JP2016106477A - 単一のクロックドトランジスタを含むシーケンシャル回路素子 - Google Patents

単一のクロックドトランジスタを含むシーケンシャル回路素子 Download PDF

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Abstract

【課題】トランジスタのキャパシタンスの充電および放電による電力消費を低減させるシーケンシャル回路素子および方法を提供する。【解決手段】シーケンシャル回路素子102において、クロック入力106におけるクロック信号がハイのとき、データ入力104におけるデータは、第1のデータパス112を通して出力108に伝搬でき、第2のデータパス114を通して、非クロックドデータ保持素子116に提供される。クロック信号がローであるとき、単一のクロックドトランジスタ110は、データ入力のデータが出力108に伝搬するのを防ぐ。さらに、非クロックドデータ保持素子は、以前に伝搬されたデータに関連する状態情報を保持し、出力におけるデータが変化しないように制御する。【選択図】図1

Description

背景
I.分野
本開示は一般に、単一のクロックドトランジスタを含むシーケンシャル回路素子に関連する。
II.関連技術の説明
技術の進歩は、より小さく、より強力なパーソナル計算デバイスをもたらしている。例えば、小さく、軽量で、ユーザによって容易に搬送される、携帯ワイヤレス電話機や、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)や、ページングデバイスのようなワイヤレス計算デバイスを含む、さまざまな携帯パーソナル計算デバイスが現在存在する。より詳細には、セルラ電話機およびIP電話機のような携帯ワイヤレス電話機は、ワイヤレスネットワークを通して音声およびデータパケットを伝達できる。さらに、そのような多くのワイヤレス電話機は、その中に組み込まれている他のタイプのデバイスを含む。例えば、ワイヤレス電話機は、デジタルスチールカメラや、デジタルビデオカメラや、デジタルレコーダや、オーディオファイルプレイヤを含むこともできる。さらに、そのようなワイヤレス電話機は、インターネットにアクセスするために使用できるウェブブラウザアプリケーションのようなソフトウェアアプリケーションを含む、実行可能命令を処理できる。そのため、これらのワイヤレス電話機は、かなりの計算能力を備えることができる。
一般に、ワイヤレス電話デバイスのような携帯パーソナル計算デバイスに対して使用されるデジタル集積回路は、データ処理に対してクロック信号を利用する。クロック源からのクロック信号の消散は、それが集積回路を通って伝搬するとき、集積回路の全体の動的電力消費の大部分を占める可能性がある。フリップフロップ回路およびラッチ回路のような、シーケンス素子を含む回路において、シーケンス素子によって消費されるクロック電力は、クロックが切り替わるときに切り替わるトランジスタのキャパシタンスによって、部分的に決定される。これらのクロックドデバイスは、1次クロック入力に直接接続されていてもよい。代わりに、これらのクロックドデバイスは、1次クロック入力から導出される内部クロックを使用して、トランジスタ動作タイミングを制御してもよい。
一般に、シーケンシャル回路素子に関係付けられているトランジスタを切り替えることは、トランジスタのキャパシタンスおよびワイヤリング相互接続に関係付けられているワイヤのキャパシタンスの充電および放電を通して電力消散をもたらす。したがって、電力消費を低減させる、改善されたシーケンシャル回路素子および方法に対する必要性が存在する。
概要
特定の実施形態において、シーケンシャル回路素子の単一のクロックドトランジスタにおいて受け取られたクロック信号に応答して、シーケンシャル回路素子の第1のパスを通してデータを伝搬することを含む方法を開示する。シーケンシャル回路素子は、第1のパスに結合されている第2のパスをさらに含む。方法はまた、第2のパスの保持回路素子において、第1のパスを通して伝搬されたデータに関連する情報を保持することを含み、第1のパスは、単一のクロックドトランジスタの出力に応答する第1のトランジスタを含む。第1のトランジスタは、第2のパスに関係付けられている第2のトランジスタよりも高い電流容量を有する。
別の特定の実例となる実施形態において、クロックバスと、複数のシーケンシャル回路素子とを含む回路デバイスを開示する。シーケンシャル回路素子のそれぞれは、論理回路の少なくとも1つの素子に結合されている出力端子を含み、クロックバスに結合されている制御端子を含んでいる単一のクロックドトランジスタを有する。クロックバスを通してクロック信号を受け取ることに応答して、出力端子における電圧レベルが、仮想接地電圧レベルおよびフローティング電圧レベル間で切り替わって、論理回路を選択的に作動させて、データ入力からデータ出力にデータを移動する。
さらに別の特定の実施形態において、シーケンシャル回路素子のクロック入力においてクロック信号を受け取ることを含む方法を開示する。クロック入力は、クロックドトランジスタの制御端子に結合されている。クロック信号がハイであるとき、出力端子に応答する第1のトランジスタを有する第1のデータパスを通して、シーケンシャル回路素子のデータ入力からシーケンシャル回路素子のデータ出力にデータが伝搬される。クロック信号がローであるとき、データに関連する状態情報が、第1のデータパスに結合されている、第2のトランジスタを有する第2のデータパスを通して、データ出力において保持される。クロックドトランジスタの制御端子は、クロック信号を受け取り、クロックドトランジスタの出力は、クロック信号を受け取ることに応答して、切り替えられた電圧源を第1のトランジスタに提供する。
さらに別の特定の実施形態において、シーケンシャル回路素子の単一のクロックドトランジスタにおいて受け取られたクロック信号に応答して、シーケンシャル回路素子の第1のパスを通してデータを伝搬する手段を含む回路デバイスを開示する。シーケンシャル回路素子は、第1のパスに結合されている第2のパスを含む。回路デバイスは、第2のパスの保持回路素子において、第1のパスを通して伝搬されたデータに関連する情報を保持する手段をさらに含む。第1のパスは、単一のクロックドトランジスタの出力に応答する第1のトランジスタを含む。第1のトランジスタは、保持回路素子に関係付けられている第2のトランジスタよりも高い電流容量を有する。
単一のクロックドトランジスタを含むシーケンシャル回路素子の特定の実施形態によって提供される1つの特定の利益は、電力消費の低減である。単一のクロックドトランジスタを有するラッチ回路のようなシーケンシャル回路素子の特定の実施形態において、クロック電力消費は、従来のラッチ回路のクロック電力消費の約1/5に低減される可能性がある。
別の特定の利益は、集積回路のような回路デバイスのシーケンシャル回路素子にクロック信号をルーティングするワイヤリング相互接続を簡単にすることを提供することである。例えば、シーケンシャル回路素子の各トランジスタに対してではなく、シーケンシャル回路素子の単一のクロックドトランジスタの端子にワイヤをルーティングすることによって、集積回路のクロックバスを、各シーケンシャル回路素子の単一のクロックドトランジスタに接続して、入力クロックを提供できる。
本開示の他の観点、利点および特徴は、以下のセクション:図面の簡単な説明、詳細な説明および特許請求の範囲を含む、出願全体のレビュー後に明らかになるであろう。
図1は、単一のクロックドトランジスタを有するシーケンシャル回路素子を含むシステムの、特定の実例となる実施形態のブロック図である。 図2は、単一のクロックドトランジスタを有するシーケンシャル回路素子を含むシステムの、第2の特定の実例となる実施形態のブロック図である。 図3は、単一のクロックドトランジスタを含む論理ラッチ回路デバイスの、特定の実例となる実施形態の概略図である。 図4は、それぞれのクロックドトランジスタを有する複数のラッチ回路デバイスを含む回路デバイスの一部の部分的概略回路図である。 図5は、単一のクロックドトランジスタを含むシーケンシャル回路デバイスを動作させる方法の、特定の実例となる実施形態のフロー図である。 図6は、単一のクロックドトランジスタを含むシーケンシャル回路デバイスを動作させる方法の、第2の特定の実例となる実施形態のフロー図である。 図7は、図1ないし図6のシーケンシャル回路デバイスおよび方法を実現できる通信デバイスのブロック図である。
詳細な説明
図1は、シーケンシャル回路素子102を含むシステム100の、特定の実例となる実施形態のブロック図であり、シーケンシャル回路素子102は、単一のクロックドトランジスタ110を有する。シーケンシャル回路素子102は、データ入力104と、単一のクロックドトランジスタ110に結合されたクロック入力106と、データ出力108とを含む。データ入力104は、第1のデータパス112を通して、データ出力108に選択的に結合できる。シーケンシャル回路素子102はまた、第1のデータパス112に結合されている第2のデータパス114を含む。シーケンシャル回路素子102はまた、第1のデータパス112を通して伝播されるデータに関連する情報を保持するように適合されている、非クロックドデータ保持素子116を含む。
特定の実例となる実施形態において、単一のクロックドトランジスタ110は、クロック入力106を通してクロック信号を受け取ることに応答して、(図3中のトランジスタ324のような)少なくとも1つのトランジスタに切り替えられた電圧を提供することにより、第1のデータパス112を選択的に作動させるように適合されている。受け取られたクロック信号がハイであるとき、データ入力104におけるデータは、第1のデータパス112を通して出力108に伝搬できる。さらに、そのようなデータは、第2のデータパス114を通して、非クロックドデータ保持素子116に提供される。受け取られたクロック信号がローであるとき、単一のクロックドトランジスタ110は、第1のデータパス112を作動しないようにして、データ入力104におけるデータがデータ出力108に伝搬するのを防ぐことができる。さらに、受け取られたクロック信号がローであるとき、非クロックドデータ保持素子116は、第1のデータパス112を通して以前に伝搬されたデータに関連する状態情報を保持する。クロック入力106におけるクロック信号がローであるとき、非クロックドデータ保持素子116は、出力108におけるデータが変化しないようにデータ出力108を制御するように動作できる。
特定の実例となる実施形態において、シーケンシャル回路素子102は、ワイヤレス通信デバイス、携帯パーソナル計算デバイス、別のデバイス、または、これらの組み合わせに関連して利用できる。特定の実例となる実施形態において、シーケンシャル回路素子102を使用して、論理ラッチ回路、論理フリップフロップ回路、別のクロックド回路、または、これらの組み合わせを構築できる。さらに、クロック信号は、単一のクロックドトランジスタ110に提供できるが、シーケンシャル回路素子102の他の回路素子には提供できない。
図2は、シーケンシャル回路素子202を含むシステム200の、第2の特定の実例となる実施形態のブロック図であり、シーケンシャル回路素子202は、単一のクロックドトランジスタ214を有する。シーケンシャル回路素子202は、データ入力204と、単一のクロックドトランジスタ214に結合されたクロック入力206と、データ出力208とを含む。さらに、シーケンシャル回路素子202は、データ入力204に結合された第1のトランジスタ210を含む。第1のトランジスタ210は、制御ライン216を通してクロックドトランジスタ214に応答し、制御ライン216は、仮想接地電圧レベルおよびフローティング電圧レベル間で切り替わって、第1のトランジスタ210を選択的に作動させる、切り替えられた電圧であってもよい。特定の実例となる実施形態において、仮想接地電圧レベルは、論理ゼロ電圧であってもよい。別の特定の実例となる実施形態において、フローティング電圧レベルは、制御ライン(または出力端子)216において高いインピーダンスを表してもよい。シーケンシャル回路素子202はまた、第1のトランジスタ210をデータ出力208に結合する第1のデータパス212を含み、第1のデータパス212に結合されている第2のデータパス218を含む。一般に、複数のトランジスタが、第1のトランジスタ210とデータ出力208との間に相互接続されて、第1のデータパス212が提供されてもよい。シーケンシャル回路素子202はまた、データ保持回路素子222を含み、データ保持回路素子222は、第2のトランジスタ220を含み、第2のデータパス218に結合されているか、または、第2のデータパス218の一部である。
特定の実例となる実施形態において、データが、データ入力204において受け取られる。クロック信号が、クロック入力206において受け取られる。クロック信号がクロック入力206においてハイであるとき、クロックドトランジスタ214は、制御ライン216を通して、仮想接地電圧を第1のトランジスタ210に提供し、第1のトランジスタ210を作動させて、第1のデータパス212を通して、データ入力204におけるデータをデータ出力208に伝搬させる。さらに、データ保持回路素子222は、第2のデータパス218を通して、状態情報を受け取る。状態情報は、第1のデータパス212を通して伝搬されたデータに関連している。特定の実例となる実施形態において、第2のデータパス218を通してデータ保持回路素子222によって受け取られる状態情報は、データ出力208に存在するデータを表す。例えば、データ出力208におけるデータが、論理高電圧レベルを表す場合、データ保持回路素子222において記憶される状態情報もまた、論理高電圧レベルを示す。
特定の実例となる実施形態において、第1のデータパス212は第1のトランジスタ210を含み、第1のトランジスタ210は、単一のクロックドトランジスタ214の出力(すなわち、制御ライン216)に応答する。特定の実例となる実施形態において、第1のトランジスタ210は、第2のパス218に関係付けられているトランジスタ220のような第2のトランジスタよりも強い。特に、第1のトランジスタ210は、第2のトランジスタ220よりも高い電流容量を有することから、第1のトランジスタ210は第2のトランジスタよりも強く、第1のトランジスタ210は、第2のトランジスタ220との何らかの競合に打ち勝って、第1のデータパス212を通してデータフローを制御することを可能にする。第1のトランジスタ210は、第2のトランジスタ220よりも、大きな幅および/または、より高い電圧しきい値を有してもよい。例えば、第1のトランジスタ210は、第2のトランジスタ220よりも多くの電流を搬送するように設計されていてもよく、それにより、第1のトランジスタ210は、第1のデータパス212を通してデータフローを制御することが可能になる。特定の実例となる実施形態において、第1のトランジスタ210および第2のトランジスタ220の相対幅により、データフローを制御するために各トランジスタにクロック信号を接続することを必要とせずに、回路デバイス202がラッチ回路のように動作することが可能になる。特定の実例となる実施形態において、シーケンシャル回路素子202は、論理ラッチ回路、論理フリップフロップ回路、クロックド回路素子、または、これらの任意の組み合わせの、一部とすることができる。
特定の実例となる限定的でない実施形態において、保持回路素子222は、第2のトランジスタ220のようなトランジスタに結合されたノードとすることができる。別の特定の実例となる実施形態において、データ保持回路素子222は、第2のトランジスタおよび(図3中で示す)インバータを含む、2以上のトランジスタを含んでいてもよく、インバータは、第1のデータパス212に結合されている第1の端子と、2以上のトランジスタのうちの1つに結合されている第2の端子とを含む。データ保持回路素子222は、インバータの出力からの状態情報を保持できる。別の特定の実例となる実施形態において、シーケンシャル回路素子202は、(示していない)第2の保持回路素子を含むことができ、第2の保持回路素子は、保持回路素子222に、または、第1のデータパス212に結合して、第1のデータパス212を通して伝搬されたデータに関連する情報を保持できる。
特定の実例となる実施形態において、シーケンシャル回路素子202は、単一のクロックドトランジスタ214においてクロック入力206を通してクロック信号を受け取るが、第1のトランジスタ210または第2のトランジスタ220においては、クロック信号を受け取らない。第1および第2のトランジスタ210および220は、クロックされない(すなわち、第1および第2のトランジスタ210および220は、直接クロック信号を受け取らない)。クロック信号を単一のクロックドトランジスタ214に提供するが、第1および第2のトランジスタ210および220には提供しないことによって、多数のトランジスタが、切り替えによる消散電力が低減されるゲートキャパシタンスを有することから、シーケンシャル回路素子202による、全体のクロック電力消費は低減する。さらに、クロック信号を単一のクロックドトランジスタ214に提供することによって、シーケンシャル回路素子202の第1および第2のトランジスタ210および220のような各トランジスタと、クロックバスとの間のワイヤリング相互接続を省略できることから、シーケンシャル回路素子の(および、全回路デバイスの)ワイヤトレースルーティングを簡単化できる。
特定の実例となる実施形態において、データ保持回路素子222は、第1のデータパス212および第2のデータパス218に応答して、第1のデータパス212を通して伝搬されたデータに関連する状態情報を保持する。クロック信号をデータ保持回路素子222に直接適用することなく、データ出力208における論理値は、データ保持回路素子222においてラッチ(保持または記憶)できる。特に、第1のトランジスタ210は、第2のトランジスタ220よりも強い(すなわち、より高い電流容量を有する)ことから、クロックドトランジスタ214は、第1のトランジスタ210を制御して、第1のデータパス212を通してデータ入力204から出力208にデータを伝搬させて、第2のトランジスタ220に打ち勝つことができ、それにより、データ保持回路素子222は、伝搬されたデータを受け取る。第2のトランジスタ220は、第1のデータパス212を通して伝搬されたデータに応答し、伝搬されたデータに関連する状態情報をアクティブに保持するように動作できる。
図3は、図1および図2中で図示したシーケンシャル回路素子のようなシーケンシャル回路素子の、特定の実例となる実施形態の概略図である。図3において、シーケンシャル回路素子は、単一のクロックドトランジスタ326を含む論理ラッチ回路デバイス300として示されている。論理ラッチ回路デバイス300は、電圧源端子302および304を含み、電圧供給端子302および304は、それぞれ、電圧源(VDD)端子302および接地端子304であってもよい。回路デバイス300はまた、データを受け取るデータ入力と、例えば、クロックバスからクロック信号を受け取るクロック入力308とを含む。
回路デバイス300は、複数のpチャネルトランジスタ310、312、314および316と、複数のnチャネルトランジスタ324、326、328、330および332とを含む。pチャネルトランジスタ310は、VDD端子302に結合されている第1の端子と、データ入力306に結合されている第2の端子と、ノード342に結合されている第3の端子とを含む。回路デバイス300はまた、nチャネルトランジスタ(N1)324(例えば、図2中の第1のトランジスタ210)を含む。nチャネルトランジスタ(N1)324は、ノード342に結合されている第1の端子と、データ入力306に結合されている第2の端子と、ノード338に結合されている第3の端子とを含む。単一のクロックドトランジスタ326は、ノード338に結合されている第1の端子と、クロック入力308に応答する第2の端子と、接地端子304に結合されている第3の端子とを含む。
pチャネルトランジスタ(p1)312は、VDD端子302に結合されている第1の端子と、ノード(y)344に結合されている第2の端子と、ノード(x)342に結合されている第3の端子とを含む。pチャネルトランジスタ314は、VDD端子302に結合されている第1の端子と、ノード(x)342に結合されている第2の端子と、ノード(y)344に結合されている第3の端子とを含む。
データ入力306は、インバータ318の入力に結合されており、インバータ318はまた、インバータ出力を含む。nチャネルトランジスタ(N2)328は、ノード(y)344に結合されている第1の端子と、インバータ出力に結合されている第2の端子と、ノード(w)338に結合されている第3の端子とを含む。
pチャネルトランジスタ(p2)316は、VDD端末302に結合されている第1の端子と、ノード(z)340に結合されている第2の端子と、ノード(y)344に結合されている第3の端子とを含む。nチャネルトランジスタ330(n3)は、ノード(y)344に結合されている第1の端子と、ノード(z)340に結合されている第2の端子と、第3の端子とを含む。nチャネルトランジスタ(n4)332は、nチャネルトランジスタ(n3)330の第3の端子に結合されている第1の端子と、ノード(x)342に結合されている第2の端子と、接地端子304に結合されている第3の端子とを含む。インバータ320は、ノード(y)344をデータ出力346に結合し、インバータ322は、ライン336を通して、ノード(y)344をノード(z)340に結合する。
特定の実例となる実施形態において、回路デバイス300は、単一のクロックドトランジスタ326によって受け取られるクロック信号が論理高レベルであるときにデータを伝搬し(すなわち、透過的であるか、または、少なくとも実質的に透過的である)、クロック信号論理低レベルであるとき、その状態を保持する、競合が低減されたラッチ回路を表す。pチャネルトランジスタ(p1およびp2)312および316、ならびに、nチャネルトランジスタ(n3およびn4)330および332は、それらが、nチャネルトランジスタ(N1およびN2)324および328と比較して比較的弱いことを示すために、小文字でラベル表示されている。特定の実例となる実施形態において、nチャネルトランジスタ(N1およびN2)324および328は、pチャネルトランジスタ(p1およびp2)よりも高い電流容量を有する。特定の実例となる実施形態において、pチャネルトランジスタ(p1およびp2)312および316、ならびに、nチャネルトランジスタ(n3およびn4)330および332は、nチャネルトランジスタ(N1およびN2)324および328に比べて、ロングチャネルトランジスタまたは高電圧しきい値トランジスタであってもよい。クロック信号(φ)が、クロック入力308においてハイであるとき、データ入力306におけるデータ(d)は、データ出力346に伝搬でき、それにより、データ出力346におけるデータ値(q-)は、データ入力306におけるデータ(d)の値に対して反転される。
特定の実例となる実施形態において、クロック信号(φ)がクロック入力308においてハイであるとき、単一のクロックドトランジスタ326が作動し、ノード(w)338における電圧レベルが、仮想接地電圧レベルにプルダウンされる。ノード(w)338における仮想接地電圧レベルは、クロックドトランジスタ326を通して接地304に電流パスを提供することによって、nチャネルトランジスタ(N1)324を作動させる。データ入力306におけるデータ(d)は、一般に334で示される第1のデータパスを通して伝搬される。データ(d)は、ノード(x)342において反転される。特に、クロック信号がハイであるとき、データ(d)の値がデータ入力306において論理高電圧レベルである場合、pチャネルトランジスタ310がイナクティブであり、nチャネルトランジスタ324がアクティブであり、nチャネルトランジスタ324は、ノード(x)342の電圧レベルをプルダウンし、それにより、ノード(x)342における電圧レベルが、データ入力306におけるデータ(d)の電圧レベルに対して反転される。データ(d)の値がデータ入力306において論理低電圧レベルである場合、pチャネルトランジスタ310がアクティブであり、ノード(x)342における電圧レベルをプルアップし、そのため、ノード(x)342における電圧レベルは、データ入力306におけるデータ(d)の低電圧レベルに対して反転される。
クロック入力308におけるクロック信号がハイであるとき、ノード(x)342における電圧レベルは、nチャネルトランジスタ(N1)324によって、仮想接地電圧レベル(または論理ゼロ(0)電圧レベル)にプルダウンされる。クロック入力308におけるクロック信号がローであるとき、単一のクロックドトランジスタ326はイナクティブであり、ノード(w)338における電圧レベルは、フローティング電圧レベルにある。ノード(w)338がフローティングであるとき、単一のクロックドトランジスタ308を通る、接地端子304への電流パスがターンオフされることから、nチャネルトランジスタ(N1)324はイナクティブである。
データ(d)は、ノード(y)344において再度反転される。特に、ノード(x)342における反転されたデータは、pチャネルトランジスタ(p2)316の端子において受け取られる。ノード(x)342におけるデータ(d)を表す電圧レベルがローである(すなわち、データ入力306におけるデータ(d)がハイである)場合、pチャネルトランジスタ(p2)316はアクティブである。さらに、nチャネルトランジスタ(N2)328のゲートにおける電圧レベルは、インバータ318のためにローである(すなわち、ターンオフされる)。したがって、ノード(y)344における電圧レベルは、pチャネルトランジスタ314によってプルアップされる(すなわち、ノード(y)344における電圧レベルが、ノード(x)342における電圧レベルに対して反転される)。電圧レベルがノード(x)342においてハイである(すなわち、データ入力306におけるデータがローである)場合、pチャネルトランジスタ314および(p2)316はターンオフされる。インバータ318の出力がハイであることから、ノード(y)344における電圧はローにプルされ、nチャネルトランジスタ328をターンオンする。ノード(y)344におけるデータは第2のデータパス336において受け取られる。第2のデータパス336は、インバータ322、ノード340、nチャネルトランジスタ(n3)330およびpチャネルトランジスタ(p2)316を含むデータ保持素子に、ノード(y)344を結合する。
一般に、pチャネルトランジスタ(p1およびp2)312および316、ならびに、nチャネルトランジスタ(n3およびn4)330および332は、nチャネルトランジスタ(N1およびN2)324および328に比べて弱いトランジスタである。pチャネルトランジスタ(p1およびp2)312および316、ならびに、nチャネルトランジスタ(n3)330は、それらがnチャネルトランジスタ(N1およびN2)324および328よりも少ない電流搬送容量を有することから弱い。データ(d)が反転されるときはいつでも、(時々、キーパーと呼ばれる)弱いpチャネルトランジスタ312および316のうちの少なくとも1つは、競合を簡潔に生じさせる。しかしながら、回路デバイス300は、ノード(xおよびy)342および344のようなタイミングクリティカルなノードをプルアップするために、弱いpチャネルトランジスタ312および316に依存しない。クロック信号(φ)がローであるとき、単一のクロックドトランジスタ326はイナクティブであり、ノード338(すなわち、単一のクロックドトランジスタ326の出力端子)は、フローティング電圧レベルにある。nチャネルトランジスタ(N1)324はターンオフし、データ入力306におけるデータ(d)は伝搬されない。インバータ322、ノード340、pチャネルトランジスタ(p2)316、nチャネルトランジスタ(n3)330およびpチャネルトランジスタ(p1)312は、第1のデータパス334を通して伝搬されたデータに関連する状態情報を保持するように動作する。
ノード344におけるデータ値が論理高レベルにあるとき、ノード(z)340における論理レベルは、インバータ322によって論理低レベルにされる。弱いpチャネルトランジスタ(p2)316は、ノード(z)344における低電圧レベルによってターンオンされ、そのため、ノード344の電圧レベルは論理高レベルに維持され、それにより、データ出力346における出力値は、論理低レベルに維持される。この特定のシナリオにおいて、トランジスタ(n3)330がターンオフされることから、ノード342における論理値は、ノード(y)344における電圧レベルに影響を及ぼすことなく変更できる。代わりに、ノード(y)344における値が低電圧レベルにあるとき、ノード(z)340における電圧レベルは論理高電圧レベルにある。データ入力306におけるデータ(d)の値にかかわらず、pチャネルトランジスタ(p1)312は、論理高電圧レベルで、ノード342の電圧レベルを維持し、ノード342の論理高電圧レベルは、nチャネルトランジスタ(n4)332を作動させ、nチャネルトランジスタ(n3)330をターンオンする。ノード(y)344における電圧レベルは、nチャネルトランジスタ(n3およびn4)330および332によって、電圧低レベルに保持される。トランジスタ312、316、330および332は、回路デバイス300の状態情報をアクティブに保持する。
特定の実施形態において、単一のクロックドトランジスタ326の関連するキャパシタンスが、ノード(x)342およびノード(y)344のキャパシタンスに比べて小さいように、単一のクロックドトランジスタ326およびその出力端子を設計することが望まれる。クロック信号(φ)がローであるときにデータ(d)が切り替わる場合、(ノード(x)342またはノード(y)344のいずれかと、ノード338における仮想接地との間の)nチャネルトランジスタ(N1またはN2)324または328を通して共有する電荷は、ラッチされるデータの状態を乱す可能性がある。ノード338のキャパシタンスが低く保たれる場合、そのようなイベントは回避できるか、または、少なくとも低減できる。
一般に、ノード338における電圧レベルは、仮想接地およびフローティング電圧レベルの間で変化するかもしれない。特定の実例となる実施形態において、ノード338における電圧レベルは、おおよそゼロボルトから、nチャネルトランジスタ(N1)324またnチャネルトランジスタ(N2)328の、電圧源(VDD)と電圧しきい値(VT)との間の差にほぼ等しい電圧レベルに変化するかもしれない(すなわち、0V≦V338≦VDD−VT)。一般に、ノード338は、pチャネルトランジスタ(p1およびp2)312および316のうちの1つまたは両方によって、電圧レベル(VDD−VT)にチャージできる。ノード338は、2つの電圧(例えば、ゼロまたはVDD−VT)でアクティブに保持できることから、ノード338は、複数のラッチにわたって共有されない。
特定の実例となる実施形態において、回路デバイス300は、65nm半導体製造技術を使用して実現してもよく、携帯計算デバイス、移動通信デバイス、他のデバイス、または、これらの任意の組み合わせのような移動アプリケーションに対して使用してもよい。特定の実例となる例において、65nm半導体製造技術は、ほぼ150nmのデバイス幅を可能にするかもしれない。特定の実例となる限定でない例において、トランジスタ312、316、330および332、ならびに、インバータ318および322は、150nm幅のトランジスタとして実現してもよく、トランジスタ324および328は、150nmよりも大きい幅を有するトランジスタとして実現してもよい。特定の実例となる限定でない実施形態において、回路デバイス300は、0.8Vから1.2Vにおよぶ供給電圧および0℃から100℃におよぶ温度を有する、すべてのプロセスコーナーで(すなわち、すべての境界シナリオで)動作する能力のようなロバストネス制約を満たしながら、動的クロック電力を節約して使うように設計されてもよい。別の特定の実例となる実施形態において、回路デバイス300はパルスクロックをサポートして、エネルギー効率を向上させることが望ましい。
一般に、回路デバイス300は、単一のクロックドトランジスタ326を使用するシステムの、特定の実例となる限定でない例を表す。しかしながら、他の構成および実施形態が考えられる。例えば、代替の実施形態において、pチャネルトランジスタ310、312、314および316を、nチャネルトランジスタに置き換えてもよく、nチャネルトランジスタ324、326、328、330および332を、pチャネルトランジスタに置き換えてもよく、供給電圧端子302を接地端子に置き換えてもよく、接地端子304を供給電圧端子に置き換えてもよい。この例において、回路デバイス300は、クロックがローの代わりにハイであるときに状態を保持できる。さらに、回路デバイス300は、クロックがハイの代わりにローであるときに、入力306から出力346にデータを伝搬できる。さらに、他の回路デバイスが、単一のクロックドトランジスタ326を利用することが考えられる。
図4は、回路基盤402を含む回路デバイス400の一部の部分的概略回路図であり、回路基盤402は、それぞれ、図1、2および3における回路素子102、202および300のような、複数のシーケンシャル回路素子を含むことができる。回路基板402は、ラッチ回路デバイス406、408、410、412、414、416、418および420のような、複数のシーケンシャル論理回路デバイスを含んでいてもよく、各シーケンシャル論理回路デバイスは、トランジスタ422および424のような、それぞれのクロックドトランジスタを有している。さらに、回路基板402は、クロックバス404を含んでもよい。
図4中で示すように、クロックバス404を、例えば、単一の方向にルーティングし、クロックバス404のキャパシタンスを低減させてもよい。この実施形態において、いくつかのラッチ回路デバイス406、408、410、412、414、416、418および420のクロックドトランジスタ422および424のようなクロックドトランジスタは、クロックバス404に隣接するように位置付けることができる。
示すように、クロックバス404は垂直にルーティングされ、ワイヤ426、428、430および432のような水平のワイヤは、図3中のノード338に対応する。したがって、ワイヤ426、428、430および432は、仮想接地電圧レベルとフローティング電圧レベルとの間で変化する、切り替えられた電圧を提供する。一般に、ワイヤ426、428、430および432のようなノードによって搬送される仮想接地電圧レベルは、さまざまなラッチ間の競合を回避するために、ラッチ回路デバイス406、408、410、412、414、416、418および420間で共有されない。図4中で示す特定の構成は、ワイヤ426、428、430および432のそれぞれの長さを増加させるが、クロックバス404は、クロックバスがラッチデバイス406、408、410、412、414、416、418および420のそれぞれに直接ルーティングされる場合よりも短い。
電力の見地から、結果として生じる回路400は、クロックバス404が各ラッチ回路デバイスに対して別々のクロックのルーティングを含む場合よりも少ない電力を消費する。例えば、データが変化するときのみ、仮想接地ワイヤ426、428、430および432がトグル切り替えすることから、仮想接地ワイヤ426、428、430および432の切り替えアクティビティは、クロックバス404上のクロック信号の切り替えアクティビティと比較して低いかもしれない。さらに、クロックバス404がゼロおよびVDDの間で変換する間に、仮想接地ワイヤ426、428、430および432は、ゼロおよびVDD−VTボルト間で変化することから、ワイヤ426、428、430および432は、クロック信号と比較して低減された電圧スイングを有することができる。さらに、クロックドトランジスタ422および424のようなクロックドトランジスタをグループ化することは、基板のレイヤを通るバイアの数を低減させることができる。現在の半導体製造技術は一般に、各バイアが金属のかなり大きなエリアによって取り囲まれることを必要とする。その結果、バイアおよびそれらの関連する金属エリアは、追加の相互接続キャパシタンスを導入するが、バイアの数を少なくすることによって、そのキャパシタンスを低減できる。この特定の特徴は、設計技術に基づいて変化してもよい。
図5は、シーケンシャル回路デバイスを動作させる方法の、特定の実例となる実施形態のフロー図である。502において、クロック信号が、シーケンシャル回路素子の単一のクロックドトランジスタにおいて受け取られる。504に進むと、単一のクロックドトランジスタの出力における電圧レベルが、クロック信号に基づいて、仮想接地電圧レベルと、(フローティング電圧レベル、例えば、VDD−VTのような)第2の電圧レベルとの間で切り替わる。506に移動すると、データが、単一のクロックドトランジスタの出力に応答して、シーケンシャル回路素子の第1のデータパスを通して伝搬される。シーケンシャル回路素子は、第1のデータパスに結合されている第2のデータパスを含む。508に進むと、第1のデータパスを通して伝搬されたデータに関連する情報が、第2のデータパスの保持回路素子において保持される。方法は510で終了する。
一般に、図5に関して記述した方法は、シーケンシャル回路デバイスのクロック入力におけるデータの複数のサンプルに対して実行でき、図1ないし図4中で示す回路デバイスのような回路デバイスを使用して実現してもよい。
図6は、シーケンシャル回路デバイスを動作させる方法の第2の特定の実例となる実施形態のフロー図である。602において、クロック信号がシーケンシャル回路素子のクロック入力において受け取られる。クロック入力はクロックドトランジスタの制御端子に結合されており、クロックドトランジスタは、クロック信号を受け取ることに応答して、第1のデータパス中の第1のトランジスタに、切り替えられた電圧源を提供する出力端子を含む。切り替えられた電圧レベルは、クロック信号が論理高レベルにあるときの、出力端子における仮想接地電圧レベルと、クロック信号が論理低レベルにあるときの、出力端子におけるフローティング電圧レベル(例えば、VDD−VT)との間で切り替わってもよい。
クロック信号が604においてハイである場合、方法は606に進み、クロックドトランジスタの出力端子に応答する第1のトランジスタを有する第1のデータパスを通して、データが、シーケンシャル回路素子のデータ入力からシーケンシャル回路素子のデータ出力に伝搬される。特定の実例となる実施形態において、第1のデータパスは複数のトランジスタを含むことができ、複数のトランジスタのうちの少なくとも2つのトランジスタは、出力端子に結合されている。604に戻ると、クロック信号がローである場合、方法は608に進み、データ出力におけるデータに関連する状態情報が、第1のデータパスに結合されている第2のデータパスのデータ保持素子を通して保持される。方法は610に進み、方法はクロック信号を評価するために604に戻ることによって繰り返される。
一般に、図6に関して記述した方法は、図1ないし図4中で示す回路デバイスのようなシーケンシャル回路デバイスのクロック入力におけるデータの複数のサンプルに対して実行できる。
図7は、図1ないし図6のシーケンシャル回路デバイスおよび方法を実現できる、700として一般に示されている携帯通信デバイスのブロック図である。携帯通信デバイス700は、オンチップシステム722を含み、オンチップシステム722は、デジタル信号プロセッサ710のようなプロセッサを含む。デジタル信号プロセッサ710は、図1ないし図6に関して記述したような、単一のクロックドトランジスタ711を持つシーケンシャル回路素子を有する少なくとも1つのデバイスを含む。シーケンシャル回路素子は、論理ラッチ回路、論理フリップフロップ回路、別の論理回路、または、これらの任意の組み合わせとすることができる。
図7はまた、ディスプレイ制御装置726を示し、ディスプレイ制御装置726は、デジタル信号プロセッサ710およびディスプレイ728に結合されている。さらに、入力デバイス730が、デジタル信号プロセッサ710に結合されている。さらに、メモリ732が、デジタル信号プロセッサ710に結合されている。コーダ/デコーダ(CODEC)734を、デジタル信号プロセッサ710に結合することもできる。スピーカ736およびマイクロフォン738をCODEC734に結合できる。
図7はまた、デジタル信号プロセッサ710およびワイヤレスアンテナ742にワイヤレス制御装置740を結合できることを示す。特定の実施形態において、電源744が、オンチップシステム722に結合されている。さらに、図7中で図示するように、特定の実施形態において、ディスプレイ728、入力デバイス730、スピーカ736、マイクロフォン738、ワイヤレスアンテナ742および電源744は、オンチップシステム722の外部にある。しかしながら、それぞれが、オンチップシステム722のコンポーネントに結合されている。
特定の実例となる実施形態において、単一のクロックドトランジスタ711を有するシーケンシャル回路素子を使用して、携帯通信デバイス700の全体の性能を向上させてもよい。特に、単一のクロックドトランジスタ711を有するシーケンシャル回路素子は、デバイス700の全クロック電力消費を低減させ、その結果、バッテリ寿命を延ばし、電力効率全体を改善し、デバイス700の性能を向上させる。
単一のクロックドトランジスタ711を有するシーケンシャル回路素子は、デジタル信号プロセッサ710内だけで示されているが、単一のクロックドトランジスタ711を有するシーケンシャル回路素子は、ディスプレイ制御装置726や、ワイヤレス制御装置740や、CODEC734を含む他のコンポーネントにおいて、あるいは、論理ラッチ回路、論理フリップフロップ回路、他のクロックド回路、または、これらの任意の組み合わせのようなシーケンシャル論理を含む他の任意のコンポーネントにおいて提供してもよい。
電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両方の組み合わせとして、ここで開示した実施形態に関して記述したさまざまな実例となる論理ブロック、設定、モジュール、回路およびアルゴリズムステップを実現してもよいことを、当業者はさらに理解するであろう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明瞭に説明するために、さまざまな実例となるコンポーネント、ブロック、設定、モジュール、回路、およびステップをそれらの機能の点から一般的に上述した。このような機能がハードウェアまたはソフトウェアとして実現されるかどうかは、特定の用途およびシステム全体に課される設計制約に依存する。当業者は、各特定の用途に対して、さまざまな方法で、記述した機能を実現するかもしれないが、そのような実現の決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じさせるものとして解釈すべきではない。
ここで開示した実施形態に関して記述した方法またはアルゴリズムのステップを、ハードウェア中で直接、プロセッサにより実行されるソフトウェアモジュール中で、またはその2つの組み合わせ中で具体化してもよい。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、PROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROM(登録商標)メモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバルディスク、CD−ROM,または技術的に知られている他の任意の形態の記憶媒体中に存在してもよい。プロセッサが記憶媒体から情報を読み取ることができ、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、例示的な記憶媒体はプロセッサに結合されている。代わりに、記憶媒体はプロセッサと一体化されていてもよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ASIC中に存在してもよい。ASICは、計算デバイスまたはユーザ端末中に存在してもよい。代わりに、プロセッサおよび記憶媒体は、計算デバイスまたはユーザ端末中にディスクリートコンポーネントとして存在してもよい。
いかなる当業者であっても本開示を実施しまたは使用できるように、開示した実施形態の記述をこれまでに提供している。これらの実施形態に対してさまざまな修正が当業者に容易に明らかであり、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、ここで規定した一般的な原理を、他の実施形態に適用してもよい。したがって、本開示は、ここで示した実施形態に限定されるように意図されていないが、以下の特許請求の範囲によって規定される原理および新規な特徴に矛盾しない最も広い範囲に一致すべきである。
いかなる当業者であっても本開示を実施しまたは使用できるように、開示した実施形態の記述をこれまでに提供している。これらの実施形態に対してさまざまな修正が当業者に容易に明らかであり、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、ここで規定した一般的な原理を、他の実施形態に適用してもよい。したがって、本開示は、ここで示した実施形態に限定されるように意図されていないが、以下の特許請求の範囲によって規定される原理および新規な特徴に矛盾しない最も広い範囲に一致すべきである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]方法において、
シーケンシャル回路素子の単一のクロックドトランジスタにおいて受け取られたクロック信号に応答して、前記シーケンシャル回路素子の第1のパスを通してデータを伝搬し、前記シーケンシャル回路素子は、前記第1のパスに結合されている第2のパスをさらに含むことと、
前記第2のパスの保持回路素子において、前記第1のパスを通して伝搬されたデータに関連する情報を保持することとを含み、
前記第1のパスは、前記単一のクロックドトランジスタの出力に応答する第1のトランジスタを含み、前記第1のトランジスタは、前記第2のパスに関係付けられている少なくとも1つの第2のトランジスタよりも高い電流容量を有する方法。
[2]前記シーケンシャル回路素子は、論理ラッチ回路の一部を構成する上記[1]記載の方法。
[3]前記シーケンシャル回路素子は、論理フリップフロップ回路の一部を構成する上記[1]記載の方法。
[4]前記保持回路素子は、トランジスタに結合されているノードを備える上記[1]記載の方法。
[5]前記保持回路素子は、少なくとも2つのトランジスタと、インバータとを備え、前記インバータは、前記第1のデータパスに結合されている第1の端子を含む上記[1]記載の方法。
[6]前記保持回路素子は、インバータの出力を備える上記[1]記載の方法。
[7]前記シーケンシャル回路素子は、前記単一のクロックドトランジスタにおいて前記クロック信号を受け取るが、前記第1および第2のトランジスタにおいては、前記クロック信号を受け取らない上記[1]記載の方法。
[8]前記クロック信号を受け取ることに応答して、前記単一のクロックドトランジスタの出力において仮想接地電圧を提供することをさらに含み、前記仮想接地電圧は、前記第1のトランジスタを作動させる上記[1]記載の方法。
[9]前記クロック信号がハイであるときに、前記第1のパスを通して、データ入力からデータ出力に前記データを提供することをさらに含む上記[1]記載の方法。
[10]前記クロック信号がローであるときに、前記第1のパスを通して、データ入力からデータ出力に前記データを提供することをさらに含む上記[1]記載の方法。
[11]前記クロック信号がローであるときに、前記保持回路素子において前記データの論理値を保持することをさらに含む上記[1]記載の方法。
[12]前記クロック信号がハイであるときに、前記保持回路素子において前記データの論理値を保持することをさらに含む上記[1]記載の方法。
[13]クロックからのクロック信号を前記保持回路素子に適用することなく、前記論理値が前記保持回路素子においてラッチされる上記[1]記載の方法。
[14]前記第1のデータパスおよび第2のデータパスは、複数の弱いトランジスタを含み、前記第1のデータパスは、前記単一のクロックドトランジスタに結合されている少なくとも1つの強いトランジスタを含み、前記少なくとも1つの強いトランジスタは、前記複数の弱いトランジスタのそれぞれよりも高い電流容量を有する上記[1]記載の方法。
[15]前記単一のクロックドトランジスタにおいて前記クロック信号を受け取ることと、
前記クロック信号を受け取ることに応答して、仮想接地電圧レベルおよび第2の電圧レベル間で、前記単一のクロックドトランジスタの出力における電圧レベルを切り替えることとをさらに含む上記[1]記載の方法。
[16]前記第2のトランジスタは、ロングチャネルデバイスまたは高電圧しきい値デバイスを備える上記[1]記載の方法。
[17]回路デバイスにおいて、
クロックバスと、
複数のシーケンシャル回路素子とを具備し、
前記複数のシーケンシャル回路素子のそれぞれは、
論理回路の少なくとも1つの素子に結合されている出力端子を含み、前記クロックバスに結合されている単一のクロックドトランジスタを備えており、
前記クロックバスを通してクロック信号を受け取ることに応答して、前記出力端子における電圧レベルが、仮想接地電圧レベルおよびフローティング電圧レベル間で切り替わって、前記論理回路を選択的に作動させて、データ入力からデータ出力にデータを伝搬する回路デバイス。
[18]前記論理回路は、前記データ入力から前記データ出力にデータを伝達する第1のデータパスを含み、データ保持回路素子に前記データを提供する第2のデータパスを含む上記[17]記載の回路デバイス。
[19]前記第1のデータパスおよび第2のデータパスは、複数の弱いトランジスタを含み、前記第1のデータパスは、前記単一のクロックドトランジスタに結合されている少なくとも1つの強いトランジスタを含み、前記少なくとも1つの強いトランジスタは、前記複数の弱いトランジスタのそれぞれよりも高い電流容量を有する上記[18]記載の回路デバイス。
[20]前記複数のシーケンシャル回路素子のうちの少なくとも1つは、データラッチ回路を構成する上記[17]記載の回路デバイス。
[21]前記データラッチ回路は、前記クロック信号がハイであるときにデータを伝搬し、前記クロック信号がローであるときに前記データの状態を保持する上記[20]記載の回路デバイス。
[22]前記データラッチ回路は、前記クロック信号がローであるときにデータを伝搬し、前記クロック信号がハイであるときに前記データの状態を保持する上記[20]記載の回路デバイス。
[23]前記論理回路の少なくとも1つの素子は、前記データ入力を前記データ出力に結合する第1のデータパスに結合されているトランジスタを備える上記[17]記載の回路デバイス。
[24]前記論理回路は、少なくとも1つの第2のトランジスタを含んでいる第2のデータパスをさらに備え、前記第2のデータパスは、前記データに関連する状態情報を保持し、前記第2のデータパスは、前記クロックバスから前記クロック信号を受け取らない上記[23]記載の回路デバイス。
[25]前記クロックバスは単一の方向にルーティングされており、前記単一のクロックドトランジスタは、前記クロックバスに隣接して位置付けられている上記[17]記載の回路デバイス。
[26]前記論理回路は、インバータを形成するように配置されている第1の対のトランジスタを含み、前記第1の対のトランジスタは、第1のpチャネルトランジスタと、第1のnチャネルトランジスタとを含み、前記第1のpチャネルトランジスタは、電源端子と、前記データ入力に結合されている第1の制御端子と、第1の出力端子とを含み、前記第1のnチャネルトランジスタは、前記第1の出力端子に結合されている第2の出力端子と、前記データ入力に結合されている第2の制御端子と、前記単一のクロックドトランジスタの出力に結合されている第2の電源端子とを含み、前記単一のクロックドトランジスタの出力端子は、前記第1のnチャネルトランジスタの第2の電源端子に供給電圧を提供して、前記インバータを選択的に作動させる上記[17]記載の回路デバイス。
[27]前記第1のnチャネルトランジスタは、前記第1のpチャネルトランジスタよりも高い電流容量を有する上記[26]記載の回路デバイス。
[28]方法において、
シーケンシャル回路素子のクロック入力においてクロック信号を受け取り、前記クロック入力は、クロックドトランジスタの制御端子に結合され、前記クロックドトランジスタは、出力端子を含んでいることと、
前記クロック信号が第1の論理レベルにあるとき、前記出力端子に応答する第1のトランジスタを有する第1のデータパスを通して、前記シーケンシャル回路素子のデータ入力から前記シーケンシャル回路素子のデータ出力にデータを伝搬することと、
前記クロック信号が第2の論理レベルにあるとき、前記第1のデータパスに結合されている、第2のトランジスタを有する第2のデータパスを通して、前記データ出力におけるデータに関連する状態情報を保持することとを含み、
前記クロックドトランジスタの制御端子は、前記クロック信号を受け取り、前記制御端子の出力は、切り替えられた電圧源を前記第1のトランジスタに提供する方法。
[29]前記第1の論理レベルは、論理高電圧レベルであり、前記第2の論理レベルは、論理低電圧レベルである上記[28]記載の方法。
[30]前記第1の論理レベルは、論理低電圧レベルであり、前記第2の論理レベルは、論理高電圧レベルである上記[28]記載の方法。
[31]前記クロックドトランジスタは、前記クロック信号がハイであるとき、前記出力端子において仮想接地電圧レベルを提供する上記[28]記載の方法。
[32]前記クロックドトランジスタは、前記クロック信号がローであるとき、前記出力端子においてフローティング電圧レベルを提供する上記[28]記載の方法。
[33]前記クロックドトランジスタは、前記クロック信号がローであるとき、前記出力端子において高いインピーダンスを提供する上記[28]記載の方法。
[34]前記第1のデータパスは複数のトランジスタを具備し、前記複数のトランジスタのうちの少なくとも2つのトランジスタは、前記出力端子に結合されている上記[28]記載の方法。
[35]前記データは、前記クロック信号がハイであるとき、前記第2のデータパスに提供される上記[28]記載の方法。
[36]回路デバイスにおいて、
シーケンシャル回路素子の単一のクロックドトランジスタにおいて受け取られたクロック信号に応答して、前記シーケンシャル回路素子の第1のパスを通してデータを伝搬する手段であって、前記シーケンシャル回路素子は、前記第1のパスに結合されている第2のパスをさらに含んでいる手段と、
前記第2のパスの保持回路素子において、前記第1のパスを通して伝搬されたデータに関連する情報を保持する手段とを具備し、
前記第1のパスは、前記単一のクロックドトランジスタの出力に応答する第1のトランジスタを含み、前記第1のトランジスタは、前記第2のパスに関係付けられている少なくとも1つの第2のトランジスタよりも高い電流容量を有する回路デバイス。
[37]前記単一のクロックドトランジスタの制御端子は、前記クロック信号を受け取る入力を含み、前記単一のクロックドトランジスタの出力は、切り替えられた電圧源を前記第1のトランジスタに提供する出力を含む上記[36]記載のデバイス。
[38]前記データを伝搬する手段は、前記切り替えられた電圧源に応答し、前記切り替えられた電圧源は、前記クロック信号がハイであるときの仮想接地電圧と、前記クロック信号がローであるときのフローティング電圧レベルとを含む上記[37]記載のデバイス。

Claims (38)

  1. 方法において、
    シーケンシャル回路素子の単一のクロックドトランジスタにおいて受け取られたクロック信号に応答して、前記シーケンシャル回路素子の第1のパスを通してデータを伝搬し、前記シーケンシャル回路素子は、前記第1のパスに結合されている第2のパスをさらに含むことと、
    前記第2のパスの保持回路素子において、前記第1のパスを通して伝搬されたデータに関連する情報を保持することとを含み、
    前記第1のパスは、前記単一のクロックドトランジスタの出力に応答する第1のトランジスタを含み、前記第1のトランジスタは、前記第2のパスに関係付けられている少なくとも1つの第2のトランジスタよりも高い電流容量を有する方法。
  2. 前記シーケンシャル回路素子は、論理ラッチ回路の一部を構成する請求項1記載の方法。
  3. 前記シーケンシャル回路素子は、論理フリップフロップ回路の一部を構成する請求項1記載の方法。
  4. 前記保持回路素子は、トランジスタに結合されているノードを備える請求項1記載の方法。
  5. 前記保持回路素子は、少なくとも2つのトランジスタと、インバータとを備え、前記インバータは、前記第1のデータパスに結合されている第1の端子を含む請求項1記載の方法。
  6. 前記保持回路素子は、インバータの出力を備える請求項1記載の方法。
  7. 前記シーケンシャル回路素子は、前記単一のクロックドトランジスタにおいて前記クロック信号を受け取るが、前記第1および第2のトランジスタにおいては、前記クロック信号を受け取らない請求項1記載の方法。
  8. 前記クロック信号を受け取ることに応答して、前記単一のクロックドトランジスタの出力において仮想接地電圧を提供することをさらに含み、前記仮想接地電圧は、前記第1のトランジスタを作動させる請求項1記載の方法。
  9. 前記クロック信号がハイであるときに、前記第1のパスを通して、データ入力からデータ出力に前記データを提供することをさらに含む請求項1記載の方法。
  10. 前記クロック信号がローであるときに、前記第1のパスを通して、データ入力からデータ出力に前記データを提供することをさらに含む請求項1記載の方法。
  11. 前記クロック信号がローであるときに、前記保持回路素子において前記データの論理値を保持することをさらに含む請求項1記載の方法。
  12. 前記クロック信号がハイであるときに、前記保持回路素子において前記データの論理値を保持することをさらに含む請求項1記載の方法。
  13. クロックからのクロック信号を前記保持回路素子に適用することなく、前記論理値が前記保持回路素子においてラッチされる請求項1記載の方法。
  14. 前記第1のデータパスおよび第2のデータパスは、複数の弱いトランジスタを含み、前記第1のデータパスは、前記単一のクロックドトランジスタに結合されている少なくとも1つの強いトランジスタを含み、前記少なくとも1つの強いトランジスタは、前記複数の弱いトランジスタのそれぞれよりも高い電流容量を有する請求項1記載の方法。
  15. 前記単一のクロックドトランジスタにおいて前記クロック信号を受け取ることと、
    前記クロック信号を受け取ることに応答して、仮想接地電圧レベルおよび第2の電圧レベル間で、前記単一のクロックドトランジスタの出力における電圧レベルを切り替えることとをさらに含む請求項1記載の方法。
  16. 前記第2のトランジスタは、ロングチャネルデバイスまたは高電圧しきい値デバイスを備える請求項1記載の方法。
  17. 回路デバイスにおいて、
    クロックバスと、
    複数のシーケンシャル回路素子とを具備し、
    前記複数のシーケンシャル回路素子のそれぞれは、
    論理回路の少なくとも1つの素子に結合されている出力端子を含み、前記クロックバスに結合されている単一のクロックドトランジスタを備えており、
    前記クロックバスを通してクロック信号を受け取ることに応答して、前記出力端子における電圧レベルが、仮想接地電圧レベルおよびフローティング電圧レベル間で切り替わって、前記論理回路を選択的に作動させて、データ入力からデータ出力にデータを伝搬する回路デバイス。
  18. 前記論理回路は、前記データ入力から前記データ出力にデータを伝達する第1のデータパスを含み、データ保持回路素子に前記データを提供する第2のデータパスを含む請求項17記載の回路デバイス。
  19. 前記第1のデータパスおよび第2のデータパスは、複数の弱いトランジスタを含み、前記第1のデータパスは、前記単一のクロックドトランジスタに結合されている少なくとも1つの強いトランジスタを含み、前記少なくとも1つの強いトランジスタは、前記複数の弱いトランジスタのそれぞれよりも高い電流容量を有する請求項18記載の回路デバイス。
  20. 前記複数のシーケンシャル回路素子のうちの少なくとも1つは、データラッチ回路を構成する請求項17記載の回路デバイス。
  21. 前記データラッチ回路は、前記クロック信号がハイであるときにデータを伝搬し、前記クロック信号がローであるときに前記データの状態を保持する請求項20記載の回路デバイス。
  22. 前記データラッチ回路は、前記クロック信号がローであるときにデータを伝搬し、前記クロック信号がハイであるときに前記データの状態を保持する請求項20記載の回路デバイス。
  23. 前記論理回路の少なくとも1つの素子は、前記データ入力を前記データ出力に結合する第1のデータパスに結合されているトランジスタを備える請求項17記載の回路デバイス。
  24. 前記論理回路は、少なくとも1つの第2のトランジスタを含んでいる第2のデータパスをさらに備え、前記第2のデータパスは、前記データに関連する状態情報を保持し、前記第2のデータパスは、前記クロックバスから前記クロック信号を受け取らない請求項23記載の回路デバイス。
  25. 前記クロックバスは単一の方向にルーティングされており、前記単一のクロックドトランジスタは、前記クロックバスに隣接して位置付けられている請求項17記載の回路デバイス。
  26. 前記論理回路は、インバータを形成するように配置されている第1の対のトランジスタを含み、前記第1の対のトランジスタは、第1のpチャネルトランジスタと、第1のnチャネルトランジスタとを含み、前記第1のpチャネルトランジスタは、電源端子と、前記データ入力に結合されている第1の制御端子と、第1の出力端子とを含み、前記第1のnチャネルトランジスタは、前記第1の出力端子に結合されている第2の出力端子と、前記データ入力に結合されている第2の制御端子と、前記単一のクロックドトランジスタの出力に結合されている第2の電源端子とを含み、前記単一のクロックドトランジスタの出力端子は、前記第1のnチャネルトランジスタの第2の電源端子に供給電圧を提供して、前記インバータを選択的に作動させる請求項17記載の回路デバイス。
  27. 前記第1のnチャネルトランジスタは、前記第1のpチャネルトランジスタよりも高い電流容量を有する請求項26記載の回路デバイス。
  28. 方法において、
    シーケンシャル回路素子のクロック入力においてクロック信号を受け取り、前記クロック入力は、クロックドトランジスタの制御端子に結合され、前記クロックドトランジスタは、出力端子を含んでいることと、
    前記クロック信号が第1の論理レベルにあるとき、前記出力端子に応答する第1のトランジスタを有する第1のデータパスを通して、前記シーケンシャル回路素子のデータ入力から前記シーケンシャル回路素子のデータ出力にデータを伝搬することと、
    前記クロック信号が第2の論理レベルにあるとき、前記第1のデータパスに結合されている、第2のトランジスタを有する第2のデータパスを通して、前記データ出力におけるデータに関連する状態情報を保持することとを含み、
    前記クロックドトランジスタの制御端子は、前記クロック信号を受け取り、前記制御端子の出力は、切り替えられた電圧源を前記第1のトランジスタに提供する方法。
  29. 前記第1の論理レベルは、論理高電圧レベルであり、前記第2の論理レベルは、論理低電圧レベルである請求項28記載の方法。
  30. 前記第1の論理レベルは、論理低電圧レベルであり、前記第2の論理レベルは、論理高電圧レベルである請求項28記載の方法。
  31. 前記クロックドトランジスタは、前記クロック信号がハイであるとき、前記出力端子において仮想接地電圧レベルを提供する請求項28記載の方法。
  32. 前記クロックドトランジスタは、前記クロック信号がローであるとき、前記出力端子においてフローティング電圧レベルを提供する請求項28記載の方法。
  33. 前記クロックドトランジスタは、前記クロック信号がローであるとき、前記出力端子において高いインピーダンスを提供する請求項28記載の方法。
  34. 前記第1のデータパスは複数のトランジスタを具備し、前記複数のトランジスタのうちの少なくとも2つのトランジスタは、前記出力端子に結合されている請求項28記載の方法。
  35. 前記データは、前記クロック信号がハイであるとき、前記第2のデータパスに提供される請求項28記載の方法。
  36. 回路デバイスにおいて、
    シーケンシャル回路素子の単一のクロックドトランジスタにおいて受け取られたクロック信号に応答して、前記シーケンシャル回路素子の第1のパスを通してデータを伝搬する手段であって、前記シーケンシャル回路素子は、前記第1のパスに結合されている第2のパスをさらに含んでいる手段と、
    前記第2のパスの保持回路素子において、前記第1のパスを通して伝搬されたデータに関連する情報を保持する手段とを具備し、
    前記第1のパスは、前記単一のクロックドトランジスタの出力に応答する第1のトランジスタを含み、前記第1のトランジスタは、前記第2のパスに関係付けられている少なくとも1つの第2のトランジスタよりも高い電流容量を有する回路デバイス。
  37. 前記単一のクロックドトランジスタの制御端子は、前記クロック信号を受け取る入力を含み、前記単一のクロックドトランジスタの出力は、切り替えられた電圧源を前記第1のトランジスタに提供する出力を含む請求項36記載のデバイス。
  38. 前記データを伝搬する手段は、前記切り替えられた電圧源に応答し、前記切り替えられた電圧源は、前記クロック信号がハイであるときの仮想接地電圧と、前記クロック信号がローであるときのフローティング電圧レベルとを含む請求項37記載のデバイス。
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