JP2005122457A - Clock transmission circuit and method for designing it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クロック供給源から出力されるクロックを伝送先回路に伝送するクロック伝送回路およびその設計方法に関するものである。 The present invention relates to a clock transmission circuit for transmitting a clock output from a clock supply source to a transmission destination circuit and a design method thereof.
クロック供給源から出力されるクロックは、クロックライン(クロックネット)を介して、このクロックを使用する伝送先回路まで伝送される。このクロックラインは、例えば半導体集積回路の場合、PLL回路(位相同期ループ回路)等のクロック供給源から、フリップフロップ等の回路を含む複数の伝送先回路に接続されるため、その配線長は非常に長くなる。このため、クロックラインにおけるクロックの周波数(スイッチング回数)は、消費電力の増大に極端に影響する。 The clock output from the clock supply source is transmitted to the transmission destination circuit using this clock via the clock line (clock net). For example, in the case of a semiconductor integrated circuit, this clock line is connected from a clock supply source such as a PLL circuit (phase-locked loop circuit) to a plurality of transmission destination circuits including a circuit such as a flip-flop. It becomes long. For this reason, the clock frequency (the number of times of switching) in the clock line extremely affects the increase in power consumption.
従来より、半導体集積回路の消費電力を低減する手法の1つとして、例えば特許文献1に開示されているように、基準動作信号であるクロックの周波数を一時的に下げる方法が知られている。 Conventionally, as one method for reducing the power consumption of a semiconductor integrated circuit, for example, as disclosed in Patent Document 1, a method of temporarily lowering the frequency of a clock that is a reference operation signal is known.
特許文献1は、周波数制御回路に関するもので、それぞれ異なるスループットを実現する複数のクロック周波数のシステムクロックを供給可能で、システムクロックに同期して処理を行うターゲット回路に対して、制御信号に応じたクロック周波数のシステムクロックを供給するクロック供給回路と、スループットTが要求されると、スループットTの値と、クロック供給回路で生成できるクロック周波数から実現できるスループットの値から、2つのクロック周波数とそれぞれの期間を決定して、2つのクロック周波数を決定した期間ずつ選択してシステムクロックとして出力するように指示する制御信号をクロック供給回路に出力する制御手段とを有する。 Patent Document 1 relates to a frequency control circuit, which can supply a system clock having a plurality of clock frequencies that achieve different throughputs, and that corresponds to a control signal with respect to a target circuit that performs processing in synchronization with the system clock. When a clock supply circuit that supplies a system clock having a clock frequency and a throughput T is required, the two clock frequencies are determined from the value of the throughput T and the value of the throughput that can be realized from the clock frequency that can be generated by the clock supply circuit. And a control means for outputting a control signal to the clock supply circuit for determining the period and selecting two clock frequencies for each determined period and outputting the selected clock frequency as a system clock.
上記のように、引用文献1には、システムに要求されるスループットに応じて、クロック周波数を制御する技術が開示されており、システムにおいて高いスループットが要求されない場合にはクロック周波数を下げ、逆に高いスループットが要求される場合にはクロック周波数を上げるように制御される。すなわち、引用文献1は、この制御をダイナミックかつスピーディに行うことで、より大幅な消費電力の削減効果を上げるための技術である。 As described above, Patent Document 1 discloses a technique for controlling the clock frequency in accordance with the throughput required for the system. When high throughput is not required in the system, the clock frequency is decreased, and conversely When high throughput is required, control is performed to increase the clock frequency. That is, the cited document 1 is a technique for increasing the power consumption reduction effect by performing this control dynamically and speedily.
上記のように、消費電力削減に対する従来の論理回路的手法の1つは、高速なクロックが必要でない時にクロック周波数を下げることであった。しかし、高速なクロックが本当に必要な時にはクロック周波数を上げる必要があり、その時の消費電力は依然として高いままであった。また、半導体集積回路の設計時には、クロックの最大周波数をターゲットとして設計を行う必要があるため、主にレイアウト設計を行う時に、クロックラインに対する特別なケアが常に必要であった。 As described above, one of the conventional logic circuit approaches for reducing power consumption has been to reduce the clock frequency when a high-speed clock is not required. However, when a high-speed clock is really necessary, it is necessary to increase the clock frequency, and the power consumption at that time is still high. Also, when designing a semiconductor integrated circuit, it is necessary to design with the maximum frequency of the clock as a target. Therefore, special care for the clock line has always been necessary when designing the layout mainly.
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、クロックラインにおける消費電力を削減することができ、半導体集積回路のレイアウト設計も容易化することができるクロック伝送回路およびその設計方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a clock transmission circuit and a design method thereof that can solve the problems based on the above-described prior art, reduce power consumption in a clock line, and facilitate layout design of a semiconductor integrated circuit. It is to provide.
上記目的を達成するために、本発明は、クロック供給源から出力されるクロックを伝送先回路に伝送するクロック伝送回路であって、
前記伝送先回路の近傍に配置され、前記クロック供給源から出力される第1クロックに基づいて、前記伝送先回路が必要とする、前記第1クロックの2のn乗倍(nは自然数)の周波数を持つクロックを復元し、前記伝送先回路に供給する少なくとも1つのクロック復元回路を備えることを特徴とするクロック伝送回路を提供するものである。
To achieve the above object, the present invention provides a clock transmission circuit for transmitting a clock output from a clock supply source to a transmission destination circuit,
Based on a first clock that is arranged in the vicinity of the transmission destination circuit and is output from the clock supply source, the transmission destination circuit requires an n-th power of 2 (n is a natural number) required by the transmission destination circuit. A clock transmission circuit comprising: at least one clock recovery circuit that recovers a clock having a frequency and supplies the clock to the transmission destination circuit.
また、本発明は、クロック供給源から出力されるクロックを伝送先回路に伝送するクロック伝送回路であって、
前記クロック供給源の近傍に配置され、前記クロック供給源から出力される第1クロックを1/2のm乗倍(mは自然数)の周波数に分周した第2クロックを出力する少なくとも1つのクロック分周回路と、前記伝送先回路の近傍に配置され、前記クロック分周回路から出力される第2クロックに基づいて、前記伝送先回路が必要とする、前記第2クロックの2のn乗倍(nは自然数)の周波数を持つクロックを復元し、前記伝送先回路に供給する少なくとも1つのクロック復元回路を備えることを特徴とするクロック伝送回路を提供する。
The present invention is a clock transmission circuit for transmitting a clock output from a clock supply source to a transmission destination circuit,
At least one clock that is arranged in the vicinity of the clock supply source and outputs a second clock obtained by dividing the first clock output from the clock supply source to a frequency that is a power of ½ m (m is a natural number). A frequency dividing circuit and a second power of 2 times the second clock required by the transmission destination circuit based on a second clock that is arranged in the vicinity of the transmission destination circuit and is output from the clock frequency division circuit A clock transmission circuit comprising: at least one clock recovery circuit that recovers a clock having a frequency (n is a natural number) and supplies the clock to the transmission destination circuit.
ここで、前記クロック復元回路は、スキャンテスト時に、当該クロック復元回路に入力されるクロックと等しい周波数を持つクロックを出力し、前記伝送先回路に供給する手段を備えるのが好ましい。 Here, it is preferable that the clock recovery circuit includes means for outputting a clock having a frequency equal to the clock input to the clock recovery circuit and supplying the clock to the transmission destination circuit during a scan test.
また、前記クロック復元回路は半導体集積回路の外部に配置され、当該半導体集積回路から出力されるクロックに基づいて、前記伝送先回路が必要とする、前記半導体集積回路から出力されるクロックの2のn乗倍のクロックを復元するのが好ましい。 Further, the clock recovery circuit is arranged outside the semiconductor integrated circuit, and based on the clock output from the semiconductor integrated circuit, two clocks output from the semiconductor integrated circuit required by the transmission destination circuit are required. It is preferable to restore the clock multiplied by n.
また、本発明は、上記に記載のクロック伝送回路の設計方法であって、
あらかじめ前記クロック復元回路をセルライブラリ化しておき、
半導体集積回路の論理回路の設計を行うに際し、クロックルートバッファと前記伝送先回路内の前記クロック復元回路から出力されるクロックを使用して動作する回路との間に前記クロック復元回路を配置し、
前記半導体集積回路のレイアウト設計を行うに際し、前記クロック復元回路による遅延時間を考慮して、前記クロックルートバッファからクロックツリーを合成することを特徴とするクロック伝送回路の設計方法を提供する。
The present invention also provides a design method for the clock transmission circuit described above,
Make the clock recovery circuit into a cell library in advance,
When designing a logic circuit of a semiconductor integrated circuit, the clock recovery circuit is arranged between a clock route buffer and a circuit that operates using a clock output from the clock recovery circuit in the transmission destination circuit.
In designing a layout of the semiconductor integrated circuit, a clock transmission circuit design method is provided in which a clock tree is synthesized from the clock root buffer in consideration of a delay time due to the clock restoration circuit.
本発明によれば、クロックラインにおけるクロックの周波数を、伝送先回路が必要とするクロックの周波数よりも下げることができるため、クロックラインにおける消費電力を大幅に削減することができるし、半導体集積回路のレイアウト設計を行う際にも、クロックラインに対する特別なケアを不要とすることが可能であり、設計を容易に行うことが可能となる。 According to the present invention, since the clock frequency in the clock line can be lowered below the clock frequency required by the transmission destination circuit, the power consumption in the clock line can be greatly reduced, and the semiconductor integrated circuit When designing the layout, it is possible to eliminate the need for special care for the clock line, and the design can be easily performed.
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のクロック伝送回路およびその設計方法を詳細に説明する。 Hereinafter, a clock transmission circuit and a design method thereof according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
図1は、本発明のクロック伝送回路の一実施形態の構成概略図である。
同図に示すクロック伝送回路10は、クロック供給源16から出力されるクロックを、クロックライン30を介して、このクロックを使用する伝送先回路18まで伝送するもので、クロック分周回路12と、クロック復元回路14とを備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a clock transmission circuit of the present invention.
The
クロック分周回路12は、クロック供給源16の近傍に配置され、クロック供給源16から出力されるクロックを1/2のm乗倍(mは自然数)の周波数に分周して出力する。クロック分周回路12から出力される分周後のクロックは、クロックライン30を介してクロック復元回路14に供給される。
The
クロック分周回路12の構成は何ら限定されないが、本実施形態の場合、クロック供給源16から出力されるクロックを1/2倍の周波数に分周して出力するフリップフロップ20を備えている。フリップフロップ20のクロック入力端子には、クロック供給源16から出力されるクロックが入力され、そのデータ入力端子には、その反転出力Q ̄から出力される信号が入力される。フリップフロップ20の出力端子Qからは、クロック供給源16から出力されるクロックが1/2倍の周波数に分周されたクロックが出力される。
The configuration of the
一方、クロック復元回路14は、伝送先回路18の近傍に配置され、クロック分周回路12から出力される分周後のクロックに基づいて、伝送先回路18が必要とする、クロック分周回路12から出力される分周後のクロックの2のn乗倍(nは自然数)の周波数を持つクロックを復元する。クロック復元回路14から出力される復元後のクロックは、クロックルートバッファ22を介して伝送先回路18に供給される。
On the other hand, the
クロック復元回路14の構成も何ら限定されないが、本実施形態の場合、クロック分周回路12から出力される1/2倍の周波数に分周されたクロックCLKの2倍の周波数を持つクロックCLK_outを復元するもので、遅延回路となる、直列に接続された2つのバッファ24,26と、EXOR回路28とを備えている。EXOR回路28には、クロック分周回路12から出力される分周後のクロックCLK、およびこのクロックCLKが遅延回路の2つのバッファ24,26を介して所定時間だけ遅延されたクロックCLK_delayが入力される。EXOR回路28からは、復元後のクロックCLK_outが出力される。
The configuration of the
なお、クロック供給源16は、例えばPLL回路等のクロックを発生する回路であるが、本発明では、従来公知のどのようなクロック供給源も使用可能である。また、伝送先回路18は、例えばラッチやフリップフロップ等のように、クロックを使用して動作する回路を含む回路である。クロックルートバッファ22は、半導体集積回路の論理回路設計を行う際にクロックツリー合成のシンボルとして使用され、レイアウト設計を行う際に、伝送先回路18に含まれるクロックを使用する回路の個数や配置等に応じてクロックツリーとして合成されるものである。
The
図1に示すクロック伝送回路10では、図2のタイミングチャートに示すように、クロック供給源16から出力されるクロックは、クロック分周回路12のフリップフロップ20によって1/2倍の周波数に分周され、分周後のクロックCLKとして出力される。分周後のクロックCLKは、クロックライン30を介してクロック復元回路14まで伝送され、分周後のクロックCLKと、このクロックCLKが遅延回路の2つのバッファ24,26を介して所定の時間だけ遅延されたクロックCLK_delayとのEXORが取られ、EXOR回路28すなわちクロック復元回路14からは、クロックCLKの2倍の周波数を持つ復元後のクロックCLK_outが出力される。
In the
図2のタイミングチャートに示すように、クロックCLK_delayの動作タイミングは、ワーストケース(Worst)とベストケース(Best)とでばらつき、クロックCLK_outのデューティ比が変化する。クロックCLK_outのハイレベルおよびローレベルのパルス幅は、伝送先回路18に含まれるフリップフロップ(FF)等の回路のスペックを満足するものである必要があるが、本実施形態の場合、ワーストケースにおいて、クロックCLK_outのローレベルのパルス幅がフリップフロップの必要とするローレベルの最小値であるtckl(Min)以上、かつベストケースにおいて、クロックCLK_outのハイレベルのパルス幅がフリップフロップの必要とするハイレベルの最小値であるtckh(Min)以上であれば何ら問題は発生しない。
As shown in the timing chart of FIG. 2, the operation timing of the clock CLK_delay varies between the worst case (Best) and the best case (Best), and the duty ratio of the clock CLK_out changes. The high-level and low-level pulse widths of the clock CLK_out need to satisfy the specifications of a circuit such as a flip-flop (FF) included in the
クロック伝送回路10では、クロック供給源16から出力されるクロックが分周され、クロックライン30を介して伝送された後、伝送先回路18の直前で伝送先回路18が必要とする周波数のクロックに復元される。すなわち、クロックライン30におけるクロックの周波数を、伝送先回路18が必要とするクロックの周波数よりも下げることができるため、クロックライン30における消費電力を大幅に削減することができるし、半導体集積回路のレイアウト設計を行う際にも、クロックライン30に対するケアを他の信号線と同等に扱うことができ、設計を容易に行うことが可能となる。
In the
なお、消費電力の削減効果は、クロック復元回路14で使用される遅延回路の作り方と、例えばクロック供給源16としてPLL回路を使用した場合にはこのPLL回路等の消費電力によって左右される。
Note that the effect of reducing the power consumption depends on how the delay circuit used in the
しかし、伝送されるクロックの周波数が1/2のm乗倍になった時のPLL回路とクロックライン30における消費電力の削減効果は、クロック復元回路14における消費電力を大きく上回るものである。特に、PLL回路の消費電力は、電圧制御発振器の発振周波数に大きく依存するため、PLL回路における消費電力の削減効果は、半導体集積回路全体の消費電力の削減に大きく寄与することが可能である。また、電圧制御発振器の最高発振周波数が低いPLL回路を使用することができるようになるため、より消費電力の少ないタイプのPLL回路を選択することなども可能になる。
However, the effect of reducing the power consumption in the PLL circuit and the
また、図3に示すように、例えばクロック供給源16としてPLL回路等を使用する場合、PLL回路から出力されるクロックの周波数を、あらかじめ図1に示すクロック伝送回路10のクロック分周回路12から出力される分周後のクロックCLKと等しい周波数とすることによって、クロック分周回路12を不要とすることができるだけでなく、クロック分周回路12およびPLL回路の消費電力を削減することができる。特に、PLL回路の消費電力は大きいため、これにより、さらに大幅な消費電力の削減効果を得ることができる。
As shown in FIG. 3, for example, when a PLL circuit or the like is used as the
また、本発明のクロック伝送回路をスキャンテストに対応させることも可能である。この場合、何ら限定されるわけではないが、クロック復元回路14として、例えば図4に示す回路構成のものを使用することができる。同図に示すクロック復元回路14は、図1に示すクロック復元回路14において、さらにAND回路32を備えるものである。AND回路32には、クロック分周回路12から出力される分周後のクロックCLK、およびスキャンモード信号SCANMODEが入力される。また、AND回路32の出力信号はバッファ24に入力される。
It is also possible to make the clock transmission circuit of the present invention compatible with a scan test. In this case, the circuit configuration shown in FIG. 4 can be used as the
図4に示すクロック復元回路14において、スキャンモード信号SCANMODEは、例えばスキャンテスト時にローレベルとなる信号である。従って、スキャンテスト時には、AND回路32の出力信号はローレベルに固定され、EXOR回路28からは、復元後のクロックCLK_outとしてクロックCLKがそのまま出力される。また、クロック供給源16となるPLL回路のバイパスモードを使用することによって、外部からPLL回路に入力されるクロックがPLL回路からそのまま出力され、外部から入力されるクロックにより伝送先回路18を直接制御可能とすることができるようになる。
In the
なお、上記実施形態では、クロック供給源16から出力されるクロックを1/2倍の周波数に分周する例を挙げて説明したが、本発明では、1/2倍の周波数に分周することに限定されることなく、前述の通り1/2のm乗倍の周波数に分周することができる。
In the above embodiment, an example in which the clock output from the
図5は、本発明のクロック伝送回路の別の実施形態の構成概略図、図6は、その動作タイミングを表すタイミングチャートである。図5は、図3に示すクロック伝送回路において、PLL回路16から出力されるクロックを、伝送先回路18で必要とするクロックを1/4倍の周波数に分周したクロックと等しい周波数のクロックとし、クロック復元回路14において、この1/4倍の周波数に分周されたクロックCLKに基づいて、伝送先回路18が必要とする、4倍の周波数を持つクロックに復元して、伝送先回路18に供給する場合のクロック伝送回路の一例を表したものである。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the clock transmission circuit of the present invention, and FIG. 6 is a timing chart showing the operation timing thereof. FIG. 5 shows that the clock output from the
図5に示すように、クロックCLKの4倍の周波数を持つクロックを復元するクロック復元回路14は、PLL回路16から出力されるクロックCLKに対して、それぞれ異なる所定の時間ずつ遅延されたクロックCLK_d1,CLK_d2,CLK_d3を生成する、直列に接続された2つのバッファからなる3組の遅延回路34a、34b、34cと、2つのEXOR回路36a、36bと、OR回路38とを備えている。
As shown in FIG. 5, the
EXOR回路36aには、PLL回路16から出力される1/4倍の周波数に分周されたクロックCLKと、クロックCLKが遅延回路34aによって遅延されたクロックCLK_d1とが入力され、同様に、EXOR回路36bには、クロックCLK_d1が遅延回路34bによって遅延されたクロックCLK_d2と、クロックCLK_d2が遅延回路34cによって遅延されたクロックCLK_d3とが入力される。また、EXOR回路36a、36bの出力信号はOR回路38に入力され、OR回路38からは、クロックCLKの4倍の周波数を持つ復元後のクロックCLK_outが出力される。
The
前述の通り、PLL回路16からは、伝送先回路18が必要とするクロックを1/4倍の周波数に分周したクロックと等しい周波数を持つクロックCLKが出力され、このクロックCLKは、クロックライン30を介してクロック復元回路14に供給される。
As described above, the
クロック復元回路14では、遅延回路34a、34b、34cにより、クロックCLKに対して、それぞれ異なる所定の時間だけ遅延されたクロックCLK_d1,CLK_d2,CLK_d3が生成される。図6のタイミングチャートに示すように、クロックCLK_d1は、クロックCLKに対して遅延回路34aの遅延時間だけ遅延され、クロックCLK_d2は、クロックCLK_d1に対して遅延回路34bの遅延時間だけ遅延され、クロックCLK_d3は、クロックCLK_d2に対して遅延回路34cの遅延時間だけ遅延される。
In the
クロックCLKとクロックCLK_d1とのEXORが取られ、EXOR回路36aからは、図6のタイミングチャートに示すように、遅延回路34aの遅延時間にほぼ等しいハイレベルのパルス幅を持つ信号EX1が出力される。同様に、クロックCLK_d2とクロックCLK_d3とのEXORが取られ、EXOR回路36bからは、遅延回路34cの遅延時間にほぼ等しいパルス幅を持つ信号EX2が出力される。信号EX1のハイレベルと信号EX2のハイレベルとの間の時間間隔は、遅延回路34bの遅延時間とほぼ等しい時間間隔である。
The EXOR of the clock CLK and the clock CLK_d1 is taken, and the
続いて、EXOR回路36a、36bの出力のORが取られ、OR回路38からは、図6のタイミングチャートに示すように、クロックCLKに対して4倍の周波数を持つクロックCLK_outが出力され、クロックルートバッファ22を介して伝送先回路18に供給される。
Subsequently, the outputs of the
図5に示すクロック伝送回路において、PLL回路16から出力されるクロックCLKの周波数は、図3に示すものと比べて1/2倍、本発明を適用していない従来のものと比べると1/4倍となる。上記実施形態では、クロックを1/4倍の周波数分周して伝送し、伝送先で4倍の周波数のクロックに復元しているが、同様にしてクロックを1/2のm乗倍に分周して伝送し、伝送先で2のn乗倍の周波数のクロックに復元することが可能である。なお、mとnは、同じ値でもよいし、異なる値であってもよい。
In the clock transmission circuit shown in FIG. 5, the frequency of the clock CLK output from the
また、図7に示すように、外部から入力される基準クロック(外部CLK)と内部で使用されるクロック(内部CLK)との位相を一致させるためにPLL回路16を使用する場合がある。この場合も同様に、本発明を適用可能である。図7に示すクロック伝送回路では、図8のタイミングチャートに示すように、クロック分周回路12のフリップフロップ20から出力されるクロックCLKは外部CLKを1/2倍の周波数に分周したものであるが、内部CLKは、クロック復元回路14により復元されてクロックCLKの2倍の周波数を持ち、かつ外部CLKと位相同期される。
In addition, as shown in FIG. 7, the
続いて、図9は、本発明のクロック伝送回路の別の実施形態の構成概略図である。同図は、例えば大規模半導体集積回路において、複数の異なる周波数のクロックが必要となる場合に本発明のクロック伝送回路を適用した例である。同図では、クロック供給源16としてPLL回路が使用され、2つのクロック分周回路12a、12bと、PLL回路16および2つのクロック分周回路12a、12bから出力されるクロックがそれぞれ供給される3つのクロック復元回路14a、14b、14cと、これに各々対応する3つのクロックルートバッファ22a、22b、22cおよび3つの伝送先回路18a、18b、18cとが示されている。
Next, FIG. 9 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the clock transmission circuit of the present invention. This figure shows an example in which the clock transmission circuit of the present invention is applied to a large-scale semiconductor integrated circuit when a plurality of clocks having different frequencies are required. In the figure, a PLL circuit is used as the
PLL回路16からは、伝送先回路18aが必要とする周波数のクロックを1/2倍の周波数に分周したクロックと等しい周波数を持つクロックが出力される。クロック分周回路12aは、PLL回路16から出力されるクロックを1/2倍の周波数に分周したクロックを出力し、クロック分周回路12bは、クロック分周回路12aから出力されるクロックをさらに1/2倍の周波数に分周したクロック、すなわちPLL回路16から出力されるクロックを1/4倍の周波数に分周したクロックを出力する。
The
一方、クロック復元回路14a、14b、14cは、それぞれPLL回路16およびクロック分周回路12a、12bから出力されるクロックの2倍の周波数を持つクロックを復元し、それぞれクロックルートバッファ22a、22b、22cを介して伝送先回路18a、18b、18cに供給する。すなわち、伝送先回路18aが必要とするクロックの周波数を1(PLL回路16から出力されるクロックの2倍の周波数を持つクロック)とすると、伝送先回路18b、18cには、それぞれ伝送先回路18aに供給されるクロックの1/2倍および1/4倍の周波数を持つクロックが供給される。
On the other hand, the
このように、複数のクロック分周回路12を備えることによって、それぞれ異なる周波数を持つクロックを発生し、これに対応する複数のクロック復元回路14を備えることによって、伝送先回路18が必要とする、異なる周波数を持つ複数のクロックについても対応可能である。
As described above, by providing a plurality of clock
次に、本発明のクロック伝送回路の設計方法を説明する。 Next, a method for designing a clock transmission circuit of the present invention will be described.
図10は、図4に示すクロック復元回路14をセルライブラリ化し、このセルライブラリ化したクロック復元回路14を使用して設計されたクロック伝送回路の一例を表したものである。本発明のクロック伝送回路の設計方法では、前述のように、クロック復元回路14をセルライブラリ化しておき、半導体集積回路の論理回路の設計を行う時に、クロックルートバッファ22と伝送先回路18内のフリップフロップ40a、40b、40c、…との間にそれぞれクロック復元回路14a、14b、14c、…を配置し、レイアウト設計を行う時に、クロック復元回路14a、14b、14c、…による遅延時間を考慮して、クロックルートバッファ22からクロックツリー42を合成する。
FIG. 10 shows an example of a clock transmission circuit designed using the
クロック復元回路14をセルライブラリ化することによって、レイアウト後のクロック復元回路14から出力される復元後のクロックCLK_outの出力タイミングの変動を正確に予測することできるようになる。従って、クロックルートバッファ22からクロックツリー42を合成する時に、その合成ツールによって、クロック復元回路14の遅延時間を考慮して、各々のフリップフロップ40a、40b、40cに供給されるクロック間にスキューがないようにクロックツリー42を合成することが可能になる。
By making the
なお、伝送先回路18に含まれるフリップフロップ40a、40b、40cは、本発明のクロック伝送回路によって伝送されるクロックを使用して動作する回路を代表的に表したものであって、これに限定されるものではなく、例えばラッチや論理ゲート回路等であってもよい。
Note that the flip-
また、上記実施形態は、本発明を半導体集積回路の内部に適用する場合の例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、図11に一例を示すように、半導体集積回路の外部においても同様に適用可能である。 Moreover, although the said embodiment gave and demonstrated the example in the case of applying this invention to the inside of a semiconductor integrated circuit, this invention is not limited to this, As shown in an example in FIG. The same applies to the outside.
図11に示す例では、半導体集積回路44のI/Oバッファ(入出力バッファ)46を介して出力ピン48から出力されるクロックを、半導体集積回路44の外部に存在するクロック復元回路14に伝送し、さらにクロック復元回路14から出力される復元後のクロックを伝送先回路18に供給する。この場合、半導体集積回路44のI/Oバッファ46におけるクロックの動作周波数を1/2のm乗倍の周波数に下げることできる。I/Oバッファ46は、内部回路と比べて非常にセルサイズが大きいため、クロックの周波数を1/2のm乗倍の周波数に下げることによって、大幅に消費電力を削減することができる。
In the example shown in FIG. 11, the clock output from the
また、この半導体集積回路44や、クロック復元回路14、伝送先回路18が搭載される基板上においても、クロックライン30におけるクロックの周波数を下げることができ、同様にその消費電力を削減することができるとともに、基板配線のレイアウト時にも特別のケアを不要とすることが可能となる。
Also, on the substrate on which the semiconductor integrated
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明のクロック伝送回路およびその設計方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
The present invention is basically as described above.
As described above, the clock transmission circuit and the design method thereof according to the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
10 クロック伝送回路
12 クロック分周回路
14 クロック復元回路
16 クロック供給源
18 伝送先回路
20、40a、40b、40c フリップフロップ
22 クロックルートバッファ
24,26 バッファ
28、36a、36b EXOR回路
30 クロックライン
32 AND回路
34a、34b、34c 遅延回路
38 OR回路
42 クロックツリー
44 半導体集積回路
46 I/Oバッファ
48 出力ピン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記伝送先回路の近傍に配置され、前記クロック供給源から出力される第1クロックに基づいて、前記伝送先回路が必要とする、前記第1クロックの2のn乗倍(nは自然数)の周波数を持つクロックを復元し、前記伝送先回路に供給する少なくとも1つのクロック復元回路を備えることを特徴とするクロック伝送回路。 A clock transmission circuit for transmitting a clock output from a clock supply source to a transmission destination circuit;
Based on a first clock that is arranged in the vicinity of the transmission destination circuit and is output from the clock supply source, the transmission destination circuit requires an n-th power of 2 (n is a natural number) required by the transmission destination circuit. A clock transmission circuit comprising: at least one clock recovery circuit that recovers a clock having a frequency and supplies the clock to the transmission destination circuit.
前記クロック供給源の近傍に配置され、前記クロック供給源から出力される第1クロックを1/2のm乗倍(mは自然数)の周波数に分周した第2クロックを出力する少なくとも1つのクロック分周回路と、前記伝送先回路の近傍に配置され、前記クロック分周回路から出力される第2クロックに基づいて、前記伝送先回路が必要とする、前記第2クロックの2のn乗倍(nは自然数)の周波数を持つクロックを復元し、前記伝送先回路に供給する少なくとも1つのクロック復元回路を備えることを特徴とするクロック伝送回路。 A clock transmission circuit for transmitting a clock output from a clock supply source to a transmission destination circuit;
At least one clock that is arranged in the vicinity of the clock supply source and outputs a second clock obtained by dividing the first clock output from the clock supply source to a frequency that is a power of ½ m (m is a natural number). A frequency dividing circuit and a second power of 2 times the second clock required by the transmission destination circuit based on a second clock that is arranged in the vicinity of the transmission destination circuit and is output from the clock frequency division circuit A clock transmission circuit comprising: at least one clock recovery circuit that recovers a clock having a frequency (n is a natural number) and supplies the clock to the transmission destination circuit.
あらかじめ前記クロック復元回路をセルライブラリ化しておき、
半導体集積回路の論理回路の設計を行うに際し、クロックルートバッファと前記伝送先回路内の前記クロック復元回路から出力されるクロックを使用して動作する回路との間に前記クロック復元回路を配置し、
前記半導体集積回路のレイアウト設計を行うに際し、前記クロック復元回路による遅延時間を考慮して、前記クロックルートバッファからクロックツリーを合成することを特徴とするクロック伝送回路の設計方法。 A method for designing a clock transmission circuit according to any one of claims 1 to 3,
Make the clock recovery circuit into a cell library in advance,
When designing a logic circuit of a semiconductor integrated circuit, the clock recovery circuit is arranged between a clock route buffer and a circuit that operates using a clock output from the clock recovery circuit in the transmission destination circuit.
A clock transmission circuit design method comprising: synthesizing a clock tree from the clock root buffer in consideration of a delay time due to the clock restoration circuit when designing the layout of the semiconductor integrated circuit.
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JP2003356466A JP2005122457A (en) | 2003-10-16 | 2003-10-16 | Clock transmission circuit and method for designing it |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8891712B2 (en) | 2012-02-29 | 2014-11-18 | Fujitsu Limited | Transmitting apparatus and transmitting method |
-
2003
- 2003-10-16 JP JP2003356466A patent/JP2005122457A/en not_active Withdrawn
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