内嵌在SOC内的存储模块及内嵌存储模块的SOC

摘要

本发明提供了一种内嵌在SOC内的存储模块及内嵌存储模块的SOC，该SOC包括：电源转换模块，用于将外置电压源电压转换为数字电源电压和模拟电源电压；存储模块，其包括数字电压模块和数字电源引脚，所述数字电压模块通过所述数字电源引脚输入所述数字电源电压；所述存储模块还包括模拟电压模块和模拟电源引脚，所述模拟电压模块通过所述模拟电源引脚输入所述模拟电源电压，从而简化了存储模块结构，提供存储模块的性能。

说明书

技术领域

本发明涉及SOC技术领域，特别涉及一种内嵌在SOC内的存储模块及内 嵌存储模块的SOC。

背景技术

SOC(System on Chip)，称为片上系统，是指一个有专用目标的集成电路， 其中包含完整系统，并且嵌入软件的全部内容。SOC可以包括系统级芯片控 制逻辑模块、CPU内核模块、DSP模块、嵌入的存储模块(memory)模块， 和外部进行通讯的接口模块、ADC(模数转换)/DAC(数模转换)的模拟 前端模块、电源模块和功耗管理模块，对于无线SOC还有射频前端模块、用 户定义逻辑模块以及微电子机械模块，SOC芯片还需要内嵌有基本软件模块 或可载入的用户软件等。

例如在申请号为200610031082.1的中国专利文献中，提供了一种内嵌存 储模块的SOC位映射实现方法。其中，SOC中内嵌有存储模块。存储模块通 过内嵌的输入输出引脚与SOC上的其它模块相连。

图1为现有的具有内嵌存储模块的SOC结构示意图，为了便于清楚说明， 在图1中省略了不需要说明的模块。如图1所示，该内嵌在SOC10中的存储 模块20包括：数字电路22和模拟电路24。通常SOC10只为存储模块20模 块提供单一电源信号VDD，例如通过电源线50提供，然后数字电路22和模 拟电路24直接使用所述电源信号VDD，但是由于模拟电路和数字电路对电 源信号的要求不同，例如精确度和电压可能都不同，因此在精确度要求较高 的存储模块中还需要经过数字电路和模拟电路对输入的电源信号VDD进一 步处理才能使用，因此这样存在的问题是：存储模块20的电路复杂，精确度 差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种内嵌在SOC内的存储模块及SOC，从 而简化了存储模块结构，提供存储模块的性能。

为了解决上述问题，本发明提供了一种内嵌存储模块的SOC，包括：存 储模块，包括数字电压模块和数字电源引脚，以及模拟电压模块和模拟电源 引脚；

电源转换模块，将外置电压源电压转换为数字电源电压或模拟电源电压 数字电源电压模拟电源电压，所述电源转换模块位于存储模块模块之外，所 述数字电压模块通过所述数字电源引脚输入所述数字电源电压；所述模拟电 压模块通过所述模拟电源引脚输入所述模拟电源电压。

优选的，所述电源转换模块包括：

基准电压源，用于根据外置电压源电压产生基准电压；

数字信号稳压器，用于利用所述基准电压产生数字电源电压；

模拟信号稳压器，用于利用所述基准电压产生模拟电源电压；

电源信号传输单元，用于当数字信号稳压器关闭时从所述模拟信号稳压 器向所述数字信号稳压器传输数字电源电压；

钳位单元，用于调节所述模拟电源电压和数字电源电压的电压差值，使 所述差值在一定的范围内。

优选的，所述电源信号传输单元为连接在所述模拟信号稳压器输出端和 所述数字信号稳压器输出端之间的电阻。

优选的，所述钳位单元为并联在所述模拟信号稳压器输出端和所述数字 信号稳压器输出端之间的正接的二极管和反接的二极管。

优选的，所述数字信号稳压器包括：带有使能端的差分运算放大器、PMOS 管、第一电阻、第二电阻和电容；所述差分运算放大器的使能端输入使能信 号，控制所述差分运算放大器的打开和关闭；所述差分运算放大器的反向输 入端输入基准电压，所述差分运算放大器的输出端连接所述PMOS管的栅极， 所述PMOS管的源极连接外置电压源电压，所述PMOS管的漏极输出数字电 源电压，所述第一电阻连接在所述PMOS管的漏极和所述差分运算放大器的 正向输入端之间，所述第二电阻连接在所述差分运算放大器的正向输入端和 地之间，所述电容连接在所述PMOS管的漏极和地之间。

优选的，在SOC的存储模块内和SOC的存储模块外具有相同的模拟电路， 存储模块外的所述模拟电路和存储模块内的所述模拟电路共用所述模拟电源 电压。

优选的，在SOC的存储模块内和SOC的存储模块外具有相同的数字电路， 存储模块外的所述数字电路和存储模块内的所述数字电路共用所述数字电源 电压。

相应的，本发明还提供了一种内嵌在SOC内的存储模块，包括数字电路 模块、模拟电路模块及与SOC连接的引脚，所述引脚包括连接数字电路模块 和SOC数字电源的数字电源引脚，以及连接模拟电路模块和SOC模拟电源的 模拟电源引脚。

优选的，所述数字电源引脚包括数字高电平引脚和数字低电平引脚；所 述模拟电源引脚包括模拟高电平引脚和模拟低电平引脚。

与现有技术相比，本发明主要具有以下优点：

在现有技术中由于存储模块的引脚通常只设置一种电源引脚，然后数字 电路和模拟电路直接使用所述电源引脚输入的外置电源信号，但是由于模拟 电路和数字电路对电源信号的要求不同，例如精确度和电压可能都不同，因 此在精确度要求较高的存储模块中还需要经过数字电路和模拟电路对输入的 电源信号进一步处理才能使用，因此这样存储模块的电路复杂，精确度差， 在本发明中在存储模块以外的SOC中设置了电源转换模块，从而可以为存储 模块提供精确的电源电压，而且简化了存储模块的结构，使得存储模块的启 动更快，精确度更高。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及 其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同 的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的 主旨。

图1是一种现有的具有内嵌存储模块的SOC结构示意图；

图2a为本发明的第一实施例的具有内嵌存储模块的SOC结构示意图；

图2b为本发明的第一实施例的具有内嵌存储模块的SOC结构中电源转 化模块的结构示意图；

图3为本发明的第二实施例的具有内嵌存储模块的SOC结构示意图；

图4为本发明的第三实施例的具有内嵌存储模块的SOC结构示意图；

图5为本发明的第四实施例的具有内嵌存储模块的SOC结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，如图1所示，一般的存储模块中包含有数字电路和模 拟电路，而模拟电路和数字电路所需的电源是不同的，但是通常SOC(system on chip)仅为存储模块提供单一电源信号，然后经过存储模块内部的电源转 化电路转化为存储模块所需的模拟电源电压和数字电源电压。但是这样使得 存储模块的电路复杂，并且经过转化后的模拟电源电压和数字电源电压的性 能较差。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本发明的具体实现方式做详细的说明。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便 于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意 图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包 含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

图2a为本发明的第一实施例的具有内嵌存储模块的SOC结构示意图，为 了便于说明省略了SOC中与本发明不相关的模块。下面结合图2a对本发明进 行说明，如图2a所示，在本实施例中，SOC主要包括：电源转换模块60、数 字电源电压线330’、模拟电源电压线340’和内嵌在SOC100内的存储模块200。

所述内嵌在SOC100内的存储模块200包括：数字电路模块210、模拟电 路模块220及与SOC连接的引脚。所述引脚可以包括：控制信号引脚310、 数据信号引脚320，以及电源引脚330和340。所述控制信号引脚310用于向 存储模块200发送控制信号，例如发送读写信号，所述数据信号引脚320用 于与存储模块200传输数据，所述电源引脚330和340用于为存储模块提供 电源电压。

在本实施例中，在SOC100中设置电源转换模块60，所述电源转换模块 60位于存储模块之外，用于根据外置电压源电压VDD形成数字电源电压 VDD_D和模拟电源电压VDD_A，并且在SOC中设置传输模拟电源电压的模 拟电源电压线340’和传输数字电源电压的数字电源电压线330’。由于在 SOC100中具有模拟电源电压线340’和数字电源电压线330’，因此在本实施例 中，所述电源引脚分为连接数字电路模块210和SOC的数字电源电压线330’ 的数字电源引脚330，连接模拟电路模块220和SOC的模拟电源电压线340’ 的模拟电源引脚340。这样使得存储模块200内的数字电路模块210可以直接 使用SOC提供的数字电源电压VDD_D，而模拟电路模块220可以直接使用 SOC提供的模拟电源电压VDD_A，因此不再需要存储模块200内部对电源信 号进行转化，简化了存储模块200的内部结构，提高了存储模块200的启动 速度。

如图2b所示，本实施例中，所述电源转化模块60具体包括：基准电压 源610、数字信号稳压器620、模拟信号稳压器630、电源信号传输单元640 和钳位单元650。所述基准电压源610用于产生基准电压Vref；所述数字信号 稳压器620用于根据基准电压Vref输出稳定的数字电源电压VDD_D；所述 模拟信号稳压器630用于根据基准电压Vref输出稳定的模拟电源电压 VDD_A。所述电源信号传输单元640用于在数字信号稳压器620关闭时从所 述模拟电源电压线340’向数字电源电压线330’传输数字电源电压VDD_D。所 述钳位单元650用于调节所述模拟电源电压VDD_A和数字电源电压VDD_D 的电压差值，使所述差值在一定的范围内，防止所述模拟电源电压VDD_A或 数字电源电压VDD_D出现漂移。

在一具体实现中，所述电源信号传输单元640为连接在所述模拟电源电 压线340’向数字电源电压线330’之间的电阻6401，所述电阻6401的阻值较 大，例如1KΩ～100KΩ，所述钳位单元650为并联在所述模拟电源电压线340’ 和所述数字电源电压线330’之间的正接的二极管和反接的二极管。

例如当所述模拟电源电压VDD_A发生漂移，使得模拟电源电压VDD_A 高于所述数字电源电压VDD_D，且差值大于钳位电路的正向开启电压，即所 述差值大于二极管6501的开启时，则二极管6501开启，将所述模拟电源电 压VDD_A钳制在比所述数字电源电压VDD_D高，二极管6501的正向导通 压降。相反的，当所述数字电源电压VDD_D发生漂移，使得数字电源电压 VDD_D高于所述模拟电源电压VDD_A，且差值大于钳位电路的反向开启电 压，即所述差值大于二极管6502的开启时，则二极管6502开启，将所述数 字电源电压VDD_D钳制在比所述模拟电源电压VDD_A高二极管6501的正 向导通压降。

当所述存储模块处于等待工作状态(standby)，由于不需要精度很高的数字 电压电源信号VDD_D，因此所述数字信号稳压器620可以关闭，只需要打开 模拟信号稳压器630，然后通过所述电源信号传输单元640向数字电源电压线 提供数字电源电压，这样可以达到省电的目的。在读写工作状态，所述数字 信号稳压器620和模拟信号稳压器630可以同时工作，此时由于数字电源电 压VDD_D和模拟电源电压VDD_A电压差值较小，而电阻6401阻值较大， 因此所述电源信号传输单元640基本处于不工作状态。

在一具体实现中，所述数字信号稳压器620包括：带有使能端的差分运 算放大器6201、PMOS管6202、第一电阻6203、第二电阻6204和电容6205。 所述差分运算放大器6201的使能端输入使能信号EN_D，控制所述差分运算 放大器6201的打开和关闭，所述差分运算放大器6201的正向输入端连接至 节点6206，所述差分运算放大器6201的反向输入端输入基准电压Vref，所述 差分运算放大器6201的输出端连接所述PMOS管6202的栅极，所述PMOS 管6202的源极连接外置电压源电压VDD，所述PMOS管6202的漏极输出数 字电源电压VDD_D，所述第一电阻6203连接在所述PMOS管6202的漏极和 节点6206之间，所述第二电阻6204连接在节点6206和地之间，所述电容6205 连接在所述PMOS管6202的漏极和地之间。

所述模拟信号稳压器630可以和所述数字信号稳压器620具有相同的结 构，通过调整模拟信号稳压器630和所述数字信号稳压器620中第一电阻和 第二电阻的阻值，以及所述PMOS管6202的参数，从而使得模拟信号稳压器 630可以和所述数字信号稳压器620输出电压不同的数字电源电压VDD_D和 模拟电源电压VDD_A，并且使得所述模拟信号稳压器630的精确度高于所述 数字信号稳压器620，具体的调节方法为本领域技术人员熟知的，因此不再赘 述。

在第二实施例的具有内嵌存储模块的SOC结构中，如图3所示，具体的 与第一实施例不同在于：所述数字电路模块210包括N个数字电路子模块 2101。所述数字电源引脚330包括数字高电平引脚330G和数字低电平引脚 330L，所述数字高电平引脚330G连接所述数字电源电压线330’，所述数字 低电平引脚330L连接所述SOC中的接地的信号线，例如在图3中所述数字 低电平引脚330L连接所述电源转换模块中的接地的信号线；所述模拟电源引 脚340包括模拟高电平引脚340G和模拟低电平引脚340L，所述模拟高电平 引脚340G连接所述模拟电源电压线340’，所述模拟低电平引脚340L连接所 述SOC中的接地的信号线，例如在图3中所述模拟低电平引脚340L连接所 述电源转换模块中的接地的信号线。所述数字高电平引脚330G包括N个分别 与N个数字电路子模块相连的数字高电平引脚，所述数字低电平引脚330L包 括N个分别与N个数字电路子模块相连的数字低电平引脚，所述N为自然数。

因为数字电路模块包括N个数字电路子模块，而每个数字电路子模块可 能需要不同电压值的数字电源电压，在现有技术中也需要分别将从存储模块 引脚输入的电源信号转化，而在本发明中，直接为这些数字电路子模块分别 设置数字电源引脚，因此进一步简化了存储模块电路结构，提高了存储模块 内的个电路模块所需的电源值的精确度，提高了存储模块和SOC的性能。

同样的，所述模拟电路模块220包括N个模拟电路子模块2201，所述模 拟高电平引脚340G包括N个分别与N个模拟电路子模块相连的模拟高电平 引脚，所述模拟低电平引脚340L包括N个分别与N个模拟电路子模块相连的 模拟低电平引脚，所述N为自然数。

因为模拟电路模块包括N个模拟电路子模块，而每个模拟电路子模块可 能需要不同的电源信号，在现有技术中也需要分别将从存储模块引脚输入的 电源信号转化，而在本发明中，直接为这些模拟电路子模块分别设置模拟电 源引脚，因此进一步简化了存储模块电路结构，提高了存储模块内的个电路 模块所需的电源值的精确度，提高了存储模块和SOC的性能。

所述SOC还包括N个所述电源转化模块60，每一个电源转模块60可以 根据其通过模拟电源电压线和数字电源电压线所连接的数字电路模块和模拟 电路模块所需的电源电压来调节第一电阻和第二电阻的阻值，从而使得输出 适合的电源电压。

在第三实施例的具有内嵌存储模块的SOC结构中，如图4所示，与第一 实施例不同在于：在SOC100的存储模块200内和SOC100的存储模块200 外，会存在相同结构的模块，例如在SOC存储模块内的数字电路模块210具 有DLL模块2102，在SOC100的存储模块200外的部分也具有相同结构的 DLL模块2103，这样所述存储模块100内数字电路模块210内的DLL模块 2102与SOC100的存储模块200外的DLL模块2103都从所述数字电源电压 线330’输入数字电源电压VDD_D。

在第四实施例的具有内嵌存储模块的SOC结构中，如图5所示，与第一 实施例不同在于：在SOC100的存储模块200内和SOC100的存储模块200 外具有相同的模拟电路子模块，存储模块外的所述模拟电路子模块2202和存 储模块内的所述模拟电路子模块2203都从所述模拟电源电压线340’输入模拟 电源电压VDD-A，这样进一步提高了SOC的精确度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上 的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下， 都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动 和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方 案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同 变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。