特表 2024-532144 複製されたブロックアレイにおけるグローバルブロック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-05

(54)【発明の名称】複製されたブロックアレイにおけるグローバルブロック

(51)【国際特許分類】

   G06F 15/78 20060101AFI20240829BHJP

【ＦＩ】

G06F15/78 570

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024509297

(86)(22)【出願日】2022-08-11

(85)【翻訳文提出日】2024-04-10

(86)【国際出願番号】 US2022040085

(87)【国際公開番号】W WO2023022919

(87)【国際公開日】2023-02-23

(31)【優先権主張番号】63/235,011

(32)【優先日】2021-08-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/303,844

(32)【優先日】2022-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510192916

【氏名又は名称】テスラ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フィッシャー，ティモシー

(72)【発明者】

【氏名】ニヴァルティ，アナンタ クマール

(72)【発明者】

【氏名】カーソン，デレック

【テーマコード（参考）】

5B062

【Ｆターム（参考）】

5B062BB06

5B062DD10

(57)【要約】

効率的な複製ブロックアレイのためのシステム及び方法が開示される。いくつかの実施形態では、演算システムは、複数の機能ブロックであって、複数の機能ブロックの各々が、演算回路ブロックのインスタンスである、複数の機能ブロックと、機能ブロックの個々の１つと同じフットプリントを有するグローバルブロックであって、グローバルブロックが、機能ブロックとは異なる回路を含み、複数の機能ブロック及びグローバルブロックがアレイに含まれる、グローバルブロックとを含むことができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

演算システムであって、
複数の機能ブロックであって、前記複数の機能ブロックの各々が、演算回路ブロックのインスタンスである、複数の機能ブロックと、
前記機能ブロックの個々の１つと同じフットプリントを有するグローバルブロックであって、前記グローバルブロックが、前記機能ブロックとは異なる回路を含み、前記複数の機能ブロック及び前記グローバルブロックがアレイに含まれる、グローバルブロックと、
を備える、演算システム。

【請求項2】

前記アレイが複数のグローバルブロックを含み、前記複数のグローバルブロックが前記グローバルブロックを含む、請求項１に記載の演算システム。

【請求項3】

前記複数のグローバルブロックが、前記アレイ内に周期的に分配される、請求項２に記載の演算システム。

【請求項4】

前記アレイが、グローバルブロックよりも多くの機能ブロックを含む、請求項２に記載の演算システム。

【請求項5】

前記グローバルブロックが、前記アレイの前記機能ブロック及び前記グローバルブロックの総数の５％未満である、請求項４に記載の演算システム。

【請求項6】

前記グローバルブロックがセンサを含む、請求項１に記載の演算システム。

【請求項7】

前記センサが、温度又は電圧のうちの少なくとも１つを感知するように構成された、請求項６に記載の演算システム。

【請求項8】

前記グローバルブロックが前記複数の機能ブロックのうちの少なくとも１つに割り込みをもたらすように構成された、請求項１に記載の演算システム。

【請求項9】

前記グローバルブロックが前記複数の機能ブロックのうちの個々の機能ブロックと同じインターフェースを有する、請求項１に記載の演算システム。

【請求項10】

前記グローバルブロックが前記複数の機能ブロックのうちの少なくとも２つに電気的に接続される、請求項１に記載の演算システム。

【請求項11】

前記グローバルブロックが前記複数の機能ブロックのうちの少なくとも１つの機能ブロックに動的周波数スケーリング信号を提供するように構成された、請求項１に記載の演算システム。

【請求項12】

前記グローバルブロックがマスク位置合わせターゲットを含む、請求項１に記載の演算システム。

【請求項13】

前記グローバルブロックがクロック生成及び分配回路を含む、請求項１に記載の演算システム。

【請求項14】

前記グローバルブロックがデバッグ回路を含む、請求項１に記載の演算システム。

【請求項15】

前記グローバルブロックが不揮発性メモリを含む、請求項１に記載の演算システム。

【請求項16】

前記グローバルブロックが入力／出力回路を含み、前記入力／出力回路が前記アレイの外側にある回路と通信するように構成された、請求項１に記載の演算システム。

【請求項17】

前記複数の機能ブロックのうちの前記機能ブロックの各々が各エッジに沿ったインターフェース及び演算回路を含む、請求項１に記載の演算システム。

【請求項18】

前記複数の機能ブロックの各々が前記複数の機能ブロックのうちの少なくとも２つの隣接する機能ブロックに電気的に接続される、請求項１７に記載の演算システム。

【請求項19】

システムオンウェハが前記アレイを含む、請求項１に記載の演算システム。

【請求項20】

前記演算システムが、ニューラルネットワークの訓練を実行するように構成された、請求項１に記載の演算システム。

【請求項21】

演算システムを動作させる方法であって、
グローバルブロックによって、パラメータを測定するステップと、
前記グローバルブロックによって、前記パラメータに基づいて信号を生成するステップと、
前記グローバルブロックによって、複数の機能ブロックのうちの機能ブロックに前記信号を提供するステップと、を含み、
前記グローバルブロック及び前記複数の機能ブロックがアレイ状であり、
前記グローバルブロックが前記機能ブロックとは異なる回路を含む、方法。

【請求項22】

前記パラメータが温度又は温度の表示であり、前記信号が動的周波数スケーリング信号を含む、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記パラメータがクロック生成回路によって提供され、前記信号がクロック信号である、請求項２１に記載の方法。

【請求項24】

前記複数の機能ブロックのうちの第２の機能ブロックに前記信号を提供するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。

【請求項25】

演算システムであって、
複数の機能ブロックであって、前記複数の機能ブロックの各々が、演算回路要素のインスタンスを含む、複数の機能ブロックと、
前記機能ブロックの個々の１つと同じフットプリントを有するグローバルブロックであって、前記グローバルブロックが、前記機能ブロックとは異なる回路を含み、前記複数の機能ブロック及び前記グローバルブロックがアレイに含まれる、グローバルブロックと、を備え、
前記グローバルブロックが、前記機能ブロックのうちの個々の１つと同じインターフェースを有し、
前記グローバルブロックが、温度又は電圧のうちの少なくとも１つを感知するように構成されたセンサを含む、演算システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２１年８月１９日に出願された米国仮出願第６３／２３５，０１１号、発明の名称「ＧＬＯＢＡＬＳ ＢＬＯＣＫＳ ＡＳ ＷＡＹ ＴＯ ＡＶＯＩＤ ＳＰＬＩＴＴＩＮＧ Ａ ＨＩＧＨＬＹ－ＲＥＰＬＩＣＡＴＥＤ ＢＬＯＣＫ ＡＲＲＡＹ」、及び２０２２年１月２７日に出願された米国仮出願第６３／３０３，８４４号、発明の名称「ＧＬＯＢＡＬＳ ＢＬＯＣＫＳ ＩＮ ＲＥＰＬＩＣＡＴＥＤ ＢＬＯＣＫ ＡＲＲＡＹＳ」の利益を主張し、これらの開示は、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、一般に、電子アセンブリ、演算システム、及び関連する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

高性能演算システムは、多くの用途にとって重要である。しかしながら、従来の設計は、空間を非効率的に使用することが多く、演算密度の低下、消費電力の増加、及び性能の低下をもたらす。

【発明の概要】

【0004】

特許請求の範囲に記載された技術革新は各々いくつかの態様を有し、そのうちの１つだけがその望ましい属性を単独で担うものではない。特許請求の範囲を限定することなく、本開示のいくつかの顕著な特徴をここで簡単に記載する。

【0005】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、演算システムに関し、演算システムは、複数の機能ブロックであって、複数の機能ブロックの各々は、演算回路ブロックのインスタンスである、複数の機能ブロックと、機能ブロックの個々の１つと同じフットプリントを有するグローバルブロックであって、グローバルブロックは、機能ブロックとは異なる回路を含み、複数の機能ブロック及びグローバルブロックはアレイに含まれる、グローバルブロックとを含む。

【0006】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、アレイが複数のグローバルブロックを含み、複数のグローバルブロックがグローバルブロックを含む、演算システムに関する。

【0007】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、複数のグローバルブロックがアレイ内に周期的に分配される演算システムに関する。

【0008】

いくつかの態様では、本明細書に記載された技術は、アレイがグローバルブロックよりも多くの機能ブロックを含む、演算システムに関する。

【0009】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックが、アレイの機能ブロック及びグローバルブロックの総数の５％未満である、演算システムに関する。

【0010】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックがセンサを含む、演算システムに関する。

【0011】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、センサが温度又は電圧のうちの少なくとも１つを感知するように構成された、演算システムに関する。

【0012】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックが複数の機能ブロックのうちの少なくとも１つに割り込みをもたらすように構成された、演算システムに関する。

【0013】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックが複数の機能ブロックのうちの個々の機能ブロックと同じインターフェースを有する、演算システムに関する。

【0014】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックが複数の機能ブロックのうちの少なくとも２つに電気的に接続される、演算システムに関する。

【0015】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックが複数の機能ブロックのうちの少なくとも１つの機能ブロックに動的周波数スケーリング信号を提供するように構成された、演算システムに関する。

【0016】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックがマスク位置合わせターゲットを含む、演算システムに関する。

【0017】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックがクロック生成及び分配回路を含む、演算システムに関する。

【0018】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックがデバッグ回路を含む、演算システムに関する。

【0019】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックが不揮発性メモリを含む、演算システムに関する。

【0020】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、グローバルブロックが入力／出力回路を含み、入力／出力回路がアレイの外側にある回路と通信するように構成された、演算システムに関する。

【0021】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、複数の機能ブロックのうちの機能ブロックの各々が各エッジに沿ったインターフェース及び演算回路を含む、演算システムに関する。

【0022】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、複数の機能ブロックの各々が複数の機能ブロックのうちの少なくとも２つの隣接する機能ブロックに電気的に接続される、演算システムに関する。

【0023】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、システムオンウェハがアレイを含む、演算システムに関する。

【0024】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、演算システムがニューラルネットワークの訓練を実行するように構成された、演算システムに関する。

【0025】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、演算システムを動作させる方法に関し、この方法は、グローバルブロックによって、パラメータを測定することと、グローバルブロックによって、パラメータに基づいて信号を生成することと、グローバルブロックによって、複数の機能ブロックのうちの機能ブロックに信号を提供することとを含み、グローバルブロック及び複数の機能ブロックがアレイ状であり、グローバルブロックが機能ブロックとは異なる回路を含む。

【0026】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、パラメータが温度又は温度の表示であり、信号が動的周波数スケーリング信号を含む、方法に関する。

【0027】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、パラメータがクロック生成回路によって提供され、信号がクロック信号である、方法に関する。

【0028】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、複数の機能ブロックのうちの第２の機能ブロックに信号を提供することを更に含む、方法に関する。２４．

【0029】

いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、演算システムに関し、演算システムは、複数の機能ブロックであって、複数の機能ブロックの各々は、演算回路要素のインスタンスを含む、複数の機能ブロックと、機能ブロックの個々の１つと同じフットプリントを有するグローバルブロックであって、グローバルブロックは、機能ブロックとは異なる回路を含む、グローバルブロックとを含み、複数の機能ブロック及びグローバルブロックはアレイに含まれ、グローバルブロックは、機能ブロックのうちの個々の１つと同じインターフェースを有し、ブローバルブロックは、温度又は電圧のうちの少なくとも１つを感知するように構成されたセンサを含む。

【図面の簡単な説明】

【0030】

本開示は、本開示を例示することを意図しているが、本開示を限定することを意図していない或る特定の実施形態の図面を参照して本明細書に記載される。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、本明細書に開示される概念を例示する目的のためのものであり、縮尺通りではない場合があることを理解されたい。

【0031】

【図1A】複製されたブロックのブロックアレイを示す。

【0032】

【図1B】チャネルを有する複製されたブロックのブロックアレイを示す。

【0033】

【図2】実施形態による、複製されたブロック及びグローバルブロックを有するブロックアレイを示す。

【0034】

【図3】例示的なグローバルブロックの概略ブロック図を示す。

【0035】

【図4A】実施形態による例示的な機能ブロックの概略ブロック図である。

【0036】

【図4B】実施形態による例示的なグローバルブロックの概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

或る特定の実施形態の以下の詳細な説明は、特定の実施形態の様々な説明を提示する。しかしながら、本明細書に記載の技術革新は、例えば、特許請求の範囲によって定義及び包含されるように、多数の異なる方法で具体化することができる。この説明では、同様の参照番号が同一又は機能的に同様の要素を示すことができる図面を参照する。図面に示されている要素は、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解されよう。更に、或る特定の実施形態は、図面に示されているよりも多くの要素及び／又は図面に示されている要素のサブセットを含むことができることが理解されよう。更に、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴の任意の適切な組み合わせを組み込むことができる。

【0038】

ブロックアレイは、高い演算密度を達成するために演算用途で使用されることが多い。これは、例えば、大量の演算能力が望まれる場合、空間の制約等がある場合、又はそれらの任意の適切な組み合わせの場合に有利であり得る。例えば、そのようなシステムは、車両用のオートパイロットシステムとして、先進運転支援システム機能を提供するために、又は他の自律型車両機能のために、ニューラルネットワークの訓練又は推論のための処理を実行するために使用することができる。高密度演算システムは、例えば、人工知能又は機械学習用途、高性能演算用途、複雑なシミュレーション、及び大きな処理能力要求を有する他の用途でも使用され得る。一例として、高密度で高電力の演算システムは、車両用のオートパイロットデータを生成することができる。

【0039】

ブロックアレイは、高密度演算ではいくつかの利点を提供し、同様の演算能力を達成するために別個のチップが使用される場合と比較して、より多くの演算能力をより小さい空間内に含めることを可能にする。ブロックアレイは、インターフェース帯域幅が或る特定の用途における制限要因である場合に、より高い性能を提供することができる。しかしながら、従来のブロックアレイには、いくつかの回路要素がブロックアレイの各ブロックで繰り返されるために、設計の複雑さ及び面積の非効率的な使用を含むいくつかの欠点がある。

【0040】

本開示の態様は、各々が演算回路ブロックのインスタンスである複数のブロックを含むアレイ内の空間を節約することに関する。複数のブロックは、機能ブロックと呼ぶことができる。グローバルブロックは、機能ブロックよりも重要であるがあまり使用されない回路要素を含むことができる。グローバルブロックは、インターフェース接続特徴等の機能ブロックの特徴を含むことができるが、機能ブロックに存在する或る特定の演算特徴なしで実装することができる。グローバルブロックは、機能ブロックによって実装されない異なる機能を含むことができる。グローバルブロックは、アレイ内の機能ブロックの代わりに交換できるように、そのエッジに機能ブロックと同じインターフェース及び通信を含むことができる。グローバルブロックは、機能ブロックと同じフットプリント（例えば、幅及び長さ）を有することができる。グローバルブロックは、必要に応じてブロックアレイに含めることができる。ブロックアレイは、１つのグローバルブロック又は複数のグローバルブロックを含むことができる。ブロックアレイ内には、グローバルブロックよりも著しく多くの機能ブロックが存在し得る。

【0041】

多くの場合、いくつかの回路要素は、ブロックアレイ内の演算ブロックの適切な機能のために所望されるが、それらは、ブロックアレイの複製された機能ブロックよりもわずかに又は少ない頻度で使用される。例えば、温度、電圧、プロセス、１つ以上の他のパラメータ、又はそれらの任意の適切な組み合わせのためのセンサを有することが望ましい場合がある。同時に、各ブロックに同じセンサを有することにはほとんど又は全く利点がない場合がある。加えて、マスク位置合わせターゲット、発振器、位相同期ループ、遅延同期ループ、及び／又は分配回路を含み得るクロック生成回路、電子ヒューズ又はワンタイムプログラマブルメモリ等の不揮発性記憶装置、入力／出力回路、及びデバッグ回路は、アレイ内のブロックの適切な機能のために所望され得るが、それらは、演算ブロックの他の要素よりも使用頻度が低くてもよく、及び／又は複数の演算ブロック間で共有されてもよい。

【0042】

場合によっては、各ブロックは、同じわずかに使用される回路要素を有することがあり、これは演算密度を制限する可能性がある。これにより、演算システムは、物理的に大きく、演算能力が低く、冷却要件が高く、より多くの電力を消費し、及び／又は製造コストが高くなる。

【0043】

全てのブロックに同じ機能を含めるのではなく、ブロック又はブロックのグループ間にギャップを作成して、「チャネル」又は「グラウト」を作成することができる。典型的には、チャネルは、ブロックアレイの全幅又は全長にわたって延び、アレイ内のブロック間の通信を可能にする。各ブロック内の空間を占有する代わりに、わずかに使用される要素をチャネル内に置くことができる。チャネルは、その中の回路要素の配置の柔軟性、並びにその中の回路要素への及び回路要素からのルーティングの柔軟性を提供する。しかしながら、チャネルには重大な制限及び欠点があり得る。例えば、チャネルはチップ上のかなりの面積を占める可能性があり、これは演算密度を低下させる可能性がある。場合によっては、チャネルは、アレイブロックの寸法と比較して薄くてもよいが、ネットワークオンチップ（ＮｏＣ）技術、クロック、及び／又は他の信号送信のために信号を搬送する能力が制限される場合がある。場合によっては、感知又はより高いスループットのために複数の細いチャネルが望ましい場合がある。細いチャネルは、リピータを収容するのに十分な大きさではない場合があるため、細いチャネルは、信号が長距離にわたって伝送される大きなアレイでは問題となる場合がある。いくつかの用途では、薄いチャネルの制限は、チャネルをより大きくすることによって、又は複数の薄いチャネルを使用することによって克服することができる。しかしながら、これらの選択肢の両方は、チャネルによって消費される表面積を増加させ、演算密度を低下させる。

【0044】

チャネルの使用はまた、ブロック間の通信に不連続性を生じさせる可能性がある。例えば、場合によっては、信号はチャネルの周りをルーティングされるか、又は或るブロックから別のブロックへの効率の悪い経路をとり、設計の複雑さ及び妥協が追加され、コストが増加する可能性がある。場合によっては、不連続性は、ブロックの過剰設計又は単一ブロックの複数のセルへの分割（例えば、より小さいブロック）をもたらし得る。

【0045】

図１Ａ及び図１Ｂは、ブロックアレイを示す。図１Ａでは、アレイ１００はブロック１０１を含む。図１Ａに示すように、ブロック１０１以外の機能要素は存在しない。したがって、ブロック１０１は各々、わずかに使用される要素を含む全ての機能を含むことができ、これにより、いくつかの要素がブロックから除去され、代わりにアレイのブロックのサブセットにのみ含まれる場合よりもブロック１０１を大きくすることができる。

【0046】

図１Ｂは、ブロック１０１及びチャネル１０２を有するアレイ１１０を示す。図１Ｂでは、ブロック１０１からいくつかの要素を除去することによって、ブロック１０１をより小さくすることができる。あまり一般的に使用されていない、及び／又は２つ以上のブロック１０１間で共有され得る要素をチャネル１０２に含めることができる。例えば、チャネル１０２は、温度センサ、電圧モニタ、プロセスモニタ、１つ以上の他のパラメータのための感知回路等、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含むことができる。例えば、プロセスモニタは、製造プロセスの変動によって変化する速度及び／又は別の性能特性を有する回路を含むことができる。いくつかの実施形態では、プロセスモニタ回路の速度及び／又は他の特性を測定及び報告することによって、プロセスモニタを使用して、変動が他の同様の回路にどのように影響を及ぼし得るかを推定することができる。場合によっては、変動は系統的とすることができ、プロセスモニタは、デバイスの相対速度及び／又は他の性能メトリックを予測するのを助けることができ、これは、デバイス内の電力構成要素を理解し、動作を調整するのを助けることができる。経年劣化センサ、供給ノイズセンサ、物理的セキュリティセンサ等、又はそれらの任意の適切な組み合わせ等の他のセンサも含めることができる。

【0047】

いくつかの実施形態では、チャネルを使用するか又は全ての機能を全てのブロックに構築する代わりに、２つの異なるタイプのブロック、機能ブロック及びグローバルブロックを使用することができる。機能ブロックは、ブロックが演算機能を実行するために使用する一般的に使用される回路要素を含む演算回路要素を含むことができる。機能ブロックは、他のわずかに使用される、又はあまり使用されない回路要素を含まなくてもよい。グローバルブロックは、わずかに使用される又はあまり使用されない回路要素を含むことができ、これは複数の機能ブロック間で共有することができる。機能ブロック及びグローバルブロックの個々のものは、同じフットプリントを有することができる。

【0048】

いくつかの実施形態では、グローバルブロックは機能ブロックに基づいてもよい。例えば、グローバルブロックは、機能ブロックからの内部回路の大部分又は全てを含まなくてもよい。例えば、グローバルブロックは、演算回路要素を含まなくてもよい。同時に、グローバルブロックは、機能ブロックのインターフェース及び通信回路を含むことができる。そのようなインターフェース及び通信回路は、グローバルブロック及び機能ブロックの両方のエッジの１つ以上の周り又はその近くに配置することができる。場合によっては、これにより、グローバルブロックをアレイ内の機能ブロックの代わりに直接交換できる。グローバルブロックは機能ブロックと同じインターフェースを共有するので、グローバルブロック及び機能ブロックは、機能ブロックを変更することなくシームレスにインターフェース接続することができる。

【0049】

いくつかの実施形態では、グローバルブロックは、グローバルブロック内の要素（例えば、図１Ｂに示すように）を含むチャネルを使用する場合と比較して、大幅に少ない追加の面積を占めることができる。或る特定の用途では、グローバルブロックを使用すると、同様の機能を有するチャネルを使用する場合と比較して、約２％～約５％の範囲の量で使用される面積を減らすことができる。例えば、従来のチャネル又はグラウトの解決策（例えば、図１Ｂに示すように）のようにアレイの全長又は幅全体に延びるのではなく、グローバルブロックを必要に応じてアレイ全体に不連続に分配させることができ、それにより、わずかに使用される要素によって占有される面積が低減される。

【0050】

図２は、或る特定の実施形態による、機能ブロック及びグローバルブロックを有するアレイを示す。図２では、アレイ２００は、複数の機能ブロック２０１（白色ブロックとして示されている）と、図示のブロック内の信号線を介して接続されたグローバルブロック２０２（黒色ブロックとして示されている）とを含む。図示のように、アレイ２００は、二次元アレイとすることができる。アレイ２００の各ブロックは、同じフットプリントを有することができる。各機能ブロック２０１は、演算回路ブロックのインスタンスである。グローバルブロック２０２は各々、２つ以上の機能ブロック２０１の間で共有される、及び／又は機能ブロック２０１ほどあまり使用されない機能を含む共有ブロックのインスタンスとすることができる。アレイ２００では、グローバルブロック２０２は、一つの機能ブロック２０１と同じフットプリントで実装される共有ブロックの回路を含む。アレイ２００の各ブロックが同じフットプリントを有することにより、アレイ２００のサイズ又はアレイ２００のブロック間の間隔に影響を与えることなく、機能ブロック２０１の代わりにグローバルブロック２０２を実装することができる。図２に示すアレイは、例えば、システムオンウェハシステム、プリント回路基板上のチップのアレイ、システムアレイ内のシステムのキャビネット等、広範囲の技術を使用して製造されたシステムに実装することができる。或る特定の用途では、図２のアレイは、ウェハレベルパッケージング構造で梱包されたシステムオンウェハ上に実装することができる。

【0051】

グローバルブロック２０２は、必要に応じてアレイ２００全体にわたって実装されてもよい。グローバルブロック２０２は、周期的パターンで配列されてもよく、ランダムに分配されてもよく、又は任意の他の適切な配列に従って分配されてもよい。アレイ２００には、４つのグローバルブロック２０２が存在する。任意の適切な数のグローバルブロック２０２を特定の用途のために実装することができる。機能ブロック２０１に対して比較的少数のグローバルブロック２０２が存在し得る。例えば、グローバルブロック２０２は、アレイ２００のブロックの２５％未満、２０％未満、１５％未満、１０％未満、又は５％未満であり得る。信号線は、アレイ２００内のブロック間の接続及び／又はアレイ２００の外部の回路への接続として機能することができる。

【0052】

機能ブロック２０１の各々は、特定の機能を提供するように構成された演算回路のインスタンスを実装することができる。例えば、機能ブロック２０１は、演算、メモリ／記憶装置、ダイ内通信、入力／出力（Ｉ／Ｏ）、アナログ機能、電力調整、電力変換等の機能のうちの１つ以上を実装することができる。図示のように、グローバルブロック２０２は、機能ブロック２０１と同じフットプリントを有する。グローバルブロック２０２は、機能ブロックのフットプリント内に収まることができる。それに応じて、アレイを大きくすることなく、アレイ内の機能ブロックに代えて、グローバルブロック２０２を含めることができる。グローバルブロック２０２の回路は、機能ブロック２０１と同じフットプリントの全ての面積を消費するわけではないが、そのようなグローバルブロック２０２は、一般にアレイ２００内の１つの機能ブロックの空間を占有するときに機能ブロック２０１と同じフットプリントを有すると考えることができる。グローバルブロック２０２は、機能ブロック２０１と同じ又は同様のインターフェース及び関連する回路を有することができる。これにより、グローバルブロック２０２と、アレイ２００の外部の１つ以上の機能ブロック２０１及び／又は回路との接続を容易にすることができる。グローバルブロック２０２は、センサ（複数の場合もある）、マスク位置合わせターゲット（複数の場合もある）、クロック生成及び分配回路、不揮発性記憶装置、入力／出力回路、及びデバッグ論理のうちの１つ以上を含むことができる。グローバルブロック２０２は、本明細書に開示されるグローバルブロックの任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。

【0053】

図３は、例示的なグローバルブロック３００の概略ブロック図を示す。グローバルブロック３００は、図２のグローバルブロック２０２の一例である。グローバルブロック３００は、１つ以上のセンサ（例えば、温度センサ、電圧センサ、経年劣化センサ、供給ノイズセンサ、プロセスモニタ、物理的セキュリティセンサ等）を含むことができる。グローバルブロック３００は、動的周波数スケーリング（ＤＦＳ）、動的電圧スケーリング、温度接合（ＴＪ_ｍａｘ）割り込み等、又はそれらの任意の適切な組み合わせ等の電力管理特徴を実装するための回路を含むことができる。グローバルブロック３００は、構成バスを介して（例えば、機能ブロックを用いて）通信することができる。構成バスは、例えば、アドレス、データ、及び／又は制御信号（例えば、「読み出し」及び「書き込み」）を搬送することができる。構成機能は、ハードウェア及び／又はソフトウェアによって開始することができる。構成バスは、ブロックの様々な特徴及び／又は動作モードのステータスを構成、開始、及び／又はチェックするために使用することができる。例えば、構成バスを使用して、ブロックの位相同期ループの周波数を設定し、温度センサの較正等を開始することができる。或る特定の用途では、グローバルブロック３００は、少なくとも２つの機能ブロックに電気的に接続することができる。いくつかの用途では、グローバルブロック３００は、少なくとも４つの機能ブロックに電気的に接続することができる。グローバルブロック３００は、グローバルブロック及び／又は１つ以上の機能ブロックに関する１つ以上のセンサ読み取り値又は他の情報を示すテレメトリ出力を提供することができる。グローバルブロック３００は、図２の機能ブロック２０１等の機能ブロックのための１つ以上の割り込みをもたらすことができる。

【0054】

図４Ａ及び図４Ｂは、機能ブロック４００及びグローバルブロック４１０の例示的な実施形態をそれぞれ示す。機能ブロック４００及びグローバルブロック４１０は、同じフットプリント（すなわち、同じ幅Ｗ及び同じ長さＬ）を有する。機能ブロック４００及びグローバルブロック４１０は各々、ブロックのエッジに沿ったＩＯインターフェース及び通信回路４０４Ａ～４０４Ｄを有する。したがって、機能ブロック４００及びグローバルブロック４１０は、同じインターフェース及び通信を提供することができる。機能ブロック４００は、演算タスクを実行するための演算回路要素４０２を含む。グローバルブロック４１０は、１つ以上のセンサ４１２と、マスク位置合わせターゲット４１４と、クロック生成回路４１６と、デバッグ回路４１８と、不揮発性メモリ４２０とを含む。いくつかのグローバルブロックは、グローバルブロック４１０に示されている特徴の全てを有するとは限らない。例えば、いくつかのグローバルブロックは、不揮発性メモリ、クロック生成及び分配回路等を有していなくてもよい。

【0055】

本明細書で開示されるブロックアレイは、比較的高い演算密度を有する処理システムに実装することができる。場合によっては、そのような処理システムは、毎秒数兆回の動作を実行することができる。処理システムは、ニューラルネットワークの訓練、機械学習、人工知能等の高性能演算及び／又は計算集約的な用途に使用及び／又は具体的に構成することができる。処理システムは、冗長性を実装することができる。いくつかの用途では、処理システムは、車両（例えば、自動車）用のオートパイロットシステム、他の自律型車両機能、又は先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）機能を訓練するニューラルネットワークを実行するために使用することができる。いくつかの実施形態では、機能ブロックは、汎用演算に適していてもよく、最適化された方法（例えば、或る特定のタスクを実行するための専用回路を有する）で或る特定のタスクを実行するように構成されてもよく、又はそれらの任意の組み合わせであってもよい。

【0056】

いくつかの実施形態では、システムは、機能ブロックからグローバルブロックに構成情報を提供するように構成することができる。いくつかの実施形態では、グローバルブロックは、機能ブロックに１つ以上の信号を提供するように構成することができる。信号は、例えば、機能ブロックが決定を下すために使用することができる情報（例えば、動作周波数及び／又は動作電圧を低減すべきか否かを決定するために機能ブロックが使用することができる温度表示）とすることができる。いくつかの実施形態では、グローバルブロックは、機能ブロックの挙動及び／又は機能を指示する信号を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、グローバルブロックは、温度又は温度の表示（例えば、熱電対電圧）を測定し、測定値に基づいて、動作周波数及び／又は動作電圧等の１つ以上の動作パラメータを調整するように指示する信号を機能ブロックに提供することができる。いくつかの実施形態では、グローバルブロックは、任意の適切なタイプのデジタル又はアナログ回路機能を含むことができる。グローバルブロックは、比較的少数で使用される機能、又は多数の機能ブロックを制御及び／又は相互作用する機能に特に適し得る。そのような機能の例には、限定はしないが、専用の電源を有する大型センサ、又は複数のブロックによって使用され得る出力信号を有する集中クロック信号発生器が含まれる。いくつかの実施形態では、グローバルブロックは、半導体デバイス製造に使用される構造を含むことができる。例えば、グローバルブロックは、デバイスにわたって地理的に分配され得る位置合わせターゲット、試験構造等を含むことができる。

【0057】

本明細書に開示されるシステムは、グローバルブロックを使用して様々な異なる方法を実行することができる。例えば、グローバルブロックは、パラメータを測定することができる。パラメータは、温度、電圧、クロック周波数等であり得る。グローバルブロックは、パラメータに基づいて信号を生成することができる。グローバルブロックは、グローバルブロック及び複数の機能ブロックを含むアレイの１つ以上の機能ブロックに信号を提供することができる。

【0058】

上記の明細書では、特定の実施形態を参照してシステム及びプロセスを記載した。しかしながら、本明細書に開示された実施形態のより広い精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行うことができることは明らかであろう。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で見なされるべきである。

【0059】

実際、システム及びプロセスは、或る特定の実施形態及び例の文脈で開示されているが、システム及びプロセスの様々な実施形態は、具体的に開示された実施形態を超えて、他の代替の実施形態及び／又はシステム及びプロセスの使用並びにその明白な修正及び均等物に及ぶことが当業者によって理解されよう。更に、システム及びプロセスの実施形態のいくつかの変形が詳細に示され記載されているが、本開示の範囲内にある他の修正は、本開示に基づいて当業者には容易に明らかになるであろう。また、実施形態の特定の特徴及び態様の様々な組み合わせ又は部分的な組み合わせが行われてもよく、依然として本開示の範囲内に含まれることが考えられる。開示されたシステム及びプロセスの実施形態の様々な様式を形成するために、開示された実施形態の様々な特徴及び態様を互いに組み合わせるか、又は置き換えることができることを理解されたい。本明細書に開示される方法は、列挙された順序で実行される必要はない。したがって、本明細書に開示されるシステム及びプロセスの範囲は、上述の特定の実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。

【0060】

本開示のシステム及び方法は各々、いくつかの革新的な態様を有し、そのうちの１つだけが本明細書に開示された望ましい属性を単独で担当又は必要とするものではないことが理解されよう。上述した様々な特徴及びプロセスは、互いに独立して使用されてもよく、又は様々な方法で組み合わされてもよい。全ての可能な組み合わせ及び部分的な組み合わせは、本開示の範囲内に入ることが意図されている。

【0061】

更に、別個の実施形態の文脈で本明細書に記載されている或る特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実装することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で記載されている様々な特徴は、複数の実施形態において別々に、又は任意の適切な部分的な組み合わせで実装することもできる。更に、特徴は或る特定の組み合わせで作用するものとして記載され、初めはそのように特許請求され得るが、特許請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、場合によっては、組み合わせから削除することができ、特許請求される組み合わせは、部分的な組み合わせ又は部分的な組み合わせの変形として指示され得る。単一の特徴又は特徴のグループは、あらゆる実施形態に必要又は不可欠ではない。

【0062】

「可能である（ｃａｎ，ｃｏｕｌｄ）」、「場合がある（ｍｉｇｈｔ，ｍａｙ）」、「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」等の本明細書に使用される条件付き言語は、特に明記しない限り、又は使用される文脈内で他の意味で理解されない限り、一般に、或る特定の実施形態が或る特定の特徴、要素、及び／又はステップを含むが、他の実施形態はそれらを含まないことを伝えることを意図していると理解されたい。したがって、そのような条件付き言語は、一般に、特徴、要素、及び／又はステップが１つ以上の実施形態に何らかの形で必要とされること、又は１つ以上の実施形態が、作者入力又はプロンプトの有無にかかわらず、これらの特徴、要素、及び／又はステップが任意の特定の実施形態に含まれるか、又は実行されるべきかを決定するための論理を必然的に含むことを意味するよう意図していない。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」等の用語は同義語であり、包括的に、オープンエンド方式で使用され、追加の要素、特徴、作用、動作等を排除しない。更に、「又は（ｏｒ）」という用語は、包括的な意味で（排他的な意味ではなく）使用され、例えば、要素のリストを接続するために使用される場合、「又は」という用語は、リスト内の要素の１つ、いくつか、又は全てを意味する。更に、本出願及び添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、特に指定されない限り、「１つ以上」又は「少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきである。更に、動作は、特定の順序で図面に示され得るが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示された特定の順序で、又は連続した順序で実行される必要はなく、又は示される全ての動作が実行される必要はないと認識されたい。更に、図面は、フローチャートの形式で１つ以上の例示的なプロセスを概略的に示すことができる。しかしながら、図示されていない他の動作は、概略的に示されている例示的な方法及びプロセスに組み込まれてもよい。例えば、例示された動作のいずれかの前、後、同時に、又は間に、１つ以上の追加の動作を実行することができる。更に、動作は、他の実施形態では再配列又は並べ替えられてもよい。或る特定の状況では、マルチタスク処理及び並列処理が有利であり得る。更に、上記の実施形態における様々なシステム構成要素の分離は、全ての実施形態ではそのような分離を必要とすると理解されるべきではなく、記載されたプログラム構成要素及びシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品に一緒に統合されるか、又は複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。更に、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。場合によっては、特許請求の範囲に列挙された活動は、異なる順序で実行されてもよく、依然として望ましい結果を達成することができる。

【0063】

更に、本明細書に記載の方法及びデバイスは、様々な修正及び代替形態の影響を受けやすい可能性があるが、その具体例は図面に示されており、本明細書で詳細に記載される。しかしながら、実施形態は、開示された特定の形態又は方法に限定されるべきではなく、逆に、実施形態は、記載された様々な実施態様及び添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に入る全ての修正、等価物、及び代替物を包含するべきであることを理解されたい。更に、実施態様又は実施形態に関連する任意の特定の特徴、態様、方法、特質、特性、品質、属性、要素等の本明細書の開示は、本明細書に記載の他の全ての実施態様又は実施形態で使用することができる。本明細書に開示される方法は、列挙された順序で実行される必要はない。本明細書に開示される方法は、開業医によって行われる或る特定の活動を含むことができるが、本方法は、明示的又は暗示的に、それらの活動の任意の第三者命令を含むこともできる。本明細書に開示される範囲はまた、任意の及び全ての重複、部分範囲、及びそれらの組み合わせを網羅する。「～まで（ｕｐ ｔｏ）」、「少なくとも（ａｔ ｌｅａｓｔ）」、「より大きい（ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ）」、「未満（ｌｅｓｓ ｔｈａｎ）」、「間（ｂｅｔｗｅｅｎ）」等の言語は、列挙された数字を含む。「約（ａｂｏｕｔ）」又は「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」等の用語が先行する数字は、列挙された数字を含み、状況（例えば、その状況下で、例えば、±５％、±１０％、±１５％等で合理的に可能な限り正確な）に基づいて解釈されるべきである。例えば、「約３．５ｍｍ」は、「３．５ｍｍ」を含む。「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」等の用語が先行する語句は、列挙された語句を含み、状況（例えば、その状況下で合理的に可能な限り多く）に基づいて解釈されるべきである。例えば、「略一定（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｃｏｎｓｔａｎｔ）」は、「一定（ｃｏｎｓｔａｎｔ）」を含む。特に明記しない限り、全ての測定値は、温度及び圧力を含む標準条件で行われる。

【0064】

本明細書で使用される場合、項目のリストの「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ）」を指す語句は、単一の部材を含む、それらの項目の任意の組み合わせを指す。例として、「Ａ、Ｂ又はＣのうちの少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ：Ａ，Ｂ，ｏｒ Ｃ）」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ並びにＡ、Ｂ及びＣを包含するように意図される。語句「Ｘ、Ｙ及びＺのうちの少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ｘ，Ｙ ａｎｄ Ｚ）」等の接続語は、特に明記しない限り、項目、用語等がＸ、Ｙ、又はＺのうちの少なくとも１つであり得ることを伝えるために一般に使用される文脈で理解される。したがって、そのような接続語は、一般に、或る特定の実施形態が各々の存在に対して、Ｘのうちの少なくとも１つ、Ｙのうちの少なくとも１つ、及びＺのうちの少なくとも１つを必要とすることを意味することを意図していない。本明細書で提供される見出しは、存在する場合、便宜上のものに過ぎず、本明細書に開示されるデバイス及び方法の範囲又は意味に必ずしも影響しない。

【0065】

したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される本開示、原理、及び新規な特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきである。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【国際調査報告】