JP2004327820A - Power-supply stabilizing circuit, and semiconductor integrated circuit device having same stabilizing circuit - Google Patents

Power-supply stabilizing circuit, and semiconductor integrated circuit device having same stabilizing circuit Download PDF

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JP2004327820A JP2003122164A JP2003122164A JP2004327820A JP 2004327820 A JP2004327820 A JP 2004327820A JP 2003122164 A JP2003122164 A JP 2003122164A JP 2003122164 A JP2003122164 A JP 2003122164A JP 2004327820 A JP2004327820 A JP 2004327820A
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英裕 高田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power-supply stabilizing circuit and a semiconductor integrated circuit device having the same stabilizing circuit which can suppress the increase of its consumption current caused by the leakages of its gates. <P>SOLUTION: The power-supply stabilizing circuit 200 includes an N-channel MOS transistor 10 and a P-channel MOS transistor 11 which are provided jointly and respectively between power-supply and grounding lines 1, 2 coupled to an LSI 100, and includes switching circuits SW1, SW2 which are provided jointly and respectively between the gate of the MOS transistor 10 and the power-supply line 1 and between the gate of the MOS transistor 11 and the grounding line 2. During the operational term of the LSI 100, the switching circuits SW1, SW2 are so turned-on as to perform the power-supply stabilizing by MOS capacitors comprising the MOS transistors 10, 11. During the non-operational term of the LSI 100, the switching circuits Sw1, Sw2 are so turned-off as to cut the routed paths of power-supply and grounding potentials VDD, VSS to the respective MOS capacitors and as to suppress the current consumptions caused by the leakages of their gates. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電源安定化回路に関し、より特定的には、電源電位および接地電位を供給する電源回路に付加される電源安定化回路およびそれを備える半導体集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
LSI(半導体集積回路)の安定動作を保証する目的から、LSIの内部回路に電源電位を伝達する電源ラインと接地電位を伝達する接地ラインとの間には、電源安定化回路としてデカップリング容量が配される。
【0003】
このデカップリング容量としては、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタのゲート容量によって形成される、いわゆるMOS容量が一般的である(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
電源電圧の安定化には、デカップリング容量の容量値が大きいほど有効であることから、MOS容量においては、MOSトランジスタのゲート面積の増大およびゲート酸化膜の薄膜化によって容量値の増加が図られている。
【0005】
一方、近年のLSI製造プロセス技術において、トランジスタの微細化が進むにつれて、100ナノノード以下の微細化されたトランジスタでは、ゲート酸化膜の膜厚が薄くなり、ゲート電極と基板との間にゲートリークが発生するという問題が生じている。
【0006】
このゲートリークによる電流は、回路全体の消費電力の増大を招くことから、ゲート酸化膜の薄膜化が進む今日において、ますます顕著となってきている。
【0007】
なお、ゲートリークによる電流は、ゲート酸化膜を電荷が突き抜けることによって生じることから、トランジスタのゲート面積およびゲート印加電圧に比例して増大する。
【0008】
特に、上記のMOS容量においては、容量値の増加のためにMOSトランジスタのゲート面積を可能なかぎり大きく設計している場合が多く、微細化の進展によりゲートリークの問題が深刻化されることが予想される。
【0009】
【特許文献1】
特開平2−58275号公報(第1図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、MOS容量は、電源安定化のために用いられるもので、LSI本体の安定動作を保証するための言わば付随的な装置である。
【0011】
ところで、90ナノノード以降の世代においては、LSIに搭載されるMOSトランジスタにおけるゲートリーク電流がリーク電流の大半を占め、アクティブ電流と同等になるとまで言われている。
【0012】
これは、あくまでもLSI本体に関しての予想であって、電源安定化のための付随的な装置である電源安定化回路における消費電流は含まれていない。
【0013】
一方、電源安定化回路において、MOS容量を形成するMOSトランジスタのゲート面積は、LSI本体に搭載されるMOSトランジスタのゲート面積と同等であることは珍しくないのが現状である。
【0014】
とすれば、微細化が進むLSIの将来において、LSI本体の消費電流と電源安定化回路における消費電流とが同程度となるものと判断されることから、電源安定化回路のゲートリークは大問題となり得ることが予想される。
【0015】
それゆえ、この発明の目的は、ゲートリークによる消費電流の増大を抑制することが可能な電源安定化回路および、それを備える半導体集積回路装置を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
この発明に従う電源安定化回路によれば、半導体集積回路の内部回路に供給する電源電位および接地電位を安定化させるための電源安定化回路であって、電源電位と接地電位との間に設けられる容量素子と、電源電位と容量素子との間または容量素子と接地電位との間に接続されるスイッチ回路とを備える。スイッチ回路は、半導体集積回路の動作状態において、対応する電源電位または接地電位と容量素子との間を電気的に結合し、半導体集積回路の非動作状態において、対応する電源電位または接地電位と容量素子との間を電気的に分離する。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
【0018】
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【0019】
図1を参照して、電源安定化回路200は、LSI100に電源電位VDDを供給する電源端子111と接地電位VSSを供給する接地端子112とに結合される。
【0020】
LSI100において、電源端子111および接地端子112は、それぞれ内部電源ライン101および内部接地ライン102に結合される。電源電位VDDおよび接地電位VSSは、内部電源ライン101および内部接地ライン102を介して内部回路110に供給される。
【0021】
電源安定化回路200は、電源電位VDDを伝達する電源ライン1と接地電位VSSを伝達する接地ライン2との間に結合されるNチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11と、NチャネルMOSトランジスタ10のゲートと電源ライン1との間に結合されるスイッチ回路SW1と、PチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極と接地ライン2との間に結合されるスイッチ回路SW2とを含む。
【0022】
NチャネルMOSトランジスタ10は、ゲート電極がスイッチ回路SW1を介して電源ライン1に接続され、ソース、ドレインおよび基板電極が接地ライン2に接続され、MOS容量を形成する。
【0023】
スイッチ回路SW1は、LSI100の動作/非動作を制御するための制御信号CNT1に応答してオン/オフすることにより、電源ライン1とNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極とを電気的に結合/分離する。
【0024】
PチャネルMOSトランジスタ11は、ゲート電極がスイッチ回路SW2を介して接地ライン2に接続され、ソース、ドレインおよび基板電極が電源ライン1に接続され、MOS容量を形成する。
【0025】
スイッチ回路SW2は、制御信号CNT2に応じてオン/オフすることにより、PチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極と接地ライン2とを電気的に結合/分離する。
【0026】
以上の構成において、LSI100の動作期間において、スイッチ回路SW1は、オン状態となり、電源ライン1とNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極とを電気的に結合する。同時に、スイッチ回路SW2は、オン状態となり、接地ライン2とPチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極とを電気的に結合する。
【0027】
このようにして、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量は、LSI100の動作期間において、デカップリング容量として電源電位VDDおよび接地電位VSSの安定的な供給を可能とする。
【0028】
一方、LSI100の非動作期間において、スイッチ回路SW1は、オフ状態となり、電源ライン1とNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極とを電気的に分離する。これにより、NチャネルMOSトランジスタ10からなるMOS容量において、電源電位VDDと接地電位VSSとのパスが切断される。
【0029】
同時に、スイッチ回路SW2はオフ状態となり、接地ライン2とPチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極とを電気的に分離する。これにより、PチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量においても、電源電位VDDと接地電位VSSとのパスが切断される。
【0030】
したがって、LSI100の非動作期間においては、MOS容量におけるゲートリークが発生しないことから、ゲートリーク電流による電流消費を抑えることができる。
【0031】
なお、この場合は、MOS容量による電源安定化の効果を得ることができないが、LSI100自体が非動作状態であることから何ら支障は生じない。
【0032】
また、本実施の形態では、電源安定化回路200として、NチャネルMOSトランジスタ10からなるMOS容量とPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量とを対とする構成としたが、いずれか一方のみを単独で用いた構成とすることによっても同様の効果を得ることができる。
【0033】
[実施の形態1の変更例]
図2は、この発明の実施の形態1の変更例に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【0034】
図2を参照して、電源安定化回路200は、LSI100に結合される電源ライン1と接地ライン2との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11と、NチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極と接地ライン2との間に結合されたスイッチ回路SW3と、PチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極と電源ライン1との間に結合されたスイッチ回路SW4とを含む。
【0035】
NチャネルMOSトランジスタ10は、ゲート電極が電源ライン1に接続され、ソース、ドレインおよび基板電極がスイッチ回路SW3を介して接地ライン2に接続され、実施の形態1と同様に、MOS容量を形成する。
【0036】
スイッチ回路SW3は、LSI100の動作/非動作を制御するための制御信号CNT3に応答してオン/オフすることにより、接地ライン2とNチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に結合/分離する。
【0037】
PチャネルMOSトランジスタ11は、ゲート電極が接地ライン2に接続され、ソース、ドレインおよび基板電極がスイッチ回路SW4を介して電源ライン1に接続され、実施の形態1と同様に、MOS容量を形成する。
【0038】
スイッチ回路SW4は、制御信号CNT4に応じてオン/オフすることにより、PチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極と電源ライン1とを電気的に結合/分離する。
【0039】
以上の構成において、LSI100の動作期間において、スイッチ回路SW3は、オン状態となり、接地ライン2とNチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に結合する。同時に、スイッチ回路SW4はオン状態となり、電源ライン1とPチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に結合する。
【0040】
これにより、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量によって、LSI100に供給される電源電位VDDおよび接地電位VSSの安定化が図られる。
【0041】
一方、LSI100の非動作期間において、スイッチ回路SW3は、オフ状態となり、接地ライン2とNチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に分離する。これにより、NチャネルMOSトランジスタ10からなるMOS容量において、電源電位VDDと接地電位VSSとのパスが切断される。
【0042】
同時に、スイッチ回路SW4はオフ状態となり、電源ライン1とPチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に分離する。これにより、PチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量において、電源電位VDDと接地電位VSSとの間のパスが切断される。
【0043】
したがって、各MOS容量におけるゲートリークが発生しないことから、ゲートリーク電流による電流消費を抑えることができる。
【0044】
以上のように、この発明の実施の形態1に従えば、電源安定化回路において、LSIの動作/非動作状態に応じて電源電位と接地電位との間を結合/分離するスイッチ回路をMOSトランジスタで形成されるMOS容量に付加することにより、LSIの電源安定化を図るとともに、MOSトランジスタのゲートリークによる消費電流の増大を抑えることができる。
【0045】
[実施の形態2]
図3は、この発明の実施の形態2に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【0046】
図3を参照して、電源安定化回路200は、LSI100内部に配設され、内部電源ライン101および内部接地ライン102に結合される。電源電位VDDおよび接地電位VSSは、電源端子111および接地端子112を介して、それぞれ内部電源ライン101および内部接地ライン102に与えられる。
【0047】
電源安定化回路200は、内部電源ライン101と内部接地ライン102との間に結合されるNチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11と、NチャネルMOSトランジスタ10のゲートと内部電源ライン101との間に結合されるスイッチ回路SW1と、PチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極と内部接地ライン102との間に結合されるスイッチ回路SW2とを含む。
【0048】
本実施の形態は、図1の実施の形態1に対して、電源安定化回路200をLSI100内部に配置した点でのみ異なり、回路構成については共通する。したがって、重複する部分についての詳細な説明は省略する。
【0049】
図3に示すように、スイッチ回路SW1,SW2のオン/オフ動作を制御する制御信号CNT1,CNT2は、LSI100内部の制御回路120から出力される。制御回路120は、LSI100の動作/非動作が切換わるタイミングにおいて、制御信号CNT1,CNT2を出力する。
【0050】
以上の構成において、LSI100の動作期間において、スイッチ回路SW1は、オン状態となり、内部電源ライン101とNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極とを電気的に結合する。同時に、スイッチ回路SW2は、オン状態となり、内部接地ライン102とPチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極とを電気的に結合する。これにより、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量は、電源電位VDDおよび接地電位VSSを内部回路110に安定的に供給する。
【0051】
一方、LSI100の非動作期間において、スイッチ回路SW1は、オフ状態となり、内部電源ライン101とNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極とを電気的に分離する。これにより、NチャネルMOSトランジスタ10からなるMOS容量において、内部電源ライン101と内部接地ライン102とのパスが切断される。
【0052】
同時に、スイッチ回路SW2はオフ状態となり、内部接地ライン102とPチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極とを電気的に分離する。これにより、PチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量においても、内部電源ライン101と内部接地ライン102とのパスが切断される。
【0053】
したがって、LSI100の非動作期間においては、MOS容量におけるゲートリークが発生しないことから、ゲートリーク電流による電流消費を抑えることができる。
【0054】
図4は、図3の電源安定化回路200の配置例を概略的に示す図である。
図4を参照して、電源安定化回路200は、LSI100の外周部分の斜線で示す領域に配設される。
【0055】
斜線領域には、内部電源ライン101および内部接地ライン102が配線されており、電源電位VDDおよび接地電位VSSが内部回路110へと伝達される。
【0056】
なお、本実施の形態では、一例として、LSI100の外周の空き領域に電源安定化回路200を配する構成を示したが、LSI100上であって、トランジスタなどのアクティブ素子が存在しない領域であれば、いずれの領域にも配置することが可能である。
【0057】
また、LSI100の内部に搭載される電源安定化回路200は、本実施の形態で示した構成に限定されず、図2に示す構成を採用しても同様の効果を得ることができる。
【0058】
さらに、MOS容量については、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11のうちのいずれか一方のみで構成することも可能である。
【0059】
以上のように、この発明の実施の形態2に従えば、LSI内部に配した電源回路において、LSIの動作/非動作に応じてスイッチ回路のオン・オフを制御することにより、電源安定化とともにゲートリークによる消費電流の増大を抑えることが可能となる。
【0060】
なお、電源安定化回路は、LSI内部の空き領域若しくは内部電源ラインなどの幹線領域に形成されることから、電源安定化回路の配置に伴なう回路規模の増大は回避される。
【0061】
[実施の形態3]
図5は、この発明の実施の形態3に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【0062】
図5を参照して、LSI100は、動作内容に応じて、複数のブロック100a,100b・・・(図示省略)に分割される。各ブロック100a,100b・・・には、内部回路110a,110b・・・に供給する電源電位VDDおよび接地電位VSSを安定化させるための電源安定化回路200a,200b・(図示省略)がそれぞれ配設される。
【0063】
なお、電源安定化回路200a,200b・・・の配置については、各ブロック100a,100b・・・の動作内容に応じて、電源供給が必要なブロックにのみ配する構成とすればよい。
【0064】
また、本実施の形態においても、電源安定化回路200a,200b・・・は、図4に示す実施の形態2の配置例と同様に、各ブロック100a,100b・・・において、トランジスタなどのアクティブ素子が存在しない領域であれば、いずれの領域にも配置することが可能である。
【0065】
電源安定化回路200a,200b・・・のそれぞれの回路構成は、図3に示す構成と同様である。例えば、ブロック100aを参照して、電源安定化回路200aは、内部電源ライン101aと内部接地ライン102aとの間に結合されるMOSトランジスタ10a,11aからなるMOS容量と、NチャネルMOSトランジスタ10aと内部電源ライン101aとの間に結合されるスイッチ回路SW1aと、PチャネルMOSトランジスタ11aと内部接地ライン102aとの間に結合されるスイッチ回路SW2aとを有する。
【0066】
内部電源ライン101a,101b・・・および内部接地ライン102a,102b・・・は、ブロック100a,100b・・・の各々に対応して分離されて配設される。これにより、電源電位VDDおよび接地電位VSSは、ブロック毎に独立して供給されることとなる。
【0067】
このとき、PチャネルMOSトランジスタ11a,11b・・・においては、基板電極が内部電源ライン101a,101b・・・に接続されていることから、内部電源ライン101a,101b・・・の分割と同時に、MOSトランジスタの基板もブロック毎に分離される。
【0068】
以上の構成において、電源安定化回路200a,200b・・・の各々に内包されるスイッチ回路SW1a,SW2a,SW1b,SW2b・・・のオン/オフ制御は、制御部120から出力される各ブロックの動作状態を示す制御信号CNT1a,CNT2a,CNT1b,CNT2b・・・に応じて、ブロック単位で独立して行なわれる。
【0069】
例えば、ブロック100aが動作状態であり、かつブロック100b・・・が非動作状態であるときには、ブロック100aにのみ電源電位VDDおよび接地電位VSSが供給される。さらに、電源安定化回路200aにおいては、制御信号CNT1a,CNT2aに応じて、スイッチ回路SW1a,SW2aがオンされる。これにより、NチャネルMOSトランジスタ10aおよびPチャネルMOSトランジスタ11aは、デカップリング容量として作用する。
【0070】
一方、電源安定化回路200bにおいては、スイッチ回路SW1b,SW2bはオフされ、内部電源ライン101bと内部接地ライン102bとの間のパスが切断される。図示しない電源安定化回路200c・・・においても、同様に、内部電源ライン101c・・・と内部接地ライン102c・・・との間のパスがそれぞれ切断される。
【0071】
これによって、動作状態にあるブロック100aにおいて電源安定化が図られると同時に、非動作状態にあるブロック100b,100c・・・においては、電源安定化回路200b,200c・・・におけるゲートリーク電流の発生が抑えられる。
【0072】
以上のように、この発明の実施の形態3に従えば、LSI100を複数のブロックに分割して、ブロック毎に必要に応じて電源電位および接地電位の供給源と電源安定化回路とを配設する構成とし、動作状態にあるブロックに対応する電源安定化回路のみを活性化するとともに、非動作状態のブロックに対応する電源安定化回路を非活性化することにより、ゲートリークによる電流消費をより一層低減することができる。
【0073】
[実施の形態4]
図6は、この発明の実施の形態4に従う電源安定化回路の構成の一例を示す図である。
【0074】
図6を参照して、電源安定化回路200は、LSI100に電源電位VDDを伝達する電源ライン1と接地電位VSSを伝達する接地ライン2との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11と、NチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極と電源ライン1との間に結合されたPチャネルMOSトランジスタ20と、PチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極と接地ライン2との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ21とを含む。
【0075】
本実施の形態の電源安定化回路200は、図1の実施の形態1の電源安定化回路200におけるスイッチ回路SW1の一例として、PチャネルMOSトランジスタ20で構成したものである。また、スイッチ回路SW2の一例として、NチャネルMOSトランジスタ21で構成したものである。よって、共通する部分についての詳細な説明は省略する。
【0076】
PチャネルMOSトランジスタ20は、ゲート電極がLSI100の動作状態を制御する制御信号CNT1の入力端子(図示せず)に接続され、ソースが電源ライン1に接続され、ドレインがNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極に接続される。
【0077】
PチャネルMOSトランジスタ20は、制御信号CNT1の電位に応じてオン/オフされると、電源ライン1とNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極とを電気的に結合/分離する。
【0078】
ここで、図示しない制御信号入力端子から入力される制御信号CNT1は、H(論理ハイ)およびL(論理ロー)に相当する2つの電位状態を遷移する信号であり、LSI100が動作状態のときにおいてLレベルとなり、非動作状態のときにおいてHレベルとなる。
【0079】
したがって、PチャネルMOSトランジスタ20は、LSI100の動作期間において、Lレベルの制御信号CNT1に応じてオン状態となると、電源ライン1とNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極とを電気的に結合する。
【0080】
一方、PチャネルMOSトランジスタ20は、LSI100の非動作期間において、Hレベルの制御信号CNT1に応じてオフ状態となると、MOS容量に対する電源電位VDDと接地電位VSSとの間のパスが切断されることから、ゲートリークの発生が抑制される。
【0081】
NチャネルMOSトランジスタ21は、ゲート電極が図示しない制御信号CNT2の入力端子に接続され、ドレインがPチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極に、ソースが接地ライン2に接続される。
【0082】
NチャネルMOSトランジスタ21は、制御信号CNT2の電位に応じてオン/オフされると、接地ライン2とPチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極とを電気的に結合/分離する。
【0083】
ここで、制御信号CNT2は、HおよびLに相当する2つの電位状態を遷移する信号であり、LSI100が動作状態のときにおいてHレベルとなり、非動作状態のときにおいてLレベルとなる。
【0084】
したがって、NチャネルMOSトランジスタ21は、LSI100の動作期間において、Hレベルの制御信号CNT2に応じてオン状態となると、接地ライン2とPチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極とを電気的に結合する。
【0085】
一方、NチャネルMOSトランジスタ21は、LSI100の非動作期間において、Lレベルの制御信号CNT2に応じてオフ状態となると、MOS容量に対する電源電位VDDと接地電位VSSとの間のパスが切断されることから、ゲートリークの発生が抑制される。
【0086】
以上をまとめると、LSI100の動作期間においては、PチャネルMOSトランジスタ20およびNチャネルMOSトランジスタ21は、いずれもオン状態となり、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量によって、LSI100の電源安定化が図られる。
【0087】
一方、LSI100の非動作期間においては、PチャネルMOSトランジスタ20およびNチャネルMOSトランジスタ21は、いずれもオフ状態となり、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量におけるゲートリークの発生を抑制することができる。
【0088】
なお、LSI100の動作期間において、オンされたPチャネルMOSトランジスタ20のソース−ドレイン間には電位降下が生じないことから、Nチャネルトランジスタ10のゲート電位は、電源電位VDDと等電位となる。
【0089】
また、オンされたNチャネルMOSトランジスタ11のドレイン−ソース間には電位上昇が生じないことから、PチャネルMOSトランジスタ11のゲート電位は接地電位VSSと等電位となる。
【0090】
したがって、NチャネルMOSトランジスタ11およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量には、電源電位VDDと接地電位VSSとの電位差によって最大限の電荷が蓄えられることとなり、高い電源安定化効果を得ることができる。
【0091】
[実施の形態4の変更例]
図7は、この発明の実施の形態4の変更例に従う電源安定化回路の構成の一例を示す図である。
【0092】
図7を参照して、電源安定化回路200は、LSI100に結合される電源ライン1と接地ライン2との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11と、NチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極と接地ライン2との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ22と、PチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極と電源ライン1との間に結合されたPチャネルMOSトランジスタ23とを含む。
【0093】
本実施の形態の電源安定化回路200は、図2の電源安定化回路200におけるスイッチ回路SW3の一例として、NチャネルMOSトランジスタ22で構成したものである。また、スイッチ回路SW4の一例として、PチャネルMOSトランジスタ23で構成したものである。よって、共通する部分についての詳細な説明は省略する。
【0094】
NチャネルMOSトランジスタ22は、ゲート電極が制御信号CNT3の入力端子(図示せず)に接続され、ドレインがNチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極に接続され、ソースが接地ライン2に接続される。
【0095】
NチャネルMOSトランジスタ22は、制御信号CNT3の電位に応じてオン/オフされると、接地ライン2とNチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に結合/分離する。
【0096】
ここで、図示しない制御信号入力端子から入力される制御信号CNT3は、HおよびLに相当する2つの電位状態を遷移する信号であり、LSI100が動作状態のときにおいてHレベルとなり、非動作状態のときにおいてLレベルとなる。
【0097】
したがって、NチャネルMOSトランジスタ22は、LSI100の動作期間において、Hレベルの制御信号CNT3に応じてオン状態となると、接地ライン2とNチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に結合する。
【0098】
一方、NチャネルMOSトランジスタ22は、LSI100の非動作期間において、Lレベルの制御信号に応じてオフ状態となると、MOS容量に対する電源電位VDDと接地電位VSSとの間のパスが切断されることから、ゲートリークの発生が抑制される。
【0099】
PチャネルMOSトランジスタ23は、ゲート電極が図示しない制御信号CNT4の入力端子に接続され、ソースが電源ライン1に接続され、ドレインがPチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極に接続される。
【0100】
PチャネルMOSトランジスタ23は、制御信号CNT4の電位に応じてオン/オフされると、電源ライン1とPチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に結合/分離する。
【0101】
制御信号CNT4は、HおよびLに相当する2つの電位状態を遷移する信号であり、LSI100が動作状態のときにおいてLレベルとなり、非動作状態のときにおいてHレベルとなる。
【0102】
したがって、PチャネルMOSトランジスタ23は、LSI100の動作期間において、Lレベルの制御信号CNT4に応じてオン状態となると、電源ライン1とPチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に結合する。
【0103】
一方、PチャネルMOSトランジスタ23は、LSI100の非動作期間において、Hレベルの制御信号CNT4に応じてオフ状態となると、MOS容量に対する電源電位VDDと接地電位VSSとの間のパスが切断されることから、ゲートリークの発生が抑制される。
【0104】
以上をまとめると、LSI100の動作期間においては、NチャネルMOSトランジスタ22およびPチャネルMOSトランジスタ23は、いずれもオン状態となり、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量によって、LSI100の電源安定化が図られる。
【0105】
一方、LSI100の非動作期間においては、NチャネルMOSトランジスタ22およびPチャネルMOSトランジスタ23は、いずれもオフ状態となり、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量におけるゲートリークの発生を抑制することができる。
【0106】
なお、LSI100の動作期間において、オンされたNチャネルMOSトランジスタ22のソース−ドレイン間には、閾値電圧による電位上昇が生じないとともに、オンされたPチャネルMOSトランジスタ23のソース−ドレイン間には電位降下が生じないことから、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量には、電源電位VDDと接地電位VSSとの電位差によって最大限の電荷が蓄えられることとなる。
【0107】
以上のように、この発明の実施の形態4に従えば、LSIの動作/非動作に応じて、MOS容量と電源電位および接地電位との間のスイッチ回路をオン/オフすることにより、LSIに安定的に電源電位および接地電位を供給するとともに、ゲートリークによる電流消費を低減することができる。
【0108】
また、スイッチ回路とデカップリング容量とをいずれもMOSトランジスタで構成することから、電源安定化回路を容易に形成することができる。
【0109】
なお、図6,7に示す本実施の形態に係る電源安定化回路200を、図3のようにLSI100内部に配設したときにおいても、同様の効果を得ることができる。このとき、スイッチ回路の制御信号CNT1,CNT2は、それぞれLSI100内部の制御部120から出力される。また、図6,7の電源ライン1および接地ライン2は、それぞれ内部電源ライン101および内部接地ライン102に置換される。
【0110】
[実施の形態5]
図8は、この発明の実施の形態5に従う電源安定化回路の構成の一例を示す図である。
【0111】
図8を参照して、電源安定化回路200は、LSI100に結合される電源ライン1と接地ライン2との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11と、NチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極と電源ライン1との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ22と、PチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極と接地ライン2との間に結合されたPチャネルMOSトランジスタ23とを含む。
【0112】
本実施の形態の電源安定化回路200は、図1の実施の形態1の電源安定化回路200におけるスイッチ回路SW1の一例として、NチャネルMOSトランジスタ22で構成したものである。また、スイッチ回路SW2の一例として、PチャネルMOSトランジスタ23で構成したものである。よって、共通する部分についての詳細な説明は省略する。
【0113】
NチャネルMOSトランジスタ22は、ゲート電極が図示しない制御信号CNT3の入力端子に接続され、ドレインが電源ライン1に接続され、ソースがNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極に接続される。
【0114】
NチャネルMOSトランジスタ22は、制御信号CNT3の電位に応じてオン/オフされると、電源ライン1とNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極とを電気的に結合/分離する。
【0115】
NチャネルMOSトランジスタ22は、LSI100の動作期間において、Hレベルの制御信号CNT3に応じてオン状態となると、電源ライン1とNチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極とを電気的に結合する。
【0116】
一方、NチャネルMOSトランジスタ22は、LSI100の非動作期間において、Lレベルの制御信号CNT3に応じてオフ状態となると、MOS容量に対する電源電位VDDと接地電位VSSとの間のパスが切断されることから、ゲートリークの発生が抑制される。
【0117】
PチャネルMOSトランジスタ23は、ゲート電極が図示しない制御信号CNT4の入力端子に接続され、ソースがPチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極に、ドレインが接地ライン2に接続される。
【0118】
PチャネルMOSトランジスタ23は、制御信号CNT4の電位に応じてオン/オフされると、接地ライン2とPチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極とを電気的に結合/分離する。
【0119】
PチャネルMOSトランジスタ23は、LSI100の動作期間において、Lレベルの制御信号CNT4に応じてオン状態となると、接地ライン2とPチャネルMOSトランジスタ11のゲート電極とを電気的に結合する。
【0120】
一方、PチャネルMOSトランジスタ23は、LSI100の非動作期間において、Hレベルの制御信号CNT4に応じてオフ状態となると、MOS容量に対する電源電位VDDと接地電位VSSとの間のパスが切断されることから、ゲートリークの発生が抑制される。
【0121】
以上をまとめると、LSI100の動作期間においては、NチャネルMOSトランジスタ22およびPチャネルMOSトランジスタ23は、いずれもオン状態となり、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量によって、LSI100の電源安定化が図られる。
【0122】
一方、LSI100の非動作期間においては、NチャネルMOSトランジスタ22およびPチャネルMOSトランジスタ23は、いずれもオフ状態となり、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量におけるゲートリークの発生を抑制することができる。
【0123】
なお、LSI100の動作期間において、オンされたNチャネルMOSトランジスタ22のソース−ドレイン間には閾値電圧分の電位降下が生じることから、Nチャネルトランジスタ10のゲート電位は、電源電位VDDから閾値電圧だけ低い電位となる。
【0124】
また、オンされたPチャネルMOSトランジスタ23のソース−ドレイン間には閾値電圧分の電位上昇が生じることから、PチャネルMOSトランジスタ11のゲート電位は接地電位VSSから閾値電圧だけ高い電位となる。
【0125】
したがって、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量には、電源電位VDDと接地電位VSSとの電位差からNチャネルMOSトランジスタ22およびPチャネルMOSトランジスタ23の閾値電圧分の和に相当する電位を減じた電位が印加されることとなる。MOS容量にて発生するゲートリーク電流量は、ゲート印加電圧に比例することから、本構成によれば、LSI100の動作期間においても、ゲートリーク電流を低減し、低消費電流化を実現することが可能となる。
【0126】
[実施の形態5の変更例]
図9は、この発明の実施の形態5の変更例に従う電源安定化回路の構成の一例を示す図である。
【0127】
図9を参照して、電源安定化回路200は、LSI100に結合される電源ラン1と接地ライン2との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11と、NチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極と接地ライン2との間に結合されたPチャネルMOSトランジスタ20と、PチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極と電源ライン1との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ21とを含む。
【0128】
本実施の形態の電源安定化回路200は、図2の実施の形態1の変更例に係る電源安定化回路200におけるスイッチ回路SW3の一例として、PチャネルMOSトランジスタ20で構成したものである。また、スイッチ回路SW4の一例として、NチャネルMOSトランジスタ21で構成したものである。よって、共通する部分についての詳細な説明は省略する。
【0129】
PチャネルMOSトランジスタ20は、ゲート電極が図示しない制御信号CNT1の入力端子に接続され、ソースがNチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極に接続され、ドレインが接地ライン2に接続される。
【0130】
PチャネルMOSトランジスタ20は、LSI100の動作期間において、Lレベルの制御信号CNT1に応じてオン状態となると、接地ライン2とNチャネルMOSトランジスタ10のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に結合する。
【0131】
一方、PチャネルMOSトランジスタ20は、LSI100の非動作期間において、Hレベルの制御信号CNT1に応じてオフ状態となると、MOS容量に対する電源電位VDDと接地電位VSSとの間のパスが切断されることから、ゲートリークの発生が抑制される。
【0132】
NチャネルMOSトランジスタ21は、ゲート電極が図示しない制御信号CNT2の入力端子に接続され、ドレインが電源ライン1に接続され、ソースがPチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極に接続される。
【0133】
NチャネルMOSトランジスタ21は、LSI100の動作期間において、Hレベルの制御信号CNT2に応じてオン状態となると、電源ライン1とPチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極とを電気的に結合する。
【0134】
一方、NチャネルMOSトランジスタ21は、LSI100の非動作期間において、Lレベルの制御信号CNT2に応じてオフ状態となると、MOS容量に対する電源電位VDDと接地電位VSSとの間のパスが切断されることから、ゲートリークの発生が抑制される。
【0135】
以上をまとめると、LSI100の動作期間においては、PチャネルMOSトランジスタ20およびNチャネルMOSトランジスタ21は、いずれもオン状態となり、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量によって、LSI100の電源安定化が図られる。
【0136】
一方、LSI100の非動作期間においては、PチャネルMOSトランジスタ20およびNチャネルMOSトランジスタ21は、いずれもオフ状態となり、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量におけるゲートリークの発生を抑制することができる。
【0137】
なお、LSI100の動作期間において、オンされたPチャネルMOSトランジスタ20のソース−ドレイン間には閾値電圧分の電位上昇が生じるとともに、オンされたNチャネルMOSトランジスタ21のソース−ドレイン間には閾値電圧分の電位降下が生じることから、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量には、電源電位VDDと接地電位VSSとの電位差からPチャネルMOSトランジスタ20およびNチャネルMOSトランジスタ21の閾値電圧の和に相当する電位分を減じた電位が印加されることとなる。したがって、LSI100の動作状態においても、各MOS容量におけるゲートリークによる消費電流が抑えられることとなる。
【0138】
以上のように、この発明の実施の形態5に従えば、LSIの電源安定化を図るとともに、LSIの動作状態および非動作状態において、ゲートリークによる電流消費を抑えることができ、一層の低消費電力化を実現することができる。
【0139】
なお、本実施の形態の電源安定化回路200を、図3に示すように、LSI100内部に配設したときにおいても同様の効果を得ることができる。この場合は、スイッチ回路の制御信号CNT1,CNT2は、それぞれLSI100内部の制御部120から出力される。また、図8,9中の電源ライン1および接地ライン2は、それぞれ内部電源ライン101および内部接地ライン102に置換される。
【0140】
[実施の形態6]
図10は、この発明の実施の形態6に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【0141】
図10を参照して、電源安定化回路200は、LSI100に結合される電源ライン1と接地ライン2との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11と、電源3と電源ライン1との間に結合されたPチャネルMOSトランジスタ20とを含む。
【0142】
NチャネルMOSトランジスタ10は、ゲート電極が電源ライン1に接続され、ソース、ドレインおよび基板電極が接地ライン2に接続される。
【0143】
PチャネルMOSトランジスタ11は、ソース、ドレインおよび基板電極が電源ライン1に接続され、ゲート電極が接地ライン2に接続される。
【0144】
本実施の形態の電源安定化回路200は、図1の実施の形態1におけるスイッチ回路SW1および図2の実施の形態2におけるスイッチ回路SW4の一例として、PチャネルMOSトランジスタ20で構成したものである。
【0145】
PチャネルMOSトランジスタ20は、ゲート電極が図示しない制御信号CNT1の入力端子に接続され、ドレインが電源ライン1に接続され、ソースが電源3に接続される。
【0146】
本実施の形態では、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11により形成されるMOS容量は、スイッチ回路であるPチャネルMOSトランジスタ20を介さず、直接電源ライン1と接地ライン2との間に結合される。この点において、MOS容量とスイッチ回路であるPチャネルMOSトランジスタ20を一体として電源ライン1と接地ライン2との間に結合する実施の形態4,5の構成と相違する。
【0147】
PチャネルMOSトランジスタ20は、LSI100の動作期間において、Lレベルの制御信号CNT1に応じてオンされると、電源3と電源ライン1とを電気的に結合する。
【0148】
電源3と電源ライン1とが結合することにより、電源ライン1が電源電位VDDに駆動されると、NチャネルMOSトランジスタ10のゲート電極およびPチャネルMOSトランジスタ11のソース、ドレインおよび基板電極は、電源電位VDDとなる。
【0149】
したがって、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11により、電源電位VDDおよび接地電位VSSが安定的にLSI100に供給される。
【0150】
ここで、オン状態となったPチャネルMOSトランジスタ20は、オン抵抗として、MOS容量に直列接続される抵抗成分を有する。
【0151】
したがって、先の実施の形態で示したように、電源ライン1と接地ライン2との間にPチャネルMOSトランジスタ20とMOS容量とを一体化して配した場合、電源ライン1と接地ライン2との間には、抵抗を介してMOS容量が付加されることとなる。
【0152】
LSI100の動作期間において、内部回路110が所定の速度で動作すると、内部回路110の動作速度に応じてMOS容量への充放電が繰り返される。内部回路110の動作が高速となるに伴ない、MOS容量への充放電の速度も高速化される。
【0153】
しかしながら、抵抗を介してMOS容量が付加されているときには、抵抗に起因して充放電の過渡特性における時定数が大きくなることから、内部回路110の動作速度がある一定値以上となると、充放電が動作速度に追従できなくなり、電源ライン1と接地ライン2との間にMOS容量が存在しない状態と等しくなってしまう。
【0154】
すなわち、内部回路110の高速動作時においては、MOSトランジスタによるスイッチ回路の抵抗成分により、MOS容量による電源安定化の効果を十分に得ることができない。
【0155】
そこで、図10に示すように、MOS容量をスイッチ回路であるPチャネルMOSトランジスタ20を介さず、直接電源ライン1と接地ライン2との間に結合する本実施の形態によれば、PチャネルMOSトランジスタ20のオン抵抗による高周波特性の劣化を招くことなく、高速動作においても電源安定化の効果を最大限に享受することができる。
【0156】
なお、LSI100の非動作期間においては、Hレベルの制御信号CNT1に応じてPチャネルMOSトランジスタ20がオフ状態となると、電源3から電源ライン1に対しての電源電位VDDの供給が行なわれない。
【0157】
したがって、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量に対して、電源電位VDDと接地電位VSSとのパスが切断されることから、ゲートリーク電流の発生が抑えられる。
【0158】
さらに、図示しないLSI100の内部回路110に対する電源電位VDDと接地電位VSSとの間のパスも切断されることから、内部回路110におけるリーク電流の発生も抑制することができる。
【0159】
[実施の形態6の変更例1]
図11は、この発明の実施の形態6の変更例1に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【0160】
図11を参照して、電源安定化回路200は、LSI100に結合される電源ライン1と接地ライン2との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11と、接地ライン2と接地電位との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ22とを含む。
【0161】
NチャネルMOSトランジスタ10は、ゲート電極が電源ライン1に接続され、ソース、ドレインおよび基板電極が接地ライン2に接続される。
【0162】
PチャネルMOSトランジスタ11は、ソース、ドレインおよび基板電極が電源ライン1に接続され、ゲート電極が接地ライン2に接続される。
【0163】
本実施の形態の電源安定化回路200は、図2の実施の形態2におけるスイッチ回路SW3および図1の実施の形態1におけるスイッチ回路SW2の一例として、NチャネルMOSトランジスタ22で構成したものである。
【0164】
NチャネルMOSトランジスタ22は、ゲート電極が図示しない制御信号CNT3の入力端子に接続され、ドレインが接地ライン2に接続され、ソースが接地電位に接続される。
【0165】
図11では、図10と同様に、MOS容量は、スイッチ回路であるNチャネルMOSトランジスタ22を介さず、直接電源ライン1と接地ラインとの間に結合される。
【0166】
これにより、先述のように、LSI100の動作期間において、NチャネルMOSトランジスタ22のオン抵抗による高周波特性の劣化を招くことなく、高速動作においても電源安定化の効果を最大限に享受することができる。
【0167】
また、LSI100の非動作期間においては、Lレベルの制御信号CNT3に応じてNチャネルMOSトランジスタ22がオフされると、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量におけるゲートリーク電流の発生が抑えられるとともに、内部回路110におけるリーク電流の発生も抑制することができる。
【0168】
[実施の形態6の変更例2]
図12は、この発明の実施の形態6の変更例2に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【0169】
図12を参照して、電源安定化回路200は、LSI100に結合される電源ライン1と接地ライン2との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11と、電源3と電源ライン1との間に結合されたPチャネルMOSトランジスタ20と、接地ライン2と接地電位との間に結合されたNチャネルMOSトランジスタ22とを含む。
【0170】
本実施の形態の電源安定化回路200は、図1の実施の形態1におけるスイッチ回路SW1および図2の実施の形態2におけるスイッチ回路SW4の一例として、PチャネルMOSトランジスタ20で構成したものである。
【0171】
さらに、図2の実施の形態2におけるスイッチ回路SW3および図1の実施の形態1におけるスイッチ回路SW2の一例として、NチャネルMOSトランジスタ22で構成したものである。
【0172】
PチャネルMOSトランジスタ20は、ゲート電極が図示しない制御信号CNT1の入力端子に接続され、ソースが電源3に接続され、ドレインが電源ライン1に接続される。
【0173】
PチャネルMOSトランジスタ20は、LSI100の動作期間において、Lレベルの制御信号CNT1に応じてオンされると、電源3と電源ライン1とを電気的に結合する。これにより、電源ライン1は電源電位VDDに駆動される。
【0174】
一方、PチャネルMOSトランジスタ20は、LSI100の非動作期間において、Hレベルの制御信号CNT1に応じてオフされると、電源3と電源ライン1とを電気的に分離する。
【0175】
NチャネルMOSトランジスタ22は、ゲート電極が図示しない制御信号CNT3の入力端子に接続され、ドレインが接地ライン2に接続され、ソースが接地電位に接続される。
【0176】
NチャネルMOSトランジスタ22は、LSI100の動作期間において、Hレベルの制御信号CNT3に応じてオンされると、接地電位と接地ライン2とを電気的に結合する。これにより、接地ライン2は接地電位VSSに駆動される。
【0177】
一方、NチャネルMOSトランジスタ22は、LSI100の非動作期間において、Lレベルの制御信号に応じてオフ状態となると、接地電位と接地ライン2とを電気的に分離する。
【0178】
図12では、図10,11と同様に、MOS容量は、スイッチ回路であるPチャネルMOSトランジスタ20およびNチャネルMOSトランジスタ22を介さず、直接電源ライン1と接地ラインとの間に結合される。
【0179】
したがって、LSI100の動作期間において、PチャネルMOSトランジスタ20およびNチャネルMOSトランジスタ22のオン抵抗による高周波特性の劣化を招くことなく、高速動作においても電源安定化の効果を最大限に享受することができる。
【0180】
また、LSI100の非動作期間においては、PチャネルMOSトランジスタ20およびNチャネルMOSトランジスタ22のいずれもがオフされると、NチャネルMOSトランジスタ10およびPチャネルMOSトランジスタ11からなるMOS容量におけるゲートリーク電流の発生が抑えられるとともに、内部回路110におけるリーク電流の発生も抑制することができる。
【0181】
以上のように、この発明の実施の形態6に従えば、LSIの動作期間において、MOSトランジスタからなるスイッチ回路を介さずに、電源ラインと接地ラインとの間にMOS容量を直結することにより、MOSトランジスタのオン抵抗による高周波特性の劣化を回避して、高速動作においても電源安定化による安定動作が保証される。
【0182】
また、LSIの非動作期間において、電源電位と接地電位との間のパスを切断することにより、MOS容量におけるゲートリーク電流の発生を抑えるとともに、内部回路におけるリーク電流の発生を抑制することができることから、一層の低消費電流化が実現される。
【0183】
以上に挙げた実施の形態1〜6のうち、実施の形態5,6においては、スイッチ回路の一例としてMOSトランジスタを用いる構成について示した。ここで、スイッチ回路のMOSトランジスタのゲート酸化膜を内部回路等に含まれる他のMOSトランジスタのゲート酸化膜よりも厚膜化すれば、スイッチ回路のオン状態、すなわち、MOSトランジスタのオン状態において、スイッチ回路内で生じるゲートリーク電流を低減することができる。したがって、LSIの動作期間において一層の低消費電流が可能となる。
【0184】
今回開示された実施の形態はすべ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、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。
【0185】
【発明の効果】
以上のように、この発明の電源安定化回路によれば、LSIの動作状態の応じて、電源電位と接地電位との間を電気的に結合/分離するスイッチ回路をMOS容量に付加した構成することにより、LSIの電源安定化を図るとともに、MOS容量を形成するMOSトランジスタのゲートリークによる消費電流の増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【図2】この発明の実施の形態1の変更例に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態2に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【図4】図3の電源安定化回路200の配置例を概略的に示す図である。
【図5】この発明の実施の形態3に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【図6】この発明の実施の形態4に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【図7】この発明の実施の形態4の変更例に従う電源安定化回路の構成の一例を示す図である。
【図8】この発明の実施の形態5に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【図9】この発明の実施の形態5の変更例に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【図10】この発明の実施の形態6に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【図11】この発明の実施の形態6の変更例1に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【図12】この発明の実施の形態6の変更例2に従う電源安定化回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 電源ライン、2 接地ライン、3 電源、10,10a,10b・・・,20,22 NチャネルMOSトランジスタ、11,11a,11b・・・,21,23 PチャネルMOSトランジスタ、100 LSI、100a,100b・・・ ブロック、101,101a,101b・・・ 内部電源ライン、102,102a,102b・・・ 内部接地ライン、110,110a,110b・・・ 内部回路、111 電源端子、112 接地端子、120 制御部、200,200a,200b・・・ 電源安定化回路、SW1,SW1a,SW1b・・・,SW2,SW2a,SW2b・・・,SW3,SW4 スイッチ回路、CNT1,CNT1a,CNT1b・・・,CNT2,CNT2a,CNT2b・・・,CNT3,CNT4 制御信号、VDD 電源電位、VSS 接地電位。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply stabilization circuit, and more particularly to a power supply stabilization circuit added to a power supply circuit for supplying a power supply potential and a ground potential, and a semiconductor integrated circuit device including the same.
[0002]
[Prior art]
For the purpose of guaranteeing a stable operation of an LSI (semiconductor integrated circuit), a decoupling capacitance as a power supply stabilizing circuit is provided between a power supply line transmitting a power supply potential to an internal circuit of the LSI and a ground line transmitting a ground potential. Be placed.
[0003]
As the decoupling capacitance, a so-called MOS capacitance formed by the gate capacitance of a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor is generally used (for example, see Patent Document 1).
[0004]
Since the larger the capacitance value of the decoupling capacitor is, the more effective the stabilization of the power supply voltage is. The capacity of the MOS capacitor is increased by increasing the gate area of the MOS transistor and reducing the thickness of the gate oxide film. ing.
[0005]
On the other hand, in recent LSI manufacturing process technology, as transistor miniaturization progresses, in a miniaturized transistor of 100 nanonodes or less, the thickness of the gate oxide film becomes thinner, and gate leakage occurs between the gate electrode and the substrate. There is a problem that occurs.
[0006]
Since the current due to the gate leakage causes an increase in the power consumption of the entire circuit, it is becoming more and more remarkable in today's thinner gate oxide film.
[0007]
Note that a current due to gate leakage is generated by charges penetrating through a gate oxide film, and thus increases in proportion to a gate area and a gate applied voltage of the transistor.
[0008]
In particular, in the above MOS capacitor, the gate area of the MOS transistor is often designed to be as large as possible in order to increase the capacitance value, and the problem of gate leakage becomes serious due to the progress of miniaturization. is expected.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-2-58275 (FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the MOS capacitor is used for stabilizing the power supply, and is a so-called auxiliary device for guaranteeing the stable operation of the LSI body.
[0011]
By the way, it is said that in the generations after the 90 nano node, the gate leakage current in the MOS transistor mounted on the LSI occupies most of the leakage current and becomes equal to the active current.
[0012]
This is only a prediction regarding the LSI body, and does not include the current consumption in the power supply stabilizing circuit which is an auxiliary device for stabilizing the power supply.
[0013]
On the other hand, in the power supply stabilizing circuit, it is not uncommon for the gate area of the MOS transistor forming the MOS capacitor to be equal to the gate area of the MOS transistor mounted on the LSI body.
[0014]
In this case, in the future of LSIs that are being miniaturized, it is determined that the current consumption of the LSI main body and the current consumption of the power supply stabilization circuit will be substantially the same. It is expected that
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power supply stabilizing circuit capable of suppressing an increase in current consumption due to gate leakage, and a semiconductor integrated circuit device including the same.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
According to the power supply stabilizing circuit according to the present invention, there is provided a power supply stabilizing circuit for stabilizing a power supply potential and a ground potential supplied to an internal circuit of a semiconductor integrated circuit, provided between the power supply potential and the ground potential. A capacitive element; and a switch circuit connected between the power supply potential and the capacitive element or between the capacitive element and the ground potential. The switch circuit electrically couples a corresponding power supply potential or ground potential to a capacitance element in an operation state of the semiconductor integrated circuit, and a corresponding power supply potential or ground potential and a capacitance in a non-operation state of the semiconductor integrated circuit. It is electrically separated from the element.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.
[0018]
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to the first embodiment of the present invention.
[0019]
Referring to FIG. 1, power supply stabilizing circuit 200 is coupled to power supply terminal 111 for supplying power supply potential VDD to LSI 100 and a ground terminal 112 for supplying ground potential VSS.
[0020]
In LSI 100, power supply terminal 111 and ground terminal 112 are coupled to internal power supply line 101 and internal ground line 102, respectively. Power supply potential VDD and ground potential VSS are supplied to internal circuit 110 via internal power supply line 101 and internal ground line 102.
[0021]
Power supply stabilizing circuit 200 includes an N-channel MOS transistor 10 and a P-channel MOS transistor 11 coupled between power supply line 1 transmitting power supply potential VDD and ground line 2 transmitting ground potential VSS, and an N-channel MOS transistor. And a switch circuit SW2 coupled between the gate electrode of the P-channel MOS transistor 11 and the ground line 2.
[0022]
The N-channel MOS transistor 10 has a gate electrode connected to the power supply line 1 via the switch circuit SW1, a source, a drain, and a substrate electrode connected to the ground line 2, and forms a MOS capacitance.
[0023]
The switch circuit SW1 is turned on / off in response to a control signal CNT1 for controlling the operation / non-operation of the LSI 100, thereby electrically coupling / separating the power supply line 1 and the gate electrode of the N-channel MOS transistor 10. I do.
[0024]
The P-channel MOS transistor 11 has a gate electrode connected to the ground line 2 via the switch circuit SW2, a source, a drain, and a substrate electrode connected to the power supply line 1 to form a MOS capacitor.
[0025]
The switch circuit SW2 is electrically turned on / off in response to the control signal CNT2 to electrically couple / separate the gate electrode of the P-channel MOS transistor 11 from the ground line 2.
[0026]
In the above configuration, during the operation period of the LSI 100, the switch circuit SW1 is turned on, and electrically couples the power supply line 1 and the gate electrode of the N-channel MOS transistor 10. At the same time, switch circuit SW2 is turned on, and electrically couples ground line 2 to the gate electrode of P-channel MOS transistor 11.
[0027]
As described above, the MOS capacitor including the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 enables stable supply of the power supply potential VDD and the ground potential VSS as the decoupling capacitance during the operation period of the LSI 100.
[0028]
On the other hand, during the non-operation period of the LSI 100, the switch circuit SW1 is turned off, and electrically separates the power supply line 1 from the gate electrode of the N-channel MOS transistor 10. As a result, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS is cut off in the MOS capacitor including the N-channel MOS transistor 10.
[0029]
At the same time, the switch circuit SW2 is turned off, and electrically separates the ground line 2 from the gate electrode of the P-channel MOS transistor 11. As a result, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS is cut off even in the MOS capacitor including the P-channel MOS transistor 11.
[0030]
Therefore, during the non-operation period of the LSI 100, no gate leakage occurs in the MOS capacitor, so that current consumption due to the gate leakage current can be suppressed.
[0031]
In this case, the effect of stabilizing the power supply by the MOS capacitor cannot be obtained, but no problem occurs because the LSI 100 itself is in the non-operation state.
[0032]
Further, in the present embodiment, the power supply stabilizing circuit 200 has a configuration in which the MOS capacitor formed of the N-channel MOS transistor 10 and the MOS capacitor formed of the P-channel MOS transistor 11 are paired. The same effect can be obtained by adopting the configuration used in.
[0033]
[Modification of First Embodiment]
FIG. 2 shows a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a modification of the first embodiment of the present invention.
[0034]
Referring to FIG. 2, power supply stabilizing circuit 200 includes N-channel MOS transistor 10 and P-channel MOS transistor 11 coupled between power supply line 1 and ground line 2 coupled to LSI 100, and N-channel MOS transistor A switch circuit SW3 coupled between the source, drain and substrate electrodes of 10 and the ground line 2, and a switch circuit SW4 coupled between the source, drain and substrate electrodes of the P-channel MOS transistor 11 and the power supply line 1 And
[0035]
N-channel MOS transistor 10 has a gate electrode connected to power supply line 1, a source, a drain, and a substrate electrode connected to ground line 2 via switch circuit SW3, and forms a MOS capacitor as in the first embodiment. .
[0036]
The switch circuit SW3 turns on / off in response to a control signal CNT3 for controlling operation / non-operation of the LSI 100, thereby electrically connecting the ground line 2 with the source, drain and substrate electrode of the N-channel MOS transistor 10. Binding / separating to
[0037]
P-channel MOS transistor 11 has a gate electrode connected to ground line 2, a source, a drain, and a substrate electrode connected to power supply line 1 via switch circuit SW4, and forms a MOS capacitor as in the first embodiment. .
[0038]
The switch circuit SW4 is turned on / off according to the control signal CNT4 to electrically couple / separate the power supply line 1 from the source, drain and substrate electrode of the P-channel MOS transistor 11.
[0039]
In the above configuration, during the operation period of the LSI 100, the switch circuit SW3 is turned on, and electrically connects the ground line 2 to the source and drain of the N-channel MOS transistor 10 and the substrate electrode. At the same time, switch circuit SW4 is turned on, and electrically couples power supply line 1 with the source and drain of P-channel MOS transistor 11 and the substrate electrode.
[0040]
Thus, the power supply potential VDD and the ground potential VSS supplied to the LSI 100 are stabilized by the MOS capacitance including the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11.
[0041]
On the other hand, during the non-operation period of the LSI 100, the switch circuit SW3 is turned off, and electrically separates the ground line 2 from the source and drain of the N-channel MOS transistor 10 and the substrate electrode. As a result, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS is cut off in the MOS capacitor including the N-channel MOS transistor 10.
[0042]
At the same time, the switch circuit SW4 is turned off, and electrically separates the power supply line 1 from the source and drain of the P-channel MOS transistor 11 and the substrate electrode. As a result, a path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS is cut off in the MOS capacitor including the P-channel MOS transistor 11.
[0043]
Therefore, since no gate leakage occurs in each MOS capacitor, current consumption due to gate leakage current can be suppressed.
[0044]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, in the power supply stabilizing circuit, the switch circuit for coupling / separating between the power supply potential and the ground potential according to the operation / non-operation state of the LSI is provided by the MOS transistor In addition to stabilizing the power supply of the LSI, it is possible to suppress an increase in current consumption due to gate leakage of the MOS transistor.
[0045]
[Embodiment 2]
FIG. 3 shows a configuration of a power supply stabilizing circuit according to the second embodiment of the present invention.
[0046]
Referring to FIG. 3, power supply stabilizing circuit 200 is provided inside LSI 100, and is coupled to internal power supply line 101 and internal ground line 102. Power supply potential VDD and ground potential VSS are applied to internal power supply line 101 and internal ground line 102 via power supply terminal 111 and ground terminal 112, respectively.
[0047]
Power supply stabilizing circuit 200 includes an N-channel MOS transistor 10 and a P-channel MOS transistor 11 coupled between internal power supply line 101 and internal ground line 102, and a gate between N-channel MOS transistor 10 and internal power supply line 101. A switch circuit SW1 coupled between the gate electrode of P-channel MOS transistor 11 and internal ground line 102 is included.
[0048]
This embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 only in that a power supply stabilizing circuit 200 is arranged inside an LSI 100, and has a common circuit configuration. Therefore, a detailed description of the overlapping part will be omitted.
[0049]
As shown in FIG. 3, control signals CNT1 and CNT2 for controlling on / off operations of the switch circuits SW1 and SW2 are output from a control circuit 120 in the LSI 100. The control circuit 120 outputs the control signals CNT1 and CNT2 at the timing when the operation / non-operation of the LSI 100 is switched.
[0050]
In the above configuration, during the operation period of the LSI 100, the switch circuit SW1 is turned on, and electrically connects the internal power supply line 101 and the gate electrode of the N-channel MOS transistor 10. At the same time, switch circuit SW2 is turned on, and electrically couples internal ground line 102 to the gate electrode of P-channel MOS transistor 11. Thus, the MOS capacitor including N-channel MOS transistor 10 and P-channel MOS transistor 11 stably supplies power supply potential VDD and ground potential VSS to internal circuit 110.
[0051]
On the other hand, during the non-operation period of the LSI 100, the switch circuit SW1 is turned off, and electrically separates the internal power supply line 101 from the gate electrode of the N-channel MOS transistor 10. As a result, the path between internal power supply line 101 and internal ground line 102 is cut off in the MOS capacitor formed of N-channel MOS transistor 10.
[0052]
At the same time, switch circuit SW2 is turned off, and electrically separates internal ground line 102 from the gate electrode of P-channel MOS transistor 11. As a result, the path between the internal power supply line 101 and the internal ground line 102 is cut off even in the MOS capacitor including the P-channel MOS transistor 11.
[0053]
Therefore, during the non-operation period of the LSI 100, no gate leakage occurs in the MOS capacitor, so that current consumption due to the gate leakage current can be suppressed.
[0054]
FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of arrangement of power supply stabilizing circuit 200 in FIG.
Referring to FIG. 4, power supply stabilizing circuit 200 is provided in a hatched area on an outer peripheral portion of LSI 100.
[0055]
In the shaded region, an internal power supply line 101 and an internal ground line 102 are wired, and the power supply potential VDD and the ground potential VSS are transmitted to the internal circuit 110.
[0056]
In the present embodiment, as an example, the configuration in which the power supply stabilizing circuit 200 is arranged in an empty area on the outer periphery of the LSI 100 has been described. , Can be arranged in any area.
[0057]
Further, the power supply stabilization circuit 200 mounted inside the LSI 100 is not limited to the configuration shown in the present embodiment, and the same effect can be obtained by employing the configuration shown in FIG.
[0058]
Further, the MOS capacitor can be configured with only one of the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11.
[0059]
As described above, according to the second embodiment of the present invention, in the power supply circuit disposed inside the LSI, by controlling the ON / OFF of the switch circuit according to the operation / non-operation of the LSI, the power supply can be stabilized. It is possible to suppress an increase in current consumption due to gate leakage.
[0060]
Since the power supply stabilization circuit is formed in a free area in the LSI or in a trunk area such as an internal power supply line, an increase in circuit size due to the arrangement of the power supply stabilization circuit is avoided.
[0061]
[Embodiment 3]
FIG. 5 shows a configuration of a power supply stabilizing circuit according to the third embodiment of the present invention.
[0062]
Referring to FIG. 5, LSI 100 is divided into a plurality of blocks 100a, 100b... (Not shown) according to the operation content. Power supply stabilization circuits 200a, 200b (not shown) for stabilizing the power supply potential VDD and the ground potential VSS supplied to the internal circuits 110a, 110b,. Is established.
[0063]
The power stabilizing circuits 200a, 200b,... May be arranged only in blocks that require power supply according to the operation of each block 100a, 100b,.
[0064]
Also in the present embodiment, the power supply stabilizing circuits 200a, 200b,..., As in the arrangement example of the second embodiment shown in FIG. As long as the element does not exist, the element can be arranged in any area.
[0065]
The circuit configuration of each of the power stabilizing circuits 200a, 200b,... Is the same as the configuration shown in FIG. For example, referring to block 100a, power supply stabilizing circuit 200a includes a MOS capacitor including MOS transistors 10a and 11a coupled between internal power supply line 101a and internal ground line 102a, an N-channel MOS transistor 10a and an internal It has a switch circuit SW1a coupled between the power supply line 101a and a switch circuit SW2a coupled between the P-channel MOS transistor 11a and the internal ground line 102a.
[0066]
The internal power supply lines 101a, 101b,... And the internal ground lines 102a, 102b,... Are separately arranged corresponding to the blocks 100a, 100b,. Thus, the power supply potential VDD and the ground potential VSS are independently supplied for each block.
[0067]
At this time, since the substrate electrodes of the P-channel MOS transistors 11a, 11b,... Are connected to the internal power supply lines 101a, 101b,. The substrate of the MOS transistor is also separated for each block.
[0068]
In the above configuration, on / off control of the switch circuits SW1a, SW2a, SW1b, SW2b,... Included in each of the power stabilizing circuits 200a, 200b,. .. Are performed independently in block units in accordance with control signals CNT1a, CNT2a, CNT1b, CNT2b...
[0069]
For example, when the block 100a is in the operating state and the blocks 100b are inoperative, the power supply potential VDD and the ground potential VSS are supplied only to the block 100a. Further, in power supply stabilizing circuit 200a, switch circuits SW1a and SW2a are turned on in response to control signals CNT1a and CNT2a. Thus, N-channel MOS transistor 10a and P-channel MOS transistor 11a act as decoupling capacitors.
[0070]
On the other hand, in power supply stabilizing circuit 200b, switch circuits SW1b and SW2b are turned off, and the path between internal power supply line 101b and internal ground line 102b is disconnected. In the power supply stabilizing circuits 200c (not shown), the paths between the internal power supply lines 101c and the internal ground lines 102c are similarly disconnected.
[0071]
.., The power supply stabilization circuits 200b, 200c,... In the non-operational blocks 100b, 100c,. Is suppressed.
[0072]
As described above, according to the third embodiment of the present invention, LSI 100 is divided into a plurality of blocks, and a power supply potential and a ground potential supply source and a power supply stabilization circuit are provided for each block as necessary. By activating only the power supply stabilization circuit corresponding to the block in operation and activating the power supply stabilization circuit corresponding to the block in non-operation, current consumption due to gate leakage can be reduced. It can be further reduced.
[0073]
[Embodiment 4]
FIG. 6 shows an example of a configuration of a power supply stabilizing circuit according to the fourth embodiment of the present invention.
[0074]
Referring to FIG. 6, power supply stabilizing circuit 200 includes an N-channel MOS transistor 10 and a P-channel MOS transistor coupled between power supply line 1 transmitting power supply potential VDD to LSI 100 and ground line 2 transmitting ground potential VSS. MOS transistor 11, P-channel MOS transistor 20 coupled between the gate electrode of N-channel MOS transistor 10 and power supply line 1, and coupled between the gate electrode of P-channel MOS transistor 11 and ground line 2 N channel MOS transistor 21.
[0075]
The power supply stabilization circuit 200 of the present embodiment is configured by a P-channel MOS transistor 20 as an example of the switch circuit SW1 in the power supply stabilization circuit 200 of the first embodiment of FIG. Further, as an example of the switch circuit SW2, the switch circuit SW2 is configured by an N-channel MOS transistor 21. Therefore, a detailed description of common parts is omitted.
[0076]
P-channel MOS transistor 20 has a gate electrode connected to an input terminal (not shown) of control signal CNT1 for controlling the operation state of LSI 100, a source connected to power supply line 1, and a drain connected to the gate of N-channel MOS transistor 10. Connected to electrodes.
[0077]
When turned on / off according to the potential of control signal CNT1, P channel MOS transistor 20 electrically couples / separates power supply line 1 and the gate electrode of N channel MOS transistor.
[0078]
Here, the control signal CNT1 input from a control signal input terminal (not shown) is a signal that transitions between two potential states corresponding to H (logic high) and L (logic low). It becomes L level and becomes H level in the non-operation state.
[0079]
Therefore, when P-channel MOS transistor 20 is turned on in response to L-level control signal CNT1 during the operation of LSI 100, power supply line 1 and the gate electrode of N-channel MOS transistor 10 are electrically coupled.
[0080]
On the other hand, when the P-channel MOS transistor 20 is turned off in response to the H-level control signal CNT1 during the non-operation period of the LSI 100, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS for the MOS capacitor is cut off. Therefore, occurrence of gate leak is suppressed.
[0081]
The N-channel MOS transistor 21 has a gate electrode connected to the input terminal of the control signal CNT2 (not shown), a drain connected to the gate electrode of the P-channel MOS transistor 11, and a source connected to the ground line 2.
[0082]
When turned on / off according to the potential of control signal CNT2, N-channel MOS transistor 21 electrically couples / separates ground line 2 from the gate electrode of P-channel MOS transistor 11.
[0083]
Here, the control signal CNT2 is a signal that transitions between two potential states corresponding to H and L, and is at the H level when the LSI 100 is in the operating state, and is at the L level when the LSI 100 is not operating.
[0084]
Therefore, when N-channel MOS transistor 21 is turned on in response to H-level control signal CNT2 during the operation period of LSI 100, ground line 2 and the gate electrode of P-channel MOS transistor 11 are electrically coupled.
[0085]
On the other hand, when the N-channel MOS transistor 21 is turned off in response to the L-level control signal CNT2 during the non-operation period of the LSI 100, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS for the MOS capacitor is cut off. Therefore, occurrence of gate leak is suppressed.
[0086]
To summarize the above, during the operation period of the LSI 100, both the P-channel MOS transistor 20 and the N-channel MOS transistor 21 are turned on, and the MOS capacitance of the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 causes Power supply stabilization is achieved.
[0087]
On the other hand, during the non-operating period of the LSI 100, both the P-channel MOS transistor 20 and the N-channel MOS transistor 21 are turned off, and a gate leak occurs in the MOS capacitor including the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11. Can be suppressed.
[0088]
Note that, during the operation period of the LSI 100, since no potential drop occurs between the source and the drain of the turned on P-channel MOS transistor 20, the gate potential of the N-channel transistor 10 becomes equal to the power supply potential VDD.
[0089]
Further, since the potential does not increase between the drain and the source of the turned on N-channel MOS transistor 11, the gate potential of the P-channel MOS transistor 11 becomes equal to the ground potential VSS.
[0090]
Therefore, the MOS capacitor composed of the N-channel MOS transistor 11 and the P-channel MOS transistor 11 stores a maximum amount of charge due to the potential difference between the power supply potential VDD and the ground potential VSS, so that a high power supply stabilizing effect can be obtained. it can.
[0091]
[Modification of Embodiment 4]
FIG. 7 shows an example of a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.
[0092]
Referring to FIG. 7, power supply stabilizing circuit 200 includes an N-channel MOS transistor 10 and a P-channel MOS transistor 11 coupled between power supply line 1 and ground line 2 coupled to LSI 100, and an N-channel MOS transistor An N-channel MOS transistor 22 coupled between the source, drain and substrate electrodes of P10 and ground line 2 and a P-channel MOS transistor 11 coupled between the source, drain and substrate electrodes of P-channel MOS transistor 11 and power supply line 1 And a channel MOS transistor 23.
[0093]
The power supply stabilization circuit 200 of the present embodiment is configured by an N-channel MOS transistor 22 as an example of the switch circuit SW3 in the power supply stabilization circuit 200 of FIG. Further, as an example of the switch circuit SW4, the switch circuit SW4 is configured by a P-channel MOS transistor 23. Therefore, a detailed description of common parts is omitted.
[0094]
N-channel MOS transistor 22 has a gate electrode connected to an input terminal (not shown) of control signal CNT3, a drain connected to the source and drain of N-channel MOS transistor 10, and a substrate electrode, and a source connected to ground line 2. Is done.
[0095]
When turned on / off according to the potential of control signal CNT3, N-channel MOS transistor 22 electrically couples / separates ground line 2 from the source / drain of N-channel MOS transistor 10 and the substrate electrode.
[0096]
Here, the control signal CNT3 input from a control signal input terminal (not shown) is a signal that transitions between two potential states corresponding to H and L, becomes H level when the LSI 100 is operating, and becomes non-operating Sometimes, it is at L level.
[0097]
Therefore, when the N-channel MOS transistor 22 is turned on in response to the H-level control signal CNT3 during the operation period of the LSI 100, the ground line 2 and the source, drain and substrate electrode of the N-channel MOS transistor 10 are electrically connected. Join.
[0098]
On the other hand, when the N-channel MOS transistor 22 is turned off in response to the L-level control signal during the non-operation period of the LSI 100, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS for the MOS capacitor is disconnected. Thus, the occurrence of gate leak is suppressed.
[0099]
The P-channel MOS transistor 23 has a gate electrode connected to an input terminal of a control signal CNT4 (not shown), a source connected to the power supply line 1, and a drain connected to the source, drain and substrate electrode of the P-channel MOS transistor 11.
[0100]
When turned on / off according to the potential of control signal CNT4, P-channel MOS transistor 23 electrically couples / separates power supply line 1 from the source / drain of P-channel MOS transistor 11 and the substrate electrode.
[0101]
The control signal CNT4 is a signal that transitions between two potential states corresponding to H and L, and goes to L level when the LSI 100 is in the operating state, and goes to H level when the LSI 100 is in the inactive state.
[0102]
Therefore, when P-channel MOS transistor 23 is turned on in response to L-level control signal CNT4 during the operation period of LSI 100, power supply line 1 and the source, drain and substrate electrode of P-channel MOS transistor 11 are electrically connected. Join.
[0103]
On the other hand, when the P-channel MOS transistor 23 is turned off in response to the H-level control signal CNT4 during the non-operation period of the LSI 100, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS for the MOS capacitor is disconnected. Therefore, occurrence of gate leak is suppressed.
[0104]
In summary, during the operation period of the LSI 100, both the N-channel MOS transistor 22 and the P-channel MOS transistor 23 are turned on, and the MOS capacitance of the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 causes Power supply stabilization is achieved.
[0105]
On the other hand, during the non-operating period of the LSI 100, both the N-channel MOS transistor 22 and the P-channel MOS transistor 23 are turned off, and the gate leakage in the MOS capacitor formed by the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 occurs. Can be suppressed.
[0106]
Note that during the operation period of the LSI 100, no potential rise occurs between the source and the drain of the turned on N-channel MOS transistor 22 due to the threshold voltage, and the potential between the source and the drain of the turned on P-channel MOS transistor 23 does not rise. Since no drop occurs, the MOS capacitor composed of the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 stores a maximum amount of charge due to the potential difference between the power supply potential VDD and the ground potential VSS.
[0107]
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, by turning on / off the switch circuit between the MOS capacitor and the power supply potential and the ground potential in accordance with the operation / non-operation of the LSI, Power supply potential and ground potential can be supplied stably, and current consumption due to gate leakage can be reduced.
[0108]
Further, since both the switch circuit and the decoupling capacitance are formed by MOS transistors, a power supply stabilizing circuit can be easily formed.
[0109]
Note that the same effect can be obtained when the power supply stabilizing circuit 200 according to the present embodiment shown in FIGS. 6 and 7 is provided inside the LSI 100 as shown in FIG. At this time, the control signals CNT1 and CNT2 of the switch circuit are respectively output from the control unit 120 inside the LSI 100. 6 and 7 are replaced with an internal power supply line 101 and an internal ground line 102, respectively.
[0110]
[Embodiment 5]
FIG. 8 shows an example of a configuration of a power supply stabilizing circuit according to the fifth embodiment of the present invention.
[0111]
Referring to FIG. 8, power supply stabilizing circuit 200 includes an N-channel MOS transistor 10 and a P-channel MOS transistor 11 coupled between power supply line 1 and ground line 2 coupled to LSI 100, and an N-channel MOS transistor 10 includes an N-channel MOS transistor 22 coupled between the gate electrode 10 and power supply line 1, and a P-channel MOS transistor 23 coupled between the gate electrode of P-channel MOS transistor 11 and ground line 2.
[0112]
The power supply stabilizing circuit 200 of the present embodiment is configured by an N-channel MOS transistor 22 as an example of the switch circuit SW1 in the power supply stabilizing circuit 200 of the first embodiment of FIG. In addition, as an example of the switch circuit SW2, a P-channel MOS transistor 23 is used. Therefore, a detailed description of common parts is omitted.
[0113]
The N-channel MOS transistor 22 has a gate electrode connected to the input terminal of the control signal CNT3 (not shown), a drain connected to the power supply line 1, and a source connected to the gate electrode of the N-channel MOS transistor 10.
[0114]
When turned on / off according to the potential of control signal CNT3, N-channel MOS transistor 22 electrically couples / separates power supply line 1 and the gate electrode of N-channel MOS transistor 10.
[0115]
N-channel MOS transistor 22 electrically connects power supply line 1 and the gate electrode of N-channel MOS transistor 10 when turned on in response to H-level control signal CNT3 during the operation period of LSI 100.
[0116]
On the other hand, when the N-channel MOS transistor 22 is turned off in response to the L-level control signal CNT3 during the non-operation period of the LSI 100, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS for the MOS capacitor is disconnected. Therefore, occurrence of gate leak is suppressed.
[0117]
The P-channel MOS transistor 23 has a gate electrode connected to the input terminal of the control signal CNT4 (not shown), a source connected to the gate electrode of the P-channel MOS transistor 11, and a drain connected to the ground line 2.
[0118]
When turned on / off in response to the potential of control signal CNT4, P-channel MOS transistor 23 electrically couples / separates ground line 2 from the gate electrode of P-channel MOS transistor 11.
[0119]
P channel MOS transistor 23 electrically connects ground line 2 and the gate electrode of P channel MOS transistor 11 when turned on in response to L level control signal CNT4 during the operation period of LSI 100.
[0120]
On the other hand, when the P-channel MOS transistor 23 is turned off in response to the H-level control signal CNT4 during the non-operation period of the LSI 100, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS for the MOS capacitor is disconnected. Therefore, occurrence of gate leak is suppressed.
[0121]
In summary, during the operation period of the LSI 100, both the N-channel MOS transistor 22 and the P-channel MOS transistor 23 are turned on, and the MOS capacitance of the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 causes Power supply stabilization is achieved.
[0122]
On the other hand, during the non-operating period of the LSI 100, both the N-channel MOS transistor 22 and the P-channel MOS transistor 23 are turned off, and the gate leakage in the MOS capacitor formed by the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 occurs. Can be suppressed.
[0123]
Note that during the operation period of the LSI 100, a potential drop corresponding to the threshold voltage occurs between the source and the drain of the turned on N-channel MOS transistor 22, so that the gate potential of the N-channel transistor 10 is only the threshold voltage from the power supply potential VDD. The potential becomes low.
[0124]
Further, since a potential rise corresponding to the threshold voltage occurs between the source and the drain of the turned on P-channel MOS transistor 23, the gate potential of the P-channel MOS transistor 11 becomes higher than the ground potential VSS by the threshold voltage.
[0125]
Therefore, the MOS capacitor composed of N-channel MOS transistor 10 and P-channel MOS transistor 11 has a potential corresponding to the sum of the threshold voltages of N-channel MOS transistor 22 and P-channel MOS transistor 23 based on the potential difference between power supply potential VDD and ground potential VSS. That is, a potential obtained by subtracting the applied potential is applied. Since the amount of gate leakage current generated by the MOS capacitor is proportional to the gate applied voltage, according to this configuration, it is possible to reduce the gate leakage current and realize low power consumption even during the operation period of the LSI 100. It becomes possible.
[0126]
[Modification of Embodiment 5]
FIG. 9 shows an example of a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
[0127]
Referring to FIG. 9, power supply stabilizing circuit 200 includes an N-channel MOS transistor 10 and a P-channel MOS transistor 11 coupled between power supply run 1 and ground line 2 coupled to LSI 100, and an N-channel MOS transistor A P-channel MOS transistor 20 coupled between the source, drain and substrate electrodes of P10 and ground line 2 and an N-channel transistor coupled between the source, drain and substrate electrodes of P-channel MOS transistor 11 and power supply line 1 And a channel MOS transistor 21.
[0128]
The power supply stabilization circuit 200 of the present embodiment is configured by a P-channel MOS transistor 20 as an example of the switch circuit SW3 in the power supply stabilization circuit 200 according to the modification of the first embodiment of FIG. Further, as an example of the switch circuit SW4, an N-channel MOS transistor 21 is used. Therefore, a detailed description of common parts is omitted.
[0129]
P-channel MOS transistor 20 has a gate electrode connected to an input terminal of control signal CNT1 (not shown), a source connected to the source and drain and a substrate electrode of N-channel MOS transistor 10, and a drain connected to ground line 2.
[0130]
When P-channel MOS transistor 20 is turned on in response to L-level control signal CNT1 during the operation of LSI 100, ground line 2 is electrically coupled to the source and drain of N-channel MOS transistor 10 and the substrate electrode. .
[0131]
On the other hand, when the P-channel MOS transistor 20 is turned off in response to the H-level control signal CNT1 during the non-operation period of the LSI 100, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS for the MOS capacitor is cut off. Therefore, occurrence of gate leak is suppressed.
[0132]
The N-channel MOS transistor 21 has a gate electrode connected to the input terminal of the control signal CNT2 (not shown), a drain connected to the power supply line 1, and a source connected to the source, drain and substrate electrode of the P-channel MOS transistor 11.
[0133]
When the N-channel MOS transistor 21 is turned on in response to the H-level control signal CNT2 during the operation period of the LSI 100, the N-channel MOS transistor 21 electrically couples the power supply line 1 with the source, drain and substrate electrode of the P-channel MOS transistor 11. .
[0134]
On the other hand, when the N-channel MOS transistor 21 is turned off in response to the L-level control signal CNT2 during the non-operation period of the LSI 100, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS for the MOS capacitor is cut off. Therefore, occurrence of gate leak is suppressed.
[0135]
To summarize the above, during the operation period of the LSI 100, both the P-channel MOS transistor 20 and the N-channel MOS transistor 21 are turned on, and the MOS capacitance of the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 causes Power supply stabilization is achieved.
[0136]
On the other hand, during the non-operating period of the LSI 100, both the P-channel MOS transistor 20 and the N-channel MOS transistor 21 are turned off, and a gate leak occurs in the MOS capacitor including the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11. Can be suppressed.
[0137]
In the operation period of the LSI 100, a potential rise corresponding to the threshold voltage occurs between the source and the drain of the turned on P-channel MOS transistor 20, and the threshold voltage is generated between the source and the drain of the turned on N-channel MOS transistor 21. Therefore, the MOS capacitor formed of the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 has a potential difference between the power supply potential VDD and the ground potential VSS, so that the P-channel MOS transistor 20 and the N-channel MOS transistor 21 A potential obtained by subtracting a potential corresponding to the sum of the threshold voltages is applied. Therefore, even in the operation state of the LSI 100, current consumption due to gate leakage in each MOS capacitor can be suppressed.
[0138]
As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, the power supply of the LSI can be stabilized, and the current consumption due to the gate leak can be suppressed in the operating state and the non-operating state of the LSI. Electricity can be realized.
[0139]
Note that the same effect can be obtained when the power supply stabilizing circuit 200 of the present embodiment is provided inside the LSI 100 as shown in FIG. In this case, the control signals CNT1 and CNT2 of the switch circuit are respectively output from the control unit 120 inside the LSI 100. 8 and 9 are replaced with an internal power supply line 101 and an internal ground line 102, respectively.
[0140]
Embodiment 6
FIG. 10 shows a structure of a power supply stabilizing circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
[0141]
Referring to FIG. 10, power supply stabilizing circuit 200 includes an N-channel MOS transistor 10 and a P-channel MOS transistor 11 coupled between power supply line 1 and ground line 2 coupled to LSI 100, power supply 3 and power supply And a P-channel MOS transistor 20 coupled between the line 1.
[0142]
N channel MOS transistor 10 has a gate electrode connected to power supply line 1, and a source, drain and substrate electrode connected to ground line 2.
[0143]
P channel MOS transistor 11 has a source, a drain, and a substrate electrode connected to power supply line 1, and a gate electrode connected to ground line 2.
[0144]
The power supply stabilizing circuit 200 of the present embodiment is configured by a P-channel MOS transistor 20 as an example of the switch circuit SW1 in the first embodiment of FIG. 1 and the switch circuit SW4 in the second embodiment of FIG. .
[0145]
The P-channel MOS transistor 20 has a gate electrode connected to an input terminal of a control signal CNT1 (not shown), a drain connected to the power supply line 1, and a source connected to the power supply 3.
[0146]
In the present embodiment, the MOS capacitance formed by N-channel MOS transistor 10 and P-channel MOS transistor 11 is directly connected between power supply line 1 and ground line 2 without through P-channel MOS transistor 20 as a switch circuit. Be combined. In this point, the configuration is different from the configurations of the fourth and fifth embodiments in which the MOS capacitor and the P-channel MOS transistor 20 as the switch circuit are integrally connected between the power supply line 1 and the ground line 2.
[0147]
When turned on in response to an L-level control signal CNT1 during the operation of LSI 100, P-channel MOS transistor 20 electrically couples power supply 3 and power supply line 1.
[0148]
When power supply line 1 is driven to power supply potential VDD by coupling power supply 3 and power supply line 1, the gate electrode of N-channel MOS transistor 10 and the source, drain and substrate electrodes of P-channel MOS transistor 11 are connected to the power supply. It becomes the potential VDD.
[0149]
Therefore, power supply potential VDD and ground potential VSS are stably supplied to LSI 100 by N-channel MOS transistor 10 and P-channel MOS transistor 11.
[0150]
Here, the P-channel MOS transistor 20 that has been turned on has a resistance component connected in series to the MOS capacitor as an on-resistance.
[0151]
Therefore, as shown in the previous embodiment, when P-channel MOS transistor 20 and MOS capacitor are integrated between power supply line 1 and ground line 2, power supply line 1 and ground line 2 Between them, a MOS capacitor is added via a resistor.
[0152]
When the internal circuit 110 operates at a predetermined speed during the operation period of the LSI 100, charging and discharging of the MOS capacitor are repeated according to the operation speed of the internal circuit 110. As the operation of the internal circuit 110 increases, the speed of charging and discharging the MOS capacitor also increases.
[0153]
However, when the MOS capacitance is added via a resistor, the time constant in the transient characteristics of charging and discharging increases due to the resistance. Cannot follow the operation speed, which is equivalent to a state in which no MOS capacitor exists between the power supply line 1 and the ground line 2.
[0154]
That is, during the high-speed operation of the internal circuit 110, the effect of stabilizing the power supply by the MOS capacitor cannot be sufficiently obtained due to the resistance component of the switch circuit using the MOS transistor.
[0155]
Therefore, as shown in FIG. 10, according to the present embodiment in which the MOS capacitance is directly coupled between the power supply line 1 and the ground line 2 without passing through the P-channel MOS transistor 20 as a switch circuit, The effect of stabilizing the power supply can be maximized even in high-speed operation without deteriorating high-frequency characteristics due to the on-resistance of the transistor 20.
[0156]
Note that, during the non-operation period of the LSI 100, when the P-channel MOS transistor 20 is turned off in response to the control signal CNT1 at the H level, the power supply 3 does not supply the power supply potential VDD to the power supply line 1.
[0157]
Therefore, the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS is cut off with respect to the MOS capacitor including the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11, thereby suppressing the occurrence of gate leak current.
[0158]
Further, since the path between the power supply potential VDD and the ground potential VSS for the internal circuit 110 of the LSI 100 (not shown) is also disconnected, the occurrence of a leak current in the internal circuit 110 can be suppressed.
[0159]
[Modification 1 of Embodiment 6]
FIG. 11 shows a structure of a power supply stabilizing circuit according to a first modification of the sixth embodiment of the present invention.
[0160]
Referring to FIG. 11, power supply stabilizing circuit 200 includes N-channel MOS transistor 10 and P-channel MOS transistor 11 coupled between power supply line 1 and ground line 2 coupled to LSI 100, and ground line 2 N-channel MOS transistor 22 coupled to ground potential.
[0161]
N channel MOS transistor 10 has a gate electrode connected to power supply line 1, and a source, drain and substrate electrode connected to ground line 2.
[0162]
P channel MOS transistor 11 has a source, a drain, and a substrate electrode connected to power supply line 1, and a gate electrode connected to ground line 2.
[0163]
The power supply stabilizing circuit 200 of the present embodiment is configured by an N-channel MOS transistor 22 as an example of the switch circuit SW3 of the second embodiment of FIG. 2 and the switch circuit SW2 of the first embodiment of FIG. .
[0164]
N-channel MOS transistor 22 has a gate electrode connected to an input terminal of control signal CNT3 (not shown), a drain connected to ground line 2, and a source connected to ground potential.
[0165]
In FIG. 11, as in FIG. 10, the MOS capacitance is directly coupled between the power supply line 1 and the ground line without passing through the N-channel MOS transistor 22 which is a switch circuit.
[0166]
Thus, as described above, during the operation period of the LSI 100, the effect of power supply stabilization can be maximized even in high-speed operation without deteriorating high-frequency characteristics due to the on-resistance of the N-channel MOS transistor 22. .
[0167]
When the N-channel MOS transistor 22 is turned off in response to the L-level control signal CNT3 during the non-operating period of the LSI 100, the gate leakage current of the MOS capacitor including the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 is reduced. Generation can be suppressed, and generation of leakage current in the internal circuit 110 can also be suppressed.
[0168]
[Modification 2 of Embodiment 6]
FIG. 12 shows a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a second modification of the sixth embodiment of the present invention.
[0169]
12, power supply stabilizing circuit 200 includes N-channel MOS transistor 10 and P-channel MOS transistor 11 coupled between power supply line 1 and ground line 2 coupled to LSI 100, power supply 3 and power supply P-channel MOS transistor 20 coupled between line 1 and N-channel MOS transistor 22 coupled between ground line 2 and ground potential.
[0170]
The power supply stabilizing circuit 200 of the present embodiment is configured by a P-channel MOS transistor 20 as an example of the switch circuit SW1 in the first embodiment of FIG. 1 and the switch circuit SW4 in the second embodiment of FIG. .
[0171]
Further, as an example of the switch circuit SW3 in the second embodiment of FIG. 2 and the switch circuit SW2 in the first embodiment of FIG. 1, an N-channel MOS transistor 22 is used.
[0172]
The P-channel MOS transistor 20 has a gate electrode connected to an input terminal of a control signal CNT1 (not shown), a source connected to the power supply 3, and a drain connected to the power supply line 1.
[0173]
When turned on in response to an L-level control signal CNT1 during the operation of LSI 100, P-channel MOS transistor 20 electrically couples power supply 3 and power supply line 1. As a result, the power supply line 1 is driven to the power supply potential VDD.
[0174]
On the other hand, when the P-channel MOS transistor 20 is turned off in response to the H-level control signal CNT1 during the non-operation period of the LSI 100, the power supply 3 and the power supply line 1 are electrically separated.
[0175]
N-channel MOS transistor 22 has a gate electrode connected to an input terminal of control signal CNT3 (not shown), a drain connected to ground line 2, and a source connected to ground potential.
[0176]
N-channel MOS transistor 22 electrically couples the ground potential to ground line 2 when turned on in response to H-level control signal CNT3 during the operation period of LSI 100. As a result, the ground line 2 is driven to the ground potential VSS.
[0177]
On the other hand, when the N-channel MOS transistor 22 is turned off in response to the L-level control signal during the non-operation period of the LSI 100, the N-channel MOS transistor 22 electrically separates the ground potential from the ground line 2.
[0178]
In FIG. 12, as in FIGS. 10 and 11, the MOS capacitor is directly coupled between the power supply line 1 and the ground line without passing through the P-channel MOS transistor 20 and the N-channel MOS transistor 22, which are switch circuits.
[0179]
Therefore, during the operation period of the LSI 100, the effect of power supply stabilization can be maximized even in high-speed operation without deteriorating high-frequency characteristics due to the on-resistance of the P-channel MOS transistor 20 and the N-channel MOS transistor 22. .
[0180]
Further, during the non-operating period of the LSI 100, when both the P-channel MOS transistor 20 and the N-channel MOS transistor 22 are turned off, the gate leakage current of the MOS capacitor including the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 11 is reduced. Generation can be suppressed, and generation of leakage current in the internal circuit 110 can also be suppressed.
[0181]
As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, during the operation period of the LSI, the MOS capacitance is directly connected between the power supply line and the ground line without passing through the switch circuit including the MOS transistor. Deterioration of high-frequency characteristics due to the ON resistance of the MOS transistor is avoided, and stable operation due to power supply stabilization is ensured even in high-speed operation.
[0182]
Further, by cutting the path between the power supply potential and the ground potential during the non-operation period of the LSI, it is possible to suppress the generation of the gate leak current in the MOS capacitor and the generation of the leak current in the internal circuit. Therefore, a further reduction in current consumption is realized.
[0183]
In the fifth and sixth embodiments among the first to sixth embodiments described above, the configuration using the MOS transistor as an example of the switch circuit has been described. Here, if the gate oxide film of the MOS transistor of the switch circuit is made thicker than the gate oxide films of the other MOS transistors included in the internal circuit and the like, the ON state of the switch circuit, that is, the ON state of the MOS transistor, Gate leak current generated in the switch circuit can be reduced. Therefore, lower current consumption can be achieved during the operation period of the LSI.
[0184]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. 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.
[0185]
【The invention's effect】
As described above, according to the power supply stabilization circuit of the present invention, a switch circuit for electrically coupling / separating between the power supply potential and the ground potential is added to the MOS capacitor according to the operation state of the LSI. This makes it possible to stabilize the power supply of the LSI and suppress an increase in current consumption due to gate leakage of the MOS transistor forming the MOS capacitor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of arrangement of a power supply stabilizing circuit 200 in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows an example of a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a first modification of the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a power supply stabilizing circuit according to a second modification of the sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 power supply line, 2 ground line, 3 power supply, 10, 10a, 10b ..., 20, 22 N-channel MOS transistor, 11, 11a, 11b ..., 21, 23 P-channel MOS transistor, 100 LSI, 100a, 100b ... block, 101, 101a, 101b ... internal power supply line, 102, 102a, 102b ... internal ground line, 110, 110a, 110b ... internal circuit, 111 power supply terminal, 112 ground terminal, 120 Control unit, 200, 200a, 200b ... Power stabilization circuit, SW1, SW1a, SW1b ..., SW2, SW2a, SW2b ..., SW3, SW4 Switch circuit, CNT1, CNT1a, CNT1b ..., CNT2 , CNT2a, CNT2b ..., CNT3, CNT4 control signal, VDD power supply potential, VSS ground potential.

Claims (13)

半導体集積回路の内部回路に供給する電源電位および接地電位を安定化させるための電源安定化回路であって、
前記電源電位と前記接地電位との間に設けられる容量素子と、
前記電源電位と前記容量素子との間または前記容量素子と前記接地電位との間に接続されるスイッチ回路とを備え、
前記スイッチ回路は、
前記半導体集積回路の動作状態において、対応する前記電源電位または前記接地電位と前記容量素子との間を電気的に結合し、
前記半導体集積回路の非動作状態において、対応する前記電源電位または前記接地電位と前記容量素子との間を電気的に分離する、電源安定化回路。
A power supply stabilization circuit for stabilizing a power supply potential and a ground potential supplied to an internal circuit of a semiconductor integrated circuit,
A capacitor provided between the power supply potential and the ground potential;
A switch circuit connected between the power supply potential and the capacitance element or between the capacitance element and the ground potential;
The switch circuit,
In the operating state of the semiconductor integrated circuit, the corresponding power supply potential or the ground potential and the capacitive element are electrically coupled,
A power supply stabilization circuit for electrically separating a corresponding one of the power supply potential or the ground potential and the capacitance element when the semiconductor integrated circuit is not operating.
前記容量素子は、電界効果型トランジスタによって形成される容量を含む、請求項1に記載の電源安定化回路。The power supply stabilization circuit according to claim 1, wherein the capacitance element includes a capacitance formed by a field effect transistor. 前記スイッチ回路は、前記半導体集積回路の動作/非動作状態に対応する制御信号に応答して活性/非活性化され、前記容量素子と対応する前記電源電位および前記接地電位との間を電気的に結合/分離する電界効果型トランジスタを含む、請求項2に記載の電源安定化回路。The switch circuit is activated / deactivated in response to a control signal corresponding to an operation / non-operation state of the semiconductor integrated circuit, and electrically switches between the power supply potential and the ground potential corresponding to the capacitance element. The power supply stabilizing circuit according to claim 2, further comprising a field effect transistor coupled / separated from the power supply. 前記容量素子と前記電源電位との間に電気的に結合される前記スイッチ回路は、Pチャネル電界効果型トランジスタを含み、前記容量素子と前記接地電位との間に電気的に結合される前記スイッチ回路は、Nチャネル電界効果型トランジスタを含む、請求項3に記載の電源安定化回路。The switch circuit electrically coupled between the capacitance element and the power supply potential includes a P-channel field effect transistor, and the switch electrically coupled between the capacitance element and the ground potential The power supply stabilization circuit according to claim 3, wherein the circuit includes an N-channel field effect transistor. 前記容量素子と前記電源電位との間に電気的に結合される前記スイッチ回路は、Nチャネル電界効果型トランジスタを含み、前記容量素子と前記接地電位との間に電気的に結合される前記スイッチ回路は、Pチャネル電界効果型トランジスタを含む、請求項3に記載の電源安定化回路。The switch circuit electrically coupled between the capacitance element and the power supply potential includes an N-channel field effect transistor, and the switch electrically coupled between the capacitance element and the ground potential The power supply stabilization circuit according to claim 3, wherein the circuit includes a P-channel field effect transistor. 前記容量素子と前記電源電位との間に電気的に結合される前記スイッチ回路は、Pチャネル電界効果型トランジスタを含み、前記Pチャネル電界効果型トランジスタと前記容量素子との接続ノードを前記半導体集積回路への電源電位供給ノードとする、請求項3に記載の電源安定化回路。The switch circuit electrically coupled between the capacitor and the power supply potential includes a P-channel field-effect transistor, and a connection node between the P-channel field-effect transistor and the capacitor is connected to the semiconductor integrated circuit. 4. The power supply stabilizing circuit according to claim 3, wherein the power supply stabilizing circuit is a power supply potential supply node to the circuit. 前記容量素子と前記接地電位との間に電気的に結合される前記スイッチ回路は、Nチャネル電界効果型トランジスタを含み、前記Nチャネル電界効果型トランジスタと前記容量素子との接続ノードを前記半導体集積回路への接地電位供給ノードとする、請求項3に記載の電源安定化回路。The switch circuit electrically coupled between the capacitance element and the ground potential includes an N-channel field-effect transistor, and a connection node between the N-channel field-effect transistor and the capacitance element is connected to the semiconductor integrated circuit. 4. The power supply stabilization circuit according to claim 3, wherein the power supply stabilization circuit is a node for supplying a ground potential to the circuit. 前記スイッチ回路において、前記電界効果型トランジスタは、前記半導体集積回路に搭載される他の電界効果型トランジスタに対して、より厚いゲート酸化膜を有する、請求項3に記載の電源安定化回路。4. The power supply stabilization circuit according to claim 3, wherein in the switch circuit, the field-effect transistor has a thicker gate oxide film than other field-effect transistors mounted on the semiconductor integrated circuit. 5. 電源電位および接地電位を受けて所定の動作を実行する半導体集積回路装置であって、
内包する内部回路の動作内容に応じて分割された複数のブロックと、
前記複数のブロックの各々を動作/非動作状態に駆動する制御部と、
各前記複数のブロックに対して配され、前記内部回路に前記電源電位および前記接地電位をそれぞれ供給するための内部電源配線および内部接地配線と、
前記複数のブロックのうちの前記所定の動作を実行するブロックに対して配され、前記電源電位および前記接地電位を安定化させるための電源安定化回路とを備え、
前記電源安定化回路は、
前記内部電源配線と前記内部接地配線との間に設けられる容量素子と、
前記内部電源配線と前記容量素子との間または前記容量素子と前記内部電源配線との間に接続されるスイッチ回路とを含み、
前記スイッチ回路は、
前記制御部から出力される前記ブロックの動作状態を示す制御信号に応じて、対応する前記内部電源配線または前記内部接地配線と前記容量素子との間を電気的に結合し、
前記制御部から出力される前記ブロックの非動作状態を示す制御信号に応じて対応する前記内部電源配線または前記内部接地配線と前記容量素子との間を電気的に分離する、半導体集積回路装置。
A semiconductor integrated circuit device that performs a predetermined operation in response to a power supply potential and a ground potential,
A plurality of blocks divided according to the operation content of the internal circuit included therein,
A control unit for driving each of the plurality of blocks to an operation / non-operation state;
An internal power supply line and an internal ground line arranged for each of the plurality of blocks, for supplying the power supply potential and the ground potential to the internal circuit, respectively;
A power supply stabilizing circuit arranged for a block that performs the predetermined operation of the plurality of blocks, for stabilizing the power supply potential and the ground potential;
The power stabilization circuit includes:
A capacitive element provided between the internal power supply wiring and the internal ground wiring,
A switch circuit connected between the internal power supply line and the capacitive element or between the capacitive element and the internal power supply line,
The switch circuit,
In response to a control signal indicating an operation state of the block output from the control unit, electrically coupled between the corresponding internal power supply wiring or the internal ground wiring and the capacitive element,
A semiconductor integrated circuit device electrically separating a corresponding one of the internal power supply wiring or the internal ground wiring and the capacitive element in response to a control signal output from the control unit and indicating a non-operation state of the block.
前記容量素子は、電界効果型トランジスタによって形成される容量を含み、前記複数のブロックにおいて、前記内部電源配線、前記内部接地配線および前記電界効果型トランスタの基板電極は、ブロック−ブロック間で互いに分離される、請求項9に記載の半導体集積回路装置。The capacitor includes a capacitor formed by a field-effect transistor. In the plurality of blocks, the internal power supply wiring, the internal ground wiring, and the substrate electrode of the field-effect translator are separated from each other between the blocks. The semiconductor integrated circuit device according to claim 9, wherein: 前記スイッチ回路は、前記制御信号に応答して活性/非活性化され、対応する前記内部電源配線または前記内部接地配線と前記容量素子との間を電気的に結合/分離する電界効果型トランジスタを含む、請求項10に記載の半導体集積回路装置。The switch circuit is activated / deactivated in response to the control signal, and includes a field effect transistor that electrically couples / isolates the corresponding internal power supply line or the internal ground line with the capacitor. The semiconductor integrated circuit device according to claim 10, comprising: 前記内部電源配線と前記容量素子との間に電気的に結合される前記スイッチ回路は、Pチャネル電界効果型トランジスタを含み、前記容量素子と前記内部接地配線との間に電気的に結合される前記スイッチ回路は、Nチャネル電界効果型トランジスタを含む、請求項11に記載の半導体集積回路装置。The switch circuit electrically coupled between the internal power supply line and the capacitance element includes a P-channel field effect transistor, and is electrically coupled between the capacitance element and the internal ground line. 12. The semiconductor integrated circuit device according to claim 11, wherein said switch circuit includes an N-channel field effect transistor. 前記内部電源配線と前記容量素子との間に電気的に結合される前記スイッチ回路は、Nチャネル電界効果型トランジスタを含み、前記容量素子と前記内部接地配線との間に電気的に結合される前記スイッチ回路は、Pチャネル電界効果型トランジスタを含む、請求項11に記載の半導体集積回路装置。The switch circuit electrically coupled between the internal power supply line and the capacitance element includes an N-channel field effect transistor, and is electrically coupled between the capacitance element and the internal ground line. 12. The semiconductor integrated circuit device according to claim 11, wherein said switch circuit includes a P-channel field-effect transistor.
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