JP2004348466A - Clock signal distribution circuit and semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック信号を複数の回路ブロックに分配供給するクロック信号分配回路及びこのクロック信号分配回路を備えた半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、同期回路で構成され、独立した機能ブロックが複数搭載されるASIC(Application Specific Integrated Circuit:特定用途向けIC)等の半導体集積回路は、各機能ブロックにおいて、同一のクロック信号供給源に接続される全てのフリップフロップ(以下、「FF」と称す。)の数(ファンアウト)を調べ、クロックスキューを調整し、各々のFFに供給されるクロック信号の遅延を同等にするようにクロックツリーを構成することにより、半導体集積回路全体の同期性を保つように設計される。このような回路構成は、最大動作周波数の向上を主眼とした場合に特に有効である。
【0003】
しかしながら、同一のクロック信号により駆動される各機能ブロックは、供給されるクロック信号のスイッチングにて同時に動作するため、多機能ASICの高集積化が進むにつれ、各機能ブロックのセル内で発生した貫通電流が合算され、極めて短時間に大量の貫通電流が発生するという問題がある。貫通電流の発生は、ASIC内の電源電圧の低下を招き、消費電力の増加や、ASICと同一の回路基板上に設けられた他の回路の誤動作の原因となる。また、貫通電流の高調波成分は、ノイズ源にもなり、他の回路や機器等に放射電磁雑音(Electromagnetic Inference)を及ぼす恐れがある。このため、放射電磁雑音をVCCIなどの国内規格、IECなどの国際規格等で定められた規格値以下に低減しなければならない。
【0004】
このような問題を解決する方法として、特許文献1では、各機能ブロック(特許文献1では、「メガセル」と表記。)に、基本クロック信号と、基本クロック信号から生成される遅延クロック信号を供給し、必要に応じて切り換えをすることによって、同時スイッチングノイズを抑える方法が開示されている。また、特許文献2では、クロックツリー内に、各遅延クロック信号が入力されるレジスタにおけるホールドを保障する範囲内の遅延素子を、各クロックバッファ間に挿入することにより、同時スイッチングノイズの影響を緩和する方法が開示されている。
【0005】
このような従来の半導体集積回路の一例を図3に示す。図3の半導体集積回路は、機能ブロックが3つ(回路ブロックA、B、C)ある場合を示しており、クロック信号供給源から供給されるクロック信号Cを遅延する3つの遅延素子を直列に接続してなる遅延クロック信号生成部を設け、3段目の遅延素子から出力される遅延クロック信号CXを回路ブロックAに、2段目の遅延素子から出力される遅延ブロック信号CYを回路ブロックBに、1段目の遅延素子から出力される遅延クロック信号CZを回路ブロックCに供給するように構成されている。
【0006】
各遅延クロック信号CX、CY、CZの遅延値はそれぞれ異なるので、各回路ブロックA、B、Cの動作を開始するタイミングもずれる。その結果、図4に示すように、各遅延クロック信号CX、CY、CZのタイミングに応じて、各回路ブロックA、B、C内で貫通電流が発生するタイミングが異なり、貫通電流の発生量のピーク値を大きく減少させることができる。
【0007】
しかしながら、図3に示した半導体集積回路では、回路ブロックAに遅延クロック信号CX、回路ブロックBに遅延クロック信号CY、回路ブロックCに遅延クロック信号CZをそれぞれ供給するようにしており、各回路ブロックに供給される遅延クロック信号は固定されていたため、図4に示すように、クロック信号供給源から半導体集積回路にクロック信号が供給される毎に、常に同じ位相で貫通電流が発生することになる。このように、図3に示した半導体集積回路では、各回路ブロックで発生する貫通電流は、各回路ブロック毎に入力される遅延クロック信号の周期に依存するため、各機能ブロックで発生する同時スイッチングノイズは、各機能ブロックに入力される遅延クロック信号毎に、固有の位相を有することとなる。従って、同一エネルギーのピークが累積されることになり、同時スイッチングノイズ自体を緩和することはできるが、固有の位相を有するノイズの発生は抑制されていないという問題がある。
【0008】
この問題を解決する方法の一つとして、カウンタを用いて各回路ブロックに供給する遅延クロック信号をローテーションすることにより、貫通電流が発生する位相を変化させる方法がある。この方法を実現するためには、例えば、図3で示した半導体集積回路に、図5に示すように、各回路ブロックに出力する遅延クロック信号を選択するための選択信号を生成する選択信号生成カウンタと、選択信号に従って各回路ブロックに遅延クロック信号を分配供給するセレクタを設けるようにすればよい。
【0009】
図5において、選択信号生成カウンタで生成される選択信号Sを、0、1、2の三種類とし、セレクタから回路ブロックA、B、Cに出力する遅延クロック信号をそれぞれ、D1、D2、D3とする。また、S=0のとき、D1=CZ、D2=CY、D3=CXとし、S=1のとき、D1=CY、D2=CX、D3=CZとし、S=2のとき、D1=CX、D2=CZ、D3=CYとする。
【0010】
選択信号生成カウンタにおいて、選択信号Sが0→1→2→0のようにローテンションする場合、遅延クロック信号の立ち上がりエッジで発生する貫通電流を図6に示す。各回路ブロックに供給する遅延クロック信号をローテーションするようにすると、図6に示すように、各回路ブロックに供給する遅延クロック信号は固定されず、遅延クロック信号の周期に対応する固有のノイズの発生を抑制することができる。
【0011】
【特許文献1】
特開平10−91274号公報
【特許文献2】
特開平11−111854号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図5に示すような半導体集積回路では、遅延クロック信号の周期に対応する固有のノイズの発生を抑制することはできるが、カウンタを用いて遅延クロック信号をローテーションしているため、図6に示すように、カウンタのローテーションの周期が固定されているため、カウンタのローテーションの周期では、常に同じ位相で貫通電流が発生することになり、固有の位相ノイズが完全に抑制されていないという問題があった。
【0013】
本発明の課題は、複数の回路ブロックを備える半導体集積回路において、各回路ブロックで発生する貫通電流のピーク値の累積値を平均化し、固有の位相を有するノイズを抑制することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、クロック信号に同期して動作する複数の回路ブロックに、クロック信号供給源から供給されるクロック信号を分配供給するクロック信号分配回路において、前記クロック信号供給源から供給されるクロック信号を遅延し、互いに遅延値の異なる複数の遅延クロック信号を生成する遅延クロック信号生成部と、前記遅延クロック信号生成部により生成された複数の遅延クロック信号をランダムに切り換えて前記複数の回路ブロックの各々に分配する分配部と、を備えることを特徴としている。
【0015】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のクロック信号分配回路において、前記分配部は、最大の遅延値を有する遅延クロック信号の反転信号に同期して、前記複数の回路ブロックの各々に分配する複数の遅延クロック信号をランダムに切り換えることを特徴としている。
【0016】
請求項3に記載の発明は、クロック信号に同期して動作する複数の回路ブロックと、クロック信号供給源から供給されるクロック信号を前記複数の回路ブロックに分配供給するクロック信号分配回路とを備える半導体集積回路において、前記クロック信号分配回路は、前記クロック信号供給源から供給されるクロック信号を遅延し、互いに遅延値の異なる複数の遅延クロック信号を生成する遅延クロック信号生成部と、前記遅延クロック信号生成部により生成された複数の遅延クロック信号をランダムに切り換えて前記複数の回路ブロックの各々に分配する分配部と、を備えることを特徴としている。
【0017】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の半導体集積回路において、前記分配部は、最大の遅延値を有する遅延クロック信号の反転信号に同期して、前記複数の回路ブロックの各々に分配する複数の遅延クロック信号をランダムに切り換えることを特徴としている。
【0018】
本発明によれば、半導体集積回路が備える回路ブロック毎に、遅延時間の異なる遅延クロック信号をランダムに分配することにより、全ての回路ブロックに同一のクロック信号を供給した場合に比べて、各回路ブロックで発生する貫通電流のピーク値の累積値は平均化され、ノイズの位相が分散されることで、マクロな視点においてノイズを低減させることができる。従って、半導体集積回路の信頼性を向上させることができる。
【0019】
また、分配部により、最大の遅延値を有する遅延クロック信号の反転信号に同期して、各回路ブロックに供給する遅延クロック信号をランダムに切り換えるようにしたことにより、分配部による切換動作のタイミングと、各回路ブロックが遅延クロック信号により動作を開始するタイミングをずらすことができ、各回路ブロックの誤動作を防止することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
まず、構成を説明する。
【0021】
図1に本実施の形態における半導体集積回路としてのASIC1を示す。ASIC1は、特定のユーザの特定用途に使用するために設計される集積回路であり、複数の回路ブロックA、B、Cと、クロック信号供給源(図示略)から供給されたクロック信号C0を回路ブロックA、B、Cに分配供給するクロック信号分配回路2により構成される。
【0022】
各回路ブロックA、B、Cは、AND、OR、NOT、クロック信号に同期して動作するフリップフロップの理論セル等から構成されている。回路ブロックA、B、Cは、入力された遅延クロック信号の立ち上がりエッジに同期して動作する。なお、本実施の形態においては、図1に模式的に示すように、各回路ブロックA、B、Cの集積度(規模)には差があるものとし、それぞれの集積度を回路ブロックC>回路ブロックA>回路ブロックBとして説明する。
【0023】
クロック信号分配回路2は、クロック信号C0を遅延して遅延値の異なる複数の遅延クロック信号C1、C2、C3を生成する遅延クロック信号生成部3と、遅延クロック信号生成部3により生成された遅延クロック信号C1、C2、C3を内部クロック信号(D1、D2、D3)として各回路ブロックA、B、Cにそれぞれ分配する分配部4から構成される。
【0024】
遅延クロック信号生成部3は、3つの遅延素子31、32、33が直列に接続されて構成されている。クロック信号C0は、3つの遅延素子31、32、33のうち1段目の遅延素子31に供給される。
【0025】
遅延素子31は、クロック信号C0を遅延して第1の遅延クロック信号C1を生成し、2段目の遅延素子32及び分配部4に出力する。2段目の遅延素子32は、第1の遅延クロック信号C1を更に遅延して第2の遅延クロック信号C2を生成し、3段目の遅延素子33及び分配部4に出力する。3段目の遅延素子33は、第2の遅延クロック信号C2を更に遅延して第3の遅延クロック信号C3を生成し、分配部4に出力する。
【0026】
なお、各遅延クロック信号C1、C2、C3のクロック信号C0からの遅延値は、C1<C2<C3であり、何れも、各回路ブロックA、B、Cに備えられるフリップフロップのセットアップタイム及びホールドタイムを満たす範囲内に設定されている。
【0027】
分配部4は、第3の遅延クロック信号C3の反転信号Uを生成するインバータ41と、反転信号Uの入力に応じて選択信号Sを生成する選択信号生成乱数発生回路42と、選択信号Sに応じて各回路ブロックA、B、Cに分配する遅延クロック信号C1、C2、C3をランダムに切り換えて回路ブロックに分配供給するセレクタ43から構成される。
【0028】
インバータ41は、3段目の遅延素子33の出力端と選択信号生成乱数発生回路42の入力端の間に接続されている。インバータ41は、遅延素子33から入力される第3の遅延クロック信号C3を反転し、生成した反転信号Uを選択信号生成乱数発生回路42に出力する。
【0029】
選択信号生成乱数発生回路42は、入力された反転信号Uの立ち上がりエッジに同期して、設定範囲内の乱数(擬似乱数)を生成し、その乱数に対応する選択信号Sをセレクタ43に出力する。この選択信号Sは、0、1、2の何れかの値を示し、セレクタ43に対し、遅延クロック信号C1、C2、C3をどの回路ブロックに分配するかを指示するものである。
【0030】
セレクタ43は、各遅延クロック信号C1、C2、C3及び選択信号Sが入力される入力端と、回路ブロックA、B、Cの各々の入力端に接続される出力端を備えている。セレクタ43は、選択信号Sが指示する内容に応じて、遅延クロック信号C1、C2、C3が入力される入力端と出力端との接続を切り換える。
【0031】
本実施の形態では、セレクタ43から回路ブロックAに供給される出力信号を選択遅延クロック信号D1とし、セレクタ43から回路ブロックBに供給される出力信号を選択遅延クロック信号D2とし、セレクタ43から回路ブロックCに供給される出力信号を選択遅延クロック信号D3とする。
【0032】
また、本実施の形態では、選択信号S=0のとき、D1=C1、D2=C2、D3=C3とし、選択信号S=1のとき、D1=C2、D2=C3、D3=C1とし、選択信号S=2のとき、D1=C3、D2=C1、D3=C2とする。
【0033】
次に、ASIC1の動作について説明する。
クロック信号供給源からクロック信号分配回路2にクロック信号C0が供給されると、遅延クロック信号生成部3の各遅延素子31、32、33により、図2に示すように互いに遅延値の異なる第1の遅延クロック信号C1、第2の遅延クロック信号C2、第3の遅延クロック信号C3が生成される。これらの遅延クロック信号C1、C2、C3はセレクタ43に入力される。
【0034】
また、第3の遅延クロック信号C3は、セレクタ43と共にインバータ41に入力される。インバータ41は、この第3の遅延クロック信号C3を反転し、図2に示すような反転信号Uを生成する。生成された反転信号Uは、選択信号生成乱数発生回路42に出力される。
【0035】
選択信号生成乱数発生回路42では、反転信号Uの立ち上がりエッジに同期して、設定範囲内の乱数が生成され、その乱数に対応する選択信号Sがセレクタ43に出力される。
【0036】
選択信号S=0のとき、セレクタ43により、回路ブロックAには、第1の遅延クロック信号C1が供給され、回路ブロックBには、第2の遅延クロック信号C2が供給され、回路ブロックCには、第3の遅延クロック信号C3が供給される。回路ブロックAは、第1の遅延クロック信号C1の立ち上がりエッジに同期して動作し、回路ブロックBは、第2の遅延クロック信号C2の立ち上がりエッジに同期して動作し、回路ブロックCは、第3の遅延クロック信号C3の立ち上がりエッジに同期して動作する。各回路ブロックA、B、Cの動作に伴って、回路ブロックA、B、Cの順に貫通電流が発生する。
【0037】
選択信号S=1のとき、セレクタ43により、回路ブロックAには、第2の遅延クロック信号C2が供給され、回路ブロックBには、第3の遅延クロック信号C3が供給され、回路ブロックCには、第1の遅延クロック信号C1が供給される。回路ブロックAは、第2の遅延クロック信号C2の立ち上がりエッジに同期して動作し、回路ブロックBは、第3の遅延クロック信号C3の立ち上がりエッジに同期して動作し、回路ブロックCは、第1の遅延クロック信号C1の立ち上がりエッジに同期して動作する。各回路ブロックA、B、Cの動作に伴って、回路ブロックC、A、Bの順に貫通電流が発生する。
【0038】
選択信号S=2のとき、セレクタ43により、回路ブロックAには、第3の遅延クロック信号C3が供給され、回路ブロックBには、第1の遅延クロック信号C1が供給され、回路ブロックCには、第2の遅延クロック信号C2が供給される。回路ブロックAは、第3の遅延クロック信号C3の立ち上がりエッジに同期して動作し、回路ブロックBは、第1の遅延クロック信号C1の立ち上がりエッジに同期して動作し、回路ブロックCは、第2の遅延クロック信号C2の立ち上がりエッジに同期して動作する。各回路ブロックA、B、Cの動作に伴って、回路ブロックB、C、Aの順に貫通電流が発生する。
【0039】
図2に、反転信号Uの立ち上がりエッジに同期して生成された乱数に従って、選択信号Sが、0、2、0、1、2、2、1、0、1…の順番で生成された場合の、各回路ブロックで発生した貫通電流を示す。
【0040】
以上説明したASIC1によれば、選択信号生成乱数発生回路42を用いることにより、各回路ブロックに入力される遅延クロック信号がランダムに変化するため、図2に示すように、回路ブロック毎に発生する貫通電流のピーク値の累積値は平均化され、ノイズの位相を分散されることで、マクロな視点においてノイズを低減させることができる。従って、ASIC1の信頼性を高めることができる。
【0041】
また、選択信号生成乱数発生回路42を遅延値が最大となる第3の遅延クロック信号C3の反転信号Uと同期させて選択信号Sを生成することにより、各遅延クロック信号C1、C2、C3の信号レベルがLowのときにセレクタ43の内部の接続を切り換えて、各回路ブロックA、B、Cに供給する遅延クロック信号を切り換えている。このため、接続を切り換える際にセレクタ43が誤動作するのを防ぐことができ、入力端に入力した各遅延クロック信号C1、C2、C3を、選択信号Sの内容に応じた回路ブロックに確実に分配することができる。
【0042】
また、セレクタ43の内部の接続を切り換えるタイミングと、各回路ブロックA、B、Cが遅延クロック信号により動作を開始するタイミングとをずらすことができるため、同時スイッチングによるノイズの発生を防ぐことができるとともに各回路ブロックA、B、Cの誤動作を防止することができる。
【0043】
また、各遅延クロック信号C1、C2、C3の遅延値は、各回路ブロックA、B、Cに備えられるフリップフロップのセットアップタイム及びホールドタイムを満たす範囲内であるため、各回路ブロックA、B、Cの動作タイミングをずらしても、ASIC1全体としての同期性を保つことができる。
【0044】
なお、本実施の形態における記述内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【0045】
例えば、ASIC1が備える回路ブロックの数、遅延クロック信号生成部3が備える遅延素子の数は限定されるものではない。また、遅延クロック信号生成部3の構成は、クロック信号供給源から供給されるクロック信号C0から遅延値の異なる複数の遅延クロック信号を生成することができるものであれば、上記構成に限定されるものではない。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体集積回路が備える回路ブロック毎に、遅延時間の異なる遅延クロック信号をランダムに分配することにより、全ての回路ブロックに同一のクロック信号を供給した場合に比べて、各回路ブロックで発生する貫通電流のピーク値の累積値は平均化され、ノイズの位相が分散されることで、マクロな視点においてノイズを低減させることができる。従って、半導体集積回路の信頼性を向上させることができる。
【0047】
また、分配部により、最大の遅延値を有する遅延クロック信号の反転信号に同期して、各回路ブロックに供給する遅延クロック信号をランダムに切り換えるようにしたことにより、分配部による切換動作のタイミングと、各回路ブロックが遅延クロック信号により動作を開始するタイミングをずらすことができ、各回路ブロックの誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るクロック信号分配回路2及びASIC(半導体集積回路)1の回路構成の一例を示すブロック図。
【図2】図1のクロック信号分配回路2により生成される各種信号の波形と、各回路ブロックで発生する貫通電流を示す図。
【図3】従来の半導体集積回路の回路構成の一例を示すブロック図。
【図4】図3の半導体集積回路の各遅延素子から出力される遅延クロック信号の波形と、各回路ブロックで発生する発生する貫通電流を示す図。
【図5】従来の半導体集積回路の回路構成の他の例を示すブロック図。
【図6】図5の半導体集積回路の各部で生成される各種信号の波形を示す図。
【符号の説明】
1 ASIC(半導体集積回路)
2 クロック信号分配回路
3 遅延クロック信号生成部
31 遅延素子
32 遅延素子
33 遅延素子
4 分配部
41 インバータ
42 選択信号生成乱数発生回路
43 セレクタ
C0 クロック信号
C1 遅延クロック信号
C2 遅延クロック信号
C3 遅延クロック信号
D1 選択遅延クロック信号
D2 選択遅延クロック信号
D3 選択遅延クロック信号
S 選択信号[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a clock signal distribution circuit that distributes a clock signal to a plurality of circuit blocks and a semiconductor integrated circuit including the clock signal distribution circuit.
[0002]
[Prior art]
Generally, a semiconductor integrated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) configured with a synchronous circuit and having a plurality of independent functional blocks is connected to the same clock signal supply source in each functional block. The number of all flip-flops (hereinafter referred to as “FF”) (fan-out) is checked, the clock skew is adjusted, and the clock tree is adjusted so that the delay of the clock signal supplied to each FF is equal. With this configuration, the semiconductor integrated circuit is designed to maintain synchronization. Such a circuit configuration is particularly effective when the main purpose is to improve the maximum operating frequency.
[0003]
However, since each functional block driven by the same clock signal operates simultaneously by switching of the supplied clock signal, as the integration of the multifunctional ASIC progresses, the penetration generated in the cell of each functional block occurs. There is a problem that the currents are summed up and a large amount of through current is generated in a very short time. The generation of the through current causes a decrease in the power supply voltage in the ASIC, which causes an increase in power consumption and a malfunction of another circuit provided on the same circuit board as the ASIC. In addition, the harmonic component of the through current may be a noise source, and may cause radiated electromagnetic noise (Electromagnetic Inference) to other circuits or devices. For this reason, the radiated electromagnetic noise must be reduced to a value less than a standard value defined by a domestic standard such as VCCI or an international standard such as IEC.
[0004]
As a method for solving such a problem, in
[0005]
FIG. 3 shows an example of such a conventional semiconductor integrated circuit. The semiconductor integrated circuit of FIG. 3 shows a case where there are three functional blocks (circuit blocks A, B, and C), and three delay elements for delaying a clock signal C supplied from a clock signal supply source are connected in series. A delay clock signal generation unit is provided to connect the delay clock signal C X output from the third-stage delay element to the circuit block A and the delay block signal C Y output from the second-stage delay element to the circuit block A the block B, and is configured to provide a delayed clock signal C Z output from the delay elements of the first stage to the circuit block C.
[0006]
Since the delay values of the respective delayed clock signals C X , C Y , and C Z are different from each other, the timings at which the operations of the circuit blocks A, B, and C start are also shifted. As a result, as shown in FIG. 4, the timing at which a through current is generated in each of the circuit blocks A, B, and C differs according to the timing of each of the delayed clock signals C X , C Y , and C Z , The peak value of the generation amount can be greatly reduced.
[0007]
However, in the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 3, the delay clock signal C X is supplied to the circuit block A, the delay clock signal C Y to the circuit block B, and the delay clock signal C Z to the circuit block C. Since the delayed clock signal supplied to each circuit block is fixed, as shown in FIG. 4, every time a clock signal is supplied from the clock signal supply source to the semiconductor integrated circuit, a through current always occurs in the same phase. Will be. As described above, in the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 3, since the through current generated in each circuit block depends on the cycle of the delayed clock signal input to each circuit block, the simultaneous switching generated in each functional block is performed. The noise has a unique phase for each delayed clock signal input to each functional block. Accordingly, peaks of the same energy are accumulated, and simultaneous switching noise itself can be reduced, but there is a problem that generation of noise having a unique phase is not suppressed.
[0008]
As a method of solving this problem, there is a method of changing a phase in which a through current occurs by rotating a delay clock signal supplied to each circuit block using a counter. In order to realize this method, for example, as shown in FIG. 5, in the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 3, a selection signal generation for generating a selection signal for selecting a delayed clock signal to be output to each circuit block is performed. What is necessary is just to provide the counter and the selector which distributes and supplies the delay clock signal to each circuit block according to the selection signal.
[0009]
In FIG. 5, there are three types of selection signals S generated by the selection signal generation counter, 0, 1, and 2, and delayed clock signals output from the selector to the circuit blocks A, B, and C are D 1 , D 2 , respectively. , and D 3. When S = 0, D 1 = C Z , D 2 = C Y , D 3 = C X , and when S = 1, D 1 = C Y , D 2 = C X , D 3 = C Z When S = 2, D 1 = C X , D 2 = C Z , and D 3 = C Y.
[0010]
FIG. 6 shows a through current generated at the rising edge of the delay clock signal when the selection signal S is rotated as 0 → 1 → 2 → 0 in the selection signal generation counter. When the delay clock signal supplied to each circuit block is rotated, as shown in FIG. 6, the delay clock signal supplied to each circuit block is not fixed, and a specific noise corresponding to the cycle of the delay clock signal is generated. Can be suppressed.
[0011]
[Patent Document 1]
JP 10-91274 A [Patent Document 2]
JP-A-11-111854
[Problems to be solved by the invention]
However, in the semiconductor integrated circuit as shown in FIG. 5, although it is possible to suppress the generation of inherent noise corresponding to the cycle of the delayed clock signal, since the delayed clock signal is rotated using a counter, As shown in the figure, since the rotation period of the counter is fixed, the through current always occurs in the same phase during the rotation period of the counter, and the inherent phase noise is not completely suppressed. was there.
[0013]
It is an object of the present invention to suppress the noise having a unique phase by averaging the cumulative value of the peak values of the through current generated in each circuit block in a semiconductor integrated circuit including a plurality of circuit blocks.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the clock signal distribution circuit according to the first aspect, each of the plurality of circuit blocks is synchronized with an inverted signal of a delayed clock signal having a maximum delay value. The method is characterized in that a plurality of delay clock signals to be distributed to the random number are switched at random.
[0016]
The invention according to claim 3 includes a plurality of circuit blocks that operate in synchronization with a clock signal, and a clock signal distribution circuit that distributes a clock signal supplied from a clock signal supply source to the plurality of circuit blocks. In the semiconductor integrated circuit, the clock signal distribution circuit delays a clock signal supplied from the clock signal supply source and generates a plurality of delayed clock signals having different delay values from each other; A distribution unit that randomly switches the plurality of delayed clock signals generated by the signal generation unit and distributes the delayed clock signals to each of the plurality of circuit blocks.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor integrated circuit according to the third aspect, the distribution unit synchronizes with each of the plurality of circuit blocks in synchronization with an inverted signal of a delayed clock signal having a maximum delay value. It is characterized in that a plurality of delay clock signals to be distributed are switched at random.
[0018]
According to the present invention, by randomly distributing delayed clock signals having different delay times for each circuit block provided in a semiconductor integrated circuit, each circuit block is compared with a case where the same clock signal is supplied to all circuit blocks. The cumulative value of the peak values of the through current generated in the block is averaged, and the phase of the noise is dispersed, so that the noise can be reduced from a macro viewpoint. Therefore, the reliability of the semiconductor integrated circuit can be improved.
[0019]
In addition, the distribution unit randomly switches the delay clock signal to be supplied to each circuit block in synchronization with the inverted signal of the delay clock signal having the maximum delay value. The timing at which each circuit block starts operating in response to the delayed clock signal can be shifted, and malfunction of each circuit block can be prevented.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the configuration will be described.
[0021]
FIG. 1 shows an
[0022]
Each of the circuit blocks A, B, and C includes AND, OR, NOT, a theoretical cell of a flip-flop that operates in synchronization with a clock signal, and the like. The circuit blocks A, B, and C operate in synchronization with the rising edge of the input delayed clock signal. In the present embodiment, as schematically shown in FIG. 1, it is assumed that there is a difference in the degree of integration (scale) of each of the circuit blocks A, B, and C. Description will be made on the assumption that the circuit block A> the circuit block B.
[0023]
The clock
[0024]
The delay clock signal generator 3 is configured by three
[0025]
The
[0026]
The delay values of the delayed clock signals C 1 , C 2 , and C 3 from the clock signal C 0 are C 1 <C 2 <C 3 , and all are provided in the circuit blocks A, B, and C. It is set within a range that satisfies the setup time and the hold time of the flip-flop.
[0027]
The distribution unit 4 includes an
[0028]
The
[0029]
The selection signal generation random
[0030]
The
[0031]
In this embodiment, the output signal supplied to the circuit block A and selected delayed clock signal D 1 from the
[0032]
Further, in the present embodiment, when the selection signal S = 0, D 1 = C 1 , D 2 = C 2 , D 3 = C 3, and when the selection signal S = 1, D 1 = C 2 , D 2 = C 3 , D 3 = C 1, and when the selection signal S = 2, D 1 = C 3 , D 2 = C 1 , and D 3 = C 2 .
[0033]
Next, the operation of the
When the clock signal C 0 is supplied from the clock signal supply source to the clock
[0034]
The third delayed clock signal C 3 is input to the
[0035]
In the selection signal generation random
[0036]
When the selection signal S = 0, the
[0037]
When the selection signal S = 1, the
[0038]
When the selection signal S = 2, the
[0039]
FIG. 2 shows a case where the selection signal S is generated in the order of 0, 2, 0, 1, 2, 2, 1, 0, 1,... According to a random number generated in synchronization with the rising edge of the inverted signal U. 2 shows a through current generated in each circuit block.
[0040]
According to the
[0041]
Further, by generating the selection signal S delay value selection signal generating random
[0042]
In addition, the timing of switching the connection inside the
[0043]
The delay value of each of the delayed clock signals C 1 , C 2 , and C 3 is within a range that satisfies the setup time and the hold time of the flip-flop provided in each of the circuit blocks A, B, and C. , B, and C, the synchronization of the
[0044]
The description in the present embodiment can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
[0045]
For example, the number of circuit blocks included in the
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, by randomly distributing delayed clock signals having different delay times for each circuit block included in the semiconductor integrated circuit, each circuit block is compared with a case where the same clock signal is supplied to all circuit blocks. The cumulative value of the peak values of the through current generated in the block is averaged, and the phase of the noise is dispersed, so that the noise can be reduced from a macro viewpoint. Therefore, the reliability of the semiconductor integrated circuit can be improved.
[0047]
In addition, the distribution unit randomly switches the delay clock signal supplied to each circuit block in synchronization with the inverted signal of the delay clock signal having the maximum delay value. The timing at which each circuit block starts operating in response to the delayed clock signal can be shifted, and malfunction of each circuit block can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a circuit configuration of a clock
FIG. 2 is a diagram showing waveforms of various signals generated by a clock
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a circuit configuration of a conventional semiconductor integrated circuit.
4 is a diagram showing a waveform of a delayed clock signal output from each delay element of the semiconductor integrated circuit of FIG. 3 and a through current generated in each circuit block.
FIG. 5 is a block diagram showing another example of the circuit configuration of a conventional semiconductor integrated circuit.
FIG. 6 is a view showing waveforms of various signals generated in each section of the semiconductor integrated circuit of FIG. 5;
[Explanation of symbols]
1 ASIC (semiconductor integrated circuit)
2 clock signal distribution circuit 3 delay clock
Claims (4)
前記クロック信号供給源から供給されるクロック信号を遅延し、互いに遅延値の異なる複数の遅延クロック信号を生成する遅延クロック信号生成部と、
前記遅延クロック信号生成部により生成された複数の遅延クロック信号をランダムに切り換えて前記複数の回路ブロックの各々に分配する分配部と、
を備えることを特徴とするクロック信号分配回路。A clock signal distribution circuit that distributes a clock signal supplied from a clock signal supply source to a plurality of circuit blocks operating in synchronization with the clock signal,
A delayed clock signal generation unit that delays a clock signal supplied from the clock signal supply source and generates a plurality of delayed clock signals having different delay values from each other;
A distribution unit that randomly switches a plurality of delay clock signals generated by the delay clock signal generation unit and distributes the plurality of delay clock signals to each of the plurality of circuit blocks;
A clock signal distribution circuit comprising:
前記クロック信号分配回路は、
前記クロック信号供給源から供給されるクロック信号を遅延し、互いに遅延値の異なる複数の遅延クロック信号を生成する遅延クロック信号生成部と、
前記遅延クロック信号生成部により生成された複数の遅延クロック信号をランダムに切り換えて前記複数の回路ブロックの各々に分配する分配部と、
を備えることを特徴とする半導体集積回路。A semiconductor integrated circuit comprising: a plurality of circuit blocks operating in synchronization with a clock signal; and a clock signal distribution circuit that distributes a clock signal supplied from a clock signal supply source to the plurality of circuit blocks.
The clock signal distribution circuit,
A delayed clock signal generation unit that delays a clock signal supplied from the clock signal supply source and generates a plurality of delayed clock signals having different delay values from each other;
A distribution unit that randomly switches a plurality of delay clock signals generated by the delay clock signal generation unit and distributes the plurality of delay clock signals to each of the plurality of circuit blocks;
A semiconductor integrated circuit comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003145189A JP2004348466A (en) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | Clock signal distribution circuit and semiconductor integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101295971B (en) * | 2007-04-26 | 2013-02-13 | 冲电气工业株式会社 | Clock frequency diffusing device |
-
2003
- 2003-05-22 JP JP2003145189A patent/JP2004348466A/en active Pending
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CN101295971B (en) * | 2007-04-26 | 2013-02-13 | 冲电气工业株式会社 | Clock frequency diffusing device |
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