JP4883621B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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本発明は半導体集積回路に係り、特に、組合せ回路と共にデータパスに配置された順序回路のような情報保持素子の電源遮断時における記憶情報の退避やテスト容易化のためのスキャンパスの構成に関し、例えば携帯機器向けシステムLSI又はマイクロプロセッサに適用して有用な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly, to a configuration of a scan path for saving stored information and facilitating a test when an information holding element such as a sequential circuit arranged in a data path together with a combinational circuit is turned off. For example, the present invention relates to a technique useful when applied to a system LSI or a microprocessor for portable devices.

近年、半導体製造プロセスの微細化による高集積化が促進された結果、ひとつのLSI(半導体集積回路)上にシステムのほとんどを集積したSoC(System-on-a-Chip)を提供することが可能になった。一方、このプロセスの微細化によりトランジスタ単体のリーク電流はサブスレッショルドリーク電流に代表されるように、益々増大してきており、SoCのチップ全体のリーク電流は非常に多くなっている。このリーク電流を低減させるために、オンチップの電源遮断技術(特許文献1)が知られている。このような電源遮断機構をSoC内部に搭載する場合、この電源遮断機構を効率よく使用するためには、電源遮断状態からの高速復帰が重要である。電源遮断を実施するとき、内部の論理回路の状態が消失しないようにすることが望ましい。電源遮断からの高速復帰技術として、論理回路内部の状態保持素子(フリップフロップやラッチ)に電源遮断時にも格納データを保持させる技術(特許文献2、特許文献3)が知られている。特許文献2には低消費電力モードにおいてマスタラッチ部の動作電源を遮断し、スレーブラッチ部のみその動作電源の電圧レベルを高くしてリーク電流を低減しつつ情報信号を保持するようにしたフリップフロップについて記載がある。特許文献3には電源遮断可能なマスタスレーブラッチ部と電源遮断時にスレーブラッチ部の記憶情報を保持し電源非遮断とされる退避用ラッチとを備えた不揮発性マスタスレーブフリップフロップについて記載がある。特許文献4には電源遮断時に電源遮断ブロックへの入力と電源遮断ブロックからの出力を保持する観測用フリップフロップを配置し、これを連ねてスキャンチェーンを構成し、スキャンシフト動作させて電源遮断時の制御が正常であるか否かの確認を可能にすることについて記載がある。   In recent years, as a result of the advancement of high integration by miniaturization of semiconductor manufacturing processes, it is possible to provide a system-on-a-chip (SoC) in which most of the system is integrated on one LSI (semiconductor integrated circuit). Became. On the other hand, due to the miniaturization of this process, the leakage current of a single transistor has been increasing as represented by the subthreshold leakage current, and the leakage current of the entire SoC chip has become very large. In order to reduce this leakage current, an on-chip power cutoff technique (Patent Document 1) is known. When such a power shut-off mechanism is mounted inside the SoC, in order to use the power shut-off mechanism efficiently, it is important to quickly return from the power shut-off state. It is desirable to prevent the state of the internal logic circuit from being lost when the power is shut off. As a fast recovery technology from power shutdown, there are known technologies (Patent Document 2 and Patent Document 3) that hold a stored data in a state holding element (flip-flop or latch) inside a logic circuit even when the power is shut off. Patent Document 2 discloses a flip-flop in which an operation power supply of a master latch unit is cut off in a low power consumption mode, and only a slave latch unit increases the voltage level of the operation power supply to hold an information signal while reducing a leakage current. There is a description. Patent Document 3 describes a nonvolatile master-slave flip-flop that includes a master-slave latch unit that can be powered off and a save latch that retains stored information of the slave latch unit and is not shut off when the power is turned off. Patent Document 4 includes an observation flip-flop that holds an input to the power shut-off block and an output from the power shut-off block at the time of power shut-off. There is a description about making it possible to confirm whether or not the control is normal.

特開2003−92359号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-92359 特開2000−244287号公報JP 2000-244287 A 特開2005−167184号公報JP 2005-167184 A 特開2003−98223号公報JP 2003-98223 A

背景技術で説明したように、今後のSoCにおいては、オンチップの電源遮断が必須であり、しかも、電源遮断状態からの高速復帰が望まれる。しかし、デバイステストの容易化等のためにロジック回路を構成する順序回路に対して所要のデータを入出力するためのスキャンパスを構成するスキャンラッチを設けることは必須であり、そのような事情の下で、電源遮断時にもデータを保持できる状態保持素子(フリップフロップやラッチなど)を併せて設けるとなると、状態保持素子によるチップ占有面積が著しく増大し、それにより、実質的にオンチップ可能な論理規模が制限されるという問題点を生ずる。   As described in the background art, in the future SoC, on-chip power cut-off is indispensable, and high-speed recovery from the power cut-off state is desired. However, it is indispensable to provide a scan latch that constitutes a scan path for inputting / outputting necessary data to / from a sequential circuit constituting a logic circuit for the purpose of facilitating device testing. If a state-holding element (such as a flip-flop or a latch) that can hold data even when the power is shut down is also provided, the chip-occupying area by the state-holding element will be significantly increased, so that it can be virtually on-chip. The problem is that the logical scale is limited.

本発明の目的は、スキャンラッチのためのデータ保持と共に電源遮断時のデータ保持に要する回路規模の小さな半導体集積回路を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit having a small circuit scale required for holding data for a scan latch and holding data when the power is turned off.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。   The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.

〔1〕本発明に係る半導体集積回路は、選択的に電源の供給が遮断可能にされた回路ブロック(CKB)を有する。前記回路ブロックは信号経路(RPASS)及びテスト経路(TPASS)の途中に配置された複数のデータ保持素子(DRPL)を備える。前記データ保持素子は、電源供給遮断の対象とされクロック同期でデータを入力してラッチする第1ラッチ回路(ML)、電源供給遮断の非対象とされデータをスタティックにラッチする第2ラッチ回路(SL)、及び前記第1ラッチ回路の記憶ノード(nd1,nd2)と前記第2ラッチ回路の記憶ノード(nd3,nd4)とをデータ転送可能に選択的に接続する転送回路(DT)を有する。半導体集積回路は、前記テスト経路から入力されるデータを前記第1ラッチ回路、前記転送回路、及び前記第2ラッチ回路を通して前記テスト経路に伝播する第1動作モードと、前記信号経路から入力されるデータを前記第1ラッチ回路を通して前記信号経路に伝播する第2動作モードと、電源の供給が遮断されるとき前記第1ラッチ回路の記憶データを前記転送回路を通して前記第2ラッチ回路に退避する第3動作モードと、前記電源の供給を再開するとき前記第2ラッチ回路の記憶データを前記転送回路を通して前記第1ラッチ回路に復帰する第4動作モードとを有する。   [1] A semiconductor integrated circuit according to the present invention has a circuit block (CKB) in which supply of power can be selectively cut off. The circuit block includes a plurality of data holding elements (DRPL) arranged in the middle of the signal path (RPASS) and the test path (TPASS). The data holding element is a first latch circuit (ML) that receives and latches data in synchronization with a clock, which is targeted for power supply cutoff, and a second latch circuit (non-target for power supply cutoff) that latches data statically. SL) and a transfer circuit (DT) for selectively connecting the storage nodes (nd1, nd2) of the first latch circuit and the storage nodes (nd3, nd4) of the second latch circuit so as to be able to transfer data. The semiconductor integrated circuit receives data input from the test path through the first latch circuit, the transfer circuit, and the second latch circuit, and is input from the signal path. A second operation mode for propagating data to the signal path through the first latch circuit; and a second operation mode for saving data stored in the first latch circuit to the second latch circuit through the transfer circuit when power supply is cut off. A third operation mode and a fourth operation mode in which stored data of the second latch circuit is returned to the first latch circuit through the transfer circuit when the supply of power is resumed.

上記半導体集積回路によれば、第1動作モードにおいてテスト経路に配置された複数のデータ保持素子に第1ラッチ回路及び第2ラッチ回路を介して順次テストデータを送り、あるいは第1ラッチ回路が保持するデータを取り出すことができる。要するに、直列された複数の第1ラッチ回路及び第2ラッチ回路をテスト容易化のためのスキャンパスとして利用することができる。実動作に用いる第2動作モードに対して第1動作モードでは1個のデータ保持素子に対して第1ラッチ回路及び第2ラッチ回路を用いてマスタ・スレーブ動作でデータ伝播を制御することが可能であるから、第1動作モードに用いる転送クロックは第2動作モードに用いる同期クロックに対して高精度であることを要しない。第2ラッチ回路はスキャンパスを構成するためのラッチ回路として用いられると共に、電源が遮断されたとき第1ラッチ回路の記憶情報を退避するラッチ回路にも兼用するので、スキャンラッチのためのデータ保持と共に電源遮断時のデータ保持に要する回路規模を小さくすることができる。スキャンパスによるテスト容易化の構成は、製造された半導体集積回路の論理が設計どおりに動作するかを調べるために、実際の半導体集積回路に動作データを入力し実際にプログラムを動作させて評価するために現在必須の機能となっており、更に、電源遮断時の状態保存と復帰を短時間で行うための記憶機構を付加するという要請が高い現状において、上記手段によるデータ保持素子を採用することは面積オーバーヘッドの削減に効果がある。   According to the semiconductor integrated circuit, the test data is sequentially sent to the plurality of data holding elements arranged in the test path in the first operation mode via the first latch circuit and the second latch circuit, or held by the first latch circuit. Data can be retrieved. In short, a plurality of first latch circuits and second latch circuits connected in series can be used as scan paths for ease of testing. Compared to the second operation mode used for actual operation, in the first operation mode, data propagation can be controlled in master / slave operation using the first latch circuit and second latch circuit for one data holding element. Therefore, the transfer clock used in the first operation mode does not need to be highly accurate with respect to the synchronous clock used in the second operation mode. The second latch circuit is used as a latch circuit for configuring a scan path, and also serves as a latch circuit for saving the stored information of the first latch circuit when the power is cut off. At the same time, it is possible to reduce the circuit scale required for data retention when the power is shut off. In order to check whether the logic of the manufactured semiconductor integrated circuit operates as designed, the test ease configuration by the scan path is evaluated by inputting operation data into the actual semiconductor integrated circuit and actually operating the program. For this reason, it is an indispensable function at present, and in the present situation that there is a high demand for adding a storage mechanism for saving and restoring the state at the time of power-off in a short time, the data holding element by the above means should be adopted. Is effective in reducing area overhead.

本発明の一つの具体的な形態として、前記第1ラッチ回路は、前記信号経路の上流に接続するデータ入力端子(D)、前記テスト経路の上流に接続するテストデータ入力端子(SI)、クロック信号を入力するクロック入力端子(CK)、前記クロック入力端子から入力されるクロック信号の第1状態に応答して前記データ入力端子又は前記テストデータ入力端子からのデータを入力する入力ゲート(TG1)、前記入力ゲートから入力されたデータを前記クロック入力端子から入力されるクロック信号の第2状態に応答してラッチする第1スタティックラッチ(INV1,CINV1)、及び前記第1スタティックラッチの記憶データを前記信号経路の下流に出力するデータ出力端子(Q)を有する。前記第2ラッチ回路は、第2スタティックラッチ、前記第2スタティックラッチの記憶情報を前記テスト経路の下流に出力するテスト出力端子(SO)を有する。   As one specific form of the present invention, the first latch circuit includes a data input terminal (D) connected upstream of the signal path, a test data input terminal (SI) connected upstream of the test path, and a clock. A clock input terminal (CK) for inputting a signal, and an input gate (TG1) for inputting data from the data input terminal or the test data input terminal in response to a first state of the clock signal input from the clock input terminal The first static latch (INV1, CINV1) that latches data input from the input gate in response to the second state of the clock signal input from the clock input terminal, and stored data of the first static latch A data output terminal (Q) for outputting downstream of the signal path is provided. The second latch circuit includes a second static latch and a test output terminal (SO) for outputting stored information of the second static latch downstream of the test path.

〔2〕前記回路ブロックの電源遮断形態の一つとして、例えば、前記回路ブロックは半導体集積回路のグランド端子との間に動作電源の供給遮断に用いるグランドスイッチ(PSW1)を有する。グランドスイッチをオフ状態にして電源遮断を行うと、グランドスイッチに接続する回路ブロック内部の仮想グランドはフローティングになり、リーク電流によって回路ブロックの内部ノードは電源電圧に収束しようとする。   [2] As one form of power shutoff of the circuit block, for example, the circuit block has a ground switch (PSW1) used to shut off the supply of operating power between the ground terminal of the semiconductor integrated circuit. When the power supply is shut off with the ground switch turned off, the virtual ground inside the circuit block connected to the ground switch becomes floating, and the internal node of the circuit block tends to converge to the power supply voltage due to the leakage current.

このとき、前記クロック信号の第1状態をローレベルとし、前記第1状態の期間を前記クロック信号の第2状態の期間より短くするのがよい。電源を再投入する場合、第4動作モードにより、第2ラッチ回路の保持データを第1ラッチ回路に復帰させるとき、当該第1ラッチ回路には前記入力ゲートを介して不所望な信号が第1ラッチ回路に入力されることによって退避データが破壊されないことが必要である。電源遮断状態における回路ブロックの内部ノードは電源電圧即ちハイレベルに収束しているので、その状態は、電源の投入時にあって前記入力ゲートをカットオフ若しくは高インピーダンス状態にするように作用し、復帰データの不所望な破壊を抑制するように働く。また、前記第1状態の期間を前記クロック信号の第2状態の期間より短くすることにより、前記クロック入力端子から入力される1相のクロック信号を用いた第1ラッチ回路によるラッチ動作における入力データの突き抜けを発生し難くすることができる。   At this time, it is preferable that the first state of the clock signal is at a low level, and the period of the first state is shorter than the period of the second state of the clock signal. When the power is turned on again, when the retained data of the second latch circuit is returned to the first latch circuit in the fourth operation mode, an undesired signal is first input to the first latch circuit via the input gate. It is necessary that the saved data is not destroyed by being input to the latch circuit. Since the internal node of the circuit block in the power shut-off state has converged to the power supply voltage, that is, the high level, this state is at the time of turning on the power and acts to cut off or put the input gate into the high impedance state and return. It works to suppress unwanted corruption of data. Further, by making the period of the first state shorter than the period of the second state of the clock signal, input data in the latch operation by the first latch circuit using the one-phase clock signal input from the clock input terminal. Can be made difficult to occur.

前記転送回路は、例えば、前記第1ラッチ回路の相補記憶ノードと前記第2ラッチ回路の相補記憶ノードとの間に夫々配置された一対のnチャンネル型トランスファMOSトランジスタ(MN1,MN2)と、前記第1ラッチ回路の相補記憶ノードに夫々ドレインが結合され、前記トランスファMOSトランジスタを挟んで前記第2ラッチ回路の相補記憶ノードに夫々ゲートが交差結合された一対のpチャンネル型チャージMOSトランジスタ(MP4,MP5)と、前記一対のチャージMOSトランジスタのソースを選択的に電源端子に接続する第1スイッチMOSトランジスタ(MP3)とを有する。前記第3動作モードにおいて前記トランスファMOSトランジスタはオン状態に制御され且つ前記第1スイッチMOSトランジスタはオフ状態に制御される。前記第4動作モードにおいて前記トランスファMOSトランジスタはオフ状態に制御され且つ前記第1スイッチMOSトランジスタはオン状態に制御される。この転送回路における特徴的な構成は、第4動作モードによる退避データの復帰のための第1ラッチ回路の相補記憶ノードに対する駆動機構である。仮に、復帰も退避と同じようにトランスファMOSトランジスタを用いるとすると、電源遮断状態で電源電圧にチャージされている第1ラッチ回路の相補記憶ノードを第2ラッチ回路で相補レベルに駆動することが容易ではなく、逆に反転データが復帰される虞がある。これに対し、上記駆動機構を用いる場合には、第4動作モードによる復帰動作ではトランスファMOSトランジスタはカットオフ状態にされているので第2ラッチ回路が保持する退避データは破壊されず、且つ、その退避データの値に従って一方のチャージMOSトランジスタを駆動して、第1ラッチ回路のハイレベル側の記憶ノードに対するハイレベルを維持させる。電源遮断状態において内部ノードは電源電圧のハイレベルに収束しているから、それをハイレベルに維持するのにさほど大きな駆動能力を要しない。電源が再投入されて、フローティングの仮想グランドにグランド電位が供給されるに従ってローレベルにされるべき記憶ノードはグランド電位に向けて放電される。第1ラッチ回路のハイレベル側の記憶ノードに対してはハイレベルが維持されているので、ローレベルにされるべき記憶ノードとの電位差が徐々に大きくなり、第1ラッチ回路は第2ラッチ回路の記憶データを正確に受け取ることができる。   The transfer circuit includes, for example, a pair of n-channel transfer MOS transistors (MN1, MN2) disposed between a complementary storage node of the first latch circuit and a complementary storage node of the second latch circuit, A pair of p-channel charge MOS transistors (MP4, MP4) whose drains are coupled to the complementary storage nodes of the first latch circuit and whose gates are respectively cross-coupled to the complementary storage nodes of the second latch circuit across the transfer MOS transistor. MP5) and a first switch MOS transistor (MP3) for selectively connecting the sources of the pair of charge MOS transistors to a power supply terminal. In the third operation mode, the transfer MOS transistor is controlled to be on and the first switch MOS transistor is controlled to be off. In the fourth operation mode, the transfer MOS transistor is controlled to be in an off state and the first switch MOS transistor is controlled to be in an on state. A characteristic configuration of the transfer circuit is a drive mechanism for the complementary storage node of the first latch circuit for restoring the saved data in the fourth operation mode. If a transfer MOS transistor is used in the same way as for saving in recovery, it is easy to drive the complementary storage node of the first latch circuit charged to the power supply voltage to the complementary level in the second latch circuit in the power-off state. On the contrary, the inverted data may be restored. On the other hand, in the case of using the above drive mechanism, the transfer MOS transistor is cut off in the return operation in the fourth operation mode, so the saved data held by the second latch circuit is not destroyed, and One charge MOS transistor is driven in accordance with the value of the saved data to maintain the high level for the storage node on the high level side of the first latch circuit. Since the internal node has converged to the high level of the power supply voltage in the power cutoff state, it does not require a large driving capability to maintain it at the high level. As the power is turned on again and the ground potential is supplied to the floating virtual ground, the storage node to be set to the low level is discharged toward the ground potential. Since the high level is maintained for the storage node on the high level side of the first latch circuit, the potential difference from the storage node to be set to the low level gradually increases, and the first latch circuit is the second latch circuit. The stored data can be received accurately.

第1動作モードにおいて、前記トランスファMOSトランジスタのゲート入力信号は、前記クロック入力端子に供給されるクロック信号に対してノンオーバーラップクロックとされる。要するに、第1動作モードにおいて、第1ラッチ回路と第2ラッチ回路はマスタ・スレーブのラッチ動作を行う。   In the first operation mode, the gate input signal of the transfer MOS transistor is a non-overlapping clock with respect to the clock signal supplied to the clock input terminal. In short, in the first operation mode, the first latch circuit and the second latch circuit perform a master / slave latch operation.

前記第2スタティックラッチは、例えば逆並列接続された一対のCMOSインバータ(INV3,INV4)と、前記CMOSインバータのpチャンネル型MOSトランジスタへの電源の供給を選択的に遮断可能な第2スイッチMOSトランジスタ(MP1,MP2)とを有する。前記第2スイッチMOSトランジスタは、前記トランスファMOSトランジスタとは逆相でスイッチ制御される。これにより、第3動作モードによる退避動作において、第2ラッチ回路は、トランスファMOSトランジスタのオン期間に第1ラッチ回路の保持データが供給されてきたとき、ローレベル側のディスチャージだけを行って第2スタティックラッチの記憶ノードの相補レベルを実現するので、CMOSインバータの過渡応答による貫通電流を生ぜず、その分、低消費電力に寄与する。トランスファMOSトランジスタのオフ状態と共に第2スタティックラッチには第2スイッチMOSトランジスタから電源が供給されるので、退避データをそのまま保持することができる。   The second static latch includes, for example, a pair of CMOS inverters (INV3 and INV4) connected in reverse parallel and a second switch MOS transistor that can selectively cut off the power supply to the p-channel MOS transistor of the CMOS inverter. (MP1, MP2). The second switch MOS transistor is switch-controlled in the opposite phase to the transfer MOS transistor. Thus, in the save operation in the third operation mode, the second latch circuit performs only the discharge on the low level side when the data held in the first latch circuit is supplied during the ON period of the transfer MOS transistor. Since the complementary level of the storage node of the static latch is realized, a through current due to the transient response of the CMOS inverter is not generated, which contributes to low power consumption. Since the power is supplied from the second switch MOS transistor to the second static latch together with the transfer MOS transistor being turned off, the saved data can be held as it is.

〔3〕前記回路ブロックの電源遮断形態の別の形態として、前記回路ブロックは半導体集積回路の電源端子との間に動作電源の供給遮断に用いる電源スイッチ(PSW2)を有する。電源スイッチをオフ状態にして電源遮断を行うと、電源スイッチに接続する回路ブロック内部の仮想電源配線はフローティングになり、リーク電流によって回路ブロックの内部ノードはグランド電位に収束しようとする。このとき、前記クロック信号の第1状態をハイレベルとし、前記第1状態の期間を前記クロック信号の第2状態の期間より短くするのがよい。グランド側を遮断する上記手段に対して極性を逆に考えれば同様の理由によって同じ効果を得る。   [3] As another form of the power cut-off form of the circuit block, the circuit block has a power switch (PSW2) used to cut off the supply of operating power between the power terminal of the semiconductor integrated circuit. When the power switch is turned off and the power is shut off, the virtual power supply wiring inside the circuit block connected to the power switch becomes floating, and the internal node of the circuit block tends to converge to the ground potential due to the leak current. At this time, it is preferable that the first state of the clock signal is at a high level and the period of the first state is shorter than the period of the second state of the clock signal. If the polarity is reversed with respect to the above means for blocking the ground side, the same effect can be obtained for the same reason.

前記転送回路は、前記第1ラッチ回路の相補記憶ノードと前記第2ラッチ回路の相補記憶ノードとの間に夫々配置された一対のnチャンネル型トランスファMOSトランジスタ(MN3,MN4)と、前記第1ラッチ回路の相補記憶ノードに夫々ドレインが結合され、前記トランスファMOSトランジスタを挟んで前記第2ラッチ回路の相補記憶ノードに夫々ゲートが交差結合された一対のnチャンネル型ディスチャージMOSトランジスタ(MN6,MN7)と、前記一対のディスチャージMOSトランジスタのソースを選択的にグランド端子に接続する第3スイッチMOSトランジスタ(MN5)と、を有する。前記第3動作モードにおいて前記トランスファMOSトランジスタはオン状態に制御され且つ前記第3スイッチMOSトランジスタはオフ状態に制御される。前記第4動作モードにおいて前記トランスファMOSトランジスタはオフ状態に制御され且つ前記第3スイッチMOSトランジスタはオン状態に制御される。この転送回路における特徴的な構成は、第4動作モードによる退避データの復帰のための第1ラッチ回路の相補記憶ノードに対する駆動機構である。グランド側を遮断する上記手段に対して極性を逆に考えれば同様の理由によって同じ効果を得る。   The transfer circuit includes a pair of n-channel transfer MOS transistors (MN3 and MN4) disposed between a complementary storage node of the first latch circuit and a complementary storage node of the second latch circuit, and the first A pair of n-channel discharge MOS transistors (MN6, MN7) whose drains are coupled to the complementary storage nodes of the latch circuit and whose gates are cross-coupled to the complementary storage nodes of the second latch circuit, respectively, across the transfer MOS transistor. And a third switch MOS transistor (MN5) for selectively connecting the sources of the pair of discharge MOS transistors to a ground terminal. In the third operation mode, the transfer MOS transistor is controlled to be on and the third switch MOS transistor is controlled to be off. In the fourth operation mode, the transfer MOS transistor is controlled to an off state and the third switch MOS transistor is controlled to an on state. A characteristic configuration of the transfer circuit is a drive mechanism for the complementary storage node of the first latch circuit for restoring the saved data in the fourth operation mode. If the polarity is reversed with respect to the above means for blocking the ground side, the same effect can be obtained for the same reason.

第1動作モードにおいて、前記トランスファMOSトランジスタのゲート入力信号は、前記クロック入力端子に供給されるクロック信号に対してノンオーバーラップクロックとされる。要するに、第1動作モードにおいて、第1ラッチ回路と第2ラッチ回路はマスタ・スレーブのラッチ動作を行う。   In the first operation mode, the gate input signal of the transfer MOS transistor is a non-overlapping clock with respect to the clock signal supplied to the clock input terminal. In short, in the first operation mode, the first latch circuit and the second latch circuit perform a master / slave latch operation.

前記第2スタティックラッチは、例えば逆並列接続された一対のCMOSインバータと、前記CMOSインバータのpチャンネル型MOSトランジスタへの電源の供給を選択的に遮断可能な第4スイッチMOSトランジスタとを有する。前記第4スイッチMOSトランジスタは、前記トランスファMOSトランジスタとは逆相でスイッチ制御される。上記同様、CMOSインバータの過渡応答による貫通電流を生ぜず、その分、低消費電力に寄与する。   The second static latch includes, for example, a pair of CMOS inverters connected in reverse parallel and a fourth switch MOS transistor capable of selectively cutting off power supply to the p-channel MOS transistor of the CMOS inverter. The fourth switch MOS transistor is switch-controlled in the opposite phase to the transfer MOS transistor. Similarly to the above, no through current is generated due to the transient response of the CMOS inverter, which contributes to low power consumption.

〔4〕本発明の別の具体的な形態として、前記データ保持素子は前記第1ラッチ回路の前記出力端子を選択的に初期化する初期化回路を有する。また、前記データ保持素子は前記初期化回路による前記出力端子の初期化レベルをハイレベル又はローレベルに選択する端子(RS,PRS)を有する。パワーオンリセットによる初期化、第1動作モードにおいてテスト経路を介してデータ保持素子から順次データを外部に取り出した後の初期化等に利用することができる。   [4] As another specific form of the present invention, the data holding element has an initialization circuit that selectively initializes the output terminal of the first latch circuit. Further, the data holding element has terminals (RS, PRS) for selecting an initialization level of the output terminal by the initialization circuit as a high level or a low level. It can be used for initialization by power-on reset, initialization after sequentially taking out data from the data holding element through the test path in the first operation mode, and the like.

前記第1動作モードにおいて前記テスト経路を介して直列された複数のデータ保持素子はテスト容易化のためのスキャンレジスタを構成する。例えば、第1動作モードにおいて、前記スキャンレジスタを介して転送されるデータを前記半導体集積回路の外部から入力する制御と外部へ出力する制御を行うJTAG回路を有する。   A plurality of data holding elements serially connected via the test path in the first operation mode constitute a scan register for facilitating the test. For example, in the first operation mode, there is provided a JTAG circuit that performs control to input data transferred via the scan register from the outside of the semiconductor integrated circuit and output to the outside.

〔5〕本発明の別の観点による半導体集積回路は、選択的に電源の供給が遮断可能にされた回路ブロックを有する。そして、前記回路ブロックは信号経路及びテスト経路の途中に配置された複数のデータ保持素子を備える。前記データ保持素子は、電源供給遮断の対象とされ、前記信号経路に接続するデータ入力端子又はテスト経路に接続するテストデータ入力端子からクロック同期でデータを入力してラッチし、ラッチしたデータを前記信号経路に接続するデータ出力端子から出力する第1ラッチ回路、電源供給遮断の非対象とされ、データをスタティックにラッチし、ラッチしたデータを前記テスト経路に接続するテストデータ出力端子から出力する第2ラッチ回路、及び前記第1ラッチ回路の記憶ノードのデータを前記第2ラッチ回路の記憶ノードに転送し、又は前記第2ラッチ回路の記憶ノードのデータを前記第1ラッチ回路の記憶ノードに転送する転送回路を有する。前記半導体集積回路は、電源の供給が遮断されるとき前記転送回路は前記第1ラッチ回路の記憶データを前記第2ラッチ回路に退避し、前記電源の供給を再開するとき前記転送回路は前記第2ラッチ回路の記憶データを前記第1ラッチ回路に復帰する。   [5] A semiconductor integrated circuit according to another aspect of the present invention has a circuit block in which supply of power can be selectively cut off. The circuit block includes a plurality of data holding elements arranged in the middle of the signal path and the test path. The data holding element is an object of power supply interruption, and latches data latched by inputting data in synchronization with a clock from a data input terminal connected to the signal path or a test data input terminal connected to a test path. A first latch circuit that outputs from a data output terminal connected to the signal path, a first latch circuit that is not subject to power supply interruption, statically latches data, and outputs latched data from a test data output terminal that connects to the test path The data of the storage node of the second latch circuit and the first latch circuit is transferred to the storage node of the second latch circuit, or the data of the storage node of the second latch circuit is transferred to the storage node of the first latch circuit A transfer circuit. In the semiconductor integrated circuit, when the supply of power is cut off, the transfer circuit saves data stored in the first latch circuit to the second latch circuit, and when the supply of power is resumed, the transfer circuit The data stored in the two latch circuits is restored to the first latch circuit.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、半導体集積回路においてスキャンラッチのためのデータ保持と共に電源遮断時のデータ保持に要する回路規模を小さくすることができる。   That is, in the semiconductor integrated circuit, the circuit scale required for holding the data for the scan latch and holding the data when the power is shut off can be reduced.

《半導体集積回路》
図2には、本発明の実施形態に係る半導体集積回路の一例が示される。同図の半導体集積回路LSIは、例えば単結晶シリコンのような1個の半導体基板に相補型MOS(CMOS)集積回路製造技術により形成され、例えばマイクロコンピュータのようなシステムオンチップの半導体集積回路として構成される。
<Semiconductor integrated circuit>
FIG. 2 shows an example of a semiconductor integrated circuit according to the embodiment of the present invention. The semiconductor integrated circuit LSI shown in the figure is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon by a complementary MOS (CMOS) integrated circuit manufacturing technology, and is a system-on-chip semiconductor integrated circuit such as a microcomputer. Composed.

同図には代表的に1個の回路ブロックCKBが例示される。回路ブロックCKBは、順序回路として代表的に示されたパルスラッチ回路DRPLを備え、組合せ回路として代表的に示されたインバータ回路INV及びナンドゲート回路NANDが示される。パルスラッチ回路DRPLは、データ入力端子D及びデータ出力端子Qと共に、スキャンパスに接続するためのスキャン入力端子SI及びスキャン出力端子SOを備える。データ入力端子D及びデータ出力端子Qは、半導体集積回路LSIの本来のデータ処理機能を実現するための信号経路RPASSに接続され、通常、パルスラッチ回路DRPL間には組合せ回路INV,NANDが配置されている。スキャン入力端子SI及びスキャン出力端子SOは、スキャンパスを構成するテスト経路TPASSに接続する。スキャンパスの性質上、テスト経路TPASSの上流に配置されたパルスラッチ回路DRPLのスキャン出力端子SOが下流に配置されたパルスラッチ回路DRPLのスキャン入力端子SIに接続され、半導体集積回路LSI全体でテスト経路TPASSには順次パルスラッチ回路DRPL間が直列配置される。これにより、パルスラッチ回路DRPLは、テスト経路TPASSに沿ってシフトレジスタ動作可能にされる。   The figure typically illustrates one circuit block CKB. The circuit block CKB includes a pulse latch circuit DRPL typically shown as a sequential circuit, and an inverter circuit INV and a NAND gate circuit NAND typically shown as a combinational circuit are shown. The pulse latch circuit DRPL includes a data input terminal D and a data output terminal Q, as well as a scan input terminal SI and a scan output terminal SO for connection to the scan path. The data input terminal D and the data output terminal Q are connected to a signal path RPASS for realizing the original data processing function of the semiconductor integrated circuit LSI. Usually, combinational circuits INV and NAND are arranged between the pulse latch circuits DRPL. ing. The scan input terminal SI and the scan output terminal SO are connected to the test path TPASS constituting the scan path. Due to the nature of the scan path, the scan output terminal SO of the pulse latch circuit DRPL arranged upstream of the test path TPASS is connected to the scan input terminal SI of the pulse latch circuit DRPL arranged downstream, and the entire semiconductor integrated circuit LSI is tested. The pulse latch circuits DRPL are sequentially arranged in series on the path TPASS. As a result, the pulse latch circuit DRPL is enabled to perform a shift register operation along the test path TPASS.

回路ブロックCKBは、選択的に動作電源の供給が遮断可能にされる回路である。回路ブロックCKBには、高電位側電源として動作電源電圧VDDが供給され、低電位側電源としてグランド電圧VSS及び仮想グランド電圧VSSMが供給される。仮想グランド電圧VSSMは、nチャンネル型の電源スイッチMOSトランジスタPSW1を介してグランド電圧VSSに接続される。電源スイッチMOSトランジスタPSW1は、低消費電力状態への指示に応答してオフ状態にされ、その解除の指示に応答してオン状態にされる。また、電源スイッチMOSトランジスタPSW1は、例えばゲート絶縁膜厚の厚いNチャンネル型MOSトランジスタで形成される。電源スイッチコントローラPSWCは、電源スイッチMOSトランジスタPSW1のスイッチ制御回路である。電源スイッチMOSトランジスタPSW1がオフ状態にされると、仮想グランド電圧VSSMの回路ノードはフローティングにされる。   The circuit block CKB is a circuit that can selectively cut off the supply of operating power. The circuit block CKB is supplied with an operation power supply voltage VDD as a high potential side power supply, and with a ground voltage VSS and a virtual ground voltage VSSM as a low potential side power supply. The virtual ground voltage VSSM is connected to the ground voltage VSS via the n-channel power switch MOS transistor PSW1. The power switch MOS transistor PSW1 is turned off in response to the instruction to the low power consumption state, and is turned on in response to the release instruction. The power switch MOS transistor PSW1 is formed of, for example, an N-channel MOS transistor having a thick gate insulating film thickness. The power switch controller PSWC is a switch control circuit for the power switch MOS transistor PSW1. When the power switch MOS transistor PSW1 is turned off, the circuit node of the virtual ground voltage VSSM is brought into a floating state.

パルスラッチ回路DRPLは、クロック入力端子CKからのクロック同期でデータをデータ入力端子D又はスキャン入力端子SIから入力してラッチする第1ラッチ回路(マスタラッチ回路)ML、電源供給遮断の非対象とされ、データをスタティックにラッチする第2ラッチ回路(スレーブラッチ回路)SL、及びマスタラッチ回路MLの記憶ノードとスレーブラッチ回路SLの記憶ノードとをデータ転送可能に選択的に接続する転送回路(データ転送回路)DTから構成される。尚、クロック入力端子CKから入力されるクロック信号を便宜上、クロック信号CKと記す。データ出力端子Qは例えばマスタラッチ回路MLの記憶ノードに接続され、スキャン出力端子SOはスレーブラッチ回路SLの記憶ノードに接続される。また、パルスラッチ回路DRPLは、スキャンイネーブル信号SEに応じて、入力系統がデータ入力端子D又はスキャン入力端子SIに切替えられる。   The pulse latch circuit DRPL is a first latch circuit (master latch circuit) ML that inputs and latches data from the data input terminal D or the scan input terminal SI in synchronization with the clock from the clock input terminal CK. A second latch circuit (slave latch circuit) SL for statically latching data, and a transfer circuit (data transfer circuit) for selectively connecting the storage node of the master latch circuit ML and the storage node of the slave latch circuit SL so as to be able to transfer data ) It is composed of DT. For convenience, the clock signal input from the clock input terminal CK is referred to as a clock signal CK. For example, the data output terminal Q is connected to the storage node of the master latch circuit ML, and the scan output terminal SO is connected to the storage node of the slave latch circuit SL. The pulse latch circuit DRPL has its input system switched to the data input terminal D or the scan input terminal SI according to the scan enable signal SE.

パルスラッチ回路DRPLにおいて、マスタラッチ回路MLは仮想グランド電圧VSSMに接続され、低消費電力状態に呼応して電源の供給が遮断される。スレーブラッチ回路SLはグランド電圧VSSに接続され、低消費電力状態においても電源の供給が遮断されず、低消費電力状態においてマスタラッチ回路MLの記憶情報を保持する所謂バルーンラッチとして機能される。STRはマスタラッチ回路MLの記憶データをスレーブラッチ回路SLへ転送する制御端子、RSTRはスレーブラッチ回路SLの記憶データをマスタラッチ回路MLへ復帰させる制御端子である。尚、制御端子RSTRから入力される信号を便宜上、リストア信号RSTRと記す。   In the pulse latch circuit DRPL, the master latch circuit ML is connected to the virtual ground voltage VSSM, and the supply of power is cut off in response to the low power consumption state. The slave latch circuit SL is connected to the ground voltage VSS and does not shut off the power supply even in the low power consumption state, and functions as a so-called balloon latch that holds the stored information of the master latch circuit ML in the low power consumption state. STR is a control terminal for transferring the stored data of the master latch circuit ML to the slave latch circuit SL, and RSTR is a control terminal for returning the stored data of the slave latch circuit SL to the master latch circuit ML. For convenience, the signal input from the control terminal RSTR is referred to as a restore signal RSTR.

その詳細については後述するが、パルスラッチ回路DRPLの動作形態は第1乃至第4動作モードに大別される。第1動作モードは、テスト経路TPASSからスキャン入力端子SI入力されるデータ(スキャンデータ又はテストデータとも記す)をマスタラッチ回路ML、データ転送回路DL、及びスレーブラッチ回路SLを通してテスト経路TPASSの下流に伝播する動作形態である(以下、スキャン動作モードと記す)。このとき、マスタラッチ回路MLとスレーブラッチ回路SLはマスタ・スレーブのラッチ動作を行う。第1動作モードにおいてマスタラッチ回路MLは、クロック入力端子CKからのクロックに同期し、スレーブラッチ回路SLは制御端子STRからのクロックに同期する。第2動作モードは、信号経路RPASSからデータ入力端子Dに入力されるデータを、マスタラッチ回路MLを通してデータ出力端子Qより信号経路RPASSの下流に伝播する動作形態である(以下、通常動作モードと記す)。第3動作モードは、電源スイッチMOSトランジスタPSW1をオフ状態にして動作電源の供給を遮断するとき、マスタラッチ回路MLの記憶データを、転送回路DTを通してスレーブラッチ回路SLに退避する動作形態である(以下、電源遮断モードと記す)。第4動作モードは、電源スイッチMOSトランジスタPSW1をオン状態にして動作電源の供給を再開するとき、スレーブラッチ回路SLの記憶データを、データ転送回路DTを通してマスタラッチ回路MLに復帰する動作形態である(以下、電源再開モードと記す)。   Although the details will be described later, the operation mode of the pulse latch circuit DRPL is roughly divided into first to fourth operation modes. In the first operation mode, data input to the scan input terminal SI from the test path TPASS (also referred to as scan data or test data) is propagated downstream of the test path TPASS through the master latch circuit ML, the data transfer circuit DL, and the slave latch circuit SL. (Hereinafter, referred to as a scan operation mode). At this time, the master latch circuit ML and the slave latch circuit SL perform a master / slave latch operation. In the first operation mode, the master latch circuit ML is synchronized with the clock from the clock input terminal CK, and the slave latch circuit SL is synchronized with the clock from the control terminal STR. The second operation mode is an operation mode in which data input from the signal path RPASS to the data input terminal D is propagated downstream of the signal path RPASS from the data output terminal Q through the master latch circuit ML (hereinafter referred to as a normal operation mode). ). The third operation mode is an operation mode in which the stored data of the master latch circuit ML is saved to the slave latch circuit SL through the transfer circuit DT when the power switch MOS transistor PSW1 is turned off to cut off the supply of operation power (hereinafter referred to as the slave latch circuit SL). , Referred to as power off mode). The fourth operation mode is an operation mode in which the stored data of the slave latch circuit SL is returned to the master latch circuit ML through the data transfer circuit DT when the supply of the operation power is resumed by turning on the power switch MOS transistor PSW1 ( Hereinafter, it is referred to as a power resumption mode).

《パルスラッチ回路DRPL》
図1には、パルスラッチ回路DRPLの回路構成の詳細が例示される。マスタラッチ回路MLは、逆並列接続されたCMOSインバータ回路INV1とクロックドCMOSインバータ回路CINV1とからなる第1スタティックラッチと、トランスミッションゲートTG1等を備える。トランスミッションゲートTG1は、クロック信号CKに応答してデータ入力端子Dからのデータ又はスキャン入力端子SIからのスキャンデータを入力する。クロック信号CKは、ネガティブアクティブ型のクロックとされ、ハイレベルでスタンバイされる。即ち、クロック信号CKがハイレベルのとき、トランスミッションゲートTG1はカットオフ状態となり、ローレベルでON状態とされる。第1スタティックラッチは、トランスミッションゲートTG1から入力されたデータをクロック信号CKのハイレベルに応答してラッチする。第1スタティックラッチの記憶データは、通常動作モードにおいて、データ出力端子Qから信号経路RPASSに出力される。
<< Pulse latch circuit DRPL >>
FIG. 1 illustrates details of the circuit configuration of the pulse latch circuit DRPL. The master latch circuit ML includes a first static latch including a CMOS inverter circuit INV1 and a clocked CMOS inverter circuit CINV1 connected in reverse parallel, a transmission gate TG1, and the like. The transmission gate TG1 inputs data from the data input terminal D or scan data from the scan input terminal SI in response to the clock signal CK. The clock signal CK is a negative active type clock and is standby at a high level. That is, when the clock signal CK is at a high level, the transmission gate TG1 is cut off and is turned on at a low level. The first static latch latches data input from the transmission gate TG1 in response to the high level of the clock signal CK. The data stored in the first static latch is output from the data output terminal Q to the signal path RPASS in the normal operation mode.

データ転送回路DTは、例えば一対のnチャンネル型トランスファMOSトランジスタMN1,MN2と、一対のpチャンネル型チャージMOSトランジスタMP4,MP5と、pチャンネル型スイッチMOSトランジスタMP3と、上記制御端子STRと、制御端子RSTR等を備える。トランスファMOSトランジスタMN1,MN2は、マスタラッチ回路MLの相補記憶ノードnd1,nd2とスレーブラッチ回路SLの相補記憶ノードnd3,nd4との間にそれぞれ配置されている。トランスファMOSトランジスタMN1,MN2のゲート入力信号は、制御端子STRから入力されるデータ退避信号STR0又はスキャンデータ転送信号SCANCK(図3参照)とされる。チャージMOSトランジスタMP4,MP5は、マスタラッチ回路MLの相補記憶ノードnd1,nd2にそれぞれドレインが結合され、トランスファMOSトランジスタMN1,MN2を挟んでスレーブラッチ回路SLの相補記憶ノードnd3,nd4にそれぞれゲートが交差結合されている。スイッチMOSトランジスタMP3は、チャージMOSトランジスタMP4,MP5のソースを選択的に電源端子に接続する。スイッチMOSトランジスタMP3のゲート入力信号は、リストア信号RSTRとされる。電源遮断モードにおいて、トランスファMOSトランジスタMN1,MN2は、そのゲートに制御端子STRからのハイレベルのデータ退避信号STR0を受け、オン状態に制御され、かつ、スイッチMOSトランジスタMP3は、そのゲートにハイレベルのリストア信号RSTRを受け、オフ状態に制御される。これにより、マスタラッチ回路MLの相補記憶ノードnd1,nd2と、スレーブラッチ回路SLの相補記憶ノードnd3,nd4とが接続され、マスタラッチ回路MLの記憶データがスレーブラッチ回路SLに退避される。   The data transfer circuit DT includes, for example, a pair of n-channel transfer MOS transistors MN1 and MN2, a pair of p-channel charge MOS transistors MP4 and MP5, a p-channel switch MOS transistor MP3, the control terminal STR, and a control terminal. RSTR etc. are provided. Transfer MOS transistors MN1 and MN2 are arranged between complementary storage nodes nd1 and nd2 of master latch circuit ML and complementary storage nodes nd3 and nd4 of slave latch circuit SL, respectively. The gate input signals of the transfer MOS transistors MN1 and MN2 are a data save signal STR0 or a scan data transfer signal SCANCK (see FIG. 3) input from the control terminal STR. Charge MOS transistors MP4 and MP5 have drains coupled to complementary storage nodes nd1 and nd2 of master latch circuit ML, respectively, and gates intersect with complementary storage nodes nd3 and nd4 of slave latch circuit SL across transfer MOS transistors MN1 and MN2, respectively. Are combined. The switch MOS transistor MP3 selectively connects the sources of the charge MOS transistors MP4 and MP5 to the power supply terminal. The gate input signal of the switch MOS transistor MP3 is a restore signal RSTR. In the power cut-off mode, the transfer MOS transistors MN1 and MN2 receive a high level data save signal STR0 from the control terminal STR at their gates and are controlled to be in an on state, and the switch MOS transistor MP3 has a high level at its gate. The restore signal RSTR is received and controlled to the off state. As a result, the complementary storage nodes nd1 and nd2 of the master latch circuit ML are connected to the complementary storage nodes nd3 and nd4 of the slave latch circuit SL, and the data stored in the master latch circuit ML is saved in the slave latch circuit SL.

スレーブラッチ回路SLは、グランド電圧VSSで動作する回路ブロックCKVSS内に配置された第2スタティックラッチと、スキャン出力端子SOとを備える。第2スタティックラッチは、例えば逆並列接続された一対のCMOSインバータ回路INV3,INV4と、CMOSインバータ回路のpチャンネル型MOSトランジスタへの電源の供給を選択的に遮断可能なスイッチMOSトランジスタMP1,MP2とを備える。スイッチMOSトランジスタMP1,MP2は、上記トランスファMOSトランジスタMN1,MN2とは逆相でスイッチ制御される。これにより、電源遮断モードにおいて、スレーブラッチ回路SLは、トランスファMOSトランジスタMN1,MN2のオン期間にマスタラッチ回路MLの記憶データが供給されてきたとき、ローレベル側のディスチャージだけを行って第2スタティックラッチの記憶ノードnd3,nd4の相補レベルを実現する。このため、CMOSインバータ回路の過渡応答による貫通電流を生ぜず、その分、低消費電力に寄与し、例えば0.5V程度の低電圧で退避動作が可能とされる。また、トランスファMOSトランジスタMN1,MN2のオフ状態と共に、第2スタティックラッチにはスイッチMOSトランジスタMP1,MP2から電源が供給されるので、記憶データをそのまま保持できる。   The slave latch circuit SL includes a second static latch disposed in a circuit block CKVSS that operates with the ground voltage VSS, and a scan output terminal SO. The second static latch includes, for example, a pair of anti-parallel connected CMOS inverter circuits INV3 and INV4, and switch MOS transistors MP1 and MP2 that can selectively cut off power supply to the p-channel MOS transistors of the CMOS inverter circuit, Is provided. The switch MOS transistors MP1 and MP2 are switch-controlled in the opposite phase to the transfer MOS transistors MN1 and MN2. As a result, in the power shut-off mode, the slave latch circuit SL performs only the low-level discharge when the stored data of the master latch circuit ML is supplied during the ON period of the transfer MOS transistors MN1 and MN2. The complementary levels of the storage nodes nd3 and nd4 are realized. For this reason, a through current due to a transient response of the CMOS inverter circuit is not generated, and accordingly, it contributes to low power consumption. For example, a save operation can be performed at a low voltage of about 0.5V. Further, since the power is supplied from the switch MOS transistors MP1 and MP2 to the second static latch as the transfer MOS transistors MN1 and MN2 are turned off, the stored data can be held as it is.

次に、電源再開モードについて説明する。データ転送回路DTにおいて、トランスファMOSトランジスタMN1,MN2は、そのゲートにローレベルのデータ退避信号STR0を受け、オフ状態に制御され、かつ、スイッチMOSトランジスタMP3は、そのゲートにローレベルのリストア信号RSTRを受け、オン状態に制御される。トランスファMOSトランジスタMN1,MN2はカットオフ状態にされているのでスレーブラッチ回路SLが保持する記憶データは破壊されず、かつ、その記憶データの値に従ってチャージMOSトランジスタMP4,MP5の一方を駆動して、マスタラッチ回路MLのハイレベル側の記憶ノードに対するハイレベルを維持させる。   Next, the power supply restart mode will be described. In the data transfer circuit DT, the transfer MOS transistors MN1 and MN2 receive a low level data save signal STR0 at their gates and are controlled to be turned off, and the switch MOS transistor MP3 has a low level restore signal RSTR at its gate. And is controlled to be on. Since the transfer MOS transistors MN1 and MN2 are cut off, the stored data held by the slave latch circuit SL is not destroyed, and one of the charge MOS transistors MP4 and MP5 is driven according to the value of the stored data. The high level for the storage node on the high level side of the master latch circuit ML is maintained.

電源スイッチMOSトランジスタPSW1がオフ状態とされる電源遮断状態において、回路ブロックCKB内部の仮想グランド電圧VSSMはフローティングになり、リーク電流によって回路ブロックCKBの内部ノードは電源電圧に収束しようとする。この電源電圧のハイレベルに収束している内部ノードを、ハイレベルに維持するために大きな駆動能力は要求されない。そして、電源が再投入されて、フローティングの仮想グランド電圧VSSMにグランド電位VSSが供給されるに従って、ローレベルにされるべき記憶ノードはグランド電位VSSに向けて放電される。そのため、マスタラッチ回路MLのハイレベル側の記憶ノードに対してはハイレベルが維持されているので、ローレベルにされるべき記憶ノードとの電位差が徐々に大きくなり、マスタラッチ回路MLはスレーブラッチ回路SLの記憶データを正確に受け取ることができる。   In the power cutoff state in which the power switch MOS transistor PSW1 is turned off, the virtual ground voltage VSSM inside the circuit block CKB is in a floating state, and the internal node of the circuit block CKB tends to converge to the power supply voltage due to the leakage current. A large driving capability is not required to maintain the internal node that has converged to the high level of the power supply voltage at the high level. Then, as the power is turned on again and the ground potential VSS is supplied to the floating virtual ground voltage VSSM, the storage node to be set to the low level is discharged toward the ground potential VSS. Therefore, since the high level is maintained for the storage node on the high level side of the master latch circuit ML, the potential difference from the storage node that should be set to the low level gradually increases, and the master latch circuit ML becomes the slave latch circuit SL. The stored data can be received accurately.

これに対して、仮に電源再開モードにおいてトランスファMOSトランジスタMN1,MN2を用いた場合には、マスタラッチ回路MLの相補記憶ノードnd1,nd2が電源遮断状態で電源電圧にチャージされているので、相補記憶ノードnd1,nd2をスレーブラッチ回路SLで相補レベルに駆動することが容易ではなく、高速に復帰動作を行うことができず、さらに、反転データが復帰される可能性もある。   On the other hand, if the transfer MOS transistors MN1 and MN2 are used in the power supply restart mode, the complementary storage nodes nd1 and nd2 of the master latch circuit ML are charged to the power supply voltage in the power cutoff state. It is not easy to drive nd1 and nd2 to complementary levels by the slave latch circuit SL, the return operation cannot be performed at high speed, and the inverted data may be recovered.

また、電源再開モードでは、スレーブラッチ回路SLに退避された記憶データをマスタラッチ回路MLに復帰させるとき、トランスミッションゲートTG1を介して不所望な信号がマスタラッチ回路MLに入力され、スレーブラッチ回路SLから復帰された記憶データが破壊されてしまうことを回避する必要がある。電源遮断状態での回路ブロックCKBの内部ノードはハイレベルに収束しているから、電源の投入時にはトランスミッションゲートTG1をカットオフ状態又は高インピーダンス状態にするように作用し、記憶データの不所望な破壊を抑制するように働く。さらに、電源再開モードにおいて、クロック信号CKは、ローレベル期間をハイレベル期間より短くされる。これにより、クロック入力端子から入力される1相のクロック信号CKを用いたマスタラッチ回路MLによるラッチ動作での入力データの突き抜けを発生し難くできる。   In the power supply restart mode, when the stored data saved in the slave latch circuit SL is returned to the master latch circuit ML, an undesired signal is input to the master latch circuit ML via the transmission gate TG1 and returned from the slave latch circuit SL. It is necessary to avoid the stored data being destroyed. Since the internal node of the circuit block CKB in the power shut-off state has converged to a high level, when the power is turned on, the transmission gate TG1 acts to be in a cut-off state or a high impedance state, and the stored data is undesirably destroyed. Works to suppress. Further, in the power supply restart mode, the clock signal CK is set to have a low level period shorter than a high level period. Thereby, it is possible to make it difficult for the input data to penetrate through the latch operation by the master latch circuit ML using the one-phase clock signal CK input from the clock input terminal.

《クロック供給系》
図3には、半導体集積回路LSIのクロック供給系が例示されている。半導体集積回路LSIは、フェーズロックドループ回路PLLと、ストア回路STRCと、スキャン制御回路SCANCNT等を備えている。フェーズロックドループ回路PLLは、ハイレベル期間とローレベル期間が等しいデューティ比50のグローバルクロックCLKを生成する。ストア回路STRCは、電源遮断モードにおいて、マスタラッチ回路MLの記憶データを退避させるためのデータ退避信号STR0を出力する。スキャン制御回路SCANCNTは、スキャン動作モードを実行するためのスキャンイネーブル信号SEを出力する。半導体集積回路LSIのクロック供給系は、グローバルクロックCLKを半導体集積回路LSI全域に分配するクロックツリー構造とされる。グローバルクロックCLKは、複数の分岐や複数段のクロックバッファCKBUFを介して複数のクロックツリーCKTRに伝播される。クロックツリーCKTRには、複数のローカルクロックツリーLCKTRと、複数のクロックバッファCKBUF等が配置されている。クロック供給系のクロック配線は、例えば等幅、等長配線とされている。尚、ローカルクロックツリーLCKTRは、上記グローバルクロックCLK、データ退避信号STR0、スキャンイネーブル信号SEを共通に供給するための単位として区切られており、上記回路ブロックCKBは、電源供給の遮断及び再開を共通で行うことができる単位として区切られている。
<< Clock supply system >>
FIG. 3 illustrates a clock supply system of the semiconductor integrated circuit LSI. The semiconductor integrated circuit LSI includes a phase-locked loop circuit PLL, a store circuit STRC, a scan control circuit SCANCNT, and the like. The phase-locked loop circuit PLL generates a global clock CLK having a duty ratio of 50 in which the high level period and the low level period are equal. Store circuit STRC outputs data save signal STR0 for saving the data stored in master latch circuit ML in the power-off mode. The scan control circuit SCANCNT outputs a scan enable signal SE for executing the scan operation mode. The clock supply system of the semiconductor integrated circuit LSI has a clock tree structure that distributes the global clock CLK over the entire area of the semiconductor integrated circuit LSI. The global clock CLK is propagated to a plurality of clock trees CKTR via a plurality of branches and a plurality of stages of clock buffers CKBUF. In the clock tree CKTR, a plurality of local clock trees LCKTR, a plurality of clock buffers CKBUF, and the like are arranged. The clock wiring of the clock supply system is, for example, an equal width and an equal length wiring. The local clock tree LCKTR is divided as a unit for supplying the global clock CLK, the data save signal STR0, and the scan enable signal SE in common, and the circuit block CKB shares the cut-off and restart of the power supply in common. Are separated as units that can be done with.

ローカルクロックツリーLCKTRは、ツリー構造を有しており、分岐による同一階層毎に駆動能力を等しくするためのクロックバッファCKBUFと、複数のパルス発生回路PGと、インバータ回路INVと、セレクタSEL等が配置されている。ローカルクロックツリーLCKTRには、グローバルクロックCLKと、データ退避信号STR0と、スキャンイネーブル信号SEが入力される。図中、点線で囲まれた上側の領域に含まれるクロック配線には、複数のパルス発生回路PGと、インバータ回路INVとが配置されており、グローバルクロックCLKが入力され、クロック信号CKが出力される。このインバータ回路INVを介したパルス発生回路PGからはクロック信号CKとは逆相、即ちクロック信号CKに対するノンオーバーラップクロックとされるスキャンデータ転送信号SCANCKが出力される。また、点線で囲まれた下側の領域に含まれるクロック配線には、セレクタSELが配置されており、データ退避信号STR0とスキャンデータ転送信号SCANCKとが入力され、スキャンイネーブル信号SEが選択信号として入力される。セレクタSELは、スキャンイネーブル信号SEがハイレベルであれば(スキャン動作モード)、スキャンデータ転送信号SCANCKを選択し、ローレベルであれば、電源遮断モードにおいてデータ退避信号STR0を選択し、これらの信号を制御端子STRに出力する。   The local clock tree LCKTR has a tree structure, and includes a clock buffer CKBUF for equalizing driving capability for each same hierarchy by branching, a plurality of pulse generation circuits PG, an inverter circuit INV, a selector SEL, and the like. Has been. The global clock CLK, the data save signal STR0, and the scan enable signal SE are input to the local clock tree LCKTR. In the figure, a plurality of pulse generation circuits PG and an inverter circuit INV are arranged on the clock wiring included in the upper region surrounded by a dotted line, the global clock CLK is input, and the clock signal CK is output. The The pulse generation circuit PG via the inverter circuit INV outputs a scan data transfer signal SCANCK having a phase opposite to that of the clock signal CK, that is, a non-overlap clock with respect to the clock signal CK. In addition, a selector SEL is arranged in the clock wiring included in the lower region surrounded by the dotted line, the data save signal STR0 and the scan data transfer signal SCANCK are input, and the scan enable signal SE is used as a selection signal. Entered. The selector SEL selects the scan data transfer signal SCANCK when the scan enable signal SE is at a high level (scan operation mode), and selects the data save signal STR0 when the scan enable signal SE is at a low level. Is output to the control terminal STR.

スキャン動作モードでは、スキャンデータ転送信号SCANCKが制御端子STRから入力されるから、マスタラッチ回路MLとスレーブラッチ回路SLはマスタ・スレーブのラッチ動作を行うことになる。即ち、上記通常動作モードに対してスキャン動作モードでは、1つのパルスラッチ回路DRPLに対してマスタラッチ回路ML及びスレーブラッチ回路SLを用いてマスタ・スレーブ動作でデータ伝播を制御することが可能である。このため、スキャン動作モードに用いる転送クロックは、通常動作モードに用いる同期クロックに対して高精度である必要がない。尚、上側の領域では、クロック信号CKを出力するので、グローバルクロックCLKに対する夫々のクロック信号CKの遅延量は小さいことが必要である。下側の領域では、スキャン動作モードに用いるスキャンデータ転送信号SCANCKを出力するので、その必要はない。   In the scan operation mode, since the scan data transfer signal SCANCK is input from the control terminal STR, the master latch circuit ML and the slave latch circuit SL perform a master / slave latch operation. That is, in the scan operation mode as compared with the normal operation mode, data propagation can be controlled by master / slave operation using the master latch circuit ML and the slave latch circuit SL for one pulse latch circuit DRPL. For this reason, the transfer clock used in the scan operation mode does not need to be highly accurate with respect to the synchronous clock used in the normal operation mode. In the upper region, since the clock signal CK is output, the delay amount of each clock signal CK with respect to the global clock CLK needs to be small. In the lower region, the scan data transfer signal SCANCK used for the scan operation mode is output, and this is not necessary.

《パルス発生回路PG》
図4には、パルス発生回路PGの回路構成が例示される。パルス発生回路PGは、図4(a)に示すように、奇数段、例えば3段のインバータ回路と、最終段のナンドゲート回路とを有し、グローバルクロックCLKと、インバータ回路による遅延信号が共にハイレベルであるときに、出力であるクロック信号CKがローレベルとされ、それ以外ではハイレベル固定とされる。クロック信号CKがローレベルとされる期間は、インバータ回路によるクロック信号の遅延時間で決定される。これにより、パルス発生回路PGは、ローレベルの期間が短く、ハイレベルの期間が長いパルス状のクロック信号CKを生成する。尚、パルス幅は、インバータ回路の段数で調整すればよい。
<< Pulse generation circuit PG >>
FIG. 4 illustrates a circuit configuration of the pulse generation circuit PG. As shown in FIG. 4A, the pulse generation circuit PG has an odd-numbered stage, for example, three-stage inverter circuit, and a final-stage NAND gate circuit. Both the global clock CLK and the delay signal from the inverter circuit are high. When the signal is at the level, the output clock signal CK is set to the low level, and otherwise, the output is fixed to the high level. The period during which the clock signal CK is at a low level is determined by the delay time of the clock signal by the inverter circuit. Thereby, the pulse generation circuit PG generates a pulsed clock signal CK having a short low level period and a long high level period. The pulse width may be adjusted by the number of inverter circuit stages.

ところで、電源再開モードにおいて仮想グランド電圧VSSMは、一般に半導体集積回路LSI内部で不均一であって、パルス発生回路PGとパルスラッチ回路DRPLの距離が大きければ、パルスラッチ回路DRPLに供給されるクロック信号CKをハイレベルに固定することが信号伝達の途中で保障できなくなる可能性がある。このため、パルス発生回路PGは、上記したローカルクロックツリーLCKTRの下層、即ちパルスラッチ回路DRPLに近いところに配置される。これにより、クロック信号CKがハイレベルに確実に固定され、電源再開モードにおいて、データ転送回路DTによりスレーブラッチ回路SLからマスタラッチ回路MLに記憶データを復帰させるとき、パルスラッチ回路DRPLが誤動作することを回避できる。   By the way, in the power supply restart mode, the virtual ground voltage VSSM is generally non-uniform in the semiconductor integrated circuit LSI, and if the distance between the pulse generation circuit PG and the pulse latch circuit DRPL is large, the clock signal supplied to the pulse latch circuit DRPL. There is a possibility that fixing CK to a high level cannot be guaranteed in the middle of signal transmission. For this reason, the pulse generation circuit PG is arranged in the lower layer of the above-described local clock tree LCKTR, that is, close to the pulse latch circuit DRPL. As a result, the clock signal CK is reliably fixed at the high level, and the pulse latch circuit DRPL malfunctions when the data transfer circuit DT restores the stored data from the slave latch circuit SL to the master latch circuit ML in the power supply restart mode. Can be avoided.

また、電源遮断モードにおいてグローバルクロックCLK、クロック信号CKは共にグランド側がフローティングとなる。また、電源遮断前に論理値がローレベルとなっていた記憶ノードは、電源遮断により電源電圧VDD側に上昇することになる。そして、電源供給が再開されると、ローレベルとなるべき記憶ノードは、電源電圧VDDに近いレベルから下降することになる。このとき、電源の復帰が一様でないので、例えば遠距離からの信号では、ローカルの電源との相関が全くないので、ハイレベルに戻る時間が遅くなる可能性がある。この場合には、一時的に電源が復帰するときに論理値がローレベルとして見えてしまい、後段の回路でスイッチングが発生し、誤動作が発生する可能性がある。   In the power shut-off mode, both the global clock CLK and the clock signal CK are floating on the ground side. In addition, the storage node whose logical value is at a low level before the power supply is cut rises to the power supply voltage VDD side by the power supply cut-off. When power supply is resumed, the storage node that should be at the low level falls from a level close to the power supply voltage VDD. At this time, since the return of the power source is not uniform, for example, a signal from a long distance has no correlation with the local power source, so there is a possibility that the time for returning to the high level is delayed. In this case, when the power supply is temporarily restored, the logical value appears as a low level, and switching may occur in a subsequent circuit, which may cause a malfunction.

これに対して、ローカルクロックツリーLCKTR内に配置された回路であれば、それらの電源は略同時に応答するので、上記のような誤動作は発生しない。要するに、上記パルス発生回路PGによれば、電源再開モードにおいてもクロック信号CKをハイレベルに固定できる。また、パルス発生回路PGとパルスラッチ回路DRPLまでの距離が大きい場合であっても、図4(b)に例示するように、プルアップ用Pチャンネル型MOSトランジスタを設けることで、誤動作を回避できる。このプルアップ用Pチャンネル型MOSトランジスタは、例えば不図示の電源遮断信号と連動した制御信号CTLにより制御される。尚、プルアップ用Pチャンネル型MOSトランジスタは、パルス発生回路PGの内部に配置したが、これに限定されず、パルスラッチ回路DRPLの近傍や、パルスラッチ回路DRPLの内部に配置するようにしてもよい。   On the other hand, if the circuits are arranged in the local clock tree LCKTR, their power supplies respond almost simultaneously, so that the above malfunction does not occur. In short, according to the pulse generation circuit PG, the clock signal CK can be fixed at a high level even in the power supply restart mode. Further, even when the distance between the pulse generation circuit PG and the pulse latch circuit DRPL is large, the malfunction can be avoided by providing the pull-up P-channel MOS transistor as illustrated in FIG. 4B. . The pull-up P-channel MOS transistor is controlled by a control signal CTL that is linked to a power cut-off signal (not shown), for example. The pull-up P-channel MOS transistor is disposed inside the pulse generation circuit PG. However, the present invention is not limited to this, and the pull-up P-channel MOS transistor may be disposed near the pulse latch circuit DRPL or inside the pulse latch circuit DRPL. Good.

《実動作モードでのパルスラッチ回路の動作》
図5には、パルスラッチ回路DRPLの実動作モードでの動作タイミングを示すタイミングチャートが例示されている。尚、実動作モードとは、上記通常動作モードと、電源遮断モードと、電源再開モードとを総称している。時刻T1,T2では、パルスラッチ回路DRPLは、データ入力端子Dからデータを取込み、データ出力端子Qから出力している。この時刻T1〜T2の期間は、通常動作モードに相当し、図中「NORM」と示す。次に、パルスラッチ回路DRPLは、電源遮断モードに移行する。まず、時刻T3では、パルス発生回路PGによりクロック信号CKがハイレベルに固定される。そして、ストア回路STRCによりデータ退避信号STR0がハイレベルとされ、データ転送回路DTは、マスタラッチ回路MLの記憶データをスレーブラッチ回路SLに退避させる。時刻T4では、データ退避信号STR0をローレベルとし、スレーブラッチ回路SLで記憶データを保持させる。これに同期して時刻T5では、電源遮断を要求する要求信号PSW_REQがローレベルとされると共に、これに同期して、時刻T5で応答信号PSW_ACKがローレベルとされる。要求信号PSW_REQと応答信号PSW_ACKは、スタンバイ制御回路STBYC(図17参照)と電源スイッチコントローラPSWCの間でやり取りされる信号である。この時刻T3〜T5の期間を図中「RESERVE」と示す。
<Operation of pulse latch circuit in actual operation mode>
FIG. 5 illustrates a timing chart showing the operation timing in the actual operation mode of the pulse latch circuit DRPL. The actual operation mode is a generic term for the normal operation mode, the power cut-off mode, and the power resume mode. At times T1 and T2, the pulse latch circuit DRPL takes in data from the data input terminal D and outputs it from the data output terminal Q. This period of time T1 to T2 corresponds to the normal operation mode and is indicated as “NORM” in the figure. Next, the pulse latch circuit DRPL shifts to the power cutoff mode. First, at time T3, the clock signal CK is fixed to a high level by the pulse generation circuit PG. Then, the data save signal STR0 is set to the high level by the store circuit STRC, and the data transfer circuit DT saves the data stored in the master latch circuit ML in the slave latch circuit SL. At time T4, the data save signal STR0 is set to the low level, and the stored data is held by the slave latch circuit SL. In synchronization with this, at time T5, the request signal PSW_REQ for requesting power-off is set to the low level, and in response to this, the response signal PSW_ACK is set to the low level at time T5. The request signal PSW_REQ and the response signal PSW_ACK are signals exchanged between the standby control circuit STBYC (see FIG. 17) and the power switch controller PSWC. The period from the time T3 to T5 is indicated as “RESERVE” in the figure.

そして、時刻T6では電源スイッチMOSトランジスタPSW1による電源遮断が実行される。その結果、仮想グランド電圧VSSMは、内部論理回路のリーク電流により徐々に上昇し、時刻T7で電源電圧VDDの付近のレベルまで上昇する。時刻T8では、電源スイッチMOSトランジスタPSW1をONにする準備として、リストア信号RSTRをローレベルとし、スレーブラッチ回路SLの記憶データをマスタラッチ回路MLに復帰させる準備をする。これに同期して時刻T9では、電源投入を要求する要求信号PSW_REQがハイレベルとされる。この時刻T6〜T9の期間では、半導体集積回路LSIで電源遮断が実行されると共に、電源投入に対する準備動作が行われており、図中「POWERDN」と示す。   At time T6, the power is shut off by the power switch MOS transistor PSW1. As a result, the virtual ground voltage VSSM gradually rises due to the leakage current of the internal logic circuit, and rises to a level near the power supply voltage VDD at time T7. At time T8, in preparation for turning on the power switch MOS transistor PSW1, the restore signal RSTR is set to low level, and preparation is made to restore the data stored in the slave latch circuit SL to the master latch circuit ML. In synchronization with this, at time T9, the request signal PSW_REQ for requesting power-on is set to the high level. During the period from time T6 to time T9, the semiconductor integrated circuit LSI is turned off and a preparatory operation for turning on the power is performed, which is indicated as “POWERDN” in the drawing.

時刻T10では、時刻T9での要求信号PSW_REQに同期して電源スイッチMOSトランジスタPSW1がONとなり、電源供給が再開される。その結果、仮想グランド電圧VSSMが徐々に降下し、時刻T11ではグランドレベル付近まで放電される。この時刻T10〜T11において、スレーブラッチ回路SLの記憶データに応じて、マスタラッチ回路MLの記憶ノードnd1,nd2の値が徐々に固定され、仮想グランド電圧VSSMが時刻T11で完全に0Vになったとき、記憶データの復帰動作が完了する。この時刻T10〜T11の期間は、上記電源再開モードに相当し、図中「POWERON」と示す。   At time T10, the power switch MOS transistor PSW1 is turned on in synchronization with the request signal PSW_REQ at time T9, and power supply is resumed. As a result, the virtual ground voltage VSSM gradually decreases and is discharged to near the ground level at time T11. At times T10 to T11, when the values of the storage nodes nd1 and nd2 of the master latch circuit ML are gradually fixed according to the storage data of the slave latch circuit SL, and the virtual ground voltage VSSM becomes completely 0V at the time T11 The stored data restoration operation is completed. This period from time T10 to T11 corresponds to the power supply resumption mode and is indicated as “POWERON” in the drawing.

その後、時刻T12で応答信号PSW_ACKがハイレベルになると、時刻T13において、リストア信号RSTRをハイレベルに戻し、時刻T14でクロック信号CKの供給を開始させ、再び通常動作モードに移行する。この時刻T12〜T14を図中「NORM」と示す。   Thereafter, when the response signal PSW_ACK becomes high level at time T12, the restore signal RSTR is returned to high level at time T13, the supply of the clock signal CK is started at time T14, and the normal operation mode is resumed. These times T12 to T14 are indicated as “NORM” in the figure.

《スキャン動作モードでのパルスラッチ回路DRPLの動作》
図6には、パルスラッチ回路DRPLのスキャン動作モードでの動作タイミングを示すタイミングチャートが例示されている。ここでは、グローバルクロックCLKと、クロック信号CKと、スキャンデータ転送信号SCANCKとの対応関係を主に説明する。クロック信号CKは、グローバルクロックCLKの立ち上がりに同期して、ローレベルとされる。ここで、クロック信号CKがローレベルとされる期間はP1である。スキャンイネーブル信号SEは、スキャン動作モードではハイレベルとされる。セレクタSELは、スキャンイネーブル信号SEがハイレベルであるから、スキャンデータ転送信号SCANCKを選択し、パルスラッチ回路DRPLの制御端子STRに出力する。スキャンデータ転送信号SCANCKは、グローバルクロックCLKの立ち下りに同期して、ハイレベルとされる。ここで、スキャンデータ転送信号SCANCKがハイレベルとされる期間はP1である。尚、P1は、クロック信号CKとスキャンデータ転送信号SCANCKで同期間としたが、これに限られず適宜変更してもよい。
<< Operation of pulse latch circuit DRPL in scan operation mode >>
FIG. 6 illustrates a timing chart showing the operation timing of the pulse latch circuit DRPL in the scan operation mode. Here, the correspondence between global clock CLK, clock signal CK, and scan data transfer signal SCANCK will be mainly described. The clock signal CK is set to a low level in synchronization with the rising edge of the global clock CLK. Here, the period during which the clock signal CK is at a low level is P1. The scan enable signal SE is at a high level in the scan operation mode. Since the scan enable signal SE is at a high level, the selector SEL selects the scan data transfer signal SCANCK and outputs it to the control terminal STR of the pulse latch circuit DRPL. The scan data transfer signal SCANCK is set to the high level in synchronization with the falling edge of the global clock CLK. Here, the period during which the scan data transfer signal SCANCK is at a high level is P1. In addition, although P1 was set as the period between synchronization by the clock signal CK and the scan data transfer signal SCANCK, it is not restricted to this and may change suitably.

パルスラッチ回路DRPLでは、クロック信号CKのP1期間において、スキャン入力端子SIがスキャンデータ(例えばD1)を保持している。このスキャンデータD1は、P1期間でマスタラッチ回路MLに保持される。その後、スキャンデータ転送信号SCANCKのP1期間において、マスタラッチ回路MLのノードnd1の値(例えば/D1)が、データ転送回路DTを介してスレーブラッチ回路SLのノードnd3に転送され、図示を省略したが、マスタラッチ回路MLのノードnd2の値が、スレーブラッチ回路SLのノードnd4に転送される。このとき、スキャン出力端子SOの値もスキャンデータD1とされ、スキャンデータD1が次段のパルスラッチ回路DRPLのスキャン入力端子SIに転送される。   In the pulse latch circuit DRPL, the scan input terminal SI holds scan data (for example, D1) during the P1 period of the clock signal CK. This scan data D1 is held in the master latch circuit ML in the period P1. After that, during the P1 period of the scan data transfer signal SCANCK, the value of the node nd1 (for example, / D1) of the master latch circuit ML is transferred to the node nd3 of the slave latch circuit SL via the data transfer circuit DT, which is not shown. The value of the node nd2 of the master latch circuit ML is transferred to the node nd4 of the slave latch circuit SL. At this time, the value of the scan output terminal SO is also set as the scan data D1, and the scan data D1 is transferred to the scan input terminal SI of the pulse latch circuit DRPL at the next stage.

次段のパルスラッチ回路DRPLでは、スキャンイネーブル信号SEがハイレベルとされ、入力系統がスキャン入力端子SIとなっているから、スキャン入力端子SIのスキャンデータが決定される。その後、クロック信号CKがローレベルとなると、このスキャンデータは次段のパルスラッチ回路DRPLに保持される。要するに、スキャンイネーブル信号SEが共通化された複数のパルスラッチ回路DRPLでは、マスタラッチ回路MLとスレーブラッチ回路SLを介して順次スキャンデータを送り、あるいはマスタラッチ回路MLが保持するデータを半導体集積回路LSIの外部に取り出すこともできる。従って、直列された複数のマスタラッチ回路MLとスレーブラッチ回路SLは、シフトレジスタ動作を行う。尚、この取り出されたデータは、例えば半導体集積回路LSIの外部で期待値と比較され、故障検出等に利用される。言換えると、直列された複数のマスタラッチ回路MLとスレーブラッチ回路SLは、テスト容易化のためのスキャンパスを構成することになる。   In the pulse latch circuit DRPL at the next stage, the scan enable signal SE is set to the high level and the input system is the scan input terminal SI, so that the scan data of the scan input terminal SI is determined. Thereafter, when the clock signal CK becomes low level, the scan data is held in the pulse latch circuit DRPL at the next stage. In short, in the plurality of pulse latch circuits DRPL that share the scan enable signal SE, scan data is sequentially sent through the master latch circuit ML and the slave latch circuit SL, or data held by the master latch circuit ML is stored in the semiconductor integrated circuit LSI. It can also be taken out. Therefore, the plurality of master latch circuits ML and slave latch circuits SL connected in series perform a shift register operation. The extracted data is compared with an expected value outside the semiconductor integrated circuit LSI, for example, and used for failure detection or the like. In other words, the plurality of master latch circuits ML and slave latch circuits SL connected in series constitute a scan path for ease of testing.

このように、半導体集積回路LSIによれば、スレーブラッチ回路SLは、スキャン動作モードではスキャンパスを構成するためのラッチ回路として用いられ、電源遮断モードではマスタラッチ回路MLの記憶データを退避するラッチ回路として用いられるので、スキャンラッチのためのデータ保持と共に電源遮断時のデータ保持に要する回路規模を小さくすることができる。従って、回路ブロックCKBにパルスラッチ回路DRPLを配置することにより、面積オーバーヘッドの削減に効果がある。   As described above, according to the semiconductor integrated circuit LSI, the slave latch circuit SL is used as a latch circuit for configuring a scan path in the scan operation mode, and is a latch circuit that saves data stored in the master latch circuit ML in the power cut-off mode. Therefore, it is possible to reduce the circuit scale required for holding the data for the scan latch and holding the data when the power is shut off. Therefore, the arrangement of the pulse latch circuit DRPL in the circuit block CKB is effective in reducing the area overhead.

《リセット機能を備えたパルスラッチ回路》
図7〜図11には、リセット機能を備えたパルスラッチ回路の回路構成が例示されている。以下に例示する各パルスラッチ回路では、図1に例示したパルスラッチ回路DRPLとの重複部分については同一符号を付し、適宜説明を省略した。ここで、リセット機能は、マスタラッチ回路MLのデータ出力端子Qを選択的に初期化する初期化回路により実現される。尚、以下では初期化レベルをローレベルとする。この初期化回路は、パワーオンリセットによる初期化や、スキャン動作モードにおいてテスト経路を介してパルスラッチ回路から順次スキャンデータを半導体集積回路LSIの外部に取り出した後の初期化等に利用される。
<< Pulse latch circuit with reset function >>
7 to 11 illustrate circuit configurations of a pulse latch circuit having a reset function. In each pulse latch circuit exemplified below, the same reference numerals are given to the overlapping parts with the pulse latch circuit DRPL exemplified in FIG. 1, and the description thereof is omitted as appropriate. Here, the reset function is realized by an initialization circuit that selectively initializes the data output terminal Q of the master latch circuit ML. In the following, the initialization level is a low level. This initialization circuit is used for initialization by power-on reset, initialization after sequentially taking out scan data from the pulse latch circuit through the test path in the scan operation mode to the outside of the semiconductor integrated circuit LSI, and the like.

図7に例示するパルスラッチ回路DRPLaのマスタラッチ回路MLaは、マスタラッチ回路MLと比べると、リセット信号RSBが入力されるリセット端子RSが配置され、クロックドインバータ回路CINV1の代わりにクロックドナンドゲート回路CNAND1が配置され、クロックバッファの一部のインバータ回路がノアゲート回路NOR1に変更されている。リセット制御は、クロック信号CKをゲーティング状態した後に行われる。リセット信号RSBがローレベルになると、上記ノアゲート回路NOR1からのクロック出力ckbがローレベルに固定されるので、トランスミッションゲートTG1がカットオフ状態となると共に、上記クロックドナンドゲート回路CNAND1からの出力により記憶ノードnd1がハイレベルになる。その結果、データ出力端子Qはローレベルに固定される。このようなマスタラッチ回路MLaによれば、通常動作モードにおいて記憶ノードnd2のレベルを短時間で固定でき、さらにラッチ動作を短時間で安定させることができる。また、上記ノアゲート回路NOR1は、クロック信号CKをリセット信号RSBで固定することができるから、クロック制御が不要とされる。   Compared to the master latch circuit ML, the master latch circuit MLa of the pulse latch circuit DRPLa illustrated in FIG. 7 is provided with a reset terminal RS to which a reset signal RSB is input, and instead of the clocked inverter circuit CINV1, the clock donand gate circuit CNAND1. Are arranged, and a part of the inverter circuit of the clock buffer is changed to a NOR gate circuit NOR1. The reset control is performed after the clock signal CK is in the gating state. When the reset signal RSB becomes low level, the clock output ckb from the NOR gate circuit NOR1 is fixed at low level, so that the transmission gate TG1 is cut off and stored by the output from the clock donand gate circuit CNAND1. The node nd1 becomes high level. As a result, the data output terminal Q is fixed at a low level. According to such a master latch circuit MLa, the level of the storage node nd2 can be fixed in a short time in the normal operation mode, and the latch operation can be stabilized in a short time. Further, the NOR gate circuit NOR1 can fix the clock signal CK with the reset signal RSB, so that clock control is unnecessary.

図8に例示するパルスラッチ回路DRPLbのマスタラッチ回路MLbは、マスタラッチ回路MLと比べると、上記リセット端子RSが配置され、データ出力端子Qが記憶ノードnd2に接続され、その出力の値がマスタラッチ回路MLのデータ出力端子Qに対して反転信号となっており、さらに、インバータ回路INV1の代わりにナンドゲート回路NAND1回路が配置されている。リセット信号RSBがローレベルになると、記憶ノードnd2がハイレベルになるから、データ出力端子Qはローレベルに固定される。マスタラッチ回路MLbでは、構成素子数を少なくでき、また、リセット期間中にクロック信号CKをゲーティングすることを要しない。このため、クロックゲーティング制御とは独立してリセット制御を行うことができる。尚、マスタラッチ回路MLbでは、入力と出力の極性が相違しているが、出力にインバータ回路を一段追加するか、又は入力が反転入力となるように論理設計をすることで、入力と出力の極性を合わせるようにしてもよい。   As compared with the master latch circuit ML, the master latch circuit MLb of the pulse latch circuit DRPLb illustrated in FIG. 8 is provided with the reset terminal RS, the data output terminal Q is connected to the storage node nd2, and the output value is the master latch circuit ML. The data output terminal Q is an inverted signal, and a NAND gate circuit NAND1 circuit is arranged instead of the inverter circuit INV1. When the reset signal RSB becomes low level, the storage node nd2 becomes high level, so that the data output terminal Q is fixed at low level. In master latch circuit MLb, the number of constituent elements can be reduced, and it is not necessary to gate clock signal CK during the reset period. For this reason, reset control can be performed independently of clock gating control. In the master latch circuit MLb, the input and output polarities are different. However, by adding one stage of inverter circuit to the output or by logical design so that the input becomes an inverting input, the input and output polarities You may make it match.

図9に例示するパルスラッチ回路DRPLcのマスタラッチ回路MLcは、マスタラッチ回路MLと比べると、上記リセット端子RSが配置され、インバータ回路INV1の代わりに上記ナンドゲート回路NAND1が配置され、データ入力端子Dとスキャンデータ入力端子SIに接続されたインバータ回路がそれぞれノアゲート回路NORに変更され、これらのノアゲート回路NORとリセット端子RSの間にインバータ回路INV2が配置されている。このマスタラッチ回路MLでは、構成素子数が多くなるが、クロック信号CKの値によらずリセット制御が可能となる。即ち、クロック信号CKがハイレベルであれば、上記ナンドゲート回路NAND1の出力によりデータ出力端子Qが決定される。また、クロック信号CKがローレベルであれば、データ入力端子D及びスキャンデータ入力端子SIからの入力データを受けるノアゲート回路NORからの出力がデータ出力端子Qの出力となる。要するに、このマスタラッチ回路MLcによれば、クロック信号のハイレベル固定を行わずに、言換えるとクロック制御を行わずにリセット制御が可能とされる。   Compared with the master latch circuit ML, the master latch circuit MLc of the pulse latch circuit DRPLc illustrated in FIG. 9 includes the reset terminal RS, the NAND gate circuit NAND1 instead of the inverter circuit INV1, and the data input terminal D. The inverter circuits connected to the data input terminal SI are respectively changed to NOR gate circuits NOR, and the inverter circuit INV2 is arranged between these NOR gate circuits NOR and the reset terminal RS. In the master latch circuit ML, the number of constituent elements increases, but reset control is possible regardless of the value of the clock signal CK. That is, if the clock signal CK is at a high level, the data output terminal Q is determined by the output of the NAND gate circuit NAND1. If the clock signal CK is at a low level, the output from the NOR gate circuit NOR receiving the input data from the data input terminal D and the scan data input terminal SI becomes the output of the data output terminal Q. In short, according to the master latch circuit MLc, reset control can be performed without fixing the clock signal at a high level, in other words, without performing clock control.

図10に例示するパルスラッチ回路DRPLdのマスタラッチ回路MLdは、マスタラッチ回路MLと比べると、上記リセット端子RSが配置され、インバータ回路INV1の代わりに上記ナンドゲート回路NAND1が配置され、クロックバッファの一部のインバータ回路が上記ノアゲート回路NOR1に変更され、このノアゲート回路NOR1とリセット端子RSの間にインバータ回路INV2が配置されている。このマスタラッチ回路MLdでは、リセット期間にクロック信号CKをハイレベル固定とすることで、リセット機能が実現される。   Compared with the master latch circuit ML, the master latch circuit MLd of the pulse latch circuit DRPLd illustrated in FIG. 10 includes the reset terminal RS, the NAND gate circuit NAND1 instead of the inverter circuit INV1, and a part of the clock buffer. The inverter circuit is changed to the NOR gate circuit NOR1, and the inverter circuit INV2 is arranged between the NOR gate circuit NOR1 and the reset terminal RS. In the master latch circuit MLd, the reset function is realized by fixing the clock signal CK to a high level during the reset period.

図11に例示するパルスラッチ回路DRPLeのマスタラッチ回路MLeは、マスタラッチ回路MLと比べると、インバータ回路INV1の代わりにノアゲート回路NOR2が配置され、上記リセット端子RSが配置されている。このマスタラッチ回路MLでは、リセット制御時にクロックゲーティングを連動させることができる。即ち、リセット信号RSがハイレベルになると、まず記憶ノードnd2がローレベルになり、そして記憶ノードnd1がハイレベルになるから、データ出力端子Qがローレベルに固定される。このマスタラッチ回路MLeでは、クロック信号CKをゲーティングする必要があるが、構成素子数を少なくできる。   Compared to the master latch circuit ML, the master latch circuit MLe of the pulse latch circuit DRPLe illustrated in FIG. 11 includes a NOR gate circuit NOR2 instead of the inverter circuit INV1, and the reset terminal RS. In the master latch circuit ML, clock gating can be interlocked during reset control. That is, when the reset signal RS becomes high level, the storage node nd2 first becomes low level and the storage node nd1 becomes high level, so that the data output terminal Q is fixed at low level. In the master latch circuit MLe, it is necessary to gate the clock signal CK, but the number of constituent elements can be reduced.

《リセット機能及びプリセット機能を備えたパルスラッチ回路》
図7〜図11に例示したパルスラッチ回路DRPLa〜eでは、マスタラッチ回路MLa〜eのデータ出力端子Qの初期化レベルをローレベルにするリセット機能についてのみ説明したが、以下では、リセット機能だけでなく、初期化レベルをハイレベルに固定するプリセット機能も備えたパルスラッチ回路について説明する。図12に例示するパルスラッチ回路DRPLfのマスタラッチ回路MLfは、マスタラッチ回路MLと比べると、プリセット信号PRSBが入力されるプリセット端子PRSと上記リセット端子RSが配置され、インバータ回路INV1とクロックドインバータ回路CINV1の代わりにそれぞれナンドゲート回路NAND3とクロックドナンドゲート回路CNAND1が配置され、クロックバッファの一部のインバータ回路がノアゲート回路NOR1に変更されている。このマスタラッチ回路MLfでは、クロックゲーティングを行った後に、例えばリセット信号RSとプリセット信号PRSBを共にローレベルとすれば、データ出力端子Qをハイレベルに固定できる。即ち、このマスタラッチ回路MLによれば、リセット信号RSBとプリセット信号PRSBを用いて、データ出力端子Qをローレベル又はハイレベルに固定できる。尚、図7〜図11に例示したパルスラッチ回路DRPLa〜eに対してプリセット機能を付加することも可能であり、また、プリセット機能のみが必要であるときには、例えば図7に例示したマスタラッチ回路MLaに対して上記クロックドナンドゲート回路CNAND1をクロックドノアゲート回路に変更し、リセット信号RSBのハイレベルとローレベルを逆転させればよい。このような変更は、図8〜図11に例示したマスタラッチ回路MLb〜eに対しても行うことができる。
<< Pulse latch circuit with reset and preset functions >>
In the pulse latch circuits DRPLa-D illustrated in FIG. 7 to FIG. 11, only the reset function for setting the initialization level of the data output terminal Q of the master latch circuits MLa-e to the low level has been described. A pulse latch circuit having a preset function for fixing the initialization level to a high level will be described. Compared to the master latch circuit ML, the master latch circuit MLf of the pulse latch circuit DRPLf illustrated in FIG. 12 is provided with a preset terminal PRS to which a preset signal PRSB is input and the reset terminal RS, and an inverter circuit INV1 and a clocked inverter circuit CINV1. Instead, a NAND gate circuit NAND3 and a clock NAND gate circuit CNAND1 are arranged, respectively, and a part of the inverter circuit of the clock buffer is changed to a NOR gate circuit NOR1. In the master latch circuit MLf, after the clock gating is performed, for example, if both the reset signal RS and the preset signal PRSB are set to the low level, the data output terminal Q can be fixed to the high level. That is, according to the master latch circuit ML, the data output terminal Q can be fixed at a low level or a high level by using the reset signal RSB and the preset signal PRSB. It is possible to add a preset function to the pulse latch circuits DRPLa to e illustrated in FIGS. 7 to 11, and when only the preset function is required, for example, the master latch circuit MLa illustrated in FIG. In contrast, the clocked NAND gate circuit CNAND1 may be changed to a clocked NOR gate circuit to reverse the high level and low level of the reset signal RSB. Such a change can also be made to the master latch circuits MLb to e illustrated in FIGS.

図13に例示するパルスラッチ回路DRPLgのマスタラッチ回路MLgは、マスタラッチ回路MLと比べると、上記プリセット端子PRSと上記リセット端子RSが配置され、インバータ回路INV1の代わりに複合ゲートORNANDが配置されている。パルスラッチ回路DRPLgは、複合ゲートORNANDを用いることでリセット機能及びプリセット機能が可能とされる。マスタラッチ回路MLgでは、複合ゲートORNANDにリセット信号RSBと負性プリセット信号PRSBが入力され、リセット時には、リセット信号RSBと負性プリセット信号PRSBを共にハイレベルとすれば、データ出力端子Qがローレベルに固定される。また、プリセット時には、プリセット信号PRSBをローレベルとし、リセット信号RESをハイレベル又はローレベルとすれば、データ出力端子Qがハイレベルに固定される。尚、通常動作モードでは、プリセット信号PRSBをハイレベル、リセット信号RESをローレベルとすればよい。   Compared to the master latch circuit ML, the master latch circuit MLg of the pulse latch circuit DRPLg illustrated in FIG. 13 includes the preset terminal PRS and the reset terminal RS, and a composite gate ORNAND instead of the inverter circuit INV1. The pulse latch circuit DRPLg can have a reset function and a preset function by using a composite gate ORNAND. In the master latch circuit MLg, the reset signal RSB and the negative preset signal PRSB are input to the composite gate ORNAND. At the time of reset, if both the reset signal RSB and the negative preset signal PRSB are set to the high level, the data output terminal Q is set to the low level. Fixed. At the time of presetting, the data output terminal Q is fixed at a high level by setting the preset signal PRSB to a low level and the reset signal RES to a high level or a low level. In the normal operation mode, the preset signal PRSB may be at a high level and the reset signal RES may be at a low level.

《電源構造》
図14には、インバータ回路と共に電源構造が例示されている。電源遮断時に電源が遮断されるインバータ回路では、図中(a)に示すように、Pチャンネル型MOSトランジスタのソース電源及び基板電圧がVDD、Nチャンネル型MOSトランジスタのソース電源が仮想グランド線VSSM、基板電源がVSSとされる。電源遮断時に電源が遮断されないインバータ回路では、図中(b)に示すように、Pチャンネル型MOSトランジスタのソース電源及び基板電源がVDD、Nチャンネル型MOSトランジスタのソース電源及び基板電源がVSSとされる。図中(a)により電源遮断時に基板へのリーク電流の発生を抑制することができる。
<Power supply structure>
FIG. 14 illustrates a power supply structure together with an inverter circuit. In the inverter circuit that is turned off when the power is turned off, the source power and substrate voltage of the P-channel MOS transistor are VDD, the source power of the N-channel MOS transistor is the virtual ground line VSSM, as shown in FIG. The substrate power supply is set to VSS. In the inverter circuit in which the power is not shut down when the power is shut off, the source power and substrate power of the P-channel MOS transistor are set to VDD, and the source power and substrate power of the N-channel MOS transistor are set to VSS as shown in FIG. The The occurrence of leakage current to the substrate can be suppressed when the power is shut off by (a) in the figure.

図15には、図14に例示した電源構造のレイアウトが例示されている。ここでは、標準セルの構造がインバータ回路を例に示されており、VSS電源とVDD電源が標準セルの上下端に配置されている。図中(a)の領域は上記した電源遮断されるインバータ回路に対応しており、(b)の領域は上記した電源遮断されないインバータ回路に対応している。標準セルのNチャンネル型MOSトランジスタの基板には同じVSSが印加されるので、標準セルの下端にある第一メタルM1のVSS配線からコンタクトを通じてNチャンネル型MOSトランジスタの基板に印加される。標準セル用のNチャンネル型MOSトランジスタ電源は、VSSM電源線が第一メタルM1で配線される。これは、VSS配線の直上の配線チャネルで配線されることが望ましい。一方、電源遮断される側のNチャンネルMOSトランジスタのソース電源は、VSSM配線があるので、VSS電源から第一メタルM1で配線できず、代わりに拡散配線を用いて配線されている。   FIG. 15 illustrates the layout of the power supply structure illustrated in FIG. Here, the structure of the standard cell is shown by taking an inverter circuit as an example, and the VSS power source and the VDD power source are arranged at the upper and lower ends of the standard cell. The area (a) in the figure corresponds to the inverter circuit where the power is cut off, and the area (b) corresponds to the inverter circuit where the power is not cut off. Since the same VSS is applied to the substrate of the N-channel MOS transistor of the standard cell, it is applied to the substrate of the N-channel MOS transistor through the contact from the VSS wiring of the first metal M1 at the lower end of the standard cell. In the N channel type MOS transistor power source for the standard cell, the VSSM power source line is wired with the first metal M1. It is desirable that this is wired by a wiring channel immediately above the VSS wiring. On the other hand, the source power supply of the N-channel MOS transistor on the power cutoff side has VSSM wiring, so it cannot be wired with the first metal M1 from the VSS power supply, but is wired using diffusion wiring instead.

《半導体集積回路LSI内に配線する各種信号の電源》
図16には、半導体集積回路LSI内に配線する各種信号の電源が論理回路の電源構造と共に例示されている。回路ブロックCKBは、その両端に電源スイッチPSWが接続されている。回路ブロックCKBには、VDD電源と、VSS電源と、電源スイッチPSWを介した仮想グランド電源VSSMとが印加される。電源スイッチPSWは、上記した電源スイッチMOSトランジスタPSW1に相当し、例えばI/O回路で用いられる高耐圧かつ低リークであるゲート絶縁膜厚の厚いNチャンネル型MOSトランジスタで形成されている。この電源スイッチPSWのゲート入力信号を制御する電源スイッチコントローラPSWCは、I/O電源VCCとVSSで動作する。このため、ゲート入力信号は、VCC電位レベルの制御信号とされる。制御回路DRSECは、パルスラッチ回路DRPLを制御する回路であって、上記したストア回路STRCとスキャン制御回路SCANCNT等(図3参照)だけでなく、リストア信号RSTRを生成する所定の回路も備える。
<< Power supply for various signals wired in the semiconductor integrated circuit LSI >>
FIG. 16 illustrates the power supply of various signals wired in the semiconductor integrated circuit LSI together with the power supply structure of the logic circuit. The circuit block CKB has a power switch PSW connected to both ends thereof. A VDD power source, a VSS power source, and a virtual ground power source VSSM via a power switch PSW are applied to the circuit block CKB. The power switch PSW corresponds to the power switch MOS transistor PSW1 described above, and is formed of, for example, a high-breakdown-voltage and low-leakage N-channel MOS transistor with a thick gate insulating film used in an I / O circuit. The power switch controller PSWC that controls the gate input signal of the power switch PSW operates with the I / O power supplies VCC and VSS. Therefore, the gate input signal is a control signal at the VCC potential level. The control circuit DRSEC controls the pulse latch circuit DRPL, and includes not only the above-described store circuit STRC and scan control circuit SCANCNT (see FIG. 3) but also a predetermined circuit that generates the restore signal RSTR.

制御回路DRSECは、VDDとVSS電源で動作する。制御端子STRに入力されるデータ退避信号STR0は、回路ブロックCKBが電源遮断されたときでも制御可能なように、回路ブロックCKB内部でVDDとVSSを印加された回路で伝達される。リストア信号RSTRは、回路ブロックCKBが電源遮断されると制御する必要がないので、回路ブロックCKB内部でVDDとVSSMが印加された回路で伝達される。グローバルクロックCLKは、リストア信号RSTRと同様に回路ブロックCKB内部でVDDとVSSMが印加された回路で伝達される。   The control circuit DRSEC operates with VDD and VSS power supplies. The data saving signal STR0 input to the control terminal STR is transmitted by a circuit to which VDD and VSS are applied inside the circuit block CKB so that control is possible even when the circuit block CKB is shut off. Since the restore signal RSTR does not need to be controlled when the circuit block CKB is powered off, the restore signal RSTR is transmitted by a circuit to which VDD and VSSM are applied inside the circuit block CKB. The global clock CLK is transmitted by a circuit to which VDD and VSSM are applied in the circuit block CKB, similarly to the restore signal RSTR.

《スタンバイ制御》
図17には、各種スタンバイモードへの遷移及び復帰を制御するスタンバイ制御回路STBYCの概略構成が例示されている。ここで、スタンバイ制御回路STBYCは、半導体集積回路LSIのシステム制御回路の一例として示されている。スタンバイ制御回路STBYCは、電源スイッチコントローラPSWCと、パルスラッチ回路DRPLと、回路ブロックCKBとを制御する回路であって、例えば、外部からの割込み信号に応じて電源遮断や電源遮断からの復帰動作を制御する。割込み信号により電源遮断を行う場合には、電源スイッチコントローラPSWCとの間で要求信号PSW_REQ信号と応答PSW_ACKをやり取りして、電源スイッチコントローラPSWCの状態を把握し、その後、システム制御を行う。また、パルスラッチ回路DRPLは、制御端子STRに入力される信号(上記データ退避信号STR0)と、リストア信号RSTRにより制御される。
<Standby control>
FIG. 17 illustrates a schematic configuration of a standby control circuit STBYC that controls transition to and return from various standby modes. Here, the standby control circuit STBYC is shown as an example of a system control circuit of the semiconductor integrated circuit LSI. The standby control circuit STBYC is a circuit that controls the power switch controller PSWC, the pulse latch circuit DRPL, and the circuit block CKB. For example, the standby control circuit STBYC performs a power shutdown or a return operation from the power shutdown in response to an interrupt signal from the outside. Control. When the power is shut down by the interrupt signal, the request signal PSW_REQ signal and the response PSW_ACK are exchanged with the power switch controller PSWC, the state of the power switch controller PSWC is grasped, and then the system control is performed. The pulse latch circuit DRPL is controlled by a signal (the data save signal STR0) input to the control terminal STR and a restore signal RSTR.

以下では、スタンバイ制御回路STBYCによって実行される高速復帰スタンバイモードについて主に説明する。まず、上記パルスラッチ回路DRPLを必要最低限のラッチとレジスタに対して適用した場合について説明する。スタンバイ制御回路STBYCには、内部レジスタの読み書きを行うためシステムバスSYSBUSが接続されており、また、割込み要求信号IRQ、リセット信号RST、クロック信号RCLK、上記電源スイッチコントローラPSWCからの応答信号PSW_ACKが入力される。スタンバイ制御回路STBYCの出力は、制御端子STRに入力されるデータ退避信号STR0、リストア信号RSTR、スタンバイモードからの復帰後にCPUに割込みを通知する不図示の割込み信号、リセット後のCPU実行開始アドレスRST−VEC、論理回路のリセット信号RST1、電源スイッチの制御信号とされるPSW_REQである。   In the following, the fast return standby mode executed by the standby control circuit STBYC will be mainly described. First, the case where the pulse latch circuit DRPL is applied to the minimum necessary latches and registers will be described. The standby control circuit STBYC is connected to a system bus SYSBUS for reading / writing internal registers, and receives an interrupt request signal IRQ, a reset signal RST, a clock signal RCLK, and a response signal PSW_ACK from the power switch controller PSWC. Is done. The output of the standby control circuit STBYC includes a data save signal STR0 input to the control terminal STR, a restore signal RSTR, an interrupt signal (not shown) for notifying the CPU after returning from standby mode, and a CPU execution start address RST after reset. -VEC, logic circuit reset signal RST1, and power switch PSW_REQ.

スタンバイ制御回路STBYCは、システムバスSYSBUSから読み書き可能なレジスタとしてスタンバイモード制御レジスタSTBCRと、ブートアドレスレジスタBARとを備え、システムバスSYSBUSからの読み書き操作はデコーダにより制御される。スタンバイモード制御レジスタSTBCRは、現在のスタンバイモードに対応する値を保持する。また、システムバスSYSBUSからのスタンバイモード制御レジスタSTBCRへの書込みは、対応する各種低電流モードへの遷移要求となる。ブートアドレスレジスタBARは、高速復帰スタンバイモードから復帰し、リセットを解除したとき、CPUが最初に実行する命令のアドレスを保持する。尚、この例では、スタンバイモードへの遷移要求をスタンバイモード制御レジスタSTBCRへの書込みにより与えるが、スリープ命令やスタンバイ命令などの専用命令の利用やスタンバイモード制御レジスタSTBCRと専用命令との組み合わせにより遷移を要求することも可能である。その場合、CPUは、図示しないスリープ要求応答線を介して遷移要求をスタンバイ制御回路STBYCに伝えることで実現できる。   The standby control circuit STBYC includes a standby mode control register STBCR and a boot address register BAR as registers that can be read and written from the system bus SYSBUS, and read / write operations from the system bus SYSBUS are controlled by a decoder. The standby mode control register STBCR holds a value corresponding to the current standby mode. Also, writing to the standby mode control register STBCR from the system bus SYSBUS becomes a request for transition to various corresponding low current modes. The boot address register BAR holds the address of the instruction executed first by the CPU when returning from the fast return standby mode and releasing the reset. In this example, the transition request to the standby mode is given by writing to the standby mode control register STBCR. However, the transition is made by using a dedicated instruction such as a sleep instruction or a standby instruction or a combination of the standby mode control register STBCR and the dedicated instruction. Can also be requested. In that case, the CPU can be realized by transmitting a transition request to the standby control circuit STBYC via a sleep request response line (not shown).

スタンバイ制御回路STBYCに含まれる同期化回路SYNCは、半導体集積回路LSI外部からの割込み要求IRQを外部クロック信号RCLKに同期化する。電流モード制御順序回路STBYC−FSMは、スタンバイモードの遷移・復帰の必要性を判別し、必要ならば遷移・復帰のシーケンスを出力する。電流モード制御順序回路STBYC−FSMの入力は、スタンバイモードレジスタSTBCRの値、割り込み要求IRQ、遷移・復帰時のシーケンスの中でどのステップを実行しているかを示す状態保持レジスタSTATEである。また、電流モード制御順序回路STBYC−FSMの出力は、スタンバイ制御回路STBYCの出力と、現在スタンバイモードか否かを示すスタンバイモード信号STBYMODEである。   The synchronization circuit SYNC included in the standby control circuit STBYC synchronizes the interrupt request IRQ from the outside of the semiconductor integrated circuit LSI with the external clock signal RCLK. The current mode control sequential circuit STBYC-FSM determines the necessity for transition / return to the standby mode, and outputs a transition / return sequence if necessary. The input of the current mode control sequential circuit STBYC-FSM is a value of the standby mode register STBCR, an interrupt request IRQ, and a state holding register STATE indicating which step is executed in the sequence at transition / return. The output of the current mode control sequential circuit STBYC-FSM is an output of the standby control circuit STBYC and a standby mode signal STBYMODE indicating whether or not the current standby mode is set.

外部からの割込み要求信号IRQを受けて高速復帰スタンバイモードに遷移する場合には、まず、クロックをゲーティングする制御を行う。その後、上記データ退避信号STR0を発行して制御端子STRに出力し、パルスラッチ回路DRPL内のメインラッチSLの記憶データをスレーブラッチ回路SLに退避させて、電源遮断に備える。記憶データの退避動作が完了した後、電源スイッチMOSトランジスタPSW1をOFFにする制御を要求信号PSW_REQで行う。電源遮断が行われた否かは応答信号PSW_ACKにより検出する。電源が遮断されると、回路ブロックCKBは高速復帰スタンバイモードに遷移する。   When a transition is made to the fast return standby mode in response to an external interrupt request signal IRQ, control for gating the clock is first performed. Thereafter, the data save signal STR0 is issued and output to the control terminal STR, and the data stored in the main latch SL in the pulse latch circuit DRPL is saved in the slave latch circuit SL to prepare for power shutdown. After the stored data saving operation is completed, control to turn off the power switch MOS transistor PSW1 is performed by the request signal PSW_REQ. Whether or not the power is shut off is detected by a response signal PSW_ACK. When the power is cut off, the circuit block CKB transitions to the fast return standby mode.

次に、外部からの割込み要求信号IRQを受けて高速復帰スタンバイモードから復帰する場合について説明する。ここでは、必要最低限のデータのみパルスラッチ回路DRPLに保持した場合について説明する。外部からの割込み信号を受けて、スタンバイ制御回路STBYCは、回路ブロックCKBの電源スイッチMOSトランジスタPSW1をONする制御を行う。そのとき、まず、リストア信号RSTRを発行し、その後、電源スイッチMOSトランジスタPSW1をONする制御を行うために、電源スイッチコントローラPSWCに要求信号PSW_REQを発行する。これにより、電源スイッチMOSトランジスタPSW1がONになるに従ってパルスラッチ回路DRPLのスレーブラッチ回路SLに退避されていた記憶データがマスタラッチ回路MLに戻り、必要最低限の設定データが復帰される。電源が供給された後、高速復帰スタンバイモードに入るときに、内部メモリや外部メモリに退避した情報をCPU等の各回路モジュールに戻した後に、割込み要求信号IRQに対応した割込み処理を行う必要がある。この割込み処理は所定の命令を実行することにより行われる。   Next, the case where the interrupt request signal IRQ from the outside is received to return from the fast return standby mode will be described. Here, a case where only the minimum necessary data is held in the pulse latch circuit DRPL will be described. In response to the external interrupt signal, the standby control circuit STBYC performs control to turn on the power switch MOS transistor PSW1 of the circuit block CKB. At that time, first, a restore signal RSTR is issued, and then a request signal PSW_REQ is issued to the power switch controller PSWC in order to control to turn on the power switch MOS transistor PSW1. As a result, as the power switch MOS transistor PSW1 is turned on, the stored data saved in the slave latch circuit SL of the pulse latch circuit DRPL returns to the master latch circuit ML, and the minimum necessary setting data is restored. When entering the fast recovery standby mode after the power is supplied, it is necessary to perform interrupt processing corresponding to the interrupt request signal IRQ after returning the information saved in the internal memory or external memory to each circuit module such as a CPU. is there. This interrupt process is performed by executing a predetermined instruction.

従って、高速復帰スタンバイモードから復帰するときには、復帰後に最初に実行すべき命令が格納されているメモリのアドレスを保持しておく必要がある。そこで、スタンバイモードから復帰するときに最初に実行する命令を格納しているメモリのアドレスを保持するためのブートアドレスレジスタBARを設け、高速復帰スタンバイモードに遷移するときにブートアドレスレジスタBARに実行開始アドレスを設定する構成としている。尚、高速復帰スタンバイモードから復帰するときの実行開始アドレスを常に同じにすることも可能である。この場合には、ハードワイヤードで構成して高速復帰スタンバイモードへの遷移時の実行アドレスの設定を省略することも可能である。ここでのスタンバイ制御回路STBYCによれば、ブートアドレスレジスタBARを設けているから、ソフトウェア作成者が復帰後の実行開始アドレスを自由に設定することを可能とし、高速復帰スタンバイモード復帰時に必要なプログラムをメモリ空間の任意の位置に配置することを可能としている。尚、ここでは、パルスラッチ回路DRPLを部分的に採用した場合でのスタンバイ制御回路STBYCについて説明したが、これに限られず、回路ブロックCKB内の論理回路に含まれる全てのラッチ及びレジスタを上記パルスラッチ回路DRPLで置き換えてもよい。このようなシステムでは、割込みによる復帰時に、CPU(回路モジュール)内の情報が全て保持されているため、CPU実行開始アドレスRST−VECで値を書込む必要はなくなる。従って、このようなシステムでは、ブートアドレスレジスタBAR、セレクタSEL1が不要とされる。   Therefore, when returning from the fast return standby mode, it is necessary to hold the address of the memory storing the instruction to be executed first after the return. Therefore, a boot address register BAR is provided to hold the address of the memory storing the instruction to be executed first when returning from the standby mode, and execution is started in the boot address register BAR when transitioning to the fast return standby mode. The address is set. It is also possible to always make the execution start address the same when returning from the fast return standby mode. In this case, it is possible to omit the setting of the execution address at the time of transition to the fast return standby mode by configuring with hard wired. According to the standby control circuit STBYC here, since the boot address register BAR is provided, it is possible for the software creator to freely set the execution start address after the return, and a program necessary for returning to the fast return standby mode. Can be arranged at an arbitrary position in the memory space. Here, the standby control circuit STBYC in the case where the pulse latch circuit DRPL is partially adopted has been described. However, the present invention is not limited to this, and all the latches and registers included in the logic circuit in the circuit block CKB are transferred to the pulse control circuit STBYC. It may be replaced with a latch circuit DRPL. In such a system, since all information in the CPU (circuit module) is held at the time of return by interruption, it is not necessary to write a value with the CPU execution start address RST-VEC. Therefore, in such a system, the boot address register BAR and the selector SEL1 are unnecessary.

《テスト回路》
図18には、半導体集積回路LSI内に配置されたテスト回路の概略構成が例示されている。テスト回路とは、上記したスキャン動作モードにおいて、複数のパルスラッチ回路DRPL内の直列された複数のマスタラッチ回路MLとスレーブラッチ回路SLに順次テストデータを送り、あるいはマスタラッチ回路MLが保持するデータを取り出すための回路である。テスト回路は、一般にJTAGと呼ばれる共通仕様を満たしていることが多い。テスト時においてJTAG端子から半導体集積回路LSI内に、例えば、テスト用クロック信号TCKと、テストデータ信号TDIと、テストモジュール切替え信号TMSと、リセット信号TRST等が入力され、これらの信号がデバッグインタフェース回路DBGIOに入力される。また、デバッグインタフェース回路DBGIOからはテスト出力信号TDOが半導体集積回路LSIの外部に出力される。デバッグ制御回路DBGCNTには、デバッグ用クロック、入力データ、モジュール選択信号、リセット信号等が入力され、テストクロック信号TCKによって、テスト用入力信号を逐次、半導体集積回路LSI内部の論理部にあるパルスラッチ回路DRPLに伝送する。
<Test circuit>
FIG. 18 illustrates a schematic configuration of a test circuit arranged in the semiconductor integrated circuit LSI. The test circuit sequentially sends test data to a plurality of serially connected master latch circuits ML and slave latch circuits SL in the plurality of pulse latch circuits DRPL in the scan operation mode described above, or extracts data held by the master latch circuit ML. It is a circuit for. In many cases, the test circuit generally satisfies a common specification called JTAG. During the test, for example, a test clock signal TCK, a test data signal TDI, a test module switching signal TMS, a reset signal TRST, and the like are input from the JTAG terminal into the semiconductor integrated circuit LSI. Input to DBGIO. A test output signal TDO is output from the debug interface circuit DBGIO to the outside of the semiconductor integrated circuit LSI. A debug clock, input data, a module selection signal, a reset signal, and the like are input to the debug control circuit DBGCNT, and the test input signal is sequentially latched in the logic unit inside the semiconductor integrated circuit LSI by the test clock signal TCK. Transmit to circuit DRPL.

スキャン動作モードにおいて、パルスラッチ回路DRPLには、クロック入力端子にクロック信号CKが入力され、制御端子STRにスキャンデータ転送信号SCANCKが入力される必要がある。ここでは、デバッグ制御回路DBGCNTから出力されるクロック信号CK2がパルス発生回路PG1に入力され、クロック信号CK2の立ち上がりでローレベルとなるパルス状のクロック信号CK3が生成される。このクロック信号CK3がクロック信号CKとしてパルスラッチ回路DRPLのクロック入力端子に入力される。また、パルス発生回路PG2にはクロック信号CK2が入力され、クロック信号CK2の立ち下がりエッジでハイレベルとなるパルス状のクロック信号CK4が生成される。このクロック信号CK4はセレクタSELに入力される。セレクタSELは、スキャンイネーブル信号SEがハイレベルであるから、データ退避信号STR0ではなくクロック信号CK4を選択し、スキャンデータ転送信号SCANCKとして制御端子STRに出力する。   In the scan operation mode, the pulse latch circuit DRPL needs to receive the clock signal CK at the clock input terminal and the scan data transfer signal SCANCK at the control terminal STR. Here, the clock signal CK2 output from the debug control circuit DBGCNT is input to the pulse generation circuit PG1, and the pulsed clock signal CK3 that becomes low level at the rising edge of the clock signal CK2 is generated. This clock signal CK3 is input to the clock input terminal of the pulse latch circuit DRPL as the clock signal CK. Further, the clock signal CK2 is input to the pulse generation circuit PG2, and a pulsed clock signal CK4 that becomes high level at the falling edge of the clock signal CK2 is generated. This clock signal CK4 is input to the selector SEL. Since the scan enable signal SE is at the high level, the selector SEL selects the clock signal CK4 instead of the data save signal STR0, and outputs it to the control terminal STR as the scan data transfer signal SCANCK.

さらに、クロック信号CK3とクロック信号CK4を用いて送られたテストデータは順次、パルスラッチ回路DRPLにセットされ、全てのパルスラッチ回路DRPLにセットが完了した後、動作検証が行われる。セットした状態から所定の動作を実行し、規定サイクル後の内部データを最終段のパルスラッチ回路DRPLのスキャンデータ出力端子SOからデバッグ制御回路DBGCNTに取り出す。例えば図示のように、初段のパルスラッチ回路DRPLにはテストデータSD0がセットされ、最終段のパルスラッチ回路DRPLからはテストデータSD1が取り出される。このときのデータ転送もクロック信号CK3とクロック信号CK4を使用する。そして、デバッグインタフェース回路DBGIOを介して半導体集積回路LSIの外部に取り出す。即ち、スキャン動作モードにおいて、テスト経路を介して直列された複数のパルスラッチ回路DRPLは、テスト容易化のためのスキャンレジスタを構成することになる。これにより、半導体集積回路LSIの外部で所定の期待値と取り出したデータとの比較等を行い所定の動作検証が可能とされる。尚、JTAG端子には外部からクロックが入力されるので、フェーズロックドループ回路PLLは不要としてもよいが、デバッグ時に内部クロックが必要になることを考慮して図示している。   Furthermore, the test data sent using the clock signal CK3 and the clock signal CK4 are sequentially set in the pulse latch circuit DRPL, and after the setting is completed for all the pulse latch circuits DRPL, the operation verification is performed. A predetermined operation is executed from the set state, and internal data after a prescribed cycle is taken out from the scan data output terminal SO of the pulse latch circuit DRPL at the final stage to the debug control circuit DBGCNT. For example, as shown in the figure, test data SD0 is set in the first-stage pulse latch circuit DRPL, and test data SD1 is extracted from the last-stage pulse latch circuit DRPL. Data transfer at this time also uses the clock signal CK3 and the clock signal CK4. Then, it is taken out of the semiconductor integrated circuit LSI via the debug interface circuit DBGIO. That is, in the scan operation mode, the plurality of pulse latch circuits DRPL serially connected via the test path constitute a scan register for facilitating the test. As a result, a predetermined operation verification can be performed by comparing a predetermined expected value with the extracted data outside the semiconductor integrated circuit LSI. Note that since a clock is input from the outside to the JTAG terminal, the phase-locked loop circuit PLL may be unnecessary, but is illustrated in consideration of the necessity of an internal clock during debugging.

以上、本発明者によってなされた発明を実施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, although the invention made by this inventor was concretely demonstrated based on embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to it and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.

例えば、上記したパルスラッチ回路DRPLでは、グランド電圧VSS側で電源遮断を行うようにしたが、これに限られず、電源電圧VDD側で電源遮断を行うようにしてもよい。図19には、図1に例示したパルスラッチ回路DRPLと電源遮断形態が異なるパルスラッチの回路構成が例示されている。パルスラッチ回路DRPLhは、パルスラッチ回路DRPLと比べると、半導体集積回路LSIの電源端子との間に配置され、動作電源の供給遮断に用いる電源スイッチMOSトランジスタPSW2を備えており、このVDD側の電源遮断を行うために、データ転送回路DTの回路構成が変更されている。   For example, in the above-described pulse latch circuit DRPL, the power supply is cut off on the ground voltage VSS side. However, the present invention is not limited to this, and the power supply may be cut off on the power supply voltage VDD side. FIG. 19 illustrates a circuit configuration of a pulse latch that is different from the pulse latch circuit DRPL illustrated in FIG. Compared with the pulse latch circuit DRPL, the pulse latch circuit DRPLh is arranged between the power supply terminals of the semiconductor integrated circuit LSI and includes a power switch MOS transistor PSW2 used for shutting off the supply of operating power. In order to shut off, the circuit configuration of the data transfer circuit DT is changed.

データ転送回路DTaは、例えば一対のnチャンネル型トランスファMOSトランジスタMN3,MN4と、一対のnチャンネル型ディスチャージMOSトランジスタMN6,MN7と、nチャンネル型スイッチMOSトランジスタMN5等とを備える。トランスファMOSトランジスタMN3,MN4は、マスタラッチ回路MLの相補記憶ノードnd1,nd2とスレーブラッチ回路SLの相補記憶ノードnd3,nd4との間にそれぞれ配置されている。ディスチャージMOSトランジスタMN6,MN7は、マスタラッチ回路MLの相補記憶ノードnd1,nd2にそれぞれドレインが結合され、トランスファMOSトランジスタMN3,MN4を挟んでスレーブラッチ回路SLの相補記憶ノードnd3,nd4にそれぞれゲートが交差結合されている。スイッチMOSトランジスタMN5は、ディスチャージMOSトランジスタMN6,MN7のソースを選択的にグランド端子に接続する。   The data transfer circuit DTa includes, for example, a pair of n-channel transfer MOS transistors MN3 and MN4, a pair of n-channel discharge MOS transistors MN6 and MN7, an n-channel switch MOS transistor MN5, and the like. Transfer MOS transistors MN3 and MN4 are arranged between complementary storage nodes nd1 and nd2 of master latch circuit ML and complementary storage nodes nd3 and nd4 of slave latch circuit SL, respectively. The discharge MOS transistors MN6 and MN7 have drains coupled to the complementary storage nodes nd1 and nd2 of the master latch circuit ML, respectively, and gates intersect with the complementary storage nodes nd3 and nd4 of the slave latch circuit SL across the transfer MOS transistors MN3 and MN4, respectively. Are combined. The switch MOS transistor MN5 selectively connects the sources of the discharge MOS transistors MN6 and MN7 to the ground terminal.

次に、データ転送回路DTaの動作を説明する。電源遮断モードにおいて、トランスファMOSトランジスタMN3,MN4はオン状態に制御され、かつ、スイッチMOSトランジスタMN5はオフ状態に制御される。電源再開モードにおいて、トランスファMOSトランジスタMN3,MN4は、オフ状態に制御され、かつ、スイッチMOSトランジスタMN5はオン状態に制御される。このデータ転送回路DTの特徴は、電源再開モードでの復帰動作におけるマスタラッチ回路MLの相補記憶ノードnd1,nd2に対する駆動機構にある。即ち、データ転送回路DTaにおいて、トランスファMOSトランジスタMN3,MN4は、そのゲートにローレベルのデータ退避信号STR0を受け、オフ状態に制御され、かつ、スイッチMOSトランジスタMN5は、そのゲートにハイレベルのリストア信号RSTRを受け、オン状態に制御される。トランスファMOSトランジスタMN3,MN4はカットオフ状態にされているのでスレーブラッチ回路SLが保持する記憶データは破壊されず、かつ、その記憶データの値に従ってディスチャージMOSトランジスタMN6,MN7の一方を駆動して、マスタラッチ回路MLのローレベル側の記憶ノードに対するローレベルを維持させる。   Next, the operation of the data transfer circuit DTa will be described. In the power cut-off mode, the transfer MOS transistors MN3 and MN4 are controlled to be on, and the switch MOS transistor MN5 is controlled to be off. In the power supply restart mode, the transfer MOS transistors MN3 and MN4 are controlled to the off state, and the switch MOS transistor MN5 is controlled to the on state. The data transfer circuit DT is characterized by a driving mechanism for the complementary storage nodes nd1 and nd2 of the master latch circuit ML in the return operation in the power supply restart mode. That is, in the data transfer circuit DTa, the transfer MOS transistors MN3 and MN4 receive the low level data save signal STR0 at their gates and are controlled to be turned off, and the switch MOS transistor MN5 has a high level restore at its gate. In response to the signal RSTR, the signal is controlled to be turned on. Since the transfer MOS transistors MN3 and MN4 are cut off, the stored data held by the slave latch circuit SL is not destroyed, and one of the discharge MOS transistors MN6 and MN7 is driven according to the value of the stored data. The low level for the storage node on the low level side of the master latch circuit ML is maintained.

電源スイッチMOSトランジスタPSW2がオフ状態とされる電源遮断状態において、回路ブロックCKB内部の仮想電源電圧VDDMはフローティングになり、リーク電流によって回路ブロックCKBの内部ノードはグランド電圧に収束しようとする。このグランド電圧のローレベルに収束している内部ノードを、ローレベルに維持するために大きな駆動能力は要求されない。そして、電源が再投入されて、フローティングの仮想グランド電圧VDDMに電源電位VDDが供給されるに従って、ハイレベルにされるべき記憶ノードは電源電位VDDに向けて充電される。そのため、マスタラッチ回路MLのローレベル側の記憶ノードに対してはローレベルが維持されているので、ハイレベルにされるべき記憶ノードとの電位差が徐々に大きくなり、マスタラッチ回路MLはスレーブラッチ回路SLの記憶データを正確に受け取ることができる。また、パルスラッチ回路DRPLhでは、クロック信号CKのハイレベル期間をローレベル期間より短くするのがよい。これは、グランド側を遮断する図1に例示したパルスラッチ回路DRPLに対して、極性を逆に考えると、電源遮断時に、回路ブロックCKBの内部ノードはグランド電圧に収束しようとするので、クロック信号CKのハイレベル期間を短くすることで、トランスミッションゲートTG1が不所望にON状態になることを回避できる。要するに、ここでのクロック信号CKは、ポジティブアクティブ型のクロックとされ、ローレベルでスタンバイされる。   In the power cutoff state in which the power switch MOS transistor PSW2 is turned off, the virtual power supply voltage VDDM inside the circuit block CKB becomes floating, and the internal node of the circuit block CKB tends to converge to the ground voltage due to the leak current. A large driving capability is not required to maintain the internal node that has converged to the low level of the ground voltage at the low level. Then, as the power is turned on again and the power supply potential VDD is supplied to the floating virtual ground voltage VDDM, the storage node to be set to the high level is charged toward the power supply potential VDD. Therefore, since the low level is maintained for the storage node on the low level side of the master latch circuit ML, the potential difference from the storage node to be set to the high level gradually increases, and the master latch circuit ML is connected to the slave latch circuit SL. The stored data can be received accurately. In the pulse latch circuit DRPLh, the high level period of the clock signal CK is preferably shorter than the low level period. This is because the internal node of the circuit block CKB tends to converge to the ground voltage when the power supply is cut off with respect to the pulse latch circuit DRPL illustrated in FIG. By shortening the high level period of CK, it is possible to avoid the transmission gate TG1 from being turned on undesirably. In short, the clock signal CK here is a positive active type clock, and is standby at a low level.

図20には、パルスラッチ回路DRPLhの実動作モードでの動作タイミングを示すタイミングチャートが例示されている。時刻T1〜T2は上記通常動作モードに相当し、データ入力端子Dからデータ出力端子Qにデータが移動する。時刻T3では、クロック信号CKを停止し、ローレベルに固定する。その後、データ退避信号STR0をハイレベルとし、マスタラッチ回路MLの記憶データをスレーブラッチ回路SLに退避させる。そして、時刻T4では、データ退避信号STR0をローレベルとし、スレーブラッチ回路SLで記憶データを保持させる。時刻T5では、要求信号PSW_REQがローレベルとされ、さらに、応答信号PSW_ACKがローレベルとされる。   FIG. 20 illustrates a timing chart showing the operation timing of the pulse latch circuit DRPLh in the actual operation mode. Times T1 to T2 correspond to the normal operation mode, and data moves from the data input terminal D to the data output terminal Q. At time T3, the clock signal CK is stopped and fixed at a low level. Thereafter, the data save signal STR0 is set to the high level, and the data stored in the master latch circuit ML is saved in the slave latch circuit SL. At time T4, the data save signal STR0 is set to the low level, and the stored data is held by the slave latch circuit SL. At time T5, the request signal PSW_REQ is set to low level, and the response signal PSW_ACK is set to low level.

そして、時刻T6では、電源スイッチMOSトランジスタPSW2による電源遮断が実行される。その結果、仮想電源線VDDMは、内部論理回路のリーク電流により徐々にVSSレベルに近づくことになる。時刻T8で電源スイッチMOSトランジスタPSW2(又はレギュレータ)をONする準備として、リストア信号RSTRをハイレベルにする。これにより、スレーブラッチ回路SLの記憶データをマスタラッチ回路MLに復帰させる準備をする。これに同期して、時刻T9では、要求信号PSW_REQがハイレベルとされる。時刻T10で電源スイッチMOSトランジスタPSW2がON制御されると、VDDMレベルが徐々にグランドレベルに向けて充電される。時刻T10〜T11において、マスタラッチ回路MLはスレーブラッチ回路SLの記憶データに応じて記憶ノードnd1,nd2の値が徐々に固定され、VSSMが完全に0Vになったとき、記憶データの復帰動作が完了する。その後、時刻T12で、電源スイッチMOSトランジスタPSW2からの応答信号PSW_ACKがハイレベルになると、これに同期して時刻T13でリストア信号RSTRをローレベルに戻す。そして、時刻T14でクロック信号CKの供給を開始させ、再び通常動作モードに移行する。   At time T6, power supply is cut off by the power switch MOS transistor PSW2. As a result, the virtual power supply line VDDM gradually approaches the VSS level due to the leakage current of the internal logic circuit. In preparation for turning on the power switch MOS transistor PSW2 (or regulator) at time T8, the restore signal RSTR is set to the high level. Thereby, preparations are made to restore the stored data of the slave latch circuit SL to the master latch circuit ML. In synchronization with this, at time T9, the request signal PSW_REQ is set to the high level. When the power switch MOS transistor PSW2 is ON-controlled at time T10, the VDDM level is gradually charged toward the ground level. At times T10 to T11, when the values of the storage nodes nd1 and nd2 are gradually fixed according to the storage data of the slave latch circuit SL, the master latch circuit ML completes the recovery operation of the storage data when VSSM is completely 0V. To do. Thereafter, when the response signal PSW_ACK from the power switch MOS transistor PSW2 becomes high level at time T12, the restore signal RSTR is returned to low level at time T13 in synchronization with this. Then, the supply of the clock signal CK is started at time T14, and the normal operation mode is entered again.

また、図2には、パルスラッチ回路DRPLと所定の論理回路の電源構造を例示したが、これに限定されない。図21には、パルスラッチ回路DRPLと論理回路の他の電源構造が例示されている。ここでは、パルスラッチ回路DRPLの電源遮断時におけるスレーブラッチ回路SLの第2スタティックラッチを含む回路ブロックのグランド電源が、基板と異なる第2仮想グランド電源VSSM2が印加される例が示される。回路ブロックCKBは、電源スイッチコントローラPSWC1で制御され、仮想グランド電源VSSMと接続された電源スイッチPSW1と、電源スイッチコントローラPSWC2で制御され、第2仮想グランド電源VSSM2と接続された電源スイッチPSW3と、グランド電源VSSと接続された電源スイッチPSW4とによって、グランド側で電源遮断が行われる。   FIG. 2 illustrates the power supply structure of the pulse latch circuit DRPL and a predetermined logic circuit, but is not limited to this. FIG. 21 illustrates another power supply structure of the pulse latch circuit DRPL and the logic circuit. Here, an example is shown in which the second virtual ground power supply VSSM2 different from the substrate is applied to the circuit block including the second static latch of the slave latch circuit SL when the power supply of the pulse latch circuit DRPL is shut off. The circuit block CKB is controlled by the power switch controller PSWC1 and connected to the virtual ground power supply VSSM. The circuit block CKB is controlled by the power switch controller PSWC2 and connected to the second virtual ground power supply VSSM2. The power switch PSW3 is connected to the ground. The power supply is cut off on the ground side by the power switch PSW4 connected to the power supply VSS.

図22には、図21に例示した電源構造がインバータ回路を用いて例示されている。尚、図中(a)に示されるインバータ回路は、図14の図中(a)に示したインバータ回路と同様であるので、説明を省略する。電源遮断時に電源が遮断されないインバータ回路では、図中(b)に示すように、Pチャンネル型MOSトランジスタのソース電源及び基板電源がVDD、Nチャンネル型MOSトランジスタのソース電源が第2仮想グランド線VSSM2、基板電源がVSSとされる。   FIG. 22 illustrates the power supply structure illustrated in FIG. 21 using an inverter circuit. Note that the inverter circuit shown in FIG. 14A is the same as the inverter circuit shown in FIG. In the inverter circuit in which the power is not shut down when the power is shut off, as shown in FIG. 5B, the source power and substrate power of the P-channel MOS transistor are VDD, and the source power of the N-channel MOS transistor is the second virtual ground line VSSM2. The substrate power supply is set to VSS.

図23には、図21に例示した電源構造のレイアウトが例示されている。ここでは、標準セルの構造がインバータ回路を例に示しており、VSS電源とVDD電源が標準セルの上下端に配置されている。図中(a)の領域は、上記した図15の図中(a)の領域に対応しており、説明を適宜省略する。また、図中(b)の領域は、図22に例示した電源遮断されないインバータ回路に対応している。標準セルのNチャンネル型MOSトランジスタの基板には同じVSSが印加されるので、標準セルの下端にある第一メタルM1のVSS配線からコンタクトを通じてNチャンネル型MOSトランジスタの基板に印加される。標準セル用のNチャンネル型MOSトランジスタ電源は、VSSM電源線が第一メタルM1で配線される。これは、VSS配線の直上の配線チャネルで配線されることが望ましい。一方、電源遮断される側のNチャンネル型MOSトランジスタのソース電源は、第2仮想グランドVSSM2が必要である。しかし、これは電源遮断時のパルスラッチ回路DRPLとは異なるインバータ回路などの通常の標準セルでは、このVSSM2電源が不要であるから、全てのセル内に配線するのは面積効率の面から好ましくない。そこで、VSSM2は端子として定義し、信号配線として配線する。このようにしても、VSSM2を必要とする回路は高速動作が必要ないので、電源インピーダンスが多少高くなっても問題は生じない。   FIG. 23 illustrates the layout of the power supply structure illustrated in FIG. Here, the structure of the standard cell shows an inverter circuit as an example, and the VSS power source and the VDD power source are arranged at the upper and lower ends of the standard cell. The area (a) in the figure corresponds to the area (a) in the figure of FIG. 15 described above, and a description thereof will be omitted as appropriate. Further, the region (b) in the figure corresponds to the inverter circuit which is not shut off from the power source illustrated in FIG. Since the same VSS is applied to the substrate of the N-channel MOS transistor of the standard cell, it is applied to the substrate of the N-channel MOS transistor through the contact from the VSS wiring of the first metal M1 at the lower end of the standard cell. In the N channel type MOS transistor power source for the standard cell, the VSSM power source line is wired with the first metal M1. It is desirable that this is wired by a wiring channel immediately above the VSS wiring. On the other hand, the second virtual ground VSSM2 is necessary for the source power supply of the N-channel MOS transistor on the power cutoff side. However, since this VSSM2 power supply is not necessary in a normal standard cell such as an inverter circuit different from the pulse latch circuit DRPL when the power is shut off, wiring in all the cells is not preferable in terms of area efficiency. . Therefore, VSSM2 is defined as a terminal and wired as a signal wiring. Even if it does in this way, since the circuit which requires VSSM2 does not require high-speed operation, even if a power supply impedance becomes a little high, a problem will not arise.

図24には、パルスラッチ回路DRPLに対してスキャン機能を除いたパルスラッチの回路構成が例示されている。パルスラッチ回路DRPLiには、スキャンパスが形成されていないので、パルスラッチ回路DRPLに比べて、回路構成を簡略化できる。そして、パルスラッチ回路DRPLiを、スキャン機能が必ずしも必要でない部分に適用すれば、回路規模をより小さくできる。図25には、パルスラッチ回路DRPLhに対してスキャン機能を除いたパルスラッチの回路構成が例示されている。パルスラッチ回路DRPLjには、スキャンパスが形成されていないので、パルスラッチ回路DRPLhに比べて、回路構成を簡略化できる。そして、パルスラッチ回路DRPLjを、スキャン機能が必ずしも必要でない部分に適用すれば、回路規模をより小さくできる。   FIG. 24 illustrates a circuit configuration of a pulse latch excluding the scan function with respect to the pulse latch circuit DRPL. Since the scan path is not formed in the pulse latch circuit DRPLi, the circuit configuration can be simplified as compared with the pulse latch circuit DRPL. If the pulse latch circuit DRPLi is applied to a portion where the scan function is not necessarily required, the circuit scale can be further reduced. FIG. 25 illustrates a circuit configuration of a pulse latch excluding the scan function with respect to the pulse latch circuit DRPLh. Since the scan path is not formed in the pulse latch circuit DRPLj, the circuit configuration can be simplified as compared with the pulse latch circuit DRPLh. If the pulse latch circuit DRPLj is applied to a portion where the scan function is not necessarily required, the circuit scale can be further reduced.

パルスラッチ回路DRPLの回路構成の詳細を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the detail of the circuit structure of the pulse latch circuit DRPL. 本発明の実施形態に係る半導体集積回路の概略構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates schematic structure of the semiconductor integrated circuit which concerns on embodiment of this invention. 半導体集積回路LSI内のクロック供給系の概略構成を例示する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a clock supply system in a semiconductor integrated circuit LSI. パルス発生回路PGの回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of the pulse generation circuit PG. パルスラッチ回路DRPLの実動作モードでの動作タイミングを示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing operation timings in the actual operation mode of the pulse latch circuit DRPL. パルスラッチ回路DRPLのスキャン動作モードでの動作タイミングを示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing operation timings in a scan operation mode of a pulse latch circuit DRPL. パルスラッチ回路DRPLaの回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of the pulse latch circuit DRPLa. パルスラッチ回路DRPLbの回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of the pulse latch circuit DRPLb. パルスラッチ回路DRPLcの回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of the pulse latch circuit DRPLc. パルスラッチ回路DRPLdの回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of pulse latch circuit DRPLd. パルスラッチ回路DRPLeの回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of the pulse latch circuit DRPLe. パルスラッチ回路DRPLfの回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of the pulse latch circuit DRPLf. パルスラッチ回路DRPLgの回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of the pulse latch circuit DRPLg. インバータ回路と共に電源構造を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates a power supply structure with an inverter circuit. 電源構造のレイアウトを例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the layout of a power supply structure. 半導体集積回路LSI内に配線する各種信号の電源が論理回路の電源構造と共に例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the power supply of the various signals wired in the semiconductor integrated circuit LSI with the power supply structure of a logic circuit. 各種スタンバイモードへの遷移及び復帰を制御するスタンバイ制御回路STBYCの概略構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates schematic structure of the standby control circuit STBYC which controls the transition to various standby modes, and return. 半導体集積回路LSI内に配置されたテスト回路の概略構成を例示する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a test circuit disposed in a semiconductor integrated circuit LSI. パルスラッチ回路DRPLと電源遮断形態が異なるパルスラッチ回路の回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of the pulse latch circuit from which the pulse latch circuit DRPL differs from a power supply interruption | blocking form. パルスラッチ回路DRPLhの実動作モードでの動作タイミングを示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing the operation timing in the actual operation mode of the pulse latch circuit DRPLh. パルスラッチ回路DRPLと論理回路の他の電源構造を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the other power supply structure of the pulse latch circuit DRPL and a logic circuit. 図21に例示した電源構造をインバータ回路を用いて例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the power supply structure illustrated in FIG. 21 using an inverter circuit. 図21に例示した電源構造のレイアウトを例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the layout of the power supply structure illustrated in FIG. パルスラッチ回路DRPLに対してスキャン機能のないパルスラッチ回路の回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of the pulse latch circuit without a scan function with respect to the pulse latch circuit DRPL. パルスラッチ回路DRPLhに対してスキャン機能のないパルスラッチ回路の回路構成を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the circuit structure of the pulse latch circuit without a scan function with respect to the pulse latch circuit DRPLh.

符号の説明Explanation of symbols

LSI 半導体集積回路
DRPL パルスラッチ回路
D データ入力端子
Q データ出力端子
SI スキャン入力端子
SO スキャン出力端子
SE スキャンイネーブル信号
CLK グローバルクロック
CK クロック信号
SCANCK スキャンデータ転送信号
STR0 データ退避信号
RSTR リストア信号
ML マスタラッチ
SL スレーブラッチ
DT データ転送回路
CKB 回路ブロック
PSWC 電源スイッチコントローラ
PSW1 電源スイッチ
VSSM 仮想グランド線
PG パルス発生回路
TG トランスミッションゲート
INV インバータ回路
CINV クロックドインバータ回路
MP Pチャンネル型MOSトランジスタ
MN Nチャンネル型MOSトランジスタ
LSI Semiconductor integrated circuit DRPL Pulse latch circuit D Data input terminal Q Data output terminal SI Scan input terminal SO Scan output terminal SE Scan enable signal CLK Global clock CK Clock signal SCANCK Scan data transfer signal STR0 Data save signal RSTR Restore signal ML Master latch SL Slave Latch DT Data transfer circuit CKB Circuit block PSWC Power switch controller PSW1 Power switch VSSM Virtual ground line PG Pulse generation circuit TG Transmission gate INV Inverter circuit CINV Clocked inverter circuit MP P channel type MOS transistor MN N channel type MOS transistor

Claims (1)

選択的に電源の供給が遮断可能にされた回路ブロックを有し、
前記回路ブロックは信号経路及びテスト経路の途中に配置された複数のデータ保持素子を備え、
前記データ保持素子は、電源供給遮断の対象とされクロック同期でデータを入力してラッチする第1ラッチ回路、電源供給遮断の非対象とされデータをスタティックにラッチする第2ラッチ回路、及び前記第1ラッチ回路の記憶ノードと前記第2ラッチ回路の記憶ノードとをデータ転送可能に選択的に接続する転送回路を有し、
前記テスト経路から入力されるデータを前記第1ラッチ回路、前記転送回路、及び前記第2ラッチ回路を通して前記テスト経路に伝播する第1動作モードと、
前記信号経路から入力されるデータを前記第1ラッチ回路を通して前記信号経路に伝播する第2動作モードと、
電源の供給が遮断されるとき前記第1ラッチ回路の記憶データを前記転送回路を通して前記第2ラッチ回路に退避する第3動作モードと、
前記電源の供給を再開するとき前記第2ラッチ回路の記憶データを前記転送回路を通して前記第1ラッチ回路に復帰する第4動作モードと、を有し、
前記第1ラッチ回路は、前記信号経路の上流に接続するデータ入力端子、前記テスト経路の上流に接続するテストデータ入力端子、クロック信号を入力するクロック入力端子、前記クロック入力端子から入力されるクロック信号の第1状態に応答して前記データ入力端子又は前記テストデータ入力端子からのデータを入力する入力ゲート、前記入力ゲートから入力されたデータを前記クロック入力端子から入力されるクロック信号の第2状態に応答してラッチする第1スタティックラッチ、及び前記第1スタティックラッチの記憶データを前記信号経路の下流に出力するデータ出力端子を有し、
前記第2ラッチ回路は、第2スタティックラッチ、前記第2スタティックラッチの記憶情報を前記テスト経路の下流に出力するテスト出力端子を有し、
前記回路ブロックは、半導体集積回路のグランド端子との間に動作電源の供給遮断に用いるグランドスイッチを有し、
前記クロック信号の第1状態はローレベルであり、前記第1状態の期間は前記クロック信号の第2状態の期間より短い半導体集積回路。
It has a circuit block that can selectively cut off the power supply,
The circuit block includes a plurality of data holding elements disposed in the middle of the signal path and the test path,
The data holding element includes a first latch circuit that receives and latches data in synchronization with a clock that is targeted for power supply cutoff, a second latch circuit that statically latches data that is not targeted for power supply cutoff, and the first latch circuit A transfer circuit that selectively connects the storage node of one latch circuit and the storage node of the second latch circuit so that data can be transferred;
A first operation mode for propagating data input from the test path to the test path through the first latch circuit, the transfer circuit, and the second latch circuit;
A second operation mode in which data input from the signal path is propagated to the signal path through the first latch circuit;
A third operation mode for saving data stored in the first latch circuit to the second latch circuit through the transfer circuit when power supply is interrupted;
Have a, a fourth operation mode to return to the first latch circuit stores data through the transfer circuit of the second latch circuit when resuming the supply of the power supply,
The first latch circuit includes a data input terminal connected upstream of the signal path, a test data input terminal connected upstream of the test path, a clock input terminal for inputting a clock signal, and a clock input from the clock input terminal An input gate for inputting data from the data input terminal or the test data input terminal in response to a first state of the signal, and a second clock signal input from the clock input terminal to the data input from the input gate. A first static latch that latches in response to a state; and a data output terminal that outputs data stored in the first static latch downstream of the signal path;
The second latch circuit has a test output terminal for outputting storage information of the second static latch and the second static latch downstream of the test path,
The circuit block includes a ground switch used to cut off supply of operating power between the ground terminal of the semiconductor integrated circuit,
The first state of the clock signal is at a low level, and the period of the first state is shorter than the period of the second state of the clock signal .
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