技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種片上供電網絡。

背景技術

隨著半導體集成電路工藝技術的發展，電路功耗問題成了困擾散熱、封裝和便攜的難題。自動調整電壓頻率的技術是一種最有效的節能方法。如今，多核CPU架構應用應成為主流，每個CPU的低功耗技術也成為普遍的自動調整電壓頻率的技術。

在供電系統中，很重要的器件即是電壓調整器，電壓調整器能夠調整接收到的電壓，從而向其連接的電路輸出該電路所需的電壓。伴隨著工藝節點的持續縮小，芯片設計面積密度迅速上升，三個重要條件制約著現今電源設計、電壓調整的發展：片上集成性，能源效率，以及電源完整性。尤其是電源的完整性，決定著負載模塊的功能性，邏輯性，以及功耗問題。低電源完整性，即紋波大，尖刺脈沖多等，直接會給系統帶來沉重負擔，不光是在系統響應速度，及正確性，還有整個系統的能量損耗上。

圖1為現有的供電網絡，在該供電網絡中，負載在芯片上(或為芯片內)，而負載的供電則由片外的電壓調整器(off-chip voltage regulator)來完成。其中，片外電壓調整器的供電由外部電池或者其他方式來提供。片外電壓調整器可以是單路輸出以供給負載，也可以是多路輸出以供給負載，如圖1中為多路輸出，即Vreg-1，Vreg-2，Vreg-3。在多路電壓輸出的情況之下，片外的電壓調整器可能是多個。

圖2為圖1所示的供電網絡的等效電路圖。其中，L_PB為母板上的片外電壓調整器的輸出等效電感，R_PB為母板上的片外電壓調整器的輸出等效電阻，ESL_VR為母板上的片外電壓調整器的輸出寄生電容的等效電感，ESR_VR為母板上的片外電壓調整器的輸出寄生電容的等效電阻，C_VR為母板上的片外電壓調整器的輸出寄生電容；L_PP1為傳輸封裝的輸入等效電感，R_PP1為傳輸封裝的輸入等效電阻，L_PP2為傳輸封裝的輸出等效電感，R_PP2為傳輸封裝的輸出等效電阻，ESL_PKG為傳輸封裝的寄生電容的等效電感，ESR_PKG為傳輸封裝的寄生電容的等效電阻，C_PKG為傳輸封裝的寄生電容；R_Die為芯片上的負載的輸入等效電阻，ESR_Die為芯片上的負載的輸入寄生電容的等效電阻，C_Die為芯片上的負載輸入寄生電容。

由于在供電網絡中，傳輸網絡中的電量損耗是影響供電電源、如電池使用壽命的因素之一。當采用圖1所示的供電網絡時，由于片外電壓調整器距離負載較遠，因此，傳輸網絡的寄生電容，輸入等效電感、輸入等效電阻、輸出等效電感、輸出等效電阻都比較大，因此傳輸網絡的電量損耗會比較大。

綜上所述，現有的供電網絡，由于片外電壓調整器距離負載較遠。因此，傳輸網絡中的電量損耗較大，這會降低供電電源、如電池的使用壽命。

發明內容

本發明實施例提供了一種片上供電網絡，用以解決現有的供電網絡所導致的傳輸網絡中的電量損耗較大的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種片上供電網絡，包括至少一級片上電壓調整器和負載，所述片上電壓調整器位于所述負載所在的芯片上；每一級片上電壓調整器的個數至少為一個；每一級片上電壓調整器連接其后一級片上電壓調整器中的至少一個片上電壓調整器；第一級片上電壓調整器接收供電電源輸出的電壓，或者接收片外電壓調整器輸出的電壓；除第一級片上電壓調整器以外的每一級片上電壓調整器中的一個片上電壓調整器，接收前一級片上電壓調整器中的一個片上電壓調整器輸出的電壓；所述片外電壓調整器位于所述負載所在的芯片之外；最后一級片上電壓調整器向所述負載輸出所述負載所需的電壓；除最后一級片上電壓調整器以外的每一級片上電壓調整器中的一個片上電壓調整器，向該片上電壓調整器連接的后一級片上電壓調整器輸出所述后一級片上電壓調整器所需的電壓。

結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，所述片上供電網絡包括兩級片上電壓調整器和所述負載，第一級片上電壓調整器的個數至少為兩個；若所述負載需要n個不同的電壓，則第二級片上電壓調整器的個數為n；每個第一級片上電壓調整器的調壓范圍與該第一級片上電壓調整器連接的第二級片上電壓調整器的調壓范圍之比不小于預設值。