JP2011151518A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置における電源ノイズの低減技術に関し、特に、DVS(Dynamic Voltage Scaling)などによって電源電圧の電圧レベルが任意に可変される半導体集積回路装置における電源ノイズの低減に有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique for reducing power supply noise in a semiconductor integrated circuit device, and in particular, a technique effective for reducing power supply noise in a semiconductor integrated circuit device in which the voltage level of a power supply voltage is arbitrarily varied by DVS (Dynamic Voltage Scaling) or the like. About.
近年、モバイル機器等に用いられるシステムLSIに代表される半導体集積回路装置においては、低消費電力化の要求が非常に強くなっている。この種の半導体集積回路装置の低消費電力化技術として、たとえば、DVSが知られている。 In recent years, in semiconductor integrated circuit devices typified by system LSIs used for mobile devices and the like, the demand for low power consumption has become very strong. For example, DVS is known as a technique for reducing the power consumption of this type of semiconductor integrated circuit device.
DVSは、プロセッサなどの回路ブロックの処理能力要求に応じてその回路ブロックの電圧を動的に可変にする技術である。 DVS is a technique for dynamically changing the voltage of a circuit block such as a processor according to the processing capability requirement of the circuit block.
また、この種の半導体集積回路装置における雑音低減技術としては、たとえば、オペアンプの負帰還によるミラー容量と仮想接地動作とをノイズ低減に利用するアクティブデカップリング(たとえば、非特許文献1参照)や静電容量を用いたデカップリング技術(たとえば、非特許文献2参照)などが知られている。 In addition, as a noise reduction technique in this type of semiconductor integrated circuit device, for example, active decoupling (for example, see Non-Patent Document 1) using static capacitance and a mirror capacitance by negative feedback of an operational amplifier for noise reduction is used. A decoupling technique using a capacitance (for example, see Non-Patent Document 2) is known.
ところが、上記のようなDVSによる半導体集積回路装置における電源電圧の可変技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。 However, the present inventors have found that there are the following problems in the technique for varying the power supply voltage in the semiconductor integrated circuit device using DVS as described above.
すなわち、DVSにより、任意の回路ブロックに供給する電源電圧を変化させた際、あるいは、回路ブロックをスリープ(休止)状態からアクティブ(動作)状態に変化させた際などに、該電源電圧にある周期の電源共振雑音が発生してしまい、回路ブロックの動作に影響を与えるだけでなく、場合によっては、デバイスを破壊してしまう恐れが生じてしまうという問題がある。 That is, when the power supply voltage supplied to an arbitrary circuit block is changed by DVS, or when the circuit block is changed from a sleep (pause) state to an active (operation) state, the period of the power supply voltage is set. Power supply resonance noise is generated, which not only affects the operation of the circuit block, but in some cases, the device may be destroyed.
また、回路ブロックが、スリープ状態から動作する際にも、急激な電流の変化などによる電源電圧のノイズが発生してしまい、そのノイズによって回路ブロックの動作に悪影響を与えてしまうことになる。 Further, even when the circuit block operates from the sleep state, noise of the power supply voltage due to a sudden change in current occurs, which adversely affects the operation of the circuit block.
本発明の目的は、スリープ状態の論理回路ブロックにおける寄生容量を用いることにより、電源共振雑音などの電源電圧に発生するノイズを大幅に低減することのできる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of significantly reducing noise generated in a power supply voltage such as power supply resonance noise by using a parasitic capacitance in a logic circuit block in a sleep state.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明は、電源電圧が供給される第1の電源線と、該第1の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第2の電源線と、該第2の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第3の電源線と、第1の電源線と第2の電源線との間に接続され、低消費電力制御の対象となる論理回路ブロックと、第2の電源線と第3の電源線との間に接続され、スイッチ制御信号に基づいて、論理回路ブロックの低消費電力制御を行うスイッチ部と、第1の電源線に供給される電源電圧の電圧レベルをモニタし、第1の電源線に供給される電源電圧の電圧レベルの変動に応じて制御信号を出力する電源ノイズ測定部と、該電源ノイズ測定部から出力される制御信号、および論理回路ブロックの動作状態を示す状態信号に基づいて、スイッチ部にスイッチ制御信号を出力するスイッチコントローラとを備え、電源ノイズ測定部は、第1の電源線に供給される電源電圧に電源共振雑音などの電源雑音や不所望な電源変動が発生した際に、制御信号を出力し、スイッチコントローラは、電源ノイズ測定部から出力される制御信号に応じて、スリープ状態となった任意の論理回路ブロックに接続されているスイッチ部を動作させ、スリープ状態となっている論理回路ブロックに寄生する寄生容量を利用して電源共振雑音などの電源雑音や不所望な電位変動を抑制するものである。 The present invention includes a first power supply line to which a power supply voltage is supplied, a second power supply line to which a power supply voltage having a voltage level lower than the power supply voltage supplied to the first power supply line is supplied, Low power consumption is connected between a third power supply line to which a power supply voltage having a lower voltage level than a power supply voltage supplied to the second power supply line is supplied, and between the first power supply line and the second power supply line. A logic circuit block to be controlled, a switch unit connected between the second power supply line and the third power supply line, and performing low power consumption control of the logic circuit block based on a switch control signal; A power supply noise measuring unit that monitors a voltage level of a power supply voltage supplied to one power supply line and outputs a control signal according to a change in the voltage level of the power supply voltage supplied to the first power supply line; Control signal output from measurement unit and operation of logic circuit block And a switch controller that outputs a switch control signal to the switch unit based on the status signal indicating the status, and the power source noise measuring unit includes power source noise such as power source resonance noise in the power source voltage supplied to the first power source line. When an undesired power fluctuation occurs, a control signal is output, and the switch controller is connected to an arbitrary logic circuit block that is in a sleep state according to the control signal output from the power supply noise measurement unit. The switch unit is operated to suppress power supply noise such as power supply resonance noise and undesired potential fluctuations by using a parasitic capacitance parasitic to the logic circuit block in the sleep state.
また、本発明は、電源電圧が供給される第1の電源線と、該第1の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第2の電源線と、該第2の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第3の電源線と、第2の電源線と第3の電源線との間に接続され、低消費電力制御の対象となる論理回路ブロックと、第1の電源線と第2の電源線との間に接続され、スイッチ制御信号に基づいて、論理回路ブロックの低消費電力制御を行うスイッチ部と、第1の電源線に供給される電源電圧の電圧レベルをモニタし、第1の電源線に供給される電源電圧の電圧レベルの変動に応じて制御信号を出力する電源ノイズ測定部と、該電源ノイズ測定部から出力される制御信号、および論理回路ブロックの動作状態を示す状態信号に基づいて、スイッチ部にスイッチ制御信号を出力するスイッチコントローラとを備え、電源ノイズ測定部は、第1の電源線に供給される電源電圧に電源共振雑音などの電源雑音や不所望な電位変動が発生した際に、制御信号を出力し、スイッチコントローラは、電源ノイズ測定部から出力される制御信号に応じて、スリープ状態となった任意の論理回路ブロックに接続されているスイッチ部を動作させ、スリープ状態となっている論理回路ブロックに寄生する寄生容量を利用して電源共振雑音などの電源雑音や不所望な電位変動を抑制するものである。 The present invention also includes a first power supply line to which a power supply voltage is supplied, a second power supply line to which a power supply voltage having a voltage level lower than the power supply voltage supplied to the first power supply line is supplied, A third power supply line to which a power supply voltage having a lower voltage level than the power supply voltage supplied to the second power supply line is supplied, and connected between the second power supply line and the third power supply line, A logic circuit block subject to power consumption control, and a switch unit connected between the first power supply line and the second power supply line and performing low power consumption control of the logic circuit block based on a switch control signal; A power supply noise measuring unit that monitors a voltage level of a power supply voltage supplied to the first power supply line and outputs a control signal according to a change in the voltage level of the power supply voltage supplied to the first power supply line; Control signal and logic circuit block output from power supply noise measurement unit A switch controller that outputs a switch control signal to the switch unit based on a state signal indicating an operation state, and the power source noise measuring unit supplies power source noise such as power source resonance noise to the power source voltage supplied to the first power source line. When an undesired potential fluctuation occurs, a control signal is output, and the switch controller is connected to an arbitrary logic circuit block that is in a sleep state according to the control signal output from the power supply noise measurement unit. The power supply noise such as power supply resonance noise and undesired potential fluctuations are suppressed by utilizing the parasitic capacitance parasitic to the logic circuit block in the sleep state.
さらに、本発明は、電源電圧が供給される第1の電源線と、該第1の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第2の電源線と、該第2の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第3の電源線と、該第3の電源線に供給される電源電圧よりも高く第2の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第4の電源線と、第1の電源線と第2の電源線との間に接続され、スイッチ制御信号に基づいて、論理回路ブロックの低消費電力制御を行う第1のスイッチ部と、第4の電源線と第3の電源線との間に接続され、スイッチ制御信号に基づいて、論理回路ブロックの低消費電力制御を行う第2のスイッチ部と、該第2の電源線と第4の電源線との間に接続され、低消費電力制御の対象となる論理回路ブロックと、第1の電源線に供給される電源電圧の電圧レベルをモニタし、電源電圧の電圧レベルの変動に応じて制御信号を出力する電源ノイズ測定部と、該電源ノイズ測定部から出力される制御信号、および論理回路ブロックの動作状態を示す状態信号に基づいて、第1のスイッチ部、または第2のスイッチ部に制御信号を出力するスイッチコントローラとを備え、電源ノイズ測定部は、第1の電源線に供給される電源電圧に電源共振雑音などの電源雑音や不所望な電位変動が発生した際に、制御信号を出力し、スイッチコントローラは、電源ノイズ測定部から出力される制御信号に応じて、スリープ状態となった任意の論理回路ブロックにおける第1のスイッチ部、または第2のスイッチ部を動作させ、スリープ状態となっている論理回路ブロックに寄生する寄生容量を利用して電源共振雑音などの電源雑音や不所望な電位変動を抑制するものである。 Furthermore, the present invention provides a first power supply line to which a power supply voltage is supplied, a second power supply line to which a power supply voltage having a voltage level lower than the power supply voltage supplied to the first power supply line is supplied, A third power supply line to which a power supply voltage having a lower voltage level than the power supply voltage supplied to the second power supply line is supplied; and a second power supply higher than the power supply voltage supplied to the third power supply line. A power supply voltage lower than the power supply voltage supplied to the line is connected between the fourth power supply line and the first power supply line and the second power supply line, and based on the switch control signal The low power consumption of the logic circuit block is connected between the first switch unit for performing low power consumption control of the logic circuit block and the fourth power supply line and the third power supply line, and based on the switch control signal. A second switch unit that performs control, and between the second power line and the fourth power line A power supply that monitors the voltage level of the power supply voltage connected to the logic circuit block that is subject to low power consumption control and the first power supply line, and outputs a control signal according to the fluctuation of the voltage level of the power supply voltage Based on the noise measurement unit, the control signal output from the power supply noise measurement unit, and the status signal indicating the operation state of the logic circuit block, the control signal is output to the first switch unit or the second switch unit. A power supply noise measuring unit that outputs a control signal when power supply noise such as power supply resonance noise or undesired potential fluctuation occurs in the power supply voltage supplied to the first power supply line, In response to a control signal output from the power supply noise measurement unit, the controller switches the first switch unit or the second switch unit in any logic circuit block that has entered the sleep state. Part is operated, in which by utilizing the parasitic capacitance of the logic circuit block that is to be a sleep state to suppress power supply noise and undesired potential variation such as the power supply resonance noise.
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。 Moreover, the outline | summary of the other invention of this application is shown briefly.
本発明は、前記電源ノイズ測定部が、第1の電源線に供給される電源電圧としきい値電圧とを比較し、電源電圧がしきい値電圧よりも低くなった際、または電源電圧がしきい値電圧よりも高くなった際に制御信号を出力し、前記スイッチコントローラは、電源ノイズ測定部が、第1の電源線に供給される電源電圧が第1のしきい値電圧よりも高くなった際に出力する制御信号を受け取ると、第2の電源線に蓄積された電荷を第3の電源線に放出し、電源ノイズ測定部が、第1の電源線に供給される電源電圧が第1のしきい値電圧よりも低くなった際に出力する制御信号を受け取ると、第3の電源線に蓄積された電荷を第2の電源線に放出するように、スリープ状態の論理回路ブロックが接続される前記スイッチ部を制御するものである。 In the present invention, the power supply noise measuring unit compares the power supply voltage supplied to the first power supply line with the threshold voltage, and when the power supply voltage becomes lower than the threshold voltage, or the power supply voltage is reduced. When the voltage becomes higher than the threshold voltage, the switch controller outputs a control signal. In the switch controller, the power supply noise measurement unit causes the power supply voltage supplied to the first power supply line to be higher than the first threshold voltage. When the control signal output is received, the electric charge accumulated in the second power supply line is released to the third power supply line, and the power supply noise measurement unit determines that the power supply voltage supplied to the first power supply line is the first power supply voltage. When the control signal output when the threshold voltage is lower than 1 is received, the sleep state logic circuit block releases the charge accumulated in the third power supply line to the second power supply line. The switch unit to be connected is controlled.
また、本発明は、前記スイッチコントローラが、第2の電源線に蓄積された電荷を放出してから任意の期間が経過すると、第2の電源線に電荷を蓄積するように、スリープ状態の論理回路ブロックが接続されるスイッチ部を制御するものである。 Further, according to the present invention, the logic of the sleep state is set so that the switch controller accumulates the charge in the second power supply line after an arbitrary period of time has elapsed since the charge accumulated in the second power supply line has been discharged. The switch unit to which the circuit block is connected is controlled.
さらに、本発明は、前記電源ノイズ測定部が、第1の電源線に供給される電源電圧としきい値電圧とを比較し、電源電圧がしきい値電圧よりも低くなった際、または電源電圧がしきい値電圧よりも高くなった際に制御信号を出力し、前記スイッチコントローラは、電源ノイズ測定部が、第1の電源線に供給される電源電圧がしきい値電圧よりも高くなった際に出力する制御信号を受け取ると、第2の電源線に蓄積された電荷を放出し、電源ノイズ測定部が、第1の電源線に供給される電源電圧がしきい値電圧よりも低くなった際に出力する制御信号を受け取ると、第3の電源線に蓄積された電荷を第2の電源線に放出するように、スリープ状態の論理回路ブロックが接続される第1のスイッチ部を制御し、第4の電源線に蓄積された電荷を放出するように、スリープ状態の論理回路ブロックが接続される第2のスイッチ部を制御するものである。 Further, according to the present invention, the power supply noise measurement unit compares the power supply voltage supplied to the first power supply line with a threshold voltage, and when the power supply voltage becomes lower than the threshold voltage, or the power supply voltage When the voltage becomes higher than the threshold voltage, the switch controller outputs a control signal, and the switch controller determines that the power supply noise measuring unit has a power supply voltage supplied to the first power supply line higher than the threshold voltage. When the control signal output at that time is received, the electric charge accumulated in the second power supply line is released, and the power supply noise measurement unit causes the power supply voltage supplied to the first power supply line to be lower than the threshold voltage. When the control signal output is received, the first switch unit to which the logic circuit block in the sleep state is connected is controlled so as to discharge the charge accumulated in the third power supply line to the second power supply line. The charge accumulated in the fourth power supply line is released. As to, and it controls the second switch unit logic circuit block sleep state is connected.
また、本発明は、前記スイッチコントローラが、第2の電源線、および第4の電源線に蓄積された電荷を放出してから任意の期間が経過すると、第2の電源線、および第4の電源線に電荷を蓄積するように、スリープ状態の論理回路ブロックが接続される第1、および第2のスイッチ部をそれぞれ制御するものである。 In addition, according to the present invention, when an arbitrary period of time elapses after the switch controller releases the charges accumulated in the second power supply line and the fourth power supply line, the second power supply line and the fourth power supply line The first switch and the second switch connected to the logic circuit block in the sleep state are each controlled so as to accumulate electric charge in the power supply line.
さらに、本発明は、カウンタから出力されるカウント値とレジスタ部に格納されたタイミング情報とを比較し、カウンタのカウント値とレジスタ部のタイミング情報とが一致した際に、第1、および第2のスイッチ部をオン、またはオフするスイッチ制御信号を出力するスイッチ制御部とを備えたものである。 Furthermore, the present invention compares the count value output from the counter with the timing information stored in the register unit, and when the count value of the counter matches the timing information of the register unit, the first and second And a switch control unit that outputs a switch control signal for turning on or off the switch unit.
また、本発明は、前記スイッチコントローラが、アクティブ状態の論理回路ブロックの動作状態に応じて、使用するスリープ状態となった論理回路ブロックの数を可変するようにスイッチ部を動作させるものである。 In the present invention, the switch controller operates the switch unit so as to vary the number of logic circuit blocks in the sleep state to be used according to the operation state of the logic circuit block in the active state.
さらに、本発明は、前記スイッチコントローラが、アクティブ状態の論理回路ブロックの動作状態に応じて、使用するスリープ状態となった論理回路ブロックにおけるスイッチ部のオン導通強度を可変するものである。 Further, according to the present invention, the switch controller varies the on-conduction strength of the switch unit in the logic circuit block in the sleep state to be used according to the operation state of the logic circuit block in the active state.
また、本発明は、前記スイッチ部の各々は、スイッチを含み、スイッチコントローラは、アクティブ状態の論理回路ブロックの動作状態に応じて、動作させる複数のスイッチの数を可変するように制御するものである。なお、前記スイッチ部が、1つのスイッチで構成されてもよい。 In the present invention, each of the switch units includes a switch, and the switch controller controls the number of switches to be operated in accordance with the operation state of the active logic circuit block. is there. The switch unit may be composed of a single switch.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
(1)スリープ状態の論理回路ブロックにおける寄生抵抗を利用することにより、簡単な回路構成で電源共振雑音などの電源雑音や不所望な電位変動を大幅に低減することができる。 (1) By using the parasitic resistance in the logic circuit block in the sleep state, power supply noise such as power supply resonance noise and undesired potential fluctuations can be greatly reduced with a simple circuit configuration.
(2)上記(1)により、チップ面積の増加を抑制すると共に、半導体集積回路装置の信頼性を向上させることができる。 (2) According to the above (1), an increase in the chip area can be suppressed and the reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による半導体集積回路装置の一例を示すブロック図、図2は、図1の半導体集積回路装置に設けられた電源雑音抑制部による電源共振雑音の抑制動作の説明図、図3は、図2に続く説明図、図4は、図3に続く説明図、図5は、図4に続く説明図、図6は、図5に続く説明図、図7は、図6に続く説明図、図8は、図1の半導体集積回路装置に設けられた電源ノイズ測定回路の一例を示したブロック図、図9は、図1の半導体集積回路装置に設けられたスイッチコントローラの一例を示すブロック図、図10は、図9のスイッチコントローラによるスイッチ制御信号の生成技術の一例を示したタイミングチャート、図11は、図1の半導体集積回路装置に設けられたスイッチコントローラ、および電源ノイズ測定回路における詳細な動作の一例を示すタイミングチャート、図12は、DVSによって電源電圧VDDを1.8V程度から1.4V程度に変化させた際の電源共振雑音キャンセルによる電源電圧波形の一例を示すシミュレーション図、図13は、DVSによって電源電圧VDDを1.4V程度から1.8V程度に変化させた際の電源共振雑音キャンセルによる電源電圧波形の一例を示すシミュレーション図、図14は、電源電圧VDDを変化させず、論理回路ブロックがスリープ状態からアクティブ状態に遷移した際の電源電圧波形の一例を示すシミュレーション図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a semiconductor integrated circuit device according to
本実施の形態1において、半導体集積回路装置1には、図1に示すように、論理回路ブロック2〜5が設けられている。半導体集積回路装置1は、特に制限されないが、公知のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)の製造プロセスによってシリコンなどの半導体基板に形成される。
In the first embodiment, the semiconductor integrated
この論理回路ブロック2〜5は、複数のCMOS論理回路によって構成された中央処理装置(CPU)、複数のCMOS論理回路によって構成された画像処理回路、複数のCMOS論理回路によって構成されたデータ転送回路などのダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)、割り込み制御回路などのシステム制御回路、複数のCMOS論理回路によって構成された音声処理回路、複数のCMOS論理回路によって構成された割り込み制御回路、複数のメモリセルを含むメモリセルアレイと複数のCMOS回路から構成されたメモリ周辺回路(例えば、アドレスデコーダなど)とを含む内蔵メモリ回路などを含む。メモリ回路は、スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)などの揮発性メモリやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリとされる。論理回路ブロック2〜5は、上記中央処理装置(CPU)、画像処理回路、音声処理回路、システム制御回路、内蔵メモリ回路をどのように対応させるかは、半導体集積回路装置1の設計思想によって種々の形態が考えられる。
The logic circuit blocks 2 to 5 include a central processing unit (CPU) constituted by a plurality of CMOS logic circuits, an image processing circuit constituted by a plurality of CMOS logic circuits, and a data transfer circuit constituted by a plurality of CMOS logic circuits. Direct memory access controller (DMAC), system control circuit such as interrupt control circuit, voice processing circuit composed of multiple CMOS logic circuits, interrupt control circuit composed of multiple CMOS logic circuits, multiple memory cells And a built-in memory circuit including a memory cell array including a memory peripheral circuit (for example, an address decoder) composed of a plurality of CMOS circuits. The memory circuit is a volatile memory such as a static random access memory (SRAM) or a non-volatile memory such as a flash memory. Depending on the design concept of the semiconductor integrated
これら論理回路ブロック2〜5には、DVS(Dynamic Voltage Scaling)によって動的に可変される電源電圧VDDが電源配線(第1の電源線)VDDLを介して供給される。 The logic circuit blocks 2 to 5 are supplied with a power supply voltage VDD that is dynamically changed by DVS (Dynamic Voltage Scaling) via a power supply wiring (first power supply line) VDDL.
また、論理回路ブロック2,3には、低消費電力化のため設けられ、電源を遮断するためにも利用されるスイッチ部6,7がそれぞれ接続されている。 The logic circuit blocks 2 and 3 are connected to switch units 6 and 7 which are provided to reduce power consumption and are used to shut off the power supply.
すなわち、スイッチ部6,7は、論理回路ブロック2,3の電源遮断のための機能として利用されるが、本発明では、さらに、スイッチ部6,7は、電源共振雑音などの電源雑音や不所望な電位変動を回避するためにも利用される。 That is, the switch units 6 and 7 are used as a function for shutting off the power supply of the logic circuit blocks 2 and 3. However, in the present invention, the switch units 6 and 7 further have power supply noise such as power supply resonance noise and noise. It is also used to avoid a desired potential fluctuation.
スイッチ部6は、論理回路ブロック2と電源電圧VDDよりも低い電圧レベルの電源電圧又は基準電位とされる基準電位VSSが供給される電源配線(第3の電源線)との間に接続されており、スイッチ部7は、論理回路ブロック3と基準電位VSSが供給される電源配線(第3の電源線)との間に接続されている。なお、論理回路ブロック2とスイッチ部6との間は、仮想基準電位VSSAとされる電源配線(第2の電源線)VSSL1が設けられる。
The switch unit 6 is connected between the
同様に、論理回路ブロック3とスイッチ部7との間は、仮想基準電位VSSAとされる電源配線(第2の電源線)VSSL2が設けられる。仮想基準電位VSSAの電位は、電源電圧VDDよりも低く、基準電位VSSより高くされる。よって、VDD>VSSA>VSSの電位関係とされる。
Similarly, between the
これらスイッチ部6,7には、スイッチコントローラ8がそれぞれ接続されており、該スイッチコントローラ8には、電源ノイズ測定部となる電源ノイズ測定回路9が接続されている。電源ノイズ測定回路9は、電源電圧VDDのノイズを測定し、その測定結果が任意のレベルになると制御信号CONをスイッチコントローラ8に出力する。スイッチコントローラ8は、電源ノイズ測定回路9から出力された制御信号CON、または外部入力される各論理回路ブロック2〜5の動作状態を示す状態信号JSを受けて、スイッチ制御信号SWCを出力し、スイッチ部6,7のON/OFF制御をそれぞれ行う。
A
すなわち、スイッチコントローラ8は、論理回路ブロック2、および論理回路ブロック3のスリープ状態(休止状態)、ならびにアクティブ状態(活性化状態、動作状態)を制御するための第1制御回路と、本発明に関係する第2制御回路(後述される図9の構成)を含むとみなされる。
That is, the
スイッチ部6は、半導体素子、たとえば、NチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)からなるトランジスタ10,11から構成されている。トランジスタ10,11の一方の接続部には、論理回路ブロック2が接続されており、これらトランジスタ10,11の他方の接続部には、基準電位VSSが接続されている。
The switch unit 6 includes semiconductor elements, for example,
また、トランジスタ10,11のゲートには、スイッチコントローラ8から出力されるスイッチ制御信号SWCが入力されるようにそれぞれ接続されている。ここで、トランジスタ10のゲートサイズ(ゲート幅)は、トランジスタ11のゲートサイズ(ゲート幅)よりも大きくなるように形成されている。
Further, the gates of the
さらに、スイッチ部7は、半導体素子、たとえば、NチャネルMOSからなるトランジスタ12,13から構成されており、接続構成については、スイッチ部6と同様となっているので、説明は省略する。
Further, the switch unit 7 is composed of semiconductor elements, for example,
これらスイッチ部6,7、スイッチコントローラ8、ならびに電源ノイズ測定回路9により、電源雑音抑制部が構成されている。電源雑音抑制部は、DVSによる電圧の変化やスイッチ部6,7のON/OFFによる急激な電源電圧/電流の変化などにより、電源ラインのインダクタンスとキャパシタンスの共振周波数帯域(たとえば、50MHz程度〜200MHz程度)で発生する電源共振雑音をスリープ状態となっている論理回路ブロックを構成する複数のCMOS回路に寄生する寄生容量(すなわち、CMOS回路を構成するNチャネルMOSトランジスタやPチャネルMOSトランジスタなどの各MOSトランジスタの寄生容量)を利用して抑制する。
The switch units 6 and 7, the
次に、本実施の形態における半導体集積回路装置1に設けられた電源雑音抑制部による電源共振雑音の抑制について、図2〜図7を用いて説明する。
Next, suppression of power supply resonance noise by the power supply noise suppression unit provided in the semiconductor integrated
ここで、図2〜図7においては、点線の右側が半導体集積回路装置1内部を示しており、点線の左側は、半導体集積回路装置1の外部を示している。また、図2〜図7において、論理回路ブロック2がスリープ状態となっており、論理回路ブロック3がアクティブ状態(トランジスタ12がON)となっており、論理回路ブロック3に供給される電源電圧VDDが、DVSによって、たとえば、1.6V程度から1.8V程度に変化するものとする。
2 to 7, the right side of the dotted line indicates the inside of the semiconductor integrated
まず、図2において、スイッチコントローラ8は、電源電圧VDDが、1.6V程度から1.8V程度に変化する前に、スイッチ部6のトランジスタ11をONするようにスイッチ制御信号SWCを出力する。
First, in FIG. 2, the
トランジスタ11がONすることにより、論理回路ブロック2の寄生容量によるカップリングによって、電源電圧VDDまで上昇している論理回路ブロック2とスイッチ部6との接続点(以下、仮想基準電位VSSAという)の電圧レベルを、基準電位VSSと同じ程度の電位にする。上記寄生容量は、論理回路ブロック2に含まれる複数のCMOS論理回路によって構成され寄生容量とみなされる。
When the
トランジスタサイズ(ゲート幅)の小さいトランジスタ11によって電荷を抜くのは、基準電位VSS、および電源電圧VDDに与える影響を最少にするためである。続いて、スイッチコントローラ8は、(DVSにより、電源電圧VDDが変化する直前に)トランジスタ11をOFFするように制御を行い、仮想基準電位VSSAをフローティング状態にする。
The reason why the charge is extracted by the
その後、図3に示すように、DVSが実行され、電源電圧VDDが、1.6V程度から1.8V程度に変化すると、それに伴い、電源雑音が発生する。この電源雑音による電源電圧VDDの雑音波形(図3の上方に示す波形)と基準電位VSSの雑音波形(図3の下方に示す波形)とは、逆位相となり、仮想基準電位VSSAにおける雑音波形(図3の下方に示す波形)は、フローティング状態であるために電源電圧VDDの雑音波形と同じ位相となり、基準電位VSSと仮想基準電位VSSAとの間に電位差が発生する。 Thereafter, as shown in FIG. 3, when DVS is executed and the power supply voltage VDD changes from about 1.6V to about 1.8V, power supply noise is generated accordingly. The noise waveform of the power supply voltage VDD due to the power supply noise (the waveform shown in the upper part of FIG. 3) and the noise waveform of the reference potential VSS (the waveform shown in the lower part of FIG. 3) are in opposite phases, and the noise waveform in the virtual reference potential VSSA ( The waveform shown in the lower part of FIG. 3 has the same phase as the noise waveform of the power supply voltage VDD because of the floating state, and a potential difference is generated between the reference potential VSS and the virtual reference potential VSSA.
続いて、図4において、電源電圧VDDが、電源共振雑音によって1.8V程度よりも大きい任意の電圧レベルとなると、電源ノイズ測定回路9は、制御信号CONを出力し、該制御信号CONを受けて、スイッチコントローラ8がトランジスタ10をONするようにスイッチ制御信号SWCを出力する。
Subsequently, in FIG. 4, when the power supply voltage VDD becomes an arbitrary voltage level higher than about 1.8 V due to power supply resonance noise, the power supply
これにより、トランジスタ10がONすると、仮想基準電位VSSAと基準電位VSSとが短絡状態となり、仮想基準電位VSSAの電位は、基準電位VSSの電位よりも高いために、仮想基準電位VSSAから基準電位VSSに電流が流れる。
Accordingly, when the
これによって、基準電位VSSの電位が上昇するとともに、電源電圧VDDの電位が下降することとなり、電源電圧VDDの雑音が低減されることになる。スイッチコントローラ8は、トランジスタ10を任意の期間ONさせた後、再び、トランジスタ10をOFFするように制御し、仮想基準電位VSSAをフローティング状態とする。
As a result, the potential of the reference potential VSS increases and the potential of the power supply voltage VDD decreases, and noise of the power supply voltage VDD is reduced. The
これにより、仮想基準電位VSSAの電圧波形は、電源電圧VDDと同じ位相の波形となり、仮想基準電位VSSAと基準電位VSSとの間に電位差が発生する。 As a result, the voltage waveform of the virtual reference potential VSSA has the same phase as that of the power supply voltage VDD, and a potential difference is generated between the virtual reference potential VSSA and the reference potential VSS.
そして、図5において、スイッチコントローラ8は、トランジスタ10をONするように制御を行い、仮想基準電位VSSAと基準電位VSSとを短絡状態とする。トランジスタ10がONすると、基準電位VSSの電位は、仮想基準電位VSSAの電位よりも高いために、基準電位VSSから仮想基準電位VSSAに電流が流れ、仮想基準電位VSSAに電荷が補充され、論理回路ブロック2に寄生する寄生容量にたまっている電荷を持ち上げる。
In FIG. 5, the
これによって、図7に示すように、基準電位VSSの電位が下降し、電源電圧VDDの電位が上昇することとなり、電源電圧VDDの雑音が低減されることになる。その後、再び、トランジスタ10をOFFするように制御し、仮想基準電位VSSAをフローティング状態とする。
As a result, as shown in FIG. 7, the potential of the reference potential VSS is lowered, the potential of the power supply voltage VDD is raised, and noise of the power supply voltage VDD is reduced. After that, again, the
以上の処理を電源雑音が略なくなるまで繰り返し実行し、電源雑音が略なくなると、図6において、スイッチコントローラ8は、スイッチ部6のトランジスタ10,11をいずれもOFFするように制御を行う。
The above processing is repeatedly executed until the power supply noise is substantially eliminated. When the power supply noise is substantially eliminated, the
トランジスタ10,11がOFFすると、仮想基準電位VSSAは、再び電源電圧VDDの電圧レベルまで上昇する。これにより、論理回路ブロック2は、電源ラインから遮断されるので、消費電力をより低減することができる。
When the
図8は、電源ノイズ測定回路9の一例を示したブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of the power supply
電源ノイズ測定回路9は、図示するように、コンパレータ(比較回路)14、ディレイ部(遅延回路部)15、ならびに排他的論理和回路16から構成されている。コンパレータ14の一方の入力部には、電源電圧VDDが入力されるように接続されており、該コンパレータ14の他方の入力部には、基準電圧VREFが入力されるように接続されている。
The power supply
コンパレータ14の出力部には、ディレイ部15の入力部、および排他的論理和回路16の一方の入力部がそれぞれ接続されている。ディレイ部15の出力部には、排他的論理和回路16の他方の入力部が接続されている。
The output unit of the
ディレイ部15は、たとえば、複数のインバータが直列接続された構成からなる。コンパレータ14は、電源電圧VDDと基準電圧VREFとを比較し、比較結果の信号を出力する。
The
コンパレータ14から出力された比較結果の信号は、ディレイ部15、および排他的論理和回路16によって1ショットパルスとなり、該排他的論理和回路16から制御信号CONとして出力される。
The comparison result signal output from the
図9は、スイッチコントローラ8の一例、すなわち、前述の本発明に関係する第2制御回路を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the
スイッチコントローラ8は、図示するように、カウンタ17、マッチオン回路18、マッチオフ回路19、フリップフロップ20、レジスタ21,22、セレクタ23,24、ストップカウンタ25、およびスイッチ26から構成されている、また、スイッチコントローラ8におけるマッチオン回路18、マッチオフ回路19、フリップフロップ20によって、スイッチ制御部が構成されている。
The
カウンタ17には、クロック信号CLK、および電源ノイズ測定回路9から出力される制御信号CONがそれぞれ入力されるように接続されている。また、カウンタ17の出力部には、ストップカウンタ25の入力部、マッチオン回路18の一方の入力部、ならびにマッチオフ回路19の一方の入力部がそれぞれ接続されている。
The
また、レジスタ21には、マッチオン回路18の他方の入力部が接続されており、レジスタ22には、マッチオフ回路19の他方の入力部が接続されている。マッチオン回路18の出力部には、スイッチ26の一方の接続部が接続されており、該スイッチ26の他方の接続部には、フリップフロップ20のセット端子が接続されている。
The
このスイッチ26は、ストップカウンタ25から出力される信号に基づいて、ON/OFFが制御される。マッチオフ回路19の出力部には、フリップフロップ20のリセット端子が接続されており、該フリップフロップ20の出力端子には、セレクタ24の入力部が接続されている。また、セレクタ23の入力部には、各論理回路ブロック2〜5の動作状態を示す状態信号JSが入力されるように接続されている。
The
また、状態信号JSは、セレクタ23,24の制御端子にも入力されるように接続されており、該セレクタ23,24は、論理回路ブロックの動作状態を示す状態信号JSにより、スリープ状態の論理回路ブロックのスイッチ部を選択するように接続先を切り替える。
The state signal JS is also connected to be input to the control terminals of the
カウンタ17は、電源ノイズ測定回路9の制御信号CONが入力されると、クロック信号CLKのカウントを開始する。レジスタ21には、寄生容量を利用するスリープ状態の論理回路ブロック(図2〜図7では論理回路ブロック2)に接続されているスイッチ部(図2〜図7ではスイッチ部6)をON制御するタイミング情報が格納されている。
When the control signal CON of the power supply
レジスタ22には、寄生容量を利用するスリープ状態の論理回路ブロック(図2〜図7では論理回路ブロック2)に接続されているスイッチ部(図2〜図7ではスイッチ部6)をOFF制御するタイミング情報が格納されている。
In the
マッチオン回路18は、レジスタ21のタイミング情報とカウンタ17から出力されるカウント値(たとえば、5ビット)とを照合し、任意のカウント値になると信号を出力する。マッチオフ回路9は、レジスタ22のタイミング情報とカウンタ17から出力されるカウント値とを照合し、任意のカウント値になると信号を出力する。
The match-on
フリップフロップ20は、マッチオン回路18、およびマッチオフ回路9から出力される信号に基づいて、スイッチ制御信号SWCを出力する。セレクタ23は、キャンセルブロック選択信号に基づいて、寄生容量を利用するスリープ状態の論理回路ブロックに接続されているスイッチ部を選択し、状態信号JSをスイッチ制御信号SWCとして出力する。
The flip-
また、 セレクタ24は、キャンセルブロック選択信号に基づいて、寄生容量を利用するスリープ状態の論理回路ブロックに接続されているスイッチ部を選択し、フリップフロップ20から出力される信号をスイッチ制御信号SWCとして出力する。
The
図10は、スイッチコントローラ8によるスイッチ制御信号SWCの生成技術の一例を示したタイミングチャートである。
FIG. 10 is a timing chart showing an example of a technique for generating the switch control signal SWC by the
図10において、上方から下方にかけては、電源電圧VDDと基準電圧VREFの電圧波形、およびカウンタ17のカウンタ値とレジスタ21,22に格納されているタイミング情報をそれぞれ示している。また、図10の電源電圧VDDにおいては、点線で示す波形が電源共振雑音を示しており、実線で示す波形が電源雑音抑制部により電源共振雑音を抑制した場合を示している。
10, the voltage waveforms of the power supply voltage VDD and the reference voltage VREF, the counter value of the
まず、電源電圧VDDの電圧レベルが基準電圧VREFを超えると、電源ノイズ測定回路9から制御信号CONが出力され、カウンタ17のカウントが開始される。ここでは、レジスタ21のタイミング情報がカウント値’00010’になった際に、トランジスタ10がONとなるように設定されており、レジスタ21のタイミング情報は、カウント値’00111’になった際に、トランジスタ10がOFFとなるように設定されている。
First, when the voltage level of the power supply voltage VDD exceeds the reference voltage VREF, the control signal CON is output from the power supply
よって、マッチオン回路18は、カウンタ17がカウントするカウント値が’00010’となる毎にトランジスタ10をONする信号を出力し。マッチオン回路18は、カウント値’00010’となる毎にトランジスタ10をOFFする信号を出力する。
Therefore, the match-on
よって、マッチオン回路18は、カウンタ17がカウントするカウント値が’00010’となる毎にトランジスタ10をONする信号を出力し、マッチオン回路18は、カウント値’00010’となる毎にトランジスタ10をOFFする信号を出力する。
Therefore, the match-on
続いて、電源電圧VDDの電圧レベルが基準電圧VREFよりも低くなると、再び電源ノイズ測定回路9から制御信号CONが出力され、カウンタ17がリセットされた後、再び該カウンタ17のカウントが開始される。
Subsequently, when the voltage level of the power supply voltage VDD becomes lower than the reference voltage VREF, the control signal CON is output from the power supply
ここでも、マッチオン回路18は、カウンタ17がカウントするカウント値が’00010’となる毎にトランジスタ10をONする信号を出力し、マッチオン回路18は、カウント値’00010’となる毎にトランジスタ10をOFFする信号を出力する。
Again, the match-on
このように、レジスタ21,22にタイミング情報を格納することにより、電源共振雑音の周期毎に、ノイズ抑制に最適なトランジスタ10のON/OFFのタイミングを設定することができる。
As described above, by storing the timing information in the
図11は、スイッチコントローラ8、および電源ノイズ測定回路9における詳細な動作の一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 11 is a timing chart showing an example of detailed operations in the
図11において、上方から下方にかけては、電源電圧VDDと基準電圧VREFの電圧波形、論理回路ブロック2〜5の各動作状態を示す状態信号JS、コンパレータ14から出力される比較結果の出力信号、電源ノイズ測定回路9から出力される制御信号CON、カウンタ17から出力されるカウント出力値COUT0〜COUT4、フリップフロップ20のセット端子とリセット端子にそれぞれ入力される入力信号(セット端子に入力される信号は実線で示し、リセット端子に入力される信号は点線で示す)、ならびにフリップフロップ20から出力されるスイッチ制御信号SWCの信号タイミングをそれぞれ示している。ここでは、図2と同様に、論理回路ブロック2がスリープ状態で、論理回路ブロック3がアクティブ状態となっており、該論理回路ブロック3が、電源電圧VDDが、1.6V程度から1.8V程度に変化する際の雑音キャンセル動作について説明する。
In FIG. 11, from the upper side to the lower side, voltage waveforms of the power supply voltage VDD and the reference voltage VREF, a status signal JS indicating each operation state of the logic circuit blocks 2 to 5, an output signal of a comparison result output from the
まず、電源電圧VDDが、1.6V程度から1.8V程度に変化する前に外部から入力された状態信号JSが、スイッチコントローラ8を介してスイッチ部6のトランジスタ11に出力される。これにより、トランジスタ11がONし、仮想基準電位VSSAの電圧レベルを、基準電位VSSと同じ程度の電位にする。
First, the state signal JS input from the outside before the power supply voltage VDD changes from about 1.6 V to about 1.8 V is output to the
その後、電源電圧VDDが、1.6V程度から1.8V程度に変化して電源共振雑音が発生した際に、電源電圧VDDが基準電圧VREFよりも大きくなると電源ノイズ測定回路9のコンパレータ14は、Hi信号の信号を出力する。
Thereafter, when the power supply voltage VDD changes from about 1.6 V to about 1.8 V and power supply resonance noise occurs, when the power supply voltage VDD becomes larger than the reference voltage VREF, the
この信号は、電源ノイズ測定回路9のディレイ部15、ならびに排他的論理和回路16によってワンショットパルスを生成し、制御信号CONとして出力する。この制御信号CONによって、カウンタ17がリセットされ、該カウンタ17は、カウンタ出力COUT4〜COUT0を’000001’にした後、クロック信号CLKのカウントを開始する。
This signal generates a one-shot pulse by the
マッチオン回路18は、カウンタ17から出力されるカウント値とレジスタ21に格納されているタイミング情報(’00010’)とを比較し、一致した際にフリップフロップ20のセット端子に信号を出力する。
The match-on
同様に、マッチオフ回路19は、カウンタ17から出力されるカウント値とレジスタ22に格納されているタイミング情報(’00111’)とを比較し、一致した際にフリップフロップ20のリセット端子に信号を出力する。
Similarly, the match-
フリップフロップ20は、セット端子に入力される信号が’Hi(1)’でリセット端子に入力される信号が’Lo(0)’の場合には、トランジスタ10をONさせるスイッチ制御信号SWCを出力し、セット端子に入力される信号が’Lo(0)’でリセット端子に入力される信号が’Hi(1)’の場合には、トランジスタ10をOFFさせるスイッチ制御信号SWCを出力する。また、セット端子に入力される信号、およびリセット端子に入力される信号がそれぞれ’Lo(0)’の場合には、前の状態を維持する。
The flip-
そして、電源共振雑音がキャンセルされると、電源ノイズ測定回路9は、カウンタリセットを行う制御信号CONを生成しない。これにより、カウンタ17がリセットされず、カウント出力値COUT4〜COUT0が’1111’になると、次回、制御信号CONが電源ノイズ測定回路9から出力されるまで、フリップフロップ20のセット端子が’Lo(0)’に固定される。
When the power supply resonance noise is canceled, the power supply
また、電源共振雑音のキャンセル量を制御するには、スリープ状態となった論理回路ブロックの使用数、スイッチ部に用いられるトランジスタの数、またはスイッチ部に用いられるトランジスタに供給するゲート電圧などを変更することによって、調整することができる。 Also, to control the amount of cancellation of power supply resonance noise, change the number of logic circuit blocks in sleep state, the number of transistors used in the switch section, or the gate voltage supplied to the transistors used in the switch section. Can be adjusted.
図12〜図14は、本実施の形態1の電源雑音抑制部を適用した際の電源共振雑音キャンセルの一例を示すシミュレーション図である。 12 to 14 are simulation diagrams illustrating an example of power supply resonance noise cancellation when the power supply noise suppression unit of the first embodiment is applied.
まず、図12は、DVSにより、アクティブ状態の論理回路ブロックにおける電源電圧VDDを1.8V程度から1.4V程度に変化させた場合であり、実線は、電源雑音抑制部による電源共振雑音のキャンセル動作を行わない場合の電源電圧VDDのシミュレーション波形を示し、点線は、スリープ状態の論理回路ブロックを1つ用いて電源共振雑音のキャンセルした際の電源電圧VDDのシミュレーション波形を示しており、一点鎖線は、スリープ状態の論理回路ブロックを2つ用いて電源共振雑音のキャンセルした際の電源電圧VDDのシミュレーション波形を示している。 First, FIG. 12 shows a case where the power supply voltage VDD in the active logic circuit block is changed from about 1.8 V to about 1.4 V by DVS, and the solid line indicates cancellation of power supply resonance noise by the power supply noise suppression unit. The simulation waveform of the power supply voltage VDD when the operation is not performed is shown, and the dotted line shows the simulation waveform of the power supply voltage VDD when the power supply resonance noise is canceled using one logic circuit block in the sleep state. Shows a simulation waveform of the power supply voltage VDD when the power supply resonance noise is canceled using two logic circuit blocks in the sleep state.
図示するように、電源電圧VDDを1.8V程度から1.4V程度に変化した際に、雑音キャンセル動作を行っていない場合には、任意の周期の電源共振雑音が発生しているが、電源雑音抑制部がスリープ状態の論理回路ブロックを1つ、または2つ用いて電源共振雑音をキャンセルした際には、電源共振雑音が大幅に低減していることが分かる。 As shown in the figure, when the noise canceling operation is not performed when the power supply voltage VDD is changed from about 1.8 V to about 1.4 V, power supply resonance noise of an arbitrary period is generated. It can be seen that when the noise suppression unit cancels the power supply resonance noise by using one or two logic circuit blocks in the sleep state, the power supply resonance noise is greatly reduced.
まず、図13は、図12とは逆に、DVSにより電源電圧VDDを1.4V程度から1.8V程度に変化させた場合を示している。図13において、実線は、電源雑音抑制部による電源共振雑音のキャンセル動作を行わない場合の電源電圧VDDのシミュレーション波形を示し、点線は、スリープ状態の論理回路ブロックを1つ用いて電源共振雑音のキャンセルした際の電源電圧VDDのシミュレーション波形を示しており、一点鎖線は、スリープ状態の論理回路ブロックを2つ用いて電源共振雑音のキャンセルした際の電源電圧VDDのシミュレーション波形を示している。 First, FIG. 13 shows a case where the power supply voltage VDD is changed from about 1.4V to about 1.8V by DVS, contrary to FIG. In FIG. 13, the solid line shows the simulation waveform of the power supply voltage VDD when the power supply noise suppression unit does not cancel the power supply resonance noise, and the dotted line shows the power supply resonance noise using one logic circuit block in the sleep state. The simulation waveform of the power supply voltage VDD when canceling is shown, and the alternate long and short dash line shows the simulation waveform of the power supply voltage VDD when canceling the power supply resonance noise using two logic circuit blocks in the sleep state.
この場合も、図12と同様に、電源雑音抑制部がスリープ状態の論理回路ブロックを1つ、または2つ用いて電源共振雑音をキャンセルした際には、電源共振雑音が大幅に低減していることが分かる。 Also in this case, similarly to FIG. 12, when the power supply noise suppression unit cancels the power supply resonance noise using one or two logic circuit blocks in the sleep state, the power supply resonance noise is greatly reduced. I understand that.
図14は、電源電圧VDDが1.6V程度と変化せず、任意の1つの論理回路ブロックがアクティブ状態となっており、他の任意の1つの論理回路ブロックがスリープ状態からアクティブ状態に遷移した際のシミュレーションであり、実線は、電源雑音抑制部による電源共振雑音のキャンセル動作を行わない場合、点線は、スリープ状態の論理回路ブロックを1つ用いて電源共振雑音のキャンセルした場合、一点鎖線は、スリープ状態の論理回路ブロックを2つ用いて電源共振雑音のキャンセルした場合における電源電圧VDDのシミュレーション波形をそれぞれ示している。 In FIG. 14, the power supply voltage VDD does not change to about 1.6 V, any one logic circuit block is in the active state, and any other one logic circuit block has transitioned from the sleep state to the active state. In the simulation, the solid line indicates that the power supply noise suppression unit does not cancel the power supply resonance noise, and the dotted line indicates that the power supply resonance noise is canceled using one sleep logic circuit block. The simulation waveforms of the power supply voltage VDD when the power supply resonance noise is canceled using two logic circuit blocks in the sleep state are shown.
図14に示すように、論理回路ブロックがスリープ状態からアクティブ状態に遷移した際に、電源雑音抑制部による電源共振雑音のキャンセル動作を行わないと、ラッシュ電流の影響で電源電圧VDDの電圧波形は、大きなアンダシュートが発生している。 As shown in FIG. 14, when the logic circuit block transitions from the sleep state to the active state, if the power supply noise suppression unit does not cancel the power supply resonance noise, the voltage waveform of the power supply voltage VDD is affected by the rush current. A big undershoot has occurred.
一方、スリープ状態の論理回路ブロックを1つ用いて電源共振雑音のキャンセルした際には、実線の電源電圧VDDの波形に比べて、約19.7%の雑音を低下させることができ、スリープ状態の論理回路ブロックを2つ用いて電源共振雑音のキャンセルした際には、実線の電源電圧VDDの波形に比べて、約30.7%の雑音を低下することができる。 On the other hand, when the power supply resonance noise is canceled by using one logic circuit block in the sleep state, the noise can be reduced by about 19.7% as compared with the waveform of the power supply voltage VDD of the solid line. When the power supply resonance noise is canceled by using two logic circuit blocks, the noise can be reduced by about 30.7% compared to the waveform of the power supply voltage VDD of the solid line.
それにより、本実施の形態1によれば、スリープ状態の論理回路ブロックの寄生抵抗を利用して、DVSによる電源電圧VDDの電圧レベルが変化する際やスリープ状態の論理回路ブロックがアクティブ状態となる際に発生する電源共振雑音を大幅に低減することができ、安定した電源電圧VDDを各論理回路ブロックに供給することができる。 Thus, according to the first embodiment, the logic circuit block in the sleep state becomes active when the voltage level of the power supply voltage VDD by the DVS changes or by using the parasitic resistance of the logic circuit block in the sleep state. The power supply resonance noise generated at the time can be greatly reduced, and a stable power supply voltage VDD can be supplied to each logic circuit block.
(実施の形態2)
図15は、本発明の実施の形態2による半導体集積回路装置の構成の一例を示すブロック図、図16は、本発明の実施の形態2による半導体集積回路装置の構成の他の例を示すブロック図である。
(Embodiment 2)
15 is a block diagram showing an example of the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a block diagram showing another example of the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention. FIG.
前記実施の形態1では、スイッチ部6,7を論理回路ブロック2,3と基準電位VSSとの間に接続した構成について説明したが、これらスイッチ部は、たとえば、電源電圧VDDと論理回路ブロックとの間に設けたり、あるいは、論理回路ブロックと基準電位VSSとの間、および電源電圧VDDと論理回路ブロックとそれぞれ設ける構成としてもよい。 In the first embodiment, the configuration in which the switch units 6 and 7 are connected between the logic circuit blocks 2 and 3 and the reference potential VSS has been described. However, these switch units include, for example, the power supply voltage VDD, the logic circuit block, and the like. Alternatively, the power supply voltage VDD and the logic circuit block may be provided between the logic circuit block and the reference potential VSS.
図15は、スイッチ部を電源電圧VDDと論理回路ブロックとの間に設けた際の半導体集積回路装置1における一例を示すブロック図である。この場合、半導体集積回路装置1には、前記実施の形態1の図1と同様に、論理回路ブロック2〜5、スイッチ部6a,7a、スイッチコントローラ8、および電源ノイズ測定回路9が設けられている。
FIG. 15 is a block diagram showing an example of the semiconductor integrated
前記実施の形態1の図1と異なるところは、電源電圧VDDと論理回路ブロック2との間にスイッチ部6aが接続されており、電源電圧VDDと論理回路ブロック3との間にスイッチ部6aが接続されている点である。
A difference from FIG. 1 of the first embodiment is that a
図15の場合、電源電圧VDDが供給される配線は電源配線(第1の電源線)VDDLとされ、基準電位VSSが供給される配線は電源配線(第3の電源配線)VSSLとされ、論理回路ブロック2とスイッチ部6aの間は、仮想電源電圧VDDAとされる電源配線(第2の電源線)VDDAL1とされ、論理回路ブロック3とスイッチ部7aとの間は、仮想電源電圧VDDAとされる電源配線(第2の電源線)VDDAL2とされる。仮想電源電圧VDDAの電位は、電源電圧VDDよりも低く、基準電位VSSより高くされる。よって、VDD>VDDA>VSSの電位関係とされる。
In the case of FIG. 15, the wiring to which the power supply voltage VDD is supplied is the power supply wiring (first power supply line) VDDL, the wiring to which the reference potential VSS is supplied is the power supply wiring (third power supply wiring) VSSL, A power supply wiring (second power supply line) VDDAL1 is used as a virtual power supply voltage VDDA between the
また、スイッチ部6aは、たとえば、PチャネルMOSからなるトランジスタ10a,11aから構成されている。トランジスタ10a,11aの一方の接続部には、電源電圧VDDが供給されるように接続されている。
The
トランジスタ10a,11aの他方の接続部には、論理回路ブロック2が接続された構成からなる。トランジスタ10a,11aのゲートには、スイッチコントローラ8から出力されるスイッチ制御信号SWCが入力されるようにそれぞれ接続されている。また、トランジスタ10aのゲートサイズは、トランジスタ11aのゲートサイズよりも大きくなるように形成されている。
The
同様に、スイッチ部7aも、たとえば、PチャネルMOSからなるトランジスタ12a,13aから構成されている。トランジスタ12a,13aの一方の接続部には、電源電圧VDDが供給されるように接続されており、これらトランジスタ12a,13aの他方の接続部には、論理回路ブロック2が接続された構成からなる。
Similarly, the
トランジスタ12a,13aのゲートには、スイッチコントローラ8から出力されるスイッチ制御信号SWCが入力されるようにそれぞれ接続されている。ここでも、トランジスタ12aのゲートサイズは、トランジスタ13aのゲートサイズよりも大きくなるように形成されている。
The gates of the
図15に示す半導体集積回路装置の場合、スイッチ部6a,7aによる電源遮断が基準電位VSSの遮断から、電源電圧VDDの遮断に変わることになるので、電源共振雑音をキャンセルする動作は、基準電位VSSの揺れに対して仮想電源電圧VDDA(たとえば、トランジスタ10a,10bと論理回路ブロック2との接続部)の揺れを検知して電源共振雑音をキャンセルする。
In the case of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 15, the power cutoff by the
ここで、電源共振雑音のキャンセルは、仮想電源電圧VDDAだけでなく、たとえば、電源電圧VDD、基準電位VSS、あるいは仮想基準電位VSSAの揺れを検知するようにしてもよい。 Here, the cancellation of the power supply resonance noise may be performed by detecting not only the virtual power supply voltage VDDA but also a fluctuation of the power supply voltage VDD, the reference potential VSS, or the virtual reference potential VSSA, for example.
図16は、スイッチ部を電源電圧VDDと論理回路ブロックとの間、および論理回路ブロックと基準電位VSSとの間にそれぞれ設けた際の半導体集積回路装置の一例を示すブロック図である。 FIG. 16 is a block diagram illustrating an example of a semiconductor integrated circuit device when the switch portions are provided between the power supply voltage VDD and the logic circuit block and between the logic circuit block and the reference potential VSS.
この場合、半導体集積回路装置1は、図示するように、論理回路ブロック2〜5、スイッチ部6,6a,7,7a、スイッチコントローラ8、および電源ノイズ測定回路9が設けられている。
In this case, the semiconductor integrated
図16では、図1の構成に、図15のスイッチ部6a,7aがそれぞれ追加された構成となっている。また、論理回路ブロック2〜5、スイッチ部6,7、スイッチコントローラ8、および電源ノイズ測定回路9の接続構成は、図1と同様であり、スイッチ部6a,7aの接続構成は、図15と同様である。
In FIG. 16, the
図16に示されるように、電源電圧VDDが供給される配線は電源配線(第1の電源線)VDDLとされ、論理回路ブロック2とスイッチ部6aの間は、仮想電源電圧VDDAとされる電源配線(第2の電源線)VDDAL1とされ、論理回路ブロック2とスイッチ部7aとの間は、仮想電源電圧VDDAとされる電源配線(第2の電源線)VDDAL2とされる。
As shown in FIG. 16, the wiring to which the power supply voltage VDD is supplied is the power supply wiring (first power supply line) VDDL, and the power supply that is the virtual power supply voltage VDDA is provided between the
スイッチ部6は、論理回路ブロック2と電源電圧VDDよりも低い電圧レベルの電源電圧又は基準電位とされる基準電位VSSが供給される電源配線(第4の電源線)との間に接続されており、スイッチ部7は、論理回路ブロック3と基準電位VSSが供給される電源配線(第4の電源線)との間に接続されている。
The switch unit 6 is connected between the
なお、論理回路ブロック2とスイッチ部6との間は、仮想基準電位VSSAとされる電源配線(第3の電源線)VSSL1が設けられる。同様に、論理回路ブロック3とスイッチ部7との間は、仮想基準電位VSSAとされる電源配線(第3の電源線)VSSL2が設けられる。仮想基電源電圧VDDAの電位及び仮想基準電位VSSAの電位は、VDD>VDDA>VSSA>VSSの電位関係とされる。
A power supply wiring (third power supply line) VSSL1 that is set to a virtual reference potential VSSA is provided between the
たとえば、論理回路ブロック2がスリープ状態、論理回路ブロック3がアクティブ状態になっており、論理回路ブロック3に供給される電源電圧VDDが、DVSによって、たとえば、1.6V程度から1.8V程度に変化する際の電源共振雑音のキャンセルは、まず、スリープ状態の論理回路ブロック2におけるスイッチ部6のトランジスタ11をONさせ、仮想基準電位VSSAを上昇させ、仮想基準電圧VDDAを下降させる。
For example, the
その後、スイッチ部6,6aの全てのトランジスタをOFFさせ、仮想基準電位VSSAという)の電圧レベルを、基準電位VSSと同じ程度の電位にする。このとき、トランジスタ11aをONし、仮想電源電圧VDDAの電圧レベルを電源電圧VDDの電圧レベルまで充電する。
After that, all the transistors of the
その後、DVSによって電源電圧VDDが変化する前に、トランジスタ11、またはトランジスタ11aのいずれかをOFFにし、仮想基準電位VSSA、あるいは仮想電源電圧VDDAをフローティング状態にする。
After that, before the power supply voltage VDD changes due to DVS, either the
トランジスタ11をOFFにした場合、その後の動作については前記した図3〜図7と同様であり、トランジスタ11aをOFFにした場合には、その後の動作が図15の構成と同様である。
When the
(実施の形態3)
図17は、本発明の実施の形態3による半導体集積回路装置の構成の一例を示すブロック図、図18は、本発明の実施の形態3による半導体集積回路装置の構成の他の例を示すブロック図、図19は、本発明の実施の形態3による半導体集積回路装置の構成のさらに他の例を示すブロック図である。
(Embodiment 3)
FIG. 17 is a block diagram showing an example of the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 18 is a block diagram showing another example of the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment of the present invention. 19 and 19 are block diagrams showing still another example of the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment of the present invention.
本実施の形態3において、図17に示す半導体集積回路装置1は、前記実施の形態1の図1に示す半導体集積回路装置1におけるスイッチ部6,7から、トランジスタサイズが小さいトランジスタ11、およびトランジスタ13をそれぞれ削除した構成となっている。その他の構成、および接続は、図1と同様である。
In the third embodiment, the semiconductor integrated
また、図18に示す半導体集積回路装置1は、前記実施の形態2の図15に示す半導体集積回路装置1におけるスイッチ部6a,7aから、トランジスタサイズが小さいトランジスタ11a、およびトランジスタ13aをそれぞれ削除した構成となっている。その他の構成、および接続は、図15と同様である。
Further, in the semiconductor integrated
さらに、図19に示す半導体集積回路装置1は、前記実施の形態2の図16に示す半導体集積回路装置1におけるスイッチ部6,6a,7,7aから、トランジスタサイズが小さいトランジスタ11、トランジスタ11a、トランジスタ13、トランジスタ13aをそれぞれ削除した構成となっている。その他の構成、および接続は、図16と同様である。
Further, in the semiconductor integrated
これら図17〜図19のそれぞれの構成において、DVSが行われる論理回路ブロックが休止状態に、キャパシタとして用いたい論理回路ブロックをトランジスタサイズの大きいトランジスタ10、またはトランジスタ12,10a、またはトランジスタ12aで充電し、実施の形態1、あるいは実施の形態2と同様な手順でノイズキャンセルを行う。
In each of the configurations shown in FIGS. 17 to 19, the logic circuit block on which DVS is performed is in a dormant state, and the logic circuit block to be used as a capacitor is charged by the
サイズが大きなトランジスタで仮想基準電位VSSAの引き下げや、仮想電源電圧VDDAの引き上げを急激に行うので、電源電圧VDD、あるいは基準電位VSSにノイズを引き起こす可能性がある。そのため、この充電操作は他の論理回路ブロックの動作に影響がない休止状態の時に実施する必要がある。 Since the virtual reference potential VSSA and the virtual power supply voltage VDDA are rapidly increased with a transistor having a large size, noise may occur in the power supply voltage VDD or the reference potential VSS. For this reason, this charging operation needs to be performed in a sleep state in which the operation of other logic circuit blocks is not affected.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
電源ノイズ測定回路9は、仮想電源電圧VDDAだけでなく、たとえば、電源電圧VDD、基準電位VSS、あるいは仮想基準電位VSSAの揺れを検知するようにしてもよい。この場合、図8のVDDの電位が、仮想電源電圧VDDA、基準電位VSS、あるいは仮想基準電位VSSAへ変更されるとともに、それに伴って、図8の基準電圧VREFが所望の値に設定されることになる。
The power supply
本発明は、DVSにより電源電圧の電圧レベルが変化する半導体集積回路装置における電源安定化技術に適している。 The present invention is suitable for a power supply stabilization technique in a semiconductor integrated circuit device in which the voltage level of the power supply voltage changes due to DVS.
1 半導体集積回路装置
2〜5 論理回路ブロック
6 スイッチ部
6a スイッチ部
7 スイッチ部
7a スイッチ部
8 スイッチコントローラ
9 電源ノイズ測定回路
10 トランジスタ
10a トランジスタ
11 トランジスタ
11a トランジスタ
12 トランジスタ
12a トランジスタ
13 トランジスタ
13a トランジスタ
14 コンパレータ
15 ディレイ部
16 排他的論理和回路
17 カウンタ
18 マッチオン回路
19 マッチオフ回路
20 フリップフロップ
21 レジスタ
22 レジスタ
23 セレクタ
24 セレクタ
25 ストップカウンタ
26 スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記第1の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第2の電源線と、
前記第2の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第3の電源線と、
前記第1の電源線と前記第2の電源線との間に接続され、低消費電力制御の対象となる論理回路ブロックと、
前記第2の電源線と前記第3の電源線との間に接続され、スイッチ制御信号に基づいて、前記論理回路ブロックの低消費電力制御を行うスイッチ部と、
前記第1の電源線に供給される電源電圧の電圧レベルをモニタし、前記電源電圧の電圧レベルの変動に応じて制御信号を出力する電源ノイズ測定部と、
前記電源ノイズ測定部から出力される制御信号、および前記論理回路ブロックの動作状態を示す状態信号に基づいて、前記スイッチ部にスイッチ制御信号を出力するスイッチコントローラとを備え、
前記電源ノイズ測定部は、
前記第1の電源線に供給される電源電圧に電源雑音が発生した際に、制御信号を出力し、
前記スイッチコントローラは、
前記電源ノイズ測定部から出力される制御信号に応じて、スリープ状態となった任意の前記論理回路ブロックにおける前記スイッチ部を動作させ、スリープ状態となっている前記論理回路ブロックに寄生する寄生容量を利用して電源雑音を抑制することを特徴とする半導体集積回路装置。 A first power supply line to which a power supply voltage is supplied;
A second power supply line to which a power supply voltage having a lower voltage level than a power supply voltage supplied to the first power supply line is supplied;
A third power supply line to which a power supply voltage having a lower voltage level than a power supply voltage supplied to the second power supply line is supplied;
A logic circuit block connected between the first power supply line and the second power supply line and subject to low power consumption control;
A switch unit connected between the second power supply line and the third power supply line and performing low power consumption control of the logic circuit block based on a switch control signal;
A power supply noise measuring unit that monitors a voltage level of a power supply voltage supplied to the first power supply line and outputs a control signal according to a change in the voltage level of the power supply voltage;
A switch controller that outputs a switch control signal to the switch unit based on a control signal output from the power supply noise measurement unit and a state signal indicating an operation state of the logic circuit block;
The power supply noise measuring unit is
When power supply noise occurs in the power supply voltage supplied to the first power supply line, a control signal is output,
The switch controller
In response to a control signal output from the power supply noise measurement unit, the switch unit in any logic circuit block that is in a sleep state is operated, and a parasitic capacitance that is parasitic in the logic circuit block that is in a sleep state. A semiconductor integrated circuit device characterized by suppressing power supply noise by using the semiconductor integrated circuit device.
前記第1の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第2の電源線と、
前記第2の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第3の電源線と、
前記第2の電源線と前記第3の電源線との間に接続され、低消費電力制御の対象となる論理回路ブロックと、
前記第1の電源線と前記第2の電源線との間に接続され、スイッチ制御信号に基づいて、前記論理回路ブロックの低消費電力制御を行うスイッチ部と、
前記第1の電源線に供給される電源電圧の電圧レベルをモニタし、前記電源電圧の電圧レベルの変動に応じて制御信号を出力する電源ノイズ測定部と、
前記電源ノイズ測定部から出力される制御信号、および前記論理回路ブロックの動作状態を示す状態信号に基づいて、前記スイッチ部にスイッチ制御信号を出力するスイッチコントローラとを備え、
前記電源ノイズ測定部は、
前記第1の電源線に供給される電源電圧に電源雑音が発生した際に、制御信号を出力し、
前記スイッチコントローラは、
前記電源ノイズ測定部から出力される制御信号に応じて、スリープ状態となった任意の前記論理回路ブロックにおける前記スイッチ部を動作させ、スリープ状態となっている前記論理回路ブロックに寄生する寄生容量を利用して電源雑音を抑制することを特徴とする半導体集積回路装置。 A first power supply line to which a power supply voltage is supplied;
A second power supply line to which a power supply voltage having a lower voltage level than a power supply voltage supplied to the first power supply line is supplied;
A third power supply line to which a power supply voltage having a lower voltage level than a power supply voltage supplied to the second power supply line is supplied;
A logic circuit block connected between the second power supply line and the third power supply line and subject to low power consumption control;
A switch unit connected between the first power supply line and the second power supply line and performing low power consumption control of the logic circuit block based on a switch control signal;
A power supply noise measuring unit that monitors a voltage level of a power supply voltage supplied to the first power supply line and outputs a control signal according to a change in the voltage level of the power supply voltage;
A switch controller that outputs a switch control signal to the switch unit based on a control signal output from the power supply noise measurement unit and a state signal indicating an operation state of the logic circuit block;
The power supply noise measuring unit is
When power supply noise occurs in the power supply voltage supplied to the first power supply line, a control signal is output,
The switch controller
In response to a control signal output from the power supply noise measurement unit, the switch unit in any logic circuit block that is in a sleep state is operated, and a parasitic capacitance that is parasitic in the logic circuit block that is in a sleep state. A semiconductor integrated circuit device characterized by suppressing power supply noise by using the semiconductor integrated circuit device.
前記第1の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第2の電源線と、
前記第2の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第3の電源線と、
前記第3の電源線に供給される電源電圧よりも高く前記第2の電源線に供給される電源電圧よりも低い電圧レベルの電源電圧が供給される第4の電源線と、
前記第1の電源線と前記第2の電源線との間に接続され、スイッチ制御信号に基づいて、前記論理回路ブロックの低消費電力制御を行う第1のスイッチ部と、
前記第4の電源線と前記第3の電源線との間に接続され、スイッチ制御信号に基づいて、前記論理回路ブロックの低消費電力制御を行う第2のスイッチ部と、
前記第2の電源線と前記第4の電源線との間に接続され、低消費電力制御の対象となる論理回路ブロックと、
前記第1の電源線に供給される電源電圧の電圧レベルをモニタし、前記電源電圧の電圧レベルの変動に応じて制御信号を出力する電源ノイズ測定部と、
前記電源ノイズ測定部から出力される制御信号、および前記論理回路ブロックの動作状態を示す状態信号に基づいて、前記第1のスイッチ部、または前記第2のスイッチ部に制御信号を出力するスイッチコントローラとを備え、
前記電源ノイズ測定部は、
前記第1の電源線に供給される電源電圧に電源雑音が発生した際に、制御信号を出力し、
前記スイッチコントローラは、
前記電源ノイズ測定部から出力される制御信号に応じて、スリープ状態となった任意の前記論理回路ブロックにおける前記第1のスイッチ部、または前記第2のスイッチ部を動作させ、スリープ状態となっている前記論理回路ブロックに寄生する寄生容量を利用して電源雑音を抑制することを特徴とする半導体集積回路装置。 A first power supply line to which a power supply voltage is supplied;
A second power supply line to which a power supply voltage having a lower voltage level than a power supply voltage supplied to the first power supply line is supplied;
A third power supply line to which a power supply voltage having a lower voltage level than a power supply voltage supplied to the second power supply line is supplied;
A fourth power supply line to which a power supply voltage having a voltage level higher than the power supply voltage supplied to the third power supply line and lower than the power supply voltage supplied to the second power supply line is supplied;
A first switch unit connected between the first power supply line and the second power supply line and performing low power consumption control of the logic circuit block based on a switch control signal;
A second switch unit connected between the fourth power line and the third power line, and performing low power consumption control of the logic circuit block based on a switch control signal;
A logic circuit block connected between the second power supply line and the fourth power supply line and subject to low power consumption control;
A power supply noise measuring unit that monitors a voltage level of a power supply voltage supplied to the first power supply line and outputs a control signal according to a change in the voltage level of the power supply voltage;
A switch controller that outputs a control signal to the first switch unit or the second switch unit based on a control signal output from the power supply noise measuring unit and a state signal indicating an operation state of the logic circuit block And
The power supply noise measuring unit is
When power supply noise occurs in the power supply voltage supplied to the first power supply line, a control signal is output,
The switch controller
In response to a control signal output from the power supply noise measurement unit, the first switch unit or the second switch unit in any of the logic circuit blocks in the sleep state is operated to enter the sleep state. A semiconductor integrated circuit device characterized in that power supply noise is suppressed by utilizing a parasitic capacitance parasitic to the logic circuit block.
前記電源ノイズ測定部は、
前記第1の電源線に供給される電源電圧としきい値電圧とを比較し、前記電源電圧が前記しきい値電圧よりも低くなった際、または前記電源電圧が前記しきい値電圧よりも高くなった際に前記制御信号を出力し、
前記スイッチコントローラは、
前記電源ノイズ測定部が、前記第1の電源線に供給される電源電圧が前記しきい値電圧よりも高くなった際に出力する制御信号を受け取ると、前記第2の電源線に蓄積された電荷を前記第3の電源線に放出し、前記電源ノイズ測定部が、前記第1の電源線に供給される電源電圧が前記しきい値電圧よりも低くなった際に出力する制御信号を受け取ると、前記第3の電源線に蓄積された電荷を前記第2の電源線に放出するように、スリープ状態の前記論理回路ブロックが接続される前記スイッチ部を制御することを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 1 or 2,
The power supply noise measuring unit is
The power supply voltage supplied to the first power supply line is compared with a threshold voltage, and when the power supply voltage is lower than the threshold voltage, or the power supply voltage is higher than the threshold voltage. Output the control signal when
The switch controller
When the power supply noise measurement unit receives a control signal that is output when the power supply voltage supplied to the first power supply line is higher than the threshold voltage, the power supply noise measurement unit is stored in the second power supply line. Electric charge is discharged to the third power supply line, and the power supply noise measurement unit receives a control signal output when the power supply voltage supplied to the first power supply line is lower than the threshold voltage. And controlling the switch section to which the logic circuit block in the sleep state is connected so as to discharge the charge accumulated in the third power supply line to the second power supply line. Circuit device.
前記スイッチコントローラは、
前記第2の電源線に蓄積された電荷を放出してから任意の期間が経過すると、前記第2の電源線に電荷を蓄積するように、スリープ状態の前記論理回路ブロックが接続される前記スイッチ部を制御することを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 4.
The switch controller
The switch to which the logic circuit block in the sleep state is connected so as to store the charge in the second power supply line after an arbitrary period has elapsed since the charge stored in the second power supply line has been discharged A semiconductor integrated circuit device characterized by controlling a part.
前記電源ノイズ測定部は、
前記第1の電源線に供給される電源電圧としきい値電圧とを比較し、前記電源電圧が前記しきい値電圧よりも低くなった際、または前記電源電圧が前記しきい値電圧よりも高くなった際に前記制御信号を出力し、
前記スイッチコントローラは、
前記電源ノイズ測定部が、前記第1の電源線に供給される電源電圧が前記しきい値電圧よりも高くなった際に出力する制御信号を受け取ると、前記第2の電源線に蓄積された電荷を放出し、前記電源ノイズ測定部が、前記第1の電源線に供給される電源電圧が前記しきい値電圧よりも低くなった際に出力する制御信号を受け取ると、前記第3の電源線に蓄積された電荷を前記第2の電源線に放出するように、スリープ状態の前記論理回路ブロックが接続される前記第1のスイッチ部を制御し、前記第4の電源線に蓄積された電荷を放出するように、スリープ状態の前記論理回路ブロックが接続される前記第2のスイッチ部を制御することを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 3.
The power supply noise measuring unit is
The power supply voltage supplied to the first power supply line is compared with a threshold voltage, and when the power supply voltage is lower than the threshold voltage, or the power supply voltage is higher than the threshold voltage. Output the control signal when
The switch controller
When the power supply noise measurement unit receives a control signal that is output when the power supply voltage supplied to the first power supply line is higher than the threshold voltage, the power supply noise measurement unit is stored in the second power supply line. When the power supply noise measurement unit receives the control signal output when the power supply voltage supplied to the first power supply line becomes lower than the threshold voltage, the third power supply is released. The first switch unit connected to the logic circuit block in the sleep state is controlled so as to discharge the charge accumulated in the line to the second power supply line, and the charge is accumulated in the fourth power supply line. A semiconductor integrated circuit device, wherein the second switch unit to which the logic circuit block in the sleep state is connected is controlled so as to discharge electric charge.
前記スイッチコントローラは、
前記第2の電源線、および前記第4の電源線に蓄積された電荷を放出してから任意の期間が経過すると、前記第2の電源線、および前記第4の電源線に電荷を蓄積するように、スリープ状態の前記論理回路ブロックが接続される前記第1、および前記第2のスイッチ部をそれぞれ制御することを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 6.
The switch controller
When an arbitrary period elapses after the charge accumulated in the second power supply line and the fourth power supply line is discharged, the charge is accumulated in the second power supply line and the fourth power supply line. As described above, the semiconductor integrated circuit device controls each of the first and second switch sections to which the logic circuit block in the sleep state is connected.
前記スイッチコントローラは、
クロック信号をカウントするカウンタと、
前記スイッチ部をオン、およびオフするタイミング情報が格納されたレジスタ部と、
前記カウンタから出力されるカウント値と前記レジスタ部に格納されたタイミング情報とを比較し、前記カウンタのカウント値と前記レジスタ部のタイミング情報とが一致した際に、前記スイッチ部をオン、またはオフする前記スイッチ制御信号を出力するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1, 2, 4, and 5,
The switch controller
A counter for counting clock signals;
A register unit storing timing information for turning on and off the switch unit;
The count value output from the counter is compared with the timing information stored in the register unit, and when the count value of the counter matches the timing information of the register unit, the switch unit is turned on or off And a switch control unit that outputs the switch control signal.
前記スイッチコントローラは、
クロック信号をカウントするカウンタと、
前記第1のスイッチ部、および第2のスイッチ部をそれぞれオン、およびオフするタイミング情報が格納されたレジスタ部と、
前記カウンタから出力されるカウント値と前記レジスタ部に格納されたタイミング情報とを比較し、前記カウンタのカウント値と前記レジスタ部のタイミング情報とが一致した際に、前記第1のスイッチ部、および前記第2のスイッチ部をオン、またはオフする前記スイッチ制御信号を出力するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 3, 6, and 7,
The switch controller
A counter for counting clock signals;
A register unit storing timing information for turning on and off the first switch unit and the second switch unit, respectively;
The count value output from the counter is compared with the timing information stored in the register unit, and when the count value of the counter matches the timing information of the register unit, the first switch unit, and A semiconductor integrated circuit device comprising: a switch control unit that outputs the switch control signal for turning on or off the second switch unit.
前記スイッチコントローラは、
アクティブ状態の前記論理回路ブロックの動作状態に応じて、使用するスリープ状態となった前記論理回路ブロックの数を可変するように前記スイッチ部を動作させることを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 9,
The switch controller
A semiconductor integrated circuit device, wherein the switch unit is operated so as to vary the number of the logic circuit blocks in a sleep state to be used according to an operation state of the logic circuit block in an active state.
前記スイッチコントローラは、
アクティブ状態の前記論理回路ブロックの動作状態に応じて、使用するスリープ状態となった前記論理回路ブロックにおける前記スイッチ部のオン導通強度を可変することを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 9,
The switch controller
A semiconductor integrated circuit device characterized in that the on-conduction strength of the switch section in the logic circuit block in the sleep state to be used is varied according to the operation state of the logic circuit block in the active state.
前記スイッチ部の各々は、複数のスイッチを含み、
前記スイッチコントローラは、アクティブ状態の前記論理回路ブロックの動作状態に応じて、動作させる前記複数のスイッチの数を可変するように制御することを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 9,
Each of the switch units includes a plurality of switches,
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the switch controller controls the number of the plurality of switches to be operated in accordance with an operation state of the logic circuit block in an active state.
前記スイッチ部の各々は、1つのスイッチを含むことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 9,
Each of the switch sections includes one switch, and the semiconductor integrated circuit device.
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