JP2011091315A - 集積回路装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線通信ＩＣにおいて、低消費電力モードにおいても、高速な暗号化・復号化処理を実現する。
【解決手段】 集積回路装置（ＩＣ）１００は、通常動作モード用のクロックである第１クロックＱＣＫと、第１クロックよりも周波数が低い、低消費電力モード用のクロックである第２クロックＳＣＫと、を生成する第１クロック生成回路（ＯＳＣ）２１と、第２クロックＳＣＫよりも高い周波数のクロックである第３クロックＲＣＣＫを生成する第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０と、第３クロックＲＣＣＫによって動作して、暗号化処理および復号化処理を実行する暗号化・復号化処理部５６と、第１クロックＱＣＫおよび第２クロックＳＣＫの少なくとも一方によって動作し、ホスト２００からのコマンドに基づく処理を実行する制御部１１０と、含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、集積回路装置および電子機器等に関する。

近距離無線通信端末（短距離無線通信端末）における無線通信のセキュリティー確保は重要な課題である。暗号化手段を搭載した近距離無線通信端末は、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている。特許文献２では、暗号化方式としてＡＥＳ（Advanced Encrypted Standard）が使用されている。

特開２００４−１５０７７号公報 特開２００８−７２２４１号公報

無線通信装置の動作モードとして、通常動作モードと低消費電力モードとが用意される場合がある。また、動作モードに対応して、異なる周波数の動作クロックを用いる場合がある。例えば、通常動作モードでは第１周波数の第１動作クロック（高速クロック）を使用し、低消費電力モードでは、第１周波数よりも低い周波数である第２周波数の第２動作クロック（低速クロック）を使用する場合がある。

一方、通信データの暗号化・復号化処理は、動作モードに関係なく必要となる場合が有り得る。例えば、上位装置であるホストからの、通信データの暗号化・復号化処理の要求は、通常動作モード時および低消費電力モード時の双方において生じ得る。

低消費電力モード時において、暗号化・復号化動作が必要となる場合に、暗号化・復号化動作のために使用可能な動作クロックは第２動作クロック（低速クロック）のみであることから、暗号化・復号化の処理速度は、第２動作クロック（低速クロック）の周波数に依存することになる。第２動作クロック（低速クロック）の周波数を増大させれば、暗号化・復号化の処理速度は向上するが、低消費電力モード時に動作している回路の消費電力が増大することになり、第２動作クロック（低速クロック）の高速化には限界がある。

本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、無線通信ＩＣにおいて、低消費電力モードにおいても、高速な暗号化・復号化処理を実現することができる。

（１）本発明の集積回路装置の一態様では、通常動作モード用のクロックである第１クロック、および前記第１クロックよりも周波数が低い、低消費電力モード用のクロックである第２クロックの少なくとも一方を生成する第１クロック生成回路と、前記第２クロックよりも高い周波数のクロックである第３クロックを生成する第２クロック生成回路と、前記第３クロックによって動作して、暗号化処理および復号化処理を実行する暗号化・復号化処理部と、前記第１クロックおよび前記第２クロックの少なくとも一方によって動作し、ホストからのコマンドに基づく処理を実行する制御部と、含む。

本態様では、集積回路装置の動作クロック（動作モードに対応した動作モードクロック：通常動作モード用の第１クロックおよび低消費電力モード用の第２クロックの少なくとも一方）を生成する第１クロック生成回路の他に、暗号化処理および復号化処理に用いられるクロックである第３クロックを生成する第２クロック生成回路を設ける。暗号化・復号化処理部は、動作モードに関係なく、第３クロックによって動作する。第３クロックの周波数は、低消費電力モード用のクロックである第２クロックの周波数よりも高く設定される。

本態様によれば、通常シーケンスに連動しない第３クロックを用いて、暗号化・復号化処理を実行することができる。よって、低消費電力モードにおいても、高速な暗号化・復号化処理が可能である。

例えば、低消費電力モード時において、暗号化処理（あるいは復号化処理）が必要になった場合には、上位装置であるホストは、所定のコマンドを出力する。制御部（具体的には、例えば、制御部のうちの、第２クロックで動作する部分）がコマンドに基づいて動作して、第２クロック生成回路を動作状態とする。これによって、第２クロック生成回路から第３クロックが出力され、第３クロックは、暗号化・復号化処理部に供給され、暗号化・復号化処理部が第３クロックに基づいて動作して、高速な暗号化・復号化処理が実行される。

（２）本発明の集積回路装置の他の態様では、前記第３クロックの周波数は、前記第１クロックの周波数よりも高い。

本態様では、暗号化・復号化処理用の第３クロックの周波数を、通常動作モード用の第１クロックの周波数よりも高く設定する。動作クロックである第１クロックや第２クロックは、例えば、集積回路装置の標準仕様等に基づいて決定されるが、第３クロックは通常動作モードに連動しないクロックであるため、標準仕様等に制約されることなく、自由に設定することができる。

そこで、本態様では、第３クロックの周波数を、通常動作モード用の第１クロックの周波数よりも高く設定する。これによって、暗号化・復号化処理の処理速度を、さらに高めることができる。

（３）本発明の集積回路装置の他の態様では、前記第１クロック生成回路は、振動子を用いた発振回路であり、前記第２クロック生成回路は、前記集積回路装置に内蔵される内蔵発振回路である。

本態様では、第１クロック生成回路として、例えば外付けの振動子（外付けに限定されるものではない）を用いた発振回路（例えば、水晶発振回路）を使用し、第２クロック生成回路として、例えば外付けの振動子を用いない内蔵発振回路（例えば、ＲＣ発振回路）を使用する。

動作クロックである第１クロックや第２クロックを生成する第１クロック生成回路は、集積回路装置全体の高精度な回路動作（例えば、物理層回路における通信信号の高速処理や、データリンク層回路における標準仕様の通信プロトコルに準拠した高速かつ高精度な処理等）を保証するために、十分に精度の高い発振回路を使用するのが好ましい。一方、第３クロックは、暗号化・復号化処理において要求されるクロック精度（動作クロックの精度に比べて、要求精度が低い場合が多いと考えられる）を満たせば、実際の使用上、問題はない。

そこで、動作クロックである第１クロックや第２クロックを生成する第１クロック生成回路として、高精度な振動子利用の発振回路（例えば、水晶発振回路等）を使用し、一方、第３クロックを生成する第２クロック生成回路として、暗号化・復号化処理において要求されるクロック精度を満足させ得る程度の内蔵発振回路を使用して、外付け部品（振動子等）の点数を削減し、回路の簡易化を図り、集積回路装置の小型化を実現する。

（４）本発明の集積回路装置の他の態様では、前記振動子を用いた発振回路は水晶発振回路であり、前記内蔵発振回路は、ＲＣ発振回路である。

水晶発振回路は、誤差が少ない高精度のクロックを生成することができる。一方、ＲＣ発振回路は、構成が簡易であり、集積回路装置（ＩＣ）に内蔵するのに適している。抵抗（Ｒ）の抵抗値および容量（Ｃ）の容量値を調整して、発振回路の発振周波数を高めることも容易であり、また、例えば、微細ＩＣの製造プロセスを用いて抵抗（Ｒ）と容量（Ｃ）の比精度を高めれば、暗号化・復号化処理において要求されるクロック精度を満足させ得る程度の精度をもつクロックの生成も可能である。本態様によれば、外付け部品（振動子等）の点数を削減することができ、回路の簡易化を図ることができ、集積回路装置の小型化が実現される。

（５）本発明の集積回路装置の他の態様は、アンテナで受信された入力信号を処理する受信回路および前記アンテナから信号を無線送信するための処理を実行する送信回路、の少なくとも一つを有する無線通信用の物理層回路と、前記制御部に含まれる、前記ホストと前記物理層回路との間のデータの授受を制御するデータリンク層回路と、前記データリンク層回路と前記暗号化・復号化処理部との間の通信を管理するアービターと、をさらに有する。

本態様によれば、低消費電力モード時においても高速な暗号化処理（あるいは復号化処理）が可能な、無線通信用の集積回路装置が実現される。

（６）本発明の集積回路装置の他の態様では、前記ホストからのコマンドに基づいて、前記集積回路装置の動作を制御するための制御レジスターを備えるレジスター部をさらに有し、前記制御レジスターには、制御モード切り換えビットが用意されており、前記制御モード切り換えビットの設定によって、前記通常動作モードおよび前記低消費電力モードを含む通常シーケンス制御モードと、通常シーケンスとは非同期に集積回路装置の動作を制御するモードであるレジスター制御モードと、が切り換えられ、前記レジスター制御モードが選択された場合には、前記制御レジスターを経由して、前記第２クロック生成回路の動作が制御される。

本態様では、集積回路装置の制御モードとして、通常シーケンス制御モードと、レジスター制御モードとが設けられる。通常シーケンス制御モードは、例えば、標準仕様の通信プロトコルに準拠したタイミング制御が実行される制御モードであり、この制御モード下に置かれる動作モードとしては、通常動作モードおよび低消費電力モードがある。また、レジスター制御モードは、通常シーケンスモードとは非同期の制御モードであり、この制御モード下に置かれる動作モードとしては、例えば、デバッグモード（集積回路の動作を検証する動作モード）等がある。

レジスター制御モード時においては、例えば、ホストからのコマンドに基づいて、制御レジスターを経由して、第２クロック生成回路の動作が制御される。レジスター制御モードを用いると、通常シーケンスとは非同期に第２クロック生成回路を起動して、第２クロック生成回路から第３クロックを出力させることができ、また、任意のタイミングで第３クロックの出力を停止させることができる。具体的には、例えば、デバッグモード時において、暗号化・復号化処理部の動作を検証する際に、制御レジスター経由で第２クロック生成回路を起動して、第３クロックを出力させることができる。

（７）本発明の集積回路装置の他の態様では、前記集積回路装置の動作モードとして、前記通常動作モードとしての第１動作モードと、前記第１動作モード時よりも、集積回路装置の消費電力が低減された動作モードである前記低消費電力モードとしての第２動作モードと、前記第２動作モード時よりも、集積回路装置の消費電力がさらに低減されると共に、前記第２クロック生成回路からの前記第３クロックの出力が停止しており、かつ、前記第２クロック生成回路は、電源電圧はオンしているが前記第１クロックおよび前記第２クロックの出力は停止した状態とされている第３動作モードと、を有し、前記第３動作モードから、前記第２動作モードまたは前記第１動作モードに移行する際に、前記ホストからのコマンドに基づいて前記レジスター制御モードが選択され、前記制御レジスターを経由して前記第２クロック生成回路の動作が制御されて前記第３クロックが出力され、出力された前記第３クロックが、前記第１クロック生成回路を起動させるために使用される。

本態様では、第２動作モード時（低消費電力モード時）よりも、集積回路装置の消費電力がさらに低減された第３動作モードが設けられる。第３動作モード時には、第２クロック生成回路からの第３クロックの出力が停止している（第２クロック生成回路の電源自体はオン状態であってもよく、オフ状態であってもよい）。また、第３動作モード時には、第２クロック生成回路は、電源電圧はオンしているが第１クロックおよび第２クロックの出力は停止した状態とされている。つまり、第３動作モード時には、動作クロックがないことから集積回路装置内のほとんどの回路は非動作状態であり、消費電力は最小化される。この第３動作モードは、集積回路装置を長時間にわたってスリープ状態（擬似冬眠状態）とするのに適した動作モードである。

本態様では、第３動作モード（スリープ状態あるいは擬似冬眠状態）から覚醒させて、第２動作モード（低消費電力モード）あるいは第１動作モード（通常動作モード）に復帰させるときに、第２クロック生成回路を利用する。つまり、第２クロック生成回路を暗号化・復号化以外の用途にも使用する。これによって、第２クロック生成回路の利用価値が高まる。

例えば、ホストと集積回路装置との間のインターフェース方式としてクロック同期式インターフェースを採用する。そして、ホストが、集積回路装置に、スリープ状態（擬似冬眠状態）からの覚醒を指示するコマンドを送出する際に、同時にシリアルクロック（同期クロック）も送出する。例えばホストインターフェースが、そのコマンドとシリアルクロックを受け、そのシリアルクロックを制御レジスターに供給して、制御レジスターを動作させる。制御レジスターは、入力されたコマンドに基づいて第２クロック生成回路を起動し、これによって、第２クロック生成回路から第３クロックが出力される。この第３クロックを利用して、第１クロック生成回路を動作状態（ウェークアップ状態）に戻すことができる。例えば、第３クロックによって第１クロック生成回路の起動用シーケンサを動作させ、起動用シーケンサからの制御信号を第１クロック生成回路に供給することができる。この場合、第１クロック生成回路は、電源自体はオンしているため、制御信号が供給されれば迅速に動作を開始し、高速にウェークアップ状態に復帰することができる。

（８）本発明の電子機器の一態様では、上記いずれかの集積回路装置と、前記集積回路装置の上位装置としてのホストと、を含む。

電子機器は、通常シーケンスに連動しない第３クロックを用いて、常に高速な暗号化・復号化処理を実行することができる。このことは、電子機器のセキュリティー機能の向上に役立つ。

（９）本発明の電子機器の他の態様では、前記電子機器、は無線通信装置である。

本態様によれば、動作モードに関係なく、高速な暗号化・復号化処理が可能な、高機能な無線通信装置が実現される。無線通信装置は、例えば、小型、軽量かつ超低消費電力の近距離無線通信端末（短距離無線通信端末）である。

このように、本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、無線通信ＩＣにおいて、低消費電力モードにおいても、高速な暗号化・復号化処理を実現することができる。

集積回路装置の一例を示す図 図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、第１クロック生成回路および第２クロック生成回路の回路構成の一例を示す図 図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、集積回路装置の動作モードの一例と、暗号化・復号化処理の処理手順の一例を示す図 暗号化処理および復号化処理の内容の一例を説明するための図 本発明の集積回路装置の他の例（制御レジスターを有する例）を示す図 集積回路装置の動作モードの他の例（図５のＩＣの動作モード例）を示す図 近距離無線通信端末の利用形態の一例を示す図

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１の実施形態）
図１は、集積回路装置の一例を示す図である。集積回路装置（ＩＣ）１００は、例えば、近距離無線通信端末に搭載される、無線通信用の集積回路装置である。

集積回路装置１００は、無線アンテナＡＮと、通信回路（アナログ回路部）１３を含む物理層回路（ＰＨＹ）１５と、制御部（ロジック回路部）１１０を含むデータリンク層回路（ＬＬ）１９と、第１クロック生成回路（ＯＳＣ：例えば水晶発振回路）２１と、ホストインターフェース（ホストＩ／Ｆ）３０と、第２クロック生成回路としてのＲＣ発振回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０と、アービター５４と、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６と、を有する。データリンク層回路（ＬＬ）１９に含まれる制御部（ロジック回路部）１１０には、タイミング制御部ＴＧが設けられている。制御部（ロジック回路部）１１０は、ホストインターフェース（ホストＩ／Ｆ）３０を経由してホスト２００から入力されるコマンドを解釈し、コマンドに基づく処理を行うコマンド処理部（不図示）ならびにプロトコル処理部（不図示）が設けられている。なお、プロトコル処理部は、例えば、標準仕様のプロトコルに従って通信データの処理を実行する。

通常シーケンス制御時において、集積積回路装置１００の動作タイミングは、例えば、制御部（ロジック回路部）１１０に設けられているタイミング制御部ＴＧによって制御される。通常シーケンス制御時の動作モードとしては、通常動作モードと低消費電力モードとがある。通常動作モードでは、物理層回路（ＰＨＹ）１５およびデータリンク層回路（ＬＬ）１９が動作し、アンテナＡＮを経由して送信データを無線送信する送信処理、ならびに、アンテナＡＮから入力される受信信号に基づいて受信データを復調する受信処理が実行される。送信処理および受信処理は、例えば、交互に実行される。

ホストインターフェース（ホストＩ／Ｆ）３０は、上位装置であるホスト（ホストプロセッサー）２００との間で、データやコマンド等の授受を実行する。ホストインターフェース（ホストＩ／Ｆ）３０は、例えば、クロック同期式のシリアルインターフェースが採用される。また、アービター５４は、データリンク層回路（ＬＬ）１９と、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６との間の通信（データや制御信号等の授受）を管理する。暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６では、例えば、暗号化（復号化）方式としてＡＥＳ（Advanced Encrypted Standard）が使用される（但し、一例であり、暗号化・復号化の方式は問わない）。

第１クロック生成回路（例えば水晶発振回路）２１は、水晶振動子ＣＲＹとインバーター回路１６とにより構成される。第１クロック生成回路（水晶発振回路）２１は、通常動作モード用の第１クロックＱＣＫ（例えば４ＭＨｚ）と、低消費電力モード用の第２クロックＳＣＫ（例えば３２ＫＨｚ）を出力する。なお、第１クロックＱＣＫと第２クロックＳＣＫの各々を個別に発生させるために、２個の発振回路（例えば２個の水晶発振回路）を使用する場合も有り得る。第１クロック生成回路２１は、第１クロックＱＣＫおよび第２クロックＳＣＫの少なくとも一方のクロックを生成することができるクロック生成回路（発振回路）である。第１クロックＱＣＫは、物理層回路（ＰＨＹ）１５と、データリンク層回路（ＬＬ）１９と、アービター５４とに供給される。なお、データリンク層回路（ＬＬ）１９と同じ階層の回路として、物理層回路（ＰＨＹ）１５を制御する物理層制御回路（ＰＨＹ制御回路：不図示）が設けられる場合がある。この場合には、第１クロックＱＣＫは、物理層制御回路（ＰＨＹ制御回路：不図示）にも供給される。第２クロックＳＣＫは、データリンク層回路（ＬＬ）１９（ＰＨＹ制御回路が設けられる場合にはＰＨＹ制御回路を含める）、およびアービター５４に供給される。上述のＰＨＹ制御回路が設けられる場合には、第２クロックＳＣＫは、ＰＨＹ制御回路にも供給される。第１クロック生成回路（水晶発振回路）２１の源発振の周波数を例えば１６ＭＨｚとし、源発振クロックを分周回路（不図示）によって分周して、高速クロックＱＣＫ（例えば４ＭＨｚ）と、低速クロックＳＣＫ（例えば３２ＫＨｚ）とを生成するようにしてもよい。第１クロック生成回路（水晶発振回路）２１のクロック精度は、例えば、±５０ＰＰＭ程度である。

また、第２クロック生成回路（ＲＣ発振回路）５０は、アービター５４から出力される発振イネーブル信号ＲＣＥＮがアクティブレベルのときにイネーブル状態（動作状態）となり、イネーブル状態（動作状態）のときに、第３クロックＲＣＣＫを出力する。第２クロック生成回路（ＲＣ発振回路）５０から出力される第３クロックＲＣＣＫは、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６に供給される。暗号化・復号化処理に使用される第３クロックＲＣＣＫの周波数は、例えば、８ＭＨｚに設定されている。つまり、図１の例では、第３クロックＲＣＣＫの周波数は、低消費電力モード用の第２クロックＳＣＫ（例えば３２ＫＨｚ）よりも十分に高く設定されている。なお、第２クロック生成回路（ＲＣ発振回路）５０のクロック精度は、例えば、第１クロック生成回路（水晶発振回路）２１のクロック精度よりもかなり低いが、暗号化・復号化処理用のクロックとして要求されるクロック精度は満足している。

暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６は、第３クロックＲＣＣＫによって動作して、通信データの暗号化処理あるいは復号化処理を実行する。暗号化（復号化）の要求は、通常シーケンス実行中に発生することがあり、また、通常シーケンスとは非同期に発生することもあり得る。暗号化（復号化）の要求の発生元としては、ホスト２００と、物理層回路（ＰＨＹ）１５とがある。

例えば、集積回路装置（ＩＣ）１００が低消費電力モードであるときに、ホスト２００が、図中、太い点線で示されるルートＲＴ１を経由してアービター５４にアクセスして、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６を起動させ、暗号化（あるいは復号化）を実行させることができる。また、物理層回路（ＰＨＹ）１５が、図中、太い点線で示されるルートＲＴ２を経由してアービター５４にアクセスして、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６を起動させ、暗号化（あるいは復号化）を実行させることができる。

このように、図１の例では、集積回路装置（ＩＣ）１００の動作クロック（通常動作モード用の第１クロックＱＣＫおよび低消費電力モード用の第２クロックＳＣＫ）を生成する第１クロック生成回路（ここでは水晶発振回路（ＯＳＣ））２１の他に、暗号化処理および復号化処理に用いられるクロックである第３クロックＲＣＣＫを生成する第２クロック生成回路（ここでは、ＲＣ発振回路５０）が設けられている。暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６は、集積回路装置（ＩＣ）１００の動作モードに関係なく、第３クロックＲＣＣＫによって動作する。そして、第３クロックＲＣＣＫの周波数（ここでは８ＭＨｚ）は、低消費電力モード用のクロックである第２クロックＳＣＫの周波数（ここでは３２ＫＨｚ）よりも高く設定されている。よって、図１の例では、通常シーケンスに連動しない第３クロックＲＣＣＫを用いて、暗号化・復号化処理を実行することができ、低消費電力モードにおいても、高速な暗号化・復号化処理が可能である。つまり、信頼性の高い暗号化・復号化処理を、常に高速で実現することが可能な、高機能な無線通信用の集積回路装置が実現される。

例えば、低消費電力モード時において、暗号化処理（あるいは復号化処理）が必要になった場合には、上位装置であるホスト２００は、所定のコマンドを出力する。データリンク層回路（ＬＬ）１９に含まれる制御部１１０（具体的には、例えば、制御部１１０のうちの、第２クロックＳＣＫで動作する部分）がコマンドに基づいて動作し、発振イネーブル信号ＲＣＥＮがアクティブレベルとなる。これによって、第２クロック生成回路（ＲＣ発振回路５０）がイネーブル状態（動作状態）となり、第３クロックＲＣＣＫを出力し、暗号化・復号化処理部が第３クロックＲＣＣＫに基づいて動作して、高速な暗号化・復号化処理が実行される。

また、図１の例では、暗号化・復号化処理用の第３クロックＲＣＣＫの周波数（例えば８ＭＨｚ）を、通常動作モード用の第１クロックＱＣＫ（例えば４ＭＨｚ）の周波数よりも高く設定する。動作クロックである第１クロックや第２クロックは、例えば、集積回路装置の標準仕様等に基づいて決定されるが、第３クロックは通常動作モードに連動しないクロックであるため、標準仕様等に制約されることなく、自由に設定することができる。したがって、第３クロックＲＣＣＫの周波数を、通常動作モード用の第１クロックＱＣＫの周波数よりも高く設定することによって、暗号化・復号化処理の処理速度を、さらに高めることができる。

また、図１の例では、第１クロック生成回路（ＯＳＣ）２１として、振動子（ここでは外付けの水晶振動子：外付けの場合が多いと考えられるが、必ずしも外付けに限定されるものではない）を用いた発振回路（ここでは水晶発振回路）を使用し、第２クロック生成回路５０として、集積回路装置に内蔵される内蔵発振回路（ここでは、ＲＣ発振回路（ＲＣ−ＯＳＣ））を使用している。

動作クロックである第１クロックＱＣＫや第２クロックＳＣＫを生成する第１クロック生成回路（ＯＳＣ）２１は、集積回路装置（ＩＣ）１００全体の高精度な回路動作（例えば、物理層回路（ＰＨＹ）１５における通信信号の高速処理や、データリンク層回路（ＬＬ）１９における標準仕様の通信プロトコルに準拠した高速かつ高精度な処理等を保証するために、十分に精度の高い発振回路を使用するのが好ましい。一方、第３クロックＲＣＣＫは、暗号化・復号化処理において要求されるクロック精度（動作クロックＱＣＫ，ＳＣＫの精度に比べて、要求精度が低い場合が多いと考えられる）を満たせば、実際の使用上、問題はない。

そこで、動作クロックである第１クロックＱＣＫや第２クロックＳＣＫを生成する第１クロック生成回路として、高精度な振動子利用の発振回路（例えば、水晶発振回路）２１を使用し、一方、第３クロックＲＣＣＫを生成する第２クロック生成回路として、暗号化・復号化処理において要求されるクロック精度を満足させ得る程度の内蔵発振回路（例えばＲＣ発振回路（ＲＣ−ＯＳＣ））５０を使用して、例えば外付け部品（振動子等）の点数を削減し、回路の簡易化を図り、集積回路装置の小型化を実現する。

ここで、ＲＣ発振回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０は、構成が簡易であり、集積回路装置（ＩＣ）１００に内蔵するのに適している。抵抗（Ｒ）の抵抗値および容量（Ｃ）の容量値を調整して、ＲＣ発振回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０の発振周波数を高めることも容易であり、また、例えば、微細ＩＣの製造プロセスを用いて抵抗（Ｒ）と容量（Ｃ）の比精度を高めれば、暗号化・復号化処理において要求されるクロック精度を満足させ得る程度の精度をもつクロックの生成も十分に可能である。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、第１クロック生成回路および第２クロック生成回路の回路構成の一例を示す図である。図２（Ａ）は、第１クロック生成回路（第１発振回路（ＯＳＣ）２１の回路構成例を示す図である。第１クロック生成回路（第１発振回路（ＯＳＣ））２１は、容量Ｃ１，Ｃ２と、水晶振動子ＣＲＹと、抵抗Ｒ１と、インバーター（ＩＮＶ）１６と、を含むことができる。第１クロック生成回路（第１発振回路（ＯＳＣ）））２１の源発振の周波数は例えば１６ＭＨｚであり、この源発振クロックを分周することによって、高速クロックＱＣＫ（４Ｍ）や低速クロック（３２Ｋ）を生成することができる。

図２（Ｂ）は、第２クロック生成回路（第２発振回路（ＲＳ−ＯＳＣ））５０の回路構成例を示す図である。第２クロック生成回路（第２発振回路（ＲＣ−ＯＳＣ））５０は、容量Ｃ３と、抵抗Ｒ２およびＲ３と、インバーター（ＩＮＶ２およびＩＮＶ３）と、を含むことができる。第２クロック生成回路（第２発振回路（ＲＳ−ＯＳＣ））５０の発振周波数は、上述のとおり、例えば８ＭＨｚと高速な周波数に設定されている。十分に高速な周波数であることから、第２クロック生成回路（第２発振回路（ＲＳ−ＯＳＣ））５０は、他の回路（アービター５４以外の回路）の動作クロック供給源としても使用することも容易である。例えば、集積回路装置（ＩＣ）１００が低消費電力モードであるときに、従来構成ならば、回路の動作クロックとしては、３２ｋＨｚの低速クロックＳＣＫしか使用することができないが、ここで、第２クロック生成回路（第２発振回路（ＲＳ−ＯＳＣ））５０から出力される高速な補第３クロック（例えば８ＭＨｚ）を、他の回路の動作クロックとしても使用できれば、低消費電力モード時においても、その回路の高速動作が可能となり、また、その回路が、第３クロックを用いて時間計測を実行する場合には、高精度な時間計測が可能となる（なお、この例については後述する）。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、集積回路装置の動作モードの一例と、暗号化・復号化処理の処理手順の一例を示す図である。図３（Ａ）に示されるように、集積回路装置（ＩＣ）１００の制御モードには通常シーケンス制御モードがあり、この制御モードに属する動作モードとしては、通常動作モード（第１動作モード：動作クロックとしてＱＣＫとＳＣＫを使用）と、低消費電力モード（第２動作モード：動作クロックとしてＳＣＫを使用）とがある。通常動作モード（第１動作モード）および低消費電力モード（第２動作モード）の双方において、暗号化処理および復号化処理が可能である。上述のとおり、暗号化処理および復号化処理は、動作モードに関係なく、高速な第３クロックＲＣＣＫを用いて実行される。

図３（Ｂ）に示されるように、暗号化・復号化処理が必要になると、ホスト（ホストプロセッサー）２００または物理層回路（ＰＨＹ）１５が暗号化（復号化）処理を要求する（ステップＳＴ１）。すると、アービター５４の調停の下に、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６が、暗号化処理（あるいは復号化処理）を実行する（ステップＳＴ２）。暗号化処理（あるいは復号化処理）の処理結果（つまり、暗号化されたデータや復号化されたデータ等）は、アービター５４を経由して要求元に送信される（ステップＳＴ３）。

図４は、暗号化処理および復号化処理の内容の一例を説明するための図である。図４に示されるように、データリンク層（ＬＬ）１９とアービター５４は、直接的にデータ等の授受（受け渡し）を行うことができ、また、バッファー（ＰＤＵプロセッサー）５３を経由してデータ等の授受を行うこともできる。

データリンク層（ＬＬ）１９とアービター５４が、直接的にデータ等の授受を行う場合（つまり図４の上側に示される処理ＳＲの場合）には、例えば、データリンク層（ＬＬ）１９から、アービター５４に、ＡＥＳ要求（ＡＥＳ ＲＥＱ）およびＡＥＳモード（ＡＥＳ ＭＯＤＥ），サイファーキー（ＣＩＰＨＹＥＲＫＥＹ）、平文データ（ＰＬＡＩＮ ＴＥＸＴ）等が送信される。一方、アービター５４からデータリンク層（ＬＬ）１９には、例えば、ＡＥＳ設定（ＡＥＳ ＣＮＦ）や暗号化文データ（ＣＩＰＨＥＲＴＥＸＴ）等が送信される。また、アービター５４と暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６との間では、例えば、スタート信号ＳＴＡＲＴ、ＡＥＳのモードを指定するモード信号ＭＯＤＥ、サイファーキー（ＣＩＰＨＹＥＲＫＥＹ）、平文データ（ＰＬＡＩＮ ＴＥＸＴ）、暗号化文データ（ＣＩＰＨＥＲＴＥＸＴ）等の送受信が行われる

また、バッファー５３を介して、暗号化処理ＥＲあるいは復号化処理ＤＲ（いずれも、図中、点線で囲んで示される）が実行される。図示されるように、暗号化処理ＥＲや復号化処理ＤＲにおいて受け渡しされるデータ等の中には、ＰＬＡＩＮ ＰＤＵ（平文プロトコルデータユニット）、ＰＬＡＩＮ ＭＩＣ（平文メッセージ・インテグリティ・チェックサム）、ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ ＭＩＣ（暗号化文メッセージ・インテグリティ・チェックサム）等が含まれる。なお、以上の暗号化・復号化処理は一例であり、その他の暗号化・復号化処理を採用することも可能である。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の集積回路装置の他の例（制御レジスターを有する例）を示す図である。図５において、前掲の図面と共通する部分には同じ参照符号を付してある。図２では、図１に示される回路構成に加えて、制御レジスター４８を含むレジスター部ＲＧと、発振起動回路（ＯＷＵ：オシレーター・ウエークアップ・ユニット）５２が追加されている。他の回路部分は図１と共通するため、以下の説明では重複説明を避け、新規に追加された部分についてのみ説明する。

図５の例では、集積回路装置（ＩＣ）１００の制御モードとして、通常シーケンス制御モードと、レジスター制御モードとが設けられる。レジスター部ＲＧは、ホスト２００からのコマンドに基づいて、集積回路装置（ＩＣ）１００の動作を制御するための制御レジスター４８を備える。制御レジスター４８には、制御モード切り換えビット（図中、「Ｘビット」と記載されている）が用意されており、制御モード切り換えビットの設定によって、通常動作モードおよび低消費電力モードを含む通常シーケンス制御モードと、通常シーケンスとは非同期に集積回路装置（ＩＣ）１００の動作を制御するモードであるレジスター制御モードと、が切り換えられる。

通常シーケンス制御モードは、例えば、標準仕様の通信プロトコルに準拠したタイミング制御が実行される制御モードであり、この制御モード下に置かれる動作モードとしては、上述のとおり、通常動作モードおよび低消費電力モードがある。また、レジスター制御モードは、例えば通常シーケンスモードとは非同期の制御モードであり、この制御モード下に置かれる動作モードとしては、例えば、デバッグモード（集積回路の動作を検証する動作モード）や、消費電力が最小化された動作モードであるスリープモード（擬似冬眠モード）がある。

レジスター制御モード時においては、例えば、ホストからのコマンドに基づいて、制御レジスター４８を経由して、第２クロック生成回路（ＲＣ発振回路（ＲＣ−ＯＳＣ））５０の動作が制御される。レジスター制御モードを用いると、通常シーケンスとは非同期に第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０を起動して、第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０から第３クロックＲＣＣＫを出力させることができ、また、任意のタイミングで第３クロックＲＣＣＫの出力を停止させることができる。

具体的には、例えば、デバッグモード時において、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６の動作を検証する際に、制御レジスター４８経由で第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０を起動して、第３クロックＲＣＣＫを出力させることができる。これによって、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６が動作状態となる。そして、例えば、ホスト２００が、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６に平文データ（プレーンデータ）を与え、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６から出力される暗号化データ（サイファーテキスト）をホスト２００が受信し、受信した暗号化データ（サイファーテキスト）を解析することによって、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６の暗号化機能が要求仕様に適合しているかどうかを検証することができる。

また、消費電力が最小化された動作モードであるスリープモード（擬似冬眠モード）の集積回路装置（ＩＣ）１００を覚醒させる場合にも、ホスト２００は、制御レジスター４８経由で第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０を起動して、第３クロックＲＣＣＫを出力させることができる。なお、停止状態にある第１クロック生成回路（水晶発振回路（ＯＳＣ））２１を動作状態に復帰させるためには、所定のシーケンス制御（複数のイネーブル信号を所定間隔で順次、出力する制御）が必要となることから、図５の例では、発振起動回路（ＯＷＵ）５２（一種のシーケンサー）が設けられている。発振起動回路（ＯＷＵ）５２は、第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０から出力される第３クロックＲＣＣＫを動作クロックとして動作し、第３クロックＲＣＣＫに基づいて時間を計測し、複数のイネーブル信号（発振イネーブル信号ＯＳＥＮ，バッファーイネーブル信号ＢＵＦＥＮ，スロークロックイネーブル信号ＳＣＫＥＮ，スリープ制御信号ＳＬＰ等）を、所定間隔で順次、出力する。これらのイネーブル信号の各々は、第１クロック生成回路（水晶発振回路（ＯＳＣ））２１に供給される。各イネーブル信号に基づく発振起動動作が行われることによって、第１クロック生成回路（水晶発振回路（ＯＳＣ））２１は、発振停止状態から発振状態に復帰することができる。

スリープモード（擬似冬眠モード）の概要について説明する。スリープモード（擬似冬眠モード）時には、例えば、物理層回路（ＰＨＹ）１５の電源がオフされ、第１クロック生成回路（ＯＳＣ）２１は、電源はオンしているものの発振が停止しており、第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０も発振が停止している（第２クロック生成回路５０の電源自体はオン状態であってもよく、オフ状態であってもよい）。

データリンク層回路（ＬＬ）１９（制御回路部１１０を含む）は、電源はオンしているものの、動作クロックＱＣＫおよびＳＣＫが供給されないことから、非動作状態である。ホストインターフェース（ホストＩ／Ｆ）３０およびレジスター部ＲＧも、電源はオンしているものの動作クロックがないことから非動作状態である。このように、スリープモード（擬似冬眠モード）時には、集積回路装置（ＩＣ）１００内のほとんどの回路は非動作状態であり、消費電力は最小化される。したがって、このスリープモード（擬似冬眠モード）は、集積回路装置（ＩＣ）１００を長時間にわたってスリープ状態（擬似冬眠状態）とするのに適した動作モードである。

図５の例では、集積回路装置（ＩＣ）１００を、スリープ状態（擬似冬眠状態）から覚醒させて、低消費電力モード（第２動作モード）あるいは通常動作モード（第１動作モード）に復帰させるときに、第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０を利用する。つまり、第２クロック生成回路を暗号化・復号化以外の用途にも使用する。これによって、第２クロック生成回路（ＲＣ―ＯＳＣ）５０の利用価値が高まる。

集積回路装置（ＩＣ）１００を、スリープモード（擬似冬眠モード）から覚醒させるための起点となる動作クロックとしては、ホストから供給されるシリアルクロック（同期クロック）が使用される。例えば、ホスト２００と集積回路装置１００との間のインターフェース方式としてクロック同期式インターフェースが採用される。そして、ホスト２００が、集積回路装置（ＩＣ）１００に、スリープ状態（擬似冬眠状態）からの覚醒を指示するコマンドを送出する際に、同時にシリアルクロック（同期クロック）も送出する。例えばホストインターフェース（ホストＩ／Ｆ）３０が、そのコマンドとシリアルクロックを受け、そのシリアルクロックを、例えば隣接して配置されているレジスター部ＲＧ内の制御レジスター４８にも供給して、制御レジスター４８を動作させる。例えば、ホストインターフェース（ホストＩ／Ｆ）３０とレジスター部ＲＧとの間にシフトレジスター（不図示）を設けて、このシフトレジスターを経由して、ホスト２００からのコマンド（あるいはコマンドに基づく制御信号）を制御レジスター４８に供給することができる。

制御レジスター４８は、ホスト２００からのコマンドに基づいて第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０を起動し、これによって、第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０から第３クロックＲＣＣＫが出力される。

この第３クロックＲＣＣＫによって、発振起動回路（ＯＷＵ）５２が動作し、これによって、第１クロック生成回路（ＯＳＣ）２１を動作状態（ウェークアップ状態）に戻すことができる。第１クロック生成回路（ＯＳＣ）２１は、電源自体はオンしているため、上述した各種のイネーブル信号（制御信号）が供給されれば迅速に動作を開始し、高速にウェークアップ状態に復帰することができる。そして、第１クロック生成回路（ＯＳＣ）２１から出力される動作クロック（ＳＣＫ（３２ＫＨｚ）やＱＣＫ（４ＭＨｚ））は、データリンク層回路（ＬＬ）１９や物理層回路（ＰＨＹ）１５に供給され、データリンク層回路（ＬＬ）１９や物理層回路（ＰＨＹ）１５は、迅速に動作状態に復帰する。

図６は、集積回路装置の動作モードの他の例（図５のＩＣの動作モード例）を示す図である。図６の例では、図３（Ａ）で示した通常シーケンス動作モードの他に、レジスター制御モードが追加されている。通常シーケンス動作モードは、例えば、ホスト２００から供給される標準仕様コマンドに基づいて選択される。レジスター制御モードは、例えば、ホスト２００から供給される内部仕様コマンド（標準仕様コマンドとは非同期のコマンド）に基づいて選択される。

レジスター制御モードに属する動作モードとしては、スリープモード（擬似冬眠モード：第３動作モード）と、デバッグモード（テストモード：第４動作モード）と、がある。デバッグモードは、通常シーケンスとは非同期のモードである。スリープモード（擬似冬眠モード：第３動作モード）においては、上述のとおり、第１クロック生成回路（ＯＳＣ）２１の発振が停止しており、制御回路部１１０の動作が停止している（但し、電源電圧自体はオンしている）。

集積回路装置（ＩＣ）１００を、スリープモード（擬似冬眠モード：第３動作モード）から低消費電力モード（第２動作モード）または通常動作モード（第１動作モード）に移行させるための覚醒用クロックとして、第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０から出力される第３クロックＲＣＣＫを使用することができる。

また、デバッグモード（テストモード：第４動作モード）時においては、例えば、暗号化・復号化処理部（ＡＥＳ）５６の動作検証のために、第２クロック生成回路（ＲＣ−ＯＳＣ）５０から出力される第３クロックＲＣＣＫを使用することができる。

（第３の実施形態）
図７は、近距離無線通信端末の利用形態の一例を示す図である。近距離無線通信端末６００では、近距離無線通信端末６００は、入出力部（Ｉ／Ｏ）６１０と、Ｉ／Ｏインターフェース６２０と、ホストプロセッサー（例えばＭＰＵ：ホスト）２００と、メモリー６４０（例えばアプリケーションソフトが格納されている）と、タイマー２０６と、上述の無線通信ＩＣ（無線通信用の集積回路装置）１００（ホストインターフェース（ホストＩ／Ｆ）３０や暗号化・復号化処理部５６等を含む）と、無線通信のためのアンテナＡＮと、電源スイッチ６５０と、を有する。近距離無線通信端末６００は、例えば、コイン型電池ＶＥで動作する、小型、軽量および超低消費電力の無線携帯端末である。

図７の例において、近距離無線通信端末６００は、例えば、センサー５１０からの検出信号（例えば、気象の定点観測データや、農作物の生育状況の観測データ等）を、アクセスポイント７００に送信するために使用される。例えば、センサー５１０は、２４時間に１回だけ瞬時的に観測データを取得し、取得した観測データを、近距離無線通信端末６００に送る。その観測データは、近距離無線通信端末６００の入出力部（Ｉ／Ｏ）６１０、インターフェース６２０、ホスト２００ならびに無線通信ＩＣ１００を経由して、アンテナＡＮからアクセスポイントＡＰに無線送信される。無線通信の際に、通信の安全性向上のために、暗号化処理を施すこともできる。アンテナＡＮからアクセスポイントＡＰまでの距離は、例えば、数十ｍ以内である。

また、アクセスポイントＡＰは、例えば、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）７１０を経由してモニター用ディスプレイ７２０に接続されている。ユーザー７３０（例えば、研究者）は、モニター用ディスプレイによって、観測対象の状況（気象状況や農作物の生育状況等）を確認することができる。

図７の例では、無線通信が必要となるのは、例えば２４時間間隔でごく短い期間だけである。無線通信が必要となる期間以外は、上述のスリープモード（擬似冬眠モード）を用いて、ＩＣ１００の消費電力を低減するのが好ましい。

上述のとおり、ＩＣ１００に搭載される暗号化・復号化処理部５６は、通常シーケンスに連動しない第３クロックＲＣＣＫを用いて、ＩＣ１００の動作モードに関係なく、高速な暗号化処理（復号化処理）を実行することができる。このことは、電子機器（ここでは、近距離無線通信端末６００）のセキュリティー機能の向上に役立つ。このように、本実施形態によれば、動作モードに関係なく、高速な暗号化・復号化処理が可能な、高機能な無線通信装置（ここでは、近距離無線通信端末６００）が実現される。無線通信装置（近距離無線通信端末６００）は、通信データの暗号化・復号化の機能が強化されており、かつ、小型、軽量かつ超低消費電力という優れた特性をもつ。

以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、低消費電力モードにおいても、高速な暗号化・復号化処理を実現することができる。

以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

１３ 通信回路（アナログ回路部）、１５ 物理層回路（ＰＨＹ）、
１６ インバーター回路（ＩＮＶ）、１９ データリンク層回路（ＬＬ）、
２１ 第１クロック生成回路（ＯＳＣ，第１発振回路：例えば水晶発振回路）、
３０ ホストインターフェース部（ホストＩ／Ｆ）、ＲＧ レジスター部、
４８ 制御レジスター、
５０ 第２クロック生成回路（第２発振回路，ＲＣ−ＯＳＣ：例えばＲＣ発振回路）、
５２ 発振起動回路（ＯＷＵ）、１００ 集積回路装置（例えば、無線通信ＩＣ）、
２００ ホスト（ホストプロセッサー）、６００ 近距離無線通信端末

Claims (9)

1. 通常動作モード用のクロックである第１クロック、および前記第１クロックよりも周波数が低い、低消費電力モード用のクロックである第２クロックの少なくとも一方を生成する第１クロック生成回路と、
   前記第２クロックよりも高い周波数のクロックである第３クロックを生成する第２クロック生成回路と、
   前記第３クロックによって動作して、暗号化処理および復号化処理を実行する暗号化・復号化処理部と、
   前記第１クロックおよび前記第２クロックの少なくとも一方によって動作し、ホストからのコマンドに基づく処理を実行する制御部と、
   含むことを特徴とする集積回路装置。
2. 請求項１記載の集積回路装置であって、
   前記第３クロックの周波数は、前記第１クロックの周波数よりも高いことを特徴とする集積回路装置。
3. 請求項１または請求項２記載の集積回路装置であって、
   前記第１クロック生成回路は、振動子を用いた発振回路であり、
   前記第２クロック生成回路は、前記集積回路装置に内蔵される内蔵発振回路である、ことを特徴とする集積回路装置。
4. 請求項３記載の集積回路装置であって、
   前記振動子を用いた発振回路は水晶発振回路であり、前記内蔵発振回路は、ＲＣ発振回路である、ことを特徴とする集積回路装置。
5. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の集積回路装置であって、
   アンテナで受信された入力信号を処理する受信回路および前記アンテナから信号を無線送信するための処理を実行する送信回路、の少なくとも一つを有する無線通信用の物理層回路と、
   前記制御部に含まれる、前記ホストと前記物理層回路との間のデータの授受を制御するデータリンク層回路と、
   前記データリンク層回路と前記暗号化・復号化処理部との間の通信を管理するアービターと、
   をさらに有することを特徴とする集積回路装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の集積回路装置であって、
   前記ホストからのコマンドに基づいて、前記集積回路装置の動作を制御するための制御レジスターを備えるレジスター部をさらに有し、
   前記制御レジスターには、制御モード切り換えビットが用意されており、前記制御モード切り換えビットの設定によって、前記通常動作モードおよび前記低消費電力モードを含む通常シーケンス制御モードと、通常シーケンスとは非同期に集積回路装置の動作を制御するモードであるレジスター制御モードと、が切り換えられ、
   前記レジスター制御モードが選択された場合には、前記制御レジスターを経由して、前記第２クロック生成回路の動作が制御される、
   ことを特徴とする集積回路装置。
7. 請求項６記載の集積回路装置であって、
   前記集積回路装置の動作モードとして、
   前記通常動作モードとしての第１動作モードと、
   前記第１動作モード時よりも、集積回路装置の消費電力が低減された動作モードである前記低消費電力モードとしての第２動作モードと、
   前記第２動作モード時よりも、集積回路装置の消費電力がさらに低減されると共に、前記第２クロック生成回路からの前記第３クロックの出力が停止しており、かつ、前記第２クロック生成回路は、電源電圧はオンしているが前記第１クロックおよび前記第２クロックの出力は停止した状態とされている第３動作モードと、を有し、
   前記第３動作モードから、前記第２動作モードまたは前記第１動作モードに移行する際に、前記ホストからのコマンドに基づいて前記レジスター制御モードが選択され、前記制御レジスターを経由して前記第２クロック生成回路の動作が制御されて前記第３クロックが出力され、出力された前記第３クロックが、前記第１クロック生成回路を起動させるために使用される、
   ことを特徴とする集積回路装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の集積回路装置と、
   前記集積回路装置の上位装置としてのホストと、
   を含むことを特徴とする電子機器。
9. 請求項８記載の電子機器であって、
   前記電子機器は、バッテリーで動作する無線通信装置である、ことを特徴とする電子機器。

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