JPWO2017122417A1 - 集積回路 - Google Patents

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勝隆 樋口
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Abstract

クロック信号を分配する回路においてクロックスキューを低減する。集積回路は、複数のクロック出力素子とクロック分配素子とを具備する。複数のクロック出力素子は、分配された分配クロック信号に基づいて出力クロック信号を生成して回路に出力する。また、クロック分配素子は、入力された入力クロック信号に基づいて出力クロック信号より電流値の大きなクロック信号を生成して複数の通常クロック分配素子に分配クロック信号として分配する。

Description

本技術は、集積回路に関する。詳しくは、クロック信号を分配する集積回路に関する。
従来より、クロック信号を複数の回路に分配する際に、複数のバッファからなるクロック分配回路が用いられている。このクロック分配回路内のバッファのトポロジとしては、ツリー状のクロックツリー型、網の目状のメッシュ型や、魚の骨に類似した形状のフィッシュボーン型などが挙げられる。例えば、クロックツリー型の一種であるHツリー型を用いるクロック分配回路が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。このHツリー型では、前段のバッファ1つに対して、後段の4つのバッファがHの形状の配線を介して接続される。また、それぞれのバッファの駆動能力は同一である。
Phillip J. Restle, et al., A Clock Distribution Network for Microprocessors, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 36, NO. 5, MAY 2001.
しかしながら、上述の従来技術では、ツリーの段数や分岐が多くなるほど、最終段の回路のそれぞれに分配されるクロック信号の遅延時間の最大値と最小値との差が大きくなるという問題がある。この遅延時間の差は、一般にクロックスキューと呼ばれる。このクロックスキューを低減する方法として、遅延時間を調整するためのバッファを追加する方法が挙げられるが、この方法では回路規模や配線数が増大してしまうおそれがある。このため、クロックスキューの低減が困難であるという問題がある。
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、クロック信号を分配する回路においてクロックスキューを低減することを目的とする。
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第1の側面は、分配された分配クロック信号に基づいて出力クロック信号を生成して回路に出力する複数のクロック出力素子と、入力された入力クロック信号に基づいて上記出力クロック信号より電流値の大きなクロック信号を生成して上記複数のクロック出力素子に上記分配クロック信号として分配するクロック分配素子とを具備する集積回路である。これにより、出力クロック信号より電流値の大きなクロック信号が分配されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記クロック出力素子は、所定サイズの通常トランジスタを備え、上記クロック出力素子は、上記所定サイズより大きなサイズの大型トランジスタを備え、上記通常トランジスタは、上記出力クロック信号を生成し、上記大型トランジスタは、上記分配クロック信号を生成してもよい。これにより、通常トランジスタより大きなサイズの大型トランジスタにより分配クロック信号が生成されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記クロック分配素子の出力端子に接続された本線と、上記本線に接続された支線とをさらに具備し、上記複数のクロック出力素子は、上記支線に挿入され、上記本線の幅は、上記支線より広くてもよい。これにより、支線より幅の広い本線を介してクロック信号が伝送されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、積層された2つの基板をさらに具備し、上記複数のクロック出力素子は、上記2つの基板の一方に配置され、上記クロック分配素子は、上記2つの基板の他方に配置されてもよい。これにより、積層された2つの基板に分散して配置されたクロック分配素子およびクロック出力素子によりクロック信号が分配および出力されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記2つの基板の一方には、所定の電源電位の電源線と上記所定の電源電位より低い電位のグランド線と上記本線と上記支線とがさらに配置され、上記本線は、上記電源線と上記グランド線との間に配置されてもよい。これにより、電磁ノイズが低減するという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記本線は、上記クロック分配素子の入力端子から出力端子への方向に垂直な方向に沿って配線されてもよい。これにより、クロック分配素子の入力端子から出力端子への方向に垂直な方向に沿って配線された本線を介してクロック信号が伝送されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記本線は、上記クロック分配素子の入力端子から出力端子への方向に沿って配線されてもよい。これにより、クロック分配素子の入力端子から出力端子への方向に沿って配線された本線を介してクロック信号が伝送されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、前記クロック分配素子と前記複数のクロック出力素子とに接続されたクロック信号線をさらに具備し、前記クロック信号線は、二次元格子状に配線されてもよい。これにより、メッシュ状に配線されたクロック信号線を介してクロック信号が伝送されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記複数のクロック出力素子のそれぞれは、上記分配クロック信号を反転した信号を上記出力クロック信号として出力し、上記クロック分配素子は、上記入力クロック信号を反転した信号を上記分配クロック信号として分配してもよい。これにより、クロック分配信号を反転した信号が出力されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、前記複数のクロック出力素子のそれぞれは、所定のイネーブル信号によりセットされ、前記入力クロック信号を反転した信号によりリセットされるラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力端子と前記入力クロック信号との論理積を出力するANDゲートとを備えてもよい。これにより、ラッチ回路およびANDゲートを含む素子により、クロック信号が出力されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記クロック分配素子の出力端子は、上記複数のクロック出力素子の全てを含む多角形の重心に配置されてもよい。これにより、多角形の重心に出力端子が配置されたクロック分配素子によってクロック信号が分配されるという作用をもたらす。
本技術によれば、クロック信号を分配する回路においてクロックスキューを低減することができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術の第1の実施の形態における集積回路の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第1の実施の形態におけるクロック分配回路および同期動作回路の一構成例を示す回路図である。 比較例におけるクロック分配回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第1の実施の形態における大型バッファの一構成例を示す回路図である。 本技術の第1の実施の形態の変形例におけるクロック分配回路および同期動作回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第1の実施の形態の変形例における大型インバータの一構成例を示す回路図である。 本技術の第1の実施の形態の変形例におけるICGセルの一構成例を示す回路図である。 本技術の第2の実施の形態におけるクロック分配回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第2の実施の形態における上側基板の配線レイアウトの一例を示す平面図である。 本技術の第2の実施の形態の第1の変形例における上側基板の配線レイアウトの一例を示す平面図である。 本技術の第2の実施の形態の第2の変形例におけるクロック分配回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第3の実施の形態におけるクロック分配回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第3の実施の形態における上側基板の配線レイアウトの一例を示す平面図である。 本技術の第3の実施の形態の第1の変形例における上側基板の配線レイアウトの一例を示す平面図である。 本技術の第3の実施の形態の第2の変形例におけるクロック分配回路の一構成例を示す回路図である。
以下、本技術を実施するための形態(以下、実施の形態と称する)について説明する。説明は以下の順序により行う。
1.第1の実施の形態(通常バッファと大型バッファとを設けた例)
2.第2の実施の形態(通常バッファと大型バッファとを2つの基板に分散して設けた例)
3.第3の実施の形態(クロック信号線の配線方向を変えて通常バッファと大型バッファとを2つの基板に分散して設けた例)
<1.第1の実施の形態>
[集積回路の構成例]
図1は、第1の実施の形態における集積回路10の一構成例を示すブロック図である。この集積回路10は、クロック生成部100、クロック分配回路200および同期動作回路300を備える。
クロック生成部100は、所定の周波数のクロック信号CLKinを生成するものである。例えば、水晶発振器や位相同期回路によりクロック信号が生成される。クロック生成部100は、生成したクロック信号CLKinを信号線109を介してクロック分配回路200に供給する。
クロック分配回路200は、クロック信号CLKinを複数のクロック信号CLKoutに分配して、同期動作回路300に信号線209を介して出力するものである。
同期動作回路300は、クロック分配回路200からのクロック信号CLKoutに同期して、所定の処理を行うものである。
[クロック分配回路の構成例]
図2は、第1の実施の形態におけるクロック分配回路200および同期動作回路300の一構成例を示す回路図である。クロック分配回路200は、複数の通常バッファ211と大型バッファ212と複数の通常バッファ221とを備える。これらのバッファは、例えば、1つの基板に設けられる。また、同期動作回路300は、複数のフリップフロップ310を備える。
通常バッファ211は、例えば、3個設けられる。これらの通常バッファ211は、クロック生成部100と大型バッファ212との間において直列に接続される。また、通常バッファ221は、例えば、9個設けられる。これらの通常バッファ221の入力端子は、大型バッファ212の出力端子に並列に接続される。そして、通常バッファ221の出力端子は、互いに異なるフリップフロップ310に接続される。
なお、通常バッファ211の個数は、3個に限定されない。また、大型バッファ212の前段に通常バッファ211が設けられず、大型バッファ212が直接、クロック生成部100に接続される構成であってもよい。また、通常バッファ221の個数は、2個以上であれば、9個に限定されない。
通常バッファ211は、クロック信号CLKinに基づいて、その信号を増幅するとともに遅延させた信号を生成して後段の素子に出力するものである。
大型バッファ212は、通常バッファ211からのクロック信号CLKinに基づいて、その信号を増幅するとともに遅延させた信号を生成して、複数の通常バッファ221に分配するものである。また、大型バッファ212の駆動能力は、通常バッファ211および221より大きい。このため、大型バッファ212の出力するクロック信号の電流値は、クロック信号CLKoutより大きくなる。なお、大型バッファ212は、特許請求の範囲に記載のクロック分配素子の一例である。
通常バッファ221は、クロック信号CLKinに基づいて、その信号を増幅するとともに遅延させた信号CLKoutを生成してフリップフロップ310に出力するものである。なお、通常バッファ221は、特許請求の範囲に記載のクロック出力素子の一例である。
フリップフロップ310は、クロック信号CLKoutに同期して、データを保持するものである。
なお、通常バッファ221にフリップフロップ310が接続されているが、論理回路など、フリップフロップ310以外の回路や素子が接続される構成であってもよい。また、通常バッファ221に1つのフリップフロップ310が接続されているが、2つ以上の回路や素子が並列に接続される構成であってもよい。
図3は、大型バッファ212を用いない比較例におけるクロック分配回路の一構成例を示す回路図である。この比較例では、通常バッファのそれぞれは、3つまでの後段の通常バッファを駆動することができるものとする。5段目以降で分岐して、クロック信号を9個の回路に分配するためには、同図に例示するように7段の通常バッファが必要となる。
これに対して、駆動能力の大きな大型バッファ212を設けたクロック分配回路200では、図2に例示したようにバッファの段数は5段となり、比較例よりも少なくなる。前述したように、バッファの段数が多くなるほど、クロックスキューが大きくなるため、大型バッファ212を設けることにより、クロックスキューを低減することができる。
また、比較例では通常バッファの個数が19個である。これらの通常バッファの個々の消費電力をQワット(W)とし、配線の電力損失を除外すると、比較例のクロック分配回路の消費電力は19Qである。これに対して、クロック分配回路200では大型バッファ212が1個で、通常バッファ(211および221)が計12個である。駆動能力が通常バッファの3倍の大型バッファ212の消費電力を3Qと概算すると、クロック分配回路200の消費電力は15Qとなり、比較例よりも小さくなる。
さらに、比較例では、4段目まで分岐せず、5段目で2系統に分岐し、6段目および7段目で4系統および9系統に分岐する。これに対して、クロック分配回路200では、4段目まで分岐せず、5段目で9系統に分岐する。このように、クロック分配回路200では比較例に対して分岐が少ないため、配線数が少なく、配線間の配線容量の合計が小さくなる。したがって、配線の電力損失が比較例よりも小さくなる。
[大型バッファの構成例]
図4は、第1の実施の形態における大型バッファ212の一構成例を示す回路図である。この大型バッファ212は、それぞれがP型トランジスタ213およびN型トランジスタ214からなる偶数段(例えば、4段)の反転素子を備える。P型トランジスタ213およびN型トランジスタ214として、例えば、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタが用いられる。
P型トランジスタ213およびN型トランジスタ214は、電源端子と接地端子との間において、直列に接続される。ここで、P型トランジスタ213は電源側に配置され、P型トランジスタ213およびN型トランジスタ214のゲートは、前段の素子に共通に接続される。また、P型トランジスタ213およびN型トランジスタ214の接続点は、後段の素子に接続される。
通常バッファ211および221の構成は、大型バッファ212と同様である。ただし、大型バッファ212のP型トランジスタ213およびN型トランジスタ214のサイズ(ゲート幅など)は、これらの通常バッファよりも大きいものとする。ここで、一般に、ゲート電圧を一定とすると、トランジスタのサイズが大きいほど、ドレイン電流の電流値が大きくなる。このため、大型バッファ212が出力するクロック信号の電流値は、通常バッファよりも大きくなる。したがって、大型バッファ212には、通常バッファ221よりも多くの素子を接続することができる。これにより、バッファの段数を少なくしてクロックスキューを低減することができる。
このように、本技術の第1の実施の形態によれば、大型バッファ212は、通常バッファが出力する信号よりも電流値の大きなクロック信号を分配するため、大型バッファ212を設けない場合よりもバッファの段数を少なくすることができる。これにより、クロックスキューを低減することができる。
[変形例]
上述の第1の実施の形態では、バッファによりクロック信号を分配していたが、バッファ以外の素子(インバータなど)により分配することもできる。この第1の実施の形態における変形例のクロック分配回路200は、バッファ以外の素子によりクロック信号を分配する点において第1の実施の形態と異なる。
図5は、第1の実施の形態の変形例におけるクロック分配回路200および同期動作回路300の一構成例を示す回路図である。この第1の実施の形態の変形例のクロック分配回路200は、通常バッファ211および221の代わりに通常インバータ215および222を備え、大型バッファ212の代わりに大型インバータ216を備える点において第1の実施の形態と異なる。
通常インバータ215および222は、前段の素子からのクロック信号を反転して後段の素子に出力するものである。この通常インバータ215の個数は、偶数個(例えば、2個)である。
大型インバータ216は、通常インバータ215からのクロック信号を反転し、その反転した信号を複数の通常インバータ222に分配するものである。
図6は、第1の実施の形態の変形例における大型インバータ216の一構成例を示す回路図である。この大型インバータ216は、それぞれがP型トランジスタ213およびN型トランジスタ214からなる奇数段(例えば、3段)の反転素子を備える。少なくとも2個の反転素子が必要なバッファと比較して、インバータでは、反転素子は最低1個で済む。
なお、図7に例示するように、通常インバータ222の代わりにICG(Integrated Clock Gating)セル240を設けることもできる。このICGセル240セルは、ラッチ回路241およびAND(論理積)ゲート242を備える。ラッチ回路241のセット端子には、イネーブル信号ENが入力され、リセット端子には、クロック信号の反転信号が入力される。また、ラッチ回路の出力端子は、ANDゲート242の一方の入力端子に接続される。また、ANDゲート242の他方の入力端子には、クロック信号が入力され、出力端子は、後段の素子(フリップフロップ310など)に接続される。イネーブル信号ENは、クロック分配回路200の外部の回路により生成される。
このように、本技術の第1の実施の形態における変形例によれば、インバータ222などによりクロック信号を分配するため、P型トランジスタ213およびN型トランジスタ214からなる反転素子の個数を低減することができる。
<2.第2の実施の形態>
上述の第1の実施の形態では、1つの基板に複数のバッファを設けていたが、バッファの個数が多いほど、実装面積が増大してしまう。この第2の実施の形態のクロック分配回路200は、実装面積を小さくした点において第1の実施の形態と異なる。
図8は、第2の実施の形態におけるクロック分配回路200の一構成例を示す回路図である。この第2の実施の形態のクロック分配回路200は、下側基板210と、その下側基板210に積層された上側基板220とを備える。下側基板210には大型バッファ212が設けられ、上側基板220には、複数の通常バッファ221が設けられる。また、大型バッファ212の前段には通常バッファ211が設けられないものとする。
また、上側基板220には、1本のクロック信号線225と複数のクロック信号線226および209とが配線される。クロック信号線225は、大型バッファ212の入力端子から出力端子への方向をX方向とし、そのX方向に垂直なY方向に沿って配線される。そして、クロック信号線225は、大型バッファ212の出力端子と、クロック信号線226のそれぞれとに接続される。ここで、大型バッファ212とクロック信号線225とは、配線のしやすさなどを考慮してスタックビアなどを介して接続される。クロック信号線226は、クロック信号線225と通常バッファ221の入力端子とに接続され、クロック信号線209は、通常バッファ221の出力端子に接続される。
なお、下側基板210および下側基板220には電源線やグランド線も配線されるが、これらは、記載の便宜上、省略されている。
さらに、クロック信号線225の幅は、クロック信号線226および209より広いものとする。このように、クロック信号線225を背骨(本線)として、その背骨に小骨(支線)としてクロック信号線226および209を接続する配線トポロジは、フィッシュボーン型と呼ばれる。
また、図8における一点鎖線は、大型バッファ212の直下の通常バッファ(221)の全てを囲む多角形のうち最小面積のものを示す。この多角形の重心に略一致する位置に、大型バッファ212の出力端子を配置することが望ましい。大型バッファ212の出力端子を重心に配置することにより、通常バッファ221のそれぞれまでの配線距離を同じ長さに近づけることができる。
なお、図8では、クロック信号線が網の目(二次元格子)状に配線されていないが、図9に例示するように、クロック信号線を網の目状に配線してもよい。このような配線トポロジは、メッシュ型と呼ばれる。
上述のように、大型バッファ212の直下のクロック信号線225の幅を比較的広くすることにより、クロック信号線225における遅延時間を短くすることができる。ここで、クロック分配回路200におけるクロック信号の遅延時間は、バッファにおける遅延時間と、クロック信号線における遅延時間とからなる。
バッファにおける遅延時間Tは、例えば、次の式により求められる。
=R×C×k ・・・式1
={−log(Vout/V−1)} ・・・式2
上式において、Rbは、バッファ内のトランジスタのオン抵抗であり、Cは、駆動する素子の容量である。バッファ内では、N型トランジスタ213およびP型トランジスタ214の一方がオン状態となるが、これらのトランジスタのそれぞれのオン抵抗は、同程度に調整されているものとする。また、Voutは、駆動する素子の出力電位であり、Vは、バッファの供給電位である。遅延時間Tbの単位は、例えば、ピコ秒(ps)であり、容量Cの単位は、例えば、フェムトファラッド(fF)である。また、オン抵抗Rbの単位は、例えば、キロオーム(kΩ)である。
通常バッファ221におけるオン抵抗Rbを、1.0キロオーム(kΩ)とし、容量Cを500フェムトファラッド(fF)とする。そして、VoutおよびVから得られるkbを0.7とすると、式1より通常バッファ221の遅延時間Tbは、約350ピコ秒(ps)となる。
一方、大型バッファ212におけるオン抵抗Rbは、トランジスタのサイズが大きいために、通常バッファ221より小さくなる。大型バッファ212におけるオン抵抗Rを例えば、0.01キロオーム(kΩ)とすると、式1より大型バッファ212の遅延時間は、約3.5ピコ秒(ps)となる。このように、大型バッファ212の遅延時間は、比較的短くなる。
また、クロック信号線における遅延時間Tは、例えば、次の式により求められる。
=R×C×k ・・・式3
={−log(Vout/V−1)} ・・・式4
上式において、Rは、クロック信号線の配線抵抗であり、Vは、クロック信号線の供給電位である。遅延時間Tの単位は、例えば、ピコ秒(ps)であり、配線抵抗Rwの単位は、例えば、キロオーム(kΩ)である。
幅の狭い方のクロック信号線226および209(支線)の配線抵抗Rを1.0キロオーム(kΩ)とし、容量Cを500フェムトファラッド(fF)とする。そして、VoutおよびVから得られるkを0.5とすると、式3より遅延時間Tbは、約250ピコ秒(ps)となる。
一方、幅の広い方のクロック信号線225(本線)の配線抵抗Rは、クロック信号線226および209(支線)よりも小さくなる。例えば、クロック信号線225の幅は、クロック信号線226および209の4倍であるものとする。この場合には、配線抵抗Rが1/4となり、0.25キロオーム(kΩ)となるため、式3よりクロック信号線225の配線遅延は、約60ピコ秒(ps)となる。このように、クロック信号線225の幅を広くすることにより、遅延時間を短くすることができる。
厳密には、クロック信号線225の幅を広くすることにより、配線容量も増大するが、後段の素子とのカップリング容量が支配的であるため、幅を4倍にしても、配線容量は4倍とならない。したがって、式3では配線容量の増大による遅延時間については考慮していない。
上述のように、大型バッファ212を設け、支線より幅の広い本線(クロック信号線225)を配線することにより、少ない段数のバッファで複数のフリップフロップ310などを効率的に駆動することができる。
これに対して、大型バッファ212を設けず、支線と幅の同じ本線を配線する構成では、式1および式3よりバッファやクロック信号線の遅延時間が増大してしまう。これにより、クロックスキューが大きくなってしまう。クロックスキューを低減するには遅延時間を調整するためのバッファを支線に追加する必要があるが、その場合には回路規模や配線数が増大してしまい、非効率的である。
なお、積層した2つの基板(210および220)に、バッファを分散して配置しているが、3つ以上の基板を積層して、それらにバッファを分散して配置してもよい。
図10は、第2の実施の形態における上側基板220の配線レイアウトの一例を示す平面図である。上側基板220には、Y方向に沿って本線であるクロック信号線225が配線され、X方向に沿って、支線であるクロック信号線226が配線される。また、電源線227およびグランド線228がY方向に沿って配線され、電源線229およびグランド線230がX方向に沿って配線される。これらの電源線(227および229)とグランド線(228および230)とは、通常バッファ221の電源端子と接地端子とに接続される。また、電源線の電源電位は、グランド線の接地電位よりも高いものとする。そして、電源線227は、グランド線228とクロック信号線225(本線)との間に配線される。
このように、本技術の第2の実施の形態によれば、積層された複数の基板にバッファを分散して配置したため、単層の基板に配置する場合よりも、実装面積を小さくすることができる。
[第1の変形例]
上述の第2の実施の形態では、電源線227をグランド線228とクロック信号線225との間に配線していたが、上側基板220上の回路や素子をノイズ源とする電磁ノイズや静電ノイズによりクロック信号の信号品質が低下することがある。この第2の実施の形態の変形例のクロック分配回路200は、電磁ノイズや静電ノイズを低減する点において第2の実施の形態と異なる。
図11は、第2の実施の形態の変形例における上側基板220の配線レイアウトの一例を示す平面図である。この第2の実施の形態の変形例の上側基板220は、クロック信号線225(本線)が電源線227とグランド線228との間に配線されている点において第2の実施の形態と異なる。これにより、電源線227とグランド線228とが電磁シールドや静電シールドとして機能し、上側基板220上の回路等をノイズ源とする電磁ノイズや静電ノイズを低減してクロック信号の信号品質を向上させることができる。
このように、本技術の第2の実施の形態における変形例によれば、クロック信号線225を電源線227とグランド線228との間に配線したため、そのシールド効果により電磁ノイズや静電ノイズを低減することができる。
<3.第3の実施の形態>
上述の第2の実施の形態では、Y方向に沿ってクロック信号線225(本線)を配線していたが、実装上、Y方向において配線距離を十分に大きくすることができない場合もある。この場合には、本線をX方向に沿って配線する方法が考えられる。この第3の実施の形態のクロック分配回路200は、クロック信号線225をX方向に沿って配線した点において第2の実施の形態と異なる。
図12は、第3の実施の形態におけるクロック分配回路200の一構成例を示す回路図である。同図に例示するように、第3の実施の形態のクロック分配回路200では、クロック信号線225は、Y方向で無く、X方向に沿って配線される。
なお、図12では、クロック信号線が網の目(二次元格子)状に配線されていないが、図13に例示するように、クロック信号線を網の目状に配線してもよい。
図14は、第3の実施の形態における上側基板220の配線レイアウトの一例を示す平面図である。同図に例示するように、クロック信号線225(本線)は、X方向に沿って配線され、クロック信号線226(支線)は、Y方向に沿って配線される。また、クロック信号線225(本線)は、電源線229とグランド線230との間に配線される。
このように、本技術の第3の実施の形態における変形例によれば、本線であるクロック信号線225をX方向に沿って配線するため、Y方向において配線距離を十分に大きくすることができない基板に通常バッファ221を配置することができる。
[変形例]
上述の第3の実施の形態では、電源線229をグランド線230とクロック信号線225との間に配線していたが、上側基板220上の回路をノイズ源とする電磁ノイズや静電ノイズによりクロック信号の信号品質が低下することがある。この第3の実施の形態の変形例のクロック分配回路200は、電磁ノイズや静電ノイズを低減する点において第3の実施の形態と異なる。
図15は、第3の実施の形態における上側基板220の配線レイアウトの一例を示す平面図である。この第3の実施の形態の変形例の上側基板220は、クロック信号線225(本線)が電源線229とグランド線230との間に配線されている点において第3の実施の形態と異なる。これにより、電源線229とグランド線230とが電磁シールドや静電シールドとして機能し、上側基板220上の回路をノイズ源とする電磁ノイズや静電ノイズを低減してクロック信号の信号品質を向上させることができる。
このように、本技術の第3の実施の形態における変形例によれば、クロック信号線225を電源線229とグランド線230との間に配線したため、そのシールド効果により電磁ノイズや静電ノイズを低減することができる。
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)分配された分配クロック信号に基づいて出力クロック信号を生成して回路に出力する複数のクロック出力素子と、
入力された入力クロック信号に基づいて前記出力クロック信号より電流値の大きなクロック信号を生成して前記複数のクロック出力素子に前記分配クロック信号として分配するクロック分配素子と
を具備する集積回路。
(2)前記クロック出力素子は、所定サイズの通常トランジスタを備え、
前記クロック出力素子は、前記所定サイズより大きなサイズの大型トランジスタを備え、
前記通常トランジスタは、前記出力クロック信号を生成し、
前記大型トランジスタは、前記分配クロック信号を生成する
前記(1)記載の集積回路。
(3)前記クロック分配素子の出力端子に接続された本線と、
前記本線に接続された支線とをさらに具備し、
前記複数のクロック出力素子は、前記支線に挿入され、
前記本線の幅は、前記支線より広い
前記(1)または(2)記載の集積回路。
(4)積層された2つの基板をさらに具備し、
前記複数のクロック出力素子は、前記2つの基板の一方に配置され、
前記クロック分配素子は、前記2つの基板の他方に配置される
前記(3)記載の集積回路。
(5)前記2つの基板の一方には、所定の電源電位の電源線と前記所定の電源電位より低い電位のグランド線と前記本線と前記支線とがさらに配置され、
前記本線は、前記電源線と前記グランド線との間に配置される
前記(4)記載の集積回路。
(6)前記本線は、前記クロック分配素子の入力端子から出力端子への方向に垂直な方向に沿って配線される
前記(4)または(5)記載の集積回路。
(7)前記本線は、前記クロック分配素子の入力端子から出力端子への方向に沿って配線される
前記(4)または(5)記載の集積回路。
(8)前記クロック分配素子と前記複数のクロック出力素子とに接続されたクロック信号線をさらに具備し、
前記クロック信号線は、二次元格子状に配線される
前記(1)記載の集積回路。
(9)前記複数のクロック出力素子のそれぞれは、前記分配クロック信号を反転した信号を前記出力クロック信号として出力し、
前記クロック分配素子は、前記入力クロック信号を反転した信号を前記分配クロック信号として分配する
前記(1)から(8)のいずれかに記載の集積回路。
(10)前記複数のクロック出力素子のそれぞれは、
所定のイネーブル信号によりセットされ、前記入力クロック信号を反転した信号によりリセットされるラッチ回路と、
前記ラッチ回路の出力端子と前記入力クロック信号との論理積を出力するANDゲートとを備える
前記(1)から(8)のいずれかに記載の集積回路。
(11)前記クロック分配素子の出力端子は、前記複数のクロック出力素子の全てを含む多角形の重心に配置される
前記(1)から(10)のいずれかに記載の集積回路。
10 集積回路
100 クロック生成部
200 クロック分配回路
210 下側基板
211、221 通常バッファ
212 大型バッファ
213 Pトランジスタ
214 N型トランジスタ
215、222 通常インバータ
216 大型インバータ
220 上側基板
240 ICGセル
241 ラッチ回路
242 AND(論理積)ゲート
300 同期動作回路
310 フリップフロップ

Claims (11)

  1. 分配された分配クロック信号に基づいて出力クロック信号を生成して回路に出力する複数のクロック出力素子と、
    入力された入力クロック信号に基づいて前記出力クロック信号より電流値の大きなクロック信号を生成して前記複数のクロック出力素子に前記分配クロック信号として分配するクロック分配素子と
    を具備する集積回路。
  2. 前記クロック出力素子は、所定サイズの通常トランジスタを備え、
    前記クロック出力素子は、前記所定サイズより大きなサイズの大型トランジスタを備え、
    前記通常トランジスタは、前記出力クロック信号を生成し、
    前記大型トランジスタは、前記分配クロック信号を生成する
    請求項1記載の集積回路。
  3. 前記クロック分配素子の出力端子に接続された本線と、
    前記本線に接続された支線とをさらに具備し、
    前記複数のクロック出力素子は、前記支線に挿入され、
    前記本線の幅は、前記支線より広い
    請求項1記載の集積回路。
  4. 積層された2つの基板をさらに具備し、
    前記複数のクロック出力素子は、前記2つの基板の一方に配置され、
    前記クロック分配素子は、前記2つの基板の他方に配置される
    請求項3記載の集積回路。
  5. 前記2つの基板の一方には、所定の電源電位の電源線と前記所定の電源電位より低い電位のグランド線と前記本線と前記支線とがさらに配置され、
    前記本線は、前記電源線と前記グランド線との間に配置される
    請求項4記載の集積回路。
  6. 前記本線は、前記クロック分配素子の入力端子から出力端子への方向に垂直な方向に沿って配線される
    請求項4記載の集積回路。
  7. 前記本線は、前記クロック分配素子の入力端子から出力端子への方向に沿って配線される
    請求項4記載の集積回路。
  8. 前記クロック分配素子と前記複数のクロック出力素子とに接続されたクロック信号線をさらに具備し、
    前記クロック信号線は、二次元格子状に配線される
    請求項1記載の集積回路。
  9. 前記複数のクロック出力素子のそれぞれは、前記分配クロック信号を反転した信号を前記出力クロック信号として出力し、
    前記クロック分配素子は、前記入力クロック信号を反転した信号を前記分配クロック信号として分配する
    請求項1記載の集積回路。
  10. 前記複数のクロック出力素子のそれぞれは、
    所定のイネーブル信号によりセットされ、前記入力クロック信号を反転した信号によりリセットされるラッチ回路と、
    前記ラッチ回路の出力端子と前記入力クロック信号との論理積を出力するANDゲートとを備える
    請求項1記載の集積回路。
  11. 前記クロック分配素子の出力端子は、前記複数のクロック出力素子の全てを含む多角形の重心に配置される
    請求項1記載の集積回路。
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