように、本システムおよび方法は、比較的高いより一般的な動作温度条件におけるフォームファクタの低減および電力効率の改善と引き換えに動作温度しきい値未満の電力消費量問題を犠牲にする。
【０００８】
ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD」)における電圧モード選択のための例示的な方法は、PCDにおける第1の動作温度しきい値を規定するステップを含む。上述のように、第1の動作温度しきい値は、PCD内の1つまたは複数の構成要素が第1の最小供給電圧レベルにおいてタイミング収束を維持することができない温度を表し得る。チップ上のダイレベルセンサなどの1つまたは複数の温度センサが監視される。第1の動作温度しきい値を超過したことを、センサによって生成される温度読取値が示す場合、最小供給電圧が調整され得る。特に、測定された動作温度がしきい値未満であるようにしきい値を超過した場合、最小供給電圧は、回路がタイミング収束要件を満足することができない範囲まで構成要素が遅延するのを回避するために上方に調整され得る。同様に、測定された動作温度がしきい値を超えるようにしきい値を超過した場合、最小供給電圧は、余分の電力が構成要素によって消費されないように下方に調整され得る。
【０００９】
図面では、別段に規定されていない限り、様々な図の全体を通して、同様の参照番号は同様の部分を指す。「102A」または「102B」などの文字指定を伴う参照番号の場合、文字指定は、同じ図に存在する2つの同様の部分または要素を区別することができる。参照番号がすべての図において同じ参照番号を有するすべての部分を包含することが意図されるとき、参照番号に対する文字指定は省略される場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD」)において電圧モード選択方法を実装するためのオンチップシステムの一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】温度読取値に基づいて処理構成要素に供給されるしきい値電圧レベルを変更するための方法およびシステムを実装するための、ワイヤレス電話の形の、図1のPCDの例示的な非限定的態様を示す機能ブロック図である。
【図３Ａ】図2に示すチップのための、ハードウェアの例示的な空間構成を示す機能ブロック図である。
【図３Ｂ】電圧モード選択および最小電圧レベル変更のための、図2のPCDの例示的なソフトウェアアーキテクチャを示す概略図である。
【図４】図1のPCDにおける電圧モード選択のための方法を示す論理フローチャートである。
【図５】電圧モードに基づいて静電圧スケーリング(「SVS」)を適用するための副方法またはサブルーチンを示す論理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
「例示的な」という言葉は、本明細書において、「例、事例、または例示としての役割を果たすこと」を意味するように使用される。「例示的な」ものとして本明細書に記載されるいずれの態様も、必ずしも他の態様に対して排他的であるか、他の態様よりも好ましいか、または有利であると解釈されるべきではない。
【００１２】
本明細書では、「アプリケーション」という用語は、オブジェクトコード、スクリプト、バイトコード、マークアップ言語ファイル、およびパッチなどの実行可能なコンテンツを有するファイルも含み得る。加えて、本明細書で言及する「アプリケーション」は、開封される必要があり得るドキュメント、またはアクセスされる必要がある他のデータファイルなどの本質的に実行可能ではないファイルも含み得る。
【００１３】
本明細書で使用される、「構成要素」、「データベース」、「モジュール」、「システム」、「処理構成要素」などの用語は、ハードウェア、ファームウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアのいずれかであるコンピュータ関連のエンティティを指すものとする。たとえば、構成要素は、プロセッサ上で実行されているプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、実行スレッド、プログラム、および/またはコンピュータであり得るが、これらに限定されない。例として、コンピューティングデバイス上で動作しているアプリケーションとコンピューティングデバイスの両方は、構成要素であり得る。1つまたは複数の構成要素は、プロセスおよび/または実行スレッド内に常駐することができ、1つの構成要素を1つのコンピュータに局在化すること、および/または2つ以上のコンピュータに分散することが可能である。加えて、これらの構成要素は、様々なデータ構造を記憶している様々なコンピュータ可読媒体から実行することができる。構成要素は、1つまたは複数のデータパケット(たとえば、信号によって、ローカルシステム、分散システム中の別の構成要素と、かつ/または、インターネットのようなネットワークにわたって他のシステムと対話する、1つの構成要素からのデータ)を有する信号に従うなどして、ローカルプロセスおよび/またはリモートプロセスによって通信することができる。
【００１４】
本明細書では、「中央処理装置(「CPU:central processing unit」)」、「デジタル信号プロセッサ(「DSP:digital signal processor」)」、「グラフィカル処理装置(「GPU:graphical processing unit」)」、および「チップ」という用語は互換的に使用される。その上、CPU、DSP、GPUまたはチップは、「コア」と本明細書では全般的に呼ばれる1つまたは複数の別個の処理構成要素からなり得る。さらに、CPU、DSP、GPU、チップまたはコアが、様々なレベルの機能効率で動作するために様々なレベルの電力を消費するPCD内の機能構成要素である限り、これらの用語の使用は、開示する実施形態、またはそれらの等価物の適用を、PCD内の処理構成要素のコンテキストに限定するものではないことが当業者には認識されよう。すなわち、実施形態の多くは、処理構成要素のコンテキストにおいて記載されるが、モーダルな電圧選択方法は、限定はしないが、モデム、カメラ、ワイヤレスネットワークインターフェースコントローラ(「WNIC」)、ディスプレイ、ビデオエンコーダ、周辺デバイス、バッテリーなどを含む、PCD内のどの機能構成要素にも適用され得ることが想定される。
【００１５】
本明細書では、「熱」および「熱エネルギー」という用語は、「温度」の単位で測定され得るエネルギーを生成または散逸することが可能なデバイスまたは構成要素に関連付けられて使用され得ることが理解されよう。同様に、「動作温度」および「周囲温度」などの用語は、概して、デバイスまたは構成要素が曝される「温度」の単位で測定されるとき、熱的状態を参照するのに互換的に使用される。したがって、当業者は、所与のデバイスまたは構成要素が曝される「動作温度」が、デバイス自体または他の近隣の熱エネルギー生成構成要素から散逸された熱エネルギーによって影響を受ける場合があることを認識するであろう。さらに、「温度」という用語は、「熱エネルギー」を生成するデバイスまたは構成要素の、相対的な暖かさまたは熱の欠如を示すことができる、何らかの基準値に対する任意の測定値を想定することがさらに理解されよう。たとえば、2つの構成要素の「温度」は、2つの構成要素が「熱的に」平衡であるとき同じである。
【００１６】
本明細書では、「作業負荷」、「プロセス負荷」、および「プロセス作業負荷」という用語は互換的に使用され、概して、所与の実施形態の所与の処理構成要素に関連付けられた処理負担または処理負担のパーセンテージを対象にする。上記に定義されたものに加えて、「処理構成要素」または「熱エネルギー生成構成要素」または「熱アグレッサ」は、限定はしないが、中央処理装置、グラフィカル処理装置、コア、メインコア、サブコア、処理エリア、ハードウェアエンジンなど、またはポータブルコンピューティングデバイス内の集積回路の内部もしくは外部にある任意の構成要素であり得る。
【００１７】
本明細書では、「ポータブルコンピューティングデバイス」(「PCD」)という用語は、バッテリーなどの限られた容量の電源で動作する任意のデバイスについて説明するために使用される。何十年もの間バッテリー式PCDが使用されてきたが、第3世代(「3G」)および第4世代(「4G」)ワイヤレス技術の出現とともにもたらされた充電式バッテリーの技術的進歩は、複数の機能を有する多数のPCDを可能にした。したがって、PCDは、とりわけ、携帯電話、衛星電話、ページャ、PDA、スマートフォン、ナビゲーションデバイス、スマートブックまたはリーダー、メディアプレーヤ、上述のデバイスの組合せ、およびワイヤレス接続を有するラップトップコンピュータであり得る。
【００１８】
本明細書では、「タイミング収束」、「タイミングを収束させる」、「タイミングを収束させること」、および同様の用語は、しきい値電圧供給レベルを考慮した構成要素選択に関連する回路設計の考慮事項を参照するものとして当業者には理解されよう。さらに、当業者は、所与のしきい値電圧供給レベルにおいて、所与の構成要素の機能が遅くなりすぎて回路タイミング要件を維持することができない、低い動作温度の限界があることを認識するであろう。したがって、ある低い動作温度において「タイミングを収束させること」は、所与の回路内の構成要素が、最小供給電圧を与えられる「タイミング収束」温度において機能的であることを規定する。
【００１９】
回路設計者およびエンジニアは、特に、指定の範囲の動作温度にわたってタイミング要件を維持しながら所与の最小電圧レベルまたはしきい値電圧レベルで動作することが可能である構成要素を選択する。たとえば、PCD設計者は、-30℃〜85℃の範囲の周囲環境において機能することが可能な回路を設計し、したがって、回路構成要素を選択する際に、-30℃でその設計におけるタイミングを収束させなければならないことが多い。特に、本明細書では、様々な実施形態について、PCDが-30℃〜85℃の動作温度範囲を有するシナリオと比較して説明するが、これらの実施形態は説明のために提供され、そのような動作範囲を参照することは、-30℃〜85℃の動作範囲のために設計されたPCDにこれらの実施形態を適用することに限定されないことが理解されよう。他の動作範囲を想定してもよい。
【００２０】
動作温度範囲全体にわたって適切に機能する回路に関して、当業者は、タイミングマージンが回路全体のすべてのクロックエッジにおいて維持されなければならないことを認識するであろう。すなわち、たとえば、信号がトランジスタのチェーンを伝搬するとき、すべてのトランジスタは、タイミングエッジによって規定される時間量内で(すなわち、「時間ウィンドウ」内で)その機能を実行する必要があり、そうでない場合、回路は、適切に機能しない。
【００２１】
特に、トランジスタの動作温度が変化するとき、トランジスタが切り替わる速度も変化する。上述のように、動作温度の目標範囲にわたって速度を切り替える際の変動量は、構成要素を選択する際に設計者によって考慮されなければならない。設計者がどんな温度でタイミングを収束させることを選択するかは、トランジスタサイズなどの構成要素の選択を規定する。たとえば、タイミングが-30℃で収束される場合、選択されるトランジスタは、-30℃において、設計者が回路を提供することを意図しているどのような最小電圧においても、必要な切替速度を扱うことが可能でなければならない。特に、設計者がしきい値電圧を増加させる場合、比較的小さなトランジスタが選択される可能性がある。他方では、設計者が、電力消費量を節約するために比較的小さな最小電圧で動作させることを選ぶ場合、比較的大きなトランジスタが必要とされる。
【００２２】
基本的に、回路設計におけるタイミング収束は、1)動作温度範囲の下端に曝される際に比較的低いしきい値電力レベルにおいて機能し得る比較的大きなトランジスタの選択、または2)動作温度範囲の下端で機能するために比較的高いしきい値電力レベルを必要とする比較的小さなトランジスタの選択のいずれかを規定する。特に、当業者であれば認識するように、トレードオフの関係は、電力消費量に対するフォームファクタサイズである。
【００２３】
回路が動作温度範囲の最低の温度においてタイミングを収束させることを保証するために、比較的大きな構成要素を選択することは、PCDが比較的高い温度で動作しているときのフォームファクタの増加および不必要な高い電力消費率と引き換えに低い動作温度における機能を保証する場合がある。逆に、比較的小さな構成要素を選択することは、中域の動作温度において空間および電力消費量を節約するが、比較的低い動作温度における機能の喪失の危険を冒す可能性がある。簡単に言えば、比較的低い動作温度におけるタイミング収束の考慮事項は、通常、PCDが中域および高域の動作温度で動作しているときには最適な選択と見なされない、PCDの設計段階の間のトランジスタの選択を規定する。
【００２４】
有利なことに、本システムおよび方法の実施形態は、PCDが設計される比較的広い動作温度範囲内にある動作温度ブレークポイントにおいてタイミングを収束させることを可能にする。したがって、ある最小供給電圧を与えられる温度ブレークポイントにおいてまたはそれよりも上でタイミングを維持することが可能であるが、(同じ最小供給電圧を仮定する)比較的広い動作温度範囲の比較的低い温度では可能でない、比較的小さな構成要素が使用され得る。したがって、いくつかの実施形態は、28nm、20nm、および/もしくは16nmの、またはそれらよりも小さなノードを含むPCDを対象とすることを想定してもよい。
【００２５】
動作時、本システムおよび方法は、実際の動作温度を監視し、動作温度が温度ブレークポイントに達するか、または温度ブレークポイントを下回る場合、様々な構成要素に対する最小供給電圧は増加し得る。このように、PCDが温度ブレークポイントを超える動作温度において大部分の時間で動作し得ることを仮定すれば、比較的小さな構成要素に関連する電力節約およびフォームファクタの利点が認識され得る。特に、当業者であれば認識するように、PCDが、ブレークポイント温度未満の動作温度で機能することを求められる場合はまれであり、したがって、動作温度がブレークポイント未満まで下がる際に最小供給電圧を増加させることに起因する電力消費量の増加は、好ましい設計のトレードオフの関係を表す。
【００２６】
比較的広い動作温度範囲内にある動作温度でタイミングを収束することができるようにPCD構成要素に電圧モードを適用するためのシステムおよび方法は、コアにおけるシリコン接合点の温度、パッケージオンパッケージ(PoP)メモリ構成要素の温度、PCDの外殻すなわち「表面」の温度などのうちの1つまたは複数に相関する1つまたは複数のセンサ測定値を活用することによって達成され得る。そのような構成要素に関連する温度を綿密に監視することによって、PCD内の電圧モード選択モジュールは、平均電力消費量を最適化しながら機能を維持するために構成要素に対する最小供給電圧の増加または減少をもたらす場合がある。
【００２７】
特に、電圧モード選択方法の例示的な実施形態について単一の動作温度ブレークポイントのコンテキストにおいて本明細書で説明するが、いくつかの実施形態は、複数の温度しきい値またはブレークポイントを利用することができることが想定され、したがって、本開示は、電圧モードを変化させるためのトリガとして単一の動作温度しきい値を監視する実施形態に限定されない。たとえば、当業者は、所与の回路のタイミングが選択された温度点において収束されなければならないことを認識するが、いくつかの実施形態は、タイミングが収束された温度未満の複数の温度ブレークポイントを規定することができることを想定してもよい。そのような実施形態では、一連の電圧モードは、ブレークポイントと、動作温度測定値が所与の範囲への交差を示すたびに変更される最小供給電圧との間の温度範囲に関連して規定され得る。
【００２８】
例示的なPCDにおいて電圧モードの温度駆動型の選択がどのように適用され得るかの非限定的な例として、PCDが最初にパワーオンされるときに、ダイレベル温度センサのサンプリングが起こり得る。そうする際に、実施形態は、PCDの最初の動作温度を判定することができる。PCDがタイミング収束ブレークポイント未満であること(たとえば、-30℃〜85℃の比較的広い動作温度範囲にわたって機能的であるように設計されたPCDに関して0℃のタイミング収束ブレークポイント未満であることなど)を最初のサンプリングから判定された動作温度が示す場合、電圧モード選択(「VMS」)モジュールは、構成要素がタイミング収束を確実に維持するために必要な最小電圧供給値まで静電圧スケーリング(「SVS」)レベルを増加させ得る。特に、当業者であれば認識するように、電圧モード選択システムで監視される様々な温度センサは、センサが関連付けられる構成要素の実際の動作温度を綿密に示す温度読取値を生成することがあるか、または代替として、いくつかの構成要素の実際の温度が推測され得る温度読取値を生成することがある。
【００２９】
非限定的な例に戻ると、PCDがタイミング収束ブレークポイントかまたはそれよりも上であること(たとえば、-30℃〜85℃の比較的広い動作温度範囲にわたって機能的であるように設計されたPCDに関して0℃のタイミング収束ブレークポイントかまたはそれよりも上であることなど)を最初のサンプリングから判定された動作温度が示す場合、VMSモジュールは、温度ブレークポイントを超える動作温度でタイミング収束を維持するために必要となる比較的低い最小電圧供給値にデフォルトのSVSレベルを保持することを規定することができる。
【００３０】
別の非限定的な例では、VMSシステムおよび方法の実施形態は、減退した電力状態にある(たとえば、「スリープ」モードにある)PCDに実装され得る。当業者であれば理解するように、そのようなシナリオでは、PCDは、モデム上でページングチャネルを監視し、温度センサをチェックするなどするために時々「起動する」ことができる。起動期間中に、PCDの動作温度に関連する監視温度が温度ブレークポイント未満まで降下したことが認識される場合、VMSモジュールによって、起動されるPCDおよび最小供給電圧の増加が、適切なタイミング収束を確実に維持するようにし得る。有利なことに、PCDを起動することによって、動作温度が温度ブレークポイント未満まで降下し、次いで供給電圧を増加させたことを認識しながら、PCDは、低い熱エネルギーレベルによって機能不全になるリスクを伴うことなく、そのスリープ状態に戻ることが可能になり得る。
【００３１】
特に、本明細書で説明する様々な実施形態は、ダイレベル接合部センサ、PoPセンサ、および/または表面温度センサに関連する温度読取値を含むが、VMSシステムのいくつかの実施形態が接合点、PoPおよび表面温度を監視しない場合があることを想定してもよい。すなわち、いくつかの実施形態は、構成要素の他の組合せに関連する温度を監視し得ることが想定され、したがって、VMSシステムおよび方法の実施形態は、本明細書に示す構成要素の例示的な組合せに関連する温度を特に監視することに限定されない。
【００３２】
非限定的な例に戻ると、タイミング収束温度ブレークポイントを監視することによって、VMSモジュールは、動作温度を考慮して電力消費量およびPCDの機能が最適化されるように最小供給電圧を上または下に調整することができる。
【００３３】
図1は、ポータブルコンピューティングデバイス100における温度ベースの電圧モード選択のためのオンチップシステム102の例示的な実施形態を示す機能ブロック図である。タイミング収束に関連する温度しきい値に対する動作温度を監視するために、オンチップシステム102は、コア222、224、226、228の接合点、PoPメモリ112A、およびPCDの外殻24などの、様々な構成要素に関連する温度を測定するための様々なセンサ157を活用することができる。有利なことに、様々な構成要素に関連する温度を監視し、動作温度が回路のタイミング収束に関連する温度ブレークポイントと交差したときを認識することによって、PCD 100の電力消費量は、PCD 100がブレークポイントを超える動作温度に曝されながら最適化され得る。さらに、比較的小さなフォームファクタは、ブレークポイントを超える動作温度でタイミング収束を維持することが可能な比較的小さな構成要素が、比較的広い動作温度範囲の下端における機能を保証するために通常必要とされる比較的大きな構成要素の代わりに使用されるとき、認識され得る。
【００３４】
概して、本システムは次の2つのメインモジュールを使用し、これらはいくつかの実施形態では、単一のモジュールに含まれ得る。(1)監視モジュール114によって監視される温度読取値を分析し(特に、監視モジュール114およびVMSモジュール101は、いくつかの実施形態では1つの同じものであり得る)、電圧モード調整をトリガするための電圧モード選択(「VMS」)モジュール101、および(2)VMSモジュール101から受信した命令に従って調整される個々の構成要素に母線上で配送される最小供給電圧をもたらすための静電圧スケーリング(「SVS」)モジュール26。有利なことに、これら2つのメインモジュールを含むシステムおよび方法の実施形態は、広い動作温度範囲にわたって機能を維持しながらPCD 100内の平均電力消費量を最適化するために温度データを活用する。
【００３５】
図2は、温度読取値に基づいて処理構成要素に供給されるしきい値電圧レベルを変更するための方法およびシステムを実装するための、ワイヤレス電話の形の、図1のPCD 100の例示的な非限定的態様を示す機能ブロック図である。図示のように、PCD 100は、互いに結合されたマルチコア中央処理装置(「CPU」)110およびアナログ信号プロセッサ126を含むオンチップシステム102を含む。当業者によって理解されるように、CPU 110は、第0のコア222、第1のコア224、および第Nのコア230を含み得る。さらに、当業者によって理解されるように、CPU 110の代わりに、デジタル信号プロセッサ(「DSP」)も利用され得る。
【００３６】
概して、静電圧スケーリング(「SVS」)モジュール26は、PCD 100が通常の動作温度で動作する際にその平均電力消費量を最適化する一方で、動作温度がいくつかの温度しきい値を下回る際に機能を維持するのを助けるために、コア222、224、230などの電力消費構成要素に配送される最小供給電圧の増加または減少を実施することを担う場合がある。
【００３７】
監視モジュール114は、オンチップシステム102全体を通して分散された複数の動作するセンサ(たとえば、熱センサ157A、157B)、およびPCD 100のCPU 110、ならびにVMSモジュール101と通信する。いくつかの実施形態では、監視モジュール114は、PCD 100の接触温度または周囲環境温度に関連する温度読取値に関して表面温度センサ157Cを監視することもできる。他の実施形態では、監視モジュール114は、チップ温度センサ157A、157Bによって取られた読取値により予想されるデルタに基づいて周囲環境温度を推測することができる。VMSモジュール101は、交差された温度ブレークポイントを識別し、タイミング収束が維持されるように最小供給電圧を低減または増加させるようにSVSモジュールに命令するために監視モジュール114とともに機能し得る。
【００３８】
図2に示すように、ディスプレイコントローラ128およびタッチスクリーンコントローラ130がデジタル信号プロセッサ110に結合される。オンチップシステム102の外部にあるタッチスクリーンディスプレイ132は、ディスプレイコントローラ128およびタッチスクリーンコントローラ130に結合される。PCD 100は、ビデオエンコーダ134、たとえば位相反転線(「PAL」)エンコーダ、順次式カラーメモリ(「SECAM」)エンコーダ、全国テレビジョン方式委員会(「NTSC」)エンコーダ、または任意の他のタイプのビデオエンコーダ134をさらに含み得る。ビデオエンコーダ134は、マルチコア中央処理装置(「CPU」)110に結合される。ビデオ増幅器136が、ビデオエンコーダ134およびタッチスクリーンディスプレイ132に結合される。ビデオポート138がビデオ増幅器136に結合される。図2に示すように、ユニバーサルシリアルバス(「USB:universal serial bus」)コントローラ140がCPU 110に結合される。また、USBポート142は、USBコントローラ140に結合される。メモリ112および加入者識別モジュール(SIM)カード146も、CPU 110に結合され得る。さらに、図2に示すように、デジタルカメラ148が、CPU 110に結合され得る。例示的な態様では、デジタルカメラ148は、電荷結合デバイス(「CCD」)カメラまたは相補型金属酸化膜半導体(「CMOS」)カメラである。
【００３９】
図2にさらに示すように、ステレオオーディオコーデック150が、アナログ信号プロセッサ126に結合され得る。さらに、オーディオ増幅器152が、ステレオオーディオコーデック150に結合され得る。例示的な態様では、第1のステレオスピーカ154および第2のステレオスピーカ156が、オーディオ増幅器152に結合される。図2は、マイクロフォン増幅器158も、ステレオオーディオコーデック150に結合され得ることを示す。加えて、マイクロフォン160がマイクロフォン増幅器158に結合され得る。特定の態様では、周波数変調(「FM」)ラジオチューナ162がステレオオーディオコーデック150に結合され得る。また、FMアンテナ164が、FMラジオチューナ162に結合される。さらに、ステレオヘッドフォン166が、ステレオオーディオコーデック150に結合され得る。
【００４０】
図2は、無線周波数(「RF:radio frequency」)トランシーバ168がアナログ信号プロセッサ126に結合され得ることをさらに示す。RFスイッチ170は、RFトランシーバ168およびRFアンテナ172に結合される場合がある。図2に示すように、キーパッド174が、アナログ信号プロセッサ126に結合され得る。また、マイクロフォン付きモノヘッドセット176が、アナログ信号プロセッサ126に結合され得る。さらに、バイブレータデバイス178が、アナログ信号プロセッサ126に結合され得る。図2は、たとえばバッテリーなどの電源188が、PMIC 180を介してオンチップシステム102に結合されることも示す。ある特定の態様では、電源は、充電式DCバッテリー、または交流(「AC」)電源に接続されたAC-DC変換器から導かれるDC電源を含む。SVSモジュール26は、温度しきい値の交差によってトリガされる電圧モードの変化に基づいて最小供給電圧を低減または増加させるためにPMIC 180とともに機能し得る。
【００４１】
CPU 110はまた、1つまたは複数の内部のオンチップ熱センサ157A、ならびに、1つまたは複数の外部のオフチップ熱センサ157Cに結合され得る。オンチップ熱センサ157Aは、垂直のPNP構造に基づく、通常は相補型金属酸化膜半導体(「CMOS」)超大規模集積(「VLSI」)回路に専用の、1つまたは複数の絶対温度に比例する(「PTAT」)温度センサを備えることができる。オフチップ熱センサ157Cは、1つまたは複数のサーミスタを備えることができる。熱センサ157Cは、アナログデジタル変換器(「ADC:analog-to-digital converter」)コントローラ103でデジタル信号に変換される電圧降下を引き起こす場合がある。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、他のタイプの熱センサ157A、157B、157Cを利用することができる。
【００４２】
SVSモジュール26およびVMSモジュール101は、CPU 110によって実行されるソフトウェアを含み得る。しかしながら、SVSモジュール26およびVMSモジュール101は、本発明の範囲から逸脱することなく、ハードウェアおよび/またはファームウェアから形成することもできる。VMSモジュール101は、SVSモジュール26と併せて、比較的高いより一般的な動作温度における電力消費量を最適化しながら動作温度範囲の下端においてPCD 100が機能を維持するのを助け得る最小電圧供給値の変化を規定することを担う可能性がある。
【００４３】
タッチスクリーンディスプレイ132、ビデオポート138、USBポート142、カメラ148、第1のステレオスピーカ154、第2のステレオスピーカ156、マイクロフォン160、FMアンテナ164、ステレオヘッドフォン166、RFスイッチ170、RFアンテナ172、キーパッド174、モノヘッドセット176、バイブレータ178、電源188、PMIC 180、および熱センサ157Cは、オンチップシステム102の外部にある。しかしながら、監視モジュール114は、PCD 100上で動作可能なリソースのリアルタイム管理を援助するために、アナログ信号プロセッサ126およびCPU 110によって、これらの外部デバイスのうちの1つまたは複数から1つまたは複数の指示または信号を受信することもできることを理解されたい。
【００４４】
特定の態様では、本明細書で説明する方法ステップのうちの1つまたは複数は、1つまたは複数のVMSモジュール101およびSVSモジュール26を形成する、メモリ112に記憶された実行可能命令およびパラメータによって実施され得る。モジュール101、26を形成するこれらの命令は、本明細書で説明する方法を実行するために、ADCコントローラ103に加えて、CPU 110、アナログ信号プロセッサ126、または別のプロセッサによって実行され得る。さらに、プロセッサ110、126、メモリ112、メモリ112に記憶された命令、またはそれらの組合せは、本明細書で説明する方法ステップのうちの1つまたは複数を実行するための手段として機能し得る。
【００４５】
図3Aは、図2に示すチップ102のための、ハードウェアの例示的な空間構成を示す機能ブロック図である。この例示的な実施形態によれば、アプリケーションCPU 110は、チップ102の遠く左側の領域に配置されるが、モデムCPU 168、126は、チップ102の遠く右側の領域に配置される。アプリケーションCPU 110は、第0のコア222、第1のコア224、および第Nのコア230を含む、マルチコアプロセッサを含み得る。アプリケーションCPU 110は、(ソフトウェアで具現化される際)VMSモジュール101Aおよび/またはSVSモジュール26Aを実行しているか、または、(ハードウェアで具現化される際)VMSモジュール101Aおよび/またはSVSモジュール26Aを含み得る。アプリケーションCPU 110は、オペレーティングシステム(「O/S」)モジュール207および監視モジュール114を含むように、さらに例示される。監視モジュール114についてのさらなる詳細は、図3Bに関して以下で説明される。
【００４６】
アプリケーションCPU 110は、アプリケーションCPU 110に隣接して配置されチップ102の左側の領域にある、1つまたは複数の位相ロックループ(「PLL」)209A、209Bに結合され得る。PLL 209A、209Bの隣、またアプリケーションCPU 110の下には、アナログデジタル(「ADC」)コントローラ103がある可能性があり、このADCコントローラ103は、アプリケーションCPU 110のメインモジュール101A、26Aとともに機能するそれ自体の電圧モード選択モジュール101Bおよび/またはSVSモジュール26Bを含み得る。
【００４７】
ADCコントローラ103のVMSモジュール101Bは、「チップ102上」および「チップ102外」に設けられ得る複数の熱センサ157を監視および追跡することを担い得る。オンチップまたは内部の熱センサ157A、157Bは、様々な場所に配置され、(第2の熱グラフィックプロセッサ135Bおよび第3の熱グラフィックプロセッサ135Cに隣接するセンサ157A3などで)その場所の近傍の構成要素の動作温度に関連付けられるか、または(メモリ112に隣接するセンサ157B1などで)熱敏感構成要素の動作温度に関連付けられる場合がある。
【００４８】
非限定的な例として、第1の内部熱センサ157B1は、アプリケーションCPU 110とモデムCPU 168、126との間に、内部メモリ112に隣接してチップ102の上部の中心領域に配置され得る。第2の内部熱センサ157A2は、モデムCPU 168、126の下の、チップ102の右側領域に配置され得る。この第2の内部熱センサ157A2は、進化した縮小命令セットコンピュータ(「RISC」)命令セットマシン(「ARM」)177と第1のグラフィックプロセッサ135Aとの間にも配置され得る。デジタルアナログコントローラ(「DAC:digital-to-analog controller」)173は、第2の内部熱センサ157A2とモデムCPU 168、126との間に配置され得る。
【００４９】
第3の内部熱センサ157A3は、第2のグラフィックプロセッサ135Bと第3のグラフィックプロセッサ135Cとの間の、チップ102の遠く右側の領域に配置され得る。第4の内部熱センサ157A4は、チップ102の遠く右側の領域に、第4のグラフィックプロセッサ135Dの下に配置され得る。第5の内部熱センサ157A5は、チップ102の遠く左側の領域に、PLL 209およびADCコントローラ103に隣接して配置され得る。
【００５０】
1つまたは複数の外部熱センサ157Cも、ADCコントローラ103に結合され得る。第1の外部熱センサ157C1は、チップの外部に、モデムCPU 168、126、ARM 177、およびDAC 173を含み得るチップ102の右上4分の1の領域に隣接して配置され得る。第2の外部熱センサ157C2は、チップの外部に、第3のグラフィックプロセッサ135Cおよび第4のグラフィックプロセッサ135Dを含み得るチップ102の右下4分の1の領域に隣接して配置され得る。特に、外部熱センサ157Cのうちの1つまたは複数は、PCD 100の接触温度または周囲環境温度を示すために活用され得る。
【００５１】
図3Aに示すハードウェアの様々な他の空間構成が、本発明の範囲から逸脱することなく実現され得ることを、当業者は認識するであろう。図3Aは、さらなる1つの例示的な空間構成を示し、メインVMSモジュール101Aと、メインSVSモジュール26Aと、VMSモジュール101BおよびSVSモジュール26Bを有するADCコントローラ103とが、図3Aに示す例示的な空間構成の機能である熱動作条件をどのように認識し、温度しきい値またはブレークポイントを動作温度と比較し、電圧モードを選択することができるかを示す。
【００５２】
図3Bは、電圧モード選択および最小電圧レベル変更をサポートするための、図2および図3AのPCD 100の例示的なソフトウェアアーキテクチャを示す概略図である。任意の数のアルゴリズムは、いくつかの熱条件が満たされたときにVMSモジュール101によって適用され得る少なくとも1つの電圧変更ポリシーを形成するか、またはその一部になることができるが、好ましい実施形態では、VMSモジュール101は、動作温度がタイミング収束に関連する温度ブレークポイントを下回ったことが認識されるとき、チップ102内の個々の構成要素に対する最小電圧レベルを増加させるためにSVSモジュール26とともに機能する。特に、PCD 100が比較的低い動作温度に曝される際に最小供給電圧を増加させることによって、PCD 100の機能は、PCD 100がブレークポイントを超える温度で動作しているとき、低減された最小供給電圧から電力節約が認識されながら、比較的低い温度において維持され得る。
【００５３】
図3Bに示すように、CPUまたはデジタル信号プロセッサ110は、バス211を介してメモリ112に結合される。上述のように、CPU 110は、N個のコアプロセッサを有するマルチコアプロセッサである。すなわち、CPU 110は、第0のコア222、第1のコア224、および第Nのコア230を含む。当業者には知られているように、第0のコア222、第1のコア224、および第Nのコア230の各々は、専用のアプリケーションまたはプログラムをサポートするために利用可能である。あるいは、利用可能なコアの2つ以上にわたる処理のために、1つまたは複数のアプリケーションまたはプログラムは分散され得る。
【００５４】
CPU 110は、ソフトウェアおよび/またはハードウェアを含み得るVMSモジュール101および/またはSVSモジュール26から、コマンドを受け取ることができる。ソフトウェアとして具現化される場合、モジュール101、26は、CPU 110および他のプロセッサによって実行されている他のアプリケーションプログラムにコマンドを出す、CPU 110によって実行される命令を含む。
【００５５】
CPU 110の第0のコア222、第1のコア224〜第Nのコア230は、単一の集積回路ダイに集積されるか、または、複数回路のパッケージにおいて別個のダイ上で集積または結合される場合がある。設計者は、第0のコア222、第1のコア224〜第Nのコア230を、1つまたは複数の共有キャッシュを介して結合することができ、バス、リング、メッシュ、およびクロスバートポロジなどのネットワークトポロジを介して、メッセージまたは命令の伝達を実施することができる。
【００５６】
当技術分野で知られているように、バス211は、1つまたは複数のワイヤード接続またはワイヤレス接続を介した複数の通信経路を含み得る。バス211は、通信を可能にするために、コントローラ、バッファ(キャッシュ)、ドライバ、レピータ、および受信機のような、簡単にするために省略される追加の要素を有してもよい。さらに、バス211は、上述の構成要素の間での適切な通信を可能にするために、アドレス、制御、および/またはデータ接続を含み得る。
【００５７】
図3Bに示すように、PCD 100によって使用される論理がソフトウェアに実装されるとき、開始論理250、管理論理260、電圧モード選択インターフェース論理270、アプリケーションストア280内のアプリケーション、およびファイルシステム290の部分のうちの1つまたは複数が、任意のコンピュータ関連のシステムまたは方法によって、またはそれと関連して使用するために、任意のコンピュータ可読媒体またはデバイス上に記憶され得ることに留意されたい。
【００５８】
この文書のコンテキストでは、コンピュータ可読媒体またはデバイスは、コンピュータ関連のシステムまたは方法によって、またはそれと関連して使用するために、コンピュータプログラムおよびデータを含むか、または記憶することができる、電子式、磁気式、光学式、または他の物理デバイスまたは手段である。様々な論理素子およびデータストアは、たとえばコンピュータベースのシステム、プロセッサを含むシステム、または命令実行システム、装置、もしくはデバイスから命令をフェッチし、命令を実行することができる他のシステムなどの、命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはそれと関連して使用するために、任意のコンピュータ可読媒体に組み込まれ得る。この文書のコンテキストでは、「コンピュータ可読媒体」は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはそれと関連して使用するために、プログラムを記憶、通信、伝搬、または転送することができる任意の手段であり得る。
【００５９】
コンピュータ可読媒体は、限定はしないが、たとえば、電子式、磁気式、光学式、電磁式、赤外線式、または半導体の、システム、装置、デバイス、または伝搬媒体であり得る。コンピュータ可読媒体のより具体的な例(非網羅的なリスト)には、1つまたは複数の配線を有する電気的接続(電子式)、ポータブルコンピュータディスケット(磁気式)、ランダムアクセスメモリ(RAM)(電子式)、読取り専用メモリ(ROM)(電子式)、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EPROM、EEPROM、またはフラッシュメモリ)(電子式)、光ファイバ(光学式)、および携帯式コンパクトディスク読取り専用メモリ(CD-ROM)(光学式)が含まれよう。プログラムは、たとえば紙または他の媒体の光学走査を介して、電子的に記録され、次いで、コンパイルされ、解釈され、または場合によっては、必要に応じて適切な方法で処理され、次いでコンピュータメモリに記憶され得るので、コンピュータ可読媒体は、プログラムが印刷される紙または別の適切な媒体でさえあり得ることに留意されたい。
【００６０】
代替の実施形態では、開始論理250、管理論理260、および場合によっては電圧モード選択インターフェース論理270のうちの1つまたは複数がハードウェアに実装されるとき、様々な論理は、各々当技術分野でよく知られている以下の技術、すなわち、データ信号に対する論理機能を実装するための論理ゲートを有する個別の論理回路、適切な組合せの論理ゲートを有する特定用途向け集積回路(ASIC)、プログラマブルゲートアレイ(PGA)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)などのうちのいずれか、またはその組合せによって実装することができる。
【００６１】
メモリ112は、フラッシュメモリまたはソリッドステートメモリデバイスなどの不揮発性データ記憶デバイスである。単一のデバイスとして示されているが、メモリ112は、デジタル信号プロセッサ110(または追加のプロセッサコア)に結合された別個のデータストアを有する分散型メモリデバイスであり得る。
【００６２】
開始論理250は、PCD 100内の様々な構成要素の最小供給電圧を管理または制御するために、選択プログラムを選択的に識別し、ロードし、実行するための1つまたは複数の実行可能な命令を含む。開始論理250は、VMSモジュール101による、PCDの構成要素または態様に関連するしきい値温度設定と様々な温度測定値との比較に基づいて選択プログラムを識別し、ロードし、実行することができる。例示的な選択プログラムは、組込みファイルシステム290のプログラムストア296で見つけることができ、アルゴリズム297と1組のパラメータ298との特定の組合せによって規定される。例示的な選択プログラムは、CPU 110内のコアプロセッサのうちの1つまたは複数によって実行されるとき、1つまたは複数のVMSモジュール101およびSVSモジュール26によって提供される制御信号とともに、監視モジュール114によって提供される1つまたは複数の信号に従って、様々な構成要素の最小供給電圧を「上」または「下」にスケーリングするように動作することができる。この点について、監視モジュール114は、VMSモジュール101から受け取った、イベント、プロセス、アプリケーション、リソース状態の条件、経過時間、ならびに温度などの、1つまたは複数のインジケータを提供することができる。
【００６３】
管理論理260は、それぞれのプロセッサコアのうちの1つまたは複数においてプログラムを終了し、さらに、最小供給電圧を管理または制御するためのより適切な交換プログラムを選択的に識別し、ロードし、実行するための、1つまたは複数の実行可能な命令を含む。管理論理260は、実行時に、またはPCD 100が電力供給されデバイスのオペレータによって使用されている間に、これらの機能を実行するように構成される。交換プログラムは、組込みファイルシステム290のプログラムストア296において見出され得る。
【００６４】
交換プログラムは、デジタル信号プロセッサ内のコアプロセッサのうちの1つまたは複数によって実行されるとき、監視モジュール114によって提供される1つもしくは複数の信号、または様々なプロセッサコアのそれぞれの制御入力で提供される1つもしくは複数の信号に従って、構成要素に対する最小供給電圧を変更するように動作することができる。この点について、監視モジュール114は、VMS 101から発せられる制御信号に応答して、イベント、プロセス、アプリケーション、リソース状態の条件、経過時間、温度などの、1つまたは複数のインジケータを提供することができる。
【００６５】
インターフェース論理270は、組込みファイルシステム290に記憶された情報を観察し、構成し、または場合によっては更新するために、外部入力を提示し、管理し、それと対話するための1つまたは複数の実行可能な命令を含む。一実施形態では、インターフェース論理270は、USBポート142を介して受信された製造業者の入力とともに動作することができる。これらの入力は、プログラムストア296から削除されるべき、またはプログラムストア296に追加されるべき、1つまたは複数のプログラムを含み得る。あるいは、入力は、プログラムストア296内のプログラムのうちの1つまたは複数に対する編集または変更を含み得る。その上、入力は、開始論理250と管理論理260の一方または両方に対する1つまたは複数の変更、または全交換を識別することができる。
【００６６】
インターフェース論理270により、製造業者が、PCD 100の定義された動作状態の下で、エンドユーザの体験を制御可能に構成および調整することが可能になる。メモリ112がフラッシュメモリであるとき、開始論理250、管理論理260、インターフェース論理270、アプリケーションストア280におけるアプリケーションプログラム、または組込みファイルシステム290における情報のうちの1つまたは複数は、編集され、置き換えられ、または場合によっては修正され得る。いくつかの実施形態では、インターフェース論理270によって、PCD 100のエンドユーザまたは操作者は、開始論理250、管理論理260、アプリケーションストア280中のアプリケーション、および組込みファイルシステム290中の情報を検索し、見つけ、修正し、または置き換えることができる。操作者は、結果として生じるインターフェースを使用して、PCD 100の次の開始時に実装される変更を加えることができる。あるいは、操作者は、結果として生じるインターフェースを使用して、実行時に実装される変更を加えることができる。
【００６７】
組込みファイルシステム290は、階層的に構成されたプログラムストア296を含む。この点について、ファイルシステム290は、PCD 100が使用する様々なパラメータ298およびアルゴリズム297の構成および管理のための情報を格納するための、その全ファイルシステム容量の予約された部分を含み得る。図3Bに示すように、ストア296は構成要素ストア294を含み、構成要素ストア294はプログラムストア296を含み、プログラムストア296は1つまたは複数の電圧モード選択プログラムを含む。
【００６８】
図4は、PCD 100における電圧モード選択のための方法400を示す論理フローチャートである。図4の方法400は、電圧モードトリガ点が設定される、第1のブロック402で開始する。トリガ点は、動作温度であり、PCD 100の設計中にタイミングが収束された温度でもあり得る。したがって、上記のように、PCD 100は、所与の最小供給電圧で、トリガ点の温度またはトリガ点を超える温度において適切な機能を維持する構成要素を含み得る。逆に、同じ構成要素は、最小供給電圧の増加を伴うことなくトリガ点未満の温度で適切なタイミング収束を維持するには遅くなりすぎる場合がある。
【００６９】
方法400に戻ると、ブロック404において、接合点におけるまたはその近くにおける熱エネルギーレベルを監視するダイレベルセンサなどの温度センサが監視される。特に、温度センサによって生成される温度読取値は、動作温度状態を示し得る。判定ブロック406において、温度読取値は、トリガ点と比較される。温度読取値がトリガ点を超える場合、「イエス」分岐が判定ブロック412に続き、SVSモジュール26は、最小電圧レベルが温暖レベル電圧モードに関連する最小電圧に設定されるかどうかを判定することができる。最小電圧が温暖レベル電圧モードに一致する電圧レベルにすでに設定されている場合、「イエス」分岐がブロック410に続き、最小電圧が維持される。そうでない場合、「ノー」分岐がブロック414に続き、SVSモジュール26は、構成要素において電力節約が最適化されるように最小電圧レベルを減少させるためにPMIC 180とともに機能し得る。次いで、本方法は、ブロック404に戻り、温度センサの監視が続く。
【００７０】
判定ブロック406に戻ると、温度読取値がトリガ点未満である場合、「ノー」分岐が判定ブロック408に続く。特に、ある最小供給電圧レベルが与えられればタイミングが収束する下限を表す動作温度にトリガ点が関連付けられる場合、トリガ点未満の温度読取値は、PCD 100の機能にリスクがある可能性があることを示す。その結果、ブロック408において、最小電圧レベルが低温レベル電圧モードに一致する電圧レベルに設定されないことが判定される場合、本方法はブロック416に進み、VMSモジュール101およびSVSモジュール26は、最小電圧供給値を増加させるためにPMIC 180とともに機能する。そうする際に、PCD 100内の様々な構成要素は、タイミング収束要件を満足し、トリガ点未満の動作温度における機能を維持することが可能であり得る。続いて、本方法は、ブロック404に戻り、温度センサの監視が続く。
【００７１】
判定ブロック408に戻ると、最小供給電圧が低温レベル電圧モードに一致するレベルにすでに設定されていることが判定される場合、「イエス」分岐がブロック410に続き、最小供給電圧レベルが維持される。本プロセスは戻り、監視が続く。
【００７２】
特に、上記のように、いくつかの実施形態が、ある電圧モードに関連する動作温度間に規定される動作温度範囲とともに複数のトリガ点を有し得ることを想定してもよい。複数のトリガ点を有する実施形態における最高のトリガ点は、PCD 100の設計段階の間にタイミングが収束された動作温度に関連付けることもできる。温度読取値がトリガ点と比較されるプロセス、およびこれらの比較に従って最小供給電圧の変更のために選択される電圧モードは、本方法400によって表され得る。
【００７３】
図5は、電圧モードに基づいて静電圧スケーリング(「SVS」)を適用するための副方法またはサブルーチン414、416を示す論理フローチャートである。上記のように、SVS技法は、最小供給電圧設定を変更する電圧モードの適用においてVMSモジュール101および/またはSVSモジュール26によって活用され得る。いくつかの実施形態では、SVS技法は、個々の構成要素に対する電力供給に適用され得るが、他の実施形態では、複数の構成要素またはすべての構成要素にさえ適用され得る。
【００７４】
ブロック505は、電圧モードフレームワークにおいてSVS技法を適用するための副方法またはサブルーチン414、416の最初のステップである。この最初のブロック505では、VMSモジュール101および/または監視モジュール114は、温度センサ157Aによって提供された温度読取値に基づいて接合点動作温度しきい値などの温度しきい値またはトリガに違反していることを判定し得る。したがって、VMSモジュール101は、次いで、ブロック510において現在のSVS設定を見直すよう求めるSVSモジュール26への命令を開始させ得る。次にブロック515において、SVSモジュール26は、処理構成要素の最小供給電力レベルが低減または増加され得ることを判定し得る。
【００７５】
次にブロック520において、SVSモジュール26は、場合によっては、機能を維持するか、または電力消費量を最適化するために、現在の最小供給電圧レベルを調整し得る。設定を調整することは、SVSアルゴリズムにおいて許容される最小供給電圧を調整または「スケーリング」することを含み得る。特に、監視モジュール114、VMSモジュール101、およびSVSモジュール26が本開示では別個の機能を有する別個のモジュールとして説明されているが、いくつかの実施において、様々なモジュールまたは様々なモジュールの態様が、適応型熱管理ポリシーを実施するための共通のモジュールに結合され得ることが理解されよう。
【００７６】
本発明が記載されたように機能するために、本明細書に記載されたプロセスまたはプロセスフロー内の特定のステップが他のステップよりも前に行われるのは当然である。しかしながら、そのような順序またはシーケンスが本発明の機能を変えない場合、本発明は記載されたステップの順序に限定されない。すなわち、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、あるステップは、他のステップの前に実施されるか、後に実施されるか、または他のステップと並行して(実質的に同時に)実施される場合があることを認識されたい。場合によっては、特定のステップは、本発明から逸脱することなく、省略されるか、または実行されない場合がある。さらに、「その後」、「次に」、「次に」などの言葉は、ステップの順序を限定することを意図していない。これらの言葉は、単に例示的な方法の説明を通して読者を導くために使用される。
【００７７】
加えて、プログラミングの当業者は、たとえば本明細書内のフローチャートおよび関連する説明に基づいて、コンピュータコードを書くか、または適切なハードウェアおよび/もしくは回路を識別して、開示された発明を容易に実施することができる。したがって、特定の1組のプログラムコード命令または詳細なハードウェアデバイスの開示は、本発明をどのように製作および使用すべきかについて適切に理解するために必要であるとは見なされない。特許請求されるコンピュータ実装プロセスの発明性のある機能は、上記の説明において、かつ、様々なプロセスフローを示すことができる図面とともに、より詳細に説明される。
【００７８】
1つまたは複数の例示的な態様では、記載された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せに実装することができる。ソフトウェアに実装される場合、機能は、1つもしくは複数の命令もしくはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶されるか、またはコンピュータ可読媒体上で送信することができる。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または、命令もしくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを搬送もしくは記憶するために使用され得るとともに、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を備えることができる。
【００７９】
また、任意の接続はコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(「DSL」)、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、DSL、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。
【００８０】
本明細書で使用する場合、ディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(CD)、レーザーディスク(登録商標)、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、フロッピー(登録商標)ディスク、およびブルーレイディスクを含み、ディスク(disk)は、通常、磁気的にデータを再生するが、ディスク(disc)は、レーザーで光学的にデータを再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲の中に含まれるべきである。
【００８１】
したがって、選択された態様が詳細に図示および説明されたが、以下の特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、各態様において様々な置換および改変を実施できることが理解されよう。
【符号の説明】
【００８２】
24  ポータブルコンピューティングデバイス(PCD)の外殻
26  静電圧スケーリング(SVS)モジュール
26A  SVSモジュール
26B  SVSモジュール
100  ポータブルコンピューティングデバイス(PCD)
101  電圧モード選択(VMS)モジュール
101A  電圧モード選択モジュール(メイン)
101B  VMSモジュール
102  オンチップシステム
103  ADCコントローラ
110  中央処理装置(CPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)
112  メモリ、内部メモリ
112A  パッケージオンパッケージ(PoP)メモリ
114  監視モジュール
126  アナログ信号プロセッサ、モデム用CPU
128  ディスプレイコントローラ
130  タッチスクリーンコントローラ
132  タッチスクリーンディスプレイ
134  ビデオエンコーダ
135A  第1のグラフィックプロセッサ
135B  第2のグラフィックプロセッサ
135C  第3のグラフィックプロセッサ
135D  第4のグラフィックプロセッサ
136  ビデオ増幅器
138  ビデオポート
140  USBコントローラ
142  USBポート
146  SIMカード
148  CCD/CMOSカメラ
150  ステレオオーディオコーデック
152  オーディオ増幅器
154  ステレオスピーカ
156  ステレオスピーカ
157A  温度センサ
157A2  第2の熱センサ(内部)
157A3  第3の熱センサ
157A4  第4の熱センサ
157A5  第5の熱センサ
157B  温度センサ
157B1  第1の熱センサ(内部)
157C  温度センサ
157C1  第1の外部熱センサ
157C2  熱センサ
158  マイクロフォン増幅器
160  マイクロフォン
162  FMラジオチューナ
164  FMアンテナ
166  ステレオヘッドフォン
168  RFトランシーバ、モデム用CPU
170  RFスイッチ
172  RFアンテナ
173  DAC
174  キーパッド
176  マイクロフォン付きモノヘッドセット
177  ARM
178  バイブレータ
180  PMIC
182  GPU
188  電源
207  O/Sモジュール
209A  PLL
209B  PLL
211  バス
222  第0のコア
224  第1のコア
226  コア
228  コア
230  第Nのコア
250  開始論理
260  管理論理
270  電圧モード選択インターフェース論理
280  アプリケーションストア
290  ファイルシステム
294  構成要素ストア
296  プログラムストア
297  アルゴリズム
298  パラメータ
【図１】
2016514301.tif 000003
【図２】
2016514301.tif 000004
【図３Ａ】
2016514301.tif 000005
【図３Ｂ】
2016514301.tif 000006
【図４】
2016514301.tif 000007
【図５】
2016514301.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月15日(2015.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD」)における電圧モード選択のための方法であって、
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が第1の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第1の動作温度しきい値を規定するステップと、
前記PCD内の1つまたは複数の温度センサを監視するステップと、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信するステップであって、前記信号は、前記第1の動作温度しきい値が達成されたことを示す、ステップと、
前記第1の動作温度しきい値が達成されたことに応答して、前記PCDが機能を維持するように、前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第1の最小供給電圧レベルを第2の最小供給レベルに上昇させるステップと
を含み、
1つまたは複数の構成要素は、タイミング収束を維持することができない場合、前記PCDは、機能を維持することができない、
方法。
【請求項２】
前記温度しきい値を二度超過したことを認識するステップと、
前記第2の最小電圧供給レベルを低下させて前記第1の最小電圧供給レベルに戻すステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、ダイレベル温度センサである、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記ダイレベル温度センサは、接合点に関連付けられる、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、前記PCDの外殻面に関連付けられる、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD」)における電圧モード選択のためのコンピュータシステムであって、
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が第1の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第1の動作温度しきい値を規定することと、
前記PCD内の1つまたは複数の温度センサを監視することと、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信することであって、前記信号は、前記第1の動作温度しきい値が達成されたことを示す、受信することと
を行うように構成された電圧モード選択(「VMS」)モジュールと、
前記第1の動作温度しきい値が達成されたことに応答して、前記PCDが機能を維持するように、前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第1の最小供給電圧レベルを第2の最小供給レベルに上昇させる
ように構成された静電圧スケーリング(「SVS」)モジュールと
を含み、
1つまたは複数の構成要素は、タイミング収束を維持することができない場合、前記PCDは、機能を維持することができない、
コンピュータシステム。
【請求項７】
前記VMSモジュールは、
前記温度しきい値を二度超過したことを認識する
ようにさらに構成され、
前記SVSモジュールは、
前記第2の最小電圧供給レベルを低下させて前記第1の最小電圧供給レベルに戻す
ようにさらに構成される、
請求項6に記載のコンピュータシステム。
【請求項８】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、ダイレベル温度センサである、請求項6に記載のコンピュータシステム。
【請求項９】
前記ダイレベル温度センサは、接合点に関連付けられる、請求項8に記載のコンピュータシステム。
【請求項１０】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、前記PCDの外殻面に関連付けられる、請求項6に記載のコンピュータシステム。
【請求項１１】
コンピュータ可読プログラムコードを記憶するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ可読プログラムコードは、ポータブルコンピューティングデバイスにおける電圧モード選択のための方法を実施するために実行されるように構成され、前記方法は、
前記PCD内の1つまたは複数の構成要素が第1の最小供給電圧レベルにおいて、それより低い温度ではタイミング収束を維持することができない温度を表す、前記PCDにおける第1の動作温度しきい値を規定するステップと、
前記PCD内の1つまたは複数の温度センサを監視するステップと、
前記1つまたは複数の温度センサのうちの1つから信号を受信するステップであって、前記信号は、前記第1の動作温度しきい値が達成されたことを示す、ステップと、
前記第1の動作温度しきい値が達成されたことに応答して、前記PCDが機能を維持するように、前記構成要素のうちの1つまたは複数の前記第1の最小供給電圧レベルを第2の最小供給レベルに上昇させるステップと
を含み、
1つまたは複数の構成要素は、タイミング収束を維持することができない場合、前記PCDは、機能を維持することができない、
コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１２】
前記温度しきい値を二度超過したことを認識するステップと、
前記第2の最小電圧供給レベルを低下させて前記第1の最小電圧供給レベルに戻すステップと
をさらに含む、請求項11に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１３】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、ダイレベル温度センサである、請求項11に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１４】
前記ダイレベル温度センサは、接合点に関連付けられる、請求項13に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１５】
前記1つまたは複数の温度センサのうちの少なくとも1つは、前記PCDの外殻面に関連付けられる、請求項11に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【国際調査報告】
2016514301.tif 000009
2016514301.tif 000010