JPH09212254A - Clock margin control device - Google Patents

Clock margin control device

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Publication number
JPH09212254A
JPH09212254A JP8019896A JP1989696A JPH09212254A JP H09212254 A JPH09212254 A JP H09212254A JP 8019896 A JP8019896 A JP 8019896A JP 1989696 A JP1989696 A JP 1989696A JP H09212254 A JPH09212254 A JP H09212254A
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JP
Japan
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signal
clock
temperature
frequency
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP8019896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Yamazaki
山崎  進
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH09212254A publication Critical patent/JPH09212254A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability by stabilizing a clock margin even when the peripheral temperature or impressed voltage of a semiconductor is changed and securing the stability and operation speed of the whole circuit. SOLUTION: A temperature detection means 1 detects the temperature of a semiconductor element in a semiconductor circuit 8 and sends a temperature detection signal. A temperature comparing means 3 compares the temperature detection signal sent from the means 1 with a prescribed reference temperature signal, detects a difference including the level relation of both the signals and sends a tempeature difference signal correspondingly to the detected result. A clock frequency control means 7 reduces the clock frequency of a clock signal so as to extend the generation period of the clock signal when the temperature detection signal is larger than the reference temperature signal based upon the temperature difference signal sent from the means 3 and increases the clock frequency when the temperature detection signal is smaller than the reference temperature signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、クロック同期式半
導体回路に利用されるクロックマージン制御装置に係わ
り、特に、電圧・温度・クロック周波数のいずれかが変
化してもクロックマージンを安定化でき、信頼性を向上
し得るクロックマージン制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clock margin control device used in a clock synchronous semiconductor circuit, and more particularly, it can stabilize the clock margin even if any of voltage, temperature and clock frequency changes. The present invention relates to a clock margin control device that can improve reliability.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、種々の分野にて用いられる半導体
回路においては、周囲温度の上昇に比例して半導体の接
合温度が上昇して熱雑音を発生させ、これにより、動作
速度を低下させてしまうことが知られている。また、半
導体への印加電圧の増加に伴い、接合面の電界強度が増
大して動作速度を増加させることが知られている。
2. Description of the Related Art At present, in semiconductor circuits used in various fields, the junction temperature of the semiconductor rises in proportion to the rise of the ambient temperature to generate thermal noise, which lowers the operating speed. It is known to end up. It is also known that as the applied voltage to the semiconductor increases, the electric field strength at the junction surface increases and the operating speed increases.

【0003】この種の半導体回路としては、例えば、産
業用計算機などに搭載され、複数のフリップフロップ
(以下、F/Fという)や論理回路等からなり、各F/
Fを共通のクロック信号により同期させるクロック同期
式半導体回路が広く用いられている。
This type of semiconductor circuit is mounted on, for example, an industrial computer, and is composed of a plurality of flip-flops (hereinafter referred to as F / Fs) and logic circuits.
A clock synchronous semiconductor circuit that synchronizes F with a common clock signal is widely used.

【0004】このようなクロック同期式半導体回路で
は、一定のクロック周波数にて発生するクロック信号を
各F/Fに与えるが、このとき、各F/F間を種々の論
理回路を介して伝搬する夫々のデジタル信号は互いに異
なる伝搬時間をもっている。このため、クロック周波数
は、最も遅延するデジタル信号の伝搬時間よりも長いク
ロック発生周期(=1/クロック周波数)をもつように
設定される。なお、最も遅延するデジタル信号の伝搬時
間とクロック発生周期との時間差はクロックマージンと
呼ばれ、安定な動作の指標となっている。
In such a clock synchronous semiconductor circuit, a clock signal generated at a constant clock frequency is applied to each F / F. At this time, each F / F is propagated through various logic circuits. The respective digital signals have different propagation times. Therefore, the clock frequency is set so as to have a clock generation cycle (= 1 / clock frequency) longer than the propagation time of the most delayed digital signal. The time difference between the propagation time of the most delayed digital signal and the clock generation period is called a clock margin and is an index for stable operation.

【0005】ここで、クロックマージンは、周囲温度の
上昇に比例して減少し、印加電圧の増加に比例して増大
する傾向をもっている。この傾向は、周囲温度を例に挙
げて詳述すると、周囲温度の増加により動作速度が低下
すると、デジタル信号の伝搬時間が増大し、クロック発
生周期との時間差が小さくなることに起因している。
Here, the clock margin tends to decrease in proportion to an increase in ambient temperature and increase in proportion to an increase in applied voltage. This tendency is explained in detail by taking the ambient temperature as an example. When the operating speed decreases due to the increase in the ambient temperature, the propagation time of the digital signal increases and the time difference from the clock generation cycle decreases. .

【0006】また、クロックマージンは、その値の大き
さに比例して半導体回路全体の動作速度を低下させる性
質をもっている。例えば、クロックマージンはクロック
発生周期に比例して増加するが、クロック発生周期は半
導体回路全体の動作速度を示すからである。
Further, the clock margin has a property of decreasing the operation speed of the entire semiconductor circuit in proportion to the magnitude of the value. For example, the clock margin increases in proportion to the clock generation period, but the clock generation period indicates the operating speed of the entire semiconductor circuit.

【0007】このようなクロックマージンは、その値の
大きさに比例して回路の安定な動作を示すために周囲温
度や印加電圧の環境悪化時に合わせて大きく設定する必
要があるが、大きく設定し過ぎると、著しく処理速度を
低下させてしまう。よって、適切な値に設定されること
が望まれている。
Such a clock margin needs to be set large in accordance with the deterioration of the ambient temperature or the environment of the applied voltage in order to show the stable operation of the circuit in proportion to the magnitude of the value, but it should be set large. If too much, the processing speed will be significantly reduced. Therefore, it is desired to set it to an appropriate value.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うなクロック同期式半導体回路では、半導体の周囲温度
の上昇や印加電圧の低下により、デジタル信号の伝搬時
間が増加してクロックマージンを減少させ、回路動作の
安定性を低下させてしまう。
However, in the clock synchronous semiconductor circuit as described above, the increase of the ambient temperature of the semiconductor and the decrease of the applied voltage increase the propagation time of the digital signal to decrease the clock margin, It reduces the stability of operation.

【0009】同様に、半導体の周囲温度の低下や印加電
圧の増大により、クロックマージンを増大させ、回路全
体の動作速度を低下させてしまう。すなわち、半導体の
周囲温度や印加電圧の変動により、クロックマージンを
変化させ、回路全体の信頼性を低下させる問題がある。
Similarly, a decrease in the ambient temperature of the semiconductor and an increase in the applied voltage increase the clock margin and reduce the operating speed of the entire circuit. That is, there is a problem that the clock margin is changed due to fluctuations in the ambient temperature of the semiconductor and the applied voltage, and the reliability of the entire circuit is reduced.

【0010】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、半導体の周囲温度や印加電圧が変動してもクロック
マージンを安定させ、回路全体の安定性や動作速度を確
保し、もって、信頼性を向上し得るクロックマージン制
御装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and stabilizes the clock margin even when the ambient temperature of the semiconductor or the applied voltage fluctuates to ensure the stability and operation speed of the entire circuit, thereby ensuring reliability. It is to provide a clock margin control device capable of improving performance.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1に対応する発明
は、クロック同期式の半導体回路におけるクロック信号
の発生周期とデジタル信号の最大伝搬時間との差である
クロックマージンを一定に制御するためのクロックマー
ジン制御装置であって、前記半導体回路の半導体素子の
温度を検出し、この検出結果に対応して温度検出信号を
送出する温度検出手段と、前記温度検出手段から送出さ
れる温度検出信号と所定の基準温度信号とを比較して両
信号の大小関係を含む差分を検出し、この検出結果に対
応して温度差分信号を送出する温度比較手段と、前記温
度比較手段から送出される温度差分信号に基づいて、前
記温度検出信号が前記基準温度信号よりも大のとき、前
記クロック信号の発生周期を長くするように前記クロッ
ク信号のクロック周波数を低下させ、前記温度検出信号
が前記基準温度信号よりも小のとき、前記クロック周波
数を上昇させるクロック周波数制御手段とを備えたクロ
ックマージン制御装置である。
The invention according to claim 1 is for controlling a clock margin, which is a difference between a generation period of a clock signal and a maximum propagation time of a digital signal in a clock synchronous semiconductor circuit, to be constant. And a temperature detection means for detecting the temperature of a semiconductor element of the semiconductor circuit and transmitting a temperature detection signal corresponding to the detection result, and a temperature detection signal transmitted from the temperature detection means. And a predetermined reference temperature signal are compared with each other to detect a difference including a magnitude relationship between the two signals, and a temperature comparison means for transmitting a temperature difference signal corresponding to the detection result, and a temperature transmitted from the temperature comparison means. When the temperature detection signal is larger than the reference temperature signal based on the differential signal, the clock of the clock signal is set so as to lengthen the generation cycle of the clock signal. Reduce the wave number, when said temperature detection signal is smaller than said reference temperature signal is a clock margin controller having a clock frequency control means for increasing the clock frequency.

【0012】また、請求項2に対応する発明は、請求項
1に対応するクロックマージン制御装置において、前記
クロック周波数制御手段に代えて、前記温度比較手段か
ら送出される温度差分信号に基づいて、前記温度検出信
号が前記基準温度信号よりも大のとき、前記デジタル信
号の最大伝搬時間を短くするように前記半導体回路の印
加電圧を上昇させ、前記温度検出信号が前記基準温度信
号よりも小のとき、前記印加電圧を低下させる印加電圧
制御手段を備えたクロックマージン制御装置である。
According to a second aspect of the invention, in the clock margin control device according to the first aspect, instead of the clock frequency control means, based on a temperature difference signal sent from the temperature comparison means, When the temperature detection signal is larger than the reference temperature signal, the applied voltage of the semiconductor circuit is increased so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal, and the temperature detection signal is smaller than the reference temperature signal. At this time, the clock margin control device is provided with an applied voltage control means for decreasing the applied voltage.

【0013】なお、この印加電圧制御手段を請求項1に
対応する発明に付加してもよい。さらに、請求項3に対
応する発明は、クロック同期式の半導体回路におけるク
ロック信号の発生周期とデジタル信号の最大伝搬時間と
の差であるクロックマージンを一定に制御するためのク
ロックマージン制御装置であって、前記半導体回路の印
加電圧を検出し、この検出結果に対応して電圧検出信号
を送出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段から送出
される電圧検出信号と所定の基準電圧信号とを比較して
両信号の大小関係を含む差分を検出し、この検出結果に
対応して電圧差分信号を送出する電圧比較手段と、前記
電圧比較手段から送出される電圧差分信号に基づいて、
前記電圧検出信号が前記基準電圧信号よりも大のとき、
前記クロック信号の発生周期を短くするように前記クロ
ック信号のクロック周波数を上昇させ、前記電圧検出信
号が前記基準電圧信号よりも小のとき、前記クロック周
波数を低下させるクロック周波数制御手段とを備えたク
ロックマージン制御装置である。
The applied voltage control means may be added to the invention corresponding to claim 1. Further, the invention according to claim 3 is a clock margin control device for controlling a clock margin, which is a difference between a generation period of a clock signal and a maximum propagation time of a digital signal in a clock synchronous semiconductor circuit, to be constant. The voltage detection means for detecting the voltage applied to the semiconductor circuit and transmitting a voltage detection signal corresponding to the detection result, and comparing the voltage detection signal transmitted from the voltage detection means with a predetermined reference voltage signal. Then, the difference including the magnitude relationship between the two signals is detected, and based on the voltage difference signal sent from the voltage comparison means and the voltage comparison means for sending out the voltage difference signal corresponding to the detection result,
When the voltage detection signal is larger than the reference voltage signal,
Clock frequency control means for increasing the clock frequency of the clock signal so as to shorten the generation cycle of the clock signal and decreasing the clock frequency when the voltage detection signal is smaller than the reference voltage signal. It is a clock margin control device.

【0014】また、請求項4に対応する発明は、請求項
3に対応するクロックマージン制御装置において、前記
クロック周波数制御手段に代えて、前記電圧比較手段か
ら送出される電圧差分信号に基づいて、前記電圧検出信
号が前記基準電圧信号よりも大のとき、前記デジタル信
号の最大伝搬時間を長くするように前記半導体回路を冷
却しながらその冷却温度を上昇させ、前記電圧検出信号
が前記基準電圧信号よりも小のとき、前記冷却温度を低
下させる冷却温度制御手段を備えたクロックマージン制
御装置である。
According to a fourth aspect of the invention, in the clock margin control device according to the third aspect, instead of the clock frequency control means, based on a voltage difference signal sent from the voltage comparison means, When the voltage detection signal is larger than the reference voltage signal, the cooling temperature is raised while cooling the semiconductor circuit so as to lengthen the maximum propagation time of the digital signal, and the voltage detection signal is the reference voltage signal. Is smaller than the above, the clock margin control device is provided with a cooling temperature control means for lowering the cooling temperature.

【0015】なお、この冷却温度制御手段を請求項3に
対応する発明に付加してもよい。さらに、請求項5に対
応する発明は、クロック同期式の半導体回路におけるク
ロック信号の発生周期とデジタル信号の最大伝搬時間と
の差であるクロックマージンを一定に制御するためのク
ロックマージン制御装置であって、前記クロック信号の
発生周期の逆数であるクロック周波数を検出し、この検
出結果に対応して周波数検出信号を送出する周波数検出
手段と、前記周波数検出手段から送出される周波数検出
信号と所定の基準周波数信号とを比較して両信号の大小
関係を含む差分を検出し、この検出結果に対応して周波
数差分信号を送出する周波数比較手段と、前記周波数比
較手段から送出される周波数差分信号に基づいて、前記
周波数検出信号が前記基準周波数信号よりも大のとき、
前記デジタル信号の最大伝搬時間を短くするように前記
半導体回路の印加電圧を上昇させ、前記クロック周波数
検出信号が前記基準周波数信号よりも小のとき、前記印
加電圧を低下させる印加電圧制御手段とを備えたクロッ
クマージン制御装置である。
The cooling temperature control means may be added to the invention corresponding to claim 3. Further, the invention according to claim 5 is a clock margin control device for controlling a clock margin, which is a difference between a generation period of a clock signal and a maximum propagation time of a digital signal in a clock synchronous semiconductor circuit, to be constant. A frequency detection means for detecting a clock frequency which is the reciprocal of the generation cycle of the clock signal and transmitting a frequency detection signal corresponding to the detection result, a frequency detection signal transmitted from the frequency detection means and a predetermined frequency detection signal. A frequency comparison means for detecting a difference including a magnitude relationship between the two signals by comparing with a reference frequency signal, and transmitting a frequency difference signal corresponding to the detection result, and a frequency difference signal transmitted from the frequency comparison means. On the basis of the above, when the frequency detection signal is larger than the reference frequency signal,
An applied voltage control means for increasing the applied voltage of the semiconductor circuit so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal, and for decreasing the applied voltage when the clock frequency detection signal is smaller than the reference frequency signal. It is a clock margin control device provided.

【0016】また、請求項6に対応する発明は、請求項
5に対応するクロックマージン制御装置において、前記
印加電圧制御手段に代えて、前記周波数比較手段から送
出される周波数差分信号に基づいて、前記周波数検出信
号が前記基準周波数信号よりも大のとき、前記デジタル
信号の最大伝搬時間を短くするように前記半導体回路を
冷却しながらその冷却温度を低下させ、前記周波数検出
信号が前記基準周波数信号よりも小のとき、前記冷却温
度を上昇させる冷却温度制御手段を備えたクロックマー
ジン制御装置である。
According to a sixth aspect of the invention, in the clock margin control device according to the fifth aspect, instead of the applied voltage control means, based on a frequency difference signal sent from the frequency comparison means, When the frequency detection signal is larger than the reference frequency signal, the cooling temperature is lowered while cooling the semiconductor circuit so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal, and the frequency detection signal is the reference frequency signal. When it is smaller than the above, the clock margin control device is provided with a cooling temperature control means for increasing the cooling temperature.

【0017】なお、この冷却温度制御手段を請求項5に
対応する発明に付加してもよい。さらに、請求項7に対
応する発明は、クロック同期式の半導体回路におけるク
ロック信号の発生周期とデジタル信号の最大伝搬時間と
の差であるクロックマージンを一定に制御するためのク
ロックマージン制御装置であって、前記半導体回路の印
加電圧と所定の電圧目標値との差分に基づいて、この差
分を解消するように前記印加電圧を制御する印加電圧制
御手段と、前記半導体回路の半導体素子の温度と所定の
温度目標値との差分に基づいて、この差分を解消するよ
うに前記半導体素子の温度を制御する温度制御手段と、
前記クロック信号の発生周期の逆数であるクロック周波
数と所定の周波数目標値との差分に基づいて、この差分
を解消するように前記クロック周波数を制御する周波数
制御手段と、前記印加電圧、前記半導体素子の温度、前
記クロック周波数の3つの要素のうち、少なくとも1つ
の要素が基準値を越えて変動するとき、前記クロックマ
ージンを安定させるように、残りの要素に対応する前記
目標値を変更して該当する前記制御手段に与える目標値
変更手段とを備えたクロックマージン制御装置である。
The cooling temperature control means may be added to the invention corresponding to claim 5. Further, the invention according to claim 7 is a clock margin control device for controlling a clock margin, which is a difference between a generation period of a clock signal and a maximum propagation time of a digital signal in a clock synchronous semiconductor circuit, to be constant. Based on the difference between the applied voltage of the semiconductor circuit and a predetermined voltage target value, the applied voltage control means for controlling the applied voltage so as to eliminate this difference, and the temperature of the semiconductor element of the semiconductor circuit and the predetermined value. Based on the difference with the temperature target value of, temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor element so as to eliminate this difference,
Frequency control means for controlling the clock frequency so as to eliminate this difference based on the difference between the clock frequency that is the reciprocal of the generation period of the clock signal and a predetermined frequency target value, the applied voltage, and the semiconductor element. When at least one of the three elements of the temperature and the clock frequency fluctuates beyond the reference value, the target value corresponding to the remaining elements is changed so as to stabilize the clock margin. And a target value changing means to be given to the control means.

【0018】従って、請求項1に対応する発明は以上の
ような手段を講じたことにより、温度検出手段が、半導
体回路の半導体素子の温度を検出し、この検出結果に対
応して温度検出信号を送出し、温度比較手段が、温度検
出手段から送出される温度検出信号と所定の基準温度信
号とを比較して両信号の大小関係を含む差分を検出し、
この検出結果に対応して温度差分信号を送出し、クロッ
ク周波数制御手段が、温度比較手段から送出される温度
差分信号に基づいて、温度検出信号が基準温度信号より
も大のとき、クロック信号の発生周期を長くするように
クロック信号のクロック周波数を低下させ、温度検出信
号が基準温度信号よりも小のとき、クロック周波数を上
昇させるので、半導体の周囲温度が変動してもクロック
マージンを安定させ、回路全体の安定性や動作速度を確
保し、もって、信頼性を向上させることができる。
Therefore, in the invention according to claim 1, the temperature detecting means detects the temperature of the semiconductor element of the semiconductor circuit by taking the above-mentioned means, and the temperature detection signal corresponding to the detection result. And the temperature comparison means compares the temperature detection signal sent from the temperature detection means with a predetermined reference temperature signal to detect a difference including a magnitude relationship between the two signals,
The temperature difference signal is transmitted in response to this detection result, and the clock frequency control means, based on the temperature difference signal transmitted from the temperature comparison means, when the temperature detection signal is larger than the reference temperature signal, The clock frequency of the clock signal is lowered so as to lengthen the generation cycle, and when the temperature detection signal is smaller than the reference temperature signal, the clock frequency is raised, so the clock margin is stabilized even if the ambient temperature of the semiconductor fluctuates. Thus, the stability and operating speed of the entire circuit can be secured, and thus the reliability can be improved.

【0019】また、請求項2に対応する発明は、印加電
圧制御手段が、請求項1に対応する温度比較手段から送
出される温度差分信号に基づいて、温度検出信号が基準
温度信号よりも大のとき、デジタル信号の最大伝搬時間
を短くするように半導体回路の印加電圧を上昇させ、温
度検出信号が基準温度信号よりも小のとき、印加電圧を
低下させるので、請求項1に対応する作用と同様に、半
導体の周囲温度が変動してもクロックマージンを安定さ
せ、回路全体の安定性や動作速度を確保し、もって、信
頼性を向上させることができる。
Further, in the invention according to claim 2, the applied voltage control means makes the temperature detection signal larger than the reference temperature signal based on the temperature difference signal sent from the temperature comparison means according to claim 1. At this time, the applied voltage of the semiconductor circuit is increased so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal, and when the temperature detection signal is smaller than the reference temperature signal, the applied voltage is decreased. Similarly, even if the ambient temperature of the semiconductor fluctuates, the clock margin can be stabilized, the stability of the entire circuit and the operating speed can be secured, and the reliability can be improved.

【0020】さらに、請求項3に対応する発明は、電圧
検出手段が、半導体回路の印加電圧を検出し、この検出
結果に対応して電圧検出信号を送出し、電圧比較手段
が、電圧検出手段から送出される電圧検出信号と所定の
基準電圧信号とを比較して両信号の大小関係を含む差分
を検出し、この検出結果に対応して電圧差分信号を送出
し、クロック周波数制御手段が、電圧比較手段から送出
される電圧差分信号に基づいて、電圧検出信号が基準電
圧信号よりも大のとき、クロック信号の発生周期を短く
するようにクロック信号のクロック周波数を上昇させ、
電圧検出信号が基準電圧信号よりも小のとき、クロック
周波数を低下させるので、半導体の印加電圧が変動して
もクロックマージンを安定させ、回路全体の安定性や動
作速度を確保し、もって、信頼性を向上させることがで
きる。
Further, in the invention according to claim 3, the voltage detecting means detects the applied voltage of the semiconductor circuit and sends out a voltage detection signal corresponding to the detection result, and the voltage comparing means causes the voltage detecting means. The voltage detection signal transmitted from the predetermined reference voltage signal is compared to detect a difference including the magnitude relationship between the two signals, and the voltage difference signal is transmitted corresponding to the detection result, and the clock frequency control means, Based on the voltage difference signal sent from the voltage comparison means, when the voltage detection signal is larger than the reference voltage signal, the clock frequency of the clock signal is increased so as to shorten the generation period of the clock signal,
When the voltage detection signal is smaller than the reference voltage signal, the clock frequency is lowered, so the clock margin is stabilized even if the voltage applied to the semiconductor fluctuates, and the stability and operating speed of the entire circuit are secured, thus ensuring reliability. It is possible to improve the sex.

【0021】また、請求項4に対応する発明は、冷却温
度制御手段が、請求項3に対応する電圧比較手段から送
出される電圧差分信号に基づいて、電圧検出信号が基準
電圧信号よりも大のとき、デジタル信号の最大伝搬時間
を長くするように半導体回路を冷却しながらその冷却温
度を上昇させ、電圧検出信号が基準電圧信号よりも小の
とき、冷却温度を低下させるので、請求項3に対応する
作用と同様に、半導体の印加電圧が変動してもクロック
マージンを安定させ、回路全体の安定性や動作速度を確
保し、もって、信頼性を向上させることができる。
Further, in the invention according to claim 4, the cooling temperature control means makes the voltage detection signal larger than the reference voltage signal based on the voltage difference signal sent from the voltage comparison means according to claim 3. At this time, the cooling temperature is raised while cooling the semiconductor circuit so as to lengthen the maximum propagation time of the digital signal, and the cooling temperature is lowered when the voltage detection signal is smaller than the reference voltage signal. Similar to the action corresponding to, the clock margin can be stabilized even if the voltage applied to the semiconductor fluctuates, the stability of the entire circuit and the operation speed can be secured, and thus the reliability can be improved.

【0022】さらに、請求項5に対応する発明は、周波
数検出手段が、クロック信号の発生周期の逆数であるク
ロック周波数を検出し、この検出結果に対応して周波数
検出信号を送出し、周波数比較手段が、周波数検出手段
から送出される周波数検出信号と所定の基準周波数信号
とを比較して両信号の大小関係を含む差分を検出し、こ
の検出結果に対応して周波数差分信号を送出し、印加電
圧制御手段が、周波数比較手段から送出される周波数差
分信号に基づいて、周波数検出信号が基準周波数信号よ
りも大のとき、デジタル信号の最大伝搬時間を短くする
ように半導体回路の印加電圧を上昇させ、クロック周波
数検出信号が基準周波数信号よりも小のとき、印加電圧
を低下させるので、半導体回路のクロック周波数が変動
してもクロックマージンを安定させ、回路全体の安定性
や動作速度を確保し、もって、信頼性を向上させること
ができる。
Further, in the invention according to claim 5, the frequency detecting means detects the clock frequency which is the reciprocal of the generation period of the clock signal, and outputs the frequency detection signal corresponding to the detection result to compare the frequencies. The means compares the frequency detection signal sent from the frequency detection means with a predetermined reference frequency signal to detect a difference including a magnitude relationship between the two signals, and sends a frequency difference signal corresponding to the detection result, The applied voltage control means, based on the frequency difference signal sent from the frequency comparison means, changes the applied voltage of the semiconductor circuit so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal when the frequency detection signal is larger than the reference frequency signal. When the clock frequency detection signal is increased and the clock frequency detection signal is smaller than the reference frequency signal, the applied voltage is reduced. Jin stabilize and to ensure stability and operation speed of the entire circuit, with, it is possible to improve the reliability.

【0023】また、請求項6に対応する発明は、冷却温
度制御手段が、請求項5に対応する周波数比較手段から
送出される周波数差分信号に基づいて、周波数検出信号
が基準周波数信号よりも大のとき、デジタル信号の最大
伝搬時間を短くするように半導体回路を冷却しながらそ
の冷却温度を低下させ、周波数検出信号が基準周波数信
号よりも小のとき、冷却温度を上昇させるので、請求項
5に対応する作用と同様に、半導体回路のクロック周波
数が変動してもクロックマージンを安定させ、回路全体
の安定性や動作速度を確保し、もって、信頼性を向上さ
せることができる。
Further, in the invention according to claim 6, the cooling temperature control means makes the frequency detection signal larger than the reference frequency signal based on the frequency difference signal sent from the frequency comparison means according to claim 5. At this time, the cooling temperature is lowered while cooling the semiconductor circuit so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal, and the cooling temperature is raised when the frequency detection signal is smaller than the reference frequency signal. Similar to the action corresponding to (1), it is possible to stabilize the clock margin even when the clock frequency of the semiconductor circuit fluctuates, secure the stability of the entire circuit and the operating speed, and thus improve the reliability.

【0024】さらに、請求項7に対応する発明は、印加
電圧制御手段が、半導体回路の印加電圧と所定の電圧目
標値との差分に基づいて、この差分を解消するように印
加電圧を制御し、温度制御手段が、半導体回路の半導体
素子の温度と所定の温度目標値との差分に基づいて、こ
の差分を解消するように半導体素子の温度を制御し、周
波数制御手段が、クロック信号の発生周期の逆数である
クロック周波数と所定の周波数目標値との差分に基づい
て、この差分を解消するようにクロック周波数を制御
し、目標値変更手段が、印加電圧、半導体素子の温度、
クロック周波数の3つの要素のうち、少なくとも1つの
要素が基準値を越えて変動するとき、クロックマージン
を安定させるように、残りの要素に対応する目標値を変
更して該当する上記制御手段に与えるので、半導体回路
の印加電圧、半導体素子の温度、クロック周波数のいず
れが変動してもクロックマージンを安定させ、回路全体
の安定性や動作速度を確保し、より一層信頼性を向上さ
せることができる。
Further, in the invention according to claim 7, the applied voltage control means controls the applied voltage so as to eliminate the difference based on the difference between the applied voltage of the semiconductor circuit and a predetermined voltage target value. The temperature control means controls the temperature of the semiconductor element so as to eliminate this difference based on the difference between the temperature of the semiconductor element of the semiconductor circuit and a predetermined temperature target value, and the frequency control means generates the clock signal. Based on the difference between the clock frequency, which is the reciprocal of the cycle, and the predetermined frequency target value, the clock frequency is controlled so as to eliminate this difference, and the target value changing means applies the applied voltage, the temperature of the semiconductor element,
When at least one of the three elements of the clock frequency fluctuates beyond the reference value, the target values corresponding to the remaining elements are changed and given to the corresponding control means so as to stabilize the clock margin. Therefore, even if the applied voltage of the semiconductor circuit, the temperature of the semiconductor element, or the clock frequency changes, the clock margin can be stabilized, the stability and operation speed of the entire circuit can be secured, and the reliability can be further improved. .

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。 (第1の実施の形態)図1は本発明の第1の実施の形態
に係るクロックマージン制御装置及びそれの適用される
クロック同期式の半導体回路の概略構成を示すブロック
図である。このクロックマージン制御装置は、温度検知
部1、基準温度保持部2、温度比較部3、電圧検知部
4、基準電圧保持部5、電圧比較部6及びクロック周波
数制御部7を備え、このクロック周波数制御部7がクロ
ック同期式の半導体回路8に搭載された構成となってい
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a clock margin control device according to a first embodiment of the present invention and a clock synchronous semiconductor circuit to which the same is applied. This clock margin control device includes a temperature detection unit 1, a reference temperature holding unit 2, a temperature comparison unit 3, a voltage detection unit 4, a reference voltage holding unit 5, a voltage comparison unit 6, and a clock frequency control unit 7. The control unit 7 is mounted on a clock-synchronous semiconductor circuit 8.

【0026】ここで、温度検知部1は、半導体回路8に
おける半導体の接合温度を検出して温度検出信号を温度
比較部3に与える機能を有し、例えば熱電対などが使用
可能となっている。
Here, the temperature detection unit 1 has a function of detecting the junction temperature of the semiconductor in the semiconductor circuit 8 and giving a temperature detection signal to the temperature comparison unit 3, and for example, a thermocouple or the like can be used. .

【0027】基準温度保持部2は、半導体回路8の動作
時の標準温度に相当する基準温度信号を温度比較部3に
与える機能を有し、例えば基準温度信号が電圧値の場
合、電源電圧を分圧して基準温度信号を作成する分圧抵
抗などが使用可能である。
The reference temperature holding unit 2 has a function of giving a reference temperature signal corresponding to the standard temperature during operation of the semiconductor circuit 8 to the temperature comparison unit 3. For example, when the reference temperature signal is a voltage value, the power supply voltage It is possible to use a voltage dividing resistor or the like that divides the voltage to create a reference temperature signal.

【0028】温度比較部3は、温度検知部1から受ける
温度検出信号と、基準温度保持部2から受ける基準温度
信号とを比較し、両信号の差分に基づいて、標準温度か
ら接合温度がどの程度高いか低いかを示す温度差分信号
をクロック周波数制御部7に与える機能を有し、例えば
演算増幅回路が使用可能となっている。
The temperature comparison unit 3 compares the temperature detection signal received from the temperature detection unit 1 with the reference temperature signal received from the reference temperature holding unit 2 and, based on the difference between the two signals, determines the junction temperature from the standard temperature. It has a function of giving a temperature difference signal indicating whether it is high or low to the clock frequency control unit 7, and for example, an operational amplifier circuit can be used.

【0029】電圧検知部4は、半導体回路8に使用され
る半導体への印加電圧を検出して電圧検出信号を電圧比
較部6に与える機能をもっている。基準電圧保持部5
は、半導体回路8の動作時の標準電圧に相当する基準電
圧信号を電圧比較部6に与える機能を有し、例えば電源
電圧の分圧抵抗などが使用可能となっている。
The voltage detector 4 has a function of detecting the voltage applied to the semiconductor used in the semiconductor circuit 8 and supplying a voltage detection signal to the voltage comparator 6. Reference voltage holding unit 5
Has a function of giving a reference voltage signal corresponding to the standard voltage during operation of the semiconductor circuit 8 to the voltage comparison unit 6, and, for example, a power supply voltage dividing resistor or the like can be used.

【0030】電圧比較部6は、電圧検知部4から受ける
電圧検出信号と、基準電圧保持部2から受ける基準電圧
信号とを比較し、両信号の差分に基づいて、基準電圧か
ら印加電圧がどの程度高いか低いかを示す電圧差分信号
をクロック周波数制御部7に与える機能を有し、例えば
演算増幅器などが使用可能となっている。
The voltage comparison unit 6 compares the voltage detection signal received from the voltage detection unit 4 with the reference voltage signal received from the reference voltage holding unit 2, and determines the applied voltage from the reference voltage based on the difference between the two signals. It has a function of giving a voltage difference signal indicating whether it is high or low to the clock frequency control unit 7, and for example, an operational amplifier can be used.

【0031】クロック周波数制御部7は、温度比較部3
から受ける温度差分信号及び電圧比較部6から受ける電
圧差分信号に基づいて、半導体回路7のクロック周波数
を制御する機能を有し、例えばPLL回路などが使用可
能となっている。
The clock frequency control unit 7 includes a temperature comparison unit 3
Has a function of controlling the clock frequency of the semiconductor circuit 7 on the basis of the temperature difference signal received from the voltage difference signal and the voltage difference signal received from the voltage comparison unit 6, and for example, a PLL circuit can be used.

【0032】次に、このようなクロックマージン制御装
置の動作を説明する。温度検知部1は、半導体回路8に
おける半導体の接合温度を検出して温度検出信号を温度
比較部3に与える。
Next, the operation of such a clock margin control device will be described. The temperature detection unit 1 detects the junction temperature of the semiconductor in the semiconductor circuit 8 and gives a temperature detection signal to the temperature comparison unit 3.

【0033】基準温度保持部2は、基準温度信号を温度
比較部3に与える。温度比較部3は、温度検出信号と、
基準温度信号とを比較し、両信号の差分に基づいて、温
度差分信号をクロック周波数制御部7に与える。
The reference temperature holding unit 2 gives a reference temperature signal to the temperature comparison unit 3. The temperature comparison unit 3 receives the temperature detection signal,
The temperature difference signal is compared with the reference temperature signal, and the temperature difference signal is given to the clock frequency control unit 7 based on the difference between the two signals.

【0034】一方これと並行して、電圧検知部4は、半
導体回路8に使用される半導体素子への印加電圧を検出
して電圧検出信号を電圧比較部6に与える。基準電圧保
持部5は、基準電圧信号を電圧比較部6に与える。
On the other hand, in parallel with this, the voltage detector 4 detects the voltage applied to the semiconductor element used in the semiconductor circuit 8 and supplies a voltage detection signal to the voltage comparator 6. The reference voltage holding unit 5 gives a reference voltage signal to the voltage comparison unit 6.

【0035】電圧比較部6は、電圧検出信号と、基準電
圧信号とを比較し、両信号の差分に基づいて、電圧差分
信号をクロック周波数制御部7に与える。クロック周波
数制御部7は、温度比較部3から受ける温度差分信号及
び電圧比較部6から受ける電圧差分信号に基づいて、半
導体回路8のクロック周波数を制御する。
The voltage comparison unit 6 compares the voltage detection signal with the reference voltage signal, and supplies the voltage difference signal to the clock frequency control unit 7 based on the difference between the two signals. The clock frequency control unit 7 controls the clock frequency of the semiconductor circuit 8 based on the temperature difference signal received from the temperature comparison unit 3 and the voltage difference signal received from the voltage comparison unit 6.

【0036】すなわち、クロック周波数制御部7は、接
合温度に比例して温度差分信号が大のときにはクロック
周波数を低下させ、温度差分信号が小のときにはクロッ
ク周波数を高くする。
That is, the clock frequency controller 7 lowers the clock frequency in proportion to the junction temperature when the temperature difference signal is large, and raises the clock frequency when the temperature difference signal is small.

【0037】また、クロック周波数制御部7は、印加電
圧に比例して電圧差分信号が大のときにはクロック周波
数を高くし、電圧差分信号が小のときにはクロック周波
数を低下させる。
Further, the clock frequency control section 7 increases the clock frequency in proportion to the applied voltage when the voltage difference signal is large, and lowers the clock frequency when the voltage difference signal is small.

【0038】これにより、余分なクロックマージンを減
らし、クロック周波数を高くすることにより性能を向上
させたり、クロックマージンを安定化させることによ
り、信頼性を向上させることができる。
As a result, it is possible to improve the performance by reducing the extra clock margin and increase the clock frequency, and improve the reliability by stabilizing the clock margin.

【0039】上述したように第1の実施の形態によれ
ば、温度検知部1が、半導体回路8の半導体素子の温度
を検出し、この検出結果に対応して温度検出信号を送出
し、温度比較部3が、この温度検出信号と所定の基準温
度信号とを比較して両信号の大小関係を含む温度差分信
号を送出し、クロック周波数制御部7が、温度差分信号
に基づいて、温度検出信号が基準温度信号よりも大のと
き、クロック信号の発生周期を長くするようにクロック
信号のクロック周波数を低下させ、温度検出信号が基準
温度信号よりも小のとき、クロック周波数を上昇させる
ので、半導体の周囲温度が変動してもクロックマージン
を安定させ、回路全体の安定性や動作速度を確保し、も
って、信頼性を向上させることができる。
As described above, according to the first embodiment, the temperature detector 1 detects the temperature of the semiconductor element of the semiconductor circuit 8 and sends a temperature detection signal corresponding to the detection result, The comparison unit 3 compares the temperature detection signal with a predetermined reference temperature signal and outputs a temperature difference signal including the magnitude relationship between the two signals, and the clock frequency control unit 7 detects the temperature based on the temperature difference signal. When the signal is larger than the reference temperature signal, the clock frequency of the clock signal is lowered so as to lengthen the generation period of the clock signal, and when the temperature detection signal is smaller than the reference temperature signal, the clock frequency is raised. Even if the ambient temperature of the semiconductor fluctuates, the clock margin can be stabilized, the stability and operation speed of the entire circuit can be secured, and the reliability can be improved.

【0040】また、電圧検知部4が、半導体回路8の印
加電圧を検出して電圧検出信号を送出し、電圧比較部6
が、電圧検出信号と所定の基準電圧信号とを比較して両
信号の大小関係を含む電圧差分信号を送出し、クロック
周波数制御部7が、電圧差分信号に基づいて、電圧検出
信号が基準電圧信号よりも大のとき、クロック信号の発
生周期を短くするようにクロック信号のクロック周波数
を上昇させ、電圧検出信号が基準電圧信号よりも小のと
き、クロック周波数を低下させるので、半導体の印加電
圧が変動してもクロックマージンを安定させ、回路全体
の安定性や動作速度を確保し、もって、信頼性を向上さ
せることができる。 (第2の実施の形態)次に、本発明の第2の実施の形態
に係るクロックマージン制御装置について説明する。図
2はこのクロックマージン制御装置及びそれの適用され
るクロック同期式の半導体回路の概略構成を示すブロッ
ク図であり、図1と同一部分には同一符号を付し、ほぼ
同一部分にはaの添字を付してその詳しい説明は省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
The voltage detector 4 detects the voltage applied to the semiconductor circuit 8 and sends out a voltage detection signal.
Compares the voltage detection signal with a predetermined reference voltage signal and sends out a voltage difference signal including the magnitude relationship between the two signals, and the clock frequency control unit 7 determines that the voltage detection signal is the reference voltage based on the voltage difference signal. When the voltage is larger than the signal, the clock frequency of the clock signal is increased so as to shorten the generation period of the clock signal, and when the voltage detection signal is smaller than the reference voltage signal, the clock frequency is decreased. It is possible to stabilize the clock margin even when fluctuates and to secure the stability and operating speed of the entire circuit, thereby improving the reliability. (Second Embodiment) Next, a clock margin control device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of this clock margin control device and a clock-synchronous semiconductor circuit to which the clock margin control device is applied. The same parts as those in FIG. Subscripts are attached and detailed explanations thereof are omitted, and only different parts are described here.

【0041】すなわち、本実施の形態装置は、第1の実
施の形態の変形構成であり、具体的には図2に示すよう
に、電圧検知部4、基準電圧保持部5、電圧比較部6及
びクロック周波数制御部7に代えて、周波数検知部1
1、基準周波数保持部12、周波数比較部13及び印加
電圧制御部14を備えている。
That is, the device of this embodiment is a modification of the first embodiment, and specifically, as shown in FIG. 2, the voltage detection unit 4, the reference voltage holding unit 5, and the voltage comparison unit 6 are provided. In place of the clock frequency control unit 7, the frequency detection unit 1
1, a reference frequency holding unit 12, a frequency comparison unit 13, and an applied voltage control unit 14.

【0042】ここで、周波数検知部11は、半導体回路
8の動作中のクロック周波数を検出して周波数検出信号
を周波数比較部13に与える機能をもっている。基準周
波数保持部12は、半導体回路8の標準のクロック周波
数に相当する基準周波数信号を周波数比較部13に与え
る機能をもっている。
Here, the frequency detection section 11 has a function of detecting the clock frequency during operation of the semiconductor circuit 8 and giving a frequency detection signal to the frequency comparison section 13. The reference frequency holding unit 12 has a function of giving a reference frequency signal corresponding to the standard clock frequency of the semiconductor circuit 8 to the frequency comparison unit 13.

【0043】周波数比較部13は、周波数検知部11か
ら受ける周波数検出信号と、基準周波数保持部12から
受ける基準周波数信号とを比較し、両信号の差分に基づ
いて、標準のクロック周波数から動作中のクロック周波
数がどの程度高いか低いかを示す周波数差分信号を印加
電圧制御部14に与える機能をもっている。
The frequency comparison unit 13 compares the frequency detection signal received from the frequency detection unit 11 with the reference frequency signal received from the reference frequency holding unit 12, and operates from the standard clock frequency based on the difference between the two signals. Has a function of giving the applied voltage control unit 14 a frequency difference signal indicating how high or low the clock frequency is.

【0044】温度比較部3aは、温度検知部から受ける
温度検出信号と、基準温度保持部から受ける基準温度信
号とを比較し、両信号の差分に基づいて温度差分信号を
印加電圧制御部14に与える機能をもっている。
The temperature comparison section 3a compares the temperature detection signal received from the temperature detection section with the reference temperature signal received from the reference temperature holding section, and outputs the temperature difference signal to the applied voltage control section 14 based on the difference between the two signals. It has a function to give.

【0045】印加電圧制御部14は、周波数比較部13
から受ける周波数差分信号及び温度比較部3aから受け
る電圧差分信号に基づいて、半導体回路8への印加電圧
を制御する機能をもっている。
The applied voltage control unit 14 includes a frequency comparison unit 13
It has a function of controlling the voltage applied to the semiconductor circuit 8 based on the frequency difference signal received from the circuit and the voltage difference signal received from the temperature comparison unit 3a.

【0046】次に、このようなクロックマージン制御装
置の動作を説明する。周波数検知部11は、半導体回路
8の動作中のクロック周波数を検出して周波数検出信号
を周波数比較部13に与える。
Next, the operation of such a clock margin control device will be described. The frequency detection unit 11 detects a clock frequency during operation of the semiconductor circuit 8 and supplies a frequency detection signal to the frequency comparison unit 13.

【0047】基準周波数保持部12は、半導体回路8の
標準のクロック周波数に相当する基準周波数信号を周波
数比較部13に与える。周波数比較部13は、周波数検
出信号と、基準周波数信号とを比較し、両信号の差分に
基づいて、周波数差分信号を印加電圧制御部14に与え
る。
The reference frequency holding unit 12 supplies the reference frequency signal corresponding to the standard clock frequency of the semiconductor circuit 8 to the frequency comparison unit 13. The frequency comparison unit 13 compares the frequency detection signal with the reference frequency signal, and gives a frequency difference signal to the applied voltage control unit 14 based on the difference between the two signals.

【0048】一方これと並行して、温度比較部3aは、
温度検知部1から受ける温度検出信号と、基準温度保持
部2から受ける基準温度信号とを比較し、両信号の差分
に基づいて温度差分信号を印加電圧制御部14に与え
る。
On the other hand, in parallel with this, the temperature comparison unit 3a
The temperature detection signal received from the temperature detection unit 1 is compared with the reference temperature signal received from the reference temperature holding unit 2, and the temperature difference signal is given to the applied voltage control unit 14 based on the difference between the two signals.

【0049】印加電圧制御部14は、周波数比較部13
から受ける周波数差分信号及び温度比較部3aから受け
る電圧差分信号に基づいて、半導体回路8への印加電圧
を制御する。
The applied voltage control unit 14 includes a frequency comparison unit 13
The voltage applied to the semiconductor circuit 8 is controlled on the basis of the frequency difference signal received from and the voltage difference signal received from the temperature comparison unit 3a.

【0050】すなわち、印加電圧制御部14は、動作中
のクロック周波数に比例して周波数差分信号が大のとき
には印加電圧を増加させ、周波数差分信号が小のときに
は印加電圧を低下させる。これにより、クロック周波数
が変動しても、クロックマージンの低減を阻止すること
ができる。
That is, the applied voltage controller 14 increases the applied voltage in proportion to the operating clock frequency when the frequency difference signal is large, and decreases the applied voltage when the frequency difference signal is small. As a result, even if the clock frequency fluctuates, the reduction of the clock margin can be prevented.

【0051】また、クロック周波数制御部14は、周囲
温度に比例して温度差分信号が大のときには印加電圧を
高くし、温度差分信号が小のときには印加電圧を低下さ
せる。これにより、周囲温度が変動しても、クロックマ
ージンを一定に保持することができる。
Further, the clock frequency controller 14 increases the applied voltage in proportion to the ambient temperature when the temperature difference signal is large, and lowers the applied voltage when the temperature difference signal is small. As a result, the clock margin can be kept constant even if the ambient temperature changes.

【0052】上述したように第2の実施の形態によれ
ば、印加電圧制御部14が、温度差分信号に基づいて、
温度検出信号が基準温度信号よりも大のとき、デジタル
信号の最大伝搬時間を短くするように半導体回路8の印
加電圧を上昇させ、温度検出信号が基準温度信号よりも
小のとき、印加電圧を低下させるので、第1の実施形態
と同様に、半導体の周囲温度が変動してもクロックマー
ジンを安定させ、回路全体の安定性や動作速度を確保
し、もって、信頼性を向上させることができる。
As described above, according to the second embodiment, the applied voltage control section 14 determines, based on the temperature difference signal,
When the temperature detection signal is larger than the reference temperature signal, the applied voltage of the semiconductor circuit 8 is increased so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal, and when the temperature detection signal is smaller than the reference temperature signal, the applied voltage is increased. Since it is lowered, as in the first embodiment, the clock margin can be stabilized even if the ambient temperature of the semiconductor fluctuates, the stability and operation speed of the entire circuit can be secured, and the reliability can be improved. .

【0053】また、周波数検知部11が、クロック信号
の発生周期の逆数であるクロック周波数を検出して周波
数検出信号を送出し、周波数比較部13が、周波数検出
信号と所定の基準周波数信号とを比較して両信号の大小
関係を含む周波数差分信号を送出し、印加電圧制御部1
4が、周波数差分信号に基づいて、周波数検出信号が基
準周波数信号よりも大のとき、デジタル信号の最大伝搬
時間を短くするように半導体回路の印加電圧を上昇さ
せ、クロック周波数検出信号が基準周波数信号よりも小
のとき、印加電圧を低下させるので、半導体回路8のク
ロック周波数が変動してもクロックマージンを安定さ
せ、回路全体の安定性や動作速度を確保し、もって、信
頼性を向上させることができる。 (第3の実施の形態)次に、本発明の第3の実施の形態
に係るクロックマージン制御装置について説明する。図
3はこのクロックマージン制御装置及びそれの適用され
るクロック同期式の半導体回路の概略構成を示すブロッ
ク図であり、図1及び図2と同一部分には同一符号を付
し、ほぼ同一部分にはaの添字を付してその詳しい説明
は省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
Further, the frequency detection unit 11 detects the clock frequency which is the reciprocal of the generation period of the clock signal and sends out the frequency detection signal, and the frequency comparison unit 13 outputs the frequency detection signal and the predetermined reference frequency signal. In comparison, the frequency difference signal including the magnitude relationship between the two signals is transmitted, and the applied voltage control unit 1
4, when the frequency detection signal is larger than the reference frequency signal based on the frequency difference signal, the voltage applied to the semiconductor circuit is increased so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal, and the clock frequency detection signal is When the voltage is smaller than the signal, the applied voltage is lowered, so that the clock margin is stabilized even if the clock frequency of the semiconductor circuit 8 fluctuates, the stability and operating speed of the entire circuit are secured, and thus the reliability is improved. be able to. (Third Embodiment) Next, a clock margin control device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the clock margin control device and a clock synchronous semiconductor circuit to which the clock margin control device is applied. The same parts as those in FIGS. Is affixed with a subscript and its detailed description is omitted, and only different parts will be described here.

【0054】すなわち、本実施の形態装置は、第1の実
施の形態の変形構成であり、具体的には図3に示すよう
に、温度検知部1、基準温度保持部2、温度比較部3及
びクロック周波数制御部7に代えて、周波数検知部1
1、基準周波数保持部12、周波数比較部13a及び冷
却温度制御部21を備えている。
That is, the apparatus of the present embodiment is a modified configuration of the first embodiment, and specifically, as shown in FIG. 3, the temperature detecting unit 1, the reference temperature holding unit 2, and the temperature comparing unit 3 are provided. In place of the clock frequency control unit 7, the frequency detection unit 1
1, a reference frequency holding unit 12, a frequency comparison unit 13a, and a cooling temperature control unit 21.

【0055】ここで、周波数比較部13aは、周波数検
知部11から受ける周波数検出信号と、基準周波数保持
部12から受ける基準周波数信号とを比較し、両信号の
差分に基づいて、標準のクロック周波数から動作中のク
ロック周波数がどの程度高いか低いかを示す周波数差分
信号を冷却温度制御部21に与える機能をもっている。
Here, the frequency comparison unit 13a compares the frequency detection signal received from the frequency detection unit 11 with the reference frequency signal received from the reference frequency holding unit 12, and based on the difference between the two signals, the standard clock frequency. To a cooling temperature control unit 21 with a frequency difference signal indicating how high or low the operating clock frequency is.

【0056】電圧比較部6aは、電圧検知部4から受け
る電圧検出信号と、基準電圧保持部5から受ける基準電
圧信号とを比較し、両信号の差分に基づいて、基準電圧
から印加電圧がどの程度高いか低いかを示す電圧差分信
号を冷却温度制御部21に与える機能をもっている。
The voltage comparison unit 6a compares the voltage detection signal received from the voltage detection unit 4 with the reference voltage signal received from the reference voltage holding unit 5, and the applied voltage from the reference voltage is determined based on the difference between the two signals. It has a function of giving a voltage difference signal indicating whether the voltage is high or low to the cooling temperature control unit 21.

【0057】冷却温度制御部21は、周波数比較部13
aから受ける周波数差分信号及び電圧比較部6aから受
ける電圧差分信号に基づいて、半導体回路21を冷却し
ながらその冷却温度を制御する機能を有し、例えばペル
チェ素子や冷却フィンなどが使用可能となっている。
The cooling temperature control unit 21 includes a frequency comparison unit 13
It has a function of controlling the cooling temperature of the semiconductor circuit 21 while cooling the semiconductor circuit 21 based on the frequency difference signal received from a and the voltage difference signal received from the voltage comparison unit 6a. For example, a Peltier element or a cooling fin can be used. ing.

【0058】次に、このようなクロックマージン制御装
置の動作を説明する。周波数比較部13aは、周波数検
知部11から受ける周波数検出信号と、基準周波数保持
部12から受ける基準周波数信号とを比較し、両信号の
差分に基づいて周波数差分信号を冷却温度制御部21に
与える。
Next, the operation of such a clock margin control device will be described. The frequency comparison unit 13a compares the frequency detection signal received from the frequency detection unit 11 with the reference frequency signal received from the reference frequency holding unit 12, and gives a frequency difference signal to the cooling temperature control unit 21 based on the difference between the two signals. .

【0059】電圧比較部6aは、電圧検知部4から受け
る電圧検出信号と、基準電圧保持部5から受ける基準電
圧信号とを比較し、両信号の差分に基づいて電圧差分信
号を冷却温度制御部21に与える。
The voltage comparison unit 6a compares the voltage detection signal received from the voltage detection unit 4 and the reference voltage signal received from the reference voltage holding unit 5, and based on the difference between the two signals, the voltage difference signal is given to the cooling temperature control unit. Give to 21.

【0060】冷却温度制御部21は、周波数差分信号及
び電圧差分信号に基づいて、半導体回路8の冷却温度を
制御する。すなわち、冷却温度制御部21は、動作中の
クロック周波数に比例して周波数差分信号が大のときに
は冷却温度を高い値に制御して冷却の度合を弱め、周波
数差分信号が小のときには冷却温度を低い値に制御して
冷却の度合を強める。
The cooling temperature control unit 21 controls the cooling temperature of the semiconductor circuit 8 based on the frequency difference signal and the voltage difference signal. That is, the cooling temperature control unit 21 controls the cooling temperature to a high value when the frequency difference signal is large in proportion to the operating clock frequency to weaken the degree of cooling, and when the frequency difference signal is small, the cooling temperature is controlled. Control to a low value to increase the degree of cooling.

【0061】また、冷却温度制御部21は、印加電圧に
比例して電圧差分信号が大のときには冷却温度を高い値
に制御して冷却の度合を弱め、電圧差分信号が小のとき
には冷却温度を低い値に制御して冷却の度合を強める。
Further, the cooling temperature control section 21 controls the cooling temperature to a high value when the voltage difference signal is large in proportion to the applied voltage to weaken the degree of cooling, and when the voltage difference signal is small, the cooling temperature is adjusted. Control to a low value to increase the degree of cooling.

【0062】これにより、クロックマージンを安定化さ
せ、信頼性を向上させることができる。上述したように
第3の実施の形態によれば、冷却温度制御部21が、周
波数比較部13aから送出される周波数差分信号に基づ
いて、周波数検出信号が基準周波数信号よりも大のと
き、デジタル信号の最大伝搬時間を短くするように半導
体回路8を冷却しながらその冷却温度を低下させ、周波
数検出信号が基準周波数信号よりも小のとき、冷却温度
を上昇させるので、第2の実施の形態と同様に、半導体
回路のクロック周波数が変動してもクロックマージンを
安定させ、回路全体の安定性や動作速度を確保し、もっ
て、信頼性を向上させることができる。
As a result, the clock margin can be stabilized and the reliability can be improved. As described above, according to the third embodiment, when the cooling temperature control unit 21 determines that the frequency detection signal is larger than the reference frequency signal based on the frequency difference signal sent from the frequency comparison unit 13a, it outputs a digital signal. Since the cooling temperature is lowered while cooling the semiconductor circuit 8 so as to shorten the maximum propagation time of the signal, and the cooling temperature is raised when the frequency detection signal is smaller than the reference frequency signal, the second embodiment Similarly, even if the clock frequency of the semiconductor circuit fluctuates, the clock margin can be stabilized, the stability of the entire circuit and the operation speed can be ensured, and the reliability can be improved.

【0063】また、冷却温度制御部21が、電圧比較部
6aから送出される電圧差分信号に基づいて、電圧検出
信号が基準電圧信号よりも大のとき、デジタル信号の最
大伝搬時間を長くするように半導体回路8を冷却しなが
らその冷却温度を上昇させ、電圧検出信号が基準電圧信
号よりも小のとき、冷却温度を低下させるので、第1の
実施の形態と同様に、半導体の印加電圧が変動してもク
ロックマージンを安定させ、回路全体の安定性や動作速
度を確保し、もって、信頼性を向上させることができ
る。 (第4の実施の形態)次に、本発明の第4の実施の形態
に係るクロックマージン制御装置について説明する。図
4はこのクロックマージン制御装置の概略構成を示すブ
ロック図である。このクロックマージン制御装置は、印
加電圧制御部30、冷却温度制御部40及びクロック周
波数制御部50に個別に接続された制御目標設定部60
を備えている。
Further, the cooling temperature control unit 21 lengthens the maximum propagation time of the digital signal based on the voltage difference signal sent from the voltage comparison unit 6a when the voltage detection signal is larger than the reference voltage signal. While cooling the semiconductor circuit 8, the cooling temperature is raised, and when the voltage detection signal is smaller than the reference voltage signal, the cooling temperature is lowered. Therefore, as in the first embodiment, the voltage applied to the semiconductor is Even if it fluctuates, the clock margin can be stabilized, the stability of the entire circuit and the operating speed can be secured, and the reliability can be improved. (Fourth Embodiment) Next, a clock margin control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of this clock margin control device. The clock margin control device includes a control target setting unit 60 that is individually connected to the applied voltage control unit 30, the cooling temperature control unit 40, and the clock frequency control unit 50.
It has.

【0064】ここで、印加電圧制御部30は、電圧検知
部31、電圧比較部32及び電圧変化部33を有し、制
御目標設定部60から受ける電圧目標値に基づいて、半
導体回路の印加電圧を制御する機能をもっている。
Here, the applied voltage control unit 30 has a voltage detection unit 31, a voltage comparison unit 32 and a voltage change unit 33, and based on the voltage target value received from the control target setting unit 60, the applied voltage of the semiconductor circuit. Has the function of controlling.

【0065】電圧検知部31は、半導体回路の印加電圧
を電圧変化部33から検出し、電圧検出信号を制御目標
設定部60及び電圧比較部32に与えるものである。電
圧比較部32は、電圧検知部31から受ける電圧検出信
号と、制御目標設定部60から受ける電圧目標値とを比
較し、両信号の差分を示す電圧差分信号を電圧変化部3
3に与えるものである。
The voltage detection unit 31 detects the voltage applied to the semiconductor circuit from the voltage change unit 33 and gives a voltage detection signal to the control target setting unit 60 and the voltage comparison unit 32. The voltage comparison unit 32 compares the voltage detection signal received from the voltage detection unit 31 and the voltage target value received from the control target setting unit 60, and outputs the voltage difference signal indicating the difference between the two signals to the voltage change unit 3.
3

【0066】電圧変化部33は、電圧比較部32から受
ける電圧差分信号を零にするように、半導体回路の印加
電圧を変化させる機能をもっている。冷却温度制御部4
0は、温度検知部41、温度比較部42及び温度変化部
43を有し、制御目標設定部60から受ける温度目標値
に基づいて、半導体回路の周囲温度を制御する機能をも
っている。
The voltage changing section 33 has a function of changing the voltage applied to the semiconductor circuit so that the voltage difference signal received from the voltage comparing section 32 becomes zero. Cooling temperature controller 4
0 has a temperature detection unit 41, a temperature comparison unit 42, and a temperature change unit 43, and has a function of controlling the ambient temperature of the semiconductor circuit based on the temperature target value received from the control target setting unit 60.

【0067】温度検知部41は、半導体回路の周囲温度
を温度変化部33から検出し、温度検出信号を制御目標
設定部60及び温度比較部42に与えるものである。温
度比較部42は、温度検知部41から受ける温度検出信
号と、制御目標設定部60から受ける温度目標値とを比
較し、両信号の差分を示す温度差分信号を温度変化部4
3に与えるものである。
The temperature detecting section 41 detects the ambient temperature of the semiconductor circuit from the temperature changing section 33 and gives a temperature detection signal to the control target setting section 60 and the temperature comparing section 42. The temperature comparison unit 42 compares the temperature detection signal received from the temperature detection unit 41 with the temperature target value received from the control target setting unit 60, and outputs the temperature difference signal indicating the difference between the two signals to the temperature change unit 4.
3

【0068】温度変化部43は、温度比較部42から受
ける温度差分信号を零にするように、半導体回路の周囲
温度を変化させる機能をもっている。クロック周波数制
御部50は、周波数検知部51、周波数比較部52及び
周波数変化部53を有し、制御目標設定部60から受け
る周波数目標値に基づいて、半導体回路のクロック周波
数を制御する機能をもっている。
The temperature changing section 43 has a function of changing the ambient temperature of the semiconductor circuit so that the temperature difference signal received from the temperature comparing section 42 becomes zero. The clock frequency control unit 50 has a frequency detection unit 51, a frequency comparison unit 52, and a frequency change unit 53, and has a function of controlling the clock frequency of the semiconductor circuit based on the frequency target value received from the control target setting unit 60. .

【0069】周波数検知部51は、半導体回路のクロッ
ク周波数を周波数変化部53から検出し、周波数検出信
号を制御目標設定部60及び周波数比較部52に与える
ものである。
The frequency detecting section 51 detects the clock frequency of the semiconductor circuit from the frequency changing section 53 and supplies the frequency detection signal to the control target setting section 60 and the frequency comparing section 52.

【0070】周波数比較部52は、周波数検知部51か
ら受ける周波数検出信号と、制御目標設定部60から受
ける周波数目標値とを比較し、両信号の差分を示す周波
数差分信号を周波数変化部53に与えるものである。
The frequency comparison unit 52 compares the frequency detection signal received from the frequency detection unit 51 with the frequency target value received from the control target setting unit 60, and outputs the frequency difference signal indicating the difference between the two signals to the frequency changing unit 53. To give.

【0071】周波数変化部53は、周波数比較部52か
ら受ける周波数差分信号を零にするように、半導体回路
のクロック周波数を変化させる機能をもっている。制御
目標設定部60は、電圧検知部31、温度検知部41及
び周波数検知部51から個別に受ける夫々の検出信号に
基づいて、電圧比較部32、温度比較部42及び周波数
比較部52に個別に夫々の目標値を与える機能をもって
いる。
The frequency changing section 53 has a function of changing the clock frequency of the semiconductor circuit so that the frequency difference signal received from the frequency comparing section 52 becomes zero. The control target setting unit 60 individually controls the voltage comparison unit 32, the temperature comparison unit 42, and the frequency comparison unit 52 based on the detection signals individually received from the voltage detection unit 31, the temperature detection unit 41, and the frequency detection unit 51. It has a function to give each target value.

【0072】また、制御目標設定部60は、印加電圧、
周囲温度、クロック周波数という3つの要素の検出信号
(電圧検出信号、温度検出信号、周波数検出信号)のう
ち、少なくとも1つの要素の検出信号とその目標値との
差分が大となるとき、クロックマージンを安定させる方
向に残りの要素の目標値を設定変更してその比較部に与
える機能をもっている。なお、目標値の設定変更として
は、回路の動作を安定させる観点から、周囲温度、印加
電圧、クロック周波数の優先順位に従って変更させるこ
とが好ましい。また、差分が大であるか否かは、所定の
基準値との比較により判定可能である。
In addition, the control target setting section 60 controls the applied voltage,
When the difference between the detection signal of at least one of the three detection signals of the ambient temperature and the clock frequency (voltage detection signal, temperature detection signal, frequency detection signal) and its target value is large, the clock margin It has the function of changing the target values of the remaining elements to stabilize them and giving them to the comparison section. It is preferable to change the setting of the target value according to the priority order of the ambient temperature, the applied voltage, and the clock frequency from the viewpoint of stabilizing the operation of the circuit. Whether or not the difference is large can be determined by comparison with a predetermined reference value.

【0073】さらに、制御目標設定部60は、検出信号
と目標値との差分の大であった要素が正常に機能してこ
の差分が小となるとき、残りの要素の目標値を標準に戻
すように設定変更してその比較部に与える機能をもって
いる。
Further, when the element having a large difference between the detection signal and the target value functions normally and the difference becomes small, the control target setting section 60 returns the target values of the remaining elements to the standard. It has the function of changing the setting and giving it to the comparison section.

【0074】次に、このようなクロックマージン制御装
置の動作を説明する。印加電圧制御部30、冷却温度制
御部40及びクロック周波数制御部50は、夫々制御目
標設定部60から個別に与えられる目標値に基づいて、
印加電圧、周囲温度及びクロック周波数のうちで対応す
る要素を制御している。
Next, the operation of such a clock margin control device will be described. The applied voltage control unit 30, the cooling temperature control unit 40, and the clock frequency control unit 50, based on the target values individually given from the control target setting unit 60,
It controls the corresponding elements among the applied voltage, ambient temperature and clock frequency.

【0075】このとき、例えば半導体素子の周囲温度が
大きく上昇して冷却温度制御部40では制御不可となっ
たとする。制御目標設定部60は、冷却温度制御部40
から受ける温度検出信号と、自己が与える温度目標値と
に基づいて、温度検出信号と温度目標値との差分が大で
あることを検出し、この差分の大きさに対応してクロッ
クマージンを大きくするように、電圧目標値を高くして
印加電圧制御部30内の電圧比較部32に与えると共
に、周波数目標値を高くしてクロック周波数制御部50
内の周波数比較部525に与える。
At this time, for example, it is assumed that the ambient temperature of the semiconductor element rises so much that the cooling temperature control section 40 cannot control it. The control target setting unit 60 includes a cooling temperature control unit 40.
It is detected that the difference between the temperature detection signal and the temperature target value is large based on the temperature detection signal received from the controller and the temperature target value given by itself, and the clock margin is increased corresponding to the difference. As described above, the voltage target value is increased and applied to the voltage comparison unit 32 in the applied voltage control unit 30, and the frequency target value is increased and the clock frequency control unit 50.
It is given to the frequency comparison unit 525 inside.

【0076】これにより、クロックマージンを安定させ
ることができる。また、制御目標設定部60は、温度検
出信号と温度目標値との差分が小に復帰すると、この差
分に対応してクロックマージンを小さくするように、電
圧目標値を標準に向けて低くして印加電圧制御部30内
の電圧比較部32に与えると共に、周波数目標値を標準
に向けて低くしてクロック周波数制御部50内の周波数
比較部52に与える。
As a result, the clock margin can be stabilized. Further, when the difference between the temperature detection signal and the temperature target value returns to a small value, the control target setting unit 60 lowers the voltage target value toward the standard so as to reduce the clock margin corresponding to this difference. The voltage target value is given to the voltage comparison section 32 in the applied voltage control section 30 and the frequency target value is lowered toward the standard and given to the frequency comparison section 52 in the clock frequency control section 50.

【0077】これにより、クロックマージンを安定させ
つつ、半導体回路を通常の動作状態に復帰させることが
できる。上述したように第4の実施の形態によれば、印
加電圧制御部30が、半導体回路の印加電圧と所定の電
圧目標値との差分に基づいて、この差分を解消するよう
に印加電圧を制御し、冷却温度制御部40が、半導体回
路の半導体素子の温度と所定の温度目標値との差分に基
づいて、この差分を解消するように半導体素子の温度を
制御し、クロック周波数制御部50が、クロック信号の
発生周期の逆数であるクロック周波数と所定の周波数目
標値との差分に基づいて、この差分を解消するようにク
ロック周波数を制御し、制御目標設定部60が、印加電
圧、半導体素子の温度、クロック周波数の3つの要素の
うち、少なくとも1つの要素が基準値を越えて変動する
とき、クロックマージンを安定させるように、残りの要
素に対応する目標値を変更して該当する上記制御部に与
えるので、半導体回路の印加電圧、半導体素子の温度、
クロック周波数のいずれが変動してもクロックマージン
を安定させ、回路全体の安定性や動作速度を確保し、よ
り一層信頼性を向上させることができる。 (他の実施の形態)なお、上記第4の実施の形態では、
変動する要素を周囲温度とし、残りの制御される要素を
印加電圧及びクロック周波数とする場合について説明し
たが、要素の組合せを変更しても、本発明を同様に実施
して同様の効果を得ることができる。その他、本発明は
その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
As a result, the semiconductor circuit can be returned to the normal operating state while stabilizing the clock margin. As described above, according to the fourth embodiment, the applied voltage controller 30 controls the applied voltage based on the difference between the applied voltage of the semiconductor circuit and the predetermined voltage target value so as to eliminate this difference. Then, the cooling temperature control section 40 controls the temperature of the semiconductor element based on the difference between the temperature of the semiconductor element of the semiconductor circuit and the predetermined temperature target value so as to eliminate this difference, and the clock frequency control section 50 , The clock frequency is controlled so as to eliminate this difference based on the difference between the clock frequency, which is the reciprocal of the clock signal generation period, and the predetermined frequency target value, and the control target setting unit 60 controls the applied voltage, the semiconductor element Change the target value corresponding to the remaining elements to stabilize the clock margin when at least one of the three elements of temperature and clock frequency fluctuates beyond the reference value. Appropriate because it gives to the control unit Te, the applied voltage of the semiconductor circuit, the temperature of the semiconductor element,
Even if any of the clock frequencies changes, the clock margin can be stabilized, the stability and operation speed of the entire circuit can be secured, and the reliability can be further improved. (Other Embodiments) In the above fourth embodiment,
The case has been described in which the fluctuating element is the ambient temperature and the remaining controlled elements are the applied voltage and the clock frequency. However, even if the combination of the elements is changed, the present invention is similarly implemented and the same effect is obtained. be able to. In addition, the present invention can be modified in various ways without departing from the scope of the invention.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、温度検出手段が、半導体回路の半導体素子の温度
を検出し、この検出結果に対応して温度検出信号を送出
し、温度比較手段が、温度検出手段から送出される温度
検出信号と所定の基準温度信号とを比較して両信号の大
小関係を含む差分を検出し、この検出結果に対応して温
度差分信号を送出し、クロック周波数制御手段が、温度
比較手段から送出される温度差分信号に基づいて、温度
検出信号が基準温度信号よりも大のとき、クロック信号
の発生周期を長くするようにクロック信号のクロック周
波数を低下させ、温度検出信号が基準温度信号よりも小
のとき、クロック周波数を上昇させるので、半導体の周
囲温度が変動してもクロックマージンを安定させ、回路
全体の安定性や動作速度を確保し、もって、信頼性を向
上できるクロックマージン制御装置を提供できる。
As described above, according to the invention of claim 1, the temperature detecting means detects the temperature of the semiconductor element of the semiconductor circuit, and sends a temperature detection signal in response to the detection result. The comparing means compares the temperature detection signal sent from the temperature detecting means with a predetermined reference temperature signal to detect a difference including a magnitude relationship between the two signals, and sends a temperature difference signal corresponding to the detection result. The clock frequency control means, based on the temperature difference signal sent from the temperature comparison means, adjusts the clock frequency of the clock signal so as to lengthen the generation cycle of the clock signal when the temperature detection signal is larger than the reference temperature signal. When the temperature detection signal is lower than the reference temperature signal, the clock frequency is increased, which stabilizes the clock margin even if the ambient temperature of the semiconductor fluctuates, and stabilizes and stabilizes the entire circuit. Ensuring speed, it has been possible to provide a clock margin control device capable of improving reliability.

【0079】また、請求項2の発明によれば、印加電圧
制御手段が、請求項1の温度比較手段から送出される温
度差分信号に基づいて、温度検出信号が基準温度信号よ
りも大のとき、デジタル信号の最大伝搬時間を短くする
ように半導体回路の印加電圧を上昇させ、温度検出信号
が基準温度信号よりも小のとき、印加電圧を低下させる
ので、請求項1と同様に、半導体の周囲温度が変動して
もクロックマージンを安定させ、回路全体の安定性や動
作速度を確保し、もって、信頼性を向上できるクロック
マージン制御装置を提供できる。
Further, according to the invention of claim 2, the applied voltage control means determines that the temperature detection signal is larger than the reference temperature signal based on the temperature difference signal sent from the temperature comparison means of claim 1. , The applied voltage of the semiconductor circuit is increased so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal, and the applied voltage is decreased when the temperature detection signal is smaller than the reference temperature signal. It is possible to provide a clock margin control device that stabilizes the clock margin even when the ambient temperature fluctuates, secures stability and operating speed of the entire circuit, and thus can improve reliability.

【0080】さらに、請求項3の発明によれば、電圧検
出手段が、半導体回路の印加電圧を検出し、この検出結
果に対応して電圧検出信号を送出し、電圧比較手段が、
電圧検出手段から送出される電圧検出信号と所定の基準
電圧信号とを比較して両信号の大小関係を含む差分を検
出し、この検出結果に対応して電圧差分信号を送出し、
クロック周波数制御手段が、電圧比較手段から送出され
る電圧差分信号に基づいて、電圧検出信号が基準電圧信
号よりも大のとき、クロック信号の発生周期を短くする
ようにクロック信号のクロック周波数を上昇させ、電圧
検出信号が基準電圧信号よりも小のとき、クロック周波
数を低下させるので、半導体の印加電圧が変動してもク
ロックマージンを安定させ、回路全体の安定性や動作速
度を確保し、もって、信頼性を向上できるクロックマー
ジン制御装置を提供できる。
Further, according to the invention of claim 3, the voltage detecting means detects the applied voltage of the semiconductor circuit, sends out the voltage detection signal corresponding to the detection result, and the voltage comparing means,
The voltage detection signal sent from the voltage detection means is compared with a predetermined reference voltage signal to detect a difference including the magnitude relationship between the two signals, and a voltage difference signal is sent corresponding to the detection result,
The clock frequency control means raises the clock frequency of the clock signal so as to shorten the generation cycle of the clock signal when the voltage detection signal is larger than the reference voltage signal based on the voltage difference signal sent from the voltage comparison means. When the voltage detection signal is smaller than the reference voltage signal, the clock frequency is lowered, so that the clock margin is stabilized even if the voltage applied to the semiconductor fluctuates, and the stability and operating speed of the entire circuit are secured. It is possible to provide a clock margin control device that can improve reliability.

【0081】また、請求項4の発明によれば、冷却温度
制御手段が、請求項3の電圧比較手段から送出される電
圧差分信号に基づいて、電圧検出信号が基準電圧信号よ
りも大のとき、デジタル信号の最大伝搬時間を長くする
ように半導体回路を冷却しながらその冷却温度を上昇さ
せ、電圧検出信号が基準電圧信号よりも小のとき、冷却
温度を低下させるので、請求項3と同様に、半導体の印
加電圧が変動してもクロックマージンを安定させ、回路
全体の安定性や動作速度を確保し、もって、信頼性を向
上できるクロックマージン制御装置を提供できる。
According to the invention of claim 4, the cooling temperature control means determines that the voltage detection signal is larger than the reference voltage signal based on the voltage difference signal sent from the voltage comparison means of claim 3. , The cooling temperature is raised while cooling the semiconductor circuit so as to lengthen the maximum propagation time of the digital signal, and when the voltage detection signal is smaller than the reference voltage signal, the cooling temperature is lowered. In addition, it is possible to provide a clock margin control device that stabilizes the clock margin even when the voltage applied to the semiconductor fluctuates, ensures the stability and operating speed of the entire circuit, and thus improves the reliability.

【0082】さらに、請求項5の発明によれば、周波数
検出手段が、クロック信号の発生周期の逆数であるクロ
ック周波数を検出し、この検出結果に対応して周波数検
出信号を送出し、周波数比較手段が、周波数検出手段か
ら送出される周波数検出信号と所定の基準周波数信号と
を比較して両信号の大小関係を含む差分を検出し、この
検出結果に対応して周波数差分信号を送出し、印加電圧
制御手段が、周波数比較手段から送出される周波数差分
信号に基づいて、周波数検出信号が基準周波数信号より
も大のとき、デジタル信号の最大伝搬時間を短くするよ
うに半導体回路の印加電圧を上昇させ、クロック周波数
検出信号が基準周波数信号よりも小のとき、印加電圧を
低下させるので、半導体回路のクロック周波数が変動し
てもクロックマージンを安定させ、回路全体の安定性や
動作速度を確保し、もって、信頼性を向上できるクロッ
クマージン制御装置を提供できる。
Further, according to the invention of claim 5, the frequency detecting means detects the clock frequency which is the reciprocal of the generation period of the clock signal, and outputs the frequency detection signal corresponding to the detection result to compare the frequencies. The means compares the frequency detection signal sent from the frequency detection means with a predetermined reference frequency signal to detect a difference including a magnitude relationship between the two signals, and sends a frequency difference signal corresponding to the detection result, The applied voltage control means, based on the frequency difference signal sent from the frequency comparison means, changes the applied voltage of the semiconductor circuit so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal when the frequency detection signal is larger than the reference frequency signal. When the clock frequency detection signal is raised and the applied voltage is lowered when the clock frequency detection signal is smaller than the reference frequency signal, even if the clock frequency of the semiconductor circuit fluctuates Down to stabilize the to ensure stability and operation speed of the entire circuit, has been possible to provide a clock margin control device capable of improving reliability.

【0083】また、請求項6の発明によれば、冷却温度
制御手段が、請求項5の周波数比較手段から送出される
周波数差分信号に基づいて、周波数検出信号が基準周波
数信号よりも大のとき、デジタル信号の最大伝搬時間を
短くするように半導体回路を冷却しながらその冷却温度
を低下させ、周波数検出信号が基準周波数信号よりも小
のとき、冷却温度を上昇させるので、請求項5と同様
に、半導体回路のクロック周波数が変動してもクロック
マージンを安定させ、回路全体の安定性や動作速度を確
保し、もって、信頼性を向上できるクロックマージン制
御装置を提供できる。
According to the invention of claim 6, the cooling temperature control means determines that the frequency detection signal is larger than the reference frequency signal based on the frequency difference signal sent from the frequency comparison means of claim 5. , The cooling temperature is lowered while cooling the semiconductor circuit so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal, and the cooling temperature is raised when the frequency detection signal is smaller than the reference frequency signal. Further, it is possible to provide a clock margin control device that stabilizes the clock margin even when the clock frequency of the semiconductor circuit fluctuates, secures the stability and operating speed of the entire circuit, and can improve the reliability.

【0084】さらに、請求項7の発明によれば、印加電
圧制御手段が、半導体回路の印加電圧と所定の電圧目標
値との差分に基づいて、この差分を解消するように印加
電圧を制御し、温度制御手段が、半導体回路の半導体素
子の温度と所定の温度目標値との差分に基づいて、この
差分を解消するように半導体素子の温度を制御し、周波
数制御手段が、クロック信号の発生周期の逆数であるク
ロック周波数と所定の周波数目標値との差分に基づい
て、この差分を解消するようにクロック周波数を制御
し、目標値変更手段が、印加電圧、半導体素子の温度、
クロック周波数の3つの要素のうち、少なくとも1つの
要素が基準値を越えて変動するとき、クロックマージン
を安定させるように、残りの要素に対応する目標値を変
更して該当する上記制御手段に与えるので、半導体回路
の印加電圧、半導体素子の温度、クロック周波数のいず
れが変動してもクロックマージンを安定させ、回路全体
の安定性や動作速度を確保し、より一層信頼性を向上で
きるクロックマージン制御装置を提供できる。
Further, according to the invention of claim 7, the applied voltage control means controls the applied voltage so as to eliminate this difference based on the difference between the applied voltage of the semiconductor circuit and the predetermined voltage target value. The temperature control means controls the temperature of the semiconductor element so as to eliminate this difference based on the difference between the temperature of the semiconductor element of the semiconductor circuit and a predetermined temperature target value, and the frequency control means generates the clock signal. Based on the difference between the clock frequency, which is the reciprocal of the cycle, and the predetermined frequency target value, the clock frequency is controlled so as to eliminate this difference, and the target value changing means applies the applied voltage, the temperature of the semiconductor element,
When at least one of the three elements of the clock frequency fluctuates beyond the reference value, the target values corresponding to the remaining elements are changed and given to the corresponding control means so as to stabilize the clock margin. Therefore, the clock margin control stabilizes the clock margin even when the applied voltage of the semiconductor circuit, the temperature of the semiconductor element, and the clock frequency fluctuates, thereby ensuring the stability and operating speed of the entire circuit and further improving the reliability. A device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るクロックマー
ジン制御装置及びそれの適用されるクロック同期式の半
導体回路の概略構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a clock margin control device according to a first embodiment of the present invention and a clock synchronous semiconductor circuit to which the clock margin control device is applied.

【図2】本発明の第2の実施の形態に係るクロックマー
ジン制御装置及びそれの適用されるクロック同期式の半
導体回路の概略構成を示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a clock margin control device according to a second embodiment of the present invention and a clock synchronous semiconductor circuit to which the same is applied.

【図3】本発明の第3の実施の形態に係るクロックマー
ジン制御装置及びそれの適用されるクロック同期式の半
導体回路の概略構成を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a clock margin control device according to a third embodiment of the present invention and a clock synchronous semiconductor circuit to which the same is applied.

【図4】本発明の第4の実施の形態に係るクロックマー
ジン制御装置の概略構成を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a clock margin control device according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,41…温度検知部、 2…基準温度保持部、 3,3a,42…温度比較部、 4,31…電圧検知部、 5…基準電圧保持部、 6,6a,32…電圧比較部、 7,50…クロック周波数制御部、 8…半導体回路、 11,51…周波数検知部、 12…基準周波数保持部、 13,13a,52…周波数比較部、 14,30…印加電圧制御部、 21,40…冷却温度制御部、 33…電圧変化部、 43…温度変化部、 53…周波数変化部、 60…制御目標設定部。 1, 41 ... Temperature detection unit, 2 ... Reference temperature holding unit, 3, 3a, 42 ... Temperature comparison unit, 4, 31 ... Voltage detection unit, 5 ... Reference voltage holding unit, 6, 6a, 32 ... Voltage comparison unit, 7, 50 ... Clock frequency control unit, 8 ... Semiconductor circuit, 11, 51 ... Frequency detection unit, 12 ... Reference frequency holding unit, 13, 13a, 52 ... Frequency comparison unit, 14, 30 ... Applied voltage control unit, 21, 40 ... Cooling temperature control unit, 33 ... Voltage changing unit, 43 ... Temperature changing unit, 53 ... Frequency changing unit, 60 ... Control target setting unit.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クロック同期式の半導体回路におけるク
ロック信号の発生周期とデジタル信号の最大伝搬時間と
の差であるクロックマージンを一定に制御するためのク
ロックマージン制御装置であって、 前記半導体回路の半導体素子の温度を検出し、この検出
結果に対応して温度検出信号を送出する温度検出手段
と、 前記温度検出手段から送出される温度検出信号と所定の
基準温度信号とを比較して両信号の大小関係を含む差分
を検出し、この検出結果に対応して温度差分信号を送出
する温度比較手段と、 前記温度比較手段から送出される温度差分信号に基づい
て、前記温度検出信号が前記基準温度信号よりも大のと
き、前記クロック信号の発生周期を長くするように前記
クロック信号のクロック周波数を低下させ、前記温度検
出信号が前記基準温度信号よりも小のとき、前記クロッ
ク周波数を上昇させるクロック周波数制御手段とを備え
たことを特徴とするクロックマージン制御装置。
1. A clock margin control device for controlling a clock margin, which is a difference between a generation period of a clock signal and a maximum propagation time of a digital signal in a clock synchronous semiconductor circuit, to a constant value. Temperature detection means for detecting the temperature of the semiconductor element and sending out a temperature detection signal corresponding to the detection result, and comparing both the temperature detection signal sent from the temperature detection means with a predetermined reference temperature signal Of the temperature detection signal based on the temperature difference signal sent from the temperature comparison means and the temperature difference signal sent from the temperature comparison means. When the temperature detection signal is larger than the temperature signal, the clock frequency of the clock signal is lowered so as to lengthen the generation period of the clock signal, and the temperature detection signal is A clock margin control device comprising: a clock frequency control means for increasing the clock frequency when it is smaller than a reference temperature signal.
【請求項2】 請求項1に記載のクロックマージン制御
装置において、 前記クロック周波数制御手段に代えて、 前記温度比較手段から送出される温度差分信号に基づい
て、前記温度検出信号が前記基準温度信号よりも大のと
き、前記デジタル信号の最大伝搬時間を短くするように
前記半導体回路の印加電圧を上昇させ、前記温度検出信
号が前記基準温度信号よりも小のとき、前記印加電圧を
低下させる印加電圧制御手段を備えたことを特徴とする
クロックマージン制御装置。
2. The clock margin control device according to claim 1, wherein the temperature detection signal is the reference temperature signal based on a temperature difference signal sent from the temperature comparison means instead of the clock frequency control means. Is larger than the reference temperature signal, the applied voltage of the semiconductor circuit is increased so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal, and when the temperature detection signal is smaller than the reference temperature signal, the applied voltage is decreased. A clock margin control device comprising a voltage control means.
【請求項3】 クロック同期式の半導体回路におけるク
ロック信号の発生周期とデジタル信号の最大伝搬時間と
の差であるクロックマージンを一定に制御するためのク
ロックマージン制御装置であって、 前記半導体回路の印加電圧を検出し、この検出結果に対
応して電圧検出信号を送出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段から送出される電圧検出信号と所定の
基準電圧信号とを比較して両信号の大小関係を含む差分
を検出し、この検出結果に対応して電圧差分信号を送出
する電圧比較手段と、 前記電圧比較手段から送出される電圧差分信号に基づい
て、前記電圧検出信号が前記基準電圧信号よりも大のと
き、前記クロック信号の発生周期を短くするように前記
クロック信号のクロック周波数を上昇させ、前記電圧検
出信号が前記基準電圧信号よりも小のとき、前記クロッ
ク周波数を低下させるクロック周波数制御手段とを備え
たことを特徴とするクロックマージン制御装置。
3. A clock margin control device for controlling a clock margin, which is a difference between a generation period of a clock signal and a maximum propagation time of a digital signal in a clock-synchronized semiconductor circuit, to be constant, the semiconductor circuit comprising: The voltage detection means that detects the applied voltage and sends out a voltage detection signal corresponding to the detection result, and the voltage detection signal sent from the voltage detection means and a predetermined reference voltage signal are compared to determine the magnitude of both signals. A voltage comparison unit that detects a difference including a relationship and sends a voltage difference signal corresponding to the detection result, and the voltage detection signal is the reference voltage signal based on the voltage difference signal sent from the voltage comparison unit. Is higher than the reference voltage, the clock frequency of the clock signal is increased so that the generation cycle of the clock signal is shortened. And a clock frequency control means for lowering the clock frequency when the signal is smaller than the signal.
【請求項4】 請求項3に記載のクロックマージン制御
装置において、 前記クロック周波数制御手段に代えて、 前記電圧比較手段から送出される電圧差分信号に基づい
て、前記電圧検出信号が前記基準電圧信号よりも大のと
き、前記デジタル信号の最大伝搬時間を長くするように
前記半導体回路を冷却しながらその冷却温度を上昇さ
せ、前記電圧検出信号が前記基準電圧信号よりも小のと
き、前記冷却温度を低下させる冷却温度制御手段を備え
たことを特徴とするクロックマージン制御装置。
4. The clock margin control device according to claim 3, wherein the voltage detection signal is based on a voltage difference signal sent from the voltage comparison means instead of the clock frequency control means. When the voltage detection signal is smaller than the reference voltage signal, the cooling temperature is increased while cooling the semiconductor circuit so as to lengthen the maximum propagation time of the digital signal when the voltage detection signal is smaller than the reference voltage signal. A clock margin control device comprising a cooling temperature control means for reducing the temperature.
【請求項5】 クロック同期式の半導体回路におけるク
ロック信号の発生周期とデジタル信号の最大伝搬時間と
の差であるクロックマージンを一定に制御するためのク
ロックマージン制御装置であって、 前記クロック信号の発生周期の逆数であるクロック周波
数を検出し、この検出結果に対応して周波数検出信号を
送出する周波数検出手段と、 前記周波数検出手段から送出される周波数検出信号と所
定の基準周波数信号とを比較して両信号の大小関係を含
む差分を検出し、この検出結果に対応して周波数差分信
号を送出する周波数比較手段と、 前記周波数比較手段から送出される周波数差分信号に基
づいて、前記周波数検出信号が前記基準周波数信号より
も大のとき、前記デジタル信号の最大伝搬時間を短くす
るように前記半導体回路の印加電圧を上昇させ、前記ク
ロック周波数検出信号が前記基準周波数信号よりも小の
とき、前記印加電圧を低下させる印加電圧制御手段とを
備えたことを特徴とするクロックマージン制御装置。
5. A clock margin control device for controlling a clock margin, which is a difference between a generation period of a clock signal and a maximum propagation time of a digital signal in a clock synchronous semiconductor circuit, to a constant value, the clock margin control device comprising: A frequency detection unit that detects a clock frequency that is the reciprocal of the generation period and sends a frequency detection signal corresponding to the detection result, and compares the frequency detection signal sent from the frequency detection unit with a predetermined reference frequency signal. A frequency comparison means for transmitting a frequency difference signal corresponding to the detection result and a frequency difference signal transmitted from the frequency comparison means. Application of the semiconductor circuit to shorten the maximum propagation time of the digital signal when the signal is greater than the reference frequency signal. A clock margin control device comprising: an applied voltage control means for increasing the voltage and for decreasing the applied voltage when the clock frequency detection signal is smaller than the reference frequency signal.
【請求項6】 請求項5に記載のクロックマージン制御
装置において、 前記印加電圧制御手段に代えて、 前記周波数比較手段から送出される周波数差分信号に基
づいて、前記周波数検出信号が前記基準周波数信号より
も大のとき、前記デジタル信号の最大伝搬時間を短くす
るように前記半導体回路を冷却しながらその冷却温度を
低下させ、前記周波数検出信号が前記基準周波数信号よ
りも小のとき、前記冷却温度を上昇させる冷却温度制御
手段を備えたことを特徴とするクロックマージン制御装
置。
6. The clock margin control device according to claim 5, wherein the frequency detection signal is the reference frequency signal based on a frequency difference signal sent from the frequency comparison means instead of the applied voltage control means. When the frequency detection signal is smaller than the reference frequency signal, the cooling temperature is lowered while cooling the semiconductor circuit so as to shorten the maximum propagation time of the digital signal. A clock margin control device comprising a cooling temperature control means for increasing the temperature.
【請求項7】 クロック同期式の半導体回路におけるク
ロック信号の発生周期とデジタル信号の最大伝搬時間と
の差であるクロックマージンを一定に制御するためのク
ロックマージン制御装置であって、 前記半導体回路の印加電圧と所定の電圧目標値との差分
に基づいて、この差分を解消するように前記印加電圧を
制御する印加電圧制御手段と、 前記半導体回路の半導体素子の温度と所定の温度目標値
との差分に基づいて、 この差分を解消するように前記半導体素子の温度を制御
する温度制御手段と、 前記クロック信号の発生周期の逆数であるクロック周波
数と所定の周波数目標値との差分に基づいて、この差分
を解消するように前記クロック周波数を制御する周波数
制御手段と、 前記印加電圧、前記半導体素子の温度、前記クロック周
波数の3つの要素のうち、少なくとも1つの要素が基準
値を越えて変動するとき、前記クロックマージンを安定
させるように、残りの要素に対応する前記目標値を変更
して該当する前記制御手段に与える目標値変更手段とを
備えたことを特徴とするクロックマージン制御装置。
7. A clock margin control device for controlling a clock margin, which is a difference between a generation period of a clock signal and a maximum propagation time of a digital signal in a clock-synchronized semiconductor circuit, to be constant. Based on the difference between the applied voltage and the predetermined voltage target value, the applied voltage control means for controlling the applied voltage so as to eliminate this difference, the temperature of the semiconductor element of the semiconductor circuit and the predetermined temperature target value Based on the difference, based on the difference between the temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor element so as to eliminate this difference, the clock frequency is a reciprocal of the generation cycle of the clock signal and a predetermined frequency target value, Frequency control means for controlling the clock frequency so as to eliminate this difference, the applied voltage, the temperature of the semiconductor element, the clock frequency When at least one element of the three elements of No. 3 changes above the reference value, the target value corresponding to the remaining elements is changed and given to the corresponding control means so as to stabilize the clock margin. A clock margin control device comprising a target value changing means.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7573301B2 (en) * 2002-12-02 2009-08-11 Silverbrook Research Pty Ltd Temperature based filter for an on-chip system clock

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7573301B2 (en) * 2002-12-02 2009-08-11 Silverbrook Research Pty Ltd Temperature based filter for an on-chip system clock
US7800410B2 (en) 2002-12-02 2010-09-21 Silverbrook Research Pty Ltd Integrated circuit having temperature based clock filter

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