JP2002507852A - Circuit device for reducing leakage current - Google Patents

Circuit device for reducing leakage current

Info

Publication number
JP2002507852A
JP2002507852A JP2000537311A JP2000537311A JP2002507852A JP 2002507852 A JP2002507852 A JP 2002507852A JP 2000537311 A JP2000537311 A JP 2000537311A JP 2000537311 A JP2000537311 A JP 2000537311A JP 2002507852 A JP2002507852 A JP 2002507852A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
circuit
circuit device
voltage
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000537311A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ベルトホルト イェルク
アイゼーレ マルティン
エーベルライン マッティアス
Original Assignee
インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト filed Critical インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト
Publication of JP2002507852A publication Critical patent/JP2002507852A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption
    • H03K19/0016Arrangements for reducing power consumption by using a control or a clock signal, e.g. in order to apply power supply

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は使用電圧の低いトランジスタ(NVトランジスタ)から成る回路部(2、3)を備えた回路装置に関する。回路部(2、3)のリーク電流を低減するために、この回路部は使用電圧の高いスイッチングトランジスタ(MP1、MN1)から成る挿入回路を介して給電電圧(VDD、VSS)に結合されている。HVスイッチングトランジスタ(MP1、MN1)に対して並列にNV制御トランジスタ(MNH1、MPH1)が接続されている。 (57) [Summary] The present invention relates to a circuit device including a circuit unit (2, 3) including a transistor (NV transistor) having a low working voltage. In order to reduce the leakage current of the circuit part (2, 3), this circuit part is coupled to the supply voltages (VDD, VSS) via an insertion circuit consisting of switching transistors (MP1, MN1) with a high working voltage. . The NV control transistors (MNH1, MPH1) are connected in parallel to the HV switching transistors (MP1, MN1).

Description

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

【0001】 本発明は、使用電圧の低いトランジスタ(NVトランジスタ)から成る回路部
を備えた回路装置に関する。
The present invention relates to a circuit device including a circuit portion including a transistor (NV transistor) having a low operating voltage.

【0002】 特にポータブル適用分野ではマイクロ電子回路装置の電流消費を低くすること
が望ましい。なぜなら所定のバッテリ容量またはアキュムレータ容量で作動時間
が相応に延長されるからである。電流消費の低減は例えば給電電圧の低減によっ
て達成されるが、これはMOSトランジスタではスイッチング速度の低減につな
がる。低い電流消費と並んで同時にトランジスタの高いスイッチング速度も必要
とされるので、給電電圧に加えてトランジスタの使用電圧も低減しなければなら
ない。例えば1Vの給電電圧でトランジスタの必要とする使用電圧は典型的には
0.2V〜0.3Vであり(給電電圧の1/4の値に相応する)、対比して3.
3Vの給電電圧では約0.4V〜0.6Vの使用電圧である。ただしこのように
低い使用電圧はトランジスタの閉鎖時すなわちトランジスタが駆動されていない
ときにリーク電流をひどく上昇させ、これは特に回路装置の長い静止フェーズ(
スタンバイフェーズ)でバッテリないしアキュムレータへの負荷をもたらす。
[0002] In portable applications in particular, it is desirable to reduce the current consumption of microelectronic circuit devices. This is because for a given battery capacity or accumulator capacity, the operating time is correspondingly extended. The reduction in current consumption is achieved, for example, by reducing the supply voltage, which in MOS transistors leads to a reduction in switching speed. Since a high switching speed of the transistor is required at the same time as the low current consumption, the operating voltage of the transistor in addition to the supply voltage must be reduced. For example, at a supply voltage of 1 V, the working voltage required by the transistors is typically 0.2 V to 0.3 V (corresponding to a value of 1/4 of the supply voltage), in contrast to 3.
At a supply voltage of 3 V, the working voltage is about 0.4 V to 0.6 V. However, such a low operating voltage causes a significant increase in the leakage current when the transistor is closed, i.e. when the transistor is not driven, which is particularly the case in the long static phase of the circuit arrangement (
In the standby phase), a load is applied to the battery or the accumulator.

【0003】 回路装置の静止フェーズにおけるスタティックリーク電流を低減することので
きる種々の手段が提案されている。
Various means have been proposed that can reduce the static leakage current in the quiescent phase of the circuit device.

【0004】 例えば Shin'ichiro Mutoh et al., IEEE International Solid-State Circui
ts Conference, 1996 の168頁以降では、複数の使用電圧を有するトランジスタ を1つの回路装置内で使用する技術、いわゆるマルチ閾値電圧CMOSトランジ
スタが提案されている。ここではマイクロ電子回路装置は高い使用電圧を有する
PMOSトランジスタおよび/またはNMOSトランジスタを介して給電電圧V
DD、VSSに接続されている。アクティブな状態でこれらのトランジスタが駆
動され(VDDのゲート電圧がNMOSトランジスタに印加され、VSSのゲー
ト電圧がPMOSトランジスタに印加される)、局所的な給電線路VDDL、V
SSLがVDD、VSSに置かれる。スタンバイモードではトランジスタは閉鎖
され(VSSのゲート電圧がNMOSトランジスタに印加され、VDDのゲート
電圧がPMOSトランジスタに印加される)、電流消費はスイッチングトランジ
スタの使用電圧が高いために低減されて、リーク電流は低下する。
[0004] For example, Shin'ichiro Mutoh et al., IEEE International Solid-State Circui
From ts Conference, 1996, p. 168 et seq., a technique of using transistors having a plurality of working voltages in one circuit device, that is, a so-called multi-threshold voltage CMOS transistor is proposed. Here, the microelectronic circuit device is connected via a PMOS transistor and / or an NMOS transistor with a high working voltage to a supply voltage V
DD, VSS. In an active state, these transistors are driven (gate voltage of VDD is applied to the NMOS transistor and gate voltage of VSS is applied to the PMOS transistor), and the local power supply lines VDDL, VDL
SSL is placed at VDD, VSS. In the standby mode, the transistor is closed (the gate voltage of VSS is applied to the NMOS transistor, and the gate voltage of VDD is applied to the PMOS transistor), and the current consumption is reduced due to the high working voltage of the switching transistor, and the leakage current is reduced. Drops.

【0005】 ただしメモリ形回路部が情報を有するためには、更なる防護処置を講じなけれ
ばならない。高電圧のスイッチングトランジスタが閉鎖されると、回路装置のN
Vトランジスタすなわち使用電圧の低いトランジスタの高いリーク電流が所定の
期間後に回路装置内の全ての電圧に同化してしまい、これにより回路部内の記憶
素子の情報が失われる。情報の損失を回避する手段は、メモリ形回路部内で高い
使用電圧を有するトランジスタを使用することである。ただしメモリ形回路部の
適応のために基本的に新しい回路を設計する必要がある。
[0005] However, in order for the memory type circuit unit to have information, further protective measures must be taken. When the high-voltage switching transistor is closed, the N
The high leakage current of the V transistor, that is, the transistor having a low operating voltage, is assimilated to all the voltages in the circuit device after a predetermined period, thereby losing the information of the storage element in the circuit section. A means of avoiding information loss is to use a transistor having a high working voltage in the memory type circuit. However, it is basically necessary to design a new circuit for adapting the memory type circuit.

【0006】 静止フェーズにおけるスタティックリーク電流の電流消費を低減する別の手段
は、ウェル電位および基板電位をバイアスして効率的に使用電圧を高めることで
ある。この手段は“逆バイアス”の呼称で知られ、例えば Tadahiro Kuroda et
al., IEEE International Solid-State Circuits Conference, 1996 の166頁以 降に記載されている。スタンバイフェーズ中はウェルは給電電圧VDDよりも高
い電圧へ高められ、基板電位は給電電圧VSSよりも低い値へ低下する。これに
よりPMOSトランジスタないしNMOSトランジスタの使用電圧が高くなり、
相応してリーク電流が低くなる。しかしこの手段の欠点として、2つの別の電圧
が必要となり、さらにスタンバイフェーズの持続時間とは無関係につねに同じス
イッチングエネルギが基板およびウェルのチャージ切り換えのために必要となる
ことが挙げられる。回路部のみが不活性にされる場合、ウェル内に存在するトラ
ンジスタ(n型ウェルプロセスではこれはPMOSトランジスタである)の使用
電圧しか制御できず、基板電位は全ての回路部に対して等しくなる。
[0006] Another means for reducing the current consumption of the static leakage current in the quiescent phase is to increase the working voltage efficiently by biasing the well potential and the substrate potential. This means is known by the term "reverse bias", for example, Tadahiro Kuroda et
al., IEEE International Solid-State Circuits Conference, 1996, pages 166 et seq. During the standby phase, the well is raised to a voltage higher than the power supply voltage VDD, and the substrate potential falls to a value lower than the power supply voltage VSS. This increases the operating voltage of the PMOS transistor or the NMOS transistor,
The leakage current is correspondingly lower. However, the disadvantage of this measure is that two separate voltages are required, and that the same switching energy is always required for switching the charge of the substrate and the well, irrespective of the duration of the standby phase. When only the circuit portion is made inactive, only the working voltage of the transistor existing in the well (in an n-type well process, this is a PMOS transistor) can be controlled, and the substrate potential becomes equal for all the circuit portions. .

【0007】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第19515417号明細書から、パワーMO
SFETを制御する回路装置が公知である。この装置では制御ICが制御可能な
スイッチを介して給電電圧に接続されており、この制御ICはパワーMOSFE
Tが遮断される際に制御可能なスイッチを介してオン接続される。これにより制
御ICによる静止時電流の大きな低減が達成される。
From German Patent Application DE 195 15 417 A1 a power MO
Circuit devices for controlling SFETs are known. In this device, a control IC is connected to a power supply voltage via a controllable switch.
When T is shut off, it is turned on via a controllable switch. Thereby, a large reduction in the quiescent current by the control IC is achieved.

【0008】 本発明の課題は、マイクロ電子回路装置を特にポータブルの適用分野のために
低い電流消費で提供することである。ここで僅かな電流消費とともに同時にトラ
ンジスタの高いスイッチング速度を保証し、回路部のうち駆動されていない閉鎖
されたトランジスタでのリーク電流を低減し、ひいてはバッテリ容量ないしアキ
ュムレータ容量への負荷を特に回路装置での長い静止フェーズにおいても回避で
きるようにする。
It is an object of the present invention to provide a microelectronic circuit device with low current consumption, especially for portable applications. Here, with a low current consumption, at the same time a high switching speed of the transistor is ensured, the leakage current in the unactivated closed transistor of the circuit part is reduced, and the load on the battery capacity or the accumulator capacity is thus reduced, especially in the circuit arrangement. To avoid even long stationary phases.

【0009】 この課題は請求項1に記載の回路装置により解決される。This problem is solved by a circuit device according to claim 1.

【0010】 本発明によれば、回路部は使用電圧の高いスイッチングトランジスタ(HVト
ランジスタ)の挿入回路を介して給電電圧VDD、VSSに結合されており、H
Vスイッチングトランジスタに対して並列にNV制御トランジスタが接続されて
いる。
According to the present invention, the circuit section is coupled to the power supply voltages VDD and VSS via an insertion circuit of a switching transistor (HV transistor) having a high working voltage.
An NV control transistor is connected in parallel with the V switching transistor.

【0011】 本発明によれば、高い使用電圧を有するトランジスタと低い使用電圧を有する
トランジスタとを使用することにより、低い使用電圧のトランジスタ(NVトラ
ンジスタ)から成る回路ないし回路部のリーク電流の低減が可能となる。ここで
本発明の手段は従来周知の手段に比べて次の利点を有する。すなわち a)回路部の記憶素子でのデータの取得が保証され、その際にメモリ形回路部で
の防護手段が必要なく、また b)複数の給電電圧および/または給電電圧制御回路を必要としない 利点を有する。
According to the present invention, by using a transistor having a high operating voltage and a transistor having a low operating voltage, it is possible to reduce a leakage current of a circuit or a circuit portion including a transistor having a low operating voltage (NV transistor). It becomes possible. Here, the means of the present invention has the following advantages over conventionally known means. That is, a) acquisition of data in the storage element of the circuit section is guaranteed, and in this case, no protective means is required in the memory-type circuit section; and b) a plurality of supply voltages and / or supply voltage control circuits are not required. Has advantages.

【0012】 アクティブモードからスタンバイモードへの切り換えはここではディジタル制
御信号により行われる。この場合本発明の手段は有利には回路部自体に対しても
適用可能である。
Switching from the active mode to the standby mode is performed by a digital control signal here. In this case, the measures of the invention are advantageously applicable to the circuit part itself.

【0013】 本発明の別の有利な実施形態は従属請求項から得られる。[0013] Further advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims.

【0014】 以下に本発明を図示された実施例に則して詳細に説明する。個々の図には次の
概略図が示されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. The following schematic diagrams are shown in the individual figures.

【0015】 図1のAには本発明の回路装置の第1の実施例が示されている。図1のBには
本発明の回路装置の第1の実施例の給電電圧VDDLの時間的な曲線特性が概略
的に示されている。図2のAには本発明の回路装置の第2の実施例が示されてい
る。図2のBには本発明の回路装置の第2の実施例の給電電圧VDDL、VSS
Lの時間的な曲線特性が概略的に示されている。図3のAには本発明の回路装置
の第3の実施例が示されている。図3のBには本発明の回路装置の第3の実施例
の給電電圧VDDL、VSSLの時間的な曲線特性が概略的に示されている。図
4のAには本発明の回路装置の第4の実施例が示されている。図4のBには本発
明の回路装置の第4の実施例の給電電圧VDDL、VSSLの時間的な曲線特性
が概略的に示されている。図5のAには本発明の回路装置の第5の実施例が示さ
れている。図5のBには本発明の回路装置の第5の実施例の給電電圧VDDL、
VSSLの時間的な曲線特性が概略的に示されている。図6には給電電圧Vds
に対するPMOSリーク電流の曲線特性が概略的に示されている。
FIG. 1A shows a first embodiment of the circuit device of the present invention. FIG. 1B schematically shows a temporal curve characteristic of the supply voltage VDDL of the first embodiment of the circuit device of the present invention. FIG. 2A shows a second embodiment of the circuit device of the present invention. FIG. 2B shows the power supply voltages VDDL and VSS of the second embodiment of the circuit device of the present invention.
The temporal curve characteristic of L is shown schematically. FIG. 3A shows a third embodiment of the circuit device of the present invention. FIG. 3B schematically shows the temporal curve characteristics of the supply voltages VDDL and VSSL in the third embodiment of the circuit device according to the present invention. FIG. 4A shows a fourth embodiment of the circuit device of the present invention. FIG. 4B schematically shows the temporal curve characteristics of the supply voltages VDDL and VSSL in the fourth embodiment of the circuit device according to the present invention. FIG. 5A shows a fifth embodiment of the circuit device of the present invention. FIG. 5B shows the power supply voltage VDDL of the fifth embodiment of the circuit device of the present invention,
The time curve characteristics of VSSL are schematically shown. FIG. 6 shows the power supply voltage Vds.
, The curve characteristics of the PMOS leakage current with respect to are shown schematically.

【0016】 以下に図に則して説明する本発明の実施例では、同じ回路構成素子には同じ参
照番号が付されている。以下高い使用電圧を有するトランジスタ(すなわち約0
.4V〜約0.6Vの閾値電圧Vthを有するトランジスタ)を高閾値電圧トラ
ンジスタすなわちHVトランジスタと称し、低い使用電圧を有するトランジスタ
を低閾値電圧トランジスタすなわちNVトランジスタと称する。図示の実施例で
は例としてシミュレーションに基づいて検査された回路の概略図が示されており
、ここではメモリ形の回路部およびコンビネーション形の回路部がそれぞれ統合
的にブロック回路として示されている。これらの回路部は局所的な給電電圧線路
VDDLおよび/またはVSSLに接続されている。前述のブロックとして統合
されたメモリ形およびコンビネーション形回路部内のトランジスタは全て0.2
5Vまでの低い使用電圧、すなわちNMOSトランジスタに対するlowVth
n、およびPMOSトランジスタに対するlowVthpを有する。スイッチン
グトランジスタに対しては0.5Vまでの使用電圧highVthn、high
Vthpを有するHVトランジスタが使用される。
In the embodiments of the present invention described below with reference to the drawings, the same circuit components are denoted by the same reference numerals. The transistor having a higher working voltage (ie, about 0
. A transistor having a threshold voltage Vth of 4 V to about 0.6 V) is called a high threshold voltage transistor, that is, an HV transistor, and a transistor having a low working voltage is called a low threshold voltage transistor, that is, an NV transistor. In the exemplary embodiment shown, a schematic diagram of a circuit which has been tested based on a simulation is shown by way of example, in which the circuit part of the memory type and the circuit part of the combination type are each shown as a block circuit in an integrated manner. These circuits are connected to local supply voltage lines VDDL and / or VSSL. All the transistors in the memory type and combination type circuit unit integrated as the above-mentioned block are 0.2
Low working voltage up to 5V, ie low Vth for NMOS transistors
n, and lowVthp for the PMOS transistor. Use voltage highVthn, high up to 0.5 V for the switching transistor
An HV transistor having Vthp is used.

【0017】 各実施例について示されたVDDL、VSSLの電圧特性では、アクティブフ
ェーズが0.5μsまであり、その後スタンバイフェーズが開始されてこれが6
5μSの時点まで続く。これに続いて更なるアクティブフェーズが開始される。
In the voltage characteristics of VDDL and VSSL shown in each embodiment, the active phase is up to 0.5 μs, and then the standby phase is started.
Continue until 5 μS. Following this, a further active phase is started.

【0018】 実施例全体では次の端子は統一して次のように表される。In the entire embodiment, the following terminals are unified and expressed as follows.

【0019】 1 回路ブロック 2 メモリ形回路部 3 コンビネーション形回路部 4 データ入力側datain 5 クロック入力側clock 6 コンビネーション形回路部3の出力側 7、11 基板の高電圧 8、12 ウェル電圧 9、13 基板の低電圧 10、14 基板電圧 15 メモリ形回路部2のデータ出力側 16 コンビネーション形回路部3の入力側 17、18 制御信号、スイッチングトランジスタ MP1、MN1 高い使用電圧のスイッチングトランジスタ(HVトランジス
タ) MNH1、MPH1 低い使用電圧の制御トランジスタ(NVトランジスタ) 図1のAの実施例では、本発明の回路装置内にPMOS型のHVスイッチング
トランジスタMP1に対して並列にNMOS型のNVトランジスタMNH1が接
続されている。このNVトランジスタのゲート19は大域的な給電電圧VDDに
よって駆動される。NVトランジスタMNH1はしたがってHVスイッチングト
ランジスタMP1に対して反対の極性で並列接続されたダイオードである。回路
装置のアクティブな状態ではトランジスタMP1は導通し、局所的な給電電圧線
路VDDLは給電電圧VDDに置かれる。トランジスタMP1が閉鎖されると、
ブロック1の回路部2、3のNVトランジスタの比較的高いリーク電流のために
VDDLの電位が低下する(図1のBを参照)。電位がVDDLから値VDD−
lowVthn*へ達すると、トランジスタMNH1は電流を導通しはじめる。
これにより電位VDDLはこの値に維持され、メモリ形回路部2はデータを保持
することができる。値lowVthn*は基板の制御効果によって高められたN
Vトランジスタの使用電圧である。なぜなら基板はトランジスタMNH1のソー
スノードよりも低い電位にあるからである。
Reference Signs List 1 circuit block 2 memory type circuit unit 3 combination type circuit unit 4 data input side data 5 clock input side clock 6 output side of combination type circuit unit 3 7,11 high voltage of substrate 8,12 well voltage 9,13 Low voltage of substrate 10, 14 Substrate voltage 15 Data output side of memory type circuit unit 16 Input side of combination type circuit unit 3, 17, 18 Control signal, switching transistor MP1, MN1 High use voltage switching transistor (HV transistor) MNH1 , MPH1 A control transistor (NV transistor) having a low working voltage In the embodiment of FIG. 1A, an NMOS NV transistor MNH1 is connected in parallel with a PMOS HV switching transistor MP1 in the circuit device of the present invention. I have. The gate 19 of this NV transistor is driven by the global supply voltage VDD. The NV transistor MNH1 is thus a diode connected in parallel with the opposite polarity to the HV switching transistor MP1. In the active state of the circuit arrangement, the transistor MP1 conducts and the local supply voltage line VDDL is placed at the supply voltage VDD. When the transistor MP1 is closed,
The potential of VDDL decreases due to the relatively high leakage current of the NV transistors of the circuit units 2 and 3 of the block 1 (see FIG. 1B). The potential is changed from VDDL to the value VDD−
When low Vthn * is reached, transistor MNH1 starts conducting current.
As a result, the potential VDDL is maintained at this value, and the memory type circuit unit 2 can hold data. The value lowVthn * is increased by the control effect of the substrate.
This is the operating voltage of the V transistor. This is because the substrate is at a lower potential than the source node of the transistor MNH1.

【0020】 リーク電流の低減はドレインソース電圧への依存性から達成される。この状態
は図6に測定結果に基づいて示されており、ここでは右方へ向かってソースドレ
イン電圧Vdsが示されており、上方へ向かってPMOSリーク電流(使用電圧
Vth=0.2V)が示されている。ソースドレイン電圧Vdsが例えば1Vか
ら0.5Vへ低減されると、リーク電流は約70%低下する。これはブロック1
の給電電圧が所定の(1Vの)動作状態におけるリーク電流を送出せず、1/3
に低減されたリーク電流しか送出しないことを意味する。ドレインソース電圧V
dsがさらに低くなれば、より大きな低減が可能となる。
The reduction of the leakage current is achieved from the dependence on the drain-source voltage. This state is shown in FIG. 6 based on the measurement result. Here, the source drain voltage Vds is shown toward the right, and the PMOS leak current (operating voltage Vth = 0.2 V) is shown upward. It is shown. When the source / drain voltage Vds is reduced from 1 V to 0.5 V, for example, the leak current is reduced by about 70%. This is block 1
Does not send out the leakage current in the predetermined (1 V) operating state,
Means that only a reduced leakage current is transmitted. Drain-source voltage V
If ds is further reduced, a greater reduction is possible.

【0021】 図2のAの第2の実施例による回路装置では、回路装置内部でウェル電位が給
電電圧VDDLから分離されてVDDに接続されており、Vds依存性を越える
更なるリーク電流の低減が可能となる。図2のAの回路装置のアクティブな状態
ではトランジスタMP1、MN1が導通し、電位線路VDDLが電位VDDに置
かれ、電位線路VSSLが電位VSSに置かれる。トランジスタMP1が閉鎖さ
れると、ブロック1のNVトランジスタの高いリーク電流のために電位はVDD
Lから低下する(図2のBを参照)。電位がVDDLから値VDD−lowVt
hn*に達すると、トランジスタMNH1は電流を導通しはじめる。同様のこと
が電位VSSLにも相当する。すなわち電位VSSが(VSS=0であることか
ら)値VSS+lowVthp*=lowVthpに達すると、トランジスタM
PH1は導通しはじめる。これにより電位VDDL、VSSLはこの値に維持さ
れ、メモリ形回路部2はデータを保持することができる。値lowVthn*、
lowVthp*は基板制御効果によって高められたNVトランジスタの使用電
圧であり、ウェルおよび基板はそれぞれのソースノードよりも高い電位または低
い電位に置かれる。ここでは回路部2、3の閉鎖されたトランジスタのドレイン
ソース電圧はVDDよりも著しく低くなり、リーク電流も低くなる。同時にブロ
ック1のNVトランジスタの使用電圧も効果的に上昇する。なぜなら基板電位お
よびウェル電位はVSSないしVDDにとどまるからである。これは付加的な電
圧源なしで基板およびウェルのバイアス(逆バイアス)が行われることに相応す
る。このようにして高められた使用電圧により回路部2、3のリーク電流の更な
る低減がもたらされ、給電電圧VDDが供給される。シミュレーションによれば
リーク電流は1Vに対して1/15まで低減されて測定された。
In the circuit device according to the second embodiment shown in FIG. 2A, the well potential is separated from the power supply voltage VDDL and connected to VDD inside the circuit device, and further reduction of leakage current exceeding Vds dependence is achieved. Becomes possible. In the active state of the circuit arrangement of FIG. 2A, the transistors MP1, MN1 conduct, the potential line VDDL is placed at the potential VDD and the potential line VSSL is placed at the potential VSS. When the transistor MP1 is closed, the potential is VDD due to the high leakage current of the NV transistor in block 1.
L (see FIG. 2B). The potential is changed from VDDL to the value VDD-lowVt.
When hn * is reached, transistor MNH1 begins to conduct current. The same applies to the potential VSSL. That is, when the potential VSS reaches the value VSS + lowVthp * = lowVthp (since VSS = 0), the transistor M
PH1 begins to conduct. As a result, the potentials VDDL and VSSL are maintained at these values, and the memory-type circuit unit 2 can hold data. Value lowVthn *,
lowVthp * is the working voltage of the NV transistor enhanced by the substrate control effect, and the well and the substrate are placed at a higher or lower potential than their respective source nodes. Here, the drain-source voltages of the closed transistors of the circuit sections 2 and 3 are significantly lower than VDD, and the leakage current is also low. At the same time, the working voltage of the NV transistor in the block 1 is effectively increased. This is because the substrate potential and the well potential remain at VSS or VDD. This corresponds to the fact that the substrate and well are biased (reverse bias) without an additional voltage source. The increased operating voltage leads to a further reduction in the leakage current of the circuit parts 2, 3, and the supply voltage VDD is supplied. According to the simulation, the leakage current was reduced to 1/15 of 1 V and measured.

【0022】 図3のAには修正された第3の実施例が示されており、前述した第2の実施形
態に比べてただ1つの(数の)HVスイッチングトランジスタMN1のみがダイ
オードとして並列接続されたNVトランジスタMPH1とともに使用されている
。この場合の利点は、スイッチングトランジスタMN1および“ダイオードトラ
ンジスタ”MPH1による必要面積が前述の実施例に比べて1/2となることで
ある。このケースではブロック1の回路部2、3のNチャネルNVトランジスタ
において基板制御効果による使用電圧の上昇のみが生じる。阻止形のPチャネル
NVトランジスタではリーク電流が低いドレインソース電圧によってのみ低減さ
れる。シミュレーションによればリーク電流は1Vに対して1/10まで低減さ
れて測定された。図3のBにはスタンバイフェーズ中のVDDL、VSSLの特
性が示されている。
FIG. 3A shows a modified third embodiment, in which only one (number) HV switching transistor MN1 is connected in parallel as a diode as compared to the second embodiment described above. Used together with the NV transistor MPH1. The advantage in this case is that the area required by the switching transistor MN1 and the "diode transistor" MPH1 is half that of the previous embodiment. In this case, only the use voltage rises due to the substrate control effect in the N-channel NV transistors of the circuit units 2 and 3 of the block 1. In blocking P-channel NV transistors, the leakage current is reduced only by the low drain-source voltage. According to the simulation, the leakage current was measured to be reduced to 1/10 of 1V. FIG. 3B shows the characteristics of VDDL and VSSL during the standby phase.

【0023】 前述の実施例では、(HVスイッチングトランジスタに対して)反対の極性を
有するダイオードとして接続されたNVトランジスタが使用される。これにより
VDDLの電位が基板制御効果によって高められたNVトランジスタの使用電圧
分すなわちlowVthp*だけ低下し、またVSSLの電位がlowVthn
*だけ上昇する。ただし有利には、HVスイッチングトランジスタにダイオード
としてNVトランジスタを同じ極性で並列接続することができる。このケースは
本発明の第4の実施例として図4のAに示されている。図4のAの回路装置では
電位はVDDLからlowVthpだけシフトされ、またVSSLからlowV
thnだけシフトされる。すなわちVSSないしVDDの基板電位およびウェル
電位を有するNVトランジスタの使用電圧分だけシフトされる(MNH1、MP
H1では基板制御効果は生じない)。図4のBにはスタンバイフェーズ中のVD
DL、VSSLの特性が示されている。
In the embodiments described above, NV transistors connected as diodes of opposite polarity (as opposed to the HV switching transistors) are used. As a result, the potential of VDDL is reduced by the use voltage of the NV transistor raised by the substrate control effect, that is, lowVthp *, and the potential of VSSL is lowered
* Only rises. However, advantageously, an NV transistor can be connected in parallel with the HV switching transistor as a diode with the same polarity. This case is shown in FIG. 4A as a fourth embodiment of the present invention. In the circuit device of FIG. 4A, the potential is shifted from VDDL by low Vthp, and the potential is shifted from VSSL to low Vthp.
thn. That is, it is shifted by the operating voltage of the NV transistor having the substrate potential of VSS or VDD and the well potential (MNH1, MPN
The substrate control effect does not occur in H1). FIG. 4B shows VD during the standby phase.
The characteristics of DL and VSSL are shown.

【0024】 前述の実施例のようにVDDLをlowVthpだけシフトし、またVSSL
をlowVthnだけシフトするのみでは充分でなく、ブロック1のNVトラン
ジスタのソースドレイン電圧がまだきわめて高い場合には、図5のAに示された
第5の実施例の手段が提案される。HVトランジスタに対して同じ極性でダイオ
ードとして接続されたNVトランジスタの直列回路により、電位はVDDLから
lowVthpの相応の複数倍だけシフトされ、またVSSLからlowVth
nの相応の複数倍だけシフトされる。図5のAの実施例ではこのためにそれぞれ
2つのNVトランジスタMPH1、MPH2またはMNH1、MNH2がスイッ
チングトランジスタMP1、MN1に対して並列に接続されている。図5のBに
はスタンバイフェーズ中のVDDL、VSSLの特性が示されている。
As in the above-described embodiment, VDDL is shifted by low Vthp, and VSSL is shifted.
Is not enough to shift by only the low Vthn. If the source / drain voltage of the NV transistor in the block 1 is still extremely high, the means of the fifth embodiment shown in FIG. 5A is proposed. The series circuit of the NV transistors connected as diodes with the same polarity to the HV transistors causes the potential to be shifted from VDDL by a corresponding multiple of lowVthp and from VSSL to lowVthp.
n are shifted by a corresponding multiple. In the embodiment of FIG. 5A, two NV transistors MPH1, MPH2 or MNH1, MNH2 are respectively connected in parallel to the switching transistors MP1, MN1 for this purpose. FIG. 5B shows the characteristics of VDDL and VSSL during the standby phase.

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

【図1A】 本発明の回路装置の第1の実施例を示す図である。FIG. 1A is a diagram showing a first embodiment of a circuit device of the present invention.

【図1B】 本発明の回路装置の第1の実施例の給電電圧VDDLの時間的な曲線特性を示
す図である。
FIG. 1B is a diagram showing a temporal curve characteristic of a power supply voltage VDDL of the first embodiment of the circuit device of the present invention.

【図2A】 本発明の回路装置の第2の実施例を示す図である。FIG. 2A is a diagram showing a second embodiment of the circuit device of the present invention.

【図2B】 本発明の回路装置の第2の実施例の給電電圧VDDL、VSSLの時間的な曲
線特性を示す図である。
FIG. 2B is a diagram showing time-dependent curve characteristics of power supply voltages VDDL and VSSL in a second embodiment of the circuit device of the present invention.

【図3A】 本発明の回路装置の第3の実施例を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing a third embodiment of the circuit device of the present invention.

【図3B】 本発明の回路装置の第3の実施例の給電電圧VDDL、VSSLの時間的な曲
線特性を示す図である。
FIG. 3B is a diagram showing temporal curve characteristics of power supply voltages VDDL and VSSL in a third embodiment of the circuit device of the present invention.

【図4A】 本発明の回路装置の第4の実施例を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing a fourth embodiment of the circuit device of the present invention.

【図4B】 本発明の回路装置の第4の実施例の給電電圧VDDL、VSSLの時間的な曲
線特性を示す図である。
FIG. 4B is a diagram showing a temporal curve characteristic of power supply voltages VDDL and VSSL in a fourth embodiment of the circuit device of the present invention.

【図5A】 本発明の回路装置の第5の実施例を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing a fifth embodiment of the circuit device of the present invention.

【図5B】 本発明の回路装置の第5の実施例の給電電圧VDDL、VSSLの時間的な曲
線特性を示す図である。
FIG. 5B is a diagram showing temporal curve characteristics of power supply voltages VDDL and VSSL in a fifth embodiment of the circuit device of the present invention.

【図6】 給電電圧Vdsに対するPMOSリーク電流の曲線特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a curve characteristic of a PMOS leak current with respect to a supply voltage Vds.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マッティアス エーベルライン ドイツ連邦共和国 ウンターハッヒング ファザーネンシュトラーセ 175 Fターム(参考) 5J056 AA00 BB18 BB49 CC03 DD13 DD29 EE13 KK03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Mattias Eberlein Germany Unterhaching Fasanenstrasse 175 F-term (reference) 5J056 AA00 BB18 BB49 CC03 DD13 DD29 EE13 KK03

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回路部(2、3)のリーク電流を低減するために、該回路部
が使用電圧の高いスイッチングトランジスタ(MP1、MN1)の挿入回路を介
して給電電圧(VDD、VSS)に結合されている、 使用電圧の低いトランジスタ(NVトランジスタ)から成る回路部(2、3)を
備えた回路装置において、 使用電圧の高いスイッチングトランジスタ(MP1、MN1)に対して並列に
使用電圧の低い制御トランジスタ(MNH1、MPH1)が接続されている、 ことを特徴とする使用電圧の低いトランジスタから成る回路部を備えた回路装置
In order to reduce a leakage current of a circuit section (2, 3), the circuit section is connected to a supply voltage (VDD, VSS) via an insertion circuit of a switching transistor (MP1, MN1) having a high working voltage. In a circuit device having a circuit portion (2, 3) composed of a transistor (NV transistor) having a low operating voltage, the circuit device having a low operating voltage is connected in parallel with the switching transistor (MP1, MN1) having a high operating voltage. A circuit device comprising: a circuit portion including a transistor having a low operating voltage, to which a control transistor (MNH1, MPH1) is connected.
【請求項2】 使用電圧の高いスイッチングトランジスタ(MN1、MP1
)に対して並列に接続された使用電圧の低い制御トランジスタ(MPH1、MN
H1)を介して別の給電電圧(VSS、VDD)も前記回路部に接続されている
、請求項1記載の回路装置。
2. A switching transistor having a high working voltage (MN1, MP1).
) Are connected in parallel to the control transistors (MPH1, MN
2. The circuit device according to claim 1, wherein another power supply voltage (VSS, VDD) is also connected to the circuit unit via H1).
【請求項3】 前記使用電圧の高いスイッチングトランジスタ(MP1、M
N1)と前記使用電圧の低い制御トランジスタ(MNH1、MPH1)とは相互
に反対の極性を有している、請求項1または2記載の回路装置。
3. The switching transistor (MP1, M2) having a high working voltage.
3. The circuit device according to claim 1, wherein N1) and the control transistors (MNH1, MPH1) having a low operating voltage have opposite polarities.
【請求項4】 前記回路部はアクティブな動作状態およびパッシブな動作状
態(“スタンバイ”状態)を有しており、該2つの動作状態の間の切り換えはデ
ィジタル制御信号により行われる、請求項1から3までのいずれか1項記載の回
路装置。
4. The circuit section according to claim 1, wherein the circuit section has an active operation state and a passive operation state (“standby” state), and switching between the two operation states is performed by a digital control signal. The circuit device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 使用電圧の低い複数の制御トランジスタ(MNH1、MNH
2、MNP1、MNP2)は同じ極性で使用電圧の高いスイッチングトランジス
タ(MP1、MN1)に並列接続されている、請求項1から4までのいずれか1
項記載の回路装置。
5. A plurality of control transistors (MNH1, MNH1) having a low operating voltage.
5. The method according to claim 1, wherein the switching transistors (MNP1, MNP2) are connected in parallel to switching transistors (MP1, MN1) having the same polarity and a high working voltage.
The circuit device according to the item.
【請求項6】 前記回路部(2、3)は半導体基板内に構成されており、該
半導体基板および該半導体基板内に構成されたウェル領域全体が局所的な給電電
圧(VSSLまたはVDDL)に結合されている(図1のA)、請求項1から5
までのいずれか1項記載の回路装置。
6. The circuit portion (2, 3) is formed in a semiconductor substrate, and the whole of the semiconductor substrate and the well region formed in the semiconductor substrate is set to a local power supply voltage (VSSL or VDDL). Claims 1 to 5 which are connected (Fig. 1A).
The circuit device according to any one of the preceding claims.
【請求項7】 前記回路部(2、3)は半導体基板内に構成されており、該
半導体基板内に構成されたウェル領域が大域的な給電電圧(VSSまたはVDD
)に結合されている(図2のA〜図5のA)、請求項1から5までのいずれか1
項記載の回路装置。
7. The circuit section (2, 3) is formed in a semiconductor substrate, and a well region formed in the semiconductor substrate has a global power supply voltage (VSS or VDD).
(A of FIG. 2 to A of FIG. 5).
The circuit device according to the item.
JP2000537311A 1998-03-16 1999-03-11 Circuit device for reducing leakage current Withdrawn JP2002507852A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19811353A DE19811353C1 (en) 1998-03-16 1998-03-16 Circuit arrangement for reducing leakage current
DE19811353.6 1998-03-16
PCT/DE1999/000677 WO1999048208A1 (en) 1998-03-16 1999-03-11 Circuit for reducing leaking current

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002507852A true JP2002507852A (en) 2002-03-12

Family

ID=7861059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000537311A Withdrawn JP2002507852A (en) 1998-03-16 1999-03-11 Circuit device for reducing leakage current

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP1064726A1 (en)
JP (1) JP2002507852A (en)
KR (1) KR20010041927A (en)
CN (1) CN1301430A (en)
BR (1) BR9909652A (en)
DE (1) DE19811353C1 (en)
RU (1) RU2000125907A (en)
WO (1) WO1999048208A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007536771A (en) * 2004-02-19 2007-12-13 モスエイド テクノロジーズ コーポレーション Low leakage data retention circuit
US7940081B2 (en) 2004-02-19 2011-05-10 Mosaid Technologies Incorporated Low leakage and data retention circuitry

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6166985A (en) * 1999-04-30 2000-12-26 Intel Corporation Integrated circuit low leakage power circuitry for use with an advanced CMOS process
JP3727838B2 (en) * 2000-09-27 2005-12-21 株式会社東芝 Semiconductor integrated circuit
DE10128732C1 (en) * 2001-06-13 2002-05-29 Infineon Technologies Ag Current requirement estimation method for gating circuit summates currents for all switched gates in each time interval into which switching process is divided
US6515935B1 (en) * 2001-10-19 2003-02-04 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for reducing average power in memory arrays by switching a diode in or out of the ground path
FR2838256A1 (en) * 2002-04-08 2003-10-10 St Microelectronics Sa Method for putting in waiting mode a component and associated integrated circuit
US6611451B1 (en) * 2002-06-28 2003-08-26 Texas Instruments Incorporated Memory array and wordline driver supply voltage differential in standby
WO2004075406A1 (en) * 2003-02-19 2004-09-02 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Leakage power control
WO2009144661A1 (en) * 2008-05-27 2009-12-03 Nxp B.V. Integrated circuit and integrated circuit control method
DE102008053533A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 Atmel Automotive Gmbh Circuit, method for controlling and using a circuit for a sleep mode and an operating mode
DE102014107545A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg POWER SUPPLY UNIT
US11599185B2 (en) * 2015-07-22 2023-03-07 Synopsys, Inc. Internet of things (IoT) power and performance management technique and circuit methodology

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5614847A (en) * 1992-04-14 1997-03-25 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device having power reduction mechanism
US5596286A (en) * 1993-11-12 1997-01-21 Texas Instruments Incorporated Current limiting devices to reduce leakage, photo, or stand-by current in an integrated circuit
JP3725911B2 (en) * 1994-06-02 2005-12-14 株式会社ルネサステクノロジ Semiconductor device
DE19515417C2 (en) * 1995-04-26 1998-10-15 Siemens Ag Circuit arrangement for driving a power MOSFET

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007536771A (en) * 2004-02-19 2007-12-13 モスエイド テクノロジーズ コーポレーション Low leakage data retention circuit
US7940081B2 (en) 2004-02-19 2011-05-10 Mosaid Technologies Incorporated Low leakage and data retention circuitry
JP2012039644A (en) * 2004-02-19 2012-02-23 Mosaid Technologies Corp Integrated circuit with little-leak data retention circuit and operation method therefor
US8253438B2 (en) 2004-02-19 2012-08-28 Mosaid Technologies Incorporated Low leakage and data retention circuitry
JP2013179660A (en) * 2004-02-19 2013-09-09 Mosaid Technologies Inc Integrated circuit having data retention circuitry with low leakage and method thereof
US8854077B2 (en) 2004-02-19 2014-10-07 Conversant Intellectual Property Management Inc. Low leakage and data retention circuitry

Also Published As

Publication number Publication date
CN1301430A (en) 2001-06-27
EP1064726A1 (en) 2001-01-03
RU2000125907A (en) 2002-09-10
DE19811353C1 (en) 1999-07-22
BR9909652A (en) 2000-11-21
KR20010041927A (en) 2001-05-25
WO1999048208A1 (en) 1999-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6744291B2 (en) Power-on reset circuit
US5973552A (en) Power savings technique in solid state integrated circuits
JPH11112297A (en) Latch circuit and semiconductor integrated circuit having the same
US7554361B2 (en) Level shifter and method thereof
KR960027335A (en) Dynamic, Clocked Inverter Latch Reduces Leakage Charge
US6215159B1 (en) Semiconductor integrated circuit device
US8269547B2 (en) Bootstrap circuit
JP2002507852A (en) Circuit device for reducing leakage current
JP2000013215A (en) Semiconductor integrated circuit
US7514960B2 (en) Level shifter circuit
US6518790B2 (en) Semiconductor integrated circuit having circuit for transmitting input signal
EP0996226B1 (en) Voltage comparator
KR0159324B1 (en) Data output circuit
JP3176339B2 (en) Level shift circuit and nonvolatile memory including the same
US20070152745A1 (en) System and method for reducing leakage current of an integrated circuit
US10514742B2 (en) Power down signal generating circuit
JP2002305434A (en) Semiconductor integrated circuit
JP4156368B2 (en) Local supply voltage generator for digital CMOS integrated circuit with analog signal processing circuit
US6100720A (en) Low dissipation inverter circuit
US6566910B1 (en) Low power dual trip point input buffer circuit
JP2788890B2 (en) Level shift circuit
JP3935266B2 (en) Voltage detection circuit
US7230453B2 (en) Output buffer providing multiple voltages
KR100329862B1 (en) Semiconductor integrated circuit device
US6731156B1 (en) High voltage transistor protection technique and switching circuit for integrated circuit devices utilizing multiple power supply voltages

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060606