CN106774767A - 串联供电芯片和***、虚拟数字币挖矿机、及服务器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种串联供电芯片和***、虚拟数字币挖矿机、及服务器，其中，串联供电芯片包括n个串行连接的待供电单元，所述n个待供电单元采用串联方式进行供电，在每个待供电单元上分别形成一个电压域，所述串联供电芯片的电源电压形成n级串联的电压域，其中，n为大于1的整数；相邻待供电单元之间串行连接一个信号电平转换单元，用于在连接的相邻两个待供电单元之间进行通信信号的电平转换。本发明实施例提升了待供电单元的工作性能，提高了芯片的整体工作性能，降低了整个生产成本。

Description

串联供电芯片和***、虚拟数字币挖矿机、及服务器
技术领域
本发明涉及电源供电技术，特别是涉及一种串联供电芯片和***、虚拟数字币挖矿机、及服务器。
背景技术
目前市场上的比特币矿机基本都是采用DC/DC(直流转直流)芯片的并联型挖矿机，由于DC/DC存在转化效率低的问题，造成了电源能量的浪费，同时，DC/DC芯片的电路设计比较苛刻，增加了设计的要求和生产设计的成本。
随着半导体工艺的发展，芯片的工作电源电压越来越低，工作电流越来越大，为了最大化电源的转换效率，现有技术在印刷电路板(Printed circuitboard，PCB)上采取芯片串联的供电方式，即：芯片的电源和地首尾相连形成多级串联的电压域，每个电压域拥有一颗或几颗芯片。
发明内容
本发明实施例提供一种进行串联供电的技术方案。
本发明实施例的一个方面，提供的一种串联供电芯片，所述串联供电芯片包括n个串行连接的待供电单元，所述n个待供电单元采用串联方式进行供电，在每个待供电单元上分别形成一个电压域，所述串联供电芯片的电源电压形成n级串联的电压域，其中，n为大于1的整数；相邻待供电单元之间串行连接一个信号电平转换单元，用于在连接的相邻两个待供电单元之间进行通信信号的电平转换。
可选的，所述串联供电芯片中还包括n个独立设置的、用于实现不同电压域之间隔离的深阱，所述n个待供电单元中的每个待供电单元分别位于一个深阱中。
可选的，所述深阱包括N型深阱DEEP-NWELL或者P型深阱DEEP-PWELL。
可选的，每个所述信号电平转换单元分别包括高到低信号电平转换模块和低到高信号电平转换模块。
可选的，每个所述信号电平转换单元分别位于一个深阱中；每个深阱中的待供电单元，分别通过所述信号电平转换单元中的低到高信号电平转换模块与上一级电压域中的待供电单元连接，通过所述信号电平转换单元中的高到低信号电平转换模块与下一级电压域中的待供电单元连接。
可选的，每个所述待供电单元中分别包括一个或多个并行连接的芯片内核；每个所述待供电单元中的各芯片内核分别与所在待供电单元连接的信号电平转换单元连接。
可选的，每个芯片内核分别包括一组计算单元和/或存储单元。
可选的，所述信号电平转换单元具体采用电容耦合法、差分信号传输法和\或二极管压降法实现。
本发明实施例的另一个方面，提供的一种串联供电***，包括控制装置，和在供电端与地之间串行连接的、m个如权利要求1至8任意一项所述的串联供电芯片；在每个串联供电芯片上分别形成一个大电压域，所述串联供电***在电源和地之间形成m级串联的大电压域；分别在相邻两个串联供电芯片之间串行连接一个信号转换装置，用于对连接的相邻两个串联供电芯片之间电平信号和差分信号的转换；所述控制装置分别与各信号转换装置连接，用于控制各信号转换装置进行电平信号和差分信号的转换；
其中，每级大电压域包括对应串联供电芯片的n级串联的电压域，m为大于1的整数。
本发明实施例的又一个方面，提供的另一种串联供电***，包括控制装置，和在供电端与地之间串行连接的、m个如权利要求1至8任意一项所述的串联供电芯片；在每个串联供电芯片上分别形成一个大电压域，所述串联供电***在电源和地之间形成m级串联的大电压域；分别在各串联供电芯片与地之间串行连接一个信号转换装置，用于实现连接的串联供电芯片与地之间电平信号和差分信号的转换；所述控制装置分别与各信号转换装置连接，用于控制各信号转换装置进行电平信号和差分信号的转换；
其中，每级大电压域包括对应串联供电芯片的n级串联的电压域，m为大于1的整数。
可选的，还包括调整电路，分别与各串联供电芯片连接，对各串联供电芯片进行电压、温度或频率调整。
可选的，所述调整单元对各串联供电芯片进行频率调整时，具体用于：
分别针对各串联供电芯片，按照预设周期检测串联供电芯片中各待供电单元的工作状态是否正常；
若有待供电单元的工作状态不正常，在预设频率范围内按照预设频率步长提高或降低工作状态不正常的待供电单元的工作频率。
可选的，还包括分别为m个串联供电芯片对应设置的m个风扇，每个风扇用于为对应的串联供电芯片进行散热；
所述调整单元对各串联供电芯片进行温度调整时，具体用于：
分别针对各串联供电芯片，按照预设周期检测串联供电芯片中各待供电单元的工作状态是否正常；
若有待供电单元的工作状态不正常，在预设转速范围内提高或降低工作状态不正常的待供电单元所在串联供电芯片的风扇的转速。
可选的，所述调整单元检测待供电单元的工作状态是否正常时，具体用于：
根据待供电单元的状态寄存器指示的状态判断待供电单元的工作状态是否正常，所述状态寄存器指示的状态包括以下任意一项或多项：电压状态、温度状态、工作频率状态；或者根据待供电单元对发送给该待供电单元的数据的反馈数据，判断待供电单元的工作状态是否正常。
可选的，所述调整单元对各串联供电芯片进行电压调整时，所述调整单元具体为m个，每个调整单元分别与一个串联供电芯片并行连接；
所述调整单元包括电阻或稳压电路。
可选的，还包括m个辅助电源单元，每个辅助电源单元分别与一个串联供电芯片连接，用于对串联供电芯片中芯片内核以外的其他单元进行供电。
可选的，所述信号转换装置具体采用电容耦合法、光耦转换法、变压器转换法、差分信号传输法和\或二极管压降法实现。
本发明实施例的再一个方面，提供的一种虚拟数字币挖矿机，包括机箱、位于机箱内部的控制板、与控制板连接的扩展板以及与扩展板连接的运算板，所述运算板包含本发明上述任一实施例所述的串联供电芯片、或者本发明上述任一实施例所述的串联供电***。
本发明实施例的再一个方面，提供的一种服务器，包括主板、与主板电连接的内存盘和硬盘、为主板供电的电源、以及中央处理单元，所述中央处理单元包含本发明上述任一实施例所述的串联供电芯片、或者本发明上述任一实施例所述的串联供电***。
基于本发明上述实施例提供的串联供电芯片和***、虚拟数字币挖矿机、及服务器，串联供电芯片包括n个串行连接的待供电单元，采用串联方式进行供电，相邻待供电单元之间串行连接一个信号电平转换单元对该相邻两个待供电单元之间进行通信信号的电平转换，由此，本发明实现了在芯片内部串联供电。由于串联在一起的待供电单元都在同一芯片内部，每颗芯片封装带来的寄生电阻产生的电压降对芯片工作性能的影响较小，提升了待供电单元的工作性能；并且，由于同一芯片内部的特性基本一致，同一芯片内部的各待供电单元之间的差异性较小，使得每一级电压域能得到更均匀的电压分布，提高了芯片的整体工作性能，降低了整个生产成本。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：
图1为本发明串联供电芯片一个实施例的结构示意图。
图2为本发明串联供电芯片另一个实施例的结构示意图。
图3为本发明串联供电芯片又一个实施例的结构示意图。
图4为芯片外部串联供电的一个结构示意图。
图5为本发明串联供电***一个实施例的结构示意图。
图6为本发明串联供电***另一个实施例的结构示意图。
图7为本发明串联供电***又一个实施例的结构示意图。
图8为本发明串联供电***再一个实施例的结构示意图。
图9为本发明虚拟数字币挖矿机一个实施例的结构示意图。
图10为本发明服务器一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本发明串联供电芯片一个实施例的结构示意图。本发明实施例的串联供电芯片，即：采用串联供电方式进行供电的芯片。如图1所示，本发明实施例的串联供电芯片包括n个串行连接的待供电单元，该n个待供电单元采用串联方式进行供电，在每个待供电单元上分别形成一个电压域，串联供电芯片的电源电压形成n级串联的电压域，其中，n为大于1的整数；相邻待供电单元之间串行连接一个信号电平转换单元，用于在连接的相邻两个待供电单元之间进行通信信号的电平转换，即：将相邻两个待供电单元中一个待供电单元发送的通信信号的电平，转换为另一个待供电单元的电平后发送给另一个待供电单元。
基于本发明上述实施例提供的串联供电芯片，串联供电芯片包括n个串行连接的待供电单元，采用芯片内部串联方式进行供电，相邻待供电单元之间串行连接一个信号电平转换单元对该相邻两个待供电单元之间进行通信信号的电平转换，由此，本发明实现了在芯片内部串联供电。由于串联在一起的待供电单元都在同一芯片内部，每颗芯片封装带来的寄生电阻产生的电压降对芯片工作性能的影响较小，提升了待供电单元的工作性能；并且，由于同一芯片内部的特性基本一致，同一芯片内部的各待供电单元之间的差异性较小，使得每一级电压域能得到更均匀的电压分布，提高了芯片的整体工作性能，降低了整个生产成本。
具体地，在本发明实施例的串联供电芯片中，每个待供电单元中可以分别包括一个芯片内核(core)，或者，每个待供电单元中可以分别包括多个并行连接的芯片内核。每个芯片内核可以包括一组计算单元和存储单元，或者也可以仅包括计算单元或存储单元。其中，每个待供电单元中的各芯片内核分别与所在待供电单元连接的信号电平转换单元连接。图2为本发明串联供电芯片另一个实施例的结构示意图，图2示出了每个待供电单元中分别包括一个芯片内核的实施例。图3为本发明串联供电芯片又一个实施例的结构示意图，图3示出了每个待供电单元中分别包括多个并行连接的芯片内核的实施例。
每级电压域的芯片内核，其电路中分别包括P沟道金属氧化物半导体(P-channelMetal Oxide Semiconductor，PMOS)管和N沟道金属氧化物半导体(N-channel metaloxide semiconductor，NMOS)管。本发明人在实现本发明的过程中发现，每级电压域的芯片内核，其PMOS管的衬底都是和本级电压域的电源电压或工作电压(VDD)相连，而本级电压域的VDD又和上一级电压域的地(VSS)相连，如果不进行隔离，上一级电压域的芯片内核的NMOS管的衬底就和本级电压域芯片内核PMOS管的N型阱相连，从而造成短路。
再参见图2和图3，在本发明再一实施例的串联供电芯片中，还可以包括n个用于实现不同电压域之间隔离的深阱，这n个深阱相互独立设置，互不相连，n个待供电单元中的每个待供电单元分别位于一个深阱中，从而实现在同一芯片上不同电压域之间的隔离，有效避免了不同电压域之间形成短路。
具体地，如果串联供电芯片的衬底是P型衬底，本发明各实施例中的深阱具体是N型深阱(DEEP-NWELL)，每级电压域的NMOS管及其P型阱和PMOS管及其N型阱设置在一个DEEP-NWELL中；如果串联供电芯片的衬底是N型衬底，各实施例中的深阱具体是P型深阱(DEEP-PWELL)，每级电压域的NMOS管及其P型阱和PMOS管及其N型阱设置在一个DEEP-PWELL中。图2和图3中仅示例性示出了本发明各实施例中的深阱为N型深阱的情况，本领域技术人员基于本发明实施例的记载，可以知悉采用P型深阱的具体实现。
进一步地，在本发明上述各串联供电芯片实施例的一个具体示例中，每个信号电平转换单元分别包括高到低信号电平转换模块(H2L)和低到高信号电平转换模块(L 2H)。具体可参见图2，图3中未示出，本领域技术人员基于本发明实施例的记载可以采取类似方式在图3所示的实施例中实现信号电平转换单元的具体结构。
具体地，本发明各实施例中，信号电平转换单元例如可以采用电容耦合法、差分信号传输法和\或二极管压降法实现。
另外，如图2所示，每个信号电平转换单元可以分别设置在一个深阱中，每个深阱中的待供电单元，分别通过信号电平转换单元中的低到高信号电平转换模块与上一级电压域中的待供电单元连接，通过信号电平转换单元中的高到低信号电平转换模块与下一级电压域中的待供电单元连接。图3中未示出该实施例的具体结构，本领域技术人员基于本发明实施例的记载可以采取类似方式在图3所示的实施例中实现信号电平转换单元的具体结构。由于不同待供电单元上形成的电压域大小不同，上一级电压域要高于本级电压域，本级电压域又高于下一级电压域，每级电压域的待供电单元通过低到高信号电平转换模块与上一级电压域中的待供电单元连接，低到高信号电平转换模块可以将本级电压域待供电单元发送的信号转换为上一级电压域的信号后发送给上一级电压域中的待供电单元；每级电压域的待供电单元通过高到低信号电平转换模块与下一级电压域中的待供电单元连接，高到低信号电平转换模块可以将本级电压域待供电单元发送的信号转换为下一级电压域的信号后发送给下一级电压域中的待供电单元，从而在串联供电芯片内部实现不同电压域之间的通信。
图4为芯片外部串联供电的一个结构示意图。图4所示的技术中，是在PCB上采取芯片串联的供电方式进行供电，即：芯片的电源电压和地首尾相连形成n级串联的电压域，每个电压域拥有一颗或几颗芯片，每颗芯片上封装有一个芯片内核(core)，封装时通过一根金属线将芯片内核的引脚绑定在芯片的管脚上，基于该金属线以及绑定会产生一个电阻，该电阻即为芯片上封装带来的寄生电阻Rb，也称为封装寄生电阻。图4所示的供电方式在本发明实施例中也称为芯片外部串联供电方式。由图4可以看到，当使用芯片外部串联供电方式供电时，每个芯片内核两端的电压为(VDD-2*Iop*Rb)。其中，VDD为电源电压，Iop为工作电流，Rb为封装寄生电阻。基于分析方便，假定所有芯片管脚的封装寄生电阻阻值都等于Rb。
在实现本发明的过程中，本发明人通过研究发现，如图4所示采取芯片外部串联的供电方式进行供电，至少会存在以下问题：
一是每颗芯片上封装带来的寄生电阻产生的电压降会影响芯片的工作性能，尤其是在芯片工作电压比较低，而工作电流又比较大的时候，芯片上的封装寄生电阻产生的电压降会更明显；二是对于串联供电，我们希望是每颗芯片的工作特性(例如，温度、频率)完全一样，这样每级电压域的电压才能完全一样，但是实际生产过程中，串联的每颗芯片由于半导体生产工艺的原因会产生差异，每颗芯片的工作特性是不一样的，从而使得每级电压域的电压不是完全均匀的，而每一级电压域电压的不一样反过来又会让芯片在工作特性上的差异性变的更大，从而使得电压分布更不均匀。因此，若芯片外部串联的供电方式进行供电，就必须在生产过程中去挑选工作特性差不多的芯片来进行串联供电，这就导致了生产成本的上升，降低了生产效率。
而通过图2所示的实施例可知，基于本发明实施例的串联供电芯片，采用芯片内部串联方式进行供电时，整个芯片内部n个芯片内核两端的电压为(n*VDD-2*Iop*Rb)，因此，每个芯片内核上的电压等于(VDD-2*Iop*Rb/n)，封装寄生电阻产生的电压降为2*Iop*Rb/n，相对于图4所示的芯片外部串联的供电方式，本发明实施例整个封装寄生电阻产生的电压降被降低了n倍，提升了芯片内核的工作性能，从而提升了整个串联供电芯片的工作性能。另外，由于串联在一起的芯片内核都在同一芯片内部，每个芯片内核之间的差异性(例如温度等)比不同芯片中芯片内核的差异性小很多，相比于芯片外部串联的供电方式，本发明实施例每一个电压域能得到更均匀的电压分布，并且也避免了生产过程中挑选芯片这一过程，提高了生产的效率，同时也能提高产品的良品率，从而降低了整个生产成本。
图5为本发明串联供电***一个实施例的结构示意图。如图5所示，该实施例的串联供电***包括控制装置，和在供电端VDD与地VSS之间串行连接的m个串联供电芯片，本发明实施例中的串联供电芯片具体为本发明上述任一实施例的串联供电芯片。在每个串联供电芯片上分别形成一个大电压域，串联供电***在电源和地之间形成m级串联的大电压域。分别在相邻两个串联供电芯片之间串行连接一个信号转换装置，分别用于对连接的相邻两个串联供电芯片之间电平信号和差分信号的转换。控制装置分别与各信号转换装置连接，用于控制各信号转换装置进行电平信号和差分信号的转换，从而通过信号转换装置直接实现其连接的相邻两个串联供电芯片之间的信号传输。其中，每级大电压域包括对应串联供电芯片的n级串联的电压域，m为大于1的整数。图6为本发明串联供电***另一个实施例的结构示意图。如图6所示，该实施例的串联供电***包括控制装置，和在供电端VDD与地VSS之间串行连接的m个串联供电芯片，本发明实施例中的串联供电芯片具体为本发明上述任一实施例的串联供电芯片。在每个串联供电芯片上分别形成一个大电压域，串联供电***在电源和地之间形成m级串联的大电压域。分别在各串联供电芯片与地之间串行连接一个信号转换装置，用于实现连接的串联供电芯片与地之间电平信号和差分信号的转换。控制装置分别与各信号转换装置连接，用于控制各信号转换装置进行电平信号和差分信号的转换。其中，每级大电压域包括对应串联供电芯片的n级串联的电压域，m为大于1的整数。控制装置控制一个信号转换装置直接实现该一个信号转换装置连接的串联供电芯片与地之间的电平信号和差分信号的转换，再控制另一个信号转换装置实现地与该另一个信号转换装置连接的串联供电芯片之间的电平信号和差分信号的转换，从而实现上述两个信号转换装置连接的串联供电芯片之间的信号传输。
在具体实践中，通常是串联供电芯片的大电流的芯片内核电压采用供电电路供电，上一级电压域串联供电芯片的接地端作为本级电压域待供电芯片的供电端，本级电压域待供电芯片的接地端作为下一级电压域待供电芯片的供电端，m个串联供电芯片按照此连接关系依次串联。
在本发明各串联供电***实施例的一个具体示例中，信号转换装置可以转换电平信号和差分信号，具体可以采用但不限于以下任意一种或多种方式实现：电容耦合法、光耦转换法、变压器转换法、差分信号传输法、二极管压降法。
例如，信号转换装置采用光耦转换法实现时，信号转换装置连接的相邻两个串联供电芯片通过光电耦合器连接。信号转换装置采用变压器转换法实现时，信号转换装置连接的相邻两个串联供电芯片通过变压器连接。信号转换装置采用差分信号传输法实现时，信号转换装置连接的相邻两个串联供电芯片之间的信号电平转换通过通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)、串并转换器(SERDES)等标准或私有的等差分信号来实现。信号转换装置采用二极管压降法实现时，信号转换装置连接的相邻两个串联供电芯片通过二极管连接。
图7为本发明串联供电***又一个实施例的结构示意图。图8为本发明串联供电***再一个实施例的结构示意图。如图7和图8所示，在本发明上述各实施例的串联供电***中，还可以包括调整电路，分别与各串联供电芯片连接，对各串联供电芯片进行电压、温度或频率调整，以使所有串联供电芯片均处于正常工作状态。
在本发明上述各串联供电***实施例的一个具体示例中，调整电路对各串联供电芯片进行频率调整时，作为频率调整电路，具体可以通过一个检测器，分别针对各串联供电芯片，按照预设周期检测串联供电芯片中各待供电单元的工作状态是否正常；若有待供电单元的工作状态不正常，具体可以通过一个调节器，在预设频率范围内按照预设频率步长提高或降低工作状态不正常的待供电单元的工作频率。
串联供电芯片的工作频率、分担的电压过高或过低，都会影响其正常工作。本发明实施例限定在预设频率范围内提高或降低工作状态不正常的待供电单元的工作频率，即：保证待供电单元提高或降低后的工作频率不会超出该预设频率范围。若按照预设频率步长提高或降低工作频率后，其工作频率会超出预设频率范围，则可以在提高工作频率时，将提高后的工作频率限定至预设频率范围内的频率上限；在降低工作频率时，将降低后的工作频率限定至预设频率范围内的频率下限。通过改变待供电单元的工作频率，可以改变该待供电单元的功耗、散热量、所在芯片的温度和该芯片分担的供电电压。例如，降低一个待供电单元的工作频率，该待供电单元的功耗会降低，散热量会减少，降低其整个芯片的温度，从而该串联供电芯片分担的供电电压会降低；反之，提高一个待供电单元的工作频率，该待供电单元的功耗会提高，散热量会增加，其整个芯片的温度会升高，从而该串联供电芯片分担的供电电压会升高。
其中的预设频率范围是芯片中各待供电单元或其中芯片内核可工作的频率范围，例如可以是200MHZ～700MHZ，预设频率步长例如可以是6.25MHz。由于芯片中的各待供电单元之间采用串联结构，改变其中一个或多个待供电单元的工作频率时，会影响芯片中其他待供电单元分担的供电电压，从而可能影响其他待供电单元的工作状态。本发明人基于研究发现，预设频率步长设置为6.25MHz时，既可以有效改善当前工作状态不正常的待供电单元工作状态，还不会影响芯片中其他工作状态正常的待供电单元的正常工作。
在在本发明上述各串联供电***实施例的一个具体示例中，还可以包括分别为m个串联供电芯片对应设置的m个风扇，每个风扇分别用于为对应的一个串联供电芯片进行散热。调整电路对各串联供电芯片进行温度调整时，作为温度调整电路，具体可以通过一个检测器，分别针对各串联供电芯片，按照预设周期检测串联供电芯片中各待供电单元的工作状态是否正常；若有待供电单元的工作状态不正常，具体可以通过一个调节器，在预设转速范围内提高或降低工作状态不正常的待供电单元所在串联供电芯片的风扇的转速。
待供电单元或其中芯片内核的温度过高或过低，都会影响其正常工作。本发明实施例中预设一个转速范围，风扇在预设转速范围内，串联供电芯片的温度不会过高或过低从而影响其中待供电单元的正常工作。本发明实施例限定在预设转速范围内提高或降低工作状态不正常的待供电单元所在串联供电芯片中风扇的转速，即：保证提高或降低后风扇的转速不会超出该预设转速范围。通过改变风扇的转速，可以改变串联供电芯片的整体温度及其分担的供电电压。例如，提高串联供电芯片的风扇的转速，可以降低其整个芯片的温度，从而该串联供电芯片分担的供电电压会提高；反之，降低串联供电芯片的风扇的转速，其整个芯片的温度会升高，从而该串联供电芯片分担的供电电压会降低。
在进一步的一个具体示例中，各芯片内核都有一个用于指示其工作状态是否正常的状态寄存器，可以在串联供电芯片上电后进行自检，并指示所在串联供电芯片中各芯片内核的状态，其中的状态寄存器指示的状态包括以下任意一项或多项：电压状态、温度状态、工作频率状态。根据状态寄存器指示的状态，可以获知芯片内核的状态是否正常，在待供电单元的状态不正常时，可以进行告警。相应地，该实施例中，调整电路检测串联供电芯片的工作状态是否正常时，具体可用于根据串联供电芯片中各芯片内核的状态寄存器指示的状态判断串联供电芯片的工作状态是否正常，如有芯片内核的工作状态不正常，则所在的串联供电芯片的工作状态不正常。
另外，由于各待供电单元都要进行数据收发，可以通过待供电单元是否对发送给该待供电单元的数据都进行了正确反馈，来判断该待供电单元的工作状态是否正常。则在进一步的另一个具体示例中，调整电路检测待供电单元的工作状态是否正常时，具体可以通过一个比较器，根据待供电单元对发送给该待供电单元的数据的反馈数据，判断待供电单元的工作状态是否正常。例如，向一个待供电单元发送P组数据，P为大于1的整数，检测该待供电单元是否针对该P组数据都进行了正确反馈，若该待供电单元对该P组数据都进行了正确反馈，则判定该待供电单元的工作状态正常；否则，若该待供电单元未对P组数据都进行反馈、或者对其中某组数据的反馈错误，可以判定该待供电单元的工作状态不正常。
在在本发明上述各串联供电***实施例的一个具体示例中，调整单元对各串联供电芯片进行电压调整时，调整单元具体为m个，每个调整单元分别与一个串联供电芯片并行连接，各调整单元具体可以通过电阻和/或稳压电路实现，对连接的串联供电芯片进行电压调整。通过并行连接调整单元可以更好的实现为串联供电芯片串行分压供电，其中，稳压电路例如可以是运算放大器与金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)管的组合。
本发明各实施例的串联供电***中，调整电路具体可以分别根据各串联供电芯片中待供电单元的工作状态，例如，是否处于正常工作状态(如是否可以正常收发数据)、电压状态、温度状态、工作频率状态等，对各串联供电芯片进行温度调整、或对其中的待供电单元进行频率调整。其中的调整电路具体可以通过硬件实现，也可以通过软件实现。例如，待供电单元的工作状态为电压状态、温度状态或工作频率状态时，调整电路通过硬件实现时，可以通过比较器和调节器实现，示例性地，比较器可以比较串联供电芯片待供电单元的电压值、温度值、工作频率值与标准的电压、温度、工作频率的数值或范围之间的大小关系，向调节器输出表示比较结果信号，例如，以1表示比较结果相同，0表示比较结果不同；也可以仅在比较结果不同时向调节器输出0，在比较结果相同时不向调节器输出任何信号；调节器根据比较器发送的信号调高或调低串联供电芯片待供电单元进行温度或频率。再如，待供电单元的工作状态为是否处于正常工作状态时，调整电路通过硬件实现时，具体可以通过监控器和调节器实现，示例性地，由监控器监控待供电单元当前是否处于正常工作状态，向调节器输出表示比较结果信号，例如，以1表示工作状态正常，0表示工作状态不正常；也可以仅在工作状态不正常时向调节器输出0，在工作状态正常时不向调节器输出任何信号；调节器根据监控器发送的信号调高或调低串联供电芯片的温度，或者待供电单元的频率。
进一步地，再参见图7和图8，在本发明串联供电***的再一个实施例中，还可以分别包括m个辅助电源单元，分别与各串联供电芯片连接，用于对连接的串联供电芯片中芯片内核以外的其他单元进行供电。示例性地，辅助电压单元例如可以是普通的低压差线性稳压器(Low Drop Out Regular，LDO)和/或DC/DC等电源产生电路和/或芯片。其中，芯片内核以外的其他单元，例如串联供电芯片中的I/O(输入/输出)模块、PLL(锁相环)模块等一些特殊功能模块提供电源，通常可以用DC-DC模块实现。
本发明实施例还提供了一种虚拟数字币挖矿机。图9为本发明虚拟数字币挖矿机一个实施例的结构示意图。如图9所示，该实施例的虚拟数字币挖矿机包括机箱、位于机箱内部的控制板、与控制板连接的扩展板以及与扩展板连接的运算板，运算板包含本发明上述任一实施例的串联供电芯片或者串联供电***。
虚拟数字币挖矿机中，控制板是整个挖矿机的控制中心，控制板通过输入/输出(IO)扩展板发送指令和数据，运算板采用供电电路供电，是整个挖矿机的运算中心。控制板将指令和数据下发到IO扩展板，IO扩展板将指令和数据转发到运算板，运算板运算后将结果通过IO扩展板返回到控制板，控制板通过有线网络接口上传到互联网中。另外，运算板还可以包括其他单元，例如供电保护电路，该供电保护电路可以在供电电路的整体温度异常时切断供电电源的供电。
本发明实施例还提供了一种服务器。图10为本发明服务器一个实施例的结构示意图。如图10所示，该实施例的服务器包括主板、与主板电连接的内存盘和硬盘、为主板供电的电源、以及中央处理单元，中央处理单元包含本发明上述任一实施例的串联供电芯片或者串联供电***。
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于***、虚拟数字币挖矿机、服务器实施例而言，由于其与芯片实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见芯片实施例的部分说明即可。
可能以许多方式来实现本发明的芯片、***和装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的芯片、***和装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施或其一部分作为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (19)

1.一种串联供电芯片，其特征在于，所述串联供电芯片包括n个串行连接的待供电单元，所述n个待供电单元采用串联方式进行供电，在每个待供电单元上分别形成一个电压域，所述串联供电芯片的电源电压形成n级串联的电压域，其中，n为大于1的整数；相邻待供电单元之间串行连接一个信号电平转换单元，用于在连接的相邻两个待供电单元之间进行通信信号的电平转换。
2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述串联供电芯片中还包括n个独立设置的、用于实现不同电压域之间隔离的深阱，所述n个待供电单元中的每个待供电单元分别位于一个深阱中。
3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述深阱包括N型深阱DEEP-NWELL或者P型深阱DEEP-PWELL。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的芯片，其特征在于，每个所述信号电平转换单元分别包括高到低信号电平转换模块和低到高信号电平转换模块。
5.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于，每个所述信号电平转换单元分别位于一个深阱中；每个深阱中的待供电单元，分别通过所述信号电平转换单元中的低到高信号电平转换模块与上一级电压域中的待供电单元连接，通过所述信号电平转换单元中的高到低信号电平转换模块与下一级电压域中的待供电单元连接。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的芯片，其特征在于，每个所述待供电单元中分别包括一个或多个并行连接的芯片内核；每个所述待供电单元中的各芯片内核分别与所在待供电单元连接的信号电平转换单元连接。
7.根据权利要求6所述的芯片，其特征在于，每个芯片内核分别包括一组计算单元和/或存储单元。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的芯片，其特征在于，所述信号电平转换单元具体采用电容耦合法、差分信号传输法和\或二极管压降法实现。
9.一种串联供电***，其特征在于，包括控制装置，和在供电端与地之间串行连接的、m个如权利要求1至8任意一项所述的串联供电芯片；在每个串联供电芯片上分别形成一个大电压域，所述串联供电***在电源和地之间形成m级串联的大电压域；分别在相邻两个串联供电芯片之间串行连接一个信号转换装置，用于对连接的相邻两个串联供电芯片之间电平信号和差分信号的转换；所述控制装置分别与各信号转换装置连接，用于控制各信号转换装置进行电平信号和差分信号的转换；
其中，每级大电压域包括对应串联供电芯片的n级串联的电压域，m为大于1的整数。
10.一种串联供电***，其特征在于，包括控制装置，和在供电端与地之间串行连接的、m个如权利要求1至8任意一项所述的串联供电芯片；在每个串联供电芯片上分别形成一个大电压域，所述串联供电***在电源和地之间形成m级串联的大电压域；分别在各串联供电芯片与地之间串行连接一个信号转换装置，用于实现连接的串联供电芯片与地之间电平信号和差分信号的转换；所述控制装置分别与各信号转换装置连接，用于控制各信号转换装置进行电平信号和差分信号的转换；
其中，每级大电压域包括对应串联供电芯片的n级串联的电压域，m为大于1的整数。
11.根据权利要求9或10所述的***，其特征在于，还包括调整电路，分别与各串联供电芯片连接，对各串联供电芯片进行电压、温度或频率调整。
12.根据权利要求11所述的***，其特征在于，所述调整单元对各串联供电芯片进行频率调整时，具体用于：
分别针对各串联供电芯片，按照预设周期检测串联供电芯片中各待供电单元的工作状态是否正常；
若有待供电单元的工作状态不正常，在预设频率范围内按照预设频率步长提高或降低工作状态不正常的待供电单元的工作频率。
13.根据权利要求11所述的***，其特征在于，还包括分别为m个串联供电芯片对应设置的m个风扇，每个风扇用于为对应的串联供电芯片进行散热；
所述调整单元对各串联供电芯片进行温度调整时，具体用于：
分别针对各串联供电芯片，按照预设周期检测串联供电芯片中各待供电单元的工作状态是否正常；
若有待供电单元的工作状态不正常，在预设转速范围内提高或降低工作状态不正常的待供电单元所在串联供电芯片的风扇的转速。
14.根据权利要求12或13所述的***，其特征在于，所述调整单元检测待供电单元的工作状态是否正常时，具体用于：
根据待供电单元的状态寄存器指示的状态判断待供电单元的工作状态是否正常，所述状态寄存器指示的状态包括以下任意一项或多项：电压状态、温度状态、工作频率状态；或者根据待供电单元对发送给该待供电单元的数据的反馈数据，判断待供电单元的工作状态是否正常。
15.根据权利要求11所述的***，其特征在于，所述调整单元对各串联供电芯片进行电压调整时，所述调整单元具体为m个，每个调整单元分别与一个串联供电芯片并行连接；
所述调整单元包括电阻或稳压电路。
16.根据权利要求9至15任意一项所述的***，其特征在于，还包括m个辅助电源单元，每个辅助电源单元分别与一个串联供电芯片连接，用于对串联供电芯片中芯片内核以外的其他单元进行供电。
17.根据权利要求9至16任意一项所述的***，其特征在于，所述信号转换装置具体采用电容耦合法、光耦转换法、变压器转换法、差分信号传输法和\或二极管压降法实现。
18.一种虚拟数字币挖矿机，其特征在于，包括机箱、位于机箱内部的控制板、与控制板连接的扩展板以及与扩展板连接的运算板，所述运算板包含权利要求1至8任一权利要求所述的串联供电芯片、或者权利要求9至17任一权利要求所述的串联供电***。
19.一种服务器，其特征在于，包括主板、与主板电连接的内存盘和硬盘、为主板供电的电源、以及中央处理单元，所述中央处理单元包含权利要求1至8任一权利要求所述的串联供电芯片、或者权利要求9至17任一权利要求所述的串联供电***。
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