JP3867653B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック信号を分配する複数のクロックドライバが配置される半導体集積回路に関し、特に、クロックドライバにおいて、分岐したクロック信号の位相がずれた場合、位相遅れのクロック信号に同期したクロック信号を出力することにより、クロックスキューを低減した半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の半導体集積回路111に関して、図面を参照して説明する。
【0003】
図9は、クロック信号を分配する複数のクロックドライバ112がHーツリー状に配置される半導体集積回路111を示す概略回路構成図、図10は、図9中のHーツリー部の詳細を示す図である。
【0004】
図9、10を参照すると、半導体集積回路111は、Hーツリー状に配置される複数段のクロックドライバ112と、クロック分配回路113と、クロックドライバ112からの出力が入力される論理回路(図示せず)のF/F(フリップフロップ)回路114とで構成される。
【0005】
図10を参照するに、クロック入力点116からクロック分配経路121を通ってクロック信号が入力されるクロックドライバ112aと、クロック分配経路122を通ってクロック信号が入力されるクロックドライバ112bとでは、製造プロセスや動作条件によって遅延差が生じ、F/F回路114に入力されるクロック信号にスキューが発生し、論理回路のF/F回路114間のデータ転送に影響を及ぼすことになる。
【0006】
この場合、製造プロセスや動作条件によって分岐後のクロック信号の位相にずれが生じることにより、クロックスキューは大きくなるが、分配経路の段数が増えるほどクロックスキューは、更に大きくなるという問題がある。
【0007】
このため、このクロック信号の位相ずれに対して、遅延を合わせ込む必要があるが、DLL(Delay Locked Loops)回路により遅延補償を行うものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0008】
しかし、DLL回路により遅延補償を行う技術は、比較器の精度の問題、回路規模が大きくなるという点、毎サイクルごとに比較して遅延補正することができないことなどの欠点がある。
【0009】
【特許文献1】
特開平11ー65699号公報(第4頁、図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、クロック信号を分配するHーツリー状の複数段のクロックドライバが配置される半導体集積回路において、異なるクロック分配経路を通ってクロック信号が入力される各クロックドライバ間では、製造プロセスや動作条件によって遅延差が生じ、F/F回路に入力されるクロック信号にスキューが発生するという課題がある。
【0011】
また、スキューを補正すべくDLL回路により遅延補償を行う技術は、比較器の精度の問題、回路規模が大きくなるという点、毎サイクルごとに位相を比較して遅延補正することができないことなどの欠点がある。
【0012】
本発明の目的は、クロック信号を分配する複数のクロックドライバが配置される半導体集積回路において、クロックドライバから分岐したクロック信号の位相がずれた場合、位相ずれを位相遅れのクロック信号に合わせてクロック信号を出力することにより、クロックスキューを低減した半導体集積回路を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体集積回路は、同一基板上にクロック信号を分配する複数のクロックドライバが配置される半導体集積回路であって、クロックドライバから複数のクロック信号が入力される位相補正クロックドライバを有し、位相補正クロックドライバは、位相差のある複数のクロック信号入力に対して、クロック信号の位相差を検出する否定積回路および論理和回路と、否定積回路と論理和回路とでクロック信号入力に対するパルス信号が各々生成されパルス信号が入力されるフリップフロップ回路とを有し、フリップフロップ回路は、複数のクロック信号入力の内、位相遅れのあるクロック信号に同期したクロック信号を出力することを特徴とする。
【0014】
否定積回路は、クロック信号の立ち上がりの位相遅れを検出し、論理和回路は、クロック信号の立ち下がりの位相遅れを検出することを特徴とする。
【0015】
フリップフロップ回路は、複数のクロック信号入力の内、位相遅れが最大のクロック信号に同期したクロック信号を出力することを特徴とする。
【0016】
位相補正クロックドライバは、2本または4本のクロック信号入力を有することを特徴とする。
【0017】
位相補正クロックドライバは、クロック信号の分配経路の末端に配置され、論理回路のフリップフロップ回路と接続されることを特徴とする。
【0018】
位相補正クロックドライバは、クロック信号の分配経路の分岐途中に設けられることを特徴とする。
【0019】
クロックドライバは、Hーツリー状に配置されることを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の半導体集積回路の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【0021】
図1は、本発明の半導体集積回路の一実施の形態を示す概略回路構成図、図2は、図1中のHーツリー部の詳細を示す図である。
【0022】
図1、図2を参照すると、半導体集積回路11は、Hーツリー状に配置される複数のクロックドライバ12と、クロック分配回路13と、隣り合う前段のクロックドライバ12からクロック信号が入力され、クロック分配経路21、22の末端に配置され、論理回路(図示せず)のF/F回路14と接続される位相補正クロックドライバ31とで構成される。
【0023】
位相補正クロックドライバ31の回路構成を示す図3を参照すると、位相補正クロックドライバ31は、位相差のあるクロック信号1とクロック信号2との入力に対して、クロック信号1、2の位相差を検出する否定積回路5および論理和回路6と、否定積回路5と論理和回路6から各々出力されるパルス信号53、54が入力されるF/F(フリップフロップ)回路7とで構成される。
【0024】
次に、上述のように構成された半導体集積回路11の動作について、図面を参照して説明する。
【0025】
図4は、図3に示す位相補正クロックドライバ31のタイミングチャートである。
【0026】
図3、図4を参照すると、否定積回路(NAND回路)5は、クロック信号1の入力信号51とクロック信号2の入力信号52とが共にハイレベルになったとき、パルス信号53がローレベルとなり、論理和回路(OR回路)6は、入力信号51と入力信号52とが共にローレベルのとき、パルス信号54がローレベルとなる。
【0027】
パルス信号53は、入力信号51と入力信号52との立ち上がり波形の位相が遅れている方をエッジにパルスを生成し、出力パルス54は、入力信号51と入力信号52との立ち下がり波形の位相が遅れている方をエッジにパルスを生成している。
【0028】
F/F回路7からの出力パルス55は、パルス信号53の立ち下がり時にハイレベルになり、パルス信号54の立ち下がり時にローレベルになる。すなわち、クロック信号1、2の入力信号51、52の内、位相遅れのある方のクロック信号2が出力される。
【0029】
半導体集積回路11のHーツリー部の詳細を示す図2を参照すると、論理回路のF/F回路14につながる位相補正クロックドライバ31は、隣り合う前段のクロックドライバ12a、12bからクロック信号が入力され、入力されたクロック信号の位相を基に出力クロック信号を生成するが、クロック入力点16から出力されるクロック信号がクロック分配経路21を通るクロックドライバ12aとクロック分配経路22を通るクロックドライバ12bとからのクロック信号の位相を、何れか位相の遅い方のクロック信号と同期した出力クロック信号を生成することで、クロックスキューを低減することができる。
【0030】
なお、図2では、論理回路のF/F回路14につながる箇所に位相補正クロックドライバ31を配置しているが、図5に示すように、クロック信号分配の分岐途中に位相補正クロックドライバ31を挿入することにより、図2に示す位相補正クロックドライバ31の配置と同様にクロックスキューの低減効果が得られ、また、図2と図5に示す位相補正クロックドライバ31の配置の組み合わせによってもクロックスキューの低減効果があることは云うまでもない。
【0031】
次に、位相補正クロックドライバにクロック信号が分配されてくるクロックドライバの経路が4方向からである場合について、図面を参照して説明する。
【0032】
図6は、位相補正クロックドライバ71に4本のクロック信号が入力されるHーツリー部の詳細を示す図(但し、位相補正クロックドライバ71後段の論理回路のF/F回路は省略)、図7は、位相補正クロックドライバ71の回路構成図、図8は、位相補正クロックドライバ71のタイミングチャートである。
【0033】
図6〜図8を参照すると、位相補正クロックドライバ71は、4方向のクロックドライバ12c、クロックドライバ12d、クロックドライバ12e、クロックドライバ12fから位相差のあるクロック信号が入力され、位相差のあるクロック信号1、クロック信号2、クロック信号3、クロック信号4の入力信号71、入力信号72、入力信号73、入力信号74に対して、クロック信号1〜4の位相差を検出する否定積回路40および論理和回路41と、否定積回路40と論理和回路41から各々出力されるパルス信号75、76が入力されるF/F回路42とで構成される。
【0034】
否定積回路(NAND回路)40は、クロック信号1〜4の入力信号71〜74が全てハイレベルになったとき、出力されるパルス信号75がローレベルとなり、論理和回路(OR回路)41は、入力信号71〜74が全てローレベルのとき、出力されるパルス信号76がローレベルとなる。
【0035】
パルス信号75は、入力信号71〜74の中で立ち上がり波形の位相が最も遅れている入力信号74をエッジにパルスを生成し、パルス信号76は、入力信号71〜74の中で立ち下がり波形の位相が最も遅れている入力信号74をエッジにパルスを生成している。
【0036】
F/F回路42からの出力パルス77は、パルス信号75の立ち下がり時にハイレベルになり、パルス信号76の立ち下がり時にローレベルになる。すなわち、クロック信号1〜4の入力信号71〜74の内、位相遅れが最も大きいクロック信号4が出力パルス77となる。
【0037】
4つのクロック信号1〜4の入力信号71〜74に対して、最も位相遅れの大きいクロック信号4を検出し、検出したクロック信号4と同期した出力パルス77を生成することができるため、クロックスキューを低減することができるという効果がある。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体集積回路は、複数のクロックドライバから入力される位相がずれたクロック信号を、位相遅れの最も大きいクロック信号に同期したクロック信号を出力する位相補正クロックドライバを設けたことにより、クロック信号の遅延ばらつきを抑え、クロックスキューを低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体集積回路の一実施の形態を示す概略回路構成図である。
【図2】図1中のHーツリー部の詳細を示す図である。
【図3】位相補正クロックドライバの回路構成図である。
【図4】位相補正クロックドライバのタイミングチャートである。
【図5】位相補正クロックドライバをクロック信号分配の分岐途中に配置したときのHーツリー部の詳細を示す図である。
【図6】位相補正クロックドライバ7に4本のクロック信号が入力されるHーツリー部の詳細を示す図である。
【図7】図6中の位相補正クロックドライバの回路構成図である。
【図8】図7の位相補正クロックドライバのタイミングチャートである。
【図9】従来の半導体集積回路を示す概略回路構成図である。
【図10】図9中のHーツリー部の詳細を示す図である。
【符号の説明】
5、40 否定積回路
6、41 論理和回路
7、42 F/F回路
11、111 半導体集積回路
12、112 クロックドライバ
12a、12b クロックドライバ
12c、12d クロックドライバ
12e、12f クロックドライバ
112a、112b クロックドライバ
13、113 クロック分配回路
14、114 F/F回路
16、116 クロック入力点
21、22 クロック分配経路
121、122 クロック分配経路
31、71 位相補正クロックドライバ
51、52 入力信号
71、72 入力信号
73、74 入力信号
53、54 パルス信号
75、76 パルス信号
55、77 出力パルス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit in which a plurality of clock drivers for distributing a clock signal are arranged. In particular, in a clock driver, when a phase of a branched clock signal is shifted, a clock signal synchronized with a phase delayed clock signal is generated. The present invention relates to a semiconductor integrated circuit in which clock skew is reduced by outputting.
[0002]
[Prior art]
A conventional semiconductor integrated circuit 111 of this type will be described with reference to the drawings.
[0003]
FIG. 9 is a schematic circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit 111 in which a plurality of clock drivers 112 for distributing clock signals are arranged in an H-tree shape, and FIG. 10 is a diagram showing details of the H-tree portion in FIG. is there.
[0004]
9 and 10, a semiconductor integrated circuit 111 includes a plurality of clock drivers 112 arranged in an H-tree, a
[0005]
Referring to FIG. 10, the
[0006]
In this case, the clock skew increases due to a shift in the phase of the clock signal after branching depending on the manufacturing process and operating conditions, but there is a problem that the clock skew further increases as the number of stages in the distribution path increases.
[0007]
For this reason, it is necessary to adjust the delay to the phase shift of the clock signal, but there is a delay compensation using a DLL (Delay Locked Loops) circuit (see, for example, Patent Document 1).
[0008]
However, the technique of performing delay compensation by using a DLL circuit has drawbacks such as the accuracy of the comparator, the circuit scale being increased, and the delay cannot be corrected in comparison with every cycle.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-65699 (
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a semiconductor integrated circuit in which a plurality of H-tree-shaped clock drivers for distributing a clock signal are arranged, a manufacturing process or a process between clock drivers to which a clock signal is input through different clock distribution paths There is a problem that a delay difference occurs depending on operating conditions, and a skew occurs in a clock signal input to the F / F circuit.
[0011]
In addition, the delay compensation technique using the DLL circuit to correct the skew has a problem of the accuracy of the comparator, the circuit scale becomes large, and the delay cannot be corrected by comparing the phases every cycle. There are drawbacks.
[0012]
In a semiconductor integrated circuit in which a plurality of clock drivers for distributing a clock signal are arranged, when the phase of the clock signal branched from the clock driver is shifted, the object of the present invention is to adjust the phase shift to the clock signal delayed in phase. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit in which clock skew is reduced by outputting a signal.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor integrated circuit according to the present invention is a semiconductor integrated circuit in which a plurality of clock drivers for distributing a clock signal are arranged on the same substrate, and has a phase correction clock driver to which a plurality of clock signals are inputted from the clock driver. The phase correction clock driver is configured to detect a phase difference of a clock signal with respect to a plurality of clock signal inputs having a phase difference, a negative product circuit and a logical sum circuit, and a negative product circuit and a logical sum circuit to And a flip-flop circuit to which each pulse signal is generated and the pulse signal is input. The flip-flop circuit outputs a clock signal synchronized with a clock signal having a phase delay among a plurality of clock signal inputs. And
[0014]
The negative product circuit detects the phase delay of the rising edge of the clock signal, and the logical sum circuit detects the phase delay of the falling edge of the clock signal.
[0015]
The flip-flop circuit outputs a clock signal synchronized with a clock signal having a maximum phase delay among a plurality of clock signal inputs.
[0016]
The phase correction clock driver has two or four clock signal inputs.
[0017]
The phase correction clock driver is arranged at the end of a clock signal distribution path and is connected to a flip-flop circuit of a logic circuit.
[0018]
The phase correction clock driver is provided in the middle of the branch of the clock signal distribution path.
[0019]
The clock drivers are arranged in an H-tree shape.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a schematic circuit configuration diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing details of an H-tree portion in FIG.
[0022]
Referring to FIGS. 1 and 2, the semiconductor integrated circuit 11 receives a clock signal from a plurality of
[0023]
Referring to FIG. 3 showing the circuit configuration of the phase
[0024]
Next, the operation of the semiconductor integrated circuit 11 configured as described above will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 4 is a timing chart of the phase
[0026]
Referring to FIG. 3 and FIG. 4, the negative product circuit (NAND circuit) 5 is such that when both the input signal 51 of the clock signal 1 and the
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
Referring to FIG. 2 showing the details of the H-tree portion of the semiconductor integrated circuit 11, the phase
[0030]
In FIG. 2, the phase
[0031]
Next, a case where the path of the clock driver through which the clock signal is distributed to the phase correction clock driver is from four directions will be described with reference to the drawings.
[0032]
6 is a diagram showing details of the H-tree portion in which four clock signals are input to the phase correction clock driver 71 (however, the F / F circuit of the logic circuit subsequent to the phase
[0033]
6 to 8, the phase
[0034]
In the negative product circuit (NAND circuit) 40, when the input signals 71 to 74 of the clock signals 1 to 4 all become high level, the
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
【The invention's effect】
As described above, the semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a phase correction clock driver that outputs a clock signal that is input from a plurality of clock drivers and that is synchronized with the clock signal having the largest phase lag. By providing, there is an effect that the delay variation of the clock signal can be suppressed and the clock skew can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic circuit configuration diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating details of an H-tree portion in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a phase correction clock driver.
FIG. 4 is a timing chart of a phase correction clock driver.
FIG. 5 is a diagram showing details of an H-tree portion when a phase correction clock driver is arranged in the middle of a branch of clock signal distribution.
FIG. 6 is a diagram illustrating details of an H-tree unit in which four clock signals are input to the phase correction clock driver 7;
7 is a circuit configuration diagram of the phase correction clock driver in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a timing chart of the phase correction clock driver of FIG.
FIG. 9 is a schematic circuit diagram showing a conventional semiconductor integrated circuit.
FIG. 10 is a diagram showing details of the H-tree part in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
5, 40
Claims (7)
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