JP2000251490A - Register circuit and semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Register circuit and semiconductor integrated circuit device

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JP2000251490A
JP2000251490A JP11048389A JP4838999A JP2000251490A JP 2000251490 A JP2000251490 A JP 2000251490A JP 11048389 A JP11048389 A JP 11048389A JP 4838999 A JP4838999 A JP 4838999A JP 2000251490 A JP2000251490 A JP 2000251490A
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JP
Japan
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circuit
power supply
signal
supply line
potential
Prior art date
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JP11048389A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Tanizaki
弘晃 谷崎
Mihoko Akiyama
実邦子 秋山
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Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit device in which switching normal operation or standby operation of an internal circuit and reduction of a sub-thrshold current at the time of standby operation can be performed based on a common control signal. SOLUTION: A semiconductor integrated circuit device 110 is provided with internal circuits 51, 52, 60, register circuits 11-14, 20, and an internal block control circuit 30. The internal block control circuit 30 generates a control signal CKE1-CKE5 for shifting a corresponding internal circuit or a register circuit to a standby state. The register circuits 11-14, 20 receive control signals CKE1-CKE5 corresponding to each circuit, stop latch operation, and hold a state of output data. Each internal circuit reduces sub-threshold current by switching a level of a drive power source potential in accordance with corresponding control signals CKE1-CKE5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体集積回路装
置に関し、特に制御信号に応じてデータラッチ動作を中
止するとともに出力データを所定レベルに固定すること
が可能なレジスタ回路と、上記レジスタ回路を使用する
ことによって低消費電力化を図ることが可能な半導体集
積回路装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly, to a register circuit capable of stopping a data latch operation in accordance with a control signal and fixing output data at a predetermined level, and using the register circuit. The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device that can achieve low power consumption by performing the above operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置において、大規模な
回路を作成するためには、回路全体の基準となるクロッ
ク信号を用いて複数の回路を同期して動作させる同期シ
ステム回路の設計が重要である。しかし、同期システム
回路においては、クロック信号に応じて関連する全回路
のラッチ機能が作動するため、消費電力が増大してしま
う。このため、半導体集積回路装置の大容量化が進む
中、この点を解決し低消費電力化を図る技術が特に必要
となる。
2. Description of the Related Art In a semiconductor integrated circuit device, in order to create a large-scale circuit, it is important to design a synchronous system circuit that operates a plurality of circuits in synchronization using a clock signal serving as a reference for the entire circuit. is there. However, in the synchronous system circuit, since the latch functions of all related circuits operate in response to the clock signal, power consumption increases. For this reason, as the capacity of the semiconductor integrated circuit device increases, a technique for solving this problem and reducing power consumption is particularly required.

【0003】同期システムにおいては、クロック信号ご
とに組合せ論理回路の処理を行なう方法が一般的であ
る。
[0003] In a synchronous system, a method of processing a combinational logic circuit for each clock signal is generally used.

【0004】図9は、一般的な同期システム回路200
の構成を示す概略ブロック図である。
FIG. 9 shows a general synchronous system circuit 200.
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of FIG.

【0005】図9を参照して、同期システム回路200
は、入力データDinを受けてクロック信号ごとにレジ
スタ回路LA1〜LA3および組合せ論理回路CL1,
CL2によってデータ転送もしくはデータ処理を行ない
出力データDoutを発生する回路である。
Referring to FIG. 9, synchronous system circuit 200
Receive the input data Din, register circuits LA1 to LA3 and combinational logic circuits CL1,
This is a circuit which performs data transfer or data processing by CL2 and generates output data Dout.

【0006】同期システム回路200は、クロック信号
CLK1に応じて動作し入力データDinをラッチして
データD1を出力するレジスタ回路LA1と、データD
1を受けて所定の論理演算を行ない演算結果をデータD
2として出力する組合せ論理回路CL1とを備える。同
期システム回路200は、さらに、クロック信号CLK
2に基づいて動作しデータD2を受けてラッチしデータ
D3を出力するレジスタ回路LA2と、データD3を受
けて所定の論理演算処理を行ないデータD4を出力する
組合せ論理回路CL2と、クロック信号CLK1に基づ
いて動作してデータD4を受けてラッチし出力データD
outとして出力するレジスタ回路LA3とを備える。
A synchronous system circuit 200 operates in response to a clock signal CLK1, latches input data Din and outputs data D1, and a register circuit LA1.
1 and a predetermined logical operation is performed to obtain the operation result as data D
And a combinational logic circuit CL1 that outputs the data as 2. The synchronization system circuit 200 further includes a clock signal CLK.
2, a register circuit LA2 that receives data D2, latches the data D2, and outputs data D3, a combinational logic circuit CL2 that receives data D3, performs a predetermined logical operation, and outputs data D4, and a clock signal CLK1. It operates based on the data D4 and latches it to output data D
and a register circuit LA3 for outputting as out.

【0007】クロック信号CLK1およびCLK2は、
2相非重複のクロック信号であり、互いに1/2周期ず
つずれて活性と非活性を繰返している。クロック信号C
LK1は、レジスタ回路LA1およびレジスタ回路LA
3のクロック端子に入力され、クロック信号CLK2は
レジスタ回路LA2に入力される。
The clock signals CLK1 and CLK2 are
This is a two-phase non-overlapping clock signal, which is repeatedly activated and deactivated with a shift of 周期 cycle. Clock signal C
LK1 is a register circuit LA1 and a register circuit LA.
3 and the clock signal CLK2 is input to the register circuit LA2.

【0008】レジスタ回路LA1〜LA3は、クロック
端子に入力されたクロック信号がHレベルのときに入力
端子に与えられたデータを取込み、クロック信号がLレ
ベルの間ラッチしたデータを出力端子から出力する。す
なわち、レジスタ回路LA1〜LA3は、クロック信号
に基づいて1クロックごとにデータを順に転送する役割
を果たす。
Register circuits LA1 to LA3 take in data applied to the input terminal when the clock signal input to the clock terminal is at the H level, and output data latched while the clock signal is at the L level from the output terminal. . That is, the register circuits LA1 to LA3 play a role of sequentially transferring data every clock based on the clock signal.

【0009】次に、同期システム回路200の動作につ
いてタイミングチャートに基づいて説明する。
Next, the operation of the synchronous system circuit 200 will be described with reference to a timing chart.

【0010】図10は、同期システム回路200の動作
を説明するためのタイミングチャート図である。
FIG. 10 is a timing chart for explaining the operation of synchronous system circuit 200.

【0011】図10を参照して、クロック信号CLK1
とCLK2とは、同時にHレベルとならないよう、すな
わち非重複の状態を維持すべくタイミングマージンを与
えられた下でHレベルとLレベルとを繰返す。
Referring to FIG. 10, clock signal CLK1
And CLK2 do not go to the H level at the same time, that is, repeat the H level and the L level with a timing margin given to maintain a non-overlapping state.

【0012】まず、時刻taのクロック信号CLK1の
立下がりタイミングにおいて、入力データDinがレジ
スタ回路LA1に取込まれラッチされる。レジスタ回路
LA1は、ラッチしたデータをデータD1として出力
し、組合せ論理回路CL1に与える。組合せ論理回路C
L1は、データD1を受けて所定の論理演算処理を行な
いデータD2を出力する。しかし、データD2は、クロ
ック信号CLK2が立下がるタイミングまでの間におい
ては、レジスタ回路2によって先に転送されることはな
い。
First, at the falling timing of clock signal CLK1 at time ta, input data Din is taken into register circuit LA1 and latched. The register circuit LA1 outputs the latched data as data D1, and supplies the data D1 to the combinational logic circuit CL1. Combinational logic circuit C
L1 receives data D1, performs a predetermined logical operation, and outputs data D2. However, data D2 is not transferred first by register circuit 2 until the timing when clock signal CLK2 falls.

【0013】次に、クロック信号CLK2がHレベルか
らLレベルへ立下がる時刻tbにおいて、組合せ論理回
路CL1の出力データD2がレジスタ回路LA2に取込
まれラッチされる。レジスタ回路LA2は、ラッチした
データをデータD3として出力する。データD3は組合
せ論理回路CL2に送られ所定の論理演算処理が行なわ
れる。組合せ論理回路CL2は、論理演算結果としてデ
ータD4を出力する。
Next, at time tb when clock signal CLK2 falls from H level to L level, output data D2 of combinational logic circuit CL1 is taken into register circuit LA2 and latched. The register circuit LA2 outputs the latched data as data D3. Data D3 is sent to combinational logic circuit CL2, and a predetermined logical operation process is performed. The combinational logic circuit CL2 outputs data D4 as a result of the logical operation.

【0014】次に、再びクロック信号CLK1がHレベ
ルからLレベルに立下がる時刻tcにおいて、レジスタ
回路LA3が活性化されデータD4を取込みラッチする
とともに、出力データDoutを出力する。このよう
に、クロック信号に基づいてデータを転送するレジスタ
回路を組合せ論理回路の入力部および出力部に配置する
ことにより、組合せ論理回路についてもクロック信号と
同期して論理演算処理を行なっている状態となる。
Next, at time tc when clock signal CLK1 falls from H level to L level again, register circuit LA3 is activated to take in and latch data D4, and output output data Dout. By arranging the register circuit for transferring data based on the clock signal at the input portion and the output portion of the combinational logic circuit, the combinational logic circuit also performs the logical operation processing in synchronization with the clock signal. Becomes

【0015】同期システム回路においては、上述したよ
うにクロック信号と同期してデータ処理が実行される。
しかし、多数の同期システム回路が備えられる大規模化
された半導体集積回路装置内においては、所定のデータ
処理動作を行なうにあたって、必ずしも全ての同期シス
テム回路を動作させる必要はなく、一部の同期システム
回路を活性化させるだけで所定の動作を行なわせること
が可能である場合が多い。このため、半導体集積回路装
置の消費電流を低減するために、同期システム回路を部
分的に活性化する方法が開発されてきた。
In the synchronous system circuit, data processing is executed in synchronization with the clock signal as described above.
However, in a large-scale semiconductor integrated circuit device having a large number of synchronous system circuits, it is not necessary to operate all the synchronous system circuits when performing a predetermined data processing operation. In many cases, it is possible to perform a predetermined operation simply by activating the circuit. Therefore, in order to reduce the current consumption of the semiconductor integrated circuit device, a method of partially activating the synchronous system circuit has been developed.

【0016】この方法においては、半導体集積回路装置
全体に対する基準信号として設けられるクロック信号が
動作している下であっても、レジスタ回路のラッチ動作
を中断させることによって、関連する同期システム回路
の動作を中止させ、消費電力の低減を図る方法が一般に
採用される。
In this method, even if a clock signal provided as a reference signal for the entire semiconductor integrated circuit device is operating, the operation of the related synchronous system circuit is interrupted by interrupting the latch operation of the register circuit. Is generally adopted to reduce power consumption.

【0017】図11は、このような場合に採用される、
従来の技術のクロックゲート付レジスタ回路の構成を説
明するためのブロック図である。
FIG. 11 is adopted in such a case.
FIG. 9 is a block diagram for explaining a configuration of a conventional register circuit with a clock gate.

【0018】図11を参照して、クロックゲート付レジ
スタ回路120は、クロック信号CLKとクロックイネ
ーブル信号CKEとを2入力とするNANDゲート12
2と、NANDゲート122の出力をクロック端子に受
けるDフリップフロップ121とを備える。
Referring to FIG. 11, a register circuit 120 with a clock gate includes a NAND gate 12 having two inputs of a clock signal CLK and a clock enable signal CKE.
2 and a D flip-flop 121 receiving the output of the NAND gate 122 at the clock terminal.

【0019】周知のように、Dフリップフロップは、ク
ロック端子CLにLレベルが与えられた場合に、D端子
に与えられた入力データをそのままQ端子より出力する
ものである。一方、クロック端子CLの状態がHレベル
である場合には、出力端子Qの状態が保持される。
As is well known, the D flip-flop outputs the input data supplied to the D terminal as it is from the Q terminal when the L level is supplied to the clock terminal CL. On the other hand, when the state of the clock terminal CL is at the H level, the state of the output terminal Q is maintained.

【0020】クロック信号CLKは、半導体集積回路装
置全体に対して共通に与えられる基準クロック信号であ
り、クロックイネーブル信号CKEは、半導体集積回路
装置内の一部ブロックごとに設けられ当該一部ブロック
の動作を非活性化させるための信号である。
The clock signal CLK is a reference clock signal commonly applied to the entire semiconductor integrated circuit device. The clock enable signal CKE is provided for each partial block in the semiconductor integrated circuit device. This is a signal for inactivating the operation.

【0021】Dフリップフロップのクロック端子CLに
クロック信号CLKとクロックイネーブル信号CKEの
NAND演算結果を与えることにより、クロックゲート
付レジスタ回路120の動作は以下のようになる。
By applying the NAND operation result of the clock signal CLK and the clock enable signal CKE to the clock terminal CL of the D flip-flop, the operation of the register circuit 120 with a clock gate is as follows.

【0022】図12は、クロックゲート付レジスタ回路
120における、入力信号DAT、CLK、およびCK
Eと出力信号Yとの間の関係を説明するための図であ
る。
FIG. 12 shows input signals DAT, CLK and CK in register circuit 120 with clock gate.
FIG. 4 is a diagram for explaining a relationship between E and an output signal Y.

【0023】図12を参照して、クロック信号CLKと
クロックイネーブル信号CKEとがいずれもHレベルで
ある場合においては、クロック端子CLへの入力はLレ
ベルとなるので、Dフリップフロップ121の出力信号
Yは、入力データDATをそのまま転送した形となる。
Referring to FIG. 12, when clock signal CLK and clock enable signal CKE are both at H level, the input to clock terminal CL is at L level, so that the output signal of D flip-flop 121 is Y is a form in which the input data DAT is transferred as it is.

【0024】一方、クロック信号CLKもしくはクロッ
クイネーブル信号CKEのいずれか一方がLレベルとな
った場合においては、クロック端子CLの入力はHレベ
ルとなるので、出力端子Qの出力信号Yはそのままの状
態に保持されることとなる。
On the other hand, when one of the clock signal CLK and the clock enable signal CKE goes low, the input of the clock terminal CL goes high, so that the output signal Y of the output terminal Q remains unchanged. Will be held.

【0025】すなわち、クロックゲート付レジスタ回路
120においては、クロック信号CLKが動作中であっ
ても、クロックイネーブル信号CKEを強制的にLレベ
ルに設定することによって、レジスタ回路120のラッ
チ動作を中断させることができる。レジスタ回路のラッ
チ動作の中断により、レジスタ回路の出力を受ける組合
せ論理回路も動作の必要がなくなるため、これら一連の
内部システム回路を待機状態とすることができる。
That is, in the register circuit with clock gate 120, the latch operation of the register circuit 120 is interrupted by forcibly setting the clock enable signal CKE to L level even when the clock signal CLK is operating. be able to. The interruption of the latch operation of the register circuit eliminates the need for the combinational logic circuit receiving the output of the register circuit to operate, so that a series of these internal system circuits can be brought into a standby state.

【0026】このように、半導体集積回路装置全体の動
作に対しては、動作が必要な同期システム回路のみを一
部ブロックとして動作させ、当該一部ブロックごとに、
待機状態と動作状態とを細かく設定することにより、全
体として消費電力の低減を図ることが可能である。
As described above, with respect to the operation of the entire semiconductor integrated circuit device, only the synchronous system circuit that needs to operate is operated as a partial block, and for each partial block,
By setting the standby state and the operation state finely, it is possible to reduce power consumption as a whole.

【0027】一方、微細化加工技術の進展とともにトラ
ンジスタサイズの小型化が進み、トランジスタ耐圧の低
下と連動して、動作電源電圧がより低く設定される傾向
にある。また、近年需要が急速に延びている携帯機器等
の応用分野においては、バッテリ駆動が前提であるの
で、低動作電圧化によって電力消費の低減を図ることが
不可欠な状況となっている。
On the other hand, as the miniaturization technology advances, the transistor size is reduced, and the operating power supply voltage tends to be set lower in conjunction with the decrease in transistor breakdown voltage. In addition, in application fields such as portable devices, in which demand is rapidly increasing in recent years, battery driving is a prerequisite, and it is indispensable to reduce power consumption by lowering operating voltage.

【0028】トランジスタの動作速度を維持したまま
で、低電圧動作化を実現するためには、トランジスタの
しきい電圧を下げる必要が生じる。しかし、しきい電圧
の低下に伴って、トランジスタを十分にカットオフする
ことができなくなり、オフ時におけるリーク電流すなわ
ちサブスレッショルド電流の増加による待機動作時の消
費電流が増加する傾向にある。この問題に対応する技術
は、従来より各種提案されている。
In order to realize a low voltage operation while maintaining the operation speed of the transistor, it is necessary to lower the threshold voltage of the transistor. However, as the threshold voltage decreases, the transistor cannot be cut off sufficiently, and the leakage current at the time of OFF, that is, the current consumption during the standby operation due to an increase in the subthreshold current tends to increase. Various techniques have been proposed to address this problem.

【0029】図13は階層的に設けられた電源配線を適
用した構成(以下、SCRC構成と称す)を適用した内
部回路150の構成を示す回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of an internal circuit 150 to which a configuration to which power supply wiring provided in a hierarchy is applied (hereinafter, referred to as an SCRC configuration) is applied.

【0030】図13を参照して、内部回路150は、論
理回路156によって入力データに所定の演算処理を施
して出力する回路である。
Referring to FIG. 13, an internal circuit 150 is a circuit that performs predetermined arithmetic processing on input data by a logic circuit 156 and outputs the result.

【0031】論理回路156は、一例として、Pチャネ
ルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタ
との組からなるインバータを4段備えている。論理回路
中のPチャネルMOSトランジスタQSP1〜QSP4
は、電源電圧Vddを伝達する配線151もしくはトラ
ンジスタQHP1を介して配線151と接続される配線
152から電源電圧の供給を受ける。同様に、インバー
タ中のNチャネルMOSトランジスタQSN1〜QSN
4は、接地電位Vssを供給する配線154もしくは配
線154とトランジスタQHN1とを介して接続される
配線153のいずれかから接地電位の供給を受ける。
The logic circuit 156 includes, for example, four inverters each composed of a set of a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor. P channel MOS transistors QSP1 to QSP4 in the logic circuit
Receives the power supply voltage from the wiring 151 transmitting the power supply voltage Vdd or the wiring 152 connected to the wiring 151 through the transistor QHP1. Similarly, N-channel MOS transistors QSN1 to QSN in the inverter
4 receives the supply of the ground potential from either the wiring 154 for supplying the ground potential Vss or the wiring 153 connected to the wiring 154 and the transistor QHN1.

【0032】トランジスタQHPおよびQHN1は、階
層電源制御信号SCRに応じて動作する。階層電源制御
信号SCRは、内部回路150の通常動作時においては
活性化(Hレベル)され、待機動作時においては非活性
化(Lレベル)される信号である。
Transistors QHP and QHN1 operate according to hierarchical power supply control signal SCR. The hierarchical power supply control signal SCR is a signal that is activated (H level) during the normal operation of the internal circuit 150 and is inactivated (L level) during the standby operation.

【0033】図13においては、通常動作時すなわち、
制御信号SCRが活性化(Hレベル)された場合が示さ
れている。この場合においては、トランジスタQHN1
およびQHNがオンするため、配線152の電位は電源
電位Vddと等しくなり、配線153の電位Vnは、接
地電位Vssと等しくなる。
In FIG. 13, during normal operation, that is,
A case where the control signal SCR is activated (H level) is shown. In this case, transistor QHN1
And QHN are turned on, the potential of the wiring 152 becomes equal to the power supply potential Vdd, and the potential Vn of the wiring 153 becomes equal to the ground potential Vss.

【0034】これにより、論理回路156を構成する各
トランジスタは電源電位Vddもしくは接地電位Vss
を受けて動作することになり、所定の論理動作を十分な
駆動電流の供給を受けた下で、高速に実行することがで
きる。
As a result, each transistor constituting the logic circuit 156 is connected to the power supply potential Vdd or the ground potential Vss.
As a result, it is possible to execute a predetermined logic operation at a high speed under the supply of a sufficient drive current.

【0035】一方、図14は、内部回路150の待機動
作時すなわち、階層電源制御信号SCRが非活性状態
(Lレベル)である場合における動作を説明するための
回路図である。
FIG. 14 is a circuit diagram for explaining the operation of internal circuit 150 during standby operation, that is, when hierarchical power supply control signal SCR is inactive (L level).

【0036】図14を参照して、待機動作時においては
トランジスタQHP1およびQHN1はオフされるの
で、配線152の電位Vpは、電源電位Vddよりもト
ランジスタQHPのしきい電圧分低下し、同様に配線1
53の電位Vnは、接地電位VssよりトランジスタQ
HN1のしきい電圧分上昇する。
Referring to FIG. 14, during the standby operation, transistors QHP1 and QHN1 are turned off, so that potential Vp of wiring 152 drops below power supply potential Vdd by the threshold voltage of transistor QHP, and wiring 1
The potential Vn of the transistor 53 is higher than the ground potential Vss by
It rises by the threshold voltage of HN1.

【0037】ここで、待機動作時における入力信号のレ
ベルがLレベルであると予め判明しているとすると、ト
ランジスタQSP1のソースを配線151と接続し、ト
ランジスタQSN1のソースを配線153と接続するこ
とにより、オン状態とされるトランジスタQSP1を電
源電位Vddで駆動させるとともに、オフ状態となるト
ランジスタQSN1のゲートソース間電圧をトランジス
タQHN1のしきい電圧分低下させることができる。こ
れにより、オフ状態となるトランジスタをより強くカッ
トオフすることによって、サブスレッショルド電流を低
減することが可能となる。
Here, assuming that the level of the input signal during the standby operation is previously determined to be L level, the source of transistor QSP1 is connected to wiring 151, and the source of transistor QSN1 is connected to wiring 153. Thereby, the transistor QSP1 which is turned on can be driven by the power supply potential Vdd, and the gate-source voltage of the transistor QSN1 which is turned off can be reduced by the threshold voltage of the transistor QHN1. Thus, the sub-threshold current can be reduced by cutting off the transistor that is turned off more strongly.

【0038】同様に、ノードn1を入力とするトランジ
スタQSP2およびQSN2においては、オン状態とさ
れるトランジスタQSN2のソースを接地電位Vssを
伝達する配線154に接続し、オフ状態とされるトラン
ジスタQSP2のソースをVpを伝達する配線152と
接続することにより、トランジスタQSP2をより強く
オフ状態として、低電圧動作の下においてもサブスレッ
ショルド電流を低減することができる。
Similarly, in transistors QSP2 and QSN2 having node n1 as an input, the source of transistor QSN2 turned on is connected to wiring 154 transmitting ground potential Vss, and the source of transistor QSP2 turned off. Is connected to the wiring 152 transmitting Vp, the transistor QSP2 is turned off more strongly, and the subthreshold current can be reduced even under low voltage operation.

【0039】以下、トランジスタQSP3,QSN3お
よびトランジスタQSP4,QSN4によって構成され
るインバータについても同様の接続形態をとることによ
り、各出力ノードの電位を維持するとともに、サブスレ
ッショルド電流を低減することが可能となる。
In the following, the same connection form is applied to the inverter constituted by transistors QSP3 and QSN3 and transistors QSP4 and QSN4, whereby the potential of each output node can be maintained and the subthreshold current can be reduced. Become.

【0040】このように、待機状態において、入力信号
のレベルが予め判明している場合においては、その入力
信号の状態に合わせた回路接続を論理回路に施すことに
よって、サブスレッショルド電流を低減することが可能
となる。すなわち、メモリ回路等の待機状態における入
力信号の論理レベルを固定しておく必要がある内部回路
において、低電圧動作化の下で待機動作時のリーク電流
の低減を図るためには、上述したSCRC構成を適用す
ることが必要となる。
As described above, in the standby state, when the level of the input signal is known in advance, the sub-threshold current is reduced by applying a circuit connection according to the state of the input signal to the logic circuit. Becomes possible. That is, in an internal circuit, such as a memory circuit, which needs to fix the logic level of an input signal in a standby state, in order to reduce a leak current during a standby operation under a low voltage operation, the above-described SCRC is used. It is necessary to apply the configuration.

【0041】図15は、待機動作時のリーク電流を低減
するもう1つの技術であるMulti−Thresho
ld−CMOS構成(以下、MT−CMOS構成と称
す)を適用した内部回路160の構成を示す回路図であ
る。
FIG. 15 shows another technique for reducing the leakage current during the standby operation, ie, Multi-Threshho.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an internal circuit 160 to which an ld-CMOS configuration (hereinafter, referred to as an MT-CMOS configuration) is applied.

【0042】図15を参照して、内部回路160は、一
例として、内部回路150と同様に4段のインバータか
らなる論理回路165を備える。論理回路165は、ト
ランジスタQMP1〜QMP4とトランジスタQMN1
〜QMN4を含む。トランジスタQMP1〜QMP4の
ソースは、電位Vpを伝達する配線162に接続され
る。同様に、トランジスタQMN1〜QMN4のソース
は、電圧Vnを伝達する配線163に接続される。一
方、トランジスタQMP1〜QMP4のゲート直下の基
板領域(以下、ボディ領域と称す)は配線161に接続
され、これらのPチャネルMOSトランジスタの基板電
位は電源電位Vddとされる。同様に、トランジスタQ
MN1〜QMN4のボディ領域は、配線164と接続さ
れ、これらのNチャネルMOSトランジスタの基板電位
は接地電位Vssとされる。
Referring to FIG. 15, internal circuit 160 includes, for example, logic circuit 165 composed of four stages of inverters, similarly to internal circuit 150. The logic circuit 165 includes transistors QMP1 to QMP4 and a transistor QMN1.
To QMN4. Sources of transistors QMP1 to QMP4 are connected to a wiring 162 transmitting potential Vp. Similarly, the sources of transistors QMN1-QMN4 are connected to wiring 163 transmitting voltage Vn. On the other hand, substrate regions (hereinafter, referred to as body regions) immediately below the gates of transistors QMP1 to QMP4 are connected to wiring 161 and the substrate potentials of these P-channel MOS transistors are set to power supply potential Vdd. Similarly, transistor Q
The body regions of MN1 to QMN4 are connected to wiring 164, and the substrate potentials of these N-channel MOS transistors are set to ground potential Vss.

【0043】また、電源電位Vddを伝達する配線16
1と電圧Vpを伝達する配線162との間には、制御信
号SCRの反転信号をゲートに受けるトランジスタQH
P2と、配線161から配線162に向かう方向を順方
向として接続されるダイオードDPが備えられる。同様
に、配線163と配線164との間にも、トランジスタ
QHN2およびダイオードDNが設けられる。
The wiring 16 for transmitting the power supply potential Vdd
1 and a wiring 162 transmitting voltage Vp, a transistor QH receiving at its gate an inverted signal of control signal SCR
P2 and a diode DP connected with the direction from the wiring 161 to the wiring 162 as a forward direction are provided. Similarly, a transistor QHN2 and a diode DN are provided between the wiring 163 and the wiring 164.

【0044】内部回路160においても、制御信号SC
Rの活性および非活性は、通常動作時と待機動作時とに
応じて変化する。
In the internal circuit 160, the control signal SC
The activation and deactivation of R changes depending on the normal operation and the standby operation.

【0045】図16は、通常動作時と待機動作時との間
での配線162の電位Vpおよび配線163の電位Vn
の変化を説明するための概念図である。
FIG. 16 shows the potential Vp of the wiring 162 and the potential Vn of the wiring 163 between the normal operation and the standby operation.
It is a conceptual diagram for explaining the change of.

【0046】通常動作時においては、制御信号SCRは
活性化(Hレベル)とされるため、配線162の電位V
pは電源電位Vddと等しくなり、配線163の電位V
nは接地電位Vssと等しくなる。
In normal operation, control signal SCR is activated (H level), so that potential V
p is equal to the power supply potential Vdd, and the potential V
n becomes equal to the ground potential Vss.

【0047】一方、制御信号SCRが非活性化(Lレベ
ル)される待機動作時においては、ダイオードDPの作
用によって、電位VpはVddよりも下降する。同様
に、ダイオードDNの作用によって、電位Vnは接地電
位Vssより上昇する。
On the other hand, in a standby operation in which control signal SCR is inactivated (L level), potential Vp falls below Vdd by the action of diode DP. Similarly, due to the action of diode DN, potential Vn rises above ground potential Vss.

【0048】トランジスタQMP1〜QMP4の基板電
位は、制御信号SCRの状態に関わりなく電源電位Vd
dレベルである。同様に、トランジスタQMN1〜QM
N4の基板電位についても常に接地電位Vssレベルと
される。よって、待機動作時においては、各トランジス
タのソース電位が制御信号SCRの変化に応じて上昇あ
るいは下降するため、これに応じて、相対的に基板電位
が深くなる形となり、より強いオフ状態とされ、結果と
してサブスレッショルド電流が低減されることになる。
The substrate potential of transistors QMP1 to QMP4 is equal to power supply potential Vd regardless of the state of control signal SCR.
d level. Similarly, transistors QMN1 to QMN
The substrate potential of N4 is also always at the level of the ground potential Vss. Therefore, during the standby operation, the source potential of each transistor rises or falls according to the change of the control signal SCR, and accordingly, the substrate potential becomes relatively deep, and the transistor is turned off more strongly. As a result, the subthreshold current is reduced.

【0049】このMT−CMOS構成を採用した内部回
路については、待機動作時における入力ノードの信号レ
ベルが予め予測できない場合においても、サブスレッシ
ョルド電流の低減を抑制できるという効果がある。組合
せ論理回路等の待機状態における入力信号の論理レベル
を固定しておく必要がない内部回路について、低電圧動
作化の下で待機動作時のリーク電流の低減を図るために
は、上述したMT−CMOS構成を適用することが可能
である。
The internal circuit employing the MT-CMOS structure has an effect that the reduction of the subthreshold current can be suppressed even when the signal level of the input node during standby operation cannot be predicted in advance. For an internal circuit such as a combinational logic circuit that does not need to fix the logic level of the input signal in the standby state, the above-described MT- A CMOS configuration can be applied.

【0050】しかしながら、配線162の電位Vpおよ
び配線163の電位Vnは、各インバータが動作を継続
できる程度までにしか電流を絞れないため、そのサブス
レッショルド電流の低減効果はSCRC構成を適用する
内部回路よりは劣るものとなる。
However, the potential Vp of the wiring 162 and the potential Vn of the wiring 163 can be reduced only to the extent that each inverter can continue to operate. Therefore, the effect of reducing the sub-threshold current is reduced by the internal circuit using the SCRC structure. It is inferior.

【0051】[0051]

【発明が解決しようとする課題】このように、レジスタ
回路を必要な領域において選択的に動作させることによ
り通常動作時における消費電流を低減する技術および、
待機動作時のオフ状態のトランジスタのサブスレッショ
ルド電流を低減することにより待機電流を低減するため
の技術が提案されている。
As described above, a technique for selectively operating a register circuit in a necessary area to reduce current consumption during normal operation, and
There has been proposed a technique for reducing a standby current by reducing a subthreshold current of a transistor in an off state during a standby operation.

【0052】しかしながら、両者の技術をそれぞれ単独
に適用するだけでは、効率的に低電力消費化を進めるこ
とはできない。すなわち、レジスタ回路についてはクロ
ックイネーブル信号によってラッチ動作を停止し、出力
データが変化しなくなることに応じて、その後段の組合
せ論理回路も動作が不要となり待機動作に移行できる
が、待機動作時におけるリーク電流を低減することが、
近年の低電圧動作化の傾向の下で必要である。
However, it is not possible to efficiently reduce power consumption only by applying both technologies independently. That is, the latch operation of the register circuit is stopped by the clock enable signal, and when the output data does not change, the subsequent combinational logic circuit does not need to operate, and can shift to the standby operation. Reducing the current
This is necessary under the recent trend of low voltage operation.

【0053】一方、待機動作時の消費電流を低減するこ
とが可能なSCRC構成やMT−CMOS構成を有する
内部回路に対しては、待機動作に移行することを指示す
る制御信号が新たに必要となる。すなわち、図13およ
び図15で示した制御信号SCRを、その他の制御信号
と同期させた上で所望のタイミングで活性化させる制御
回路が新たに必要となる。この新たな制御回路の配置
は、回路素子の増加や、レイアウト面積の増大といった
不利益をもたらすこととなる。
On the other hand, for an internal circuit having an SCRC configuration or an MT-CMOS configuration capable of reducing current consumption during standby operation, a new control signal for instructing transition to standby operation is required. Become. That is, a new control circuit that activates the control signal SCR shown in FIGS. 13 and 15 at a desired timing after synchronizing with the other control signals is required. This arrangement of the new control circuit has disadvantages such as an increase in circuit elements and an increase in layout area.

【0054】この発明の目的は、上述したような問題点
を解決することであって、具体的には、単一の制御信号
に基づいて、内部回路(組合せ論理回路)の通常動作と
待機動作との切換を行なうとともに、待機動作時におけ
るサブスレッショルド電流の低減を制御することが可能
な半導体集積回路装置を提供することを目的とするもの
である。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and more specifically, a normal operation and a standby operation of an internal circuit (combinational logic circuit) based on a single control signal. It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device capable of switching between the above and controlling the reduction of the subthreshold current during the standby operation.

【0055】[0055]

【課題を解決するための手段】請求項1記載のレジスタ
回路は、2つの制御クロック信号に基づいて動作し、入
力されたデジタル信号を一時的に記憶するためのレジス
タ回路であって、第1および第2の制御クロック信号の
両方が非活性化されている場合においては、入力された
デジタル信号と同じ信号レベルを有する記憶データ信号
を出力し、第1および第2の制御クロック信号のいずれ
か一方が活性化されている場合においては、記憶データ
信号の状態を保持する第1の信号処理回路と、記憶デー
タ信号と第1の制御クロック信号とに応じて、出力デー
タ信号のレベルを記憶データ信号と同一の信号レベルに
定める第1の処理と、出力データ信号のレベルをデジタ
ル信号の所定の一方の信号レベルに固定する第2の処理
とのいずれか一方を選択して実行する第2の信号処理回
路とを備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a register circuit that operates based on two control clock signals and temporarily stores an input digital signal. And when both of the first and second control clock signals are inactivated, a storage data signal having the same signal level as that of the input digital signal is output. When one of them is activated, the first signal processing circuit holding the state of the storage data signal, and the level of the output data signal is changed according to the storage data signal and the first control clock signal. One of a first process for setting the same signal level as the signal and a second process for fixing the level of the output data signal to a predetermined one of the digital signal levels Selected and and a second signal processing circuit to perform.

【0056】請求項2記載のレジスタ回路は、請求項1
記載のレジスタ回路であって、第1の信号処理回路は、
活性化が指示された場合においては、記憶データ信号の
レベルを入力されたデジタル信号と同一とし、非活性化
が指示された場合においては、記憶データ信号のレベル
を保持する記憶回路と、第1および第2の制御クロック
信号のレベルに応じて、記憶回路の活性化を指示する記
憶動作活性化回路とを含み、第2の信号処理回路は、第
1の制御クロック信号が活性化された場合には第1の処
理を行ない、第1の制御クロック信号が非活性されてい
る場合には第2の処理を行なって、出力データ信号を生
成する出力データ信号発生回路を有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a register circuit according to the first aspect.
The register circuit according to claim 1, wherein the first signal processing circuit includes:
When activation is instructed, the level of the storage data signal is made the same as the input digital signal, and when deactivation is instructed, a storage circuit that holds the level of the storage data signal, And a storage operation activating circuit for instructing activation of the storage circuit in accordance with the level of the second control clock signal, wherein the second signal processing circuit is provided when the first control clock signal is activated. Has an output data signal generating circuit for performing a first process, and when the first control clock signal is inactive, performing a second process to generate an output data signal.

【0057】請求項3記載のレジスタ回路は、請求項2
記載のレジスタ回路であって、記憶動作活性化回路は、
第1および第2の制御クロック信号を入力としてNAN
D論理演算結果を出力する第1の論理演算ゲートを有
し、記憶回路は、第1の論理演算ゲートの出力をクロッ
ク端子に受け、デジタル信号を入力端子に受けて、出力
端子から記憶データ信号を出力するDフリッフフロップ
回路を有し、出力データ信号発生回路は、第1の制御ク
ロック信号と記憶データ信号の反転信号とを入力として
NAND論理演算結果を出力データ信号として生成する
第2の論理演算ゲートを有する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a register circuit.
The register circuit according to claim 1, wherein the storage operation activation circuit comprises:
NAN with first and second control clock signals as inputs
D has a first logical operation gate for outputting a logical operation result, the storage circuit receives an output of the first logical operation gate at a clock terminal, receives a digital signal at an input terminal, and outputs a storage data signal from an output terminal. And a second flip-flop circuit for generating a NAND logic operation result as an output data signal using the first control clock signal and the inverted signal of the storage data signal as inputs. It has a logical operation gate.

【0058】請求項4記載の半導体集積回路装置は、ク
ロック信号に基づいて所定のデータ処理を実行する半導
体集積回路装置であって、所定のデータ処理に必要な回
路群を含む内部ブロックと、内部ブロックに対して、待
機動作もしくは通常動作のいずれかを指示するための動
作制御信号を発生する内部ブロック制御回路とを備え、
内部ブロックは、動作制御信号によって通常動作が指示
されている場合に、クロック信号に応じて、入力された
デジタル信号と同一の信号レベルを有する入力データ信
号を出力するレジスタ回路と、レジスタ回路から入力デ
ータ信号を受けて、所定のデータ処理を行なって出力デ
ータ信号を発生する内部回路とを含み、内部回路は、入
力データ信号を受けて、所定のデータ処理を行なう論理
演算回路と、論理演算回路を駆動する電源切替回路とを
含み、電源切替回路は、動作制御信号によって通常動作
が指示されている場合においては、第1の電位と第1の
電位よりも低い第2の電位とを駆動電源電位として論理
演算回路に供給し、動作制御信号によって待機動作が指
示されている場合においては、第1の電位よりも低く第
2の電位よりも高い第3の電位と第2の電位より高く第
3の電位よりも低い第4の電位とを駆動電源電位として
さらに論理演算回路に供給する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit device for executing predetermined data processing based on a clock signal, comprising: an internal block including a circuit group required for predetermined data processing; An internal block control circuit that generates an operation control signal for instructing either a standby operation or a normal operation on the block,
When a normal operation is instructed by the operation control signal, the internal block outputs a register circuit that outputs an input data signal having the same signal level as the input digital signal in response to the clock signal, and an input from the register circuit. An internal circuit for receiving a data signal and performing predetermined data processing to generate an output data signal; an internal circuit receiving the input data signal and performing predetermined data processing; and a logical operation circuit And a power supply switching circuit that drives the first potential and a second potential lower than the first potential when the normal operation is instructed by the operation control signal. The potential is supplied to the logic operation circuit as a potential, and when a standby operation is instructed by the operation control signal, the potential is lower than the first potential and higher than the second potential. Third potential and further supplied to the logic circuit and a fourth potential lower than the third potential higher than the second potential as a driving power source potential.

【0059】請求項5記載の半導体集積回路装置は、請
求項4記載の半導体集積回路装置であって、論理演算回
路は、待機動作時においては、第1および第4の電源電
位を供給される第1の論理ゲートと、待機動作時におい
ては、第2および第3の電源電位を供給される第2の論
理ゲートとを含み、第1の論理ゲートは、待機動作時に
おいてオンすることが既知である第1導電型の第1のM
OSトランジスタと、待機動作時においてオフすること
が既知である第2導電型の第2のMOSトランジスタと
を有し、第2の論理ゲートは、待機動作時においてオン
することが既知である第2導電型の第3のMOSトラン
ジスタと、待機動作時においてオフすることが既知であ
る第1導電型の第4のMOSトランジスタとを有し、レ
ジスタ回路は、動作制御信号によって待機動作が指示さ
れている場合に、データ信号のレベルを所定の一方の状
態に固定する。
A semiconductor integrated circuit device according to a fifth aspect is the semiconductor integrated circuit device according to the fourth aspect, wherein the logic operation circuit is supplied with the first and fourth power supply potentials during a standby operation. It includes a first logic gate and a second logic gate supplied with the second and third power supply potentials during a standby operation, and the first logic gate is known to be turned on during a standby operation. A first M of the first conductivity type
An OS transistor; and a second MOS transistor of a second conductivity type that is known to be turned off during the standby operation, and the second logic gate is known to be turned on during the standby operation. A third MOS transistor of a conductivity type and a fourth MOS transistor of a first conductivity type, which is known to be turned off during the standby operation, wherein the register circuit is instructed to perform a standby operation by an operation control signal; If so, the level of the data signal is fixed to one of the predetermined states.

【0060】請求項6記載の半導体集積回路装置は、請
求項5記載の半導体集積回路装置であって、電源切替回
路は、第1の電位を供給する第1の電源配線と、第2の
電位を供給する第2の電源配線と、動作制御信号に応じ
て、通常動作時にオンし、待機動作時にオフする第1お
よび第2の制御トランジスタと、第1の制御トランジス
タを介して、第1の電源配線と接続される第3の電源配
線と、第2の制御トランジスタを介して、第2の電源配
線と接続される第4の電源配線とをさらに有し、第1の
MOSトランジスタのソース端子は、第1の電源配線に
接続され、第2のMOSトランジスタのソース端子は、
第4の電源配線に接続され、第3のMOSトランジスタ
のソース端子は、第2の電源配線に接続され、第4のM
OSトランジスタのソース端子は、第3の電源配線に接
続される。
A semiconductor integrated circuit device according to a sixth aspect is the semiconductor integrated circuit device according to the fifth aspect, wherein the power supply switching circuit includes a first power supply line for supplying a first potential, and a second potential. A first power supply line, a first power supply line, a second power supply line, a first power supply line, a first power supply line, a first power supply line, and a second power supply line. A third power supply line connected to the power supply line; and a fourth power supply line connected to the second power supply line via the second control transistor, wherein a source terminal of the first MOS transistor is provided. Is connected to the first power supply line, and the source terminal of the second MOS transistor is
The source terminal of the third MOS transistor is connected to the fourth power supply line, and the source terminal of the third MOS transistor is connected to the second power supply line.
The source terminal of the OS transistor is connected to a third power supply wiring.

【0061】請求項7記載の半導体集積回路装置は、請
求項4記載の半導体集積回路装置であって、論理演算回
路は、所定のデータ処理を行なうための第1導電型のM
OSトランジスタおよび第2導電型のMOSトランジス
タを有し、電源切替回路は、第1導電型のMOSトラン
ジスタに対して第1の電位を基板電位として供給すると
ともに、第2導電型のMOSトランジスタに対して第2
の電位を基板電位として供給し、さらに、待機動作時に
おいては、第1導電型のMOSトランジスタのソース端
子に第3の電位を供給するとともに、第2導電型のMO
Sトランジスタのソース端子に第4の電位を供給する。
A semiconductor integrated circuit device according to a seventh aspect of the present invention is the semiconductor integrated circuit device according to the fourth aspect, wherein the logical operation circuit has a first conductivity type M for performing predetermined data processing.
An OS transistor and a second conductivity type MOS transistor, wherein the power supply switching circuit supplies a first potential as a substrate potential to the first conductivity type MOS transistor, and supplies a first potential to the second conductivity type MOS transistor. Second
Is supplied as a substrate potential, and during a standby operation, a third potential is supplied to the source terminal of the first conductivity type MOS transistor and the second conductivity type MO transistor is supplied.
A fourth potential is supplied to the source terminal of the S transistor.

【0062】請求項8記載の半導体集積回路装置は、請
求項7記載の半導体集積回路装置であって、電源切替回
路は、第1の電位を供給する第1の電源配線と、第2の
電位を供給する第2の電源配線と、動作制御信号のに応
じて、通常動作時にオンし、待機動作時にオフする第1
および第2の制御トランジスタと、第1の制御トランジ
スタを介して、第1の電源配線と接続される第3の電源
配線と、第2の制御トランジスタを介して、第2の電源
配線と接続される第4の電源配線と、第1の電源配線か
ら第2の電源配線に向かう方向を順方向として、第1の
電源配線と第2の電源配線とを接続する第1のダイオー
ドと、第3の電源配線から第4の電源配線に向かう方向
を順方向として、第3の電源配線と第4の電源配線とを
接続する第2のダイオードとをさらに有し、第1導電型
のMOSトランジスタの、ソース端子は第3の電源配線
と接続され、かつ、ゲート直下の領域は第1の電源配線
と接続され、第2導電型のMOSトランジスタの、ソー
ス端子は第4の電源配線と接続され、かつ、ゲート直下
の領域は第2の電源配線と接続される。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 8 is the semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein the power supply switching circuit comprises a first power supply line for supplying a first potential, and a second potential supply line. And a second power supply line for supplying power during normal operation and turning off during standby operation according to an operation control signal.
And a second control transistor, a third power supply line connected to the first power supply line via the first control transistor, and a second power supply line connected to the third power supply line via the second control transistor. A fourth power supply wiring, a first diode connecting the first power supply wiring to the second power supply wiring with a direction from the first power supply wiring toward the second power supply wiring being a forward direction, And a second diode connecting the third power supply line and the fourth power supply line, with the direction from the power supply line to the fourth power supply line as a forward direction, , The source terminal is connected to the third power supply line, the region immediately below the gate is connected to the first power supply line, and the source terminal of the second conductivity type MOS transistor is connected to the fourth power supply line; The area immediately below the gate is the second power supply. It is connected to the wiring.

【0063】[0063]

【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施の形
態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中
同一符号は同一または相当部分を示す。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

【0064】[実施の形態1]まず、本発明の実施の形
態1の半導体集積回路装置の構成を説明するために、上
述した2つの従来の技術を単純に組合わせた半導体集積
回路装置100について説明する。
[First Embodiment] First, in order to explain the configuration of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention, a semiconductor integrated circuit device 100 in which the above two conventional techniques are simply combined will be described. explain.

【0065】図1は、半導体集積回路装置100の全体
構成を説明する概略ブロック図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating the overall configuration of a semiconductor integrated circuit device 100.

【0066】図1を参照して、半導体集積回路装置10
0は、入力データDiを出力データDo1に変換するた
めに設けられるレジスタ11,12,13と内部回路5
1,52とを備える。ここで、内部回路51および52
は、組合せ論理回路に代表される、待機動作時に入力ノ
ードの論理を固定する必要がない回路とする。内部回路
51,52には、図15で説明したMT−CMOS構成
を適用して待機動作時におけるサブスレッショルド電流
の低減を図る。
Referring to FIG. 1, semiconductor integrated circuit device 10
0 denotes registers 11, 12, and 13 provided for converting input data Di into output data Do1 and internal circuit 5;
1 and 52. Here, the internal circuits 51 and 52
Is a circuit represented by a combinational logic circuit, which does not need to fix the logic of the input node during the standby operation. The sub-threshold current during the standby operation is reduced by applying the MT-CMOS configuration described in FIG. 15 to the internal circuits 51 and 52.

【0067】半導体集積回路装置100は、入力データ
Diを出力データDo2に変換するための回路として、
内部回路51の後段に配置されるレジスタ14,15と
内部回路60をさらに含む。内部回路60は、メモリ回
路に代表される、待機動作時において入力ノードの信号
状態を固定する必要がある回路とする。よって、内部回
路60には、図13で説明したSCRC構成を適用し
て、待機動作時におけるサブスレッショルド電流の低減
を図るものとする。
The semiconductor integrated circuit device 100 is a circuit for converting input data Di to output data Do2.
It further includes registers 14 and 15 and an internal circuit 60 arranged at a subsequent stage of the internal circuit 51. The internal circuit 60 is a circuit, such as a memory circuit, which needs to fix the signal state of the input node during a standby operation. Therefore, the SCRC configuration described with reference to FIG. 13 is applied to the internal circuit 60 to reduce the sub-threshold current during the standby operation.

【0068】レジスタ11〜15の構成および動作は、
図11および12で説明したとおりであるので、説明は
繰り返さない。
The configuration and operation of the registers 11 to 15 are as follows.
Since it is as described in FIGS. 11 and 12, the description will not be repeated.

【0069】半導体集積回路装置100は、制御信号に
応じて必要なレジスタ回路および内部回路のみを動作さ
せるために、各レジスタ、内部回路の通常動作と待機動
作とを選択的に指示するためのクロックイネーブル信号
CKE1〜CKE5を発生する内部ブロック制御回路3
0と、内部回路51,52に含まれるMT−CMOS構
成部および内部回路60に含まれるSCRC構成部の動
作を制御するための制御信号SCRを発生するサブスレ
ッショルド電流制御回路40とをさらに備える。
Semiconductor integrated circuit device 100 has a clock for selectively instructing the normal operation and the standby operation of each register and internal circuit in order to operate only the necessary register circuit and internal circuit according to the control signal. Internal block control circuit 3 for generating enable signals CKE1 to CKE5
0 and a sub-threshold current control circuit 40 that generates a control signal SCR for controlling the operation of the MT-CMOS component included in the internal circuits 51 and 52 and the SCRC component included in the internal circuit 60.

【0070】半導体集積回路装置100においては、た
とえば、出力データDo1のみを出力したい場合におい
ては、レジスタ回路11→内部回路51→レジスタ回路
12→内部回路52→レジスタ回路13を動作させれば
所望の出力信号が得られる。このとき、レジスタ回路1
4,15および内部回路60は動作する必要がない。し
かし、レジスタ回路14および15に入力されるクロッ
ク信号CLK1およびCLK2は、レジスタ回路11〜
13に使用されるクロック信号と共通であるため、これ
らの回路のみを待機動作とさせるため、クロックイネー
ブル信号を使用する。
In the semiconductor integrated circuit device 100, for example, when it is desired to output only the output data Do1, the register circuit 11 → the internal circuit 51 → the register circuit 12 → the internal circuit 52 → the register circuit 13 can be operated as desired. An output signal is obtained. At this time, the register circuit 1
4, 15 and the internal circuit 60 need not operate. However, clock signals CLK1 and CLK2 input to register circuits 14 and 15 are
13 is common to the clock signal used in FIG.

【0071】内部ブロック制御回路30は、上述したよ
うにデータDo1のみが必要である場合については、レ
ジスタ回路14,15および内部回路60を待機動作と
すべくクロックイネーブル信号CKE4およびCKE5
を活性化する。これによりレジスタ回路14および15
の出力は保持状態となるので内部回路60も動作の必要
がなくなり、これらの回路について待機動作とすること
ができるため、半導体集積回路装置全体の消費電力を低
減することができる。
When only the data Do1 is required as described above, the internal block control circuit 30 sets the clock enable signals CKE4 and CKE5 in order to set the register circuits 14, 15 and the internal circuit 60 to the standby operation.
Activate. Thereby, the register circuits 14 and 15
Is in a holding state, so that the internal circuit 60 does not need to operate, and these circuits can be put into a standby operation, so that the power consumption of the entire semiconductor integrated circuit device can be reduced.

【0072】さらに、待機動作時における内部回路60
のサブスレッショルド電流を低減してさらなる低電力化
を図るために、内部回路60内のSCRC構成部を動作
させる。この際に、たとえば、クロックイネーブル信号
CKEおよびCKE5のタイミングと同期させて一定時
間経過後に活性化される制御信号SCRを特別に生成す
るサブスレッショルド電流制御回路40が必要となる。
Further, the internal circuit 60 during the standby operation
In order to further reduce the subthreshold current and further reduce the power, the SCRC component in the internal circuit 60 is operated. At this time, for example, a sub-threshold current control circuit 40 that specially generates a control signal SCR activated after a lapse of a predetermined time in synchronization with the timing of the clock enable signals CKE and CKE5 is required.

【0073】同様に、出力データDo2のみが必要な場
合においては、レジスタ回路11→内部回路51→レジ
スタ回路15→内部回路60→レジスタ回路14のみの
動作が必要であり、レジスタ回路12,13および内部
回路52は動作する必要がない。よって、この場合にお
いては内部ブロック制御回路30によってクロックイネ
ーブル信号CKE2およびCKE3を活性化することに
よって、これら不要の回路を待機動作として、半導体集
積回路装置全体の消費電力を低減することができる。
Similarly, when only the output data Do2 is required, only the operation of the register circuit 11 → the internal circuit 51 → the register circuit 15 → the internal circuit 60 → the register circuit 14 is required, and the register circuits 12, 13 and The internal circuit 52 does not need to operate. Therefore, in this case, by activating the clock enable signals CKE2 and CKE3 by the internal block control circuit 30, these unnecessary circuits can be put into a standby operation and the power consumption of the entire semiconductor integrated circuit device can be reduced.

【0074】さらに、内部回路52の待機動作における
サブスレッショルド電流を低減するために、サブスレッ
ショルド電流制御回路40より制御信号SCRが内部回
路52に与えられる。
Further, in order to reduce the sub-threshold current in the standby operation of internal circuit 52, a control signal SCR is applied to internal circuit 52 from sub-threshold current control circuit 40.

【0075】このように、半導体集積回路装置100
は、出力したいデータ信号に応じて必要な内部回路のみ
を動作させ、半導体集積回路装置全体の消費電力を低減
するとともに、待機動作とされた内部回路に対してサブ
スレッショルド電流の低減を図ることによりさらに低消
費電力化を図ることができる。
As described above, the semiconductor integrated circuit device 100
By operating only the necessary internal circuits in accordance with the data signals to be output, the power consumption of the entire semiconductor integrated circuit device is reduced, and the sub-threshold current is reduced for the internal circuits in the standby operation. Further, lower power consumption can be achieved.

【0076】しかしながら、内部回路に含まれるサブス
レッショルド電流を低減するためのSCRC構成部もし
くはMT−CMOS構成部の動作を制御するための制御
信号SCRを新たに生成することが必要となり、このた
めに新たな制御信号発生回路であるサブスレッショルド
電流制御回路40が必要となってしまう。
However, it is necessary to newly generate a control signal SCR for controlling the operation of the SCRC component or the MT-CMOS component for reducing the subthreshold current included in the internal circuit. The sub-threshold current control circuit 40 which is a new control signal generation circuit is required.

【0077】一般に、このように通常動作と待機動作と
の間のモード切換時に発生する制御信号については複雑
なタイミング設計が必要になる傾向があり、このために
設けられるサブスレッショルド電流制御回路40の構成
も複雑なものとなりがちである。よって、よりシンプル
に、たとえば内部回路の通常動作と待機動作との選択を
指定するクロックイネーブル信号によって、サブスレッ
ショルド電流を低減する回路の制御についても併せて行
なうことができれば、上述した複雑な制御信号の発生回
路が不要となり、半導体集積回路装置全体の構成を効率
的なものとすることができる。
In general, a complicated timing design tends to be required for the control signal generated when the mode is switched between the normal operation and the standby operation, and the sub-threshold current control circuit 40 provided for this purpose is required to have a complicated timing design. The configuration also tends to be complicated. Therefore, if the control of the circuit for reducing the subthreshold current can be performed more simply, for example, by a clock enable signal designating selection between the normal operation and the standby operation of the internal circuit, the above-described complicated control signal Is unnecessary, and the configuration of the entire semiconductor integrated circuit device can be made efficient.

【0078】図2は、本発明の実施の形態1の半導体集
積回路装置110の全体構成を説明するためのブロック
図である。
FIG. 2 is a block diagram for explaining the overall configuration of semiconductor integrated circuit device 110 according to the first embodiment of the present invention.

【0079】図2を参照して半導体集積回路装置110
は、図1の半導体集積回路装置100と同様に、5つの
レジスタ回路と3つの内部回路とを有し、入力データD
iから出力データDo1およびDo2を発生する回路で
ある。
Referring to FIG. 2, semiconductor integrated circuit device 110
Has five register circuits and three internal circuits similarly to the semiconductor integrated circuit device 100 of FIG.
This is a circuit for generating output data Do1 and Do2 from i.

【0080】半導体集積回路装置110は、半導体集積
回路装置100と同様の動作を行ない、かつ低消費電力
化を図るものであるが、サブスレッショルド電流制御回
路40が不要となる点および、待機動作時における入力
ノードのデータ状態の固定が必要な内部回路60に対応
して設けられるレジスタ回路20の構成がこれまで説明
したレジスタ回路11〜14とは異なるものである点を
特徴とする。
The semiconductor integrated circuit device 110 performs the same operation as the semiconductor integrated circuit device 100 and achieves low power consumption. However, the semiconductor integrated circuit device 110 does not require the subthreshold current control circuit 40. Is characterized in that the configuration of the register circuit 20 provided corresponding to the internal circuit 60 which needs to fix the data state of the input node is different from the register circuits 11 to 14 described above.

【0081】図3は、レジスタ回路20の構成を説明す
るための回路図である。図3を参照して、レジスタ回路
20は、クロック信号CLKとクロックイネーブル信号
CKEとを2入力とするNANDゲート22と、NAN
Dゲート22の出力をクロック端子CLに受け、データ
端子Dへ入力されるデータDATをラッチ転送するDフ
リップフロップ21と、ラッチデータの反転信号NYを
出力する端子QCとクロックイネーブル信号CKEとを
2入力とするNANDゲート23とを含む。NANDゲ
ート23の出力がレジスタ回路20の出力信号Yとな
る。
FIG. 3 is a circuit diagram for describing the configuration of register circuit 20. Referring to FIG. 3, register circuit 20 includes a NAND gate 22 having two inputs of clock signal CLK and clock enable signal CKE, and NAN
The D flip-flop 21 receives the output of the D gate 22 at the clock terminal CL and latches and transfers the data DAT input to the data terminal D. The terminal QC and the clock enable signal CKE output the inverted signal NY of the latch data. And a NAND gate 23 as an input. The output of the NAND gate 23 becomes the output signal Y of the register circuit 20.

【0082】Dフリップフロップ21およびNANDゲ
ート22は、従来の技術のレジスタ回路120と同様の
動作を行なう。レジスタ回路20は、さらにクロックイ
ネーブル信号CKEを入力の一方とするNANDゲート
23を有する点を特徴とする。
D flip-flop 21 and NAND gate 22 perform the same operation as conventional register circuit 120. The register circuit 20 is further characterized in that it has a NAND gate 23 to which one of the inputs is the clock enable signal CKE.

【0083】図4は、レジスタ回路20の、各入力信号
の状態と出力信号の状態との対応を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the correspondence between the state of each input signal and the state of an output signal in the register circuit 20.

【0084】図4を参照して、クロック信号CLKおよ
びクロックイネーブル信号CKEの両方がHレベルであ
る場合には、Dフリップフロップ21は、入力データD
ATをラッチして出力する。NANDゲート23にはラ
ッチデータの反転信号NYとクロックイネーブル信号C
KEとが与えられるため、この場合においては、出力信
号Yは、入力データDATをラッチ出力した結果とな
る。
Referring to FIG. 4, when both clock signal CLK and clock enable signal CKE are at H level, D flip-flop 21 sets input data D
AT is latched and output. The inverted signal NY of the latch data and the clock enable signal C
In this case, the output signal Y is a result of latching and outputting the input data DAT.

【0085】次に、クロック信号CLKがLレベルとな
った場合においては、Dフリップフロップ21のクロッ
ク端子CLの入力がLレベルとなるため、Dフリップフ
ロップの出力データは保持され、保持されるべきデータ
の反転信号が信号NYとして出力される。また、信号N
YとHレベルであるクロックイネーブル信号CKEとを
2入力とするNANDゲートの出力である信号Yは、信
号NYの反転状態となり、保持されるべきデータと等し
くなる。
Next, when the clock signal CLK goes low, the input of the clock terminal CL of the D flip-flop 21 goes low, so that the output data of the D flip-flop is held and should be held. An inverted signal of the data is output as signal NY. The signal N
A signal Y, which is an output of a NAND gate having two inputs of Y and a clock enable signal CKE at H level, is an inverted state of the signal NY and becomes equal to data to be held.

【0086】一方、クロックイネーブル信号CKEがL
レベルとされた場合においては、Dフリップフロップ2
1のクロック端子の入力およびNANDゲート23の入
力の一方が強制的にLレベルとされることから、他の入
力信号の状態とは無関係に、レジスタ回路20の出力信
号Yは、Hレベルに固定される。
On the other hand, when the clock enable signal CKE is L
When the level is set to the level, the D flip-flop 2
Since one of the input of the clock terminal 1 and the input of the NAND gate 23 is forcibly set to the L level, the output signal Y of the register circuit 20 is fixed at the H level regardless of the state of the other input signals. Is done.

【0087】このように、レジスタ回路20について
は、クロックイネーブル信号CKEがHレベルである場
合においては、通常のDフリップフロップによるデータ
ラッチ動作を行なう一方で、CKE信号がLレベルとな
った場合においては、他の入力データの状態の如何に関
わらず出力信号Yを強制的にHレベルに固定する働きを
有するものである。
As described above, with respect to register circuit 20, when clock enable signal CKE is at H level, the data latch operation by the normal D flip-flop is performed, while when the CKE signal is at L level. Has a function of forcibly fixing the output signal Y to the H level irrespective of the state of other input data.

【0088】図5は、このレジスタ回路20を、内部回
路60の前段に配して、サブスレッショルド電流の低減
を行なう動作を説明するための回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram for describing an operation of arranging register circuit 20 at a stage preceding internal circuit 60 to reduce a subthreshold current.

【0089】図5を参照して、内部回路60は、待機動
作時における入力ノードNC1の状態がHレベルである
場合に、サブスレッショルド電流をより有効に低減でき
るようにSCRC構成の接続が決定されている回路であ
る。
Referring to FIG. 5, when the state of input node NC1 at the time of standby operation is at the H level, internal circuit 60 determines the connection of the SCRC configuration so that the subthreshold current can be reduced more effectively. Circuit.

【0090】内部回路60の入力ノードNC1には、レ
ジスタ回路20の出力信号Yが与えられる。すなわち、
レジスタ回路20は、クロックイネーブル信号CKEが
Lレベルとされることにより、ラッチ動作を中止すると
ともに、出力ノードのデータを保持し、かつ出力信号Y
をHレベルに固定する。
Output signal Y of register circuit 20 is applied to input node NC 1 of internal circuit 60. That is,
When the clock enable signal CKE is set to the L level, the register circuit 20 stops the latch operation, holds the data of the output node, and outputs the output signal Y.
Is fixed to the H level.

【0091】レジスタ回路20の待機動作時において、
クロックイネーブル信号CKEがLレベルとされる。こ
のとき、クロックイネーブル信号CKEの活性化に応じ
て同時に入力ノードCL1のデータもHレベルに固定さ
れるため、内部回路60も動作の必要性がなくなる。よ
って、図13で説明したSCRC構成部のトランジスタ
QHP1およびQHN1をクロックイネーブル信号CK
Eで共通して制御することが可能となる。
During the standby operation of the register circuit 20,
Clock enable signal CKE is at L level. At this time, the data at the input node CL1 is simultaneously fixed to the H level in response to the activation of the clock enable signal CKE, so that the internal circuit 60 does not need to operate. Therefore, the transistors QHP1 and QHN1 of the SCRC component described with reference to FIG.
E enables common control.

【0092】これにより、クロックイネーブル信号CK
Eをトリガとして、レジスタ回路20が待機動作に移行
させるとともに、動作の必要のなくなった内部回路60
においてサブスレッショルド電流低減のための電源配線
の切換を開始することが可能となる。
Thus, the clock enable signal CK
E causes the register circuit 20 to shift to the standby operation, and the internal circuit 60 that no longer needs to operate.
, It is possible to start switching of the power supply wiring for reducing the subthreshold current.

【0093】図6は、上記のレジスタ回路20および内
部回路60の動作を説明するためのタイミングチャート
である。
FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of register circuit 20 and internal circuit 60 described above.

【0094】図6を参照して、時刻t11においては内
部回路60は通常動作を行なっており、クロックイネー
ブル信号CKEはHレベルである。このタイミングにお
いてクロック信号CLKがHレベルからLレベルに立下
がると、レジスタ回路20は入力信号DATをラッチ
し、出力信号Yにデータを保持する。
Referring to FIG. 6, at time t11, internal circuit 60 is performing a normal operation, and clock enable signal CKE is at H level. At this timing, when clock signal CLK falls from H level to L level, register circuit 20 latches input signal DAT and holds data in output signal Y.

【0095】引き続き内部回路60が通常動作を行なっ
ている時刻t12において、再びクロック信号がHレベ
ルからLレベルに移行した場合においても、レジスタ回
路20の動作は同様である。
At time t12 when internal circuit 60 continues the normal operation, the operation of register circuit 20 is the same even when the clock signal shifts from the H level to the L level again.

【0096】次に、時刻t13において、クロックイネ
ーブル信号CKEがHレベルからLレベルに移行するこ
とにより、レジスタ回路20は、ラッチ動作を中止す
る。さらに、レジスタ回路20において、Dフリップフ
ロップ21の反転出力端子QCの信号NYはt12にお
ける保持データの反転状態を維持する一方で、出力信号
Yは、Hレベルに移行し、かつ固定される。
Next, at time t13, when the clock enable signal CKE shifts from the H level to the L level, the register circuit 20 stops the latch operation. Further, in the register circuit 20, the signal NY at the inverted output terminal QC of the D flip-flop 21 maintains the inverted state of the held data at t12, while the output signal Y shifts to the H level and is fixed.

【0097】これに伴い、内部回路60においては、S
CRC構成部のトランジスタQHP1およびQHN1が
オフすることによって、サブスレッショルド電流の低減
が図られる。
Accordingly, in internal circuit 60, S
By turning off the transistors QHP1 and QHN1 in the CRC component, the subthreshold current is reduced.

【0098】さらに、クロックイネーブル信号CKEが
Lレベルの間、時刻t14およびt15でクロック信号
CLKがHレベルからLレベルに移行した場合において
も、レジスタ回路20はラッチ動作を行なわず、時刻t
12において保持されたデータの反転信号が信号NYに
保持される状態となる。このため、この期間においては
レジスタ回路20は待機動作となって動作を停止すると
ともに、内部回路60においては待機動作時のサブスレ
ッショルド電流の低減が図られる。
Further, while clock enable signal CKE is at L level, register circuit 20 does not perform a latch operation even when clock signal CLK shifts from H level to L level at times t14 and t15, and at time t14.
In step 12, the inverted signal of the held data is held in the signal NY. Therefore, during this period, the register circuit 20 enters a standby operation and stops operating, and the internal circuit 60 reduces the subthreshold current during the standby operation.

【0099】その後、時刻t16においてクロックイネ
ーブル信号CKEがLレベルからHレベルに立上がる
と、クロック信号CLKがLレベルである間すなわちD
フリップフロップ21がラッチ動作を再開するまでの間
において、NANDゲート23によって信号NYの反転
信号を出力信号Yとして得ることにより、時刻t12に
おいて本来保持されたラッチデータを還元することがで
きる。これにより、クロック信号CLKがHレベルに立
上がり、Dフリップフロップ21のクロック入力端子C
Lが再びLレベルとなってデータラッチ動作を開始する
までの間において、待機動作移行前の状態を回復するこ
とができる。
Thereafter, when clock enable signal CKE rises from L level to H level at time t16, while clock signal CLK is at L level, ie, D
By obtaining the inverted signal of the signal NY as the output signal Y by the NAND gate 23 until the flip-flop 21 resumes the latch operation, the latch data originally held at the time t12 can be reduced. As a result, the clock signal CLK rises to the H level, and the clock input terminal C of the D flip-flop 21
The state before the transition to the standby operation can be recovered until L goes low again and the data latch operation is started.

【0100】[実施の形態2]実施の形態2において
は、待機動作時に入力ノードの信号状態が固定されない
内部回路51および52におけるレジスタ回路の動作に
ついて説明する。
[Second Embodiment] In a second embodiment, the operation of the register circuits in internal circuits 51 and 52 in which the signal state of the input node is not fixed during the standby operation will be described.

【0101】図7は、レジスタ回路11と内部回路51
との組合せによって、サブスレッショルド電流の低減を
行なう動作を説明するための回路図である。
FIG. 7 shows the register circuit 11 and the internal circuit 51.
FIG. 11 is a circuit diagram for describing an operation of reducing a sub-threshold current by a combination with.

【0102】図7を参照して、内部回路51の入力ノー
ドNC2は、レジスタ回路11の出力ノードと接続され
る。
Referring to FIG. 7, input node NC2 of internal circuit 51 is connected to the output node of register circuit 11.

【0103】レジスタ回路11の構成は、図11で説明
したクロックゲート付レジスタ回路120と同様であっ
て、クロックイネーブル信号CLKおよびCKEのいず
れか一方がLレベルとなった場合に、データラッチ動作
を中止し、その時点における出力ノードの信号状態を保
持するものである。
The configuration of register circuit 11 is the same as that of register circuit with clock gate 120 described with reference to FIG. 11, and when either clock enable signal CLK or CKE goes to L level, the data latch operation is performed. It stops the operation and holds the signal state of the output node at that time.

【0104】すなわち、レジスタ回路11においては、
クロックイネーブル信号CKEによって、ラッチ動作が
中断された場合においても、出力信号Yの状態は不定で
ある。よって、この出力信号Yを受ける内部回路51に
ついては、MT−CMOS構成によってサブスレッショ
ルド電流の低減を図る回路構成とされる。
That is, in the register circuit 11,
Even when the latch operation is interrupted by clock enable signal CKE, the state of output signal Y is undefined. Therefore, internal circuit 51 receiving output signal Y has a circuit configuration for reducing the subthreshold current by the MT-CMOS configuration.

【0105】また、内部回路51においては、MT−C
MOS構成部のトランジスタQHP2およびQNP2の
ゲートにクロックイネーブル信号CKEが与えられる。
これにより、内部回路51は、レジスタ回路11がラッ
チ動作を中止するのと同一のタイミングにおいて、サブ
スレッショルド電流の低減を図ることが可能となる。
In the internal circuit 51, the MT-C
Clock enable signal CKE is applied to the gates of transistors QHP2 and QNP2 in the MOS component.
Thereby, the internal circuit 51 can reduce the subthreshold current at the same timing as when the register circuit 11 stops the latch operation.

【0106】このような構成とすることにより、特別な
制御回路を用いることなく、レジスタ回路11にラッチ
動作の中止を指示するための制御信号CKEを共通に用
いることにより、内部回路51の待機動作時におけるサ
ブスレッショルド電流の低減を図ることができることと
なる。
With such a configuration, the control signal CKE for instructing the latch circuit 11 to stop the latch operation is commonly used without using a special control circuit, so that the standby operation of the internal circuit 51 can be performed. The sub-threshold current at the time can be reduced.

【0107】図8は、レジスタ回路11および内部回路
51の全体動作を説明するための動作波形図である。
FIG. 8 is an operation waveform diagram for describing the overall operation of register circuit 11 and internal circuit 51.

【0108】図8を参照して、クロック信号CLKは半
導体集積回路装置内全体で基準となる信号であるため、
内部回路51の動作モードに関わりなく常に活性化され
ており、一定周期でHレベルとLレベルとを繰り返して
いる。
Referring to FIG. 8, clock signal CLK is a reference signal in the entire semiconductor integrated circuit device.
It is always activated irrespective of the operation mode of the internal circuit 51, and repeats the H level and the L level at a constant cycle.

【0109】時刻t21およびt22においては、クロ
ックイネーブル信号CKEはHレベルであり、内部回路
51は、通常動作を行なう期間であるので、クロック信
号CLKの立下がりタイミングにおいて、それぞれ入力
データDATがレジスタ回路11の出力信号Yにラッチ
される。
At times t21 and t22, clock enable signal CKE is at the H level, and internal circuit 51 is in a period during which normal operation is performed. Therefore, at the falling timing of clock signal CLK, input data DAT is applied to register circuit 11 is latched by the output signal Y.

【0110】次に、時刻t23において、クロックイネ
ーブル信号CKEがHレベルからLレベルに移行し、レ
ジスタ回路11および内部回路51に待機動作が指示さ
れる。さらに、クロックイネーブル信号CKEのLレベ
ルへの移行に伴い、レジスタ回路11は、ラッチ動作を
中止し、出力信号Yは時刻t22においてラッチしたデ
ータを保持する。
Next, at time t23, clock enable signal CKE shifts from the H level to the L level, and a standby operation is instructed to register circuit 11 and internal circuit 51. Further, with the transition of clock enable signal CKE to L level, register circuit 11 stops the latch operation, and output signal Y holds the data latched at time t22.

【0111】以降、信号CKEがLレベルの間において
は、クロック信号CLKの立下がりタイミングt24お
よびt25においても、入力データDATはレジスタ回
路11に取込まれることなく、出力信号Yは維持された
ままである。さらに、この期間内部回路51においては
トランジスタQHP2およびQNP2がオフ状態である
ことからサブスレッショルド電流が低減されている。
Thereafter, while signal CKE is at L level, input data DAT is not taken into register circuit 11 even at falling timings t24 and t25 of clock signal CLK, and output signal Y is maintained. is there. Further, in this period, since transistors QHP2 and QNP2 are off in internal circuit 51, the subthreshold current is reduced.

【0112】さらに時刻t26においてクロックイネー
ブル信号CKEがHレベルに復帰した後においては、レ
ジスタ回路11は、クロック信号CLKに応じて入力デ
ータDATのラッチ動作を行なうこととなり、通常動作
を行なうことができる。同様に、内部回路51について
も、トランジスタQHP2およびQNP2がオンするこ
とにより、通常の論理動作を行なうことが可能となる。
Further, after clock enable signal CKE returns to the H level at time t26, register circuit 11 performs a latch operation of input data DAT in accordance with clock signal CLK, and can perform a normal operation. . Similarly, in internal circuit 51, normal logic operation can be performed by turning on transistors QHP2 and QNP2.

【0113】このような構成とすることにより、待機動
作時において入力ノードの状態が固定されない内部回路
に対しても、共通のクロックイネーブル信号CKEによ
って、レジスタ回路のラッチ動作の中断と、待機動作時
におけるサブスレッショルド電流低減のための電源電位
の切換制御を同時に行なうことが可能となる。
With such a configuration, the interrupt of the latch operation of the register circuit and the interruption of the standby operation can be performed by the common clock enable signal CKE even for the internal circuit in which the state of the input node is not fixed during the standby operation. , The switching control of the power supply potential for reducing the subthreshold current can be performed at the same time.

【0114】なお、今回開示された実施の形態は全ての
点で例示であって、制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。
It should be noted that the embodiment disclosed this time is an example in all respects and is not intended to be limiting. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【0115】[0115]

【発明の効果】請求項1,2,3記載のレジスタ回路
は、第1の制御クロック信号の活性化に応じて出力信号
を固定できるので、通常動作時には入力データ信号の転
送機能を有するとともに、待機動作時においては、出力
信号を所望の状態に固定することが可能である。
According to the first, second, and third register circuits, the output signal can be fixed in accordance with the activation of the first control clock signal. During the standby operation, the output signal can be fixed at a desired state.

【0116】請求項4,7,8記載の半導体集積回路装
置は、所定のデータ処理ごとに動作が必要な内部ブロッ
クごとに待機動作と通常動作とのいずれかを設定でき、
待機動作時においては内部回路の駆動電源を切替えるの
で、通常動作時と待機動作時の両方において、消費電力
を低減することが可能である。
In the semiconductor integrated circuit device according to the fourth, seventh and eighth aspects, either the standby operation or the normal operation can be set for each internal block that needs to be operated for each predetermined data processing,
Since the power supply for driving the internal circuit is switched during the standby operation, it is possible to reduce power consumption during both the normal operation and the standby operation.

【0117】請求項5,6記載の半導体集積回路装置
は、請求項4記載の半導体集積回路装置が奏する効果に
加えて、待機動作時において入力信号を固定する必要が
ある内部回路に対して待機動作時の電力消費をさらに低
減することができる。
According to the semiconductor integrated circuit device of the fifth and sixth aspects, in addition to the effect of the semiconductor integrated circuit device of the fourth aspect, the semiconductor integrated circuit device waits for an internal circuit that needs to fix an input signal during a standby operation. Power consumption during operation can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1の半導体集積回路装置
の構成を説明するための半導体集積回路装置100の全
体構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a semiconductor integrated circuit device 100 for describing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1の半導体集積回路装置
110の全体構成を示す概略ブロック図である。
FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating an overall configuration of a semiconductor integrated circuit device 110 according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 レジスタ回路20の構成を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a register circuit 20.

【図4】 レジスタ回路20の各入力信号の状態と出力
信号の状態との対応を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the correspondence between the state of each input signal and the state of an output signal of the register circuit 20;

【図5】 待機動作時に入力ノードの信号状態が固定さ
れる内部回路60とレジスタ回路20との組合せによっ
て、サブスレッショルド電流の低減を行なう動作を説明
するための回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining an operation of reducing a subthreshold current by a combination of an internal circuit 60 in which a signal state of an input node is fixed during a standby operation and a register circuit 20;

【図6】 図5の回路における全体動作を説明するため
のタイミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart for explaining the overall operation of the circuit of FIG. 5;

【図7】 待機動作時において入力ノードの状態が固定
されない内部回路51とレジスタ回路11との組合せに
よって、サブスレッショルド電流の低減を行なう動作を
説明するための回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an operation of reducing a subthreshold current by a combination of an internal circuit and a register circuit in which the state of an input node is not fixed during a standby operation;

【図8】 図7の回路における全体動作を説明するため
のタイミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart for explaining the overall operation of the circuit of FIG. 7;

【図9】 一般的な同期システム回路200の構成を示
す概略ブロック図である。
FIG. 9 is a schematic block diagram showing a configuration of a general synchronization system circuit 200.

【図10】 同期システム回路200の動作を説明する
ためのタイミングチャート図である。
10 is a timing chart for explaining the operation of the synchronization system circuit 200. FIG.

【図11】 クロックゲート付レジスタ回路120の構
成を示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a register circuit 120 with a clock gate.

【図12】 クロックゲート付レジスタ回路120の各
入力信号と出力信号との関係を説明するための図であ
る。
FIG. 12 is a diagram for explaining a relationship between each input signal and an output signal of the register circuit with a clock gate 120;

【図13】 SCRC構成を適用した内部回路150の
構成および通常動作時における状態を説明するための回
路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram for describing a configuration of an internal circuit 150 to which an SCRC configuration is applied and a state in a normal operation.

【図14】 SCRC構成を適用した内部回路150の
待機動作時における状態を説明するための図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a state of the internal circuit 150 to which the SCRC configuration is applied during a standby operation.

【図15】 MT−CMOS構成を適用した内部回路1
60の構成を示す回路図である。
FIG. 15 is an internal circuit 1 to which an MT-CMOS configuration is applied.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of the embodiment.

【図16】 内部回路160における電位VpおよびV
nの通常動作時と待機動作時における変化を説明するた
めの図である。
16 shows potentials Vp and V in internal circuit 160.
FIG. 9 is a diagram for explaining a change between n during a normal operation and during a standby operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12,14,20 レジスタ回路、30 内部ブ
ロック制御回路、40サブスレッショルド電流制御回
路、51,52,60 内部回路。
11, 12, 14, 20 register circuit, 30 internal block control circuit, 40 subthreshold current control circuit, 51, 52, 60 internal circuit.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2つの制御クロック信号に基づいて動作
し、入力されたデジタル信号を一時的に記憶するための
レジスタ回路であって、 第1および第2の制御クロック信号の両方が非活性化さ
れている場合においては、入力された前記デジタル信号
と同じ信号レベルを有する記憶データ信号を出力し、第
1および第2の制御クロック信号のいずれか一方が活性
化されている場合においては、前記記憶データ信号の状
態を保持する第1の信号処理回路と、 前記記憶データ信号と前記第1の制御クロック信号とに
応じて、出力データ信号のレベルを前記記憶データ信号
と同一の信号レベルに定める第1の処理と、前記出力デ
ータ信号のレベルを前記デジタル信号の所定の一方の信
号レベルに固定する第2の処理とのいずれか一方を選択
して実行する第2の信号処理回路とを備える、レジスタ
回路。
1. A register circuit that operates based on two control clock signals and temporarily stores an input digital signal, wherein both the first and second control clock signals are inactivated. Output a stored data signal having the same signal level as the input digital signal, and when one of the first and second control clock signals is activated, A first signal processing circuit for holding a state of a storage data signal; and a level of an output data signal set to the same signal level as the storage data signal according to the storage data signal and the first control clock signal. One of a first process and a second process of fixing the level of the output data signal to a predetermined one of the digital signal levels is selected and executed. And a second signal processing circuit, a register circuit.
【請求項2】 前記第1の信号処理回路は、 活性化が指示された場合においては、前記記憶データ信
号のレベルを入力された前記デジタル信号と同一とし、
非活性化が指示された場合においては、前記記憶データ
信号のレベルを保持する記憶回路と、 前記第1および第2の制御クロック信号のレベルに応じ
て、前記記憶回路の活性化を指示する記憶動作活性化回
路とを含み、 前記第2の信号処理回路は、前記第1の制御クロック信
号が活性化された場合には前記第1の処理を行ない、前
記第1の制御クロック信号が非活性されている場合には
前記第2の処理を行なって、前記出力データ信号を生成
する出力データ信号発生回路を有する、請求項1記載の
レジスタ回路。
2. The first signal processing circuit, when activation is instructed, sets the level of the storage data signal to be the same as the input digital signal,
When deactivation is instructed, a storage circuit for holding the level of the storage data signal, and a storage for instructing activation of the storage circuit in accordance with the levels of the first and second control clock signals An operation activation circuit, wherein the second signal processing circuit performs the first processing when the first control clock signal is activated, and inactivates the first control clock signal. 2. The register circuit according to claim 1, further comprising an output data signal generation circuit for performing said second processing when said operation has been performed to generate said output data signal.
【請求項3】 前記記憶動作活性化回路は、前記第1お
よび第2の制御クロック信号を入力としてNAND論理
演算結果を出力する第1の論理演算ゲートを有し、 前記記憶回路は、前記第1の論理演算ゲートの出力をク
ロック端子に受け、前記デジタル信号を入力端子に受け
て、出力端子から前記記憶データ信号を出力するDフリ
ッフフロップ回路を有し、 前記出力データ信号発生回路は、前記第1の制御クロッ
ク信号と前記記憶データ信号の反転信号とを入力として
NAND論理演算結果を前記出力データ信号として生成
する第2の論理演算ゲートを有する、請求項2記載のレ
ジスタ回路。
3. The storage operation activating circuit includes a first logical operation gate that receives the first and second control clock signals and outputs a NAND logical operation result, and wherein the storage circuit includes A D flip-flop circuit that receives an output of one logical operation gate at a clock terminal, receives the digital signal at an input terminal, and outputs the storage data signal from an output terminal; 3. The register circuit according to claim 2, further comprising a second logical operation gate that receives the first control clock signal and an inverted signal of the storage data signal and generates a NAND logical operation result as the output data signal.
【請求項4】 クロック信号に基づいて所定のデータ処
理を実行する半導体集積回路装置であって、 前記所定のデータ処理に必要な回路群を含む内部ブロッ
クと、 前記内部ブロックに対して、待機動作もしくは通常動作
のいずれかを指示するための動作制御信号を発生する内
部ブロック制御回路とを備え、 前記内部ブロックは、 前記動作制御信号によって前記通常動作が指示されてい
る場合に、前記クロック信号に応じて、入力されたデジ
タル信号と同一の信号レベルを有する入力データ信号を
出力するレジスタ回路と、 前記レジスタ回路から前記入力データ信号を受けて、前
記所定のデータ処理を行なって出力データ信号を発生す
る内部回路とを含み、 前記内部回路は、 前記入力データ信号を受けて、前記所定のデータ処理を
行なう論理演算回路と、 前記論理演算回路を駆動する電源切替回路とを含み、 前記電源切替回路は、前記動作制御信号によって前記通
常動作が指示されている場合においては、第1の電位と
前記第1の電位よりも低い第2の電位とを駆動電源電位
として前記論理演算回路に供給し、前記動作制御信号に
よって前記待機動作が指示されている場合においては、
前記第1の電位よりも低く前記第2の電位よりも高い第
3の電位と前記第2の電位より高く前記第3の電位より
も低い第4の電位とを駆動電源電位としてさらに前記論
理演算回路に供給する、半導体集積回路装置。
4. A semiconductor integrated circuit device for performing predetermined data processing based on a clock signal, comprising: an internal block including a circuit group required for the predetermined data processing; and a standby operation for the internal block. Or an internal block control circuit that generates an operation control signal for instructing one of the normal operations. The internal block is configured to receive the clock signal when the normal operation is instructed by the operation control signal. A register circuit for outputting an input data signal having the same signal level as the input digital signal, and receiving the input data signal from the register circuit and performing the predetermined data processing to generate an output data signal An internal circuit that receives the input data signal and performs the predetermined data processing. An operation circuit; and a power supply switching circuit that drives the logical operation circuit, wherein the power supply switching circuit is configured to control a first potential and the first potential when the normal operation is instructed by the operation control signal. A second potential lower than the potential is supplied to the logical operation circuit as a drive power supply potential, and when the standby operation is instructed by the operation control signal,
The logical operation is further performed using a third potential lower than the first potential and higher than the second potential and a fourth potential higher than the second potential and lower than the third potential as a drive power supply potential. A semiconductor integrated circuit device that supplies a circuit.
【請求項5】 前記論理演算回路は、 前記待機動作時においては、前記第1および第4の電源
電位を供給される第1の論理ゲートと、 前記待機動作時においては、前記第2および第3の電源
電位を供給される第2の論理ゲートとを含み、 前記第1の論理ゲートは、 前記待機動作時においてオンすることが既知である第1
導電型の第1のMOSトランジスタと、 前記待機動作時においてオフすることが既知である第2
導電型の第2のMOSトランジスタとを有し、 前記第2の論理ゲートは、 前記待機動作時においてオンすることが既知である前記
第2導電型の第3のMOSトランジスタと、 前記待機動作時においてオフすることが既知である前記
第1導電型の第4のMOSトランジスタとを有し、 前記レジスタ回路は、前記動作制御信号によって前記待
機動作が指示されている場合に、前記データ信号のレベ
ルを所定の一方の状態に固定する、請求項4記載の半導
体集積回路装置。
5. The logic operation circuit comprises: a first logic gate supplied with the first and fourth power supply potentials during the standby operation; and a second logic gate during the standby operation. And a second logic gate to which a power supply potential of 3 is supplied, wherein the first logic gate is known to be turned on during the standby operation.
A conductive first MOS transistor; and a second MOS transistor known to be turned off during the standby operation.
A second MOS transistor of a conductivity type, wherein the second logic gate is a third MOS transistor of the second conductivity type, which is known to be turned on during the standby operation; And the fourth MOS transistor of the first conductivity type, which is known to be turned off at the time, wherein the level of the data signal is increased when the standby operation is instructed by the operation control signal. 5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the first fixed state is fixed to one of predetermined states.
【請求項6】 前記電源切替回路は、 前記第1の電位を供給する第1の電源配線と、 前記第2の電位を供給する第2の電源配線と、 前記動作制御信号に応じて、前記通常動作時にオンし、
前記待機動作時にオフする第1および第2の制御トラン
ジスタと、 前記第1の制御トランジスタを介して、前記第1の電源
配線と接続される第3の電源配線と、 前記第2の制御トランジスタを介して、前記第2の電源
配線と接続される第4の電源配線とをさらに有し、 前記第1のMOSトランジスタのソース端子は、前記第
1の電源配線に接続され、 前記第2のMOSトランジスタのソース端子は、前記第
4の電源配線に接続され、 前記第3のMOSトランジスタのソース端子は、前記第
2の電源配線に接続され、 前記第4のMOSトランジスタのソース端子は、前記第
3の電源配線に接続される、請求項5記載の半導体集積
回路装置。
6. A power supply switching circuit comprising: a first power supply line for supplying the first potential; a second power supply line for supplying the second potential; Turns on during normal operation,
First and second control transistors that are turned off during the standby operation, a third power supply line connected to the first power supply line via the first control transistor, and a second control transistor. And a fourth power supply line connected to the second power supply line via a second power supply line, wherein a source terminal of the first MOS transistor is connected to the first power supply line; A source terminal of the transistor is connected to the fourth power supply line, a source terminal of the third MOS transistor is connected to the second power supply line, and a source terminal of the fourth MOS transistor is connected to the fourth power supply line. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the semiconductor integrated circuit device is connected to the third power supply wiring.
【請求項7】 前記論理演算回路は、前記所定のデータ
処理を行なうための第1導電型のMOSトランジスタお
よび第2導電型のMOSトランジスタを有し、 前記電源切替回路は、前記第1導電型のMOSトランジ
スタに対して前記第1の電位を基板電位として供給する
とともに、前記第2導電型のMOSトランジスタに対し
て前記第2の電位を基板電位として供給し、さらに、前
記待機動作時においては、前記第1導電型のMOSトラ
ンジスタのソース端子に前記第3の電位を供給するとと
もに、前記第2導電型のMOSトランジスタのソース端
子に前記第4の電位を供給する、請求項4記載の半導体
集積回路装置。
7. The logic operation circuit includes a first conductivity type MOS transistor and a second conductivity type MOS transistor for performing the predetermined data processing, and the power supply switching circuit includes the first conductivity type MOS transistor. The first potential is supplied as the substrate potential to the MOS transistor of the second conductivity type, and the second potential is supplied as the substrate potential to the second conductivity type MOS transistor. 5. The semiconductor according to claim 4, wherein the third potential is supplied to a source terminal of the first conductivity type MOS transistor, and the fourth potential is supplied to a source terminal of the second conductivity type MOS transistor. Integrated circuit device.
【請求項8】 前記電源切替回路は、 前記第1の電位を供給する第1の電源配線と、 前記第2の電位を供給する第2の電源配線と、 前記動作制御信号のに応じて、前記通常動作時にオン
し、前記待機動作時にオフする第1および第2の制御ト
ランジスタと、 前記第1の制御トランジスタを介して、前記第1の電源
配線と接続される第3の電源配線と、 前記第2の制御トランジスタを介して、前記第2の電源
配線と接続される第4の電源配線と、 前記第1の電源配線から前記第2の電源配線に向かう方
向を順方向として、前記第1の電源配線と前記第2の電
源配線とを接続する第1のダイオードと、 前記第3の電源配線から前記第4の電源配線に向かう方
向を順方向として、前記第3の電源配線と前記第4の電
源配線とを接続する第2のダイオードとをさらに有し、 前記第1導電型のMOSトランジスタの、ソース端子は
前記第3の電源配線と接続され、かつ、ゲート直下の領
域は前記第1の電源配線と接続され、 前記第2導電型のMOSトランジスタの、ソース端子は
前記第4の電源配線と接続され、かつ、ゲート直下の領
域は前記第2の電源配線と接続される、請求項7記載の
半導体集積回路装置。
8. The power supply switching circuit, comprising: a first power supply line for supplying the first potential; a second power supply line for supplying the second potential; First and second control transistors that are turned on during the normal operation and turned off during the standby operation; a third power supply line connected to the first power supply line via the first control transistor; A fourth power supply line connected to the second power supply line via the second control transistor; and a fourth direction in which a direction from the first power supply line to the second power supply line is a forward direction. A first diode connecting the first power supply line to the second power supply line; and a third direction from the third power supply line toward the fourth power supply line, wherein the third power supply line is connected to the third power supply line. A second power supply connecting to a fourth power supply wiring A source terminal of the first conductivity type MOS transistor is connected to the third power supply line, and a region immediately below a gate is connected to the first power supply line; 8. The semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein a source terminal of the conductive type MOS transistor is connected to said fourth power supply line, and a region immediately below a gate is connected to said second power supply line.
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