JP5173310B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description
本発明は、外部電源電圧を降圧するレギュレータが配置された半導体集積回路に関し、特に、レギュレータの配置に係り、例えば、高集積化の要求されるマイクロコンピュータのデータ処理用の半導体集積回路等に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit in which a regulator for stepping down an external power supply voltage is arranged. In particular, the present invention relates to the arrangement of the regulator and is applied to, for example, a semiconductor integrated circuit for data processing of a microcomputer requiring high integration. And effective technology.
マイクロコンピュータのように低電圧動作を行う半導体集積回路等において、例えば、外部電源電圧を降圧して内部電源電圧を形成するレギュレータが利用される。特許文献1では、半導体チップに外部との接続に利用される外部端子が配置される外部接続領域と、外部接続領域の隣に信号や電源の入出力に関係するバッファ及び保護素子を配置する入出力回路領域と、入出力回路領域から出力される内部電源電圧で動作するコア回路を有するコア領域とを有する半導体集積回路について記載されている。この半導体集積回路において、外部接続領域の外部電源電圧からこれよりも低い内部電源電圧に降圧するレギュレータは入出力回路領域に配置されている。
In a semiconductor integrated circuit or the like that operates at a low voltage like a microcomputer, for example, a regulator that steps down an external power supply voltage to form an internal power supply voltage is used. In
半導体チップにレギュレータを単に追加すると、その分だけ半導体チップの面積が拡大する。そこで、半導体チップの面積の拡大を抑えるために、特許文献1に示されるように、入出力回路領域のバッファが配置されていない空き領域にレギュレータを配置することができる。
If a regulator is simply added to the semiconductor chip, the area of the semiconductor chip is increased accordingly. Therefore, in order to suppress the expansion of the area of the semiconductor chip, as shown in
また、未だ公知ではないが本出願人による先の出願において、出力トランジスタと、所定の出力電流を出力トランジスタに出力させる起動回路とを有するレギュレータが提案されている。このレギュレータは、外部電源の投入の初期期間に、時間変化に対して出力トランジスタからの出力電流を漸増させるように起動回路が制御することによって突入電流を抑制することができる。出力電流を漸増させる回路には、外部電源電圧投入直後に外部電源電圧端子からの入力電圧を徐々に昇圧するチャージポンプ回路等が利用される。チャージポンプ回路は、容量に逐次電圧を蓄積して昇圧動作を行う回路形式を有し、比較的大きな容量素子を複数個必要とする。 In addition, a regulator having an output transistor and a start-up circuit that outputs a predetermined output current to the output transistor has been proposed in a previous application by the present applicant, though not yet known. In this regulator, the inrush current can be suppressed by controlling the start-up circuit so that the output current from the output transistor is gradually increased with respect to the time change in the initial period when the external power supply is turned on. As the circuit for gradually increasing the output current, a charge pump circuit or the like that gradually increases the input voltage from the external power supply voltage terminal immediately after turning on the external power supply voltage is used. The charge pump circuit has a circuit form in which a voltage is sequentially accumulated in a capacitor to perform a boosting operation, and requires a plurality of relatively large capacitive elements.
しかしながら、チャージポンプ回路を形成するための容量素子は比較的大きな面積を占有するため、そのようなレギュレータは、特許文献1における入出力回路領域の空き領域に収まらず、結局、半導体チップの面積を拡げる要因に繋がってしまう。
However, since the capacitive element for forming the charge pump circuit occupies a relatively large area, such a regulator does not fit in the empty area of the input / output circuit area in
本発明の目的は、外部電源電圧を降圧するレギュレータにおいて、半導体チップの面積の拡大を抑制し、かつ突入電流の発生を防止する半導体集積回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that suppresses an increase in the area of a semiconductor chip and prevents an inrush current in a regulator that steps down an external power supply voltage.
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.
すなわち、本発明のレギュレータは、負帰還制御によって外部電源電圧から内部電源電圧を出力する出力トランジスタと、外部電源電圧が投入されたとき負帰還制御が活性化される前の前記出力トランジスタの出力電流を漸増するための電圧を形成するチャージポンプ回路とを有する。また、本発明のレギュレータは半導体チップに割り当てられた外部入出力回路領域に配置され、複数の出力トランジスタに1個のチャージポンプ回路が割り当てられている。これにより、複数の出力トランジスタに夫々固有のチャージポンプ回路を設けなくても良いから、半導体チップの面積の拡大を抑制しつつ突入電流の発生を防止することができる。 That is, the regulator of the present invention includes an output transistor that outputs an internal power supply voltage from an external power supply voltage by negative feedback control, and an output current of the output transistor before the negative feedback control is activated when the external power supply voltage is turned on. And a charge pump circuit for forming a voltage for gradually increasing the voltage. The regulator of the present invention is arranged in an external input / output circuit area assigned to a semiconductor chip, and one charge pump circuit is assigned to a plurality of output transistors. As a result, it is not necessary to provide a specific charge pump circuit for each of the plurality of output transistors. Therefore, it is possible to prevent an inrush current from occurring while suppressing an increase in the area of the semiconductor chip.
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とおりである。 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、外部電源電圧を降圧するレギュレータにおいて、半導体チップの面積の拡大を抑制しつつ突入電流の発生を防止することができる。 That is, in the regulator that steps down the external power supply voltage, it is possible to prevent the occurrence of an inrush current while suppressing an increase in the area of the semiconductor chip.
1.実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
1. First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described. Reference numerals in the drawings referred to in parentheses in the outline description of the representative embodiments merely exemplify what are included in the concept of the components to which the reference numerals are attached.
〔1〕本発明の代表的な実施の形態に係る半導体集積回路は、半導体チップ(1)に割り当てられた外部入出力回路領域(2)に外部から供給される外部電源電圧(VCC)から内部電源電圧(VDD)を生成するレギュレータ(20)を有する。前記レギュレータは、負帰還制御によって前記外部電源電圧から前記内部電源電圧を出力する出力トランジスタと、前記外部電源電圧が投入されたとき前記負帰還制御が活性化される前の前記出力トランジスタの出力電流を漸増するための電圧を形成するチャージポンプ回路とを有する。また、前記レギュレータは、複数の前記出力トランジスタに1個の前記チャージポンプ回路が割り当てられている。従って、半導体チップの面積を抑制しつつ突入電流の発生を防止することができる。 [1] A semiconductor integrated circuit according to a typical embodiment of the present invention has an internal power supply voltage (VCC) supplied from the outside to an external input / output circuit area (2) assigned to a semiconductor chip (1). A regulator (20) for generating a power supply voltage (VDD) is included. The regulator includes an output transistor that outputs the internal power supply voltage from the external power supply voltage by negative feedback control, and an output current of the output transistor before the negative feedback control is activated when the external power supply voltage is turned on And a charge pump circuit for forming a voltage for gradually increasing the voltage. In the regulator, one charge pump circuit is assigned to the plurality of output transistors. Therefore, it is possible to prevent the inrush current from occurring while suppressing the area of the semiconductor chip.
本発明の別の観点による半導体集積回路は、半導体チップの外部接続電極(10)に接続される回路が形成された入出力回路領域を有する。前記外部入出力回路領域は外部から供給される外部電源電圧に基づいて内部電源電圧を形成するレギュレータを有する。前記レギュレータは、駆動回路(20D_1〜20D_4)と起動回路(20A又は20B)とを有し、前記駆動回路は負帰還制御によって前記外部電源電圧から前記内部電源電圧を出力する出力トランジスタを有する。前記起動回路は前記外部電源電圧が投入されたとき前記負帰還制御が活性化される前の前記出力トランジスタの出力電流を漸増するための電圧を形成するチャージポンプ回路を有する。また、1個の起動回路に複数個の前記駆動回路が共通接続される。 A semiconductor integrated circuit according to another aspect of the present invention has an input / output circuit region in which a circuit connected to the external connection electrode (10) of the semiconductor chip is formed. The external input / output circuit area includes a regulator that generates an internal power supply voltage based on an external power supply voltage supplied from the outside. The regulator includes a drive circuit (20D_1 to 20D_4) and a start circuit (20A or 20B), and the drive circuit includes an output transistor that outputs the internal power supply voltage from the external power supply voltage by negative feedback control. The startup circuit has a charge pump circuit that forms a voltage for gradually increasing the output current of the output transistor before the negative feedback control is activated when the external power supply voltage is applied. A plurality of the drive circuits are commonly connected to one starter circuit.
本発明の更に別の観点による半導体集積回路は、半導体チップの外周部に設けられた複数個の外部接続電極と、前記外部接続電極に接続される回路が形成された入出力回路領域と、前記入出力回路領域の内側に配置されたコア回路領域(3)とを有する。前記入出力回路領域には、前記外部電源端子から供給される外部電源電圧に基づいて前記コア回路を動作させるための内部電源電圧を形成するレギュレータを有する。前記レギュレータは、駆動回路と起動回路とを有し、前記駆動回路は負帰還制御によって相互コンダクタンスが制御されることにより前記外部電源電圧から前記内部電源電圧を出力する出力トランジスタを有する。前記起動回路は、前記外部電源電圧が投入されたとき、所定時間、前記負帰還制御に代えて、前記出力トランジスタの出力電流を漸増するための電圧を前記外部電源電圧に基づいて形成するチャージポンプ回路を有する。また、1個の起動回路に複数個の前記駆動回路が共通接続される。 A semiconductor integrated circuit according to still another aspect of the present invention includes a plurality of external connection electrodes provided on an outer periphery of a semiconductor chip, an input / output circuit region in which a circuit connected to the external connection electrodes is formed, And a core circuit region (3) disposed inside the entry output circuit region. The input / output circuit region includes a regulator that forms an internal power supply voltage for operating the core circuit based on an external power supply voltage supplied from the external power supply terminal. The regulator includes a drive circuit and a start-up circuit, and the drive circuit includes an output transistor that outputs the internal power supply voltage from the external power supply voltage when the mutual conductance is controlled by negative feedback control. The start-up circuit forms a voltage for gradually increasing the output current of the output transistor based on the external power supply voltage instead of the negative feedback control for a predetermined time when the external power supply voltage is turned on It has a circuit. A plurality of the drive circuits are commonly connected to one starter circuit.
一つの具体的な形態として、前記駆動回路は、内部電源電圧の安定化容量の接続に割り当てられた前記外部接続電極(10_S)の近傍に配置される。これによれば、前記外部接続電極と前記駆動回路を接続する配線による不所望な電圧降下を低減することができる。この不所望な電圧降下は、安定化容量の充電レベル低下を招く。この場合に、前記起動回路による制御を終了して専ら前記出力トランジスタによる電力供給で回路動作を開始したとき、内部電源電圧が低くなって、突入電流を生ずる虞がある。 As one specific form, the drive circuit is disposed in the vicinity of the external connection electrode (10_S) assigned to the connection of the stabilization capacitor of the internal power supply voltage. According to this, an undesired voltage drop due to the wiring connecting the external connection electrode and the drive circuit can be reduced. This undesired voltage drop leads to a decrease in the charge level of the stabilizing capacitor. In this case, when the control by the starting circuit is finished and the circuit operation is started by supplying power from the output transistor exclusively, the internal power supply voltage may be lowered and an inrush current may be generated.
別の具体的な形態として、前記起動回路は、前記入出力回路領域の内、前記半導体チップの四隅に位置する領域に配置される。従って、通常、トランジスタ等が配置されない無効領域(2B)とされる半導体チップの四隅に前記起動回路を配置することによって、半導体チップの面積の拡大を効率良く抑制することができる。また、コア回路の動作が起動する前であるため、前記駆動回路と前記起動回路を接続する配線が長くても、前記入出力回路領域内の電源配線と交差されていても支障はない。 As another specific form, the activation circuit is arranged in a region located at the four corners of the semiconductor chip in the input / output circuit region. Therefore, the expansion of the area of the semiconductor chip can be efficiently suppressed by disposing the startup circuit at the four corners of the semiconductor chip, which is normally the ineffective region (2B) where no transistor or the like is disposed. In addition, since the operation of the core circuit is before starting, there is no problem even if the wiring connecting the driving circuit and the starting circuit is long or intersects with the power supply wiring in the input / output circuit region.
更に別の具体的な形態として、前記起動回路は、前記駆動回路の近傍に配置される。従って、前記無効領域に静電破壊保護のためのMOSトランジスタを挿入する必要がある場合に、前記入出力回路領域の内の四隅に対応する部分を除く領域に配置可能となる。但し、半導体チップの面積は上記半導体チップの面積よりも大きくなる。 As yet another specific form, the activation circuit is arranged in the vicinity of the drive circuit. Therefore, when it is necessary to insert a MOS transistor for electrostatic breakdown protection in the invalid area, it can be arranged in an area excluding the portions corresponding to the four corners in the input / output circuit area. However, the area of the semiconductor chip is larger than the area of the semiconductor chip.
2.実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
2. Details of Embodiments Embodiments will be further described in detail.
図1には本発明に係る半導体集積回路の一例であるデータプロセッサの構成図が示される。本発明に係る前記データプロセッサは、半導体チップ1に、例えば、最も外側に外部接続端子領域1_a、その内側に入出力回路領域2及び中央部分のコア回路領域3を有する。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a data processor which is an example of a semiconductor integrated circuit according to the present invention. The data processor according to the present invention includes, for example, an external connection terminal region 1_a on the outermost side, an input /
前記外部接続端子領域1_aに外部と接続される複数の外部接続端子10が配置される。前記入出力回路領域2には外部端子に接続される入力バッファ、出力バッファ及び入出力バッファ(それらを以下単にバッファとも記す)等が配置される。前記コア回路領域3は、バッファを介して入力した情報に基づく処理やその処理結果を外部に出力する各種処理回路を備える。ここでは、フェッチした命令を解読して実行する中央処理装置(CPU)30、前記中央処理装置30のワーク領域等に用いられるランダム・アクセス・メモリ(RAM)31、前記中央処理装置30の動作プログラム等を格納するリード・オンリ・メモリ(ROM)32、及びシステムコントローラ(SYSCONT)33が前記コア回路領域3に代表的に示される。前記システムコントローラ33は外部からリセット信号/RES(記号/はローイネーブル信号であることを意味する)及びモード信号などが供給され、それに従って前記データプロセッサ内部のリセット制御及びモード制御等を行う。
A plurality of
前記データプロセッサは前記外部接続端子10の一部に割り当てられた外部電源端子10_Vから供給された外部電源電圧VCCを降圧して、前記中央処理装置30、前記ランダム・アクセス・メモリ31、前記リード・オンリ・メモリ32等の各種処理回路の動作電源とされる内部電源電圧VDDを生成するレギュレータを有する。図1においてレギュレータは、特に制限されないが、1個の起動回路(ACT)20Aと4個の駆動回路(DRV)20D_1〜20D_4によって構成される。前記データプロセッサ上における前記起動回路20Aと前記駆動回路20D_1〜20D_4の配置関係を説明する前に、図2に基づいてレギュレータの回路構成を先に説明する。
The data processor steps down the external power supply voltage VCC supplied from the external power supply terminal 10_V assigned to a part of the
図2において、1個の前記起動回路20Aと4個の前記駆動回路20D_1〜20D_4を総称してレギュレータ20と称する。前記駆動回路20D_1は、外部電源電圧VCCの端子から内部電源電圧VDDの端子に向けて電流を供給可能なpチャンネル型のMOSトランジスタ(以下PMOSトランジスタとも記す)から成る駆動PMOSトランジスタM1を有する。前記駆動PMOSトランジスタM1のゲートは選択スイッチDSW1を介して差動アンプ21又は前記起動回路20Aの出力に接続される。前記差動アンプ21は、反転入力端子(−)に前記内部電源電圧VDDの目的電圧である例えば1.5Vの基準電圧SVが供給され、非反転入力端子(+)に前記内部電源電圧VDDが供給される。前記差動アンプ21によって出力される信号Aは、前記内部電源電圧VDDと前記基準電圧SVが等しくなるように負荷電流を調整する電圧値となる。前記選択スイッチDSW1によって前記駆動PMOSトランジスタM1のゲートに前記差動アンプ21の出力が接続されたとき、前記駆動PMOSトランジスタM1は前記差動アンプ21の出力によって負帰還制御され、前記内部電源電圧VDDは前記基準電圧SVに等しくされようとする。前記選択スイッチDSW1は制御回路DCONTによってスイッチ制御される。
In FIG. 2, one
前記制御回路DCONTは、前記リセット信号/RESがローレベルにされ且つ前記内部電源電圧VDDが前記基準電圧SVの電位よりも低いことを検出して前記駆動PMOSトランジスタM1のゲートを前記起動回路20Aの出力に接続する。その後、前記制御回路DCONTは、前記内部電源電圧VDDが前記基準電圧SVの電位以上になったことを一度検出すると、前記差動アンプ21の出力を常時前記駆動PMOSトランジスタM1のゲートに接続するように前記選択スイッチDSW1を制御する。前記駆動回路20D_2〜20D_4についても前記駆動回路20D_1と同様の動作が行われる。
The control circuit DCONT detects that the reset signal / RES is set to a low level and the internal power supply voltage VDD is lower than the potential of the reference voltage SV, and connects the gate of the driving PMOS transistor M1 to the
前記起動回路20Aは、外部電源電圧VCCとグランドGNDとの間にPMOSトランジスタM2と抵抗Rの直列回路を有する。前記起動PMOSトランジスタM2のゲートは差動アンプ22の出力に接続される。前記差動アンプ22の反転入力端子(−)にチャージポンプ回路の出力電圧N1が供給され、その非反転入力端子(+)には前記起動PMOSトランジスタM2と前記抵抗Rの結合ノードの電圧が帰還入力される。前記チャージポンプ回路は相補的にスイッチ動作されるスイッチ回路ASW1、ASW2のペアが複数組直列に配置され、各スイッチ回路の結合点とグランド電位GNDとの間に蓄積容量C1〜Cnが接続される。前記スイッチ回路の直列経路の一端は外部電源電圧VCCに、他端は前記差動アンプ22の反転入出力端子(−)に結合される。図においては、一対の前記スイッチ回路ASW1、ASW2が例示されているが、実際には複数組配置されている。各ペアのスイッチは180°位相がずれたクロック信号CKP、/CKPによって相補的にスイッチ制御される。前記クロック信号CKPはオシレータOSCの出力を反転させて生成される。また、前記クロック信号/CKPは前記クロック信号CKPを反転させて生成される。前記オシレータOSCは制御回路ACONTによって発振動作が制御される。
The starting
前記制御回路ACONTは、前記リセット信号/RESがローレベルにされ且つ前記内部電源電圧VDDが前記基準電圧SVの電位よりも低いこと(前記信号Aのローレベル)を検出して、前記オシレータOSCに発振動作を開始させる。その後、前記制御回路ACONTは、前記内部電源電圧VDDの電圧レベルが前記基準電圧SVの電位以上になったことを一度検出すると、前記オシレータOSCによる発振動作を終了させる。前記オシレータOSCによる発振動作が開始されると前記チャージポンプ回路は、前記クロック信号CKP、/CKPに同期して、オン状態の前段スイッチから電荷を次段の蓄積容量に供給して蓄積し、蓄積された電荷をオン状態の後段スイッチを通して更に後段に転送する。これにより、電荷が終段に転送されたとき、前記差動アンプ22の反転入力端子(−)には終段に蓄積された電荷に応ずる電圧が印加される。前記差動アンプ22の反転入力端子(−)の電圧が高くなるに従って、前記起動PMOSトランジスタM2の相互コンダクタンスが大きくなり、電流I1は徐々に大きくなる。前記起動PMOSトランジスタM2のゲートと前記駆動PMOSトランジスタM1のゲートが接続された状態において、前記駆動PMOSトランジスタM1は前記起動PMOSトランジスタM2に流れた電流I1に比例した電流I2が流れる。これにより、前記チャージポンプ回路の昇圧動作によって、前記駆動PMOSトランジスタM1に流れる電流I2が増え、前記内部電源電圧VDDが前記基準電圧SVに近づいていく。前記内部電源電圧VDDが前記基準電圧SVになると、前記制御回路ACONTは前記オシレータOSCによる発振動作を停止させる。
The control circuit ACONT detects that the reset signal / RES is set to the low level and the internal power supply voltage VDD is lower than the potential of the reference voltage SV (the low level of the signal A), and sends it to the oscillator OSC. Starts oscillating operation. Thereafter, when the control circuit ACONT once detects that the voltage level of the internal power supply voltage VDD has become equal to or higher than the potential of the reference voltage SV, the control circuit ACONT ends the oscillation operation by the oscillator OSC. When the oscillation operation by the oscillator OSC is started, the charge pump circuit supplies the charge from the previous-stage switch in the on state to the storage capacitor of the next stage and stores it in synchronization with the clock signals CKP and / CKP. The transferred charge is further transferred to the subsequent stage through the subsequent switch in the ON state. As a result, when the charge is transferred to the final stage, a voltage corresponding to the charge accumulated at the final stage is applied to the inverting input terminal (−) of the
以上に説明した様に、前記リセット信号/RESによりリセット状態が指示されると前記内部電源電圧VDDの生成動作が起動される。そして、前記内部電源電圧VDDが前記基準電圧SV以上の電位に到達したことを前記制御回路DCONT及びACONTが検出すると、前記駆動PMOSトランジスタM1のゲートが前記起動回路20Aの出力に接続され、前記起動回路20Aの昇圧動作に従って電流I1が増加する。これによって前記内部電源電圧VDDが前記基準電圧SVに達したとき、前記駆動PMOSトランジスタM1は前記差動アンプ21による負帰還制御に切り替えられる。従って、外部電源電圧VCC投入時の突入電流の発生を防止することが可能となる。
As described above, when the reset state is instructed by the reset signal / RES, the generation operation of the internal power supply voltage VDD is started. When the control circuits DCONT and ACONT detect that the internal power supply voltage VDD has reached a potential equal to or higher than the reference voltage SV, the gate of the drive PMOS transistor M1 is connected to the output of the
図3には前記レギュレータ20の動作タイミングチャートが例示される。時刻0〜X(μs)間では、前記起動回路20Aの制御によって前記電流I2が徐々に増加し、それに伴って前記内部電源電圧VDDは徐々に上昇される。前記内部電源電圧VDDが前記基準電圧SVに達すると(時刻X(μs))、前記駆動PMOSトランジスタM1のゲートへの接続は前記起動回路20Aによる出力から前記差動アンプ21の出力に切り替えられる。そして、前記差動アンプ21を用いた負帰還制御によって、前記内部電源電圧VDDが一定電圧になるように制御される。その後、前記リセット信号/RESがハイレベルにされて、リセット解除が指示されると、前記中央処理装置30による命令実行動作が開始される。この段階では、前記内部電源電圧VDDが前記基準圧SVに一定になるように制御されているため、電源投入時の突入電流の発生が防止される。
FIG. 3 illustrates an operation timing chart of the
次に前記起動回路20Aと前記駆動回路20D_1〜20D_4の配置について説明する。図1に示される前記駆動回路20D_1〜20D_4は、前記入出力回路領域2の内、前記半導体チップ1の四隅に対応する部分を除く位置に配置される(以下この領域を単に有効領域2Aと記す)。また、前記起動回路20Aは、前記入出力回路領域2の内、前記半導体チップ1の四隅に対応する位置に配置される(以下この領域を単に無効領域2Bと記す)。容量の大きいチャージポンプ回路を備えた1個の前記起動回路20Aは、4個の前記駆動回路20D_1〜20D_4に共通に接続される。従って、起動回路と駆動回路を1組とするレギュレータを前記入出力回路領域2の各辺に計4組を配置する場合よりも、前記有効領域2Aにおけるレギュレータが占有する面積を縮小することができる。前記駆動回路20D_1〜20D_4は前記有効領域2Aの中でも前記バッファ等の配置に割り当てられていない領域の内、特に、安定化容量の接続に割り当てられた前記外部接続端子10_Sの近傍に配置される。これによって、前記外部接続端子10_Sと前記駆動回路20D_1〜20D_4とを接続する夫々の配線が短くて済むため、配線による不所望な電圧降下を低減することができる。即ち、この配線が長くなると安定化容量の充電レベルが低下してしまうため、前記起動回路20Aの出力を終了して前記差動アンプ21による出力で回路動作を開始したときに前記内部電源電圧VDDの低下によって突入電流を生じてしまう。また、前記起動回路20Aは前記無効領域2Bに配置され、前記駆動回路20D_1〜20D_4に共通に接続される。従って、本来使用されない前記半導体チップ1の前記無効領域2Bを活用することによって、前記有効領域2Aにおけるレギュレータが占有する面積の拡大を最小限に抑えることが可能となる。
Next, the arrangement of the
前記入出力回路領域2には、前記起動回路20Aと前記駆動回路20D_1〜20D_4を接続する配線及び電源配線23が設置される。また同図には示さないが、前記入出力回路領域2には、前記バッファ等を介して、前記外部接続端子領域1−aと前記コア回路領域3とを接続する信号配線も前記電源配線23と交差して設置されている。前記起動回路20Aの差動アンプ22の出力は前記配線23の内の一部に割り当てられた信号配線23_S(図2参照)を介して前記駆動回路20D_1〜20D_4に接続される。そのような前記信号配線23_Sは、上記同様に、他の信号配線等と交差するように設置されている。前記起動回路20Aは、前記リセット信号/RESがローレベルにされている期間中に動作し、前記リセット信号/RESのハイレベルによってリセット解除された後の動作は停止される。従って、リセット期間中の前記信号配線23_Sは他の信号配線による影響を受けず、またリセット解除後の前記信号配線23_Sは前記バッファ等の信号配線に影響を与えない。
In the input /
図4には、本発明に係る半導体集積回路の別の一例であるデータプロセッサの構成図が示される。前記起動回路20Bは前記有効領域2Aに配置され、例えば、前記駆動回路20D_1に隣接して配置される。また、その他の構成は図1と同様に配置される。従って、前記有効領域2Aにおけるレギュレータが占有する面積の拡大を抑制することが可能となる。但し、前記起動回路20Aを前記無効領域2Bに配置する図1の場合よりも、レギュレータが占有する面積が拡大してしまう。
FIG. 4 shows a configuration diagram of a data processor which is another example of the semiconductor integrated circuit according to the present invention. The
図5には前記有効領域2Aにおけるレギュレータの占有率が例示される。同図には、起動回路と駆動回路を1組としたレギュレータを各辺に1組ずつ配置したレギュレータによる半導体チップの占有率RG_Pと、1個の前記起動回路20Bに4個の前記駆動回路20D_1〜20D_4を共通接続して前記入出力回路領域2の前記有効領域2Aに配置した前記レギュレータ20による半導体チップの占有率RG_Jとが示される。また、1個の前記起動回路20Aに4個の前記駆動回路20D_1〜20D_4を共通接続して、前記入出力回路領域2の前記有効領域2Aに4個の前記駆動回路20D_1〜20D_4を配置し、前記無効領域2Bに前記起動回路20Aを配置した前記レギュレータ20による半導体チップの占有率RG_Cが示される。前記半導体チップ1における夫々のレギュレータが占有する面積は、前記占有率RG_Pに比べ、前記占有率RG_Jは55%に縮小でき、また前記占有率RG_Cは73%に縮小することができる。従って、1個の起動回路に共通に4個の駆動回路を接続して夫々を前記有効領域2Aに配置すること、更には前記無効領域2Bに1個の起動回路を配置して前記有効領域2Aに配置される4個の駆動回路に共通接続することによって、半導体チップの面積の拡大を最小限に抑制することが可能となる。
FIG. 5 illustrates regulator occupancy in the
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。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
1個の起動回路に4個の駆動回路を共通に接続したレギュレータについて上記に説明したが、共通される駆動回路の数は特に限定されず適宜変更可能であり、例えば、1個の起動回路に2個の駆動回路を共通に接続したレギュレータを2組使用する場合、2箇所の無効領域に起動回路をそれぞれ設置してもよい。また、起動回路は半導体チップの四隅のどの位置に配置してもよい。レギュレータの詳細な回路構成は上記の説明に限定されず適宜変更可能である。 The regulator in which four drive circuits are commonly connected to one starter circuit has been described above, but the number of common drive circuits is not particularly limited and can be changed as appropriate. When two sets of regulators in which two drive circuits are connected in common are used, activation circuits may be installed in two invalid areas. The activation circuit may be arranged at any position in the four corners of the semiconductor chip. The detailed circuit configuration of the regulator is not limited to the above description, and can be changed as appropriate.
レギュレータの動作制御は、リセット信号だけを用いる場合に限定されず、スタンバイ信号を用いても良い。例えば、スタンバイ信号がローレベルでスタンバイ状態にされるとすると、この後、スタンバイ信号がハイレベルにされることによってリングオシレータを発振開始させてレギュレータを起動する。レギュレータによって生成される内部電源電圧VDDが規定の電圧に到達した後のタイミングでリセット信号によるリセット指示状態が解除されればよい。本発明の半導体集積回路は、上記に説明したような、半導体チップの外周部に外部接続電極を有し、その内側に入出力回路領域を有する半導体集積回路に限定されない。例えば、半導体チップの中央部に外部接続電極を有し、その周辺に入出力回路領域を有する半導体集積回路であってもよい。 The operation control of the regulator is not limited to the case where only the reset signal is used, and a standby signal may be used. For example, if the standby signal is set to the standby state at the low level, the ring oscillator is started to oscillate when the standby signal is set to the high level thereafter to start the regulator. The reset instruction state by the reset signal may be canceled at a timing after the internal power supply voltage VDD generated by the regulator reaches a specified voltage. The semiconductor integrated circuit of the present invention is not limited to the semiconductor integrated circuit having the external connection electrode on the outer peripheral portion of the semiconductor chip and having the input / output circuit region on the inner side as described above. For example, a semiconductor integrated circuit having an external connection electrode at the center of the semiconductor chip and an input / output circuit region around it may be used.
1 半導体チップ
2 入出力回路領域
3 コア回路領域
10 外部接続端子
20 レギュレータ
21 駆動回路用差動アンプ
22 起動回路用差動アンプ
23 配線
30 中央処理装置
31 ランダム・アクセス・メモリ
32 リード・オンリ・メモリ
33 システムコントローラ
1_a 外部接続端子領域
2A 有効領域
2B 無効領域
10_S 安定化容量に割り当てられた外部接続端子
10_V 外部電源電圧
20A 起動回路
20B 起動回路
20D_1〜20D_4 駆動回路
23_S 信号配線
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記レギュレータは、負帰還制御によって前記外部電源電圧から前記内部電源電圧を出力する出力トランジスタと、前記外部電源電圧が投入されたとき、前記負帰還制御が活性化される前の前記出力トランジスタの出力電流を漸増するための電圧を形成するチャージポンプ回路とを有し、
複数の前記出力トランジスタに1個の前記チャージポンプ回路が割り当てられている半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit having a regulator that generates an internal power supply voltage based on an external power supply voltage supplied from the outside to an external input / output circuit area assigned to the semiconductor chip,
The regulator includes an output transistor that outputs the internal power supply voltage from the external power supply voltage by negative feedback control, and an output of the output transistor before the negative feedback control is activated when the external power supply voltage is turned on. A charge pump circuit for forming a voltage for gradually increasing the current;
A semiconductor integrated circuit in which one charge pump circuit is assigned to a plurality of output transistors.
前記入出力回路領域は、外部から供給される外部電源電圧に基づいて内部電源電圧を形成するレギュレータを有し、
前記レギュレータは駆動回路と起動回路を有し、
前記駆動回路は、負帰還制御によって前記外部電源電圧から前記内部電源電圧を出力する出力トランジスタを有し、
前記起動回路は、前記外部電源電圧が投入されたとき、前記負帰還制御が活性化される前の前記出力トランジスタの出力電流を漸増するための電圧を形成するチャージポンプ回路を有し、
1個の前記起動回路に複数個の前記駆動回路が共通接続された半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit having an input / output circuit region in which a circuit connected to an external connection electrode of a semiconductor chip is formed,
The input / output circuit region includes a regulator that forms an internal power supply voltage based on an external power supply voltage supplied from the outside,
The regulator has a drive circuit and a startup circuit,
The drive circuit has an output transistor that outputs the internal power supply voltage from the external power supply voltage by negative feedback control,
The startup circuit has a charge pump circuit that forms a voltage for gradually increasing the output current of the output transistor before the negative feedback control is activated when the external power supply voltage is turned on,
A semiconductor integrated circuit in which a plurality of driving circuits are commonly connected to one starting circuit.
前記外部接続電極に接続される回路が形成された入出力回路領域と、
前記入出力回路領域の内側に配置されたコア回路領域とを有する半導体集積回路であって、
前記外部接続電極に割り当てられた外部電源端子から供給される外部電源電圧に基づいて前記コア回路を動作させるための内部電源電圧を形成するレギュレータを前記入出力回路領域に有し、
前記レギュレータは駆動回路と起動回路を有し、
前記駆動回路は、負帰還制御によって相互コンダクタンスが制御されることにより前記外部電源電圧から前記内部電源電圧を出力する出力トランジスタを有し、
前記起動回路は、前記外部電源電圧が投入されたとき、所定期間、前記負帰還制御に代えて、前記出力トランジスタの出力電流を漸増するための電圧を前記外部電源電圧に基づいて形成するチャージポンプ回路を有し、
1個の前記起動回路に複数個の前記駆動回路が共通接続された半導体集積回路。 A plurality of external connection electrodes provided on the outer periphery of the semiconductor chip;
An input / output circuit region in which a circuit connected to the external connection electrode is formed;
A semiconductor integrated circuit having a core circuit region disposed inside the input / output circuit region,
A regulator for forming an internal power supply voltage for operating the core circuit based on an external power supply voltage supplied from an external power supply terminal assigned to the external connection electrode in the input / output circuit region;
The regulator has a drive circuit and a startup circuit,
The drive circuit has an output transistor that outputs the internal power supply voltage from the external power supply voltage by controlling the mutual conductance by negative feedback control,
The start-up circuit forms a voltage for gradually increasing the output current of the output transistor based on the external power supply voltage instead of the negative feedback control for a predetermined period when the external power supply voltage is turned on Have a circuit,
A semiconductor integrated circuit in which a plurality of driving circuits are commonly connected to one starting circuit.
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