JP2008204271A - 多電源制御方法及び半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、多電源制御方法及び半導体集積回路に関し、複数の電源からの電源電圧を用いるドメイン間で高速なデータ転送を行うことを可能とすることを目的とする。
【解決手段】複数の電源からの電源電圧を用いる複数のドメインと、ドメイン間に設けられドメイン間のデータの受け渡しを行う非同期ブリッジ部を備え、負荷に応じて少なくとも各ドメインで用いる電源電圧を動的に変更可能な構成を有する半導体集積回路の多電源制御方法において、少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧が同じ場合、１つの電源からの電源電圧を前記２つのドメインに対して供給するように電源パスを切り換え、前記２つのドメイン間のデータの受け渡しを非同期ブリッジ部をバイパスして行うようにデータパスを切り換えるように構成する。
【選択図】図９

Description

本発明は、多電源制御方法及び半導体集積回路に係り、特に電源電圧を半導体集積回路に供給する複数の電源を制御する多電源制御方法及びそのような多電源制御方法を用いる半導体集積回路に関する。

図１は、複数の電源からの電源電圧を用いる半導体集積回路の一例を示すブロック図である。半導体集積回路１０１は、ドメイン１０２，１０３、非同期ブリッジ部１０４及び電源制御部１０５を有する。ドメイン１０２はDC/DC電源１１１からの電源電圧を用いる回路部分であり、ドメイン１０３はDC/DC電源１１２からの電源電圧を用いる回路部分である。電源制御部１０５はDC/DC電源１１１，１１２が出力する電源電圧を制御する。異なる電源電圧を用いるドメイン１０２，１０３間で信号の受け渡しを行う場合、信号のレベル変換及びクロックの乗換え（変更）を行う非同期ブリッジ部１０４を介して信号の受け渡しを行う。

図２は、非同期ブリッジ部１０４を設けない半導体集積回路の一例を示すブロック図である。図２中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図２の例では、半導体集積回路１０１Ａのドメイン１０２，１０３間が直接接続されている。

図３は、図２の半導体集積回路１０１Ａ内のドメイン１０２，１０３間の信号の受け渡しを説明する図である。図３において、Data1_IN，CLK1は夫々ドメイン１０２内のフリップフロップ（ＦＦ）１０２−１に入力されるデータとクロック、Data2_IN，CLK2は夫々ドメイン１０３内のフリップフロップ（ＦＦ）１０３−１に入力されるデータとクロック、VDD1，VDD2は夫々ドメイン１０２，１０３に供給される電源電圧を示す。ドメイン１０３内のＦＦ１０３−１に入力されるデータData2_INは、ドメイン１０２内のＦＦ１０２−１から出力される。ＦＦ１０３−１からはデータData2_OUTが出力される。

図３に示すように、例えばドメイン１０２内のフリップフロップＦＦ１０２−１とドメイン１０３内のＦＦ１０３−１との間で信号の受け渡しをした場合、ドメイン１０２，１０３で用いる電源電圧VDD1，VDD2が同じであれば、図４に示すようにＦＦ１０２−１に入力されたデータData1_INが誤り無く正常にデータData2_OUTとしてＦＦ１０３−１から出力される。図４は、電源電圧VDD1，VDD2が同じ場合の図３のドメイン１０２，１０３間の信号の受け渡しを説明するタイミングチャートであり、Validはデータに誤りが無く正常であることを示す。

しかし、通常の論理合成による配線を行った場合、クロックCLK1，CLK2には夫々タイミング調整のために図３に示す如きディレイバッファ２０１が挿入されている。このため、ドメイン１０２，１０３で用いる電源電圧VDD1，VDD2が異なる場合には、図５に示すようにクロックCLK１，CLK2間の位相のタイミングが同じにならずＦＦ１０２−１に入力されたデータData1_INが正常にデータData2_OUTとしてＦＦ１０３−１から出力されなくなる。

上記理由から、図１に示すようにドメイン１０２，１０３間に非同期ブリッジ部１０４が設けられる。図６は、非同期ブリッジ部１０４の構成を示す図である。非同期ブリッジ部１０４は、図６に示す如く接続されたＦＦ３０１〜３０５、レベルシフタ３０６〜３０８及びアンド回路３０９を有する。図６において、REQ1は入力リクエスト（要求）信号、REQ2は出力リクエスト信号、CLK2LはクロックCLK2から生成される内部クロック、ACK1は出力アクノレッジ（肯定応答）信号を示す。

この場合、図７のようにクロックCLK1と内部クロックCLK2Lの乗換えをリクエスト信号REQ1と肯定応答信号ACK1を使用して行うため、非同期ブリッジ部１０３を使用しない場合と比べると３クロック分も余計に動作クロックを必要としてしまう。図７は、非同期ブリッジ部１０４の動作を説明するタイミングチャートであり、FF1，FF2は夫々ＦＦ３０２，３０３の出力信号を示す。

このように、複数の電源、特にDC/DC電源を使用し、負荷に応じて用いる電源電圧を変更可能な構成のＬＳＩ等の半導体集積回路では、異なる電源電圧を用いるドメイン間の信号の受け渡しを非同期ブリッジ部を介して行う。

尚、異なるクロック周波数で動作するデバイス間をブリッジする方法及び装置は、例えば特許文献１にて提案されている。
特開平９−２１８８４９号公報

例えば、図１に示す電源１１１，１１２がDC/DC電源であり同じ１．２Ｖの電源電圧を出力する場合、使用するDC/DC電源の性能にも依存するが、例えば動作クロックが大幅に変更され場合、DC/DC電源内で図８のように急峻な電流変動が生じるために電源電圧が１．１Ｖ〜１．３Ｖの間を変動するといった、負荷変動により電源電圧が変動する現象が発生する。図８は、負荷変動による電源電圧の変動を説明するタイミングチャートであり、VoutはDC/DC電源の出力電源電圧、ILはDC/DC電源内の電流を示し、電流ILは負荷変動により例えば１００ｍＡから６００ｍＡと変動する。

このような現象が電源１１１，１１２を構成するDC/DC電源で発生すると、最悪の場合はドメイン１０２，１０３間では０．２Ｖ若しくはそれ以上の過大な電位差が生じる。このため、例えば半導体集積回路１０１で高負荷な処理を高速で行いたい場合等には、夫々のドメイン１０２，１０３は高電圧で同一の電源電圧を用いるが、上記理由によりドメイン１０２，１０３間の信号の受け渡しが非同期ブリッジ部１０４を介して行われるため、高速なデータ転送ができないという問題があった。

そこで、本発明は、複数の電源からの電源電圧を用いるドメイン間で高速なデータ転送を行うことが可能な多電源制御方法及び半導体集積回路を提供することを目的とする。

上記の課題は、複数の電源からの電源電圧を用いる複数のドメインと、ドメイン間に設けられドメイン間のデータの受け渡しを行う非同期ブリッジ部を備え、負荷に応じて少なくとも各ドメインで用いる電源電圧を動的に変更可能な構成を有する半導体集積回路の多電源制御方法であって、少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧が同じ場合、１つの電源からの電源電圧を該２つのドメインに対して供給するように電源パスの切り換えを行う電源パス切り換えステップと、該２つのドメイン間のデータの受け渡しを該非同期ブリッジ部をバイパスして行うようにデータパスの切り換えを行うデータパス切り換えステップとを含むことを特徴とする多電源制御方法によって達成できる。

上記の課題は、複数の電源からの電源電圧を用いる複数のドメインと、ドメイン間に設けられドメイン間のデータの受け渡しを行う非同期ブリッジ部とを備え、負荷に応じて少なくとも各ドメインで用いる電源電圧を動的に変更可能な構成を有する半導体集積回路であって、該複数の電源と該複数のドメインを接続する電源パスを制御する電源切り換え手段と、２つのドメイン間のデータの受け渡しを行うデータパスを制御するデータパス切り換え手段と、該電源切り換え手段及び該データパス切り換え手段を制御する切り換え制御手段とを備え、該２つのドメインで用いる電源電圧が同じ場合、該切り換え制御手段は、該電源切り換え手段を制御して該電源パスを切り換えることで１つの電源からの電源電圧を該２つのドメインに対して供給し、且つ、該データパス切り換え手段を制御して該データパスを切り換えることで該２つのドメイン間のデータの受け渡しを該非同期ブリッジ部をバイパスして行うことを特徴とする半導体集積回路によって達成できる。

本発明によれば、複数の電源からの電源電圧を用いるドメイン間で高速なデータ転送を行うことが可能な多電源制御方法及び半導体集積回路を実現することができる。

本発明の半導体集積回路は、複数の電源からの電源電圧を用いる複数のドメインとドメイン間に設けられた非同期ブリッジ部を備え、負荷に応じて少なくとも各ドメインで用いる電源電圧を動的に変更可能な構成を有する。複数のドメインで用いる電源電圧が同じになる時は、１つの電源から電力の供給を行うように多電源制御を行い、用いる電源電圧を上昇させて高速なデータ転送を行う場合には非同期ブリッジ部をバイパスする。これにより、ドメイン間で効率の良いデータ転送が行える。

従って、本発明によれば、複数の電源からの電源電圧を用いる半導体集積回路内のドメイン間で高速なデータ転送を行うことが可能となる。

図９は、本発明の第１実施例の半導体集積回路を示すブロック図である。図９において、DC/DC電源１，２の出力電源電圧は制御可能であり、ＬＳＩ等の半導体集積回路３に電源電圧を供給する。半導体集積回路３は、図９に示す如く接続されたドメイン４，５、非同期ブリッジ部６、電源切り換え部７，８、セレクタ部９，１０及び切り換え制御部１１を有する。ドメイン４はDC/DC電源１又はDC/DC電源２からの電源電圧を用いる回路部分であり、ドメイン５はDC/DC電源２又はDC/DC電源１からの電源電圧を用いる回路部分である。切り換え制御部１１はDC/DC電源１，２が出力する電源電圧を制御すると共に、電源切り換え部７，８及びセレクタ部９，１０を制御する。電源切り換え部７，８は、切り換え制御部１１からの制御信号PWR_SEL1，PWR_SEL2によりDC/DC電源１，２が出力する電源電圧の一方を電源電圧VOUT1，VOUT2として出力するように制御される。セレクタ部９，１０は、切り換え制御部１１からの制御信号Data_SEL1，Data_SEL2によりドメイン４，５間を非同期ブリッジ部６を介して、或いは、非同期ブリッジ部６をバイパスして接続するように制御される。セレクタ部９からはデータDATA_IN1がドメイン４に入力され、セレクタ部１０からはデータDATA_IN2がドメイン５に入力される。異なる電源電圧を用いるドメイン４，５間で信号の受け渡しを行う場合、信号のレベル変換及びクロックの乗換え（変更）を行う非同期ブリッジ部６を介して信号の受け渡しを行う。

DC/DC電源１，２は、同じ構成のものを用いることができる。電源切り換え部７，８は、同じ構成のものを用いることができる。又、セレクタ部９，１０は、同じ構成のものを用いることができる。

尚、ドメイン４が常にDC/DC電源１からの電源電圧のみを用い、ドメイン５が常にDC/DC電源２からの電源電圧のみを用いる場合には、電源切り換え部７，８は省略可能である。又、切り換え制御部１１は、半導体集積回路３の外部に設けても良いことは言うまでもない。

図１０は、切り換え制御部１１の構成の一例を示すブロック図である。切り換え制御部１１は、図１０に示す如く接続された電源制御部１２，１３と制御部１４を有する。電源制御部１２，１３は、同じ構成のものを用いることができる。電源制御部１２，１３は、制御部１４からの指示に従って、DC/DC電源１，２が出力する電源電圧を目標電圧に制御する。DC/DC電源１，２は、出力する電源電圧が制御部１４から指示された目標電圧に調整されると、電圧調整が完了したことを示す電圧調整の完了通知PWR_OK1，PWR_OK2を出力する。制御部１４は、DC/DC電源１，２からの電圧調整の完了通知PWR_OK1，PWR_OK2を待ってから制御信号PWR_SEL1，PWR_SEL2，Data_SEL1，Data_SEL2を出力して電源切り換え部７，８及びセレクタ部９，１０の制御を行う。

図１１は、切り換え制御部１１の構成の他の例を示すブロック図である。切り換え制御部１１は、図１１に示す如く接続された電源制御部１５，１６、タイマ１７，１８及び制御部１９を有する。電源制御部１５，１６は、同じ構成のものを用いることができる。又、タイマ１７，１８は、同じ構成のものを用いることができる。電源制御部１５，１６は、制御部１９からの指示に従って、DC/DC電源１，２が出力する電源電圧を目標電圧に制御する。電源制御部１５，１６は更に、タイマ１７，１８に対して電源安定化待ち時間のカウント指示を行う。タイマ１７，１８は、電源制御部１５，１６からの指示に従って、DC/DC電源１，２が出力する電源電圧が安定するまでの電源安定化待ち時間をカウントすると、電源安定化待ち時間のカウントが終了したことを示す電源安定化待ちの完了通知（電源安定化待ち時間のカウント終了通知）TIME_REQ1，TIME_REQ2を出力する。制御部１９は、タイマ１７，１８からの電源安定化待ちの完了通知（電源安定化待ち時間のカウント終了通知）TIME_REQ1，TIME_REQ2を待ってから制御信号PWR_SEL1，PWR_SEL2，Data_SEL1，Data_SEL2を出力して電源切り換え部７，８及びセレクタ部９，１０の制御を行う。

図１２は、電源切り換え部７（又は８）の構成を示す回路図である。電源切り換え部７（又は８）は、図１２に示す如く接続されたＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ２０とＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ２１を有する。ＦＥＴ２０にはDC/DC電源１，２の一方から出力される電源電圧VDD1が入力され、ＦＥＴ２１にはDC/DC電源１，２の他方から出力される電源電圧VDD2が入力される。ＦＥＴ２０は、切り換え制御部１１からの制御信号Ctl（PWR_SEL1又はPWR_SEL2）が例えば「１」（ハイレベル）の場合に電源電圧VDD_OUT（VOUT1又はVOUT2）を出力する。他方、ＦＥＴ２１は、切り換え制御部１１からの制御信号Ctlが「０」（ローレベル）の場合に電源電圧VDD_OUT（VOUT1又はVOUT2）を出力する。

図１３は、電源切り換え時の半導体集積回路３内の各部の動作状態を説明する図である。図１３において、状態ST1では、ドメイン４に対してDC/DC電源１、ドメイン５に対してはDC/DC電源２が接続されており、この場合には、ドメイン４，５間のデータの受け渡しに非同期ブリッジ部６が使用される。状態ST2では、ドメイン４に対してDC/DC電源２、ドメイン５に対してはDC/DC電源1が接続されており、この場合も同様に、ドメイン４，５間のデータの受け渡しに非同期ブリッジ部６が使用される。状態ST3では、ドメイン４，５に対してDC/DC電源1が接続されており、この場合には、ドメイン４，５間のデータの受け渡しは非同期ブリッジ部６をバイパスして行われる。状態ST4では、ドメイン４，５に対してDC/DC電源２が接続されており、この場合も同様に、ドメイン４，５間のデータの受け渡しは非同期ブリッジ部６をバイパスして行われる。

図１４は、図１０の切り換え制御部１１を用いた場合の第１実施例の動作タイミングを説明するタイミングチャートである。図１４において、「非同期ブリッジ」はドメイン４，５間で非同期ブリッジ部６を介したデータの受け渡しが行われることを示し、「バイパス」はドメイン４，５間のデータの受け渡しが非同期ブリッジ部６をバイパスして行われることを示す。例えば、DC/DC電源１が出力する電源電圧がDC/DC電源２が出力する電源電圧と同じになるように切り換え制御部１１によりDC/DC電源１，２を制御して電源電圧の変更を行った場合、DC/DC電源１の安定化状態を示す電圧調整の完了通知PWR_OK1がローレベルからハイレベルになるのを待ってから制御信号PWR_SEL1，PWR_SEL2，Data_SEL1，Data_SEL2を出力して電源切り換え部７，８による電源パスの切り換え及びセレクタ部９，１０によるデータパスの切り換えを行う。この場合、DC/DC電源２の安定化状態を示す電圧調整の完了通知PWR_OK2は元々ハイレベルであり、制御信号PWR_SEL2は元々ローレベルであるため、DC/DC電源１の安定化状態を示す電圧調整の完了通知PWR_OK1がハイレベルになっても制御信号PWR_SEL2はローレベルに維持される。

尚、DC/DC電源１が出力する電源電圧をDC/DC電源２が出力する電源電圧とは異なる電圧に戻す場合には、先に制御信号PWR_SEL1，PWR_SEL2，Data_SEL1，Data_SEL2を出力して電源切り換え部７，８による電源パスの切り換え及びセレクタ部９，１０によるデータパスの切り換えを行ってからDC/DC電源１が出力する電源電圧を変更する。

図１５は、図１１の切り換え制御部１１を用いた場合の第１実施例の動作タイミングを説明するタイミングチャートである。図１５において、「非同期ブリッジ」はドメイン４，５間で非同期ブリッジ部６を介したデータの受け渡しが行われることを示し、「バイパス」はドメイン４，５間のデータの受け渡しが非同期ブリッジ部６をバイパスして行われることを示す。例えば、DC/DC電源１が出力する電源電圧がDC/DC電源２が出力する電源電圧と同じになるように切り換え制御部１１によりDC/DC電源１，２を制御して電源電圧の変更を行った場合、タイマ１７のカウント終了通知TIME_REQ1を待ってから制御信号PWR_SEL1，PWR_SEL2，Data_SEL1，Data_SEL2を出力して電源切り換え部７，８による電源パスの切り換え及びセレクタ部９，１０によるデータパスの切り換えを行う。この場合、タイマ１８のカウント終了通知TIME_REQ2及び制御信号PWR_SEL2は元々ローレベルであるため、タイマ１７のカウント終了通知TIME_REQ1がハイレベルになっても制御信号PWR_SEL2はローレベルに維持される。

尚、DC/DC電源１が出力する電源電圧をDC/DC電源２が出力する電源電圧とは異なる電圧に戻す場合には、先に制御信号PWR_SEL1，PWR_SEL2，Data_SEL1，Data_SEL2を出力して電源切り換え部７，８による電源パスの切り換え及びセレクタ部９，１０によるデータパスの切り換えを行ってからDC/DC電源１が出力する電源電圧を変更する。

このように、本実施例では、先ず最初に切り換え制御部１１によりドメイン４の電源電圧がDC/DC電源１、ドメイン５の電源電圧がDC/DC電源２から供給されるように電源切り換え部７，８を切り替え制御する。又、切り換え制御部１１は、非同期ブリッジ６の出力が夫々のドメイン４，５に接続されるようにセレクタ部９，１０を制御する。その後、切り換え制御部１１はDC/DC電源１，２に対して所望の電源電圧を設定する。図１０のようにDC/DC電源１，２での電源電圧の調整が完了したことを通知する手段が設けられていれば、切り換え制御部１１はその通知に応じて電源切り換え部７，８による電源パスの切り換え及びセレクタ部９，１０によるデータパスの切り換えを行う。他方、図１１のようにDC/DC電源１，２が出力する電源電圧の電源安定化待ち時間をカウントする手段が設けられていれば、切り換え制御部１１はそのカウントに応じて電源切り換え部７，８による電源パスの切り換え及びセレクタ部９，１０によるデータパスの切り換えを行う。

DC/DC電源部１，２が出力するべき電源電圧が同じ場合には、切り換え制御部１１は電源切り換え部７又は８を切り換え制御してドメイン４，５で用いる電源電圧を共通化する。更に、切り換え制御部１１は、非同期ブリッジ部６をバイパスするようにセレクタ部９，１０の接続を切り換え制御する。

上記の如く、本実施例では、負荷に応じて各ドメインで用いる電源電圧、或いは、電源電圧及び動作周波数が変更可能な構成の半導体集積回路において、複数のドメインで用いる電源電圧が同じになる時は、１つの電源から電力の供給を行うように多電源制御を行い、用いる電源電圧、或いは、電源電圧及び動作周波数を上昇させて高速なデータ転送を行う場合には非同期ブリッジ部をバイパスする。これにより、ドメイン間で効率の良いデータ転送が行える。

次に、３以上の電源からの電源電圧を用いる実施例を説明する。

図１６は、本発明の第２実施例の半導体集積回路を示すブロック図である。図１６において、DC/DC電源３１−１，３１−２，３１−３の出力電源電圧は制御可能であり、ＬＳＩ等の半導体集積回路３３に電源電圧を供給する。半導体集積回路３３は、図１６に示す如く接続されたドメイン３４−１，３４−２，３４−３、非同期ブリッジ部（図示せず）、電源切り換え部３７−１，３７−２，３７−３、セレクタ部３９−１，３９−２，３９−３及び切り換え制御部４１を有する。図１６では図を簡単にするために非同期ブリッジ部の図示は省略するが、図９からもわかるように、実際にはドメイン３４−１，３４−２間、ドメイン３４−２，３４−３間、ドメイン３４−１，３４−３間に非同期ブリッジ部が設けられている。ドメイン３４−１はDC/DC電源３１−１又はDC/DC電源３１−３からの電源電圧を用いる回路部分であり、ドメイン３４−２はDC/DC電源３１−１又はDC/DC電源３１−２又はDC/DC電源３１−３からの電源電圧を用いる回路部分であり、ドメイン３４−３はDC/DC電源３１−３又はDC/DC電源３１−１からの電源電圧を用いる回路部分である。切り換え制御部４１は、DC/DC電源３１−１，３１−２，３１−３が出力する電源電圧を制御すると共に、電源切り換え部３７−１，３７−２，３７−３及びセレクタ部３９−１，３９−２，３９−３を制御する。電源切り換え部３７−１，３７−２，３７−３は、切り換え制御部４１からの制御信号PWR_SEL1，PWR_SEL2，PWR_SEL3によりDC/DC電源３１−１，３１−３が出力する電源電圧の一方、DC/DC電源３１−１，３１−２，３２−３が出力する電源電圧の１つ、DC/DC電源３１−１，３１−３が出力する電源電圧の他方を電源電圧VOUT1，VOUT2，VOUT3として出力するように制御される。セレクタ部３９−１，３９−２，３９−３は、切り換え制御部４１からの制御信号Data_SEL1，Data_SEL2，Data_SEL3によりドメイン３４−１，３４−２間、ドメイン３４−２，３４−３間、ドメイン３４−１，３４−３を非同期ブリッジ部を介して、或いは、非同期ブリッジ部をバイパスして接続するように制御される。セレクタ部３９−１又は３９−３からはデータDATA_IN1がドメイン３４−１に入力され、セレクタ部３９−１，３９−２からはデータDATA_IN2がドメイン３４−２に入力され、セレクタ３９−２，３９−３からはデータDATA_IN3がドメイン３４−３に入力される。異なる電源電圧を用いる２つのドメイン間で信号の受け渡しを行う場合、信号のレベル変換及びクロックの乗換え（変更）を行う非同期ブリッジ部を介して信号の受け渡しを行う。

DC/DC電源３１−１〜３１−３は、同じ構成のものを用いることができる。電源切り換え部３７−１〜３７−３は、同じ構成のものを用いることができる。又、セレクタ部３９−１〜３９−３は、同じ構成のものを用いることができる。

尚、ドメイン３４−１が常にDC/DC電源３１−１からの電源電圧のみを用い、ドメイン３４−２が常にDC/DC電源３１−２からの電源電圧のみを用い、ドメイン３４−３が常にDC/DC電源３１−３からの電源電圧のみを用いる場合には、電源切り換え部３７−１〜３７−３は省略可能である。又、切り換え制御部４１は、半導体集積回路３３の外部に設けても良いことは言うまでもない。

切り換え制御部４１の構成は、基本的には図１０に示す構成をDC/DC電源が３つ設けられている場合に合わせて変更すれば良いため、その図示及び説明は省略する。つまり、切り換え制御部４１は、図１０の構成に加え、３つ目のDC/DC電源に制御信号を出力する３つ目の電源制御部が設けられおり、図１０の制御部１４が３つ目のDC/DC電源３１−２からの電圧調整の完了通知PWR_OK2を待ってから制御信号PWR_SEL2，Data_SEL2を出力して３つ目の電源切り換え部３７−２及びセレクタ部３４−２の制御を行う。又、切り換え制御部４１は、図１１に示す構成をDC/DC電源が３つ設けられている場合に合わせて変更したものであっても良い。

電源切り換え部３７−１，３７−３の構成は、図１２に示す構成と同様で良い。

図１７は、電源切り換え部３７−２の構成の一例を示す回路図である。電源切り換え部３７−２は、図１７に示す如く接続されたＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ５１，５２，５３を有する。例えば、ＦＥＴ５１，５２，５３にはDC/DC電源３１−１，３１−２，３１−３から出力される電源電圧VDD1，VDD2，VDD3が入力される。ＦＥＴ５１，５２，５３は、切り換え制御部４１からの制御信号Ctl1，Ctl2，Ctl3（PWR_SEL2）が例えば「２ｈ」を示す場合には電源電圧VOUT1、「４ｈ」を示す場合には電源電圧VOUT2、「１ｈ」を示す場合には電源電圧VOUT3を電源電圧VDD_OUT出力する。

図１８は、電源切り換え部３７−２の構成の他の例を示す回路図である。電源切り換え部３７−２は、図１８に示す如く接続されたＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ６１，６２，６３を有する。例えば、ＦＥＴ６１，６２，６３にはDC/DC電源３１−１，３１−２，３１−３から出力される電源電圧VDD1，VDD2，VDD3が入力される。ＦＥＴ６１，６２，６３は、切り換え制御部４１からの制御信号Ctl1，Ctl2，Ctl3（PWR_SEL2）に応じて電源電圧VOUT1又はVOUT2又はVOUT3を電源電圧VDD_OUT出力する。

図１９は、電源切り換え時の半導体集積回路３３内の各部の動作状態を説明する図である。本実施例では、図１３に示すように、ドメイン３４−１〜３４−３間で電源電圧が全て異なる状態St1，St2と、ドメイン３４−１〜３４−３間で電源電圧が一部同じ（即ち、一部のみ異なる）状態St3〜St10と、ドメイン３４−１〜３４−３間で電源電圧が全て同じ状態St11，St12がある。例えば、状態St1では、ドメイン３４−１〜３４−３に対してDC/DC電源３１−１，３１−２，３１−３が接続されており、この場合には、非同期ブリッジ部が使用される。状態ST3では、ドメイン３４−１，３４−２に対してはDC/DC電源３１−１、ドメイン３１−３に対してはDC/DC電源３１−３が接続されており、この場合には、ドメイン３４−１，３４−２間のデータと受け渡しは非同期ブリッジ部をバイパスして行われ、ドメイン３４−２，３４−３間及びドメイン３４−３，３４−１間のデータの受け渡しは非同期ブリッジ部を介して行われる。状態ST11では、全てのドメイン３４−１〜３４−３に対してDC/DC電源３１−１が接続されており、この場合には、ドメイン３４−１，３４−２間、ドメイン３４−２，３４−３間及びドメイン３４−３，３４−１間の全てのデータの受け渡しが非同期ブリッジ部をバイパスして行われる。

図２０は、第２実施例の動作タイミングの一例を説明するタイミングチャートである。例えば、DC/DC電源３１−１，３１−２が出力する電源電圧がDC/DC電源３１−３が出力する電源電圧と同じになるように切り換え制御部４１によりDC/DC電源３１−１〜３１−３を制御して電源電圧の変更を行った場合、DC/DC電源３１−１，３１−２の安定化状態を示す電圧調整の完了通知PWR_OK1，PWR_OK2がローレベルからハイレベルになるのを待ってから制御信号PWR_SEL1〜PWR_SEL3，Data_SEL1〜Data_SEL3を出力して電源切り換え部３７−１〜３７−３による電源パスの切り換え及びセレクタ部３９−１〜３９−３によるデータパスの切り換えを行う。この場合、DC/DC電源３１−３の安定化状態を示す電圧調整の完了通知PWR_OK3は元々ハイレベルであり、制御信号PWR_SEL3は元々ローレベルであるため、DC/DC電源３１−１，３１−２の安定化状態を示す電圧調整の完了通知PWR_OK1，PWR_OK2がハイレベルになっても制御信号PWR_SEL2はローレベルに維持される。

尚、DC/DC電源３１−１，３１−２が出力する電源電圧をDC/DC電源３１−３が出力する電源電圧とは異なる電圧に戻す場合には、先に制御信号PWR_SEL1〜PWR_SEL3，Data_SEL1〜Data_SEL3を出力して電源切り換え部３７−１〜３７−３による電源パスの切り換え及びセレクタ部３９−１〜３９−３によるデータパスの切り換えを行ってからDC/DC電源３１−１，３１−２が出力する電源電圧を変更する。

上記の如く、本実施例では、負荷に応じて各ドメインで用いる電源電圧、或いは、電源電圧及び動作周波数が変更可能な構成の半導体集積回路において、複数のドメインで用いる電源電圧が同じになる時は、１つの電源から電力の供給を行うように多電源制御を行い、用いる電源電圧、或いは、電源電圧及び動作周波数を上昇させて高速なデータ転送を行う場合には非同期ブリッジ部をバイパスする。これにより、ドメイン間で効率の良いデータ転送が行える。

従って、本発明では、複数の電源からの電源電圧を用いる複数のドメインと、ドメイン間に設けられドメイン間のデータの受け渡しを行う非同期ブリッジ部を備え、負荷に応じて少なくとも各ドメインで用いる電源電圧を動的に変更可能な構成を有する半導体集積回路の多電源制御方法において、少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧が同じ場合、 １つの電源からの電源電圧を前記２つのドメインに対して供給するように電源パスの切り換えを行う電源パス切り換えステップと、前記２つのドメイン間のデータの受け渡しを非同期ブリッジ部をバイパスして行うようにデータパスの切り換えを行うデータパス切り換えステップとを含む。前記少なくとも１つの電源から出力される電源電圧を目標電圧に変更する変更ステップを更に含む場合、電源パス切り換えステップ及びデータパス切り換えステップは、変更ステップが終了してから行われる。電源パス切り換えステップは、切り換え制御部（１１，４１）及び電源切り換え部（７，８，３７−１〜３７−３）により実行される。データパス切り換えステップは、切り換え制御部（１１，４１）及びセレクタ部（９，１０，３９−１〜３９−３）により実行される。変更ステップは、切り換え制御部（１１，１４）により実行される。

又、本発明では、複数の電源からの電源電圧を用いる複数のドメインと、ドメイン間に設けられドメイン間のデータの受け渡しを行う非同期ブリッジ部とを備え、負荷に応じて少なくとも各ドメインで用いる電源電圧を動的に変更可能な構成を有する半導体集積回路において、前記複数の電源と前記複数のドメインを接続する電源パスを制御する電源切り換え手段と、２つのドメイン間のデータの受け渡しを行うデータパスを制御するデータパス切り換え手段と、電源切り換え手段及びデータパス切り換え手段を制御する切り換え制御手段とを備え、前記２つのドメインで用いる電源電圧が同じ場合、切り換え制御手段は、電源切り換え手段を制御して電源パスを切り換えることで１つの電源からの電源電圧を前記２つのドメインに対して供給し、且つ、データパス切り換え手段を制御してデータパスを切り換えることで前記２つのドメイン間のデータの受け渡しを非同期ブリッジ部をバイパスして行う。前記少なくとも１つの電源から出力される電源電圧を目標電圧に変更する変更手段を更に備える場合、切り換え制御手段は、変更手段による電源電圧の変更が終了してから電源切り換え手段を制御して電源パスを切り換え、且つ、データパス切り換え手段を制御してデータパスを切り換える。電源パス切り換え手段は切り換え制御部（１１，４１）により実現できる。データパス切り換え手段は、セレクタ部（９，１０，３９−１〜３９−３）により実現できる。切り換え制御手段は、切り換え制御部（１１，４１）により実現できる。切り換え変更手段は、切り換え制御部（１１，１４）により実現できる。

上記各実施例では、電源がDC/DC電源の場合を例に取って説明したが、出力する電源電圧が動的に変更可能であれば電源は特に限定されない。本発明は、負荷変動により電源電圧が変動する構成の電源を用いる場合に特に効果的であることは言うまでもない。

更に、上記各実施例では、複数の電源からの電源電圧を複数のドメインで用いる場合を例に取って
尚、本発明は、以下に付記する発明をも包含するものである。
（付記１） 複数の電源からの電源電圧を用いる複数のドメインと、ドメイン間に設けられドメイン間のデータの受け渡しを行う非同期ブリッジ部を備え、負荷に応じて少なくとも各ドメインで用いる電源電圧を動的に変更可能な構成を有する半導体集積回路の多電源制御方法であって、
少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧が同じ場合、
１つの電源からの電源電圧を該２つのドメインに対して供給するように電源パスの切り換えを行う電源パス切り換えステップと、
該２つのドメイン間のデータの受け渡しを該非同期ブリッジ部をバイパスして行うようにデータパスの切り換えを行うデータパス切り換えステップとを含むことを特徴とする多電源制御方法。
（付記２） 少なくとも１つの電源から出力される電源電圧を目標電圧に変更する変更ステップを更に含み、
該電源パス切り換えステップ及び該データパス切り換えステップは、該変更ステップが終了してから行われることを特徴とする付記１記載の多電源制御方法。
（付記３） 該変更ステップは、該少なくとも１つの電源から出力される電源電圧の該目標電圧への調整が完了したことを示す電圧調整の完了通知を該少なくとも１つの電源から行い、
該電源パス切り換えステップ及び該データパス切り換えステップは、該電圧調整の完了通知を待ってから行われることを特徴とする付記２記載の多電源制御方法。
（付記４） 該変更ステップは、該少なくとも１つの電源が出力する電源電圧が安定するまでの電源安定化待ち時間をカウントし、電源安定化待ち時間のカウントが終了したことを示す電源安定化待ちの完了通知を行い、
該電源パス切り換えステップ及び該データパス切り換えステップは、該電源安定化待ちの完了通知を待ってから行われることを特徴とする付記２記載の多電源制御方法。
（付記５） 該電源パス切り換えステップ及び該データパス切り換えステップは、該少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧を同電位にしてこれらのドメイン間で高速なデータ転送を行う場合に行われることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項記載の多電源制御方法。
（付記６） 該電源パス切り換えステップ及び該データパス切り換えステップは、該少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧及び動作周波数を上昇させてこれらのドメイン間で高速なデータ転送を行う場合に行われることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項記載の多電源制御方法。
（付記７） 該複数の電源からの電源電圧は、DC/DC電源からの電源電圧であることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項記載の多電源制御方法。
（付記８） 複数の電源からの電源電圧を用いる複数のドメインと、ドメイン間に設けられドメイン間のデータの受け渡しを行う非同期ブリッジ部とを備え、負荷に応じて少なくとも各ドメインで用いる電源電圧を動的に変更可能な構成を有する半導体集積回路であって、
該複数の電源と該複数のドメインを接続する電源パスを制御する電源切り換え手段と、
２つのドメイン間のデータの受け渡しを行うデータパスを制御するデータパス切り換え手段と、
該電源切り換え手段及び該データパス切り換え手段を制御する切り換え制御手段とを備え、
該２つのドメインで用いる電源電圧が同じ場合、該切り換え制御手段は、該電源切り換え手段を制御して該電源パスを切り換えることで１つの電源からの電源電圧を該２つのドメインに対して供給し、且つ、該データパス切り換え手段を制御して該データパスを切り換えることで該２つのドメイン間のデータの受け渡しを該非同期ブリッジ部をバイパスして行うことを特徴とする半導体集積回路。
（付記９） 少なくとも１つの電源から出力される電源電圧を目標電圧に変更する変更手段を更に備え、
該切り換え制御手段は、該変更手段による電源電圧の変更が終了してから該電源切り換え手段を制御して該電源パスを切り換え、且つ、該データパス切り換え手段を制御して該データパスを切り換えることを特徴とする付記８記載の半導体集積回路。
（付記１０） 該少なくとも１つの電源は、そこから出力される電源電圧の該目標電圧への調整が完了したことを示す電圧調整の完了通知を行い、
該切り替え制御手段は、該電圧調整の完了通知を待ってから該電源パス切り換え手段及び該データパス切り換え手段の制御を行うことを特徴とする付記９記載の半導体集積回路。
（付記１１） 該変更手段は、該少なくとも１つの電源が出力する電源電圧が安定するまでの電源安定化待ち時間をカウントし、電源安定化待ち時間のカウントが終了したことを示す電源安定化待ちの完了通知を行い、
該切り替え制御手段は、該電源安定化待ちの完了通知を待ってから該電源パス切り換え手段及び該データパス切り換え手段の制御を行うことを特徴とする付記９記載の半導体集積回路。
（付記１２） 該切り換え制御手段による該電源パス切り換え手段及び該データパス切り換え手段の制御は、該少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧を同電位にしてこれらのドメイン間で高速なデータ転送を行う場合に行われることを特徴とする、付記８〜１１のいずれか１項記載の半導体集積回路。
（付記１３） 該切り換え制御手段による該電源パス切り換え手段及び該データパス切り換え手段の制御は、該少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧及び動作周波数を上昇させてこれらのドメイン間で高速なデータ転送を行う場合に行われることを特徴とする、付記８〜１１のいずれか１項記載の半導体集積回路。
（付記１４） 該データパス切り換え手段は、該少なくとも２つのドメインのうち第１のドメインの出力を直接或いは該非同期ブリッジ部を介して第２のドメインに入力する第１のセレクタ部と、該第２のドメインの出力を直接或いは該非同期ブリッジ部を介して該第１のドメインに入力する第２のセレクタ部とを有することを特徴とする付記８〜１３のいずれか１項記載の半導体集積回路。
（付記１５） 該複数の電源からの電源電圧は、DC/DC電源からの電源電圧であることを特徴とする付記８〜１４のいずれか１項記載の半導体集積回路。

以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。

複数の電源からの電源電圧を用いる半導体集積回路の一例を示すブロック図である。 非同期ブリッジ部を設けない半導体集積回路の一例を示すブロック図である。 図２の半導体集積回路内のドメイン間の信号の受け渡しを説明する図である。 電源電圧が同じ場合の図３のドメイン間の信号の受け渡しを説明するタイミングチャートである。 電源電圧が異なる場合の図３のドメイン間の信号の受け渡しを説明するタイミングチャートである。 非同期ブリッジ部の構成を示す図である。 非同期ブリッジ部の動作を説明するタイミングチャートである。 DC/DC電源の動作概要図を示す。 本発明の第１実施例の半導体集積回路を示すブロック図である。 切り換え制御部の構成の一例を示すブロック図である。 切り換え制御部の構成の他の例を示すブロック図である。 電源切り換え部の構成を示す回路図である。 電源切り換え時の半導体集積回路内の各部の動作状態を説明する図である。 図１０の切り換え制御部を用いた場合の第１実施例の動作タイミングを説明するタイミングチャートである。 図１１の切り換え制御部を用いた場合の第１実施例の動作タイミングを説明するタイミングチャートである。 本発明の第２実施例の半導体集積回路を示すブロック図である。 電源切り換え部の構成の一例を示す回路図である。 電源切り換え部の構成の他の例を示す回路図である。 電源切り換え時の半導体集積回路内の各部の動作状態を説明する図である。 第２実施例の動作タイミングの一例を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１，２ DC/DC電源
３ 半導体集積回路
４，５ ドメイン
６ 非同期ブリッジ部
７，８ 電源切り換え部
９，１０ セレクタ部
１１ 切り換え制御部

Claims (10)

1. 複数の電源からの電源電圧を用いる複数のドメインと、ドメイン間に設けられドメイン間のデータの受け渡しを行う非同期ブリッジ部を備え、負荷に応じて少なくとも各ドメインで用いる電源電圧を動的に変更可能な構成を有する半導体集積回路の多電源制御方法であって、
   少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧が同じ場合、
   １つの電源からの電源電圧を該２つのドメインに対して供給するように電源パスの切り換えを行う電源パス切り換えステップと、
   該２つのドメイン間のデータの受け渡しを該非同期ブリッジ部をバイパスして行うようにデータパスの切り換えを行うデータパス切り換えステップとを含むことを特徴とする多電源制御方法。
2. 少なくとも１つの電源から出力される電源電圧を目標電圧に変更する変更ステップを更に含み、
   該電源パス切り換えステップ及び該データパス切り換えステップは、該変更ステップが終了してから行われることを特徴とする請求項１記載の多電源制御方法。
3. 該電源パス切り換えステップ及び該データパス切り換えステップは、該少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧を同電位にしてこれらのドメイン間で高速なデータ転送を行う場合に行われることを特徴とする、請求項１又は２記載の多電源制御方法。
4. 該複数の電源からの電源電圧は、DC/DC電源からの電源電圧であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の多電源制御方法。
5. 複数の電源からの電源電圧を用いる複数のドメインと、ドメイン間に設けられドメイン間のデータの受け渡しを行う非同期ブリッジ部とを備え、負荷に応じて少なくとも各ドメインで用いる電源電圧を動的に変更可能な構成を有する半導体集積回路であって、
   該複数の電源と該複数のドメインを接続する電源パスを制御する電源切り換え手段と、
   ２つのドメイン間のデータの受け渡しを行うデータパスを制御するデータパス切り換え手段と、
   該電源切り換え手段及び該データパス切り換え手段を制御する切り換え制御手段とを備え、
   該２つのドメインで用いる電源電圧が同じ場合、該切り換え制御手段は、該電源切り換え手段を制御して該電源パスを切り換えることで１つの電源からの電源電圧を該２つのドメインに対して供給し、且つ、該データパス切り換え手段を制御して該データパスを切り換えることで該２つのドメイン間のデータの受け渡しを該非同期ブリッジ部をバイパスして行うことを特徴とする半導体集積回路。
6. 少なくとも１つの電源から出力される電源電圧を目標電圧に変更する変更手段を更に備え、
   該切り換え制御手段は、該変更手段による電源電圧の変更が終了してから該電源切り換え手段を制御して該電源パスを切り換え、且つ、該データパス切り換え手段を制御して該データパスを切り換えることを特徴とする請求項５記載の半導体集積回路。
7. 該少なくとも１つの電源は、そこから出力される電源電圧の該目標電圧への調整が完了したことを示す電圧調整の完了通知を行い、
   該切り替え制御手段は、該電圧調整の完了通知を待ってから該電源パス切り換え手段及び該データパス切り換え手段の制御を行うことを特徴とする請求項６記載の半導体集積回路。
8. 該変更手段は、該少なくとも１つの電源が出力する電源電圧が安定するまでの電源安定化待ち時間をカウントし、電源安定化待ち時間のカウントが終了したことを示す電源安定化待ちの完了通知を行い、
   該切り替え制御手段は、該電源安定化待ちの完了通知を待ってから該電源パス切り換え手段及び該データパス切り換え手段の制御を行うことを特徴とする請求項６記載の半導体集積回路。
9. 該切り換え制御手段による該電源パス切り換え手段及び該データパス切り換え手段の制御は、該少なくとも２つのドメインで用いる電源電圧を同電位にしてこれらのドメイン間で高速なデータ転送を行う場合に行われることを特徴とする、請求項５〜８のいずれか１項記載の半導体集積回路。
10. 該データパス切り換え手段は、該少なくとも２つのドメインのうち第１のドメインの出力を直接或いは該非同期ブリッジ部を介して第２のドメインに入力する第１のセレクタ部と、該第２のドメインの出力を直接或いは該非同期ブリッジ部を介して該第１のドメインに入力する第２のセレクタ部とを有することを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載の半導体集積回路。

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