JP2014123185A - Semiconductor integrated circuit and operation method of the same - Google Patents

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Kenichi Kuroda
謙一 黒田
Masahiro Shioya
雅弘 塩屋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit that interrupts a read operation of a built-in nonvolatile memory by a central processing unit when a power source voltage of the built-in nonvolatile memory is reduced, and executes re-read operation of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit when the power source voltage stops changing.SOLUTION: The semiconductor integrated circuit comprises: a built-in nonvolatile memory 12 storing a program executed by a central processing unit 11A; internal power source circuits 13A, B, and C generating an internal operation voltage V_ROM and supplying the internal operation voltage to the memory 12; and an internal power source voltage detection circuit 16 detecting reduced internal operation voltage to a level at which the read operation of the memory 12 is risky, and stopping the read operation of the memory by the central processing unit. The internal power source voltage detection circuit 16 detects increased internal operation voltage to a level at which the read operation of the memory is safe after the reduction in the internal operation voltage, and then resumes the read operation of the memory by the central processing unit.

Description

本発明は、半導体集積回路およびその動作方法に関し、特に内蔵不揮発性メモリの電源電圧の低下時には中央処理ユニットによる内蔵不揮発性メモリの読み出し動作を中断して更に電源電圧の変動が終了した際に中央処理ユニットによる内蔵不揮発性メモリの再読み出し動作を実行するのに有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and an operation method thereof, and more particularly, when a power supply voltage of a built-in nonvolatile memory is lowered, the reading operation of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit is interrupted and the fluctuation of the power supply voltage is finished. The present invention relates to a technique effective for executing a re-read operation of a built-in nonvolatile memory by a processing unit.

下記特許文献1には、複数のNAND型フラッシュメモリチップを実装した半導体記憶システムにおいて、プログラム動作時もしくはベリファイ動作時のピーク電流を低減する技術が記載されている。複数のメモリチップに電源配線が共通接続され、電源配線によって複数のメモリチップに電源電圧が供給される。複数のメモリチップの各チップは電源配線の電源電圧を検知する電圧検知回路を含み、電圧検知回路によって電源電圧の低下が検知された場合には、電源電圧が復帰するまで、フラッシュメモリチップの動作が消費電流の大きい、例えばプログラム動作に遷移しないように制御される。すなわち、メモリチップはプログラム状態に移行せずに待ち状態とされ、電源電圧の更なる低下を防止することが可能とされる。   Patent Document 1 below describes a technique for reducing a peak current during a program operation or a verify operation in a semiconductor storage system mounted with a plurality of NAND flash memory chips. A plurality of memory chips are commonly connected to a power supply wiring, and a power supply voltage is supplied to the plurality of memory chips through the power supply wiring. Each chip of the plurality of memory chips includes a voltage detection circuit that detects the power supply voltage of the power supply wiring. When a drop in the power supply voltage is detected by the voltage detection circuit, the operation of the flash memory chip until the power supply voltage is restored. Is controlled so as not to make a transition to, for example, a program operation. In other words, the memory chip is put into a waiting state without shifting to the program state, and it is possible to prevent a further decrease in the power supply voltage.

下記特許文献2には、メモリゲートと選択ゲートとを有するスプリットゲート型MONOSメモリを使用したフラッシュメモリが記載されている。   Patent Document 2 below describes a flash memory using a split gate type MONOS memory having a memory gate and a selection gate.

特開2012−138158号 公報JP 2012-138158 A 特開2011−210292号 公報JP 2011-210292 A

本発明者等は本発明に先立って、中央処理ユニット(CPU)と内蔵不揮発性メモリとを搭載してこの内蔵不揮発性メモリに中央処理ユニット(CPU)のための制御プログラムが格納可能なシングルチップマイクロコンピュータ等の半導体集積回路の開発に従事した。   Prior to the present invention, the present inventors mounted a central processing unit (CPU) and a built-in nonvolatile memory, and a single chip capable of storing a control program for the central processing unit (CPU) in the built-in nonvolatile memory. He was engaged in the development of semiconductor integrated circuits such as microcomputers.

この開発において、本発明者等はシングルチップマイクロコンピュータに搭載される内蔵不揮発性メモリの読み出し動作の高速性と記憶保持性能の高信頼性とに関して、以下のような検討を行った。   In this development, the present inventors have made the following studies on the high-speed read operation of the built-in nonvolatile memory mounted on the single-chip microcomputer and the high reliability of the memory retention performance.

以前のシングルチップマイクロコンピュータでは、中央処理ユニット(CPU)のための制御プログラムはマスクROM(Read Only Memory)に格納されていたが、マスクROMに格納した制御プログラムにバグが有った場合には半導体製造プロセスでマスクROMを製造する製造マスクを変更する必要があり、開発期間が長くなると言う問題があった。この問題を解消するために、近年のシングルチップマイクロコンピュータの大部分は、中央処理ユニット(CPU)の制御プログラムを格納可能な内蔵不揮発性メモリが搭載されたものとなっている。   In previous single-chip microcomputers, the control program for the central processing unit (CPU) was stored in a mask ROM (Read Only Memory). If there was a bug in the control program stored in the mask ROM There is a problem that the manufacturing mask for manufacturing the mask ROM needs to be changed in the semiconductor manufacturing process, and the development period becomes long. In order to solve this problem, most of recent single-chip microcomputers are equipped with a built-in nonvolatile memory capable of storing a control program of a central processing unit (CPU).

不揮発性メモリは、紫外線によってデータ消去が可能なEPROMから出発して、1バイト単位の電気的な書き込み・消去が可能なEEPROMが開発され、更にブロック単位で電気的なフラッシュ消去が可能なフラッシュメモリが開発されている。フラッシュメモリは、セルアレイの観点から分類すると、NAND型とNOR型とに分類される。NAND型フラッシュメモリでは、1本のビット線に複数のメモリセルが直列接続されビット線コントクト面積が小さくなるので、大容量記憶のためのデータストレージに好適である。NOR型フラッシュメモリでは、1本のビット線に複数のメモリセルが並列接続されるので、NAND型と比較して読み出し速度が高速となる。しかし、NOR型フラッシュメモリは、並列接続された2個のメモリセルが1個のビット線コントクトによって1本のビット線に接続されビット線コントクト面積が大きくなるので、大容量記憶のためのデータストレージに好適ではない。従って、NOR型フラッシュメモリは、読み出し速度が高速であると言う特徴を活用して、中央処理ユニット(CPU)の制御プログラムを格納するための比較的小容量の内蔵不揮発性メモリとして利用される。   Non-volatile memory is a flash memory that starts with an EEPROM that can erase data by ultraviolet rays, and has developed an EEPROM that can be electrically written / erased in units of 1 byte. Has been developed. Flash memory is classified into NAND type and NOR type from the viewpoint of cell array. The NAND flash memory is suitable for data storage for large-capacity storage because a plurality of memory cells are connected in series to one bit line and the bit line contract area is reduced. In the NOR type flash memory, since a plurality of memory cells are connected in parallel to one bit line, the read speed is higher than that in the NAND type. However, in the NOR type flash memory, since two memory cells connected in parallel are connected to one bit line by one bit line control, the bit line control area increases, so that data storage for large capacity storage is possible. It is not suitable for. Therefore, the NOR flash memory is used as a relatively small-capacity built-in nonvolatile memory for storing a control program of the central processing unit (CPU) by utilizing the feature that the reading speed is high.

比較的小容量の内蔵不揮発性メモリとしてのNOR型フラッシュメモリを搭載したシングルチップマイクロコンピュータは通常キャッシュメモリを持たずに内蔵不揮発性メモリから直接プログラムを読み出すものであり、プログラムの条件分岐等の理由によってランダムアクセスが要求されるので、高速のランダムアクセス性能が必要とされる。   A single-chip microcomputer equipped with a NOR-type flash memory as a relatively small-capacity built-in non-volatile memory usually reads a program directly from the built-in non-volatile memory without having a cache memory. Random access is required by a high-speed random access performance.

更にNOR型フラッシュメモリは、メモリセルのトランジスタ個数から分類すると、単一トランジスタ型メモリセルと複数トランジスタ型メモリセルとに分類される。   Further, the NOR flash memory is classified into a single transistor type memory cell and a multi-transistor type memory cell based on the number of memory cell transistors.

単一トランジスタ型は、1個の不揮発性メモリセルは単一のトランジスタを含み、ソースとドレインとの間のチャネルの表面上にゲート絶縁膜を介して電荷蓄積層が形成され、電荷蓄積層の表面上には層間絶縁膜を介して制御ゲートが形成される。制御ゲートに正電圧を印加すると、チャネルから電荷蓄積層に負電荷の電子が注入され、MOSトランジスタのしきい値電圧が高くなり書き込みが行われる。一方、制御ゲートに負電圧を印加すると、電荷蓄積層から負電荷の電子が放出され、MOSトランジスタのしきい値電圧が低くなり消去が行われる。NOR型フラッシュメモリで単一トランジスタを採用する場合には、低しきい値電圧と高しきい値電圧の両者はエンハンスメント・モードとされる。例えば、低しきい値電圧がデプリーション・モードとなると、NOR型フラッシュメモリではビット線と接地電位との間に常時リーク電流が流れるためである。   In the single transistor type, one nonvolatile memory cell includes a single transistor, and a charge storage layer is formed on the surface of the channel between the source and drain via a gate insulating film. A control gate is formed on the surface via an interlayer insulating film. When a positive voltage is applied to the control gate, negatively charged electrons are injected from the channel into the charge storage layer, the threshold voltage of the MOS transistor is increased, and writing is performed. On the other hand, when a negative voltage is applied to the control gate, negative charge electrons are emitted from the charge storage layer, the threshold voltage of the MOS transistor is lowered, and erasing is performed. When a single transistor is employed in the NOR type flash memory, both the low threshold voltage and the high threshold voltage are set to the enhancement mode. For example, when the low threshold voltage is in the depletion mode, a leak current always flows between the bit line and the ground potential in the NOR flash memory.

複数トランジスタ型は、1個の不揮発性メモリセルはメモリトランジスタと選択トランジスタとの少なくとも2個のトランジスタを含む。ソースとドレインとの間のチャネルでソースに近接した部分の表面上にはゲート絶縁膜を介してメモリトランジスタの電荷蓄積層としてのメモリゲート電極が形成されて、ソースとドレインとの間のチャネルでドレインに近接した部分の表面上にはゲート絶縁膜を介して選択トランジスタのゲート電極としての選択ゲート電極が形成される。メモリゲート電極と選択ゲート電極とに正電圧を印加すると、ソースに近接した部分からメモリトランジスタの電荷蓄積層としてのメモリゲート電極に負電荷の電子が注入され、MOSトランジスタのしきい値電圧が高くなり書き込みが行われる。このようにソースに近接した部分からメモリゲート電極に負電荷の電子が注入されることは、ソースサイドインジェクションと呼ばれている。メモリゲート電極に負電圧を印加すると、電荷蓄積層としてのメモリゲート電極から負電荷の電子が放出され、MOSトランジスタのしきい値電圧が低くなり消去が行われる。不揮発性メモリセルの読み出し動作は、選択ゲート電極に正電圧を印加することによって選択トランジスタをオン状態に制御する期間中に行われる。このように選択トランジスタがオン状態に制御される期間中に、メモリゲート電極に低しきい値電圧と高しきい値電圧の中間レベルの読み出し電圧が印加される。メモリトランジスタが高しきい値電圧の書き込み状態である場合には、メモリトランジスタはオフ状態となるのでビット線は高電圧であるプリチャージ電圧レベルに維持される。メモリトランジスタが低しきい値電圧の書き込み状態である場合には、メモリトランジスタはオン状態となるので、ビット線は高電圧であるプリチャージ電圧レベルから接地電圧に変化する。従って、センスアンプによってビット線電位が高電圧であるか低電圧であるかを判定することによって、不揮発性メモリセルが書き込み状態であるか消去状態であるかを判定することが可能となる。この複数トランジスタ型では、メモリトランジスタのしきい値電圧は、低しきい値電圧のデプリーション・モードから高しきい値電圧のエンハンスメント・モードの広範囲とすることが可能である。すなわち、不揮発性メモリセルを非選択とする場合には、選択トランジスタがオフ状態に制御される。従って、低しきい値電圧のデプリーション・モードとなっても、オフ状態に制御された選択トランジスタによりビット線と接地電位との間に常時リーク電流が流れることが防止される。更にメモリトランジスタのしきい値電圧が広範囲に設定されることによって不揮発性メモリセルの読み出し電流を大きくすることができるので、高速の読み出し動作を実現することが可能となる。尚、メモリゲート電極と選択ゲート電極とを含む複数トランジスタ型は、スプリットゲート構造と呼ばれるものである。   In the multi-transistor type, one nonvolatile memory cell includes at least two transistors of a memory transistor and a selection transistor. A memory gate electrode as a charge storage layer of the memory transistor is formed on the surface of a portion between the source and the drain in the vicinity of the source via a gate insulating film, and the channel between the source and the drain is formed. A selection gate electrode as a gate electrode of the selection transistor is formed on the surface of the portion close to the drain via a gate insulating film. When a positive voltage is applied to the memory gate electrode and the selection gate electrode, negative charge electrons are injected into the memory gate electrode as a charge storage layer of the memory transistor from a portion close to the source, and the threshold voltage of the MOS transistor is increased. Writing is performed. This injection of negatively charged electrons into the memory gate electrode from a portion close to the source is called source side injection. When a negative voltage is applied to the memory gate electrode, negatively charged electrons are emitted from the memory gate electrode as a charge storage layer, and the threshold voltage of the MOS transistor is lowered to perform erasure. The read operation of the nonvolatile memory cell is performed during a period in which the selection transistor is controlled to be turned on by applying a positive voltage to the selection gate electrode. During the period in which the selection transistor is controlled to be in the ON state in this way, a read voltage having an intermediate level between the low threshold voltage and the high threshold voltage is applied to the memory gate electrode. When the memory transistor is in a high threshold voltage writing state, the memory transistor is turned off, so that the bit line is maintained at a high voltage precharge voltage level. When the memory transistor is in a low threshold voltage write state, the memory transistor is turned on, so that the bit line changes from the precharge voltage level, which is a high voltage, to the ground voltage. Therefore, it is possible to determine whether the nonvolatile memory cell is in the writing state or the erasing state by determining whether the bit line potential is a high voltage or a low voltage by the sense amplifier. In this multi-transistor type, the threshold voltage of the memory transistor can be in a wide range from a low threshold voltage depletion mode to a high threshold voltage enhancement mode. That is, when the non-volatile memory cell is not selected, the selection transistor is controlled to be turned off. Therefore, even when the depletion mode with the low threshold voltage is entered, the selection transistor controlled to be in the OFF state prevents the leakage current from always flowing between the bit line and the ground potential. Furthermore, since the read current of the nonvolatile memory cell can be increased by setting the threshold voltage of the memory transistor in a wide range, a high-speed read operation can be realized. Note that the multi-transistor type including the memory gate electrode and the selection gate electrode is called a split gate structure.

更に、NOR型またはNAND型のフラッシュメモリは、デバイス構造から分類すると、浮遊ゲート型とMONOS型とに分類される。浮遊ゲート型は、2層ポリシリコンの製造プロセスによって製造され、下層ポリシリコンによって電荷蓄積層としての浮遊ゲートが形成され、上層ポリシリコンによって制御ゲートが形成される。MONOS型はMetal Oxide Nitride Oxideの略称であり、酸化膜(Oxide)と窒化膜(Nitride)と酸化膜(Oxide)との三層積層ゲート絶縁膜を電荷蓄積層として使用するものである。より詳細に説明すると、窒化膜中に存在する電子トラップ準位と正孔トラップ準位に負電荷の電子と正電荷の正孔とをそれぞれ注入して保持することによって、高しきい値の書き込み状態と低しきい値の消去状態とを実現するものである。更にMONOS型は蓄積電荷をトラップ準位に保持するものであるので、浮遊ゲート型と比較して記憶保持性能が高く高信頼性であると言う特徴を有するものである。すなわち、浮遊ゲート型フラッシュメモリでは、導電体であるポリシリコンで形成された浮遊ゲートに電荷が充電されるので、ゲート絶縁膜や層間絶縁膜等に欠陥等による電荷放出ルートが形成されると浮遊ゲートの全蓄積電荷が流出する危険性があり、記憶保持性能と信頼性に問題がある。それに対して、MONOS型フラッシュメモリでは、絶縁膜である窒化膜中のトラップ準位に電荷がトラップされるので、ゲート絶縁膜や層間絶縁膜等に欠陥等による電荷放出ルートが形成されたとしても、窒化膜中の全蓄積電荷が流出する危険性が低く、記憶保持性能が高く高信頼性となるものである。   Further, NOR type or NAND type flash memories are classified into floating gate type and MONOS type when classified from the device structure. The floating gate type is manufactured by a two-layer polysilicon manufacturing process, in which a floating gate as a charge storage layer is formed by lower polysilicon, and a control gate is formed by upper polysilicon. The MONOS type is an abbreviation for Metal Oxide Nitride Oxide, and uses a three-layer stacked gate insulating film of an oxide film (Oxide), a nitride film (Nitride), and an oxide film (Oxide) as a charge storage layer. More specifically, high threshold writing is achieved by injecting and holding negatively charged electrons and positively charged holes in the electron trap level and hole trap level existing in the nitride film, respectively. State and low threshold erase state. Furthermore, since the MONOS type holds stored charges at the trap level, it has a feature of high memory holding performance and high reliability as compared with the floating gate type. That is, in the floating gate type flash memory, electric charges are charged in the floating gate formed of polysilicon as a conductor. Therefore, if a charge discharge route due to a defect or the like is formed in the gate insulating film or the interlayer insulating film, the floating gate type flash memory is floating. There is a risk that all the accumulated charge of the gate flows out, and there is a problem in memory retention performance and reliability. On the other hand, in the MONOS flash memory, charges are trapped in the trap level in the nitride film, which is an insulating film. Therefore, even if a charge discharge route due to defects or the like is formed in the gate insulating film or the interlayer insulating film. In addition, the risk that all accumulated charges in the nitride film flow out is low, and the memory retention performance is high and the reliability is high.

上述した本発明に先立って本発明者等によって検討によって、本発明者等は以下のような結論に到達したものである。   Prior to the present invention described above, the present inventors have reached the following conclusions by studying by the present inventors.

すなわち、中央処理ユニット(CPU)による内蔵不揮発性メモリの読み出し動作の高速性を実現するためには、1本のビット線に複数のメモリセルが並列接続されたNOR型フラッシュメモリが好適である。更に、読み出し動作の高速性を改善するためには、単一トランジスタ型メモリセルではなく、複数トランジスタ型メモリセル(スプリッゲート型メモリセル)を使用してメモリセルの読み出し電流を大きくすることが好適である。   That is, in order to realize high-speed read operation of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit (CPU), a NOR flash memory in which a plurality of memory cells are connected in parallel to one bit line is suitable. Furthermore, in order to improve the high speed of the read operation, it is preferable to increase the read current of the memory cell by using a multi-transistor type memory cell (a split gate type memory cell) instead of a single transistor type memory cell. It is.

更にシングルチップマイクロコンピュータの内蔵不揮発性メモリには中央処理ユニット(CPU)のための制御プログラムが格納されるので内蔵不揮発性メモリに格納された制御プログラムのデータが破壊すると、マイクロコンピュータを搭載したシステムの動作に重大な障害が発生する危険性がある。例えば、マイクロコンピュータが自動車のブレーキ制御を実行している場合には、重大な交通事故の直接的な原因となる場合もある。従って、中央処理ユニット(CPU)のための制御プログラムを格納する内蔵不揮発性メモリの記憶保持性能の信頼性を向上するには、浮遊ゲート型ではなく、蓄積電荷が流出する危険性が低いMONOS型フラッシュメモリが好適である。   Furthermore, since the control program for the central processing unit (CPU) is stored in the built-in nonvolatile memory of the single-chip microcomputer, if the data of the control program stored in the built-in nonvolatile memory is destroyed, the system equipped with the microcomputer There is a risk of serious failure in the operation. For example, if a microcomputer is executing brake control for an automobile, it may directly cause a serious traffic accident. Therefore, in order to improve the reliability of the memory retention performance of the built-in nonvolatile memory that stores the control program for the central processing unit (CPU), not the floating gate type but the MONOS type that has a low risk of stored charges flowing out. A flash memory is preferred.

以上説明した背景によって本発明に先立って本発明者等は、シングルチップマイクロコンピュータの中央処理ユニット(CPU)のための制御プログラムを格納するための内蔵不揮発性メモリにMONOS型で複数トランジスタ型(スプリッゲート型)メモリセルのNOR型フラッシュメモリの採用を決定したものである。   In the background described above, prior to the present invention, the present inventors have used a MONOS type multi-transistor type (split type) in a built-in nonvolatile memory for storing a control program for a central processing unit (CPU) of a single chip microcomputer. (Gate type) NOR type flash memory of the memory cell is decided to be adopted.

しかし、本発明に先立って本発明者等は上述した制御プログラム格納のための内蔵不揮発性メモリを搭載したシングルチップマイクロコンピュータの検討において、以下のような問題に遭遇したものである。   However, prior to the present invention, the present inventors have encountered the following problems in the study of the single chip microcomputer equipped with the above-described built-in nonvolatile memory for storing the control program.

すなわち、内蔵不揮発性メモリの読み出し動作の高速性の実現によってシングルチップマイクロコンピュータのCPUコアの電源電圧が変動して、中央処理ユニット(CPU)による内蔵不揮発性メモリの読み出し動作が不可能となる。従って、電源電圧の変動が終了して読み出し動作が再び可能となるタイミングを確認できないことが、本発明に先立って本発明者等による検討によって明らかとされた。   That is, the high-speed read operation of the built-in non-volatile memory changes the power supply voltage of the CPU core of the single chip microcomputer, and the read operation of the built-in non-volatile memory by the central processing unit (CPU) becomes impossible. Accordingly, it has been clarified by the examination by the inventors prior to the present invention that the timing at which the fluctuation of the power supply voltage ends and the read operation can be performed again cannot be confirmed.

この原因を本発明に先立って本発明者等が詳細に検討したところ、以下に説明するメカニズムが明らかとされた。すなわち、中央処理ユニット(CPU)による命令フェッチ動作によって制御プログラムの格納のための内蔵不揮発性メモリのアクセス動作が開始されて、MONOS型で複数トランジスタ型メモリセルのNOR型フラッシュメモリの全ビット線の電源電圧レベルのプリチャージが開始される。従って、アクセス動作開始時の全ビット線のプリチャージによって電源電圧レベルが低下するものである。その後、全ビット線に接続された全センスアンプが活性化され、全センスアンプの全センス出力信号からカラムゲート回路により選択された少なくとも32ビットのデータ出力信号が少なくとも32個の活性化されたデータ出力バッファ回路を介して内部データバスに出力される。従って、全センスアンプと少なくとも32個のデータ出力バッファ回路とが活性化されて、内蔵不揮発性メモリの内部データバスへのデータ出力動作によって内蔵不揮発性メモリの電源電圧レベルが大幅に低下する。尚、内蔵不揮発性メモリの電源電圧は、シングルチップマイクロコンピュータのCPUコアの電源電圧によって決定される。   The inventors examined the cause of this in advance prior to the present invention, and as a result, the mechanism described below was clarified. That is, an access operation of the built-in nonvolatile memory for storing the control program is started by an instruction fetch operation by the central processing unit (CPU), and all bit lines of the NOR type flash memory of the MONOS type multi-transistor type memory cell are started. Power supply voltage level precharge is started. Therefore, the power supply voltage level is lowered by precharging all the bit lines at the start of the access operation. Thereafter, all the sense amplifiers connected to all the bit lines are activated, and at least 32 bits of data output signals selected by the column gate circuit from all the sense output signals of all the sense amplifiers are activated. The data is output to the internal data bus via the output buffer circuit. Accordingly, all the sense amplifiers and at least 32 data output buffer circuits are activated, and the power supply voltage level of the built-in nonvolatile memory is greatly lowered by the data output operation to the internal data bus of the built-in nonvolatile memory. The power supply voltage of the built-in nonvolatile memory is determined by the power supply voltage of the CPU core of the single chip microcomputer.

一方、マイクロコンピュータはパイプライン動作を実行するので、中央処理ユニット(CPU)による命令フェッチ動作と平行して、マイクロコンピュータの命令実行動作が実行される。一方、命令実行動作には、中央処理ユニット(CPU)の命令実行動作だけではなく、浮動小数点演算ユニット(FPU)やデジタル乗算器(MULT)の命令実行動作と更にダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)の命令実行動作が含まれる。尚、中央処理ユニット(CPU)と浮動小数点演算ユニット(FPU)とデジタル乗算器(MULT)の電源電圧はシングルチップマイクロコンピュータのCPUコアの電源電圧によって決定され、ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)もCPUコアの電源電圧を使用する。上述した種々の命令実行動作のうちで重負荷の命令実行動作に際しては、CPUコアの電源電圧レベルが大幅に低下する。   On the other hand, since the microcomputer executes the pipeline operation, the instruction execution operation of the microcomputer is executed in parallel with the instruction fetch operation by the central processing unit (CPU). On the other hand, in the instruction execution operation, not only the instruction execution operation of the central processing unit (CPU), but also the instruction execution operation of the floating point arithmetic unit (FPU) and the digital multiplier (MULT) and the direct memory access controller (DMAC). Instruction execution operations are included. The power supply voltage of the central processing unit (CPU), the floating point arithmetic unit (FPU), and the digital multiplier (MULT) is determined by the power supply voltage of the CPU core of the single chip microcomputer, and the direct memory access controller (DMAC) is also the CPU. Use the core supply voltage. Of the various instruction execution operations described above, the power supply voltage level of the CPU core is greatly reduced during heavy load instruction execution operations.

その結果、内蔵不揮発性メモリの内部データバスへのデータ出力動作によるCPUコアの電源電圧レベルの大幅な低下と重負荷の命令実行動作によるCPUコアの電源電圧レベルの大幅な低下とが重畳されるので、CPUコアの電源電圧レベルは更に大幅に低下するものである。従って、この重畳によりCPUコアの電源電圧レベルが大幅に低下する期間では、内蔵不揮発性メモリの内部データバスへのデータ出力動作が不可能となる。その結果、中央処理ユニット(CPU)による内蔵不揮発性メモリの読み出し動作が不可能となり、電源電圧の変動が終了して読み出し動作が再び可能となるタイミングを確認できないものとなる。   As a result, a significant decrease in the CPU core power supply voltage level due to the data output operation to the internal data bus of the built-in nonvolatile memory is superimposed on a large decrease in the CPU core power supply voltage level due to the heavy load instruction execution operation. Therefore, the power supply voltage level of the CPU core is further greatly reduced. Therefore, the data output operation to the internal data bus of the built-in nonvolatile memory becomes impossible during the period in which the power supply voltage level of the CPU core is greatly reduced due to this superposition. As a result, the reading operation of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit (CPU) becomes impossible, and it becomes impossible to confirm the timing when the fluctuation of the power supply voltage is finished and the reading operation becomes possible again.

このような課題を解決するための手段等を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は、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。   Means for solving such problems will be described below, but other problems and novel features will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本願において開示される代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。   The outline of the typical embodiment disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、代表的な実施の形態による半導体集積回路(1)は、中央処理ユニット(11A)と内蔵不揮発性メモリ(12)と内部電源回路(13A、B、C)と内部電源電圧検出回路(16)とを具備する。   That is, the semiconductor integrated circuit (1) according to the representative embodiment includes a central processing unit (11A), a built-in nonvolatile memory (12), internal power supply circuits (13A, B, C), and an internal power supply voltage detection circuit (16). ).

前記内蔵不揮発性メモリ(12)は、前記中央処理ユニット(11A)により実行されるプログラムを格納可能とされる。   The built-in nonvolatile memory (12) can store a program executed by the central processing unit (11A).

前記内部電源回路(13A、B、C)は内部動作電圧(VDD_ROM)を生成して、当該内部動作電圧(VDD_ROM)を前記内蔵不揮発性メモリ(12)に供給可能とされる。 The internal power supply circuit (13A, B, C) is to generate an internal operating voltage (V DD _ROM), is with the internal operating voltage (V DD _ROM) can be supplied to the internal nonvolatile memory (12).

前記内蔵不揮発性メモリ(12)の読み出し動作が危険となるレベルに前記内部動作電圧(VDD_ROM)が低下することを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出可能とされ、この検出結果に応答して前記中央処理ユニット(11A)による前記内蔵不揮発性メモリ(12)の前記読み出し動作が停止される。 It said internal nonvolatile said internal operating voltage to a level that the read operation is a risk of the memory (12) (V DD _ROM) said internal power supply voltage detecting circuit to decrease (16) is detectable, the detection result In response, the reading operation of the built-in nonvolatile memory (12) by the central processing unit (11A) is stopped.

前記内部動作電圧(VDD_ROM)の低下後に前記内蔵不揮発性メモリ(12)の読み出し動作が安全となるレベルに前記内部動作電圧(VDD_ROM)が上昇することを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出可能とされ、この検出結果に応答して前記中央処理ユニット(11A)による前記内蔵不揮発性メモリ(12)の前記読み出し動作が再開されることを特徴とする(図1参照)。 The internal operating voltage (V DD _ROM) said internal power supply voltage detecting circuit in that the said internal operating voltage to a level that the read operation is safe internal nonvolatile memory (12) (V DD _ROM) rises after lowering of the ( 16) can be detected, and in response to the detection result, the reading operation of the built-in nonvolatile memory (12) by the central processing unit (11A) is resumed (see FIG. 1).

本願において開示される実施の形態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、下記の通りである。   The following is a brief description of an effect obtained by the typical embodiment of the embodiments disclosed in the present application.

すなわち、本半導体集積回路によれば、内蔵不揮発性メモリの電源電圧の低下時には中央処理ユニットによる内蔵不揮発性メモリの読み出し動作を中断して更に電源電圧の変動が終了した際に中央処理ユニットによる内蔵不揮発性メモリの再読み出し動作を実行することができる。   That is, according to this semiconductor integrated circuit, when the power supply voltage of the built-in nonvolatile memory is lowered, the reading operation of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit is interrupted, and when the fluctuation of the power supply voltage is finished, the built-in by the central processing unit A re-read operation of the non-volatile memory can be executed.

図1は、実施の形態1による半導体集積回路1のCPUコア10の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 according to the first embodiment. 図2は、図1に示した実施の形態1の半導体集積回路1でCPUコア10により実行される命令フェッチ動作を含む理想的なパイプライン動作を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an ideal pipeline operation including an instruction fetch operation executed by the CPU core 10 in the semiconductor integrated circuit 1 according to the first embodiment shown in FIG. 図3は、図1に示した実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10の電源電圧検出回路16が内蔵不揮発性メモリ12の動作電源電圧VDD_ROMの低下を検出してこの第1検出結果に応答してフェッチ割り込みコントローラ17がハイレベル“H”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQを生成する様子を示す図である。3, the first to detect a drop in operating voltage V DD _ROM power supply voltage detection circuit 16 is the internal nonvolatile memory 12 of the CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 It is a figure which shows a mode that the fetch interrupt controller 17 produces | generates the high level "H" fetch interrupt request signal F_IRQ in response to the detection result. 図4は、図3に示した第3サイクル時間T3から第6サイクル時間T6の期間でのフェッチ割り込み要求信号F_IRQと内部バスクロックInt_Bus_Clkと内部アドレスバスInt_Adr_Busと内部データバスInt_Dt_Busとその他のメモリアクセス信号の波形変化を示す図である。4 shows the fetch interrupt request signal F_IRQ, the internal bus clock Int_Bus_Clk, the internal address bus Int_Adr_Bus, the internal data bus Int_Dt_Bus, and other memory access signals in the period from the third cycle time T3 to the sixth cycle time T6 shown in FIG. It is a figure which shows the waveform change. 図5は、図1に示した実施の形態1の半導体集積回路1でCPUコア10により実行される命令フェッチ動作を含む実際のパイプライン動作を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an actual pipeline operation including an instruction fetch operation executed by the CPU core 10 in the semiconductor integrated circuit 1 according to the first embodiment shown in FIG. 図6は、図1に示した実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10に含まれた内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a structure of a built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 included in the CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 according to the first embodiment shown in FIG. 図7は、図6に示した実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10に含まれた内蔵不揮発性メモリ12のスプリットゲート型メモリセルを構成する不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの構造を示す図である。FIG. 7 shows a structure of a nonvolatile flash memory cell F_MC constituting a split gate type memory cell of the built-in nonvolatile memory 12 included in the CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 of the first embodiment shown in FIG. FIG. 図8は、図7に示した実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10に含まれた内蔵不揮発性メモリ12のスプリットゲート型メモリセルを構成する不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの電気的特性を示す図である。8 shows the electrical characteristics of the nonvolatile flash memory cell F_MC constituting the split gate type memory cell of the built-in nonvolatile memory 12 included in the CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 of the first embodiment shown in FIG. FIG. 図9は、本発明の比較参考例としての単一トランジスタ型メモリセルを構成する不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの構造を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a structure of a non-volatile flash memory cell F_MC constituting a single transistor type memory cell as a comparative reference example of the present invention. 図10は、実施の形態1によるCPUコア10を含んだシングルチップマイクロコンピュータとして構成された半導体集積回路1の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the semiconductor integrated circuit 1 configured as a single-chip microcomputer including the CPU core 10 according to the first embodiment.

1.実施の形態の概要
まず、本願において開示される代表的な実施の形態についてその概要を説明する。代表的な実施の形態の概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号は、それが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
1. First, an outline of a typical embodiment disclosed in the present application will be described. The reference numerals of the drawings referred to in parentheses in the outline description of the representative embodiment merely exemplify what is included in the concept of the component to which the reference numeral is attached.

〔1〕代表的な実施の形態による半導体集積回路(1)は、中央処理ユニット(11A)と内蔵不揮発性メモリ(12)と内部電源回路(13A、B、C)と内部電源電圧検出回路(16)とを具備する。   [1] A semiconductor integrated circuit (1) according to a typical embodiment includes a central processing unit (11A), a built-in nonvolatile memory (12), internal power supply circuits (13A, B, C), and an internal power supply voltage detection circuit ( 16).

前記内蔵不揮発性メモリ(12)は、前記中央処理ユニット(11A)により実行されるプログラムを格納可能とされる。   The built-in nonvolatile memory (12) can store a program executed by the central processing unit (11A).

前記内部電源回路(13A、B、C)は内部動作電圧(VDD_ROM)を生成して、当該内部動作電圧(VDD_ROM)を前記内蔵不揮発性メモリ(12)に供給可能とされる。 The internal power supply circuit (13A, B, C) is to generate an internal operating voltage (V DD _ROM), is with the internal operating voltage (V DD _ROM) can be supplied to the internal nonvolatile memory (12).

前記内蔵不揮発性メモリ(12)の読み出し動作が危険となるレベルに前記内部動作電圧(VDD_ROM)が低下することを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出可能とされ、この検出結果に応答して前記中央処理ユニット(11A)による前記内蔵不揮発性メモリ(12)の前記読み出し動作が停止される。 It said internal nonvolatile said internal operating voltage to a level that the read operation is a risk of the memory (12) (V DD _ROM) said internal power supply voltage detecting circuit to decrease (16) is detectable, the detection result In response, the reading operation of the built-in nonvolatile memory (12) by the central processing unit (11A) is stopped.

前記内部動作電圧(VDD_ROM)の低下後に前記内蔵不揮発性メモリ(12)の読み出し動作が安全となるレベルに前記内部動作電圧(VDD_ROM)が上昇することを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出可能とされ、この検出結果に応答して前記中央処理ユニット(11A)による前記内蔵不揮発性メモリ(12)の前記読み出し動作が再開されることを特徴とする(図1参照)。 The internal operating voltage (V DD _ROM) said internal power supply voltage detecting circuit in that the said internal operating voltage to a level that the read operation is safe internal nonvolatile memory (12) (V DD _ROM) rises after lowering of the ( 16) can be detected, and in response to the detection result, the reading operation of the built-in nonvolatile memory (12) by the central processing unit (11A) is resumed (see FIG. 1).

前記実施の形態によれば、内蔵不揮発性メモリの電源電圧の低下時には中央処理ユニットによる内蔵不揮発性メモリの読み出し動作を中断して更に電源電圧の変動が終了した際に中央処理ユニットによる内蔵不揮発性メモリの再読み出し動作を実行することができる。   According to the embodiment, when the power supply voltage of the built-in nonvolatile memory is lowered, the reading operation of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit is interrupted, and when the fluctuation of the power supply voltage is further finished, the built-in nonvolatile data by the central processing unit A memory re-read operation can be performed.

好適な実施の形態では、前記内蔵不揮発性メモリ(12)の読み出し動作が不可能となる前記内部動作電圧(VDD_ROM)の動作下限電圧(VDD_limit)の電圧レベルよりも高い電圧レベルに設定された第1しきい値(Vth1)以下に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が低下することを、前記内部電源電圧検出回路(16)が検出可能とされる。 In a preferred embodiment, the higher voltage level than the voltage level of the minimum operating voltage (V DD _limit) of the internal operating voltage reading operation of the internal nonvolatile memory (12) becomes impossible (V DD _ROM) The internal power supply voltage detection circuit (16) can detect that the internal operating voltage (V DD _ROM) falls below the set first threshold value (Vth1).

前記第1しきい値(Vth1)以下に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が低下した後に前記第1しきい値(Vth1)の電圧レベルよりも高い電圧レベルに設定された第2しきい値(Vth2)以上に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が上昇することを、前記内部電源電圧検出回路(16)が検出可能とされる。 The second threshold value first threshold (Vth1) the internal operating voltage below (V DD _ROM) is set to a voltage level higher than the voltage level of the first threshold value (Vth1) after reduction (Vth2) said that the internal operating voltage (V DD _ROM) rises above, the internal power supply voltage detecting circuit (16) is detectable.

前記第1しきい値(Vth1)以下に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が低下することを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出して、前記内部電源電圧検出回路(16)は第1検出結果を生成する。 Said that the internal operating voltage (V DD _ROM) decreases the internal power supply voltage detection circuit (16) is detected below the first threshold value (Vth1), the internal power supply voltage detecting circuit (16) is first 1 detection result is generated.

前記第1しきい値(Vth1)以下に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が低下した際に前記内部電源電圧検出回路(16)から生成される前記第1検出結果に応答して、前記中央処理ユニット(11A)による前記内蔵不揮発性メモリ(12)の前記読み出し動作が停止される。 In response to the internal operating voltage (V DD _ROM) said internal power supply voltage detecting circuit (16) said first detection result generated from upon decreased below the first threshold value (Vth1), the central The reading operation of the built-in nonvolatile memory (12) by the processing unit (11A) is stopped.

前記第2しきい値(Vth2)以上に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が上昇することを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出して、前記内部電源電圧検出回路(16)は第2検出結果を生成する。 Said that the internal operating voltage (V DD _ROM) increases the internal power supply voltage detection circuit (16) detects the second threshold value (Vth2) or more, the internal power supply voltage detecting circuit (16) is first 2 Generate a detection result.

前記第2しきい値(Vth2)以上に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が上昇した際に前記内部電源電圧検出回路(16)から生成される前記第2検出結果に応答して、前記中央処理ユニット(11A)による前記内蔵不揮発性メモリ(12)の前記読み出し動作が再開されることを特徴とするものである(図1参照)。 In response to the internal operating voltage (V DD _ROM) said internal power supply voltage and the second detection result generated from the detection circuit (16) when rises to the second threshold value (Vth2) or more, the central The read operation of the built-in nonvolatile memory (12) by the processing unit (11A) is resumed (see FIG. 1).

他の好適な実施の形態では、前記中央処理ユニット(11A)は、前記内蔵不揮発性メモリ(12)の前記読み出し動作を実行することにより前記内蔵不揮発性メモリ(12)に格納された前記プログラムの命令フェッチ動作を実行する命令フェッチユニット(11A)を含む。   In another preferred embodiment, the central processing unit (11A) executes the read operation of the built-in nonvolatile memory (12) to execute the program stored in the built-in nonvolatile memory (12). An instruction fetch unit (11A) for executing an instruction fetch operation is included.

前記第1しきい値(Vth1)以下に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が低下した際に前記内部電源電圧検出回路(16)から生成される前記第1検出結果に応答して、前記命令フェッチユニット(11A)による前記命令フェッチ動作が停止される。 In response to the first detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit (16) when the internal operating voltage (V DD _ROM) drops below the first threshold (Vth1), the command The instruction fetch operation by the fetch unit (11A) is stopped.

前記第2しきい値(Vth2)以上に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が上昇した際に前記内部電源電圧検出回路(16)から生成される前記第2検出結果に応答して、前記命令フェッチユニット(11A)による前記命令フェッチ動作が再開されることを特徴とするものである(図1参照)。 In response to the internal operating voltage (V DD _ROM) said internal power supply voltage and the second detection result generated from the detection circuit (16) when rises to the second threshold value (Vth2) or more, the instruction The instruction fetch operation by the fetch unit (11A) is resumed (see FIG. 1).

更に他の好適な実施の形態では、前記半導体集積回路(1)は、フェッチ割り込みコントローラ(17)を更に具備する。   In still another preferred embodiment, the semiconductor integrated circuit (1) further includes a fetch interrupt controller (17).

前記フェッチ割り込みコントローラ(17)には、前記内部電源電圧検出回路(16)から生成される前記第1検出結果と前記内部電源電圧検出回路(16)から生成される前記第2検出結果とが供給される。   The fetch interrupt controller (17) is supplied with the first detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit (16) and the second detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit (16). Is done.

前記第1しきい値(Vth1)以下に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が低下した際に前記内部電源電圧検出回路(16)から生成される前記第1検出結果に応答して、前記フェッチ割り込みコントローラ(17)は前記命令フェッチユニット(11A)による前記命令フェッチ動作を停止する。 In response to the internal operating voltage (V DD _ROM) said internal power supply voltage detecting circuit (16) said first detection result generated from upon decreased below the first threshold value (Vth1), the fetch The interrupt controller (17) stops the instruction fetch operation by the instruction fetch unit (11A).

前記第2しきい値(Vth2)以上に前記内部動作電圧(VDD_ROM)が上昇した際に前記内部電源電圧検出回路(16)から生成される前記第2検出結果に応答して、前記フェッチ割り込みコントローラ(17)は前記中央処理ユニット(11A)による前記命令フェッチユニット(11A)による前記命令フェッチ動作を再開することを特徴とするものである(図1参照)。 In response to the internal operating voltage (V DD _ROM) said internal power supply voltage and the second detection result generated from the detection circuit (16) when rises to the second threshold value (Vth2) or more, the fetch The interrupt controller (17) restarts the instruction fetch operation by the instruction fetch unit (11A) by the central processing unit (11A) (see FIG. 1).

より好適な実施の形態では、前記半導体集積回路は、命令フェッチステージ(IF)と命令デコードステージ(ID)と命令実行ステージ(EX)とメモリアクセスステージ(MEM)とを少なくとも含むパイプライン動作を実行するものである。   In a more preferred embodiment, the semiconductor integrated circuit executes a pipeline operation including at least an instruction fetch stage (IF), an instruction decode stage (ID), an instruction execution stage (EX), and a memory access stage (MEM). To do.

前記命令フェッチステージ(IF)は、前記命令フェッチユニット(11A)の前記命令フェッチ動作によって実行される。   The instruction fetch stage (IF) is executed by the instruction fetch operation of the instruction fetch unit (11A).

前記命令デコードステージ(ID)は、前記命令フェッチステージ(IF)の前記命令フェッチ動作によりフェッチされた命令のデコードを実行する。   The instruction decode stage (ID) executes decoding of an instruction fetched by the instruction fetch operation of the instruction fetch stage (IF).

前記命令実行ステージ(EX)は、前記命令デコードステージ(ID)でデコードされた命令を実行する。   The instruction execution stage (EX) executes the instruction decoded in the instruction decode stage (ID).

前記メモリアクセスステージ(MEM)は、前記命令実行ステージ(EX)で実行された命令の実行結果のメモリへの格納を実行することを特徴とするものである(図2参照)。   The memory access stage (MEM) executes storage of the execution result of the instruction executed in the instruction execution stage (EX) in a memory (see FIG. 2).

他のより好適な実施の形態では、前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した期間中(T4、T5)に前記命令フェッチユニット(11A)の前記命令フェッチ動作によってフェッチされるべき命令に関して、当該フェッチされるべき命令の前記命令実行ステージ(EX)の期間中にノーオペレーション(Nop)が実行されることを特徴とする(図5参照)。   In another more preferred embodiment, it is to be fetched by the instruction fetch operation of the instruction fetch unit (11A) during a period (T4, T5) in which the internal operating voltage drops below the first threshold. Regarding an instruction, a no operation (Nop) is executed during the instruction execution stage (EX) of the instruction to be fetched (see FIG. 5).

更に他のより好適な実施の形態は、前記半導体集積回路(1)は、他の機能ブロック(11B)を更に具備する。   In still another more preferred embodiment, the semiconductor integrated circuit (1) further includes another functional block (11B).

前記内部電源回路(13A、B、C)は、前記内部動作電圧(VDD_ROM)を前記中央処理ユニット(11A)と前記他の機能ブロック(11B)とに更に供給可能とされる。 The internal power supply circuit (13A, B, C) is further can be supplied to said internal operating voltage (V DD _ROM) said central processing unit (11A) and the other functional blocks (11B).

前記中央処理ユニット(11A)の動作電圧(VDD_CPU)と前記他の機能ブロック(11B)の動作電圧(VDD_FPU)とが前記内蔵不揮発性メモリ(12)に供給される前記内部動作電圧(VDD_ROM)に重畳され、当該重畳された前記内部動作電圧(VDD_ROM)の電圧レベルを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出可能とされる。 Operating voltage of the central processing unit (11A) (V DD _CPU) and the other functional blocks operating voltage of (11B) (V DD _FPU) and said internal operating voltage supplied to said internal nonvolatile memory (12) It is superimposed on (V DD _ROM), wherein the voltage level of the superimposed said internal operating voltage (V DD _ROM) internal power supply voltage detecting circuit (16) is detectable.

前記第1しきい値(Vth1)以下に前記重畳された内部動作電圧(VDD_ROM)が低下することを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出して、前記内部電源電圧検出回路(16)は前記第1検出結果を生成する。 Wherein the superimposed internal operating voltage (V DD _ROM) is detected by the internal power supply voltage detecting circuit (16) to be lowered to the first threshold value (Vth1) below, the internal power supply voltage detecting circuit (16 ) Generates the first detection result.

前記第2しきい値(Vth2)以上に前記重畳された内部動作電圧(VDD_ROM)が上昇することを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出して、前記内部電源電圧検出回路(16)は第2検出結果を生成することを特徴とするものである(図1参照)。 Wherein the superimposed internal operating voltage (V DD _ROM) is that the internal power supply voltage detecting circuit (16) detects rises to the second threshold value (Vth2) or more, the internal power supply voltage detecting circuit (16 ) Is characterized in that the second detection result is generated (see FIG. 1).

別のより好適な実施の形態では、前記他の機能ブロックは、浮動小数点演算ユニット(11B)であることを特徴とするものである(図1参照)。   In another more preferred embodiment, the other functional block is a floating point arithmetic unit (11B) (see FIG. 1).

更に別のより好適な実施の形態では、前記内蔵不揮発性メモリ(12)は、複数のビット線の各ビット線に複数の不揮発性メモリセル(F_MC)が並列に接続されたNOR型不揮発性メモリであることを特徴とするものである(図6参照)。   In still another more preferred embodiment, the built-in nonvolatile memory (12) is a NOR nonvolatile memory in which a plurality of nonvolatile memory cells (F_MC) are connected in parallel to each bit line of a plurality of bit lines. (See FIG. 6).

具体的な実施の形態では、前記複数の不揮発性メモリセルの各メモリセル(F_MC)は、前記各ビット線と接地電位の間に直列接続された選択トランジスタ(QnS)とメモリトランジスタ(QnM)とを含んだスプリットゲート型不揮発性メモリセルであることを特徴とするものである(図6参照)。   In a specific embodiment, each memory cell (F_MC) of the plurality of nonvolatile memory cells includes a selection transistor (QnS) and a memory transistor (QnM) connected in series between each bit line and a ground potential. This is a split gate nonvolatile memory cell including the above (see FIG. 6).

他の具体的な実施の形態では、前記メモリトランジスタ(QnM)は、第1酸化膜と窒化膜と第2酸化膜との三層ゲート絶縁膜を使用するMONOS型構造を有することを特徴とするものである(図10参照)。   In another specific embodiment, the memory transistor (QnM) has a MONOS type structure using a three-layer gate insulating film of a first oxide film, a nitride film, and a second oxide film. (See FIG. 10).

より具体的な実施の形態では、前記内蔵不揮発性メモリ(12)は、前記中央処理ユニット(11A)による命令の実行結果を格納可能とされたことを特徴とするものである。   In a more specific embodiment, the built-in nonvolatile memory (12) is capable of storing an execution result of an instruction by the central processing unit (11A).

他のより具体的な実施の形態では、前記中央処理ユニットと前記内蔵不揮発性メモリと前記内部電源回路と前記内部電源電圧検出回路と前記フェッチ割り込みコントローラとを含むCPUコア(10)には、ダイレクトメモリアクセスコントローラ(21)とバスステートコントローラ(22)と割り込みコントローラ(23)とを少なくとも含む周辺コア(20)が接続される。   In another more specific embodiment, the CPU core (10) including the central processing unit, the built-in nonvolatile memory, the internal power supply circuit, the internal power supply voltage detection circuit, and the fetch interrupt controller is directly connected to the CPU core (10). A peripheral core (20) including at least a memory access controller (21), a bus state controller (22), and an interrupt controller (23) is connected.

前記CPUコア(10)には、アナログ・デジタル変換器(31)とデジタル・アナログ変換器(32)とを少なくとも含むアナログコア(30)が更に接続されたことを特徴とするものである。   The CPU core (10) is further connected to an analog core (30) including at least an analog / digital converter (31) and a digital / analog converter (32).

最も具体的な実施の形態では、前記CPUコア(10)と前記周辺コア(20)と前記アナログコア(30)とを具備する前記半導体集積回路(1)は、シングルチップマイクロコンピュータであることを特徴とするものである(図10参照)。   In the most specific embodiment, the semiconductor integrated circuit (1) including the CPU core (10), the peripheral core (20), and the analog core (30) is a single chip microcomputer. It is a characteristic (see FIG. 10).

〔2〕別の観点の代表的な実施の形態は、中央処理ユニット(11A)と内蔵不揮発性メモリ(12)と内部電源回路(13A、B、C)と内部電源電圧検出回路(16)とを具備する半導体集積回路(1)の動作方法である。   [2] A typical embodiment of another viewpoint is that a central processing unit (11A), a built-in nonvolatile memory (12), an internal power supply circuit (13A, B, C), an internal power supply voltage detection circuit (16), The operation method of the semiconductor integrated circuit (1) comprising:

前記内蔵不揮発性メモリ(12)は、前記中央処理ユニット(11A)により実行されるプログラムを格納可能とされる。   The built-in nonvolatile memory (12) can store a program executed by the central processing unit (11A).

前記内部電源回路(13A、B、C)は内部動作電圧(VDD_ROM)を生成して、当該内部動作電圧(VDD_ROM)を前記内蔵不揮発性メモリ(12)に供給可能とされる。 The internal power supply circuit (13A, B, C) is to generate an internal operating voltage (V DD _ROM), is with the internal operating voltage (V DD _ROM) can be supplied to the internal nonvolatile memory (12).

前記内蔵不揮発性メモリ(12)の読み出し動作が危険となるレベルに前記内部動作電圧(VDD_ROM)が低下することを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出可能とされ、この検出結果に応答して前記中央処理ユニット(11A)による前記内蔵不揮発性メモリ(12)の前記読み出し動作が停止される。 It said internal nonvolatile said internal operating voltage to a level that the read operation is a risk of the memory (12) (V DD _ROM) said internal power supply voltage detecting circuit to decrease (16) is detectable, the detection result In response, the reading operation of the built-in nonvolatile memory (12) by the central processing unit (11A) is stopped.

前記内部動作電圧(VDD_ROM)の低下後に前記内蔵不揮発性メモリ(12)の読み出し動作が安全となるレベルに前記内部動作電圧(VDD_ROM)が上昇することを前記内部電源電圧検出回路(16)が検出可能とされ、この検出結果に応答して前記中央処理ユニット(11A)による前記内蔵不揮発性メモリ(12)の前記読み出し動作が再開されることを特徴とする(図1参照)。 The internal operating voltage (V DD _ROM) said internal power supply voltage detecting circuit in that the said internal operating voltage to a level that the read operation is safe internal nonvolatile memory (12) (V DD _ROM) rises after lowering of the ( 16) can be detected, and in response to the detection result, the reading operation of the built-in nonvolatile memory (12) by the central processing unit (11A) is resumed (see FIG. 1).

前記実施の形態によれば、内蔵不揮発性メモリの電源電圧の低下時には中央処理ユニットによる内蔵不揮発性メモリの読み出し動作を中断して更に電源電圧の変動が終了した際に中央処理ユニットによる内蔵不揮発性メモリの再読み出し動作を実行することができる。   According to the embodiment, when the power supply voltage of the built-in nonvolatile memory is lowered, the reading operation of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit is interrupted, and when the fluctuation of the power supply voltage is further finished, the built-in nonvolatile data by the central processing unit A memory re-read operation can be performed.

2.実施の形態の詳細
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
2. Details of Embodiment Next, the embodiment will be described in more detail. In all the drawings for explaining the best mode for carrying out the invention, components having the same functions as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.

[実施の形態1]
《半導体集積回路のCPUコアの構成》
図1は、実施の形態1による半導体集積回路1のCPUコア10の構成を示す図である。
[Embodiment 1]
<Configuration of CPU core of semiconductor integrated circuit>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 according to the first embodiment.

図1に示した実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10は、中央処理ユニット(CPU)11Aと浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bと内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12と内部電源回路13A、B、Cと内部電源スイッチ14A、Bと基準電圧発生回路15と内部電源電圧検出回路16とフェッチ割り込みコントローラ(Fetach_ICU)17とを含んでいる。更に、このCPUコア10は、接地配線GNDと内部アドレスバスInt_Adr_Busと内部データバスInt_Dt_Busとを含んだものである。   The CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes a central processing unit (CPU) 11A, a floating point arithmetic unit (FPU) 11B, a built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12, and an internal power supply circuit. 13A, 13B and 13C, internal power supply switches 14A and 14B, a reference voltage generation circuit 15, an internal power supply voltage detection circuit 16, and a fetch interrupt controller (Fetch_ICU) 17. Further, the CPU core 10 includes a ground wiring GND, an internal address bus Int_Adr_Bus, and an internal data bus Int_Dt_Bus.

≪中央処理ユニットと内蔵不揮発性メモリ≫
中央処理ユニット(CPU)11Aは内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12に格納された制御プログラムを読み出すための命令フェッチ動作を実行するフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1を含んでいる。このフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1は、内部アドレスバスInt_Adr_Busと内部データバスInt_Dt_Busとを介して、内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12に接続されている。内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12は、上述した本発明者等による本発明に先立った検討されたように複数トランジスタ型メモリセルとMONOS構造とを採用したNOR型フラッシュメモリにより構成されたものである。
≪Central processing unit and built-in nonvolatile memory≫
The central processing unit (CPU) 11A includes a fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 that executes an instruction fetch operation for reading a control program stored in a built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12. The fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 is connected to a built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 via an internal address bus Int_Adr_Bus and an internal data bus Int_Dt_Bus. The built-in non-volatile memory (Flash ROM) 12 is composed of a NOR type flash memory that employs a multi-transistor type memory cell and a MONOS structure as discussed above prior to the present invention by the present inventors. is there.

≪浮動小数点演算ユニット≫
図1では図示されていないが浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bは、中央処理ユニット(CPU)11Aと粗結合されている。従って、中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1によってフェッチされた命令が浮動小数点演算である場合には、粗結合を介して中央処理ユニット(CPU)11Aから浮動小数点演算命令が浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bに供給される。この浮動小数点演算命令に従って浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bは、図示されない内蔵揮発性メモリ(RAM)に格納されたオペランドを読み出してこのオペランドに関して浮動小数点演算を実行して、その演算結果も内蔵揮発性メモリ(RAM)に格納する。
<< Floating-point arithmetic unit >>
Although not shown in FIG. 1, the floating point arithmetic unit (FPU) 11B is roughly coupled to the central processing unit (CPU) 11A. Accordingly, when the instruction fetched by the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 of the central processing unit (CPU) 11A is a floating-point operation, the floating-point arithmetic instruction is floated from the central processing unit (CPU) 11A via the coarse coupling. It is supplied to the decimal point arithmetic unit (FPU) 11B. In accordance with this floating-point arithmetic instruction, the floating-point arithmetic unit (FPU) 11B reads an operand stored in a built-in volatile memory (RAM) (not shown), executes a floating-point arithmetic on this operand, and the operation result is also stored in the internal volatile memory. Stored in a random access memory (RAM).

≪基準電圧発生回路≫
基準電圧発生回路(RVG)15は、例えば半導体製造プロセス(P)と半導体チップ温度(T)と電源電圧(V)との変化に実質的に依存しない略一定の電圧である基準電圧Vrefを生成して、この基準電圧Vrefは内部電源回路13A、B、Cに供給される。例えば、基準電圧発生回路(RVG)15はバンドギャップ基準電圧発生回路であり、シリコンのバンドギャップ電圧である略1.2ボルトの電圧レベルを有する基準電圧Vrefが生成される。
≪Reference voltage generation circuit≫
The reference voltage generation circuit (RVG) 15 generates a reference voltage Vref that is a substantially constant voltage that does not substantially depend on changes in, for example, the semiconductor manufacturing process (P), the semiconductor chip temperature (T), and the power supply voltage (V). The reference voltage Vref is supplied to the internal power supply circuits 13A, B, and C. For example, the reference voltage generating circuit (RVG) 15 is a band gap reference voltage generating circuit, and generates a reference voltage Vref having a voltage level of approximately 1.2 volts, which is a silicon band gap voltage.

≪内部電源回路≫
内部電源回路13Aは差動増幅器13A1と出力トランジスタ13A2とを含み、差動増幅器13A1の反転入力端子−には基準電圧発生回路(RVG)15から生成される基準電圧Vrefが供給される。例えば、出力トランジスタ13A2はPチャネルMOSトランジスタによって構成され、このトランジスタのソースには半導体集積回路1の外部から供給される外部電源電圧Vccが供給され、このトランジスタのゲートとドレインは差動増幅器13A1の出力端子と非反転入力端子+とそれぞれ接続される。内部電源回路13Aの出力トランジスタ13A2からは基準電圧Vrefの電圧レベルと一致するように負帰還制御された動作電源電圧VDD_CPUが生成されて、この動作電源電圧VDD_CPUは中央処理ユニット(CPU)11Aに供給される。
≪Internal power supply circuit≫
The internal power supply circuit 13A includes a differential amplifier 13A1 and an output transistor 13A2. A reference voltage Vref generated from a reference voltage generation circuit (RVG) 15 is supplied to an inverting input terminal − of the differential amplifier 13A1. For example, the output transistor 13A2 is composed of a P-channel MOS transistor, and an external power supply voltage Vcc supplied from the outside of the semiconductor integrated circuit 1 is supplied to the source of this transistor, and the gate and drain of this transistor are the differential amplifier 13A1. The output terminal is connected to the non-inverting input terminal +. From the output transistor 13A2 of the internal power supply circuit 13A by negative feedback controlled operating voltage V DD _CPU is generated to match the voltage level of the reference voltage Vref, the operation power supply voltage V DD _CPU a central processing unit (CPU ) Is supplied to 11A.

内部電源回路13Bは差動増幅器13B1と出力トランジスタ13B2とを含み、差動増幅器13B1の反転入力端子−には基準電圧発生回路(RVG)15から生成される基準電圧Vrefが供給される。例えば、出力トランジスタ13B2はPチャネルMOSトランジスタによって構成され、このトランジスタのソースには半導体集積回路1の外部から供給される外部電源電圧Vccが供給され、このトランジスタのゲートとドレインは差動増幅器13B1の出力端子と非反転入力端子+とそれぞれ接続される。内部電源回路13Bの出力トランジスタ13B2からは基準電圧Vrefの電圧レベルと一致するように負帰還制御された動作電源電圧VDD_FPUが生成されて、この動作電源電圧VDD_FPUは浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bに供給される。 The internal power supply circuit 13B includes a differential amplifier 13B1 and an output transistor 13B2. A reference voltage Vref generated from a reference voltage generation circuit (RVG) 15 is supplied to an inverting input terminal − of the differential amplifier 13B1. For example, the output transistor 13B2 is composed of a P-channel MOS transistor, and an external power supply voltage Vcc supplied from the outside of the semiconductor integrated circuit 1 is supplied to the source of this transistor, and the gate and drain of this transistor are the differential amplifier 13B1. The output terminal is connected to the non-inverting input terminal +. The output transistor 13B2 of the internal power supply circuit 13B generates an operation power supply voltage V DD _FPU that is subjected to negative feedback control so as to coincide with the voltage level of the reference voltage Vref. The operation power supply voltage V DD _FPU is a floating point arithmetic unit ( FPU) 11B.

内部電源回路13Cは差動増幅器13C1と出力トランジスタ13C2とを含み、差動増幅器13C1の反転入力端子−には基準電圧発生回路(RVG)15から生成される基準電圧Vrefが供給される。例えば、出力トランジスタ13C2はPチャネルMOSトランジスタによって構成され、このトランジスタのソースには半導体集積回路1の外部から供給される外部電源電圧Vccが供給され、このトランジスタのゲートとドレインは差動増幅器13C1の出力端子と非反転入力端子+とそれぞれ接続される。内部電源回路13Cの出力トランジスタ13C2からは基準電圧Vrefの電圧レベルと一致するように負帰還制御された動作電源電圧VDD_ROMが生成されて、この動作電源電圧VDD_ROMは内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12に供給される。 The internal power supply circuit 13C includes a differential amplifier 13C1 and an output transistor 13C2. The reference voltage Vref generated from the reference voltage generation circuit (RVG) 15 is supplied to the inverting input terminal − of the differential amplifier 13C1. For example, the output transistor 13C2 is composed of a P-channel MOS transistor, and the source of this transistor is supplied with an external power supply voltage Vcc supplied from the outside of the semiconductor integrated circuit 1. The gate and drain of this transistor are connected to the differential amplifier 13C1. The output terminal is connected to the non-inverting input terminal +. From the output transistor 13C2 of the internal power supply circuit 13C negative feedback controlled operating voltage V DD _ROM is generated to match the voltage level of the reference voltage Vref, the operation power supply voltage V DD _ROM internal nonvolatile memory ( Flash ROM) 12 is supplied.

≪内部電源スイッチ≫
図1に示したように内部電源回路13Aの電源出力端子と内部電源回路13Cの電源出力端子との間には内部電源スイッチ14Aが接続され、内部電源回路13Aの電源出力端子と内部電源回路13Bの電源出力端子との間には内部電源スイッチ14Bが接続されている。
≪Internal power switch≫
As shown in FIG. 1, an internal power switch 14A is connected between the power output terminal of the internal power circuit 13A and the power output terminal of the internal power circuit 13C, and the power output terminal of the internal power circuit 13A and the internal power circuit 13B. An internal power switch 14B is connected between the power output terminals of the two.

低消費電力の実現のために内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12を電源遮断状態に制御する場合には、内部電源回路13Cの差動増幅器13C1と出力トランジスタ13C2とはオフ状態に制御されて、更に内部電源スイッチ14Aがオフ状態に制御される。従って、複数の動作電源電圧VDD_CPU、VDD_FPU、VDD_ROMの内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12への供給が停止されるので、内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12は電源遮断状態に制御される。 When the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 is controlled to be in a power cut-off state in order to realize low power consumption, the differential amplifier 13C1 and the output transistor 13C2 of the internal power supply circuit 13C are controlled to be in an off state. Further, the internal power switch 14A is controlled to be turned off. Accordingly, the supply of the plurality of operation power supply voltages V DD — CPU, V DD — FPU, and V DD — ROM to the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 is stopped, so that the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 is in a power-off state. Controlled.

また、低消費電力の実現のために中央処理ユニット(CPU)11Aを電源遮断状態に制御する場合には、内部電源回路13Aの差動増幅器13A1と出力トランジスタ13A2とはオフ状態に制御され、更に内部電源スイッチ14A、14Bがオフ状態に制御される。従って、複数の動作電源電圧VDD_CPU、VDD_FPU、VDD_ROMの中央処理ユニット(CPU)11Aへの供給が停止されるので、中央処理ユニット(CPU)11Aは電源遮断状態に制御される。 When the central processing unit (CPU) 11A is controlled to be in a power shut-off state in order to realize low power consumption, the differential amplifier 13A1 and the output transistor 13A2 of the internal power supply circuit 13A are controlled to be in an off state. The internal power switches 14A and 14B are controlled to be turned off. Accordingly, the supply of the plurality of operation power supply voltages V DD — CPU, V DD — FPU, and V DD — ROM to the central processing unit (CPU) 11A is stopped, so that the central processing unit (CPU) 11A is controlled to be in a power-off state. .

ま低消費電力の実現のために浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bを電源遮断状態に制御する場合には、内部電源回路13Bの差動増幅器13B1と出力トランジスタ13B2とはオフ状態に制御され、更に内部電源スイッチ14Bがオフ状態に制御される。従って、複数の動作電源電圧VDD_CPU、VDD_FPU、VDD_ROMの中央処理ユニット(CPU)11Aへの供給が停止されるので、浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bは電源遮断状態に制御される。 In order to realize low power consumption, when the floating point arithmetic unit (FPU) 11B is controlled to be in the power cut-off state, the differential amplifier 13B1 and the output transistor 13B2 of the internal power supply circuit 13B are controlled to be in the off state. The internal power switch 14B is controlled to be turned off. Accordingly, the supply of the plurality of operation power supply voltages V DD — CPU, V DD — FPU, and V DD — ROM to the central processing unit (CPU) 11A is stopped, so that the floating point arithmetic unit (FPU) 11B is controlled to be in a power-off state. The

≪内部電源電圧検出回路と中央処理ユニットのフェッチユニット≫
更に図1に示した実施の形態1のCPUコア10は、中央処理ユニット(CPU)11Aによる内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の読み出し動作が不可能となるような内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の動作電源電圧VDD_ROMの変動を検出する内部電源電圧検出回路16を含むものである。この内部電源電圧検出回路16は、第1しきい値Vth1と第2しきい値Vth2を基準判定レベルとするヒステリシス電圧比較器として動作するものである。内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の動作電源電圧VDD_ROMが内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の動作下限電圧VDD_limitの電圧レベルに低下すると、冒頭で説明したように、内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の内部データバスへの内部データの読み出し動作が不可能となるものである。
≪Internal power supply voltage detection circuit and central processing unit fetch unit≫
Further, the CPU core 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1 has a built-in nonvolatile memory (Flash ROM) that makes it impossible to read out the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 by the central processing unit (CPU) 11A. ) 12 includes an internal power supply voltage detection circuit 16 that detects fluctuations in the operating power supply voltage V DD — ROM. The internal power supply voltage detection circuit 16 operates as a hysteresis voltage comparator using the first threshold value Vth1 and the second threshold value Vth2 as reference determination levels. When the operating power supply voltage V DD — ROM of the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 falls to the voltage level of the operating lower limit voltage V DD — limit of the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12, as described at the beginning, the built-in nonvolatile memory It is impossible to read internal data to the internal data bus of the memory (Flash ROM) 12.

従って、動作下限電圧VDD_limitの電圧レベルより若干高い電圧レベルに設定された第1しきい値Vth1以下に内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の動作電源電圧VDD_ROMが低下することを、内部電源電圧検出回路16が検出する。内部電源電圧検出回路16の検出結果がフェッチ割り込みコントローラ(Fetach_ICU)17に供給されて、この第1検出結果に応答してフェッチ割り込みコントローラ(Fetach_ICU)17はハイレベル“H”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQを生成して中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1に供給する。従って、中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1による命令フェッチ動作が停止され、内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の無効データが制御プログラムとして中央処理ユニット(CPU)11Aによってフェッチされると言う問題を解消することが可能となる。 Therefore, that the operating power supply voltage V DD _ROM the minimum operating voltage V DD _limit first threshold Vth1 internal nonvolatile memory (Flash ROM) 12 below which is set slightly higher voltage level than the voltage level of the drops, The internal power supply voltage detection circuit 16 detects it. The detection result of the internal power supply voltage detection circuit 16 is supplied to the fetch interrupt controller (Fetch_ICU) 17, and in response to the first detection result, the fetch interrupt controller (Fetch_ICU) 17 fetches the fetch interrupt request signal F_IRQ at the high level “H”. Is supplied to the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 of the central processing unit (CPU) 11A. Therefore, the instruction fetch operation by the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 of the central processing unit (CPU) 11A is stopped, and invalid data in the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 is fetched by the central processing unit (CPU) 11A as a control program. It is possible to solve the problem.

内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の動作電源電圧VDD_ROMが第1しきい値Vth1以下に低下してフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1による命令フェッチ動作が停止された後に、内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の動作電源電圧VDD_ROMが回復して上昇する場合を想定する。内部電源電圧検出回路16は、第1しきい値Vth1の電圧レベルよりも若干高い電圧レベルに設定された第2しきい値Vth2以上に内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の動作電源電圧VDD_ROMが上昇したことを検出する。その結果、内部電源電圧検出回路16の第2検出結果としてのローレベル“L”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQがフェッチ割り込みコントローラ(Fetach_ICU)17に供給され、中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1による命令フェッチ動作が再開される。従って、内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12から読み出される有効データである制御プログラムが中央処理ユニット(CPU)11Aによってフェッチされるものとなる。 After the operation power supply voltage V DD _ROM of the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 falls below the first threshold value Vth1 and the instruction fetch operation by the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 is stopped, the built-in nonvolatile memory (Flash Flash) ROM) 12 operating supply voltage V DD _ROM of it is assumed that rises in recovery. The internal power supply voltage detection circuit 16 has an operation power supply voltage V DD of the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 equal to or higher than the second threshold value Vth2 set to a voltage level slightly higher than the voltage level of the first threshold value Vth1. It detects that the ROM has risen. As a result, a low level “L” fetch interrupt request signal F_IRQ as a second detection result of the internal power supply voltage detection circuit 16 is supplied to the fetch interrupt controller (Fetch_ICU) 17, and the fetch unit (CPU) 11 A of the central processing unit (CPU) 11 A The instruction fetch operation by Fetch_Unit) 11A1 is resumed. Therefore, the control program, which is valid data read from the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12, is fetched by the central processing unit (CPU) 11A.

尚、中央処理ユニット(CPU)11Aには、後に説明する周辺コアに含まれる割り込みコントローラ(ICU)から生成される割り込み要求IRQが供給される。   The central processing unit (CPU) 11A is supplied with an interrupt request IRQ generated from an interrupt controller (ICU) included in a peripheral core described later.

≪命令フェッチ動作を含む理想的なパイプライン動作≫
図2は、図1に示した実施の形態1の半導体集積回路1でCPUコア10により実行される命令フェッチ動作を含む理想的なパイプライン動作を説明する図である。
≪Ideal pipeline operation including instruction fetch operation≫
FIG. 2 is a diagram for explaining an ideal pipeline operation including an instruction fetch operation executed by the CPU core 10 in the semiconductor integrated circuit 1 according to the first embodiment shown in FIG.

図2の命令フェッチIFは、中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1により実行される命令フェッチ動作を示し、図2の命令デコードIDは、中央処理ユニット(CPU)11Aの内部の命令デコーダにより実行されるフェッチされた命令のデコード動作を示すものである。更に、図2の命令実行EXは、中央処理ユニット(CPU)11Aの内部の算術論理ユニット(ALU:Arithmetic Logic Unit)等の演算器もしくは浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bにより実行される命令の命令実行動作を示す。図2のメモリアクセスMEMは、命令実行EXによる実行結果の図示されない内蔵揮発性メモリ(RAM)への格納動作を示す。また、図2のライトバックWBは、命令実行EXによる実行結果の中央処理ユニット(CPU)11Aの内部の汎用レジスタ(レジスタファイル)への格納動作を示す。   The instruction fetch IF of FIG. 2 shows an instruction fetch operation executed by the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 of the central processing unit (CPU) 11A. The instruction decode ID of FIG. Fig. 4 illustrates a fetched instruction decoding operation executed by an instruction decoder. Further, the instruction execution EX in FIG. 2 is an instruction executed by an arithmetic unit such as an arithmetic logic unit (ALU) in the central processing unit (CPU) 11A or a floating point arithmetic unit (FPU) 11B. Indicates execution behavior. The memory access MEM in FIG. 2 shows an operation of storing the execution result of the instruction execution EX in a built-in volatile memory (RAM) (not shown). The write back WB in FIG. 2 shows the operation of storing the execution result of the instruction execution EX in the general-purpose register (register file) in the central processing unit (CPU) 11A.

図2に示した時間T1、T2、…T6は、中央処理ユニット(CPU)11Aの図示されない動作クロックCLKによって決定されるサイクル時間を示している。   Times T1, T2,... T6 shown in FIG. 2 indicate cycle times determined by an operation clock CLK (not shown) of the central processing unit (CPU) 11A.

第1サイクル時間T1では、第1番目の命令Aが内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12から読み出され、中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1によってフェッチされる。   In the first cycle time T1, the first instruction A is read from the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 and fetched by the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 of the central processing unit (CPU) 11A.

第2サイクル時間T2では、第2番目の命令Bが内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12から読み出され、中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1によってフェッチされる。それと同時に、第1番目の命令Aが中央処理ユニット(CPU)11Aの内部の命令デコーダによりデコードされる。   In the second cycle time T2, the second instruction B is read from the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 and fetched by the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 of the central processing unit (CPU) 11A. At the same time, the first instruction A is decoded by an instruction decoder inside the central processing unit (CPU) 11A.

第3サイクル時間T3では、第3番目の命令Cが内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12から読み出され、中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1によってフェッチされる。それと同時に、第2番目の命令Bが中央処理ユニット(CPU)11Aの内部の命令デコーダによりデコードされ、第1番目の命令Aが中央処理ユニット(CPU)11または浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bにより実行される。   In the third cycle time T3, the third instruction C is read from the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 and fetched by the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 of the central processing unit (CPU) 11A. At the same time, the second instruction B is decoded by an instruction decoder in the central processing unit (CPU) 11A, and the first instruction A is decoded by the central processing unit (CPU) 11 or the floating point arithmetic unit (FPU) 11B. Executed.

第4サイクル時間T4では、第4番目の命令Dが内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12から読み出され、中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1によってフェッチされる。それと同時に、第3番目の命令Cが中央処理ユニット(CPU)11Aの内部の命令デコーダによりデコードされ、第2番目の命令Bが中央処理ユニット(CPU)11または浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bにより実行されて、第1番目の命令Aの実行結果の図示されない内蔵揮発性メモリ(RAM)に格納される。   In the fourth cycle time T4, the fourth instruction D is read from the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 and fetched by the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 of the central processing unit (CPU) 11A. At the same time, the third instruction C is decoded by an instruction decoder inside the central processing unit (CPU) 11A, and the second instruction B is decoded by the central processing unit (CPU) 11 or the floating point arithmetic unit (FPU) 11B. When executed, the execution result of the first instruction A is stored in a built-in volatile memory (RAM) (not shown).

第5サイクル時間T5では、第5番目の命令Eが内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12から読み出され、中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1によってフェッチされる。それと同時に、第4番目の命令Dが中央処理ユニット(CPU)11Aの内部の命令デコーダによりデコードされ、第3番目の命令Cが中央処理ユニット(CPU)11または浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bにより実行されて、第2番目の命令Bの実行結果の図示されない内蔵揮発性メモリ(RAM)に格納が実行される。更にそれと同時に、第1番目の命令Aの実行結果の中央処理ユニット(CPU)11Aの内部の汎用レジスタ(レジスタファイル)への格納が実行される。   At the fifth cycle time T5, the fifth instruction E is read from the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 and fetched by the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 of the central processing unit (CPU) 11A. At the same time, the fourth instruction D is decoded by an instruction decoder inside the central processing unit (CPU) 11A, and the third instruction C is decoded by the central processing unit (CPU) 11 or the floating point arithmetic unit (FPU) 11B. As a result, the execution result of the second instruction B is stored in a built-in volatile memory (RAM) (not shown). At the same time, the execution result of the first instruction A is stored in a general-purpose register (register file) in the central processing unit (CPU) 11A.

第6サイクル時間T6では、第6番目の命令Fが内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12から読み出され、中央処理ユニット(CPU)11Aのフェッチユニット(Fetch_Unit)11A1によってフェッチされる。それと同時に、第5番目の命令Eが中央処理ユニット(CPU)11Aの内部の命令デコーダによりデコードされ、第4番目の命令Dが中央処理ユニット(CPU)11または浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bにより実行されて、第3番目の命令Cの実行結果の図示されない内蔵揮発性メモリ(RAM)に格納が実行される。更にそれと同時に、第2番目の命令Bの実行結果の中央処理ユニット(CPU)11Aの内部の汎用レジスタ(レジスタファイル)への格納が実行される。   At the sixth cycle time T6, the sixth instruction F is read from the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 and fetched by the fetch unit (Fetch_Unit) 11A1 of the central processing unit (CPU) 11A. At the same time, the fifth instruction E is decoded by an instruction decoder inside the central processing unit (CPU) 11A, and the fourth instruction D is decoded by the central processing unit (CPU) 11 or the floating point arithmetic unit (FPU) 11B. As a result, the execution result of the third instruction C is stored in a built-in volatile memory (RAM) (not shown). At the same time, the execution result of the second instruction B is stored in a general-purpose register (register file) in the central processing unit (CPU) 11A.

《フェッチ割り込み要求信号F_IRQの生成》
図3は、図1に示した実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10の電源電圧検出回路16が内蔵不揮発性メモリ12の動作電源電圧VDD_ROMの低下を検出してこの第1検出結果に応答してフェッチ割り込みコントローラ17がハイレベル“H”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQを生成する様子を示す図である。
<< Generation of Fetch Interrupt Request Signal F_IRQ >>
FIG. 3 shows a first example in which the power supply voltage detection circuit 16 of the CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 detects a decrease in the operating power supply voltage V DD _ROM of the built-in nonvolatile memory 12. It is a figure which shows a mode that the fetch interrupt controller 17 produces | generates the high level "H" fetch interrupt request signal F_IRQ in response to the detection result.

図3(A)には、浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bの重負荷の命令実行動作によって、浮動小数点演算ユニット(FPU)11Bの動作電源電圧VDD_FPUが、第4サイクル時間T4と第5サイクル時間T5で大幅に低下していることが示されている。 FIG. 3A shows that the operating power supply voltage V DD _FPU of the floating point arithmetic unit (FPU) 11B is equal to the fourth cycle time T4 and the fifth cycle time by the heavy load instruction execution operation of the floating point arithmetic unit (FPU) 11B. It is shown that the cycle time T5 significantly decreases.

図3(B)には、内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の動作電源電圧VDD_ROMが第1サイクル時間T1、第2サイクル時間T2…第6サイクル時間T6の各サイクル時間の後半で低下していることが示されている。この各サイクル時間の後半における内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の動作電源電圧VDD_ROMの低下は、内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の全ビット線に接続された全センスアンプの活性化と少なくとも32個のデータ出力バッファ回路の活性化に起因するものである。 In FIG. 3B, the operating power supply voltage V DD — ROM of the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 decreases in the second half of each cycle time of the first cycle time T1, the second cycle time T2, and the sixth cycle time T6. It is shown that The decrease in the operating power supply voltage V DD — ROM of the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 in the latter half of each cycle time is the activation of all the sense amplifiers connected to all the bit lines of the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12. This is due to the activation of at least 32 data output buffer circuits.

図3(C)には、浮動小数点演算ユニット11Bの動作電源電圧VDD_FPUと内蔵不揮発性メモリ12の動作電源電圧VDD_ROMが重畳した半導体集積回路1のCPUコア10の動作電源電圧VDDが、第4サイクル時間T4と第5サイクル時間T5で大幅に低下していることが示されている。 The FIG. 3 (C), the operating power supply voltage V DD of the floating-point unit 11B operating voltage operating power supply voltage V DD semiconductor integrated circuit 1 of the CPU core 10 _ROM is superimposed the V DD _FPU the internal nonvolatile memory 12 of the However, it is shown that the values significantly decrease at the fourth cycle time T4 and the fifth cycle time T5.

図3(D)には、内部電源電圧検出回路16とフェッチ割り込みコントローラ(Fetach_ICU)17とにより生成されるフェッチ割り込み要求信号F_IRQの波形図も示されている。   FIG. 3D also shows a waveform diagram of the fetch interrupt request signal F_IRQ generated by the internal power supply voltage detection circuit 16 and the fetch interrupt controller (Fetch_ICU) 17.

第4サイクル時間T4では、上述したように内蔵不揮発性メモリ12の内部データバスへの内部データの読み出し動作が不可能となる動作下限電圧VDD_limitの電圧レベルより若干高い電圧レベルに設定された第1しきい値Vth1以下にCPUコア10の動作電源電圧VDDが低下することを、内部電源電圧検出回路16が検出する。内部電源電圧検出回路16の検出結果がフェッチ割り込みコントローラ17に供給され、この第1検出結果に応答してフェッチ割り込みコントローラ17はハイレベル“H”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQを生成して中央処理ユニット11Aのフェッチユニット11A1に供給する。その結果、中央処理ユニット11Aのフェッチユニット11A1による命令フェッチ動作が停止され、内蔵不揮発性メモリ12の無効データが制御プログラムとして中央処理ユニット11Aによってフェッチされると言う問題を解消することが可能となる
第5サイクル時間T5では、CPUコア10の動作電源電圧VDDが低下した状態に維持されているので、フェッチ割り込みコントローラ17はハイレベル“H”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQの生成を継続して中央処理ユニット11Aのフェッチユニット11A1への供給を継続する。
In the fourth cycle time T4, as described above, the voltage level is set slightly higher than the voltage level of the operation lower limit voltage V DD _limit that makes it impossible to read internal data to the internal data bus of the built-in nonvolatile memory 12. The internal power supply voltage detection circuit 16 detects that the operating power supply voltage V DD of the CPU core 10 falls below the first threshold value Vth1. The detection result of the internal power supply voltage detection circuit 16 is supplied to the fetch interrupt controller 17, and in response to this first detection result, the fetch interrupt controller 17 generates a high level “H” fetch interrupt request signal F_IRQ to generate a central processing unit. This is supplied to the fetch unit 11A1 of 11A. As a result, the instruction fetch operation by the fetch unit 11A1 of the central processing unit 11A is stopped, and the problem that invalid data in the built-in nonvolatile memory 12 is fetched by the central processing unit 11A as a control program can be solved. At the fifth cycle time T5, the operating power supply voltage V DD of the CPU core 10 is maintained in a lowered state, so that the fetch interrupt controller 17 continues to generate the high level “H” fetch interrupt request signal F_IRQ in the middle. The supply of the processing unit 11A to the fetch unit 11A1 is continued.

第6サイクル時間T6では、CPUコア10の動作電源電圧VDDが回復して上昇を開始する。その結果、内部電源電圧検出回路16は、第1しきい値Vth1の電圧レベルよりも若干高い電圧レベルに設定された第2しきい値Vth2以上にCPUコア10の動作電源電圧VDDが上昇したことを検出する。従って、内部電源電圧検出回路16の第2検出結果としてのローレベル“L”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQがフェッチ割り込みコントローラ17に供給されて、中央処理ユニット11Aのフェッチユニット11A1による命令フェッチ動作が再開される。従って、内蔵不揮発性メモリ12から読み出される有効データである制御プログラムが中央処理ユニット11Aによってフェッチされるものとなる。 In the sixth cycle time T6, the operating power supply voltage V DD of the CPU core 10 recovers and starts to rise. As a result, in the internal power supply voltage detection circuit 16, the operating power supply voltage V DD of the CPU core 10 has risen above the second threshold Vth2 set to a voltage level slightly higher than the voltage level of the first threshold Vth1. Detect that. Therefore, the low level “L” fetch interrupt request signal F_IRQ as the second detection result of the internal power supply voltage detection circuit 16 is supplied to the fetch interrupt controller 17, and the instruction fetch operation by the fetch unit 11A1 of the central processing unit 11A is resumed. Is done. Therefore, the control program that is valid data read from the built-in nonvolatile memory 12 is fetched by the central processing unit 11A.

《内部バスクロックと内部アドレスバスと内部データバス等の波形変化》
図4は、図3に示した第3サイクル時間T3から第6サイクル時間T6の期間でのフェッチ割り込み要求信号F_IRQと内部バスクロックInt_Bus_Clkと内部アドレスバスInt_Adr_Busと内部データバスInt_Dt_Busとその他のメモリアクセス信号の波形変化を示す図である。
<< Waveform change of internal bus clock, internal address bus, internal data bus, etc. >>
4 shows the fetch interrupt request signal F_IRQ, the internal bus clock Int_Bus_Clk, the internal address bus Int_Adr_Bus, the internal data bus Int_Dt_Bus, and other memory access signals in the period from the third cycle time T3 to the sixth cycle time T6 shown in FIG. It is a figure which shows the waveform change.

図4に示すように、図3(D)と同様に第4サイクル時間T4の途中から第6サイクル時間T6の初期までの期間に、フェッチ割り込み要求信号F_IRQがハイレベル“H”に設定される。   As shown in FIG. 4, the fetch interrupt request signal F_IRQ is set to the high level “H” during the period from the middle of the fourth cycle time T4 to the beginning of the sixth cycle time T6, as in FIG. .

図4に示すように、内部バスクロックInt_Bus_Clkに同期して中央処理ユニット(CPU)11Aから内部アドレスAddressが、内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12に供給される。この内部アドレスAddressは、内部アドレスバスInt_Adr_Busを介して、中央処理ユニット(CPU)11Aから内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12に供給される。   As shown in FIG. 4, an internal address Address is supplied from a central processing unit (CPU) 11A to a built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 in synchronization with an internal bus clock Int_Bus_Clk. This internal address Address is supplied from the central processing unit (CPU) 11A to the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 via the internal address bus Int_Adr_Bus.

第3サイクル時間T3から第6サイクル時間T6の各期間の初期においては中央処理ユニット11Aから内蔵不揮発性メモリ12に供給される反転チップイネーブル信号/CEはハイレベルとされ、第3サイクル時間T3から第6サイクル時間T6の各期間の中間および後半では反転チップイネーブル信号/CEはローレベルとされる。   At the beginning of each period from the third cycle time T3 to the sixth cycle time T6, the inverted chip enable signal / CE supplied from the central processing unit 11A to the built-in nonvolatile memory 12 is set to the high level, and from the third cycle time T3. In the middle and the latter half of each period of the sixth cycle time T6, the inverted chip enable signal / CE is set to the low level.

第3サイクル時間T3から第6サイクル時間T6の全期間において、中央処理ユニット11Aから内蔵不揮発性メモリ12に供給される反転ライトイネーブル信号/WEはハイレベルとされる。   In the entire period from the third cycle time T3 to the sixth cycle time T6, the inverted write enable signal / WE supplied from the central processing unit 11A to the built-in nonvolatile memory 12 is set to the high level.

第3サイクル時間T3から第6サイクル時間T6の各期間の初期においては中央処理ユニット11Aから内蔵不揮発性メモリ12に供給される反転出力イネーブル信号/OEはハイレベルとされて、第3サイクル時間T3から第6サイクル時間T6の各期間の中間および後半では反転出力イネーブル信号/OEはローレベルとされる。   At the beginning of each period from the third cycle time T3 to the sixth cycle time T6, the inverted output enable signal / OE supplied from the central processing unit 11A to the built-in nonvolatile memory 12 is set to the high level, and the third cycle time T3. From the middle to the latter half of each period of the sixth cycle time T6, the inverted output enable signal / OE is set to the low level.

フェッチ割り込み要求信号F_IRQがローレベル“L”に設定される第3サイクル時間T3の後半では、内蔵不揮発性メモリ12からは有効なデータDataが読み出され内部データバスInt_Dt_Busに供給される。   In the second half of the third cycle time T3 when the fetch interrupt request signal F_IRQ is set to the low level “L”, valid data Data is read from the built-in nonvolatile memory 12 and supplied to the internal data bus Int_Dt_Bus.

第1しきい値Vth1以下にCPUコア10の動作電源電圧VDDが低下してフェッチ割り込み要求信号F_IRQがハイレベル“H”に設定される第4サイクル時間T4の後半と第5サイクル時間T5とでは、内蔵不揮発性メモリ12から無効データInvalid Dataが読み出されて内部データバスInt_Dt_Busに供給される。 The second half of the fourth cycle time T4 and the fifth cycle time T5 in which the operating power supply voltage V DD of the CPU core 10 falls below the first threshold value Vth1 and the fetch interrupt request signal F_IRQ is set to the high level “H”. Then, invalid data Invalid Data is read from the built-in nonvolatile memory 12 and supplied to the internal data bus Int_Dt_Bus.

CPUコア10の動作電源電圧VDDが回復して第2しきい値Vth2以上に上昇してフェッチ割り込み要求信号F_IRQがローレベル“L”に設定される第6サイクル時間T6の後半で、内蔵不揮発性メモリ12から有効なデータDataが読み出され内部データバスInt_Dt_Busに供給される。 The operation power supply voltage V DD of the CPU core 10 recovers and rises to the second threshold value Vth2 or more and the fetch interrupt request signal F_IRQ is set to the low level “L” in the second half of the sixth cycle time T6. The valid data Data is read from the memory 12 and supplied to the internal data bus Int_Dt_Bus.

更に図4に示すように、フェッチ割り込み要求信号F_IRQがハイレベル“H”に設定される第4サイクル時間T4の後半と第5サイクル時間T5では、中央処理ユニット11Aから内部アドレスバスInt_Adr_Busに無効内部アドレスInvalid Addressに供給される可能性もある。   Further, as shown in FIG. 4, in the latter half of the fourth cycle time T4 and the fifth cycle time T5 when the fetch interrupt request signal F_IRQ is set to the high level “H”, the central processing unit 11A invalidates the internal address bus Int_Adr_Bus. There is also a possibility of being supplied to the address Invalid Address.

≪命令フェッチ動作を含む実際のパイプライン動作≫
図5は、図1に示した実施の形態1の半導体集積回路1でCPUコア10により実行される命令フェッチ動作を含む実際のパイプライン動作を説明する図である。
≪Actual pipeline operation including instruction fetch operation≫
FIG. 5 is a diagram for explaining an actual pipeline operation including an instruction fetch operation executed by the CPU core 10 in the semiconductor integrated circuit 1 according to the first embodiment shown in FIG.

図5に示す実際のパイプライン動作が図2に示した理想的なパイプライン動作が相違するのは、下記の点である。   The actual pipeline operation shown in FIG. 5 differs from the ideal pipeline operation shown in FIG. 2 in the following points.

すなわち、図5に示した実際のパイプライン動作の第4サイクル時間T4の命令フェッチIFでは、第4番目の命令Dの無効データが内蔵不揮発性メモリ12から読み出される。一方、第4サイクル時間T4にはハイレベル“H”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQによって中央処理ユニット11Aのフェッチユニット11A1による第4番目の命令Dの無効データの命令フェッチ動作が停止される。このように第4サイクル時間T4における第4番目の命令Dの命令フェッチ動作が不成功であるので、第4サイクル時間T4のハイレベル“H”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQに応答してパイプライン動作の第5サイクル時間T5の命令フェッチIFで第4番目の命令Dが内蔵不揮発性メモリ12から読み出される。しかしながら、第5サイクル時間T5でも第4番目の命令Dが無効データであり、第5サイクル時間T5でのハイレベル“H”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQによって中央処理ユニット11Aのフェッチユニット11A1による第4番目の命令Dの無効データの命令フェッチ動作が停止される。このように第5サイクル時間T5における第4番目の命令Dの命令フェッチ動作が不成功であるので、第5サイクル時間T5のハイレベル“H”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQに応答してパイプライン動作の第6サイクル時間T6の命令フェッチIFで第4番目の命令Dが内蔵不揮発性メモリ12から読み出される。今回の第6サイクル時間T6では第4番目の命令Dが有効データであり、第6サイクル時間T6のローレベル“L”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQによって中央処理ユニット11Aのフェッチユニット11A1による第4番目の命令Dの有効データの命令フェッチ動作が実行される。   That is, invalid data of the fourth instruction D is read from the built-in nonvolatile memory 12 in the instruction fetch IF at the fourth cycle time T4 of the actual pipeline operation shown in FIG. On the other hand, at the fourth cycle time T4, the instruction fetch operation of invalid data of the fourth instruction D by the fetch unit 11A1 of the central processing unit 11A is stopped by the high level “H” fetch interrupt request signal F_IRQ. As described above, since the instruction fetch operation of the fourth instruction D at the fourth cycle time T4 is unsuccessful, the pipeline operation is performed in response to the high level “H” fetch interrupt request signal F_IRQ at the fourth cycle time T4. The fourth instruction D is read from the built-in nonvolatile memory 12 by the instruction fetch IF at the fifth cycle time T5. However, the fourth instruction D is invalid data even at the fifth cycle time T5, and the fourth instruction D by the fetch unit 11A1 of the central processing unit 11A by the fetch interrupt request signal F_IRQ at the high level “H” at the fifth cycle time T5. The instruction fetch operation of invalid data of the th instruction D is stopped. As described above, since the instruction fetch operation of the fourth instruction D at the fifth cycle time T5 is unsuccessful, the pipeline operation is performed in response to the high level “H” fetch interrupt request signal F_IRQ at the fifth cycle time T5. The fourth instruction D is read from the built-in nonvolatile memory 12 by the instruction fetch IF at the sixth cycle time T6. The fourth instruction D is valid data at the present sixth cycle time T6, and the fourth instruction D by the fetch unit 11A1 of the central processing unit 11A in response to the fetch interrupt request signal F_IRQ at the low level “L” at the sixth cycle time T6. The instruction fetch operation of valid data of the instruction D is executed.

更に第5サイクル時間T5の命令デコードIDと第6サイクル時間T6の命令デコードIDでは、第4番目の命令Dの命令非実行のためにノーオペレーション(NoP:No Operation)の命令デコード結果がハイレベル“H”のフェッチ割り込み要求信号F_IRQに応答して中央処理ユニット11Aの内部の命令デコーダにより生成される。   Further, in the instruction decode ID at the fifth cycle time T5 and the instruction decode ID at the sixth cycle time T6, the instruction decode result of No Operation (NoP) is high because the instruction of the fourth instruction D is not executed. In response to the “H” fetch interrupt request signal F_IRQ, it is generated by an instruction decoder inside the central processing unit 11A.

また図5に示した実際のパイプライン動作の第6サイクル時間T6の命令実行EXでは、第4番目の命令Dの命令非実行のためにノーオペレーション(NoP)の命令実行が行われる。それと同時に、パイプライン動作の第6サイクル時間T6の命令フェッチIFでは、第4番目の命令Dの有効なデータが、内蔵不揮発性メモリ12から読み出され、中央処理ユニット11Aのフェッチユニット11A1によってフェッチされる。   Further, in the instruction execution EX at the sixth cycle time T6 of the actual pipeline operation shown in FIG. 5, the instruction execution of the no operation (NoP) is performed for the instruction non-execution of the fourth instruction D. At the same time, in the instruction fetch IF at the sixth cycle time T6 of the pipeline operation, valid data of the fourth instruction D is read from the built-in nonvolatile memory 12 and fetched by the fetch unit 11A1 of the central processing unit 11A. Is done.

中央処理ユニット11Aの内部のプログラムカウンタ(PC:Program Counter)は第6サイクル時間T6のタイミングで第4番目の命令Dが命令非実行の状態であることを認識しているので、このプログラムカウンタの情報に応答して中央処理ユニット11Aのフェッチユニット11A1は第6サイクル時間T6のタイミングで第4番目の命令Dの再フェッチ動作を実行する。   Since the program counter (PC: Program Counter) in the central processing unit 11A recognizes that the fourth instruction D is in the non-executed state at the timing of the sixth cycle time T6, the program counter In response to the information, the fetch unit 11A1 of the central processing unit 11A executes the refetch operation of the fourth instruction D at the timing of the sixth cycle time T6.

《CPUコア含まれた内蔵不揮発性メモリの構造》
図6は、図1に示した実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10に含まれた内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12の構造を示す図である。
<< Structure of built-in nonvolatile memory including CPU core >>
FIG. 6 is a diagram showing a structure of a built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 included in the CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 according to the first embodiment shown in FIG.

図6に示すように内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12は、y+1本のビット線BL0、BL1、BL2…BLyを含んでいる。   As shown in FIG. 6, the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 includes y + 1 bit lines BL0, BL1, BL2,.

ビット線BL0の一端はPチャネルMOSトランジスタQp0のドレイン・ソース電流経路を介して内蔵不揮発性メモリ2の動作電源電圧VDD_ROMが供給され、ビット線BL1の一端はPチャネルMOSトランジスタQp1のドレイン・ソース電流経路を介して内蔵不揮発性メモリ2の動作電源電圧VDD_ROMが供給される。ビット線BL2の一端はPチャネルMOSトランジスタQp2のドレイン・ソース電流経路を介して内蔵不揮発性メモリ2の動作電源電圧VDD_ROMが供給され、ビット線BLyの一端はPチャネルMOSトランジスタQpyのドレイン・ソース電流経路を介して内蔵不揮発性メモリ2の動作電源電圧VDD_ROMが供給される。 One end of the bit line BL0 is supplied with the operating power supply voltage V DD _ROM of the built-in nonvolatile memory 2 via the drain / source current path of the P-channel MOS transistor Qp0, and one end of the bit line BL1 is connected to the drain / source of the P-channel MOS transistor Qp1. operating power supply voltage V DD _ROM the internal nonvolatile memory 2 is supplied via a source current path. One end of the bit line BL2 is supplied with the operating power supply voltage V DD _ROM of the built-in nonvolatile memory 2 via the drain / source current path of the P-channel MOS transistor Qp2, and one end of the bit line BLy is connected to the drain / source of the P-channel MOS transistor Qpy. operating power supply voltage V DD _ROM the internal nonvolatile memory 2 is supplied via a source current path.

y+1本のビット線BL0、BL1、BL2…BLyの各線は複数の不揮発性フラッシュメモリセルF_MCに接続され、複数の不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの各セルはスプリットゲート型メモリセルを構成するように選択トランジスタQnSとメモリトランジスタQnMを含んでいる。不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの選択トランジスタQnSとメモリトランジスタQnMとは、ビット線と接地電位との間に直列接続される。1行目の不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの複数の選択トランジスタQnSのゲートは1行目の選択ゲート線SG0に接続され、1行目の不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの複数のメモリトランジスタQnMのゲートは1行目のメモリゲート線MG0に接続される。また、2行目の不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの複数の選択トランジスタQnSのゲートは2行目の選択ゲート線SG1に接続され、2行目の不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの複数のメモリトランジスタQnMのゲートは2行目のメモリゲート線MG1に接続される。同様に3行目の不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの複数の選択トランジスタQnSのゲートは3行目の選択ゲート線SG2に接続され、3行目の不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの複数のメモリトランジスタQnMのゲートは3行目のメモリゲート線MG2に接続される。また、X行目の不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの複数の選択トランジスタQnSのゲートはX行目の選択ゲート線SGXに接続され、X行目の不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの複数のメモリトランジスタQnMのゲートはX行目のメモリゲート線MGXに接続される。   Each of y + 1 bit lines BL0, BL1, BL2,... BLy is connected to a plurality of nonvolatile flash memory cells F_MC, and each of the plurality of nonvolatile flash memory cells F_MC is selected to constitute a split gate type memory cell. A transistor QnS and a memory transistor QnM are included. The select transistor QnS and the memory transistor QnM of the nonvolatile flash memory cell F_MC are connected in series between the bit line and the ground potential. The gates of the plurality of selection transistors QnS of the first row of nonvolatile flash memory cells F_MC are connected to the selection gate line SG0 of the first row, and the gates of the plurality of memory transistors QnM of the first row of nonvolatile flash memory cells F_MC are It is connected to the memory gate line MG0 in the first row. The gates of the plurality of selection transistors QnS of the second row of nonvolatile flash memory cells F_MC are connected to the selection gate line SG1 of the second row of the plurality of memory transistors QnM of the second row of nonvolatile flash memory cells F_MC. The gate is connected to the memory gate line MG1 in the second row. Similarly, the gates of the plurality of selection transistors QnS of the third row of nonvolatile flash memory cells F_MC are connected to the selection gate line SG2 of the third row, and the plurality of memory transistors QnM of the third row of nonvolatile flash memory cells F_MC of the third row. The gate is connected to the memory gate line MG2 in the third row. The gates of the plurality of select transistors QnS of the X-th row non-volatile flash memory cell F_MC are connected to the X-th row select gate line SGX, and the X-th row non-volatile flash memory cell F_MC of the plurality of memory transistors QnM The gate is connected to the Xth memory gate line MGX.

ビット線BL0の他端はセンス増幅器SA0の入力端子に接続され、ビット線BL1の他端はセンス増幅器SA1の入力端子に接続され、ビット線BL2の他端はセンス増幅器SA2の入力端子に接続され、更にビット線BLyの他端はセンス増幅器SAyの入力端子に接続される。センス増幅器SA0、SA1、SA2…SAyの複数の出力端子はカラム選択ゲート回路YGの複数の入力端子に接続され、カラム選択ゲート回路YGの32個の出力端子は32個のデータ出力バッファ回路OB0、OB1、OB2…OB31の32個の入力端子に接続される。32個のデータ出力バッファ回路OB0、OB1、OB2…OB31の32個の出力端子は32個のデータ出力端子O0、O1、O2…O31に接続され、32個のデータ出力端子O0、O1、O2…O31は内部データバスInt_Dt_Busを介してCPUコア10の中央処理ユニット(CPU)11Aに接続される。   The other end of the bit line BL0 is connected to the input terminal of the sense amplifier SA0, the other end of the bit line BL1 is connected to the input terminal of the sense amplifier SA1, and the other end of the bit line BL2 is connected to the input terminal of the sense amplifier SA2. Further, the other end of the bit line BLy is connected to the input terminal of the sense amplifier SAy. A plurality of output terminals of the sense amplifiers SA0, SA1, SA2,... SAy are connected to a plurality of input terminals of the column selection gate circuit YG, and 32 output terminals of the column selection gate circuit YG are 32 data output buffer circuits OB0, It is connected to 32 input terminals OB1, OB2,. 32 output terminals of the 32 data output buffer circuits OB0, OB1, OB2,... OB31 are connected to 32 data output terminals O0, O1, O2,... O31, and 32 data output terminals O0, O1, O2,. O31 is connected to a central processing unit (CPU) 11A of the CPU core 10 via an internal data bus Int_Dt_Bus.

《スプリットゲート型不揮発性フラッシュメモリセルの構造》
図7は、図6に示した実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10に含まれた内蔵不揮発性メモリ12のスプリットゲート型メモリセルを構成する不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの構造を示す図である。
<< Structure of split-gate nonvolatile flash memory cell >>
FIG. 7 shows a structure of a nonvolatile flash memory cell F_MC constituting a split gate type memory cell of the built-in nonvolatile memory 12 included in the CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 of the first embodiment shown in FIG. FIG.

図7(A)に示したように、不揮発性フラッシュメモリセルF_MCは、ビット線BL0と接地電位との間に直列接続された選択トランジスタQnSとメモリトランジスタQnMとを含んでいる。   As shown in FIG. 7A, the nonvolatile flash memory cell F_MC includes a select transistor QnS and a memory transistor QnM connected in series between the bit line BL0 and the ground potential.

図7(B)に示したように、不揮発性フラッシュメモリセルF_MCを形成するために、図1に示した実施の形態1の半導体集積回路1のP型シリコン基板Subの主表面上にはN型ウェル領域N−WellとP型ウェル領域P−Wellとが順番に形成されている。   As shown in FIG. 7B, in order to form the non-volatile flash memory cell F_MC, N is formed on the main surface of the P-type silicon substrate Sub of the semiconductor integrated circuit 1 of the first embodiment shown in FIG. A type well region N-Well and a P type well region P-Well are formed in order.

P型ウェル領域P−Wellの内部に一対のN型高不純物濃度領域Nが形成され、左側のN型高不純物濃度領域Nは選択トランジスタQnSのドレインとして機能するようにビット線BL0と接続され、右側のN型高不純物濃度領域NはメモリトランジスタQnMのソースとして機能するように接地電位GNDに接続される。 A pair of N-type high impurity concentration regions N + are formed inside the P-type well region P-Well, and the left N-type high impurity concentration region N + is connected to the bit line BL0 so as to function as the drain of the selection transistor QnS. The right N-type high impurity concentration region N + is connected to the ground potential GND so as to function as the source of the memory transistor QnM.

P型ウェル領域P−Wellの内部には一対のN型高不純物濃度領域Nの間に一対のN型低不純物濃度領域Nが形成されて、左側のN型低不純物濃度領域Nは選択トランジスタQnSの低不純物濃度ドレイン領域として機能して、右側のN型低不純物濃度領域NはメモリトランジスタQnMの低不純物濃度ソース領域として機能する。 Inside the P-type well region P-Well, a pair of N-type low impurity concentration regions N are formed between a pair of N-type high impurity concentration regions N + , and the left N-type low impurity concentration region N The right N-type low impurity concentration region N functions as a low impurity concentration source region of the memory transistor QnM.

一対のN型低不純物濃度領域Nの間のP型ウェル領域P−Wellの主表面上にゲート酸化膜Gate_Oxideがゲート絶縁膜として形成され、ゲート酸化膜Gate_Oxideの上部には選択トランジスタQnSのゲート電極QnS_Gとしての多結晶シリコン層が形成される。 A pair of N-type low impurity concentration regions N - gate oxide film Gate_Oxide on the main surface of the P-type well region P-Well between is formed as a gate insulating film, the upper portion of the gate oxide film Gate_Oxide gates of the select transistors QnS A polycrystalline silicon layer is formed as the electrode QnS_G.

選択トランジスタQnSのゲート電極QnS_Gの側壁とゲート酸化膜Gate_Oxideの除去部分のP型ウェル領域P−Well主表面上に電荷蓄積層としての酸化膜と窒化膜と酸化膜との三層積層ゲート絶縁膜(ONO)が形成され、三層積層ゲート絶縁膜(ONO)の上部にメモリトランジスタQnMのゲート電極QnM_Gとしての多結晶シリコン層が形成される。   Three-layer stacked gate insulating film of an oxide film, a nitride film, and an oxide film as a charge storage layer on the side surface of the gate electrode QnS_G of the selection transistor QnS and the P-well region P-Well main surface in the removed portion of the gate oxide film Gate_Oxide (ONO) is formed, and a polycrystalline silicon layer as the gate electrode QnM_G of the memory transistor QnM is formed on the three-layer stacked gate insulating film (ONO).

選択トランジスタQnSのゲート電極QnS_Gは選択ゲート線SG0に接続され、メモリトランジスタQnMのゲート電極QnM_Gはメモリゲート線MG0に接続される。   The gate electrode QnS_G of the selection transistor QnS is connected to the selection gate line SG0, and the gate electrode QnM_G of the memory transistor QnM is connected to the memory gate line MG0.

《スプリットゲート型不揮発性フラッシュメモリセルの電気的特性》
図8は、図7に示した実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10に含まれた内蔵不揮発性メモリ12のスプリットゲート型メモリセルを構成する不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの電気的特性を示す図である。
<< Electrical Characteristics of Split-Gate Nonvolatile Flash Memory Cell >>
8 shows the electrical characteristics of the nonvolatile flash memory cell F_MC constituting the split gate type memory cell of the built-in nonvolatile memory 12 included in the CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 of the first embodiment shown in FIG. FIG.

図8(A)に示したようにビット線BL0と接地電位の間に直列接続された選択トランジスタQnSとメモリトランジスタQnMとを含む不揮発性フラッシュメモリセルF_MCのメモリ動作の電気的特性が図8(B)に示されている。   As shown in FIG. 8A, the electrical characteristics of the memory operation of the nonvolatile flash memory cell F_MC including the select transistor QnS and the memory transistor QnM connected in series between the bit line BL0 and the ground potential are shown in FIG. B).

図8(A)に示した選択ゲート線SG0にハイレベルのワード選択信号を印加することによって、選択トランジスタQnSがオン状態に制御される。一方、メモリトランジスタQnMは、高しきい値電圧VthHと低しきい値電圧VthLとのいずれかにプログラム(書き込み)されることが可能である。すなわち、メモリトランジスタQnMの三層積層ゲート絶縁膜(ONO)の窒化膜に存在する電子トラップ準位に負電荷の電子を注入することにより、メモリトランジスタQnMは高しきい値電圧VthHにプログラムされる。メモリトランジスタQnMの三層積層ゲート絶縁膜(ONO)の窒化膜に存在する正孔トラップ準位に正電荷の正孔を注入することにより、メモリトランジスタQnMは低しきい値電圧VthLにプログラムされる。すなわち、不揮発性フラッシュメモリセルF_MCのプログラム(書き込み)の動作中に正の高電圧をメモリゲート線MG0に印加することによって、メモリトランジスタQnMの三層積層ゲート絶縁膜(ONO)の窒化膜に存在する電子トラップ準位に負電荷の電子が注入されてメモリトランジスタQnMは高しきい値電圧VthHにプログラムされる。また、不揮発性フラッシュメモリセルF_MCのプログラム(書き込み)の動作中に負の大きな電圧をメモリゲート線MG0に印加することによって、メモリトランジスタQnMの三層積層ゲート絶縁膜(ONO)の窒化膜に存在する正孔トラップ準位に正電荷の正孔が注入されてメモリトランジスタQnMは低しきい値電圧VthLにプログラムされる。すなわち、高しきい値電圧VthHは正のしきい値であるので、高しきい値電圧VthHにプログラムされたメモリトランジスタQnMはエンハンスメント・モードとなる。また。低しきい値電圧VthLは負のしきい値であるので、低しきい値電圧VthLにプログラムされたメモリトランジスタQnMはデプリーション・モードとなる。   By applying a high-level word selection signal to the selection gate line SG0 shown in FIG. 8A, the selection transistor QnS is controlled to be in an on state. On the other hand, the memory transistor QnM can be programmed (written) to either the high threshold voltage VthH or the low threshold voltage VthL. That is, the memory transistor QnM is programmed to the high threshold voltage VthH by injecting negatively charged electrons into the electron trap level present in the nitride film of the three-layer stacked gate insulating film (ONO) of the memory transistor QnM. . The memory transistor QnM is programmed to the low threshold voltage VthL by injecting positive holes into the hole trap level present in the nitride film of the three-layer stacked gate insulating film (ONO) of the memory transistor QnM. . That is, by applying a positive high voltage to the memory gate line MG0 during the program (write) operation of the nonvolatile flash memory cell F_MC, it exists in the nitride film of the three-layer stacked gate insulating film (ONO) of the memory transistor QnM. Negative charge electrons are injected into the electron trap level, and the memory transistor QnM is programmed to the high threshold voltage VthH. In addition, a large negative voltage is applied to the memory gate line MG0 during the program (write) operation of the nonvolatile flash memory cell F_MC, so that it exists in the nitride film of the three-layer stacked gate insulating film (ONO) of the memory transistor QnM. The positive hole is injected into the hole trap level, and the memory transistor QnM is programmed to the low threshold voltage VthL. That is, since the high threshold voltage VthH is a positive threshold, the memory transistor QnM programmed to the high threshold voltage VthH enters the enhancement mode. Also. Since the low threshold voltage VthL is a negative threshold, the memory transistor QnM programmed to the low threshold voltage VthL is in the depletion mode.

不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの読み出し動作においては、選択ゲート線SG0にハイレベルのワード選択信号が印加されることにより選択トランジスタQnSがオン状態に制御され、図8(A)に示したように高しきい値電圧VthHと低しきい値電圧VthLとの間の電圧レベルを有するバイアス電圧Vbiasがメモリゲート線MG0に印加される。不揮発性フラッシュメモリセルF_MCのメモリトランジスタQnMが高しきい値電圧VthHにプログラムされた場合には、バイアス電圧Vbiasに応答してメモリトランジスタQnMは非導通状態となり、ビット線BL0と接地電位の間に直列接続された選択トランジスタQnSとメモリトランジスタQnMには読み出し電流はゼロとなる。一方、不揮発性フラッシュメモリセルF_MCのメモリトランジスタQnMが低しきい値電圧VthLにプログラムされた場合には、図8(A)に示すようにバイアス電圧Vbiasに応答してメモリトランジスタQnMは比較的大きな読み出し電流Ireadが流れる。従って、不揮発性フラッシュメモリセルF_MCのメモリトランジスタQnMが低しきい値電圧VthLにプログラムされた場合には、ビット線BL0と接地電位の間に直列接続された選択トランジスタQnSとメモリトランジスタQnMにも読み出し電流Ireadが流れる。   In the read operation of the nonvolatile flash memory cell F_MC, the selection transistor QnS is controlled to be turned on by applying a high-level word selection signal to the selection gate line SG0, and as shown in FIG. A bias voltage Vbias having a voltage level between the threshold voltage VthH and the low threshold voltage VthL is applied to the memory gate line MG0. When the memory transistor QnM of the non-volatile flash memory cell F_MC is programmed to the high threshold voltage VthH, the memory transistor QnM is turned off in response to the bias voltage Vbias, and between the bit line BL0 and the ground potential. The read current is zero for the select transistor QnS and the memory transistor QnM connected in series. On the other hand, when the memory transistor QnM of the nonvolatile flash memory cell F_MC is programmed to the low threshold voltage VthL, the memory transistor QnM is relatively large in response to the bias voltage Vbias as shown in FIG. A read current Iread flows. Therefore, when the memory transistor QnM of the nonvolatile flash memory cell F_MC is programmed to the low threshold voltage VthL, the data is read also to the selection transistor QnS and the memory transistor QnM connected in series between the bit line BL0 and the ground potential. A current Iread flows.

その結果、実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10に含まれた内蔵不揮発性メモリ12を図7と図8とに示したスプリットゲート型メモリセルを構成する不揮発性フラッシュメモリセルF_MCにより構成することによってメモリセルの読み出し電流を大きくすることが可能となり、内蔵不揮発性メモリ12の読み出し動作の高速性を実現することが可能となる。   As a result, the built-in nonvolatile memory 12 included in the CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 of the first embodiment is replaced by the nonvolatile flash memory cell F_MC constituting the split gate type memory cell shown in FIGS. By configuring, it becomes possible to increase the read current of the memory cell, and to realize the high speed of the read operation of the built-in nonvolatile memory 12.

《比較参考例としての単一トランジスタ型不揮発性フラッシュメモリセル》
図9は、本発明の比較参考例としての単一トランジスタ型メモリセルを構成する不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの構造を示す図である。
<< Single transistor nonvolatile flash memory cell as a comparative reference >>
FIG. 9 is a diagram showing a structure of a non-volatile flash memory cell F_MC constituting a single transistor type memory cell as a comparative reference example of the present invention.

図9(A)に示したように不揮発性フラッシュメモリセルF_MCは、ビット線BL0と接地電位との間に接続された単一メモリトランジスタQnを含んでいる。単一メモリトランジスタQnは、ソースとドレインの間のチャネルの表面上にゲート絶縁膜を介して電荷蓄積層としてのフローティングゲートFGが形成され、フローティングゲートFGの表面上に層間絶縁膜を介して制御ゲートCGが形成される。   As shown in FIG. 9A, the nonvolatile flash memory cell F_MC includes a single memory transistor Qn connected between the bit line BL0 and the ground potential. In the single memory transistor Qn, a floating gate FG as a charge storage layer is formed on the surface of the channel between the source and drain via a gate insulating film, and is controlled on the surface of the floating gate FG via an interlayer insulating film. A gate CG is formed.

制御ゲートCGに正電圧を印加すると、チャネルから電荷蓄積層に負電荷の電子が注入されて、図9(B)に示したようにMOSトランジスタが高いしきい値電圧VthHとなって書き込みが行われる。一方、制御ゲートCGに負電圧を印加すると電荷蓄積層から負電荷の電子が放出され、図9(B)に示したようにMOSトランジスタが低いしきい値電圧VthLとなって消去が行われる。NOR型フラッシュメモリで単一トランジスタを採用する場合には、低しきい値電圧VthLと高しきい値電圧VthHの両者はエンハンスメント・モードとされる。例えば、低しきい値電圧VthLがデプリーション・モードに設定されると、NOR型フラッシュメモリではビット線と接地電位との間に常時リーク電流が流れるためである。   When a positive voltage is applied to the control gate CG, negative charge electrons are injected from the channel into the charge storage layer, and the MOS transistor has a high threshold voltage VthH as shown in FIG. Is called. On the other hand, when a negative voltage is applied to the control gate CG, negatively charged electrons are emitted from the charge storage layer, and the MOS transistor has a low threshold voltage VthL as shown in FIG. When a single transistor is employed in the NOR flash memory, both the low threshold voltage VthL and the high threshold voltage VthH are set to the enhancement mode. For example, when the low threshold voltage VthL is set to the depletion mode, a leak current always flows between the bit line and the ground potential in the NOR flash memory.

単一トランジスタ型不揮発性フラッシュメモリセルF_MCの読み出し動作においては、制御ゲートCGに図9(A)に示したように高しきい値電圧VthHと低しきい値電圧VthLとの間の電圧レベルを有するバイアス電圧Vbiasがメモリゲート線CG0に印加される。不揮発性フラッシュメモリセルF_MCのメモリトランジスタQnが高しきい値電圧VthHにプログラムされた場合には、バイアス電圧Vbiasに応答してメモリトランジスタQnは非導通状態となり、ビット線BL0と接地電位の間に直列接続された選択トランジスタQnSとメモリトランジスタQnには読み出し電流はゼロとなる。一方、不揮発性フラッシュメモリセルF_MCのメモリトランジスタQnが低しきい値電圧VthLにプログラムされた場合には、図9(A)に示したようにバイアス電圧Vbiasに応答してメモリトランジスタQnMは比較的小さな読み出し電流Ireadが流れる。従って、単一トランジスタ型不揮発性フラッシュメモリセルF_MCのメモリトランジスタQnが低しきい値電圧VthLにプログラムされた場合には、ビット線BL0と接地電位の間に接続されたメモリトランジスタQnに比較的小さな読み出し電流Ireadが流れる。   In the read operation of the single transistor type nonvolatile flash memory cell F_MC, the voltage level between the high threshold voltage VthH and the low threshold voltage VthL is applied to the control gate CG as shown in FIG. The bias voltage Vbias having is applied to the memory gate line CG0. When the memory transistor Qn of the non-volatile flash memory cell F_MC is programmed to the high threshold voltage VthH, the memory transistor Qn is turned off in response to the bias voltage Vbias, and between the bit line BL0 and the ground potential. The read current is zero for the select transistor QnS and the memory transistor Qn connected in series. On the other hand, when the memory transistor Qn of the nonvolatile flash memory cell F_MC is programmed to the low threshold voltage VthL, the memory transistor QnM is relatively in response to the bias voltage Vbias as shown in FIG. A small read current Iread flows. Therefore, when the memory transistor Qn of the single transistor type nonvolatile flash memory cell F_MC is programmed to the low threshold voltage VthL, the memory transistor Qn connected between the bit line BL0 and the ground potential is relatively small. A read current Iread flows.

その結果、実施の形態1の半導体集積回路1のCPUコア10に含まれた内蔵不揮発性メモリ12を図9に示した単一トランジスタ型型メモリセルを構成する不揮発性フラッシュメモリセルF_MCによって構成した場合には、メモリセルの読み出し電流が小さくなり、内蔵不揮発性メモリ12の読み出し動作の高速性を実現することが不可能となる。   As a result, the built-in nonvolatile memory 12 included in the CPU core 10 of the semiconductor integrated circuit 1 of the first embodiment is configured by the nonvolatile flash memory cell F_MC constituting the single transistor type memory cell shown in FIG. In this case, the read current of the memory cell becomes small, and it becomes impossible to realize the high speed read operation of the built-in nonvolatile memory 12.

《シングルチップマイクロコンピュータの構成》
図10は、実施の形態1によるCPUコア10を含んだシングルチップマイクロコンピュータとして構成された半導体集積回路1の構成を示す図である。
<Configuration of single-chip microcomputer>
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the semiconductor integrated circuit 1 configured as a single-chip microcomputer including the CPU core 10 according to the first embodiment.

図10に示した実施の形態1によるCPUコア10の処理ユニット11は、中央処理ユニット(CPU)と浮動小数点演算ユニット(FPU)とデジタル乗算器(MULT)とを含んでいる。図10に示した実施の形態1によるCPUコア10は、内蔵不揮発性メモリ12と内蔵揮発性メモリ18と内部電源電圧検出回路16とフェッチ割り込みコントローラ17とを含んでいる。更に、CPUコア10は、内部アドレスバスInt_Adr_Busと内部データバスInt_Dt_Busを含んでいる。図10に示した実施の形態1によるCPUコア10の動作は、図1に示した実施の形態1によるCPUコア10の動作と同一であるので、その説明は省略する。尚、内蔵揮発性メモリ18は、オンチップRAM(ランダムアクセスメモリ)によって構成されたものである。   The processing unit 11 of the CPU core 10 according to the first embodiment shown in FIG. 10 includes a central processing unit (CPU), a floating point arithmetic unit (FPU), and a digital multiplier (MULT). The CPU core 10 according to the first embodiment shown in FIG. 10 includes a built-in nonvolatile memory 12, a built-in volatile memory 18, an internal power supply voltage detection circuit 16, and a fetch interrupt controller 17. Further, the CPU core 10 includes an internal address bus Int_Adr_Bus and an internal data bus Int_Dt_Bus. The operation of the CPU core 10 according to the first embodiment shown in FIG. 10 is the same as the operation of the CPU core 10 according to the first embodiment shown in FIG. The built-in volatile memory 18 is constituted by an on-chip RAM (random access memory).

《周辺コアおよびアナログコア》
CPUコア10の内部アドレスバスInt_Adr_Busと内部データバスInt_Dt_Busには周辺コア20とアナログコア30とが接続されている。
《Peripheral core and analog core》
A peripheral core 20 and an analog core 30 are connected to the internal address bus Int_Adr_Bus and the internal data bus Int_Dt_Bus of the CPU core 10.

図10に示したように、周辺コア20は、ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)21とバスステートコントローラ(BSC)22と割り込みコントローラ(ICU)23とタイマー(Timer)24とコントローラエリアネットワーク(CAN)25と外部ポート(Ext_Port)26とシリアルコミュニケーションインターフェース(SCI)27を含む。   As shown in FIG. 10, the peripheral core 20 includes a direct memory access controller (DMAC) 21, a bus state controller (BSC) 22, an interrupt controller (ICU) 23, a timer (Timer) 24, and a controller area network (CAN) 25. And an external port (Ext_Port) 26 and a serial communication interface (SCI) 27.

ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)21は、中央処理ユニット(CPU)からの指示に従って内蔵揮発性メモリ18と半導体集積回路1の外部のメモリまたは入出力デバイス(I/O)の間で直接データ転送を実行することにより、このデータ転送の期間中に中央処理ユニット(CPU)はその他のタスクを実行することが可能なものである。   A direct memory access controller (DMAC) 21 performs direct data transfer between the built-in volatile memory 18 and an external memory or input / output device (I / O) of the semiconductor integrated circuit 1 in accordance with an instruction from the central processing unit (CPU). By doing so, the central processing unit (CPU) can perform other tasks during this data transfer.

バスステートコントローラ(BSC)22は、半導体集積回路1の接続されるSRAMやROM等の外部メモリを周辺アドレスバスPh_Adr_Busと周辺データバスPh_Da_Busと外部ポート(Exp_Port)とを介してアクセスすることが可能なものである。   A bus state controller (BSC) 22 can access an external memory such as an SRAM or a ROM to which the semiconductor integrated circuit 1 is connected via a peripheral address bus Ph_Adr_Bus, a peripheral data bus Ph_Da_Bus, and an external port (Exp_Port). Is.

割り込みコントローラ(ICU)23は、半導体集積回路1の接続される外部の入出力デバイスやその他の周辺機器からの割り込み要求IRQを中央処理ユニット(CPU)11Aに供給するものである。外部からの割り込み要求IRQは外部ポート(Exp_Port)と周辺データバスPh_Da_Busとを介して割り込みコントローラ(ICU)23に供給され、割り込みコントローラ(ICU)23からの割り込み要求IRQに応答して中央処理ユニット(CPU)11Aはそれ以前にて実行中の通常処理を中断した後に割り込み処理を実行する。この割り込み処理の実行が完了すると、中央処理ユニット(CPU)11Aは中断した通常処理を再開するものである。   The interrupt controller (ICU) 23 supplies an interrupt request IRQ from an external input / output device connected to the semiconductor integrated circuit 1 and other peripheral devices to the central processing unit (CPU) 11A. An external interrupt request IRQ is supplied to the interrupt controller (ICU) 23 via the external port (Exp_Port) and the peripheral data bus Ph_Da_Bus, and in response to the interrupt request IRQ from the interrupt controller (ICU) 23, the central processing unit ( The CPU 11A executes interrupt processing after interrupting normal processing being executed before that time. When the execution of the interrupt process is completed, the central processing unit (CPU) 11A resumes the interrupted normal process.

タイマー(Timer)24は、ウオッチドッグタイマー等のハードウェア時間計測器である。例えばタイムアウト処理のための時間計測をタイマー(Timer)24が実行して、中央処理ユニット(CPU)11Aの処理がハングアップの状態になった際に、システムリセット等の例外処理が実行されるものである。   The timer (Timer) 24 is a hardware time measuring device such as a watch dog timer. For example, when the timer (Timer) 24 executes time measurement for timeout processing and the processing of the central processing unit (CPU) 11A is in a hang-up state, exception processing such as system reset is executed. It is.

コントローラエリアネットワーク(CAN)25は、自動車における速度、エンジンの回転数、ブレーキの状態、故障診断の情報等の転送に使用され、耐ノイズ性の強化を考慮して設計され、相互接続された機器間のデータ転送に使われるものである。それ以外に機器の制御情報の転送用途にも普及しており、輸送用機械、工場、工作機械等のロボット分野においても利用可能である。   The controller area network (CAN) 25 is used for transferring information such as speed, engine speed, brake status, and failure diagnosis information in automobiles, and is designed and interconnected to improve noise resistance. It is used for data transfer between. In addition, it is also widely used for transferring control information of equipment, and can be used in the field of robots such as transport machines, factories, and machine tools.

外部ポート(Ext_Port)26は、上述したように半導体集積回路1の外部デバイスをアクセスするために使用される。   The external port (Ext_Port) 26 is used to access an external device of the semiconductor integrated circuit 1 as described above.

シリアルコミュニケーションインターフェース(SCI)27は、半導体集積回路1の外部デバイスとシリアルデータ通信を可能とするものである。   The serial communication interface (SCI) 27 enables serial data communication with an external device of the semiconductor integrated circuit 1.

アナログコア30に含まれたアナログ・デジタル変換器(ADC)31は半導体集積回路1の外部から供給されるアナログ入力信号をデジタル信号に変換して、変換後のデジタル信号は周辺データバスPh_Da_Busとダイレクトメモリアクセスコントローラ21またはバスステートコントローラ22を介してCPUコア10に供給される。   An analog / digital converter (ADC) 31 included in the analog core 30 converts an analog input signal supplied from the outside of the semiconductor integrated circuit 1 into a digital signal, and the converted digital signal is directly connected to the peripheral data bus Ph_Da_Bus. The data is supplied to the CPU core 10 via the memory access controller 21 or the bus state controller 22.

アナログコア30に含まれたデジタル・アナログ変換器(DAC)32はCPUコア10から生成されるデジタル信号をアナログ信号に変換して、変換後のアナログ信号を半導体集積回路1の外部に供給する。   A digital / analog converter (DAC) 32 included in the analog core 30 converts a digital signal generated from the CPU core 10 into an analog signal, and supplies the converted analog signal to the outside of the semiconductor integrated circuit 1.

以上、本発明者によってなされた発明を種々の実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on various embodiments. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、図1と図10とに示した実施の形態1による半導体集積回路1の内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12には中央処理ユニット(CPU)11Aのための制御プログラムが格納されるだけではなく、中央処理ユニット11Aと浮動小数点演算ユニット11Bとデジタル乗算器(MULT)とによる演算結果を格納することも可能である。例えば、自動車の走行距離の情報や自動車のエンジン制御情報等は、半導体集積回路1の電源遮断後も不揮発性メモリに格納保持することが必要とされるので、上述した演算結果の半導体集積回路1の内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)12への格納は極めて有用である。   For example, the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 of the semiconductor integrated circuit 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 10 only stores a control program for the central processing unit (CPU) 11A. Instead, it is also possible to store the calculation results by the central processing unit 11A, the floating point calculation unit 11B, and the digital multiplier (MULT). For example, information on the travel distance of an automobile, engine control information of an automobile, and the like must be stored and held in a nonvolatile memory even after the semiconductor integrated circuit 1 is powered off. The storage in the built-in nonvolatile memory (Flash ROM) 12 is extremely useful.

更に中央処理ユニット11Aと内蔵不揮発性メモリ12と内部電源電圧検出回路16とフェッチ割り込みコントローラ17とを含む半導体集積回路1は、自動車やハイブリッド車両等に搭載されるシングルチップマイクロコンピュータに適用されるばかりではなく、家電製品や産業用途等のマイクロコントローラやシステムLSIに適用することが可能である。   Further, the semiconductor integrated circuit 1 including the central processing unit 11A, the built-in nonvolatile memory 12, the internal power supply voltage detection circuit 16, and the fetch interrupt controller 17 is only applied to a single chip microcomputer mounted in an automobile, a hybrid vehicle or the like. Instead, it can be applied to microcontrollers and system LSIs for home appliances and industrial applications.

1…半導体集積回路
10…CPUコア
11A…中央処理ユニット(CPU)
11B…浮動小数点演算ユニット(FPU)
12…内蔵不揮発性メモリ(Flash ROM)
13A、B、C…内部電源回路
14A、B…内部電源スイッチ
15…基準電圧発生回路
16…内部電源電圧検出回路
17…フェッチ割り込みコントローラ(Fetach_ICU)
GND…接地配線
Int_Adr_Bus…内部アドレスバス
Int_Dt_Bus…内部データバス
18…内蔵揮発性メモリ
20…周辺コア
21…ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)
22…バスステートコントローラ(BSC)
23…割り込みコントローラ(ICU)
24…タイマー(Timer)
25…コントローラエリアネットワーク(CAN)
26…外部ポート(Ext_Port)
27…シリアルコミュニケーションインターフェース(SCI)
30…アナログコア
31…アナログ・デジタル変換器(ADC)
32…デジタル・アナログ変換器(DAC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor integrated circuit 10 ... CPU core 11A ... Central processing unit (CPU)
11B Floating point unit (FPU)
12 ... Built-in non-volatile memory (Flash ROM)
13A, B, C ... Internal power supply circuit 14A, B ... Internal power switch 15 ... Reference voltage generation circuit 16 ... Internal power supply voltage detection circuit 17 ... Fetch interrupt controller (Fetch_ICU)
GND: ground wiring Int_Adr_Bus ... internal address bus Int_Dt_Bus ... internal data bus 18 ... built-in volatile memory 20 ... peripheral core 21 ... direct memory access controller (DMAC)
22 ... Bus state controller (BSC)
23 ... Interrupt controller (ICU)
24 ... Timer
25 ... Controller Area Network (CAN)
26: External port (Ext_Port)
27 ... Serial Communication Interface (SCI)
30 ... Analog core 31 ... Analog to digital converter (ADC)
32 ... Digital-to-analog converter (DAC)

Claims (20)

半導体集積回路は、中央処理ユニットと内蔵不揮発性メモリと内部電源回路と内部電源電圧検出回路とを具備して、
前記内蔵不揮発性メモリは、前記中央処理ユニットにより実行されるプログラムを格納可能とされ、
前記内部電源回路は内部動作電圧を生成して、当該内部動作電圧を前記内蔵不揮発性メモリに供給可能とされ、
前記内蔵不揮発性メモリの読み出し動作が危険となるレベルに前記内部動作電圧が低下することを前記内部電源電圧検出回路が検出可能とされ、この検出結果に応答して前記中央処理ユニットによる前記内蔵不揮発性メモリの前記読み出し動作が停止され、
前記内部動作電圧の低下後に前記内蔵不揮発性メモリの読み出し動作が安全となるレベルに前記内部動作電圧が上昇することを前記内部電源電圧検出回路が検出可能とされ、この検出結果に応答して前記中央処理ユニットによる前記内蔵不揮発性メモリの前記読み出し動作が再開される
半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit includes a central processing unit, a built-in nonvolatile memory, an internal power supply circuit, and an internal power supply voltage detection circuit,
The built-in nonvolatile memory can store a program executed by the central processing unit,
The internal power supply circuit generates an internal operating voltage and can supply the internal operating voltage to the built-in nonvolatile memory;
The internal power supply voltage detection circuit can detect that the internal operating voltage is lowered to a level at which the read operation of the built-in nonvolatile memory becomes dangerous. In response to the detection result, the central processing unit performs the built-in nonvolatile memory. The read operation of the memory is stopped,
The internal power supply voltage detection circuit can detect that the internal operation voltage rises to a level at which the read operation of the built-in nonvolatile memory becomes safe after the internal operation voltage is lowered, and in response to the detection result, A semiconductor integrated circuit in which the reading operation of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit is resumed.
請求項1において、
前記内蔵不揮発性メモリの読み出し動作が不可能となる前記内部動作電圧の動作下限電圧の電圧レベルよりも高い電圧レベルに設定された第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下することを、前記内部電源電圧検出回路が検出可能とされ、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した後に前記第1しきい値の電圧レベルよりも高い電圧レベルに設定された第2しきい値以上に前記内部動作電圧が上昇することを、前記内部電源電圧検出回路が検出可能とされ、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下することを前記内部電源電圧検出回路が検出して、前記内部電源電圧検出回路は第1検出結果を生成して、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第1検出結果に応答して、前記中央処理ユニットによる前記内蔵不揮発性メモリの前記読み出し動作が停止され、
前記第2しきい値以上に前記内部動作電圧が上昇することを前記内部電源電圧検出回路が検出して、前記内部電源電圧検出回路は第2検出結果を生成して、
前記第2しきい値以上に前記内部動作電圧が上昇した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第2検出結果に応答して、前記中央処理ユニットによる前記内蔵不揮発性メモリの前記読み出し動作が再開される
半導体集積回路。
In claim 1,
The internal operating voltage drops below a first threshold value set at a voltage level higher than the voltage level of the operating lower limit voltage of the internal operating voltage at which the reading operation of the built-in nonvolatile memory becomes impossible. The internal power supply voltage detection circuit can be detected,
The internal operating voltage rises above a second threshold set to a voltage level higher than the voltage level of the first threshold after the internal operating voltage drops below the first threshold. The internal power supply voltage detection circuit can be detected,
The internal power supply voltage detection circuit detects that the internal operating voltage drops below the first threshold, and the internal power supply voltage detection circuit generates a first detection result,
The reading of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit in response to the first detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operating voltage drops below the first threshold value Operation is stopped,
The internal power supply voltage detection circuit detects that the internal operating voltage rises above the second threshold, and the internal power supply voltage detection circuit generates a second detection result,
The reading of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit in response to the second detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operating voltage rises above the second threshold value A semiconductor integrated circuit whose operation is resumed.
請求項2において、
前記中央処理ユニットは、前記内蔵不揮発性メモリの前記読み出し動作を実行することにより前記内蔵不揮発性メモリに格納された前記プログラムの命令フェッチ動作を実行する命令フェッチユニットを含み、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第1検出結果に応答して、前記命令フェッチユニットによる前記命令フェッチ動作が停止され、
前記第2しきい値以上に前記内部動作電圧が上昇した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第2検出結果に応答して、前記命令フェッチユニットによる前記命令フェッチ動作が再開される
半導体集積回路。
In claim 2,
The central processing unit includes an instruction fetch unit that executes an instruction fetch operation of the program stored in the built-in nonvolatile memory by executing the read operation of the built-in nonvolatile memory,
In response to the first detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operating voltage drops below the first threshold, the instruction fetch operation by the instruction fetch unit is stopped,
In response to the second detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operation voltage rises above the second threshold value, the instruction fetch operation by the instruction fetch unit is resumed. Semiconductor integrated circuit.
請求項3において、
前記半導体集積回路は、フェッチ割り込みコントローラを更に具備して、
前記フェッチ割り込みコントローラには、前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第1検出結果と前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第2検出結果とが供給され、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第1検出結果に応答して、前記フェッチ割り込みコントローラは前記命令フェッチユニットによる前記命令フェッチ動作を停止して、
前記第2しきい値以上に前記内部動作電圧が上昇した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第2検出結果に応答して、前記フェッチ割り込みコントローラは前記中央処理ユニットによる前記命令フェッチユニットによる前記命令フェッチ動作を再開する
半導体集積回路。
In claim 3,
The semiconductor integrated circuit further comprises a fetch interrupt controller,
The fetch interrupt controller is supplied with the first detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit and the second detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit,
In response to the first detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operating voltage drops below the first threshold value, the fetch interrupt controller is configured to execute the instruction fetch by the instruction fetch unit. Stop working,
In response to the second detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operating voltage rises above the second threshold, the fetch interrupt controller receives the instruction fetch by the central processing unit. A semiconductor integrated circuit which resumes the instruction fetch operation by a unit.
請求項4において、
前記半導体集積回路は、命令フェッチステージと命令デコードステージと命令実行ステージとメモリアクセスステージとを少なくとも含むパイプライン動作を実行するものであり、
前記命令フェッチステージは、前記命令フェッチユニットの前記命令フェッチ動作によって実行され、
前記命令デコードステージは、前記命令フェッチステージの前記命令フェッチ動作によりフェッチされた命令のデコードを実行して、
前記命令実行ステージは、前記命令デコードステージでデコードされた命令を実行して、
前記メモリアクセスステージは、前記命令実行ステージで実行された命令の実行結果のメモリへの格納を実行する
半導体集積回路。
In claim 4,
The semiconductor integrated circuit executes a pipeline operation including at least an instruction fetch stage, an instruction decode stage, an instruction execution stage, and a memory access stage,
The instruction fetch stage is executed by the instruction fetch operation of the instruction fetch unit;
The instruction decode stage performs decoding of an instruction fetched by the instruction fetch operation of the instruction fetch stage,
The instruction execution stage executes the instruction decoded in the instruction decode stage,
The memory access stage is a semiconductor integrated circuit for executing execution of storing the execution result of the instruction executed in the instruction execution stage in a memory.
請求項5において、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した期間中に前記命令フェッチユニットの前記命令フェッチ動作によってフェッチされるべき命令に関して、当該フェッチされるべき命令の前記命令実行ステージの期間中にノーオペレーションが実行される
半導体集積回路。
In claim 5,
With respect to an instruction to be fetched by the instruction fetch operation of the instruction fetch unit during a period when the internal operating voltage has dropped below the first threshold, during the instruction execution stage of the instruction to be fetched A semiconductor integrated circuit in which no operation is performed.
請求項4において、
前記半導体集積回路は、他の機能ブロックを更に具備して、
前記内部電源回路は、前記内部動作電圧を前記中央処理ユニットと前記他の機能ブロックとに更に供給可能とされ、
前記中央処理ユニットの動作電圧と前記他の機能ブロックの動作電圧とが前記内蔵不揮発性メモリに供給される前記内部動作電圧に重畳され、当該重畳された前記内部動作電圧の電圧レベルを前記内部電源電圧検出回路が検出可能とされ、
前記第1しきい値以下に前記重畳された内部動作電圧が低下することを前記内部電源電圧検出回路が検出して、前記内部電源電圧検出回路は前記第1検出結果を生成して、
前記第2しきい値以上に前記重畳された内部動作電圧が上昇することを前記内部電源電圧検出回路が検出して、前記内部電源電圧検出回路は第2検出結果を生成する
半導体集積回路。
In claim 4,
The semiconductor integrated circuit further comprises other functional blocks,
The internal power supply circuit can further supply the internal operating voltage to the central processing unit and the other functional blocks,
The operation voltage of the central processing unit and the operation voltage of the other functional block are superimposed on the internal operation voltage supplied to the built-in nonvolatile memory, and the voltage level of the superimposed internal operation voltage is set to the internal power supply. The voltage detection circuit can be detected,
The internal power supply voltage detection circuit detects that the superimposed internal operating voltage drops below the first threshold, and the internal power supply voltage detection circuit generates the first detection result,
A semiconductor integrated circuit in which the internal power supply voltage detection circuit detects that the superimposed internal operating voltage rises above the second threshold, and the internal power supply voltage detection circuit generates a second detection result.
請求項7において、
前記他の機能ブロックは、浮動小数点演算ユニットである
半導体集積回路。
In claim 7,
The other functional block is a semiconductor integrated circuit which is a floating point arithmetic unit.
請求項4において、
前記内蔵不揮発性メモリは、複数のビット線の各ビット線に複数の不揮発性メモリセルが並列に接続されたNOR型不揮発性メモリである
半導体集積回路。
In claim 4,
The built-in nonvolatile memory is a semiconductor integrated circuit which is a NOR type nonvolatile memory in which a plurality of nonvolatile memory cells are connected in parallel to each bit line of a plurality of bit lines.
請求項9において、
前記複数の不揮発性メモリセルの各メモリセルは、前記各ビット線と接地電位の間に直列接続された選択トランジスタとメモリトランジスタとを含んだスプリットゲート型不揮発性メモリセルである
半導体集積回路。
In claim 9,
Each of the plurality of nonvolatile memory cells is a semiconductor integrated circuit which is a split gate nonvolatile memory cell including a selection transistor and a memory transistor connected in series between each bit line and a ground potential.
請求項10において、
前記メモリトランジスタは、第1酸化膜と窒化膜と第2酸化膜との三層ゲート絶縁膜を使用するMONOS型構造を有する
半導体集積回路。
In claim 10,
The memory transistor is a semiconductor integrated circuit having a MONOS type structure using a three-layer gate insulating film of a first oxide film, a nitride film, and a second oxide film.
請求項11において、
前記内蔵不揮発性メモリは、前記中央処理ユニットによる命令の実行結果を格納可能とされた
半導体集積回路。
In claim 11,
The built-in nonvolatile memory is a semiconductor integrated circuit capable of storing an instruction execution result by the central processing unit.
請求項11において、
前記中央処理ユニットと前記内蔵不揮発性メモリと前記内部電源回路と前記内部電源電圧検出回路と前記フェッチ割り込みコントローラとを含むCPUコアには、ダイレクトメモリアクセスコントローラとバスステートコントローラと割り込みコントローラとを少なくとも含む周辺コアが接続され、
前記CPUコアには、アナログ・デジタル変換器とデジタル・アナログ変換器とを少なくとも含むアナログコアが更に接続された
半導体集積回路。
In claim 11,
The CPU core including the central processing unit, the built-in nonvolatile memory, the internal power supply circuit, the internal power supply voltage detection circuit, and the fetch interrupt controller includes at least a direct memory access controller, a bus state controller, and an interrupt controller. Peripheral core is connected,
A semiconductor integrated circuit in which an analog core including at least an analog / digital converter and a digital / analog converter is further connected to the CPU core.
請求項13において、
前記CPUコアと前記周辺コアと前記アナログコアとを具備する前記半導体集積回路は、シングルチップマイクロコンピュータである
半導体集積回路。
In claim 13,
The semiconductor integrated circuit comprising the CPU core, the peripheral core, and the analog core is a semiconductor integrated circuit that is a single chip microcomputer.
中央処理ユニットと内蔵不揮発性メモリと内部電源回路と内部電源電圧検出回路とを具備する半導体集積回路の動作方法であって、
前記内蔵不揮発性メモリは、前記中央処理ユニットにより実行されるプログラムを格納可能とされ、
前記内部電源回路は内部動作電圧を生成して、当該内部動作電圧を前記内蔵不揮発性メモリに供給可能とされ、
前記内蔵不揮発性メモリの読み出し動作が危険となるレベルに前記内部動作電圧が低下することを前記内部電源電圧検出回路が検出可能とされ、この検出結果に応答して前記中央処理ユニットによる前記内蔵不揮発性メモリの前記読み出し動作が停止され、
前記内部動作電圧の低下後に前記内蔵不揮発性メモリの読み出し動作が安全となるレベルに前記内部動作電圧が上昇することを前記内部電源電圧検出回路が検出可能とされ、この検出結果に応答して前記中央処理ユニットによる前記内蔵不揮発性メモリの前記読み出し動作が再開される
半導体集積回路の動作方法。
A method of operating a semiconductor integrated circuit comprising a central processing unit, a built-in nonvolatile memory, an internal power supply circuit, and an internal power supply voltage detection circuit,
The built-in nonvolatile memory can store a program executed by the central processing unit,
The internal power supply circuit generates an internal operating voltage and can supply the internal operating voltage to the built-in nonvolatile memory;
The internal power supply voltage detection circuit can detect that the internal operating voltage is lowered to a level at which the read operation of the built-in nonvolatile memory becomes dangerous. In response to the detection result, the central processing unit performs the built-in nonvolatile memory. The read operation of the memory is stopped,
The internal power supply voltage detection circuit can detect that the internal operation voltage rises to a level at which the read operation of the built-in nonvolatile memory becomes safe after the internal operation voltage is lowered, and in response to the detection result, A method of operating a semiconductor integrated circuit in which the read operation of the built-in nonvolatile memory by a central processing unit is resumed.
請求項15において、
前記内蔵不揮発性メモリの読み出し動作が不可能となる前記内部動作電圧の動作下限電圧の電圧レベルよりも高い電圧レベルに設定された第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下することを、前記内部電源電圧検出回路が検出可能とされ、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した後に前記第1しきい値の電圧レベルよりも高い電圧レベルに設定された第2しきい値以上に前記内部動作電圧が上昇することを、前記内部電源電圧検出回路が検出可能とされ、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下することを前記内部電源電圧検出回路が検出して、前記内部電源電圧検出回路は第1検出結果を生成して、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第1検出結果に応答して、前記中央処理ユニットによる前記内蔵不揮発性メモリの前記読み出し動作が停止され、
前記第2しきい値以上に前記内部動作電圧が上昇することを前記内部電源電圧検出回路が検出して、前記内部電源電圧検出回路は第2検出結果を生成して、
前記第2しきい値以上に前記内部動作電圧が上昇した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第2検出結果に応答して、前記中央処理ユニットによる前記内蔵不揮発性メモリの前記読み出し動作が再開される
半導体集積回路の動作方法。
In claim 15,
The internal operating voltage drops below a first threshold value set at a voltage level higher than the voltage level of the operating lower limit voltage of the internal operating voltage at which the reading operation of the built-in nonvolatile memory becomes impossible. The internal power supply voltage detection circuit can be detected,
The internal operating voltage rises above a second threshold set to a voltage level higher than the voltage level of the first threshold after the internal operating voltage drops below the first threshold. The internal power supply voltage detection circuit can be detected,
The internal power supply voltage detection circuit detects that the internal operating voltage drops below the first threshold, and the internal power supply voltage detection circuit generates a first detection result,
The reading of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit in response to the first detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operating voltage drops below the first threshold value Operation is stopped,
The internal power supply voltage detection circuit detects that the internal operating voltage rises above the second threshold, and the internal power supply voltage detection circuit generates a second detection result,
The reading of the built-in nonvolatile memory by the central processing unit in response to the second detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operating voltage rises above the second threshold value A method of operating a semiconductor integrated circuit whose operation is resumed.
請求項16において、
前記中央処理ユニットは、前記内蔵不揮発性メモリの前記読み出し動作を実行することにより前記内蔵不揮発性メモリに格納された前記プログラムの命令フェッチ動作を実行する命令フェッチユニットを含み、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第1検出結果に応答して、前記命令フェッチユニットによる前記命令フェッチ動作が停止され、
前記第2しきい値以上に前記内部動作電圧が上昇した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第2検出結果に応答して、前記命令フェッチユニットによる前記命令フェッチ動作が再開される
半導体集積回路の動作方法。
In claim 16,
The central processing unit includes an instruction fetch unit that executes an instruction fetch operation of the program stored in the built-in nonvolatile memory by executing the read operation of the built-in nonvolatile memory,
In response to the first detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operating voltage drops below the first threshold, the instruction fetch operation by the instruction fetch unit is stopped,
In response to the second detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operation voltage rises above the second threshold value, the instruction fetch operation by the instruction fetch unit is resumed. A method of operating a semiconductor integrated circuit.
請求項17において、
前記半導体集積回路は、フェッチ割り込みコントローラを更に具備して、
前記フェッチ割り込みコントローラには、前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第1検出結果と前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第2検出結果とが供給され、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第1検出結果に応答して、前記フェッチ割り込みコントローラは前記命令フェッチユニットによる前記命令フェッチ動作を停止して、
前記第2しきい値以上に前記内部動作電圧が上昇した際に前記内部電源電圧検出回路から生成される前記第2検出結果に応答して、前記フェッチ割り込みコントローラは前記中央処理ユニットによる前記命令フェッチユニットによる前記命令フェッチ動作を再開する
半導体集積回路の動作方法。
In claim 17,
The semiconductor integrated circuit further comprises a fetch interrupt controller,
The fetch interrupt controller is supplied with the first detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit and the second detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit,
In response to the first detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operating voltage drops below the first threshold value, the fetch interrupt controller is configured to execute the instruction fetch by the instruction fetch unit. Stop working,
In response to the second detection result generated from the internal power supply voltage detection circuit when the internal operating voltage rises above the second threshold, the fetch interrupt controller receives the instruction fetch by the central processing unit. A method for operating a semiconductor integrated circuit, wherein the instruction fetch operation by a unit is resumed.
請求項18において、
前記半導体集積回路は、命令フェッチステージと命令デコードステージと命令実行ステージとメモリアクセスステージとを少なくとも含むパイプライン動作を実行するものであり、
前記命令フェッチステージは、前記命令フェッチユニットの前記命令フェッチ動作によって実行され、
前記命令デコードステージは、前記命令フェッチステージの前記命令フェッチ動作によりフェッチされた命令のデコードを実行して、
前記命令実行ステージは、前記命令デコードステージでデコードされた命令を実行して、
前記メモリアクセスステージは、前記命令実行ステージで実行された命令の実行結果のメモリへの格納を実行する
半導体集積回路の動作方法。
In claim 18,
The semiconductor integrated circuit executes a pipeline operation including at least an instruction fetch stage, an instruction decode stage, an instruction execution stage, and a memory access stage,
The instruction fetch stage is executed by the instruction fetch operation of the instruction fetch unit;
The instruction decode stage performs decoding of an instruction fetched by the instruction fetch operation of the instruction fetch stage,
The instruction execution stage executes the instruction decoded in the instruction decode stage,
The memory access stage is a method of operating a semiconductor integrated circuit, wherein the execution result of the instruction executed in the instruction execution stage is stored in a memory.
請求項19において、
前記第1しきい値以下に前記内部動作電圧が低下した期間中に前記命令フェッチユニットの前記命令フェッチ動作によってフェッチされるべき命令に関して、当該フェッチされるべき命令の前記命令実行ステージの期間中にノーオペレーションが実行される
半導体集積回路の動作方法。
In claim 19,
With respect to an instruction to be fetched by the instruction fetch operation of the instruction fetch unit during a period when the internal operating voltage has dropped below the first threshold, during the instruction execution stage of the instruction to be fetched A method of operating a semiconductor integrated circuit in which no operation is performed.
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CN114400034A (en) * 2020-10-07 2022-04-26 美光科技公司 Buck operation of memory device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016027701A (en) * 2014-07-04 2016-02-18 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device and electronic apparatus
CN114400034A (en) * 2020-10-07 2022-04-26 美光科技公司 Buck operation of memory device
US11763897B2 (en) 2020-10-07 2023-09-19 Micron Technology, Inc. Reduced-voltage operation of a memory device

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