JPH1131024A - 半導体集積回路および半導体集積回路システム - Google Patents

半導体集積回路および半導体集積回路システム

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JPH1131024A
JPH1131024A JP9186699A JP18669997A JPH1131024A JP H1131024 A JPH1131024 A JP H1131024A JP 9186699 A JP9186699 A JP 9186699A JP 18669997 A JP18669997 A JP 18669997A JP H1131024 A JPH1131024 A JP H1131024A
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signal
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skew
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速動作を行うクロック同期式の半導体集積
回路は、配線負荷の大きさの違い等に起因したクロック
と各信号とのスキューが問題になっている。 【解決手段】 同期クロックCLK と所定の回路1から入
力する信号ExtA2, ExtB2とのスキューを低減するスキュ
ー低減回路5を備えた半導体集積回路2であって、前記
スキュー低減回路5は、前記同期クロックCLK と前記所
定の回路1からの入力信号ExtA2, ExtB2とのスキューを
低減する情報を使用して、該半導体集積回路2から該所
定の回路1へ出力する信号の位相を制御し、該所定の回
路1で受け取る信号ExtA1, ExtB1のスキューを低減する
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路およ
び半導体集積回路システムに関し、特に、高速動作を行
うクロック同期式の半導体集積回路に関する。近年、C
PU(Central Processing Unit:マイクロプロセッサ)
の動作周波数(動作クロック)および性能の向上には著
しいものがあり、これに伴って、DRAM(Dynamic Ra
ndom Access Memory) 等のメモリに対しても高速動作が
要求されている。そこで、クロックの高速化と共に、例
えば、クロックの立ち上がりタイミングだけでなくクロ
ックの立ち下がりタイミングにおいてもデータアクセス
を行うDDR(Double Data Rate)型のDRAM等も提
案されている。このように、アクセス−アクセス間隔或
いはクロック周波数が短くなると、例えば、CPUとメ
モリ間でデータの転送を行う各配線(データバス)の配
線負荷に起因する遅延と、CPUおよび各メモリに対し
て同期クロックを供給する配線(クロック線)の配線負
荷に起因する遅延とが異なって、各信号間のスキューが
問題になってくる。そこで、各信号間のスキューを低減
させることのできる半導体集積回路の提供が要望されて
いる。
【0002】
【従来の技術】図1は半導体集積回路が適用されるシス
テムの一例を示すブロック図である。図1において、参
照符号101は第1の半導体集積回路(CPU)を示
し、また、102は第2の半導体集積回路(半導体記憶
装置:メモリ;DRAM)を示している。
【0003】図1に示されるように、例えば、CPU1
01およびメモリ102は、同期クロックCLKが供給
されるクロック線131、並びに、それぞれデータEx
tAおよびExtBが転送されるデータ線(データバ
ス)132,133等を介して接続されている。ところ
で、クロックCLKの速度(周波数)が、例えば、百M
Hz を越えるような高速になると、これらのクロック線
131およびデータ線132,133等における配線負
荷の大きさの違いに起因して、転送される信号の速度
(遅延時間、或いは、位相)の違いが無視できなくな
る。
【0004】すなわち、例えば、CPU101からメモ
リ102へデータ転送をする時に、メモリ102におい
て、転送されたデータ(ExtA,ExtB)とクロッ
クCLKとの間にスキューが存在し、メモリの動作速度
を高速化する上での障害になっている。そこで、この各
信号間におけるスキューを低減するスキュー低減回路
(105)を備えたDRAMが研究・開発されている。
【0005】図2は図1のシステムにおける関連技術と
しての半導体集積回路(スキュー低減回路を備えたDR
AM)を概略的に示すブロック図である。図2におい
て、参照符号105はスキュー低減回路、106はメモ
リ部、141a,141bは入力バッファ、142a,
142bは出力トランジスタ、143a,143bはラ
ッチ回路、そして、144a,144bは出力バッファ
を示している。
【0006】図2に示されるように、スキュー低減回路
(De-skew circuit)105は、クロック線131を介し
て供給されるクロックCLKと、データ線132および
133を介してCPU101から供給される各データ
(例えば、書き込みデータ)ExtAおよびExtBと
のスキューを低減させるために、それぞれシフトレジス
タ152a,152b、遅延回路(入力用遅延回路)1
53a,153b、および、位相比較回路155a,1
55bを備えて構成されている。なお、これらシフトレ
ジスタ152a,152b、入力用遅延回路153a,
153b、および、位相比較回路155a,155b
は、各データExtA,ExtBを転送するデータ線1
32,133の数に応じて設けられることになる。
【0007】この図2に示すメモリ(DRAM:半導体
記憶装置)は、各データ線132,133および入力バ
ッファ141a,141bを介して供給される信号A
0,B0に対して、遅延回路153a,153bを設
け、該遅延回路153a,153bの出力信号A1,B
1をラッチ回路143a,143bへ供給するようにな
っている。ここで、遅延回路153a,153bは、D
LL回路(Delay Locked Loop Circuit )の一部を構成
している。遅延回路153a,153bにおける遅延量
(遅延段の数)は、シフトレジスタ152a,152b
により規定され、該シフトレジスタ152a,152b
に設定される値(遅延段の数に対応)は、遅延部151
を介して供給されるクロックCLKと遅延回路153
a,153bの出力とを位相比較し、スキューが最小と
なるように(同期するように)して決められる。
【0008】ここで、クロック(同期クロック)CLK
に対して所定の遅延量を与える遅延部151は、クロッ
クCLKをデータExtAおよびExtBよりも遅れた
タイミングとし、データExtAおよびExtBを遅延
回路153a,153bにより遅延して該クロックCL
Kとのタイミングを合わせるために設けられている。な
お、上記のクロックCLKと遅延回路153a,153
bの出力との比較およびシフトレジスタ152a,15
2bによる遅延段数の設定は、例えば、キャリブレーシ
ョンモードを設け、該キャリブレーションモードにおい
てだけ行うようになっている。
【0009】図3は図2のスキュー低減回路105の動
作を説明するためのタイミング図である。図3における
ラッチ回路143aおよび143bのデータ取り込みタ
イミングを制御するクロックCLKAおよびCLKB
と、該ラッチ回路143aおよび143bに入力される
信号A1およびB1との比較から明らかなように、異な
る信号線(データ線)132および133を介してCP
U(101)から転送されるデータExtAおよびEx
tBとクロック線131を介して供給されるクロックC
LKとの間のスキューが低減されているのが判る。すな
わち、スキュー低減回路105により、データウィンド
ウDW1の大きさ(ウインドウ幅)を、データウィンド
ウDW2と小さく(狭く)することができ、その結果、
ラッチ回路143aおよび143bの出力信号A2およ
びB2のデータ保持期間を短くして高速動作を行うこと
が可能になる。
【0010】なお、メモリ部106から出力される信号
(データ:読み出しデータ)は、出力バッファ144
a,144b、出力トランジスタ142a,142b、
および、データ線132,133を介してCPU101
へ転送されるようになっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した図1〜図3に
示す半導体集積回路(メモリ)102において、スキュ
ー低減回路105は、あくまでもデータをCPU101
から受けとる際(データ入力時:書き込みデータ)に機
能するものであり、該メモリ102からデータを出力す
る際(データ出力出力:読み出しデータ)には機能せ
ず、例えば、該メモリ102からの読み出しデータを受
け取るCPU101側でのスキューに対しては何ら考慮
されていなかった。
【0012】しかしながら、例えば、CPU101側に
スキュー低減回路を設ける場合、CPU101が複数の
メモリIC或いはメモリモジュールからのデータを受け
取るように構成されていると、データを出力する各メモ
リIC(メモリモジュール)によってもスキューが異な
ることになり、キャリブレーションモードによる固定的
なスキュー補正では対応することが困難であるだけでな
く、スキューを補正する大きさ(遅延量)も大きなもの
となって回路規模が増大することにもなる。
【0013】本発明は、上述した関連技術としての半導
体集積回路が有する課題に鑑み、所定の回路から入力す
る信号のスキューを低減するだけでなく、所定の回路へ
出力する信号に対しても入力信号のスキュー情報を利用
して、該半導体集積回路から出力される信号を受け取る
所定の回路においてもスキューの低減を図ることを目的
とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、同期ク
ロックと所定の回路から入力する信号とのスキューを低
減するスキュー低減回路を備えた半導体集積回路であっ
て、前記スキュー低減回路は、前記同期クロックと前記
所定の回路からの入力信号とのスキューを低減する情報
を使用して、該半導体集積回路から該所定の回路へ出力
する信号の位相を制御するようになっていることを特徴
とする半導体集積回路が提供される。
【0015】本発明の半導体集積回路におけるスキュー
低減回路は、同期クロックと所定の回路から入力する信
号とのスキューを低減するだけでなく、この同期クロッ
クと所定の回路からの入力信号とのスキューを低減する
情報を使用して、半導体集積回路から所定の回路へ出力
する信号の位相も制御するようになっている。これによ
り、所定の回路から入力する信号のスキューを低減する
ことができるだけでなく、半導体集積回路から出力され
る信号を受け取る所定の回路においてもスキューの低減
が可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る半導体集積回路の実施例を説明する。図4は本発明に
係る半導体集積回路が適用されるシステムの一例を示す
ブロック図である。図4において、参照符号1は所定の
回路(第1の半導体集積回路:CPU)を示し、2は半
導体集積回路(第2の半導体集積回路:メモリ;DRA
M)を示し、そして、5はメモリ2に設けられたスキュ
ー低減回路を示している。
【0017】図4に示されるように、例えば、CPU1
およびメモリ2は、同期クロックCLKが供給されるク
ロック線31、並びに、それぞれデータExtA1,E
xtA2およびExtB1,ExtB2が転送されるデ
ータ線(データバス)32,33等を介して接続されて
いる。ここで、データExtA1およびExtB1はC
PU1の入出力部におけるデータ(CPU1からの信号
はデータバス32,33による遅延の影響の無い信号で
あり、また、メモリ2からの信号はデータバス32,3
3による遅延の影響を受けた信号である)を示し、デー
タExtA2およびExtB2はメモリ2の入出力部に
おけるデータ(CPU1からの信号はデータバス32,
33による遅延の影響を受けた信号であり、また、メモ
リ2からの信号はデータバス32,33による遅延の影
響の無い信号である)を示している。
【0018】図5は図4のシステムにおける本発明の半
導体集積回路の一実施例(スキュー低減回路を備えたD
RAM)を概略的に示すブロック図である。図5におい
て、参照符号5はスキュー低減回路、6はメモリ部、4
1a,41bは入力バッファ、42a,42bは出力ト
ランジスタ、43a,43bはラッチ回路、そして、4
4a,44bは出力バッファを示している。
【0019】図5に示されるように、スキュー低減回路
5は、クロック線31を介して供給されるクロックCL
Kと、データ線32および33を介してCPU1から供
給される各データ(例えば、書き込みデータ)ExtA
2およびExtB2とのスキューを低減させるために、
それぞれシフトレジスタ52a,52b、入力用遅延回
路53a,53b、および、位相比較回路55a,55
bを備えて構成されている。さらに、スキュー低減回路
5は、出力バッファ44a,44bと出力トランジスタ
42a,42bとの間に挿入された出力用遅延回路54
a,54bを備えて構成されている。なお、これらシフ
トレジスタ52a,52b、入力用遅延回路53a,5
3b、位相比較回路55a,55b、および、出力用遅
延回路54a,54bは、各データExtA2,Ext
B2を転送するデータ線32,33の数に応じて設けら
れる。
【0020】この図5に示すメモリ(DRAM:半導体
記憶装置)は、各データ線32,33および入力バッフ
ァ41a,41bを介して供給される信号(データ)A
01,B01に対して、入力用遅延回路(前述した図2
における遅延回路153a,153bに対応)53a,
53bを設け、該入力用遅延回路53a,53bの出力
信号A11,B11をラッチ回路43a,43bへ供給
するようになっている。ここで、入力用遅延回路53
a,53bにおける遅延量(各遅延段の数)は、シフト
レジスタ52a,52bにより規定され、該シフトレジ
スタ52a,52bに設定される値(遅延段の数に対
応)は、遅延部51を介して供給されるクロックCLK
と入力用遅延回路53a,53bの出力とを位相比較回
路55a,55bにおいて位相比較し、スキューが最小
となるように(同期するように)して決められる。な
お、これらシフトレジスタ52a,52b、入力用遅延
回路53a,53b、位相比較回路55a,55b、お
よび、出力用遅延回路54a,54bは、各データEx
tA2,ExtB2を転送するデータ線32,33の数
に応じて設けられることになる。
【0021】ここで、クロック(同期クロック)CLK
に対して所定の遅延量を与える遅延部51は、クロック
CLKをデータExtA2およびExtB2よりも遅れ
たタイミングとし、データExtA2およびExtB2
を入力用遅延回路53a,53bにより遅延して該クロ
ックCLKとのタイミングを合わせるようにするために
設けられている。なお、上記のクロックCLKと入力用
遅延回路53a,53bの出力との比較およびシフトレ
ジスタ52a,52bによる遅延段数の設定は、例え
ば、キャリブレーションモードを設け、該キャリブレー
ションモードにおいてだけ行うようになっている。
【0022】上述したCPU(1)からメモリ2へ供給
される信号(入力信号:書き込みデータ)に対するスキ
ュー低減回路5の機能は、前述の図2および図3を参照
して説明した動作と同様である。従って、関連技術とし
て図3を参照して説明したように、異なる信号線32お
よび33を介してCPU(1)から転送されるデータE
xtA2およびExtB2とクロック線31を介して供
給されるクロックCLKとの間のスキューを低減するこ
とができ、ラッチ回路43aおよび43bの出力信号A
21およびB22のデータ保持期間を短くして高速動作
を行うことが可能になる。
【0023】図5に示す本実施例の半導体集積回路(メ
モリ)において、スキュー低減回路5は、さらに、出力
バッファ44a,44bと出力トランジスタ42a,4
2bとの間に挿入された出力用遅延回路54a,54b
を備え、この出力用遅延回路54a,54bの遅延時間
(遅延量)を入力用遅延回路53a,53bの遅延時間
と同じとなるように設定する。具体的に、DLL回路と
して構成された入力用遅延回路53a,53bおよび出
力用遅延回路54a,54bに対して同じ遅延量を持た
せるように遅延ユニットの段数(遅延段の数)をシフト
レジスタ52a,52bにより設定するようになってい
る(なお、スキュー低減回路5の各回路およびその動作
は、図10以降を参照して後に詳述する)。
【0024】すなわち、本実施例の半導体集積回路は、
CPU1からメモリ2へ供給される入力信号(書き込み
データ)と同期クロックCLKとのスキューの情報に基
づいて、メモリ2からCPU1へ出力される出力信号
(読み出しデータ)の出力タイミングを経路(クロック
線31;データ線32,33)のスキューを見込んでず
らすことにより、CPU1における信号(ExtA1,
ExtB1)のスキューを低減させるようになってい
る。
【0025】図6は図5のスキュー低減回路5の動作を
説明するためのタイミング図であり、メモリ部6(メモ
リ2)からCPU1へ出力される信号(読み出しデー
タ)A22,B22に対するスキュー低減回路5の動作
を示すものである。図6に示されるように、メモリ部6
からの出力信号(読み出しデータ)A22,B22と、
出力バッファ44a,44bの出力タイミングを制御す
るクロックCLKAおよびCLKBとは同期している
が、各出力44aおよび44bと各出力トランジスタ4
2aおよび42bとの間に、それぞれ出力用遅延回路5
4aおよび54bを挿入し、各出力用遅延回路54aお
よび54bの遅延時間(遅延量)をそれぞれ対応する入
力用遅延回路53aおよび53bの遅延時間と同じにな
るように各シフトレジスタ52aおよび52bで設定す
る。
【0026】すなわち、メモリ2からCPU1へ出力さ
れる信号(読み出しデータ)であってメモリ2の入出力
部におけるデータExtA2およびExtB2には、そ
れぞれクロック線31と各データ線32および33との
間で生じるであろうスキューに対応した時間SCAおよ
びSCBだけ遅延(スキュー補正)される。その結果、
図6に示されるように、メモリ2からCPU1への出力
信号(データExtA2およびExtB2)が各データ
線32および33を介してCPU1まで転送されたデー
タExtA1およびExtB1(CPU1の入出力部に
おけるデータ)は、クロックCLKに対するスキューが
低減され、従って、各信号(CPU1へ転送された読み
出しデータ)ExtA1とExtB1との間のスキュー
も低減されることになる。その結果、CPU1において
スキュー低減回路を無くすか、或いは、スキュー低減回
路を設けても補正する遅延時間(遅延段数)を低減する
ことが可能になる。
【0027】図7は本発明の半導体集積回路が適用され
るシステムの他の例を示すブロック図であり、図8は図
7のシステムの動作を説明するためのタイミング図であ
る。図7において、参照符号1はCPU(第1の半導体
集積回路),21〜23はそれぞれ半導体集積回路(メ
モリ;DRAM)を示している。前述の図4〜図6を参
照して説明した実施例は、1つのCPU1に対して1つ
のメモリ2で構成されるシステムには有効なものである
が、例えば、1つのCPU1に対して複数のメモリ(2
1〜23)で構成されるシステム(半導体集積回路シス
テム)においては、メモリ間の物理的な配置が異なるた
め、各々のメモリ21〜23からデータが到達する時間
に差が出てしまうために好ましくない。
【0028】そこで、図7に示されるように、1つのC
PU1に対して複数のメモリ21〜23を設けたシステ
ムにおいては、CPU1と各メモリ21〜23とを結ぶ
信号線(タイミング信号用の配線)34を設け、例え
ば、CPU1からそれぞれのメモリ21〜23に対して
データ(書き込みデータ)を出力する場合、CPU1
は、データの出力と同時にタイミング信号TCLKを各
メモリ21〜23に対して出力し、また、各メモリ21
〜23は、CPU1に対してデータ(読み出しデータ)
を出力するのと同時にタイミング信号TCLKを出力す
るようになっている。
【0029】これにより、図8に示されるように、CP
U1(CPU1のデータ入力部)において、例えば、各
メモリ21〜23からのデータを受け取る場合には、当
該各メモリ21〜23から送られてきたタイミング信号
TCLKに同期したデータ(読み出しデータ)を受け取
ることができる。図9は図7のシステムにおける本発明
の半導体集積回路の変形例の要部を概略的に示すブロッ
ク図である。
【0030】上述したように、図7に示すシステムに適
用される半導体集積回路は、タイミング信号TCLKを
使用するが、このタイミング信号TCLKに対してもス
キューの問題があるため、データ信号(ExtA,Ex
tB)におけるスキューの低減と同様に、遅延部51,
シフトレジスタ(タイミング信号のためのシフトレジス
タ)52c,入力用遅延回路(タイミング信号のための
入力用遅延回路)53c,出力用遅延回路(タイミング
信号のための出力用遅延回路)54c,および,位相比
較回路(タイミング信号のための位相比較回路)55c
を設け、CPU1から各メモリ21〜23へ供給される
タイミング信号TCLK(例えば、キャリブレーション
モードにおいて出力される)と同期クロックCLKとの
スキュー情報に基づいて、各メモリ21〜23からCP
U1へデータと同時に出力するタイミング信号TCLK
の位相を制御して、CPU1におけるタイミング信号T
CLKのスキューも低減させるようになっている。すな
わち、図7に示すシステムに適用される半導体集積回路
におけるスキュー低減回路は、図5に示す構成(5)と
共に図7に示す構成(50)も備えている。すなわち、
このスキュー低減回路は、タイミング信号TCLKに関
しても、入力バッファ41c,出力トランジスタ42
c,ラッチ回路43c,および,出力バッファ44cを
備えている。なお、出力バッファ44cは、例えば、電
源電圧Viiに固定した信号を入力すればよい。
【0031】このように、所定の回路(CPU1)と複
数の半導体集積回路(メモリ21〜23)との間でデー
タの転送を行う場合には、タイミング信号TCLKをデ
ータの出力と同じタイミングで出力し、また、このタイ
ミング信号TCLKに対しても入力時のスキュー情報か
ら入力用遅延回路53cおよび出力用遅延回路54cに
対して同じ遅延量を与えて補正することにより、前述し
た図4〜図6の実施例と同様にスキュー低減の効果を発
揮させることができる。なお、タイミング信号TCLK
のスキューの補正は、例えば、キャリブレーションモー
ドにおいて、所定の回路(CPU1)から各半導体集積
回路(メモリ21〜23)に対して順次タイミング信号
TCLKを出力して各シフトレジスタ52cによる入力
用遅延回路53cおよび出力用遅延回路54cの遅延量
の設定を行う。ここで、所定の回路から各半導体集積回
路へ出力されるタイミング信号(図7中の二重の矢印で
示す)は、例えば、所定の回路内部において、同期クロ
ックで制御されるスイッチ手段により生成される。
【0032】以下、本発明の半導体集積回路におけるス
キュー低減回路の各構成回路を詳述する。図10は図5
(図9)のスキュー低減回路におけるシフトレジスタ5
2a(52b,52c)の一構成例を示す回路図であ
る。なお、シフトレジスタ52a,52b,および,5
2cは同様の構成とされている。
【0033】図10に示されるように、シフトレジスタ
52a(52b,52c)は、点線で囲った1ビット分
の遅延制御回路430−2が後述する遅延回路(入力用
遅延回路54aおよび出力用遅延回路54b)の遅延段
に対応するビット数だけ接続された構成となっており、
各段の出力が各遅延段のイネーブル信号φE−1,φE
−2,φE−3になる。なお、図7では3ビット分だけ
描かれているが、実際には、遅延回路の遅延段に対応し
てnビット分だけ設けられている。また、イネーブル信
号φE−1,φE−2,φE−3,…は、その内の1つ
だけが高レベル“H”で、他の全てが低レベル“L”に
なっている。
【0034】具体的に、1ビット分の遅延制御回路43
0−2は、NANDゲート432−2と、インバータ4
33−2で構成されるフリップフロップと、該フリップ
フロップの両端にそれぞれ直列に接続されたトランジス
タ435−2、437−2、438−2、439−2、
および、NORゲート431−2を備えて構成されてい
る。トランジスタ438−2のゲートは、前段の遅延制
御回路のノード5a−2に接続され、また、トランジス
タ439−2のゲートは、後段の遅延制御回路のノード
5a−5に接続されて、前段と後段の信号を受け取るよ
うになっている。さらに、直列接続されているトランジ
スタには、カウントアップする時のセット信号φSEお
よびφSOと、カウントダウンする時のリセット信号φ
REおよびφROが1ビット置きの回路に接続されてい
る。
【0035】すなわち、図10に示されるように、遅延
制御回路430−2では、トランジスタ435−2のゲ
ートにセット信号φSOが供給され、トランジスタ43
7−2にリセット信号φROが供給され、また、遅延制
御回路430−2の前段および後段の両側の回路の各対
応するトランジスタのゲートにはそれぞれセット信号φ
SEおよびリセット信号φREが供給されている。ま
た、NORゲート431−2には、左側の(前段の)回
路のノード5a−1の信号、および、回路430−2の
ノード5a−4の信号が入力される構成になっている。
なお、φRは、シフトレジスタ52a(52b,52
c)における各遅延制御回路をリセットするためのリセ
ット信号であり、電源投入後およびキャリブレーション
開始時等において一時的に低レベル“L”レベルにな
り、その後は高レベル“H”に固定される。
【0036】図11は図10の遅延制御回路の動作を説
明するためのタイミング図である。図11に示されるよ
うに、まず、リセット信号φRが一時的に低レベル
“L”になり、ノード5a−1,5a−3,5a−5が
高レベル“H”、また、5a−2,5a−4,5a−6
が低レベル“L”にリットされる。そして、カウントア
ップする時には、カウントアップ信号(セット信号)φ
SEおよびφSOが交互に高レベル“H”と低レベル
“L”を繰り返す。
【0037】セット信号φSEが低レベル“L”から高
レベル“H”になると、ノード5a−1は接地されて低
レベル“L”になり、また、ノード5a−2は高レベル
“H”に変化する。ノード5a−2が高レベル“H”に
変化したのを受けて、出力信号(イネーブル信号)φE
−1は高レベル“H”から低レベル“L”に変化する。
この状態はフリップフロップにラッチされるので、セッ
ト信号φSEが低レベル“L”に戻ったとしても、イネ
ーブル信号φE−1は低レベル“L”のままである。
【0038】ノード5a−1が低レベル“L”に変化し
たことを受けて、イネーブル信号(出力信号)φE−2
が低レベル“L”から高レベル“H”に変化する。さら
に、ノード5a−2が高レベル“H”に変化したので、
トランジスタ438−2はオン状態になり、セット信号
φSOが低レベル“L”から高レベル“H”になると、
ノード5a−3は接地されて低レベル“L”に、また、
ノード5a−4は高レベル“H”に変化する。そして、
ノード5a−4が高レベル“H”に変化したのを受け
て、イネーブル信号φE−2は高レベル“H”から低レ
ベル“L”に変化する。この状態はフリップフロップに
ラッチされるので、セット信号φSOが低レベル“L”
に戻ったとしても、イネーブル信号φE−2は低レベル
“L”のままである。
【0039】そして、ノード5a−3が低レベル“L”
に変化したことを受けて、イネーブル信号φE−3が低
レベル“L”から高レベル“H”に変化する。図11で
は、セット信号φSEおよびφSOが1パルスずつ出て
いるだけであるが、遅延制御回路が何段にも接続されて
おり、セット信号φSEおよびφSOが交互に高レベル
“H”と低レベル“L”を繰り返せば、出力信号(イネ
ーブル信号)φE(φE−1,φE−2,…,)が高レ
ベル“H”になる段の位置が順次右側にシフトする。従
って、図5(または、図9)における位相比較回路55
a,55b(55c)の比較結果により遅延量を増加さ
せる必要がある場合には、交互にセット信号φSEおよ
びφSOのパルスを入力すればよい。
【0040】カウントアップ信号(セット信号)φSE
およびφSOと、カウントダウン信号(リセット信号)
φREおよびφROとが出力されない状態、すなわち低
レベル“L”である状態が維持されれば、イネーブル信
号φE(φE−1,φE−2,…,)が高レベル“H”
になる段の位置は固定される。従って、位相比較回路5
5a,55b(55c)の比較結果により遅延量を維持
する必要がある場合には、信号φSE、φSO、φRE
およびφROのパルスを入力しないようにする。
【0041】カウントダウンする時には、リセット信号
φREおよびφROのパルスを交互に入力すると、カウ
ントアップ時と逆に出力φEが高レベル“H”になる段
の位置が順次左側にシフトする。従って、図5(また
は、図9)における位相比較回路55a,55b(55
c)の比較結果により遅延量を減少させる必要がある場
合には、交互にセット信号φSEおよびφSOのパルス
を入力すればよい。
【0042】図12は図5(図9)のスキュー低減回路
における入力用遅延回路53a,(53b,53c)お
よび出力用遅延回路54a,(54b,54c)の一構
成例を示す回路図であり、図13は図12の各遅延回路
(1ビット分の遅延段)の動作を説明するためのタイミ
ング図である。図12に示されるように、1ビット分の
遅延段(遅延回路ユニット)400は、2個のNAND
ゲート401,402、および、インバータ403を備
えて構成されている。この1ビット分の遅延回路ユニッ
トの動作は、図13に示されるように、イネーブル信号
φE(図10における各NORゲートの出力信号φE−
1,φE−2,φE−3,…)が高レベル“H”の時に
そのイネーブル信号が供給された遅延段が動作する。こ
こで、イネーブル信号φE−1,φE−2,φE−3,
…は、その内の1つだけが高レベル“H”で他の全てが
低レベル“L”になっており、この高レベル“H”にな
って選択される遅延段までの遅延量が入力用遅延回路5
3a(53b,53c)および出力用遅延回路54a
(54b,54c)に設定される。なお、シフトレジス
タ52a(52b,52c)の出力により選択される遅
延段は、入力用遅延回路および出力用遅延回路において
同じ位置になっており、従って、入力用遅延回路および
出力用遅延回路における遅延量(遅延時間)は等しい値
になる。図12では、イネーブル信号φE−2だけが高
レベル“H”になって該イネーブル信号φE−2が供給
される遅延段までの遅延量が入力IN(信号A01(B
01,C01)および信号A12(B12,C12))に
与えられ、出力OUT(信号A11(B11,C11)
および信号A02(B02,C02)) が得られるよう
になっている。まず、1つの遅延段400に着目する
と、信号φNが低レベル“L”の時には、出力信号ou
tは常に低レベル“L”になり、また、信号φNが高レ
ベル“H”で信号φE(φE−2)が低レベル“L”の
時には、出力信号outは高レベル“H”になる。そし
て、図13に示されるように、信号φNが高レベル
“H”で信号φE(φE−2)が高レベル“H”の時
に、入力信号inが低レベル“L”であれば出力信号o
utは高レベル“H”になり、入力信号inが高レベル
“H”になれば出力信号outは低レベル“L”にな
る。
【0043】図12に示されるように、遅延回路(入力
用および出力用遅延回路)は、1ビット分の遅延段(4
00)を複数段カスケード接続して構成され、例えば、
入力信号in(IN)が低レベル“L”から高レベル
“H”に変化すると、該入力信号INは、高レベル
“H”になるイネーブル信号φE−2が供給されたNA
NDゲート401−2だけを通り抜け、他のNANDゲ
ートでは止められてしまう。
【0044】すなわち、NANDゲート401の一方の
入力として供給されているイネーブル信号φE−2は高
レベル“H”レベルなので、該NANDゲート401の
他方の入力として供給されている入力信号INは反転さ
れてNANDゲート402へ伝えられる。ここで、遅延
段400の右側の遅延段の出力(信号φN)は高レベル
“H”であるから、NANDゲート401の出力(4a
−1)は、NANDゲート402で反転され、さらに、
インバータ403で反転されて左側の遅延段へ伝えられ
る。
【0045】イネーブル信号φEは、φE−2以外は低
レベル“L”になっているので、各遅延段(遅延段40
0の左側の遅延段)では伝えられた信号を直列接続され
たNANDゲートおよびインバータにより2回反転して
次段(さらに左側)の遅延段に伝える。ここで、各遅延
段におけるNANDゲートおよびインバータによる反転
動作に伴う遅延が順次加算され、最終的な出力信号OU
Tとして取り出される。
【0046】このように、活性化された1ビット分の遅
延段(400)を介して、入力信号INは折り返される
ように信号伝達され、最終的な出力信号OUTになる。
つまり、どの部分のイネーブル信号φEを高レベル
“H”にするかにより、遅延量を制御することができ
る。ここで、1ビット分の遅延量は、NANDゲートと
インバータの合計の信号伝搬時間で決定され、この時間
がDLL回路の遅延単位時間になる。そして、遅延回路
全体の遅延時間(遅延量)は、1ビット分の遅延量に通
過する段数を乗じた量になる。
【0047】以上、説明したように、図10および図1
2に示すシフトレジスタおよび遅延回路(入力用および
出力用遅延回路)により、制御信号φSE,φSO,φ
RE,φROとしてパルスを入力することにより、イネ
ーブル信号φE(φE−1,φE−2,…,)が高レベ
ル“H”になる段の位置を1つずつ移動させ、これらの
イネーブル信号φEで遅延回路を制御して遅延量を1単
位(遅延ユニット)ずつ制御するようになっている。
【0048】図14は図5(図9)のスキュー低減回路
における位相比較回路(位相比較部)の一構成例を説明
するための図であり、図15は図14の位相比較回路の
動作を説明するためのタイミング図である。位相比較回
路55a(55b,55c)は、図14に示す位相比較
部と後述する図16に示すカウント信号発生部の2つの
回路部分で構成されている。
【0049】図14において、参照符号φoutおよび
φextは、この位相比較回路で比較する比較対象信号
(入力信号:A11,B11,C11)と比較基準信号
(クロック信号:CLKA,CLKB,CLKC)を示
し、信号φextを基準として信号φoutの位相が判
定され、また、φa〜φeは増幅回路に接続される出力
信号を示している。
【0050】図14に示されるように、位相比較回路5
5a(55b,55c)の位相比較部は、2個のNAN
Dゲートで構成されたフリップフロップ回路421並び
に422、その状態をラッチするラッチ回路425並び
に426、ラッチ回路の活性化信号を生成する回路42
4、および、外部クロック信号φextの位相許容値を
得る1遅延分の遅延回路423を備えて構成されてい
る。
【0051】図15(a)は比較対象信号φoutが比
較基準信号φextよりも位相が進んでいる場合、すな
わち、信号φoutが信号φextより先に低レベル
“L”から高レベル“H”になる場合を示している。信
号φoutと信号φextが共に低レベル“L”の時に
は、フリップフロップ回路421および422のノード
6a−2、6a−3、6a−4、6a−5は全て高レベ
ル“H”になっている。信号φoutが低レベル“L”
から高レベル“H”に変化すると、ノード6a−2およ
び6a−4は共に高レベル“H”から低レベル“L”に
変化する。その後、信号φextが低レベル“L”から
高レベル“H”になり、また、1遅延分遅れてノード6
a−1が低レベル“L”から高レベル“H”になるが、
フリップフロップの両端の電位はすでに確定しているの
で、何ら変化は生じない。結局、ノード6a−2は低レ
ベル“L”、ノード6a−3は高レベル“H”、ノード
6a−4は低レベル“L”、そして、ノード6a−5は
高レベル“H”を維持する。
【0052】一方、信号φextが低レベル“L”から
高レベル“H”に変化したのに応じて、回路424の出
力信号φaは低レベル“L”から高レベル“H”に変化
し、ノード6a−6には、一時的に高レベル“H”レベ
ルになるパルスが印加される。このノード6a−6はラ
ッチ回路425および426のNANDゲートの入力に
なっているので、該NANDゲートが一時的に活性化さ
れて、フリップフロップ回路421および422の両端
の電位状態をラッチ回路425および426に取り込む
ことになる。最終的には、出力信号φbが高レベル
“H”、出力信号φcが低レベル“L”、出力信号φd
が高レベル“H”、そして、出力信号φeが低レベル
“L”になる。
【0053】次に、図15(b)は比較対象信号φou
tと比較基準信号φextの位相がほぼ同じで、信号φ
outが信号φextとほぼ同時に低レベル“L”から
高レベル“H”になる場合を示している。信号φext
の立ち上がり時点とノード6a−1の立ち上がり時点と
の時間差内に、信号φoutが低レベル“L”から高レ
ベル“H”に変化した時、まず、信号φextが低レベ
ル“L”から高レベル“H”になることによってフリッ
プフロップ421のノード6a−3が高レベル“H”か
ら低レベル“L”に変化する。フリップフロップ422
では、ノード6a−1が低レベル“L”のままなので、
逆に、ノード6a−4が高レベル“H”から低レベル
“L”に変化する。その後、ノード6a−1が高レベル
“H”から低レベル“L”に変化するが、フリップフロ
ップ422の状態はすでに決まっているので、何ら変化
は生じない。その後、ノード6a−6が一時的に高レベ
ル“H”になるので、ラッチ回路にはこの状態が記憶さ
れ、結局、出力信号φbが低レベル“L”、出力信号φ
cが高レベル“H”、出力信号φdが高レベル“H”、
そして、出力信号φeが低レベル“L”になる。
【0054】さらに、図15(c)は比較対象信号φo
utが比較基準信号φextよりも位相が遅れており、
φoutがφextより後に低レベル“L”から高レベ
ル“H”になる場合を示している。この場合は、φex
tによって2個のフリップフロップ回路421と422
に変化が生じて、6a−3と6a−5が高レベル“H”
から低レベル“L”に変化する。そして、最終的には、
φbが低レベル“L”、φcが高レベル“H”、φdが
低レベル“L”、φeが高レベル“H”になる。
【0055】このように、信号(比較基準信号)φex
tの立ち上がり時間を基準として、信号(比較対象信
号)φoutの立ち上がり時間がそれ以前に高レベル
“H”になったか、ほぼ同時であったか、或いは、遅れ
て高レベル“H”になったかを検出することが可能にな
る。これらの検出結果を出力信号φb、φc、φd、お
よび、φeの値としてラッチしておき、その値に基づい
て遅延制御回路をカウントアップするか、カウントダウ
ンするかを決めることになる。
【0056】図16は図5(図9)のスキュー低減回路
における位相比較回路(カウント信号発生部)の一構成
例を説明するための図であり、図17は図16の位相比
較回路におけるJKフリップフロップの動作を説明する
ためのタイミング図である。図16に示されるように、
位相比較回路55a(55b,55c)のカウント信号
発生部は、JKフリップフロップ427と、NANDゲ
ートおよびインバー タで構成される増幅部428との
2つの部分を備えて構成されている。JKフリ ップフ
ロップ427には、図14の位相比較部からの出力信号
φaが入力され、 信号φaが低レベル“L”であるか
高レベル“H”であるかに応じてノード7a −9およ
び7a−11の電位が交互に低レベル“L”と高レベル
“H”を繰り返 す仕組みになている。増幅部428
は、JKフリップフロップ427の出力信号 と、信号
φbおよびφdの信号を受けて増幅して出力する。ま
ず、JKフリップフロップ427の動作を図17のタイ
ミングチャートを参照して説明する。時間T1で、信号
φaが高レベル“H”から低レベル“L”に変化する
と、ノード7a−1および7a−10が低レベル“L”
から高レベル“H”に変化する。一方、ノード7a−1
の変化に応じて、ノード7a−5,7a−6および7a
−7が変化するが、信号φaが低レベル“L”であるた
めに、ノード7a−8は変化しない。結局、出力(ノー
ド)7a−9は変化せず、出力7a−11のみが低レベ
ル“L”から高レベル“H”になる。次に、時間T2に
なって、φaが低レベル“L”から高レベル“H”に変
化すると、時間T1での動きと逆にノード7a−8は高
レベル“H”から低レベル“L”に、7a−10は7a
−7が変化しないので変化せず、出力7a−9は低レベ
ル“L”から高レベル“H”に変化し、出力7a−11
は変化しない。このように、JKフリップフロップ回路
427は、信号φaの動きに応じて出力7a−9および
7a−11が交互に高レベル“H”と低レベル“L”を
繰り返す動きをする。
【0057】図18は図16の位相比較回路におけるカ
ウント信号発生部の動作を説明するためのタイミング図
(カウントアップ時)であり、図19は図16の位相比
較回路におけるカウント信号発生部の動作を説明するた
めのタイミング図(カウント維持時)であり、そして、
図20は図16の位相比較回路におけるカウント信号発
生部の動作を説明するためのタイミング図(カウントダ
ウン時)である。次に、増幅部428の動作を、図18
〜図20を参照して説明する。
【0058】図18は、比較基準信号φextの立ち上
がりに対して、比較対象信号φoutが先に低レベル
“L”から高レベル“H”になる場合を示している。こ
の場合の位相比較部からの入力信号は、信号φbが高レ
ベル“H”、信号φcが低レベル“L”、信号φdが高
レベル“H”、そして、信号φeが低レベル“L”であ
る。結局、ノード7a−12が高レベル“H”になり、
ノード7a−13が低レベル“L”に固定され、セット
信号φSOおよびφSEはJKフリップフロップの状態
に応じて変化するが、リセット信号φROおよびφRE
は7a−13が低レベル“L”のために変化しない。
【0059】図19は、比較対象信号φoutが比較基
準信号φextとほぼ同時に低レベル“L”から高レベ
ル“H”になる場合を示している。この場合の位相比較
部からの入力信号は、信号φbが低レベル“L”、信号
φcが高レベル“H”、信号φdが高レベル“H”、そ
して、信号φeが低レベル“L”である。結局、ノード
7a−12および7a−13が低レベル“L”に固定さ
れ、リセット信号φSOおよびφSEはJKフリップフ
ロップの出力が増幅部に影響することはなく、信号φS
O,φSE,φROおよびφREは低レベル“L”に固
定されたままになる。
【0060】図20は、比較対象信号φoutが比較基
準信号φextの立ち上がりに対して遅れて低レベル
“L”から高レベル“H”になる場合を示している。こ
の場合の位相比較部からの入力信号は、信号φbが低レ
ベル“L”、信号φcが高レベル“H”、信号φdが低
レベル“L”、そして、信号φeが高レベル“H”であ
る。結局、ノード7a−12が低レベル“L”に固定さ
れ、ノード7a−13が高レベル“H”に固定され、リ
セット信号φROおよびφREはJKフリップフロップ
の状態に応じて変化するが、セット信号φSOおよびφ
SEはノード7a−13が低レベル“L”のために変化
しない。
【0061】上述したように、本実施例の半導体集積回
路(メモリ)によれば、CPUから入力する信号(書き
込みデータ)のスキューを低減するだけでなく、CPU
へ出力する信号(読み出しデータ)に対しても入力信号
のスキュー情報を利用して、該メモリから出力される信
号を受け取るCPUにおいてもスキューを低減すること
ができる。なお、以上の説明では、本発明に係る半導体
集積回路をメモリ(半導体記憶装置)を例として説明し
たが、同期クロックにより制御され各信号間のスキュー
の低減を必要とするものであれば他の様々な半導体集積
回路に適用されるのはもちろんである。
【0062】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の半導体
集積回路によれば、所定の回路から入力する信号のスキ
ューを低減するだけでなく、所定の回路へ出力する信号
に対しても入力信号のスキュー情報を利用して、該半導
体集積回路から出力される信号を受け取る所定の回路に
おいてもスキューの低減を図ることができ、その結果、
半導体集積回路の動作クロックをさらに高速化すことが
可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体集積回路が適用されるシステムの一例を
示すブロック図である。
【図2】図1のシステムにおける関連技術としての半導
体集積回路を概略的に示すブロック図である。
【図3】図2のスキュー低減回路の動作を説明するため
のタイミング図である。
【図4】本発明に係る半導体集積回路が適用されるシス
テムの一例を示すブロック図である。
【図5】図4のシステムにおける本発明の半導体集積回
路の一実施例を概略的に示すブロック図である。
【図6】図5のスキュー低減回路の動作を説明するため
のタイミング図である。
【図7】本発明の半導体集積回路が適用されるシステム
の他の例を示すブロック図である。
【図8】図7のシステムの動作を説明するためのタイミ
ング図である。
【図9】図7のシステムにおける本発明の半導体集積回
路の他の実施例を概略的に示すブロック図である。
【図10】図5(図9)のスキュー低減回路におけるシ
フトレジスタの一構成例を示す回路図である。
【図11】図10のシフトレジスタの動作を説明するた
めのタイミング図である。
【図12】図5(図9)のスキュー低減回路における入
力用遅延回路および出力用遅延回路の一構成例を示す回
路図である。
【図13】図12の各遅延回路の動作を説明するための
タイミング図である。
【図14】図5(図9)のスキュー低減回路におけるに
おける位相比較回路(位相比較部)の一構成例を説明す
るための図である。
【図15】図14の位相比較回路の動作を説明するため
のタイミング図である。
【図16】図5(図9)のスキュー低減回路におけるに
おける位相比較回路(カウント信号発生部)の一構成例
を説明するための図である。
【図17】図16の位相比較回路におけるJKフリップ
フロップの動作を説明するためのタイミング図である。
【図18】図16の位相比較回路におけるカウント信号
発生部の動作を説明するためのタイミング図(カウント
アップ時)である。
【図19】図16の位相比較回路におけるカウント信号
発生部の動作を説明するためのタイミング図(カウント
維持時)である。
【図20】図16の位相比較回路におけるカウント信号
発生部の動作を説明するためのタイミング図(カウント
ダウン時)である。
【符号の説明】
1…所定の回路(第1の半導体集積回路:CPU) 2…半導体集積回路(第2の半導体集積回路:メモリ;
DRAM) 31…クロック線 32,33…データ線(データバス) 41a,41b…入力バッファ 42a,42b…出力トランジスタ 43a,43b…ラッチ回路 44a,44b…出力バッファ 5…スキュー低減回路 51…遅延部 52a,52b…シフトレジスタ 53a,53b…入力用遅延回路 54a,54b…出力用遅延回路 55a,55b…位相比較回路 6…メモリ部

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同期クロックと所定の回路から入力する
    信号とのスキューを低減するスキュー低減回路を備えた
    半導体集積回路であって、 前記スキュー低減回路は、前記同期クロックと前記所定
    の回路からの入力信号とのスキューを低減する情報を使
    用して、該半導体集積回路から該所定の回路へ出力する
    信号の位相を制御するようになっていることを特徴とす
    る半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、前記スキュー低減回路は、前記所定の回路からの入
    力信号に対して前記同期クロックと前記所定の回路から
    の入力信号とのスキューに応じた遅延時間を与える入力
    用遅延回路と、該半導体集積回路から該所定の回路への
    出力信号に対して該入力用遅延回路と同じ遅延時間を与
    える出力用遅延回路とを具備することを特徴とする半導
    体集積回路。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路におい
    て、前記入力用遅延回路および前記出力用遅延回路を、
    それぞれDLL回路として構成したことを特徴とする半
    導体集積回路。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体集積回路におい
    て、前記スキュー低減回路は、さらに、前記同期クロッ
    クと前記所定の回路からの入力信号とのスキューを比較
    検出する位相比較回路と、該位相比較回路によるスキュ
    ーの検出結果に応じて前記入力用遅延回路および前記出
    力用遅延回路の遅延時間を同じ値として制御するシフト
    レジスタを具備することを特徴とする半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 請求項2記載の半導体集積回路におい
    て、前記半導体集積回路は、キャリブレーションモード
    を有し、該キャリブレーションモードにおいて、前記同
    期クロックと前記所定の回路からの入力信号とのスキュ
    ーを補正するようになっていることを特徴とする半導体
    集積回路。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、前記半導体集積回路は、前記所定の回路へ信号を出
    力する際に、同時にタイミング信号を出力するようにな
    っていることを特徴とする半導体集積回路。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の半導体集積回路におい
    て、前記半導体集積回路は、キャリブレーションモード
    を有し、該キャリブレーションモードにおいて、前記同
    期クロックと前記タイミング信号とのスキューを補正す
    るようになっていることを特徴とする半導体集積回路。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の半導体集積回路におい
    て、前記所定の回路は、前記キャリブレーションモード
    においてタイミング信号を出力するようになっているこ
    とを特徴とする半導体集積回路。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の半導体集積回路におい
    て、前記スキュー低減回路は、さらに、前記キャリブレ
    ーションモードにおいて、前記同期クロックと前記所定
    の回路から入力するタイミング信号とのスキューに応じ
    た遅延時間を与えるタイミング信号のための入力用遅延
    回路と、該半導体集積回路から該所定の回路へ出力され
    る前記タイミング信号に対して該タイミング信号のため
    の入力用遅延回路と同じ遅延時間を与えるタイミング信
    号のための出力用遅延回路とを具備することを特徴とす
    る半導体集積回路。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の半導体集積回路におい
    て、前記タイミング信号のための入力用遅延回路および
    前記タイミング信号のための出力用遅延回路を、それぞ
    れDLL回路として構成したことを特徴とする半導体集
    積回路。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の半導体集積回路にお
    いて、前記スキュー低減回路は、さらに、前記同期クロ
    ックと前記所定の回路から入力するタイミング信号との
    スキューを比較検出するタイミング信号のための位相比
    較回路と、該タイミング信号のための位相比較回路によ
    るスキューの検出結果に応じて前記タイミング信号のた
    めの入力用遅延回路および前記タイミング信号のための
    出力用遅延回路の遅延時間を同じ値として制御するタイ
    ミング信号のためのシフトレジスタを具備することを特
    徴とする半導体集積回路。
  12. 【請求項12】 請求項1〜11のいずれか1項に記載
    の半導体集積回路を使用した半導体集積回路システムで
    あって、前記所定の回路はCPUであり、該半導体集積
    回は該CPUに対してバス接続された半導体記憶装置で
    あることを特徴とする半導体集積回路システム。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の半導体集積回路シス
    テムであって、前記半導体記憶装置は、複数個設けられ
    ていることを特徴とする半導体集積回路システム。
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