KR100597447B1 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

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KR100597447B1
KR100597447B1 KR1020007001112A KR20007001112A KR100597447B1 KR 100597447 B1 KR100597447 B1 KR 100597447B1 KR 1020007001112 A KR1020007001112 A KR 1020007001112A KR 20007001112 A KR20007001112 A KR 20007001112A KR 100597447 B1 KR100597447 B1 KR 100597447B1
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

소정의 처리를 행하는 논리회로(LOG001)와, 논리회로를 구성하는 MIS트랜지스터의 문턱치를 제어하기 위한 기판 바이어스를 발생하는 디지털ㆍ아날로그 변환회로(DACONV001)와, 지연신호에 따라서 제어신호를 출력하는 전압 제어회로(VCNT001)와, 동작속도를 가변으로 할 수 있는 지연 검출회로(MON001)를 가지고, 지연 검출회로에는 외부로부터 클럭신호(clk001)가 공급되어 지연신호를 출력하고, 전압 제어회로는 지연 검출회로의 지연신호를 입력하여 지연시간에 따른 제어신호를 출력하고, 디지털ㆍ아날로그 변환회로는 전압 제어회로로부터 제어신호를 공급하여 제어신호에 대응한 전압을 발생하고, 논리회로 및 지연 검출회로는 디지털ㆍ아날로그 변환회로로부터 공급되는 전압에 의해 동작속도를 제어하는 것을 특징으로 한다. A logic circuit LOG001 that performs a predetermined process, a digital-analog converter circuit DACONV001 that generates a substrate bias for controlling the threshold of the MIS transistors constituting the logic circuit, and a voltage that outputs a control signal in accordance with a delay signal. It has a control circuit VCNT001 and a delay detection circuit MON001 that can change the operation speed. The delay detection circuit is supplied with a clock signal clk001 from the outside to output a delay signal, and the voltage control circuit detects the delay. The delay signal of the circuit is input to output a control signal according to the delay time. The digital-analog conversion circuit supplies the control signal from the voltage control circuit to generate a voltage corresponding to the control signal. The logic and delay detection circuits are digital. The operation speed is controlled by the voltage supplied from the analog converter circuit.

Description

반도체 집적회로 장치{Semiconductor integrated circuit device}Semiconductor integrated circuit device

본 발명은 반도체 집적회로에 관한 것으로서, 특히 고속동작에 적합한 반도체 집적회로 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device suitable for high speed operation.

본건 출원은 아메리카 합중국에서는, 특허출원08/622,389호(1996년 3월 27일)의 일부 계속출원이며, 그 개시는 본건 출원의 일부를 구성한다. This application is a partial application of Patent Application 08 / 622,389 (March 27, 1996) in the United States of America, the disclosure of which is part of the present application.

CMOS 트랜지스터를 이용한 집적회로는, 제조프로세스 기인의 트랜지스터 치수편차나 동작중의 온도나 전원전압이라고 하는 환경변화에 의해, 특성에 변동이 존재한다. In an integrated circuit using a CMOS transistor, there is a variation in characteristics due to variations in the dimensions of transistors due to the manufacturing process, environmental changes such as temperature during operation and power supply voltage.

1994년 심포지움 온 브이·엘·에스·아이 테크놀로지 다이제스트 오브 테크니컬 페이퍼즈(1994년 6월) 제13페이지에서 제14페이지에 기술되어 있는 바와 같이, MOS 트랜지스터가 미세화함에 따라 프로세스편차에 기인하는 문턱치등의 기본 파라미터의 변동이 크게 된다. Symposium on V.L.S.Technology Digest of Technical Papers, June 1994 The fluctuation of the basic parameter is large.

도 12는 MOS트랜지스터의 치수에 대한 CMOS회로의 지연시간과 그 변동폭을 모식적으로 나타내고 있다. CMOS 집적회로의 설계에서는 도 12의 워스트에 해당하는 지연시간을 고려하지 않으면 안된다. 변동폭의 증가에 의해, 워스트의 지연시간은 미세화를 행하여도 고속화를 제한한다. 여기서, 특성변동을 억제하여 CMOS회로 의 지연시간을 티피컬이나 베스트로 맞출 수 있다면, 회로의 고속화를 추진할 수 있다. Fig. 12 schematically shows the delay time of the CMOS circuit and its variation with respect to the dimensions of the MOS transistor. In the design of a CMOS integrated circuit, a delay time corresponding to the worst of FIG. 12 must be considered. By increasing the fluctuation range, the delay time of the wort is limited even by the speed reduction. Here, if the characteristic variation can be suppressed and the delay time of the CMOS circuit can be adjusted to the peak or the peak, the circuit can be accelerated.

특성변동을 회로적으로 억제하는 방법으로서, 닛케이(일경(日經)) 일렉트로닉스7-28(1997년) 제113쪽에서 제126쪽에서는 모니터회로의 리크전류를 측정하고, 이 전류가 일정한 값이 되도록 기판 바이어스를 변화시키고 있다. 또한, 레플리카 회로의 지연시간을 측정하여 지연시간변화를 검출하여 전원전압을 변동시킴으로써, 특성변동을 억제하는 기술이 서술되어 있다. As a method of suppressing characteristic variations in circuits, the leakage current of the monitor circuit is measured on pages 113 to 126 of Nikkei Electronics 7-28 (1997), and the current is maintained at a constant value. The substrate bias is changing. In addition, a technique of suppressing the characteristic variation by measuring the delay time of the replica circuit, detecting the change in the delay time, and changing the power supply voltage is described.

닛케이 일렉트로닉스7-28(1997년)제113쪽에서 제 126쪽에 서술되어 있는 기술은, 게이트전압이 0V시의 MOS트랜지스터의 리크전류가 일정치가 되도록 기판 바이어스를 제어하고 있다. MOS트랜지스터의 리크전류는 온도가 오르면 상승하므로, 기판 바이어스를 걸어 문턱치를 올리지 않으면 안된다. 이 경우, MOS트랜지스터의 온전류는 온도상승에 의한 이동도의 저하와 문턱치의 상승에 의해 현저하게 저하하고, 그 결과 회로의 속도가 저하하는 결점이 있다. 또한, 지연시간 제어용의 전원전압을 생성하기 위해 인덕턴스와 용량으로 이루어지는 필터를 칩의 밖에 형성하여 이용하고 있다. 필터의 출력전압이 안정하는 데는 수 μ초 정도 걸리므로, 제어신호의 안정시간이 길고, 불안정하게 되기 쉽다. 이 때문에, 제어정밀도를 올릴 수 없다. 필터에 이용하는 용량이나 인덕턴스를 피제어회로와 동일칩 상에서 형성하려고 하면, 면적이 크게 된다고 하는 문제도 있다. The technique described in Nikkei Electronics 7-28 (1997) on page 113 to page 126 controls the substrate bias so that the leakage current of the MOS transistor when the gate voltage is 0V is constant. Since the leakage current of the MOS transistor rises with increasing temperature, a threshold must be raised by biasing the substrate. In this case, the on-state current of the MOS transistor is remarkably lowered due to the decrease in mobility due to the temperature rise and the increase in the threshold, and as a result, the speed of the circuit decreases. In addition, in order to generate a power supply voltage for controlling the delay time, a filter having an inductance and a capacitance is formed outside the chip. Since the output voltage of the filter stabilizes for several μs, the settling time of the control signal is long and tends to be unstable. For this reason, control precision cannot be raised. If the capacitance and inductance used for the filter are to be formed on the same chip as the controlled circuit, there is a problem that the area becomes large.

또한, 특개평 4-247653호에서는 게이트회로의 지연시간의 편차를 억제하기 위해서, 지연시간 검출회로를 설치하고, 검출결과에 기초하여 게이트회로의 기판바 이어스를 제어한다고 하는 개념이 나타나 있다. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-247653 discloses the concept of providing a delay time detection circuit and controlling the substrate bias of the gate circuit based on the detection result in order to suppress the variation in the delay time of the gate circuit.

게다가, 특개평5-152935호에서는 용량성 필터나 차지펌프를 이용하여 기판 바이어스의 제어를 행하고, 소자의 편차를 억제하여, 수율을 향상하는 개념이 나타나 있다. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-152935 discloses a concept of controlling substrate bias by using a capacitive filter or a charge pump, suppressing variations in devices, and improving yield.

또한, 특개평8-274620호에는 기준클럭신호를 이용하여 회로의 지연량을 검출하고, 검출결과에 기초하여 회로의 기판바이어스를 제어한다고 하는 개념이 나타나있다. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-274620 discloses a concept of detecting a delay amount of a circuit using a reference clock signal and controlling a substrate bias of the circuit based on the detection result.

<발명의 개시><Start of invention>

본 발명의 과제는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하는 것에 있다. An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art.

즉, 본원 발명자들은 상기 종래기술을 현실의 반도체 집적회로장치에 적용한 경우에 문제로 될 과제를 상세하게 검토하고, 본원 발명을 제안하는 것이다. 본원 발명은 MOS(MIS)트랜지스터에 의해 구성되는 반도체 집적회로에 있어서, CMOS회로의 특성변동의 억제를 짧은 안정시간이며 동시에 소면적으로 행하고, 제어정밀도를 상승시키고, 주회로의 동작속도 향상을 도모할 수 있는 반도체 집적회로를 제공하고자 하는 것이다. That is, the inventors of the present application examine in detail the problem that will be a problem when the prior art is applied to a real-world semiconductor integrated circuit device, and propose the present invention. In the semiconductor integrated circuit constituted by the MOS (MIS) transistor, the present invention suppresses the characteristic variation of the CMOS circuit with a short settling time and at the same time, increases the control precision and improves the operation speed of the main circuit. It is to provide a semiconductor integrated circuit capable of.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 대표적인 실시예에 의한 반도체 집적회로장치는 소정의 처리를 행하는 논리회로와, 논리회로를 구성하는 MIS트랜지스터에 기판 바이어스를 공급하는 기판 바이어스 제어회로로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 논리회로는 MIS트랜지스터로 형성되고, 논리회로의 특성변동에 따라서, 기판 바이어스 제어회로가 적합한 기판 바이어스를 MIS 트랜지스터에 공급한다. MIS 트랜지스터의 문턱치는 기판 바이어스를 변화시키는 것으로 변화하고, 논리회로의 특성변동은 억제된다. 논리회로의 특성은 지연시간으로서 검출되고, 지연시간의 변화량을 디지털량으로 변환한다. 이 결과, 기판 바이어스제어회로는 디지털회로로 구성할 수 있게 되어, 제어전압의 안정시간이 짧고, 회로규모도 작게 된다. In order to solve the above problems, a semiconductor integrated circuit device according to a representative embodiment of the present invention comprises a logic circuit for performing a predetermined process and a substrate bias control circuit for supplying a substrate bias to a MIS transistor constituting the logic circuit. It features. The logic circuit is formed of a MIS transistor, and the substrate bias control circuit supplies a suitable substrate bias to the MIS transistor in accordance with the variation of the characteristics of the logic circuit. The threshold of the MIS transistor is changed by changing the substrate bias, and the variation of the characteristics of the logic circuit is suppressed. The characteristic of the logic circuit is detected as the delay time, and converts the amount of change in the delay time into a digital amount. As a result, the substrate bias control circuit can be constituted by a digital circuit, so that the settling time of the control voltage is short and the circuit size is also small.

본원 발명의 전형적인 구성예로서는 소정의 처리를 행하는 논리회로와, 논리회로를 구성하는 MIS 트랜지스터의 문턱치를 제어하기 위한 기판 바이어스를 발생하는 디지털ㆍ아날로그 변환회로와, 지연신호에 따라서 제어신호를 출력하는 전압 제어회로와, 동작속도를 가변으로 할 수 잇는 지연 검출회로를 가지고, 지연 검출회로에는 외부로부터 클럭신호가 공급되어 지연신호를 출력하고, 전압 제어회로는 지연 검출회로의 지연신호를 입력하여 지연시간에 따른 제어신호를 출력하고, 디지털ㆍ아날로그 변환회로는 전압 제어회로로부터 제어신호가 공급되어 제어신호에 대응한 전압을 발생하고, 논리회로 및 지연 검출회로는 디지털ㆍ아날로그 변환회로로부터 공급되는 전압에 의해 동작속도를 제어하는 것을 특징으로 한다. As a typical structural example of this invention, the logic circuit which performs a predetermined process, the digital-analog conversion circuit which produces the board | substrate bias for controlling the threshold of the MIS transistor which comprises a logic circuit, and the voltage which outputs a control signal according to a delay signal It has a control circuit and a delay detection circuit that can vary the operation speed, the clock signal is supplied to the delay detection circuit from the outside to output the delay signal, and the voltage control circuit inputs the delay signal of the delay detection circuit to delay time. And a control signal supplied from the voltage control circuit to generate a voltage corresponding to the control signal, and the logic circuit and the delay detection circuit to the voltage supplied from the digital analog conversion circuit. It is characterized by controlling the operation speed.

이 예에서는 제어회로의 주요부분이 디지털신호를 취급하는 구성으로 되어있기 때문에, 회로구성이 간단하다. 또한, 제어회로부분을 피제어회로와 다른 칩으로 나누는 것도 가능하게 된다. In this example, since the main part of the control circuit is configured to handle digital signals, the circuit configuration is simple. It is also possible to divide the control circuit portion into chips different from the controlled circuit.

각 회로의 전형예로서는 지연 검출회로는 클럭듀티변환회로와 지연 모니터회로로 구성되고, 전압 제어회로는 지연 비교회로로 구성되고, 디지털ㆍ아날로그변환회로는 기판 바이어스 발생회로로 구성되어, 클럭듀티변환회로는 외부로부터 클럭신호를 받아 임의의 듀티비의 클럭신호를 출럭하는 것이다. As a typical example of each circuit, the delay detection circuit consists of a clock duty conversion circuit and a delay monitor circuit, the voltage control circuit consists of a delay comparison circuit, and the digital and analog conversion circuit consists of a substrate bias generation circuit. Is a clock signal of an arbitrary duty ratio and receives a clock signal from the outside.

또한, 또 다른 예로서는 지연 모니터회로는 클럭듀티변환회로의 출력신호를 일정한 지연시간을 가지고 출력하여, 지연 비교회로는 클럭듀티변환회로와 지연 모니터회로의 출력신호의 지연시간차를 비교하여 차에 따른 신호를 출력하고, 기판 바이어스 발생회로는 지연 비교회로의 출력신호에 따라 기판 바이어스를 발생하고, 논리회로 및 지연 모니터회로는 기판 바이어스 발생회로가 발생하는 기판 바이어스에 의해 지연시간이 억제된다. As another example, the delay monitor circuit outputs the output signal of the clock duty conversion circuit with a constant delay time, and the delay comparison circuit compares the delay time difference between the output signal of the clock duty conversion circuit and the delay monitor circuit and compares the signal according to the difference. The substrate bias generation circuit generates a substrate bias according to the output signal of the delay comparison circuit, and the delay time is suppressed by the substrate bias generated by the substrate bias generation circuit.

다른 전형예로서는, 지연 검출회로가 분주회로와 발진회로로 구성되고, 전압 제어회로가 위상주파수 검출회로와 위상주파수 제어회로로 구성되고, 디지털ㆍ아날로그 변환회로가 전압 발생회로로 구성되며, 외부클럭은 분주회로에 공급되어 그 주파수를 임의로 분주하고, 위상주파수 검출회로는 분주회로의 분주신호와 발진회로의 출력신호의 위상 및 주파수를 비교하여 차에 따른 출력신호를 내고, 위상주파수 제어회로는 상기 위상주파수 검출회로의 출력신호에 따라 제어신호를 출력하고, 전압 발생회로는 위상주파수 제어회로의 제어신호에 따라 기판 바이어스를 발생하고, 논리회로 및 발진회로는 전압 발생회로가 발생하는 기판 바이어스에 의해 동작속도를 제어한다. As another typical example, the delay detection circuit consists of a frequency divider circuit and an oscillation circuit, the voltage control circuit consists of a phase frequency detection circuit and a phase frequency control circuit, the digital-analog conversion circuit consists of a voltage generator circuit, and the external clock The frequency is supplied to the frequency divider circuit, and the frequency is arbitrarily divided. The phase frequency detection circuit compares the phase and frequency of the frequency divider signal of the frequency divider circuit and the output signal of the oscillator circuit, and outputs the output signal according to the difference. The control signal is output in accordance with the output signal of the frequency detection circuit, the voltage generation circuit generates a substrate bias in accordance with the control signal of the phase frequency control circuit, and the logic and oscillation circuits operate by the substrate bias generated by the voltage generation circuit. To control the speed.

게다가, 바람직한 예로서는 pMOS 회로와 nMOS회로를 각각으로 제어하는 예가 있다. In addition, as a preferable example, there is an example in which the pMOS circuit and the nMOS circuit are respectively controlled.

즉, 지연 검출회로가 pMOS트랜지스터의 문턱치변화를 검출하는 pMOS지연 검출회로와 nMOS트랜지스터의 문턱치 변화를 검출하는 nMOS지연 검출회로로 구성되고, 전압 제어회로와 디지털ㆍ아날로그변환회로가 각각 pMOS트랜지스터용과 nMOS트랜지스터용으로 2회로씩 구성되고, pMOS트랜지스터용 디지털ㆍ아날로그변환회로가 발생하는 pMOS트랜지스터용 기판 바이어스로 pMOS지연 검출회로의 동작속도가 제어되고, nMOS트랜지스터용 디지털ㆍ아날로그 변환회로가 발생하는 nMOS트랜지스터용 기판 바이어스로 nMOS지연회로의 동작속도가 제어된다. That is, the delay detection circuit is composed of a pMOS delay detection circuit that detects a threshold change of a pMOS transistor and an nMOS delay detection circuit that detects a threshold change of an nMOS transistor, and a voltage control circuit and a digital-analog conversion circuit are used for a pMOS transistor and an nMOS, respectively. An nMOS transistor composed of two circuits for transistors, a pMOS transistor substrate bias in which a digital-to-analog conversion circuit for a pMOS transistor is generated, the operation speed of the pMOS delay detection circuit is controlled, and a digital-to-analog conversion circuit for an nMOS transistor is generated. The operating speed of the nMOS delay circuit is controlled by the substrate bias.

본원 발명에서는, 회로를 구성하는 트랜지스터의 기판 바이어스를 제어함으로써, 트랜지스터의 문턱치를 제어하고, 이것에 의해 회로의 동작속도를 제어한다. 여기에서 트랜지스터의 문턱치가 내려가면, 소위 서브드레시홀드 리크전류(게이트 소스 사이의 리크전류)가 증대한다. 리크전류가 증대하는 결과, 회로의 온도가 상승하고, 회로의 지연시간이 증대한다. In the present invention, the threshold of the transistor is controlled by controlling the substrate bias of the transistor constituting the circuit, thereby controlling the operating speed of the circuit. When the threshold of the transistor is lowered here, the so-called sub-threshold leakage current (leak current between gate sources) increases. As a result of the increase in the leakage current, the temperature of the circuit rises and the delay time of the circuit increases.

따라서, 회로의 지연시간을 검출하고, 지연시간이 증대한 경우에 회로를 구상하는 트랜지스터의 문턱치를 내려 지연시간을 감소시키는 제어를 행하는 경우, 무엇인가의 리미터를 설치하지 않으면, 문턱치가 내려가는 방향으로 기판 바이어스가 계속 인가되고, 최종적으로 회로가 열폭주에 도달할 위험성이 있다. Therefore, when the delay time of the circuit is detected and the control is performed to reduce the delay time by lowering the threshold value of the transistor that envisions the circuit when the delay time is increased, the threshold value is lowered if no limiter is provided. There is a risk that the substrate bias will continue to be applied and the circuit will eventually reach thermal runaway.

그래서, 본원 발명에서는 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하는 피제어회로와, 피제어회로의 트랜지스터의 기판 바이어스를 제어하는 제어회로를 가지고, 트랜지스터의 문턱치를 변화시키는 반도체 집적회로장치에 있어서, 제어회로는 기판 바이어스를 소정의 범위내에서 제어하기 위한 리미터에 의해 장치를 구성하는 것을 제안한다. Thus, in the present invention, in a semiconductor integrated circuit device having a controlled circuit including at least one transistor and a control circuit for controlling the substrate bias of the transistor of the controlled circuit, the control circuit is a substrate. It is proposed to configure the device by a limiter for controlling the bias within a predetermined range.

일예로서는 리미터는 트랜지스터의 리크전류를 검출하는 리크전류 검출회로를 가지고, 리크전류가 일정한 값이상으로 증가하면 제어회로의 기판 바이어스제어를 정지하는 것을 특징으로 한다. As an example, the limiter has a leak current detection circuit for detecting a leak current of the transistor, and the substrate bias control of the control circuit is stopped when the leak current increases above a certain value.

논리회로를 구성하는 MIS트랜지스터의 문턱치를 제어하기 위한 기판 바이어스를 발생하는 디지털ㆍ아날로그 변환회로를 이용하는 경우에는 리크전류가 일정치 이상으로 증가한 때에, 디지털ㆍ아날로그 변환회로의 출력전압을 고정하도록 구성하는 것으로, 리크전류의 증가에 한계를 줄 수 있다. When using a digital-analog conversion circuit that generates a substrate bias for controlling the threshold of the MIS transistor constituting the logic circuit, the output voltage of the digital-analog conversion circuit is fixed when the leakage current increases above a certain value. This can limit the increase in the leakage current.

게다가, 본원 발명에서는 기판 바이어스를 제어할 때의 상세한 시퀀스를 제안한다. In addition, the present invention proposes a detailed sequence when controlling the substrate bias.

즉, 본원 발명에서는 트랜지스터를 포함하여 이루어지는 피제어회로와, 트랜지스터의 기판 바이어스를 동적으로 제어하는 제어회로를 가지는 회로장치에 있어서, 회로장치는 이하의 순서로 동작하는 것을 특징으로 한다. That is, in the present invention, in a circuit device having a controlled circuit including a transistor and a control circuit for dynamically controlling the substrate bias of the transistor, the circuit device operates in the following order.

(1) 트랜지스터의 기판 바이어스를 소정의 값으로 설정한다. (1) The substrate bias of the transistor is set to a predetermined value.

(2) 트랜지스터에 전원전압을 공급한다. (2) Supply a power supply voltage to the transistor.

(3) 트랜지스터의 기판 바이어스를 동적으로 제어한다. (3) The substrate bias of the transistor is dynamically controlled.

이 때, 제어회로는 피제어회로의 지연시간을 모니터하는 모니터회로와, 모니터회로로부터의 신호에 의거하여 트랜지스터의 기판 바이어스를 제어하는 기판 바이어스 발생장치를 가질 수 있다. At this time, the control circuit may have a monitor circuit for monitoring the delay time of the controlled circuit and a substrate bias generator for controlling the substrate bias of the transistor based on a signal from the monitor circuit.

보다 구체적인 예로서는 소정의 처리를 행하는 논리회로와, 2개의 전압 안정화회로와 제어전압안정검출회로와 리셋트해제회로와 동작ㆍ비동작 절환회로를 가지고, 장치의 기동후 기판 바이어스가 공급되고, 제1의 전압 안정화회로는 기판 바이어스가 안정한 후에 전원전압을 공급하고, 제2의 전압 안정화회로는 전원전압이 안정한 후에 반도체 집적회로에 제어신호를 공급하고, 제어전압안정검출회로는 반도체 집적회로의 제어용 출력전압의 안정을 검출하고, 리셋해제회로는 제어전압안정검출회로가 안정을 검출하면 논리회로로 리셋해제신호를 보내 논리회로의 리셋상태를 해제하여 동작을 개시시키고, 동작ㆍ비동작 절환회로는 동작ㆍ비동작 절환신호에 따라 반도체 집적회로의 제어의 유효 무효를 절환함으로써, 기동시나 동작중의 논리회로의 오동작을 방지하는 것을 특징으로 한다. As a more specific example, it has a logic circuit which performs a predetermined process, two voltage stabilization circuits, a control voltage stability detection circuit, a reset release circuit, and an operation / non-operation switching circuit, and a substrate bias is supplied after the device is started. The voltage stabilization circuit of the circuit supplies the power supply voltage after the substrate bias is stabilized, and the second voltage stabilization circuit supplies the control signal to the semiconductor integrated circuit after the power supply voltage is stabilized, and the control voltage stability detection circuit is the output for controlling the semiconductor integrated circuit. When voltage stability is detected, the reset release circuit sends a reset release signal to the logic circuit when the control voltage stability detection circuit detects stability, releases the reset state of the logic circuit, and starts operation. The operation / non-operation switching circuit operates. • By switching the effective invalidation of the control of the semiconductor integrated circuit in accordance with the non-operational switching signal, It is characterized by preventing a malfunction.

집적회로장치의 다기능화에 수반하여, 회로를 복수 블럭으로 분할하여, 각 블럭의 동작속도나 동작전압을 변화시키는 것이 유효한 경우가 있다. As the integrated circuit device becomes more versatile, there are cases where it is effective to divide the circuit into a plurality of blocks and to change the operation speed and the operating voltage of each block.

본원 발명의 다른 태양은, 적어도 제1 및 제2의 블럭을 가지는 논리회로와 제1 및 제2의 동작속도 제어회로와 클럭발생회로를 가지고, 제1 및 제2의 블럭에는 다른 전원전압이 공급되고, 제1 및 제2의 동작속도 제어회로는 각각의 블럭으로 공급되는 전원전압에 따라 블럭내의 논리회로의 동작속도를 제어하는 것을 특징으로 한다. Another aspect of the present invention has a logic circuit having at least first and second blocks, first and second operating speed control circuits, and a clock generation circuit, wherein different power supply voltages are supplied to the first and second blocks. The first and second operating speed control circuits control the operating speeds of the logic circuits in the blocks according to the power supply voltages supplied to the respective blocks.

또한, 회로의 저소비전력화에 중점을 둔 본원 발명의 다른 태양으로서는 제1의 피제어회로블럭과, 제2의 피제어회로블럭을 가지고, 각 피제어회로에 스위치를 설치하고, 스위치에 의해 피제어회로에 포함되는 트랜지스터로의 전원의 공급을 제어하고, 각 피제어회로에 제어회로를 설치하고 제어회로에 의해 피제어회로에 포함되는 트랜지스터의 기판바이어스를 제어하는 것을 특징으로 한다. In addition, another aspect of the present invention focused on reducing power consumption of a circuit includes a first controlled circuit block and a second controlled circuit block, and a switch is provided in each controlled circuit, and controlled by the switch. It is characterized in that the supply of power to the transistors included in the circuit is controlled, the control circuit is provided in each controlled circuit, and the substrate bias of the transistor included in the controlled circuit is controlled by the control circuit.

이 스위치는 예컨대 모드절환신호에 의해 제어되고, 회로의 휴지시에는 스위치를 오프로 하는 것으로, 회로내의 FET의 리크전류를 저감할 수 있다. 회로의 동작 시에는 이미 서술한 바와 같은 트랜지스터의 기판 바이어스의 동적인 제어에 의해, FET의 문턱치가 제어되고, 회로의 동작속도와 소비전력이 적절한 값으로 설정된다. 예컨대, 제어회로는 피제어회로의 지연시간을 검출하고, 검출결과에 기초하여 트랜지스터의 기판 바이어스를 제어한다. This switch is controlled by, for example, a mode switching signal, and the switch is turned off when the circuit is stopped, thereby reducing the leakage current of the FET in the circuit. In the operation of the circuit, the threshold of the FET is controlled by the dynamic control of the substrate bias of the transistor as described above, and the operating speed and power consumption of the circuit are set to appropriate values. For example, the control circuit detects the delay time of the controlled circuit and controls the substrate bias of the transistor based on the detection result.

상기한 각 피제어회로에 공급되는 전원 전압이 다르게 되도록 구성할 수 도 있다. The power supply voltages supplied to the respective controlled circuits may be configured to be different.

회로의 레이아웃으로서는 동작속도 제어회로는 지연 검출회로와 제어회로로 구성되고, 지연 검출회로는 제어해야 할 블럭내부, 특히 가능한 한 그 중앙에 배치하도록 하면, 동작속도를 정확하게 검출할 수 있다. As the layout of the circuit, the operation speed control circuit is composed of a delay detection circuit and a control circuit, and the delay detection circuit can be accurately detected within the block to be controlled, particularly as far as possible.

본원발명의 다른 태양으로서는 소정의 처리를 행하는 논리회로와, 논리회로로의 신호전송을 행하는 입출력회로와, 회로의 동작속도를 제어하는 동작속도 제어회로를 가지고, 입출력회로는 동작속도 제어회로에 의해 신호전송속도가 제어된다. 구체적으로는 동작속도 제어회로는 입출력회로를 구성하는 트랜지스터의 기판 바이어스를 제어하여 그 문턱치를 변화시키고, 동작속도를 제어한다. Another aspect of the present invention includes a logic circuit for performing a predetermined process, an input / output circuit for performing signal transmission to the logic circuit, and an operation speed control circuit for controlling the operation speed of the circuit, wherein the input / output circuit is operated by an operation speed control circuit. Signal transmission speed is controlled. Specifically, the operation speed control circuit controls the substrate bias of the transistors constituting the input / output circuit, changes its threshold, and controls the operation speed.

다른 실시예로서는 소정의 처리를 행하는 논리회로와, 논리회로로의 클럭신호를 공급하는 클럭신호 발생회로와, 회로의 동작속도를 제어하는 동작속도 제어회로를 가지고, 클럭 발생회로는 논리회로가 동작중에 주파수 제어신호에 의해 클럭신호의 주파수를 변화하고, 동작속도 제어회로는 클럭신호의 변화에 대응하여 논리회로의 동작속도를 제어한다. Another embodiment includes a logic circuit for performing a predetermined process, a clock signal generation circuit for supplying a clock signal to the logic circuit, and an operation speed control circuit for controlling the operation speed of the circuit. The frequency of the clock signal is changed by the frequency control signal, and the operation speed control circuit controls the operation speed of the logic circuit in response to the change of the clock signal.

또한, 적어도 제1 및 제2의 블럭을 가지는 논리회로와 제1 및 제2의 동작속 도 제어회로와 클럭발생회로를 가지고, 제1 및 제2의 블럭은 다른 주파수의 클럭신호가 공급되고, 제1 및 제2의 동작속도 제어회로는 각각의 블럭으로 공급되는 클럭신호의 주파수에 따라 블럭 내의 논리회로의 동작속도를 제어하는 것을 특징으로 한다. It also has a logic circuit having at least first and second blocks, a first and second operating speed control circuit and a clock generation circuit, the first and second blocks being supplied with clock signals of different frequencies, The first and second operating speed control circuits control the operating speed of the logic circuit in the block according to the frequency of the clock signal supplied to each block.

도 1은 본 발명의 실시예의 구성도,1 is a block diagram of an embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 실시예의 상세한 구성도, 2 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the present invention;

도 3은 클럭듀티 변환회로도,3 is a clock duty conversion circuit diagram;

도 4는 클럭듀티 변환회로의 출력파형도,4 is an output waveform diagram of a clock duty conversion circuit;

도 5는 지연모니터 회로도,5 is a delay monitor circuit diagram;

도 6은 지연비교 회로도, 6 is a delay comparison circuit diagram;

도 7은 기판 바이어스 발생회로도, 7 is a substrate bias generation circuit diagram;

도 8은 셀렉터 회로도,8 is a selector circuit diagram;

도 9는 셀렉터 회로도, 9 is a selector circuit diagram;

도 10은 로크 검출회로도, 10 is a lock detection circuit diagram;

도 11은 스탠바이 회로도, 11 is a standby circuit diagram;

도 12는 디바이스 치수와 게이트지연시간의 관계도, 12 is a relationship diagram between device dimensions and gate delay time;

도 13은 기판 바이어스와 문턱치 전압의 관계도, 13 is a relation diagram of a substrate bias and a threshold voltage;

도 14는 기판 바이어스와 문턱치 전압의 관계도,14 is a relation diagram of a substrate bias and a threshold voltage;

도 15는 기판 바이어스와 게이트 지연시간의 관계도, 15 is a diagram illustrating a relationship between a substrate bias and a gate delay time;

도 16은 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 16 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention;

도 17은 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 17 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention;

도 18은 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 18 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention;

도 19는 디지털ㆍ아날로그 변환기, 19 shows a digital-analog converter;

도 20은 문턱치와 리크 전류의 관계도, 20 is a relation diagram of a threshold value and a leakage current;

도 21은 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 21 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 22는 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 22 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention;

도 23은 분주회로도, 23 is a dividing circuit diagram;

도 24는 문턱치제어 발진회로도, 24 is a threshold control oscillation circuit diagram;

도 25는 문턱치제어 발진회로도, 25 is a threshold control oscillation circuit diagram;

도 26은 문턱치제어 발진회로도, 26 is a threshold control oscillation circuit diagram;

도 27은 문턱치제어 지연라인 회로도, 27 is a circuit diagram illustrating a threshold control delay line;

도 28은 문턱치제어 지연라인 회로도, 28 is a threshold control delay line circuit diagram;

도 29는 위상주파수 검출회로도, 29 is a phase frequency detection circuit diagram;

도 30은 위상주파수 제어회로도, 30 is a phase frequency control circuit diagram;

도 31은 업·다운 카운터 회로도, 31 is an up / down counter circuit diagram;

도 32는 반(半)가산기 회로도, 32 is a half adder circuit diagram;

도 33은 전(全)가산기 회로도, 33 is a full adder circuit diagram;

도 34는 디코더 회로도, 34 is a decoder circuit diagram;

도 35는 전압 발생회로도, 35 is a voltage generation circuit diagram;

도 36은 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 36 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 37은 연산증폭회로도, 37 is an operational amplifier circuit diagram;

도 38은 연산증폭회로도,38 is an operational amplifier circuit diagram;

도 39는 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 39 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 40은 지연 검출회로도, 40 is a delay detection circuit diagram;

도 41은 지연 검출회로도, 41 is a delay detection circuit diagram;

도 42는 지연 검출회로도, 42 is a delay detection circuit diagram;

도 43은 지연 검출회로도, 43 is a delay detection circuit diagram;

도 44는 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 44 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 45는 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 45 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 46은 리크전류 검출회로도,46 is a leakage current detection circuit diagram;

도 47은 본 발명의 효과를 나타내는 도면, 47 is a view showing the effect of the present invention;

도 48은 본 발명의 효과를 나타내는 도면, 48 is a view showing the effect of the present invention,

도 49는 본 발명의 효과를 나타내는 도면, 49 is a view showing the effect of the present invention,

도 50은 기판 바이어스와 게이트 지연시간의 관계도, 50 is a diagram illustrating a relationship between a substrate bias and a gate delay time;

도 51은 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 51 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 52는 기판 바이어스 안정검출회로도, 52 is a substrate bias stability detection circuit diagram;

도 53은 전원전압 안정검출회로도, 53 is a power supply voltage stable detection circuit diagram;

도 54는 로크 검출회로도,54 is a lock detection circuit diagram;

도 55는 리셋해제 회로도, 55 is a reset cancel circuit diagram;

도 56은 본 발명의 동작수순을 나타내는 도면, 56 is a view showing the operation procedure of the present invention;

도 57은 본 발명의 동작수순을 나타내는 도면, 57 is a view showing the operation procedure of the present invention;

도 58은 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 58 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 59는 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 59 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention;

도 60은 본 발명의 적용예와 요구성능의 관계를 나타내는 도면, 60 is a view showing a relationship between an application example of the present invention and required performance;

도 61은 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 61 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 62는 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 62 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 63은 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 63 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 64는 본 발명의 다른 실시예의 구성도, 64 is a block diagram of another embodiment of the present invention;

도 65는 마이크로 프로세서의 구성예를 나타내는 도면, 65 is a diagram showing an example of the configuration of a microprocessor;

도 66은 본 발명의 다른 실시예의 구성도이다. 66 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>Preferred Mode for Carrying Out the Invention

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 기본개념을 나타내는 도면이다. 주회로(LOG)는 회로의 동작속도에 따른 검출신호(sig)를 기판 바이어스 제어회로(CNT)에 전달한다. 기판 바이어스 제어회로(CNT)는 p채널형 MOSFET용 기판 바이어스(vbp)와, n채널형 MOSFET용 기판 바이어스(vbn)를 주회로(LOG)에 공급한다. 주회로(LOG)는 MOS트랜지스터로 구성되어 있고, MOS트랜지스터의 기판 바이어스를 제어하는 것으로 문턱치 전압을 제어하도록 구성되어 있다. 1 is a view showing the basic concept of the present invention. The main circuit LOG transfers a detection signal sig according to the operation speed of the circuit to the substrate bias control circuit CNT. The substrate bias control circuit CNT supplies the substrate bias vbp for the p-channel MOSFET and the substrate bias vbn for the n-channel MOSFET to the main circuit LOG. The main circuit LOG is composed of a MOS transistor, and is configured to control the threshold voltage by controlling the substrate bias of the MOS transistor.                 

이와 같은 구성에 의해 온도, 전원전압의 변동이나, MOS트랜지스터의 제작 프로세스의 편차에 의해 MOS트랜지스터의 특성이 변동해도, 기판 바이어스를 제어하여 MOS트랜지스터의 문턱치 전압을 제어하는 것에 의해 항상 일정한 동작속도로 맞추는 것이 가능하다. 게다가, 미리 MOS트랜지스터의 문턱치를 소망하는 최대 리크전류로 결정하는 한계의 값보다 내려 제작하여 두고, 기판 바이어스 제어에 의해 주회로의 동작속도가 일정하게 되도록 제어하는 것에 의해, 실질적인 고속화가 가능하다. 또한, 이와 같은 구성에 의해, 주회로가 동작정지모드인 경우에 주회로의 문턱치를 올려 리크전류를 줄이고, 소비전력의 저하를 도모하는 것도 가능하게 된다. With such a configuration, even if the characteristics of the MOS transistors fluctuate due to fluctuations in temperature, power supply voltage, or variations in the MOS transistor fabrication process, the substrate bias is controlled to control the threshold voltage of the MOS transistor at a constant operating speed. It is possible to fit. In addition, it is possible to substantially increase the speed by controlling the MOS transistor to be lower than the limit value determined as the desired maximum leakage current and controlling the operation speed of the main circuit to be constant by substrate bias control. In this way, when the main circuit is in the operation stop mode, it is possible to raise the threshold of the main circuit to reduce the leakage current and to reduce the power consumption.

도 20에 MOS트랜지스터의 문턱치와 리크 전류의 관계를 나타낸다. 표준적인 MOS트랜지스터에서는 문턱치를 A점으로 설계하고, 프로세스등에 의한 변동범위가 소망의 리크전류의 한계를 넘지 않도록 하지 않으면 안된다. 본 발명에서는 문턱치를 B점까지 내려 두어 기판 바이어스를 인가함으로써, 문턱치가 변화하여도 리크전류 한계를 넘지 않고서 종료한다. 20 shows the relationship between the threshold of the MOS transistor and the leakage current. In a standard MOS transistor, the threshold must be designed at point A, and the variation range due to the process must exceed the desired leakage current limit. In the present invention, by lowering the threshold to the point B and applying the substrate bias, even if the threshold is changed, it ends without exceeding the leakage current limit.

도 16은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 주회로(LOG10)는 외부로부터의 클럭신호(clk10)를 받고, 클럭의 동작주파수에 따라서 검출신호(sig10)를 발생한다. 기판 바이어스 제어회로(CNT10)는 검출신호(sig10)를 받고, 기판 바이어스(vbp10 와 vbn10)를 주회로(LOG10)에 공급한다. 기판 바이어스 제어회로(CNT10)는 주회로(LOG10)의 동작속도가 클럭신호(clk10)의 변화에 따르도록 기판 바이어스(vbp10과 vbn10)를 제어한다. 이 결과 주회로의 동작속도를 외부클럭에 맞 춰 변화시킬 수 있다. 16 is a view showing another embodiment of the present invention. The main circuit LOG10 receives the clock signal clk10 from the outside and generates the detection signal sig10 according to the clock operating frequency. The substrate bias control circuit CNT10 receives the detection signal sig10 and supplies the substrate biases vvp10 and vbn10 to the main circuit LOG10. The substrate bias control circuit CNT10 controls the substrate biases vbp10 and vbn10 so that the operation speed of the main circuit LOG10 is changed according to the change of the clock signal clk10. As a result, the operating speed of the main circuit can be changed to match the external clock.

도 17은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 주회로(LOG20)는 회로특성의 검출신호(sig20)를 출력한다. 기판 바이어스 제어회로(CNT20)는 검출신호(sig20)에 대응하여 기판 바이어스(vbp20과 vbn20)를 발생한다. 기판 바이어스(vbp20과 vbn20)은 특성검출을 행한 주회로(LOG20)와 함께 주회로(LOG21)에도 공급된다. 이와 같은 구성에 의해 주회로(LOG20) 및 주회로(LOG21)의 특성변동을 억제할 수 있다. 17 is a view showing another embodiment of the present invention. The main circuit LOG20 outputs a detection signal sig20 of circuit characteristics. The substrate bias control circuit CNT20 generates substrate biases vvp20 and vbn20 in response to the detection signal sig20. The substrate biases vbp20 and vbn20 are also supplied to the main circuit LOG21 together with the main circuit LOG20 on which the characteristic detection is performed. This configuration can suppress variations in the characteristics of the main circuit LOG20 and the main circuit LOG21.

도 18은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도면에 나타내는 바와 같이, 복수의 주회로(LOG30 ∼ LOG32)가 하나의 반도체 집적회로(LSI30)를 구성하고 있는 경우, 본 실시예의 제어회로(CNT30 ∼ CNT32)를 각 주회로마다 설치하는 것으로, 반도체 집적회로 내부의 국소적인 특성변동을 억제할 수 있고, 또한 국부마다의 전력관리도 가능하다. 18 is a view showing another embodiment of the present invention. As shown in the figure, when the plurality of main circuits LOG30 to LOG32 constitute one semiconductor integrated circuit LSI30, the control circuits CNT30 to CNT32 of the present embodiment are provided for each main circuit. Local characteristic variations within the integrated circuit can be suppressed, and local power management is also possible.

도 2는 본 발명의 상세한 실시예를 나타내는 도면이다. 외부로부터의 클럭신호(clk01)는 클럭듀티비변환회로(VCLK01)에 공급된다. 클럭듀티비변환회로(VCLK01)는 클럭신호(clk01)를 기초로 듀티비가 다른 클럭신호(clk02)를 생성한다. 지연 모니터회로(DMON01)는 클럭듀티비 변환회로(VCLK01)로부터 클럭신호(clk02)를 받아 소정의 지연시간을 가진 지연출력신호(inv01)를 출력한다. 지연 비교회로(CMP01)는, 클럭듀티 변환회로(VCLK01)로부터의 클럭신호(clk02)와, 지연 모니터회로(DMON01)로부터의 지연출력신호(inv01)와의 위상차, 즉 지연시간의 차를 검출하여 소정의 설계치와 비교하여 지연시간이 빠른 시(時)(up01)신호를, 지연시간이 느린 시(dw01)를 출력한다. 기판 바이어스 발생회로(SBG01)는 p채널형 MOSFET용의 기판 바이어스(vbp01)와, n채널형 MOSFET용의 기판 바이어스(vbn01)의 2종류를 생성하고 있다. 지연비교기(CMP01)로부터 up01신호를 1회 받을 때마다, 기판 바이어스 발생회로(SBG01)에서는 vbp01의 전압을 소정전압 단위로 상승시키고, vbn01의 전압을 소정전압 단위로 하강시킨다. 또한 지연비교기(CMP01)로부터 dw01신호를 1회 때릴 때마다 기판 바이어스 발생회로(SBG01)에서는 vbp01의 전압을 소정전압 단위로 하강시키고, vbn01의 전압을 소정전압 단위로 상승시킨다. 이 기판 바이어스를 지연 모니터회로(DMON01)의 MOSFET의 기판에 인가한다. 2 is a view showing a detailed embodiment of the present invention. The clock signal clk01 from the outside is supplied to the clock duty ratio conversion circuit VCLK01. The clock duty ratio conversion circuit VCLK01 generates a clock signal clk02 having a different duty ratio based on the clock signal clk01. The delay monitor circuit DMON01 receives the clock signal clk02 from the clock duty ratio conversion circuit VCLK01 and outputs a delayed output signal inv01 having a predetermined delay time. The delay comparison circuit CMP01 detects a phase difference, that is, a delay time difference, between the clock signal clk02 from the clock duty conversion circuit VCLK01 and the delay output signal inv01 from the delay monitor circuit DMON01 to detect a predetermined time. Compared with the design value of, a time signal (up01) with a short delay time is output, and a time (dw01) with a low delay time is output. The substrate bias generation circuit SBG01 generates two kinds of substrate biases vvb01 for p-channel MOSFETs and substrate bias vvn01 for n-channel MOSFETs. Each time the up01 signal is received from the delay comparator CMP01, the substrate bias generation circuit SBG01 raises the voltage of vbp01 by a predetermined voltage unit and decreases the voltage of vbn01 by a predetermined voltage unit. Each time the dw01 signal is hit from the delay comparator CMP01, the substrate bias generation circuit SBG01 lowers the voltage of vbp01 in predetermined voltage units and increases the voltage of vbn01 in predetermined voltage units. This substrate bias is applied to the substrate of the MOSFET of the delay monitor circuit DMON01.

지연 모니터회로(DMON01)는 반도체 기판 상에 형성된 n채널형 MOSFET와 p채널형 MOSFET에 의해 구성되고, 기판 바이어스 발생회로(SBG01)로부터의 기판바이어스 신호에 의해 MOSFET의 기판 바이어스가 변화하도록 구성되어 있다. 후술하는 바와 같이 기판 바이어스의 변화에 의해 그 문턱치전압을 변화시키는 것으로 지연시간이 변화하도록 구성되어 있다. The delay monitor circuit DMON01 is composed of an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET formed on a semiconductor substrate, and is configured such that the substrate bias of the MOSFET is changed by the substrate bias signal from the substrate bias generation circuit SBG01. . As described later, the delay time is changed by changing the threshold voltage according to the change of the substrate bias.

지연 비교회로(CMP01)는 클럭신호(clk02)와 지연출력신호(inv01)와의 지연시간차가 소정의 설계치와 같게 되면, up01신호도 dw01신호도 출럭하지 않게 된다. 기판 바이어스 발생회로(SBG01)에서는 지연 비교회로(CMP01)로부터의 출력신호가 공급되지 않게 되면, 기판 바이어스 전압치가 확정된 것으로 판단하고, 결정된 기판 바이어스를 주회로(LOG01)의 기판에 인가한다. 그리고, MOS트랜지스터의 기판 바이어스를 제어하는 것으로 문턱치 전압을 제어하도록 구성되어 있다. In the delay comparison circuit CMP01, when the delay time difference between the clock signal clk02 and the delay output signal inv01 becomes equal to a predetermined design value, neither the up01 signal nor the dw01 signal is interrupted. In the substrate bias generation circuit SBG01, when the output signal from the delay comparison circuit CMP01 is not supplied, it is determined that the substrate bias voltage value is determined, and the determined substrate bias is applied to the substrate of the main circuit LOG01. The threshold voltage is controlled by controlling the substrate bias of the MOS transistor.

이와 같은 구성에 의해 기판 바이어스를 제어하여 MOS트랜지스터의 문턱치 전압을 제어함으로써, 동작환경 등이 변화해도 항상 일정한 동작속도로 맞추는 것이 가능하게 된다. 또한, 이와 같은 구성에 의해 주회로가 동작정지모드에 있는 경우에 주회로의 문턱치를 올려 리크전류를 줄이고, 소비전력의 저하를 도모하는 것도 가능하게 된다. By controlling the substrate bias by such a configuration, the threshold voltage of the MOS transistor is controlled, so that even if the operating environment and the like change, it is possible to always achieve a constant operating speed. In this configuration, when the main circuit is in the operation stop mode, the threshold of the main circuit can be raised to reduce the leakage current and to reduce the power consumption.

도 3은 클럭듀티 변환회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 플립플롭과 앤드게이트를 조합시키는 것으로, 클럭입력(clk11)으로부터 위상이 다른 3종류의 클럭(clka, clkb, clkc)을 생성할 수 있다. 각 클럭신호의 파형을 도 4에 나타낸다. 3 is a diagram illustrating an embodiment of a clock duty conversion circuit. By combining the flip-flop and the AND gate, three kinds of clocks (clka, clkb, clkc) having different phases can be generated from the clock input clk11. The waveform of each clock signal is shown in FIG.

도 5는 지연 모니터회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 지연 모니터회로는 인버터를 직렬접속한 것이다. 인버터 초단에 클럭듀티변환회로의 클럭출력(clkb)을 받아 들인다. 인버터의 최종단과, 2단 앞으로부터 출력신호(invb, inva)를 인출한다. 각 인버터는 기판 바이어스신호(vbp11 및 vbn11)에 의해 기판 바이어스를 제어하는 것으로 문턱치를 변화시키고, 신호(inva, invb)와 입력신호(clkb)와의 지연시간의 차를 억제할 수 있다. 5 is a diagram illustrating an embodiment of a delay monitor circuit. The delay monitor circuit is a series connection of inverters. The clock output (clkb) of the clock duty conversion circuit is received at the first stage of the inverter. Output signals invb and inva are taken out from the last stage and two stages of the inverter. Each inverter can change the threshold by controlling the substrate bias by the substrate bias signals vbp11 and vbn11, and can suppress the difference between the delay time between the signals inva and invb and the input signal clkb.

도 6은 지연 비교회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 플립플롭과 앤드게이트로 구성된다. 클럭듀티 변환회로로부터의 클럭출력(clka, clkb, clkc)과, 지연 모니터회로의 지연출력신호(inva, invb)를 입력하고, up11, dw11신호를 출력한다. 지연 모니터회로의 지연시간이 설계치 같은 경우, inva와 clkb와의 앤드게이트출력(and11)은 신호를 발생하고, invb와 clkb와의 앤드게이트출력(and12)은 신호를 발생하지 않는다. 이 때, up11, dw11 모두 신호를 출력하지 않는다. 프로세스의 편차, 또는 환경의 변화에 의해 특성이 변동하고, 지연모니터 회로의 지연시간이 빠르게 된 경우, up11 신호를 출력한다. 지연모니터의 지연시간이 느리게 된 경우, dw11신호를 출력한다. 6 is a diagram illustrating an embodiment of a delay comparison circuit. It consists of flip-flop and end gate. The clock outputs (clka, clkb, clkc) from the clock duty converter circuit and the delay output signals (inva, invb) of the delay monitor circuit are input, and the up11 and dw11 signals are output. When the delay time of the delay monitor circuit is equal to the design value, the AND gate output and11 between inva and clkb generates a signal, and the AND gate output and12 between invb and clkb does not generate a signal. At this time, neither up11 nor dw11 outputs a signal. When the characteristic fluctuates due to a process variation or an environment change, and the delay time of the delay monitor circuit is increased, an up11 signal is output. If the delay time of the delay monitor becomes slow, the dw11 signal is output.

도 7은 기판 바이어스 발생회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 앤드게이트, 오어게이트, 플립플롭, 셀렉터, 디지털ㆍ아날로그 변환기에 의해 구성된다. 플립플롭은 업·다운이 가능한 레지스터를 형성하고, 소망하는 기판 바이어스에 대응한 레지스터 위치의 출력만이 신호를 낸다. 7 is a diagram illustrating an embodiment of a substrate bias generation circuit. It consists of an AND gate, an OR gate, a flip-flop, a selector, and a digital-analog converter. Flip-flops form a register that can be up and down, and only the output of the register position corresponding to the desired substrate bias signals.

초기에는 중심의 레지스터 출력인 dff15에서 출력신호가 나온다. 지연 비교회로로부터의 up11신호와 dw11신호를 받아, 클럭듀티 변환회로의 클럭신호(clka)를 따라 레지스터의 출력위치를 업 또는 다운시킨다. 디지털ㆍ아날로그 변환기(DAC11)에서는 레지스터의 출력위치(dff10 ∼dff19)에 대응하여, p채널형 MOSFET용의 기판 바이어스(vbp11)및 n채널형 MOSFET용의 기판 바이어스(vbn11)를 발생한다. up11신호를 받을 때마다 레지스터 출력은 dff10에서 dff19의 방향으로 1단씩 레지스터 위치를 어긋나게 해나간다. dw11신호를 받으면, 레지스터출력은 dff19에서 dff10의 방향으로 1단씩 레지스터위치를 어긋나게 해나간다. 기판 바이어스 출력은, up11의 신호에 의해 레지스터 출력이 1단 변화할 때마다 기판 바이어스를 0.2V씩 변화시킨다. 전원전압이 1.8V인 경우, DAC11에 - 1.8V와 3.6V의 전원전압을 공급하면, vbp11신호는 1.8V로부터 3.6V까지 vbn11신호는 0.0V로부터 -1.8V까지의 동안을 0.2V 간격으로 발생할 수 있다. Initially, the output signal comes from dff15, the center register output. The up11 signal and the dw11 signal from the delay comparison circuit are received, and the output position of the register is up or down in accordance with the clock signal clka of the clock duty conversion circuit. In the digital-analog converter DAC11, the substrate bias vvb11 for the p-channel MOSFET and the substrate bias vnb11 for the n-channel MOSFET are generated corresponding to the output positions dff10 to dff19 of the register. Each time the up11 signal is received, the register output shifts the register position by one step in the direction of dff10 to dff19. Upon receiving the dw11 signal, the register output shifts the register position by one step in the direction of dff19 to dff10. The substrate bias output changes the substrate bias by 0.2V each time the register output changes by one stage due to the signal of up11. If the power supply voltage is 1.8V, supplying the DAC11 with -1.8V and 3.6V power supply, the vbp11 signal is generated from 1.8V to 3.6V while the vbn11 signal is generated from 0.2V to -1.8V at 0.2V intervals. Can be.

지연 모니터회로의 지연시간이 설계치보다 빠르게 된 경우, 기판 바이어스 발생회로에서는 up11신호를 받으므로, 레지스터 출력은 1단씩 크게 되고, 기판 바이어스는 vbp11으로 0.2V씩 증가하고, vbn11으로 0.2V씩 감소시켜 이것을 지연 모니터회로의 MOSFET기판에 인가하는 것으로, 모니터 지연시간을 늦춘다. 지연 모니터회로의 지연시간이 설계치보다 늦게 된 경우, 기판 바이어스발생회로에서는 dw11신호를 받기 때문에, 레지스터출력은 1단씩 작게 되고, 기판 바이어스는 vbp11으로 0.2V씩 감소하고, vbn11으로 0.2V씩 증가시켜 이것을 지연 모니터회로의 MOSFET기판에 인가하는 것으로, 모니터지연시간을 빠르게 한다. When the delay time of the delay monitor circuit is faster than the designed value, the substrate bias generation circuit receives the up11 signal, so that the register output is increased by one stage, the substrate bias is increased by 0.2V by vbp11, and decreased by 0.2V by vbn11. This is applied to the MOSFET substrate of the delay monitor circuit to slow down the monitor delay time. When the delay time of the delay monitor circuit is later than the design value, since the substrate bias generation circuit receives the dw11 signal, the register output decreases by one stage, the substrate bias decreases by 0.2V by vbp11, and increases by 0.2V by vbn11. Applying this to the MOSFET substrate of the delay monitor circuit speeds up the monitor delay time.

도 8, 도9는 기판 바이어스 발생회로의 내부의 셀렉터를 상세하게 나타내는 도면이다. 셀렉터의 select1 입력신호에 의해 기판 바이어스 발생회로의 레지스터신호가 업·다운방향을 절환시킨다. 8 and 9 show details of the selector inside the substrate bias generation circuit. The register signal of the substrate bias generation circuit switches the up and down directions by the select1 input signal of the selector.

도 19는 디지털ㆍ아날로그 변환기를 상세하게 나타내는 도면이다. 레지스터 출력(dff20 ∼dff29)에 대응한 기판 바이어스(vbp200, vbn200)가 생성된다. 19 is a diagram showing details of a digital-analog converter. Substrate biases vbp200 and vbn200 corresponding to the register outputs dff20 to dff29 are generated.

도 10은 로크 검출회로의 실시예를 나타낸다. 기판 바이어스 발생회로의 기판 바이어스출력은 항상 지연모니타회로의 MOSFET 기판에 인가되지만, 지연 모니터회로의 특성이 변동한 경우, 기판 바이어스 전압이 확정될 때까지는 클럭마다 바이어스 전압이 변화한다. 기판 바이어스가 확정된 후에 주회로의 제어용 기판 바이어스를 인가하기 위해, 로크 검출회로를 삽입해도 좋다. 기판 바이어스 발생회로 내의 시프트레지스터 출력(dff10 ∼ dff19)과 직접 접속되어 있는 디지털ㆍ아날로그 변환기(DAC21)의 출력(vbp21 및 vbn21)은 지연 모니터회로의 MOSFET기판과 접속한다. 로크검출회로(LCK11)는 시프트레지스터출력(dff10 ∼ dff19)과, clka, up11, dw11신호를 받고, 앤드게이트와 플립플롭을 통하여 기판 바이어스 전압치가 로크한 것을 검출하여 디지털ㆍ아날로그 변환기(DAC22)에 신호를 전달한다. 디지털ㆍ아날로그 변환기(DAC22)는 기판 바이어스(vbp22, vbn22)을 출력하고, 주회로의 MOSFET기판의 기판 바이어스를 제어한다. 10 shows an embodiment of the lock detection circuit. The substrate bias output of the substrate bias generation circuit is always applied to the MOSFET substrate of the delay monitor circuit. However, when the characteristics of the delay monitor circuit vary, the bias voltage changes every clock until the substrate bias voltage is determined. In order to apply the control substrate bias of the main circuit after the substrate bias is determined, a lock detection circuit may be inserted. The outputs vpp21 and vbn21 of the digital-analog converter DAC21, which are directly connected to the shift register outputs dff10 to dff19 in the substrate bias generation circuit, are connected to the MOSFET substrate of the delay monitor circuit. The lock detection circuit LCK11 receives the shift register outputs dff10 to dff19, clka, up11, and dw11 signals, detects that the substrate bias voltage value is locked through the AND gate, and flip-flop, and supplies the digital-to-analog converter DAC22. Pass the signal. The digital-analog converter DAC22 outputs the substrate biases vbp22 and vbn22, and controls the substrate bias of the MOSFET substrate of the main circuit.

도 11은 스탠바이회로의 실시예를 나타낸다. 주회로가 동작정지모드에 있는 경우, p채널형 MOSFET에서는 기판 바이어스를 최대로, n채널형 MOSFET에서는 기판 바이어스를 최소로 하는 것으로, 리크전류를 저감하여 소비전력의 삭감을 행할 수 있다. 기판 바이어스 발생회로의 디지털ㆍ아날로그 변환기(DAC23)로부터의 기판 바이어스출력(vbp23, vbn23)을 도면과 같이 형성한다. pMOS의 소스는 최대 기판 바이어스(vch)에 nMOS의 소스는 최소 기판 바이어스(vsl)에 접속한다. 전원전압이 1.8V인 경우, vch는 3.6V, vsl은 -1.8V이다. pMOS, nMOS의 게이트에는 동작정지신호(stb21)와, stb21와 역상인 stb20신호가 공급된다. 11 shows an embodiment of a standby circuit. When the main circuit is in the operation stop mode, the substrate bias is maximized in the p-channel MOSFET and the substrate bias is minimized in the n-channel MOSFET, so that the leakage current can be reduced and power consumption can be reduced. Substrate bias outputs vbp23 and vbn23 from the digital-analog converter DAC23 of the substrate bias generation circuit are formed as shown in the figure. The source of pMOS is connected to the maximum substrate bias vch and the source of nMOS to the minimum substrate bias vsl. When the power supply voltage is 1.8V, vch is 3.6V and vsl is -1.8V. The operation stop signal stb21 and the stb20 signal in phase with stb21 are supplied to the gates of the pMOS and nMOS.

도 13, 도 14에는 MOS트랜지스터의 기판 바이어스전압과 문턱치 전압의 관계를 나타내고 있다. 도 13이 nMOS인 경우이며, 도 14가 pMOS인 경우이다. MOS트랜지스터의 문턱치는 도 13, 14와 같이 기판 바이어스에 의해 변화한다. 이 때문에, nMOS트랜지스터와 pMOS 트랜지스터를 이용하여 인버터와 같은 게이트를 형성한 경우, 도 15에 나타내는 바와 같이, 기판 바이어스의 절대치가 큰 쪽이 지연시간이 크게 된다. 이 때문에, 기판 바이어스를 제어하는 것으로 CMOS회로의 지연시간을 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 도 15(I)의 특성을 가지는 CMOS회로에 미리 프로세스적으로 문턱치를 내려 (II)의 특성을 가지게 한 경우, 기판 바이 어스 1.0V 부근을 중심으로 바이어스 전압을 업다운하는 것으로 초기의 CMOS회로와 비교하여 동작속도를 빠르게 하는 것도 늦게 하는 것도 가능하다. 13 and 14 show the relationship between the substrate bias voltage and the threshold voltage of the MOS transistor. 13 is an nMOS, and FIG. 14 is a pMOS. The threshold of the MOS transistor is changed by the substrate bias as shown in FIGS. 13 and 14. For this reason, in the case where a gate like an inverter is formed by using an nMOS transistor and a pMOS transistor, as shown in Fig. 15, the larger the absolute value of the substrate bias, the larger the delay time. Therefore, by controlling the substrate bias, the delay time of the CMOS circuit can be kept constant at all times. In the case where the CMOS circuit having the characteristic of FIG. 15 (I) is processed in advance and has the characteristic of (II), the bias voltage is increased down around 1.0V of the substrate bias, compared with the initial CMOS circuit. It is also possible to speed up or slow down the operating speed.

CMOS 회로의 지연시간변동은, 어느 것도 보상을 행하지 않으면, 약 45% 존재한다. 리크전류를 일정하게 제어하는 방식에서는 온도의 변화에 대응할 수 없기 때문에, 지연시간의 변동이 60%로 오히려 폭을 넓혀 버린다. 지연시간변동을 전원전압 제어로 억제하는 방식에서는 변동폭은 36%로 억제된다. 이것에 대하여 본 발명에서는 지연시간을 32%로 억제할 수 있다. The delay time variation of the CMOS circuit is about 45% if none of the compensation is performed. In the method of controlling the leakage current constantly, it is impossible to cope with the change in temperature, so the variation in the delay time is rather widened to 60%. In the method of suppressing the delay time variation by the power supply voltage control, the variation range is suppressed to 36%. In contrast, in the present invention, the delay time can be reduced to 32%.

도 21은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 지연 검출회로(MON001)는 클럭신호(clk001)를 받고, 지연신호를 출력한다. 전원제어회로(VCNT001)는 지연신호를 기초로 디지털ㆍ아날로그 변환회로(DACONV001)로의 제어신호(cont001)을 예컨대 10비트신호로서 발생한다. 디지털ㆍ아날로그 변환회로(DACONV001)는 제어신호에 따라서 pMOS트랜지스터용 기판 바이어스(vbp001)와 nMOS트랜지스터용 기판 바이어스(vbn001)를 생성하여, 지연 검출회로(MON001)와 주회로(LOG001)에 공급한다. 지연 검출회로(MON001)는 기판 바이어스(vbp001와 vbn001)에 의해 신호전달지연시간을 변화시키는 것이 가능하며, 전압 제어회로(VCNT001)는 지연 검출회로(MON001)의 출력신호의 지연시간이 항상 일정하게 되는 기판 바이어스신호를 디지털ㆍ아날로그 변환회로(DACONV001)가 생성하는 바와 같이 제어신호를 발생한다. 이것에 의해 지연 검출회로(MON001)와 주회로(LOG001)의 동작속도가 항상 일정하게 된다. 21 is a view showing another embodiment of the present invention. The delay detection circuit MON001 receives the clock signal clk001 and outputs a delay signal. The power supply control circuit VCNT001 generates a control signal cont001 to the digital-analog converting circuit DACONV001 as a 10-bit signal, for example, based on the delay signal. The digital-analog conversion circuit DACONV001 generates a pMOS transistor substrate bias vbp001 and an nMOS transistor substrate bias vvn001 in accordance with a control signal, and supplies it to the delay detection circuit MON001 and the main circuit LOG001. The delay detection circuit MON001 can change the signal transmission delay time by the substrate biases vvp001 and vbn001, and the voltage control circuit VCNT001 has a constant delay time of the output signal of the delay detection circuit MON001. The control signal is generated as the digital-analog conversion circuit DACONV001 generates the substrate bias signal. As a result, the operation speeds of the delay detection circuit MON001 and the main circuit LOG001 are always constant.

도 22는 본 발명의 상세한 실시예를 나타내는 도면이다. 지연 검출회로(MON001)는 분주회로(DIV001)와 문턱치제어 발진회로(VC0011)로 구성되어 있다. 분주회로(DIV011)는 클럭신호입력(clk011)의 주파수를 분주하여 클럭신호(clk012)를 출력한다. 문턱치 제어 발진회로(VC0011)는 기판 바이어스신호(vbp011과 vbn011)에 의해 그 발진주파수를 변화시키는 것이 가능하며, 발진출력신호(vcosig011)을 발생한다. 전압 제어회로(VCNT011)는 위상주파수검출회로(PFD011)와 위상주파수 제어회로(PFCNT011)로 구성된다. 위상주파수 검출회로(PFD011)는 분주회로(DIV011)의 출력클럭신호(clk012)와 문턱치 제어 발진회로(VC0011)의 발진출력(vcosig011)을 받아, 2신호의 주파수차 및 위상차를 검출하여 차에 따라 업신호(up011) 또는 다운신호(dw011)를 발생한다. 위상주파수 제어회로(PFCNT011)는 업신호(up011)나 다운신호(dw011)를 예컨대 10비트의 제어신호(cnt011)로 변환한다. 전압 발생회로(VG011)는 제어신호(cnt011)에 대응하여 pMOS 트랜지스터용 기판 바이어스(vbp011)와 nMOS트랜지스터용 기판 바이어스(vbn011)를 발생하고, 문턱치 제어 발진회로(VC0011)와 주회로(LOG011)의 기판에 공급한다. 전압 제어회로(VCNT011)는 문턱치 제어 발진회로(VC0011)의 출력(vcosig011)이 분주회로(DIV011)의 출력(clk012)과 주파수, 위상 모두 동기하도록 기판 바이어스를 제어한다. 따라서, 문턱치 제어 발진회로(VC0011)와 주회로(LOG011)는 클럭신호입력(clk011)에 대응하여 항상 동일한 동작속도를 나타내게 된다. 22 is a diagram showing a detailed embodiment of the present invention. The delay detection circuit MON001 is composed of a frequency divider circuit DIV001 and a threshold control oscillator circuit VC0011. The division circuit DIV011 divides the frequency of the clock signal input clk011 and outputs the clock signal clk012. The threshold control oscillation circuit VC0011 can change its oscillation frequency by the substrate bias signals vvp011 and vbn011, and generates an oscillation output signal vcosig011. The voltage control circuit VCNT011 is composed of a phase frequency detection circuit PFD011 and a phase frequency control circuit PFCNT011. The phase frequency detection circuit PFD011 receives the output clock signal clk012 of the frequency division circuit DIV011 and the oscillation output vcosig011 of the threshold control oscillation circuit VC0011, and detects the frequency difference and the phase difference of the two signals according to the difference. The up signal up011 or the down signal dw011 is generated. The phase frequency control circuit PFCNT011 converts the up signal up011 or the down signal dw011 into a control signal cnt011 of 10 bits, for example. The voltage generating circuit VG011 generates the pMOS transistor substrate bias vbp011 and the nMOS transistor substrate bias vnb011 in response to the control signal cnt011, and generates the threshold control oscillation circuit VC0011 and the main circuit LOG011. Supply to the substrate. The voltage control circuit VCNT011 controls the substrate bias so that the output vcosig011 of the threshold control oscillation circuit VC0011 is synchronized with both the frequency cl and the output clk012 of the frequency divider circuit DIV011. Therefore, the threshold control oscillation circuit VC0011 and the main circuit LOG011 always exhibit the same operation speed in response to the clock signal input clk011.

도 23은 분주회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 분주회로(DIV012)는 복수개의 D형 플립플롭(DFF011등)을 도면과 같이 접속하여 구성된다. D형 플립플롭 1개로 입력클럭신호(clk013)의 주파수를 1/2로, 2개라면 1/4로 하여 출력신호(clk014)를 생성한다. 23 is a diagram showing an embodiment of a frequency divider circuit. The division circuit DIV012 is constituted by connecting a plurality of D-type flip-flops (DFF011 and the like) as shown in the figure. One D-type flip-flop generates an output signal clk014 by setting the frequency of the input clock signal clk013 to 1/2 and two to 1/4.                 

도 24, 25, 26은 문턱치 제어 발진회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 문턱치 제어 발진회로는 기판 바이어스 신호(vbp012, vbp013, vbp014, vbn012, vbn013, vbn014에 의해 그 발진주파수를 가변할 수 있고, 클럭신호(vcosig012, vcosig013, vcosig014)를 출력한다. VCO012는 인버터회로를, VCO013은 NAND회로를, VCO014는 NOR회로를 기초로 구성한 예이다. 24, 25 and 26 show an embodiment of a threshold control oscillator circuit. The threshold control oscillator circuit can vary its oscillation frequency by the substrate bias signals bvp012, vbp013, vbp014, vbn012, vbn013, and vbn014, and output the clock signals vcosig012, vcosig013, vcosig014. VCO013 is an example of a NAND circuit and VCO014 is an NOR circuit.

도 27, 도 28은 문턱치 제어 지연라인의 실시예를 나타내는 도면이다. 도 5의 지연 비교회로는 NAND회로나 NOR회로를 이용하여도 VCL011이나 VCL012와 같이 마찬가지로 구성할 수 있다. 27 and 28 illustrate an embodiment of a threshold control delay line. The delay comparison circuit of FIG. 5 can be configured similarly to the VCL011 or VCL012 even using a NAND circuit or a NOR circuit.

도 29는 위상주파수 검출회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 위상주파수 검출회로(PFD012)는 클럭신호(clk019)와 발진출력(vcosig015)의 위상차 및 주파수차를 검출하고, 클럭신호(clk019)가 진행하고 있는 경우에 업신호(up012)를 발진출력(vcosig015)이 진행하고 있는 경우에 다운신호(dw012)를 발생한다. 29 is a diagram showing an embodiment of a phase frequency detection circuit. The phase frequency detection circuit PFD012 detects a phase difference and a frequency difference between the clock signal clk019 and the oscillation output vcosig015, and outputs an up signal up012 when the clock signal clk019 is in progress. In this case, the down signal dw012 is generated.

도 30은 위상주파수 제어회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 위상주파수 제어회로(PFCNT012)는 업·다운 카운터(UDC011)와 디코더(DEC011)로 구성된다. 업·다운 카운터(UDC011)는 업신호(up013)를 받으면 출력신호(cnt012)를 2진수로 1가산하고, 다운신호를 받으면 1감산하고, 가산, 감산결과를 4비트 정도의 제어신호(cnt012)로서 출력한다. 디코더(DEC011)는 제어신호(cnt012)를 디코드하여, 8비트 정도의 제어신호(cnt013)를 발생한다. 30 is a diagram showing an embodiment of a phase frequency control circuit. The phase frequency control circuit PFCNT012 is composed of an up / down counter UDC011 and a decoder DEC011. The up / down counter (UDC011) adds one output signal (cnt012) to a binary number when an up signal (up013) is received, and one subtracts it when a down signal is received, and adds and subtracts the result of a 4-bit control signal (cnt012). Output as. The decoder DEC011 decodes the control signal cnt012 to generate a control signal cnt013 of about 8 bits.

도 31은 업·다운 카운터의 구성을 나타낸다. D형 플립플롭(DFF015, DFF016, DFF017, DFF018), T형 플립플롭(TFF011, TFF012, TFF013, TFF014, TFF015, TFF016, TFF017, TFF018), 반(半)가산기(HA011), 전(全)가산기(FA011, FA012, FA013)와 AND 게이트, NAND 게이트, OR 게이트에 의해 구성할 수 있다. 업신호(up014)가 입력되면 카운터는 가산되고, 다운신호(dw014)가 입력되면 카운터는 감산되며, 4비트의 출력신호(cnt014, cnt015, cnt106, cnt017)를 출력한다. 출력신호를 내부로 피드백하여, 카운터에 한계를 마련하고 있다. 이 구성에 의해 비동기식의 업·다운 카운터를 구성할 수 있다. Fig. 31 shows the configuration of the up / down counter. D-type flip-flops (DFF015, DFF016, DFF017, DFF018), T-type flip-flops (TFF011, TFF012, TFF013, TFF014, TFF015, TFF016, TFF017, TFF018), Half adder (HA011), Full adder It can comprise a (FA011, FA012, FA013) and an AND gate, a NAND gate, and an OR gate. The counter is added when the up signal up014 is input, and the counter is subtracted when the down signal dw014 is input, and outputs 4-bit output signals cnt014, cnt015, cnt106, and cnt017. The output signal is fed back internally to limit the counter. This configuration makes it possible to configure an asynchronous up / down counter.

도 32에 나타내는 바와 같이 반가산기(HA012)는 구성할 수 있고, 전가산기(FA014)는 도 33에 나타내는 바와 같이 반가산기(HA013, HA014)를 조합하는 것으로 구성할 수 있다. As shown in FIG. 32, the half adder HA012 can be comprised, and the full adder FA014 can be comprised by combining the half adders HA013 and HA014 as shown in FIG.

도 34에 있는 바와 같이 디코더는 구성할 수 있다. 여기서는, 4비트의 입력신호(cnt0-18-021)를 8비트의 출력신호(cnt022-029)로 변환하고 있다. The decoder can be configured as shown in FIG. Here, the 4-bit input signal cnt0-18-021 is converted into an 8-bit output signal cnt022-029.

도 35는 전압 발생회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 도 19에 나타내는 디지털ㆍ아날로그 변환기 외에도 도 35와 같이 전압 발생회로(VG013)를 구성할 수 있다. 입력용의 제어신호(cnt030 ∼ cnt037)에 의해 출력전압이 변화한다. 출력부분에는 출력임피던스를 저하하기 위해 연산증폭회로(OPAMPP011, OPAMPN011), 저항(RFP, RFN)을 접속하는 것도 가능하다. 이 전압 발생회로(VG013)의 출력이, 기판 바이어스신호(vbp018, vbn018)로 된다.35 is a diagram showing an embodiment of a voltage generating circuit. In addition to the digital-analog converter shown in FIG. 19, a voltage generation circuit VG013 can be configured as shown in FIG. The output voltage is changed by the control signals cnt030 to cnt037 for input. It is also possible to connect operational amplifier circuits OPAMPP011 and OPAMPN011 and resistors RFP and RFN to the output portion to reduce the output impedance. The output of this voltage generator circuit VG013 becomes the substrate bias signals vbp018 and vbn018.

도 36은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 지연 검출회로(MON012)는, 클럭신호(clk020)를 입력하고, 지연신호를 출력한다. 전압 제어회로(VCNT012)는 지연신호를 기초로 제어신호를 발생하고, 디지털ㆍ아날로그 변환회로(DACONV011)에 전달한다. 디지털ㆍ아날로그 변환회로(DACONV011)는 제어신호에 따라서 기판 바이어스 신호(vbp019와 vbn019)를 발생하고, 지연 검출회로(MON012)의 기판에 인가한다. 연산증폭회로(OPAMPPO12와 OPAMPN012)는 기판 바이어스신호를 받아들여, vbp, vbn과 동일한 전압으로 기판 바이어스 신호(vbp020과 vbn020)를 출력하고, 주회로(LOG012)의 기판에 인가한다. 지연 검출회로(MON012)는 기판 바이어스(vbp019와 vbn019)에 의해 신호전달 지연시간을 변화시키는 것이 가능하며, 전압 제어회로(VCNT012)는 지연 검출회로(MON012)의 출력신호의 지연시간이 항상 일정하게 되는 기판 바이어스신호를 디지털ㆍ아날로그 변환회로가 생성하도록 제어신호를 발생한다. 이것에 의해 지연 검출회로(MON012)와 주회로(LOGO12)의 동작속도가 항상 일정하게 된다. 주회로(LOGO12)의 회로규모가 큰 경우, 기판 바이어스신호(vbp020과 vbn020)가 안정할 때까지 시간이 걸리지만, 연산증폭회로(OPAMPP012나 OPAMPN012)와 같이 출력임피던스가 낮은 회로를 삽입하는 것으로 기판 바이어스 신호의 안정을 빠르게 하는 것이 가능하게 된다. 이 연산증폭회로를 지연모니터(MON012)용의 기판 바이어스(vbp019, vbn019)에도 삽입해도 좋다. 36 shows another embodiment of the present invention. The delay detection circuit MON012 inputs a clock signal clk020 and outputs a delay signal. The voltage control circuit VCNT012 generates a control signal based on the delay signal, and transfers it to the digital-analog conversion circuit DACONV011. The digital-analog conversion circuit DACONV011 generates the substrate bias signals vvp019 and vbn019 in accordance with the control signal, and applies them to the substrate of the delay detection circuit MON012. The operational amplifier circuits OPAMPPO12 and OPAMPN012 receive the substrate bias signals, output the substrate bias signals vbp020 and vbn020 at the same voltage as vbp and vbn, and apply them to the substrate of the main circuit LOG012. The delay detection circuit MON012 can change the signal transfer delay time by the substrate biases vvp019 and vbn019, and the voltage control circuit VCNT012 has a constant delay time of the output signal of the delay detection circuit MON012. The control signal is generated so that the digital-analog conversion circuit generates the substrate bias signal. As a result, the operation speeds of the delay detection circuit MON012 and the main circuit LOGO12 are always constant. When the circuit size of the main circuit LOGO12 is large, it takes time for the substrate bias signals vbp020 and vbn020 to stabilize, but by inserting a circuit having a low output impedance, such as an operational amplifier circuit (OPAMPP012 or OPAMPN012), It is possible to speed up the stabilization of the bias signal. This operational amplifier circuit may be inserted into the substrate biases vvp019 and vbn019 for the delay monitor MON012.

도 37, 도 38에 연산증폭회로의 실시예를 나타낸다. 37 and 38 show an embodiment of the operational amplifier circuit.

도 39는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. pMOS트랜지스터용 지연 검출회로(PMONO41)는 pMOS트랜지스터용 기판 바이어스 신호(vbn041)에 의해 지연시간을 변화시킬 수 있고, nMOS트랜지스터용 지연 검출회로(NMON041)는 nMOS트랜지스터용 기판 바이어스 신호(vbn041)에 의해 지연시간을 변화시킬 수 있다. 지연 검출회로(PMONO41과 NMONO41)는 각각 클럭신호(clk041)를 입력하여 지연신호를 전압 제어회로(VCNT041와 VCNT042)에 전달하는 전압 제어회로(VCNT041과 VCNT042)는 각각의 지연신호에 따라서 제어신호를 출력한다. 디지털ㆍ아날로그 변환회로(DACONV041, DACONV042)는 각각의 제어신호에 따라서 pMOS트랜지스터용 기판 바이어스(vbp041)와 nMOS트랜지스터용 기판 바이어스신호(vbn041)를 발생하고, 지연 검출회로(PMONO41, NMON041), 주회로(LOG041)에 공급한다. 디지털ㆍ아날로그 변환회로(DACONV041)는 pMOS트랜지스터에 의한 지연시간의 변화를 없애고, DACONV042는 nMOS트랜지스터에 의한 지연시간의 변화를 없애는 것으로, 주회로(LOG041) 및 지연 검출회로(PMON041, NMONO41)의 동작속도로 일정하게 유지한다. pMOS트랜지스터의 지연시간 변화와 nMOS트랜지스터의 지연시간 변화를 독립으로 제어하는 것에 의해, 정밀도가 높은 기판 바이어스 제어가 가능하게 된다. 39 shows another embodiment of the present invention. The pMOS transistor delay detection circuit PMONO41 can change the delay time by the pMOS transistor substrate bias signal vbn041, and the nMOS transistor delay detection circuit NMON041 uses the nMOS transistor substrate bias signal vbn041. You can change the delay time. Delay detection circuits PMONO41 and NMONO41 input clock signals clk041, respectively, and voltage control circuits VCNT041 and VCNT042, which transfer delay signals to voltage control circuits VCNT041 and VCNT042, respectively, transmit control signals according to the respective delay signals. Output The digital-to-analog conversion circuits DACONV041 and DACONV042 generate the pMOS transistor substrate bias signal vbp041 and the nMOS transistor substrate bias signal vvn041 according to the respective control signals, and the delay detection circuits PMONO41 and NMON041 and the main circuit. Supply to (LOG041). The digital-to-analog conversion circuit DACONV041 eliminates the change in the delay time caused by the pMOS transistor, and the DACONV042 eliminates the change in the delay time caused by the nMOS transistor. The operation of the main circuit LOG041 and the delay detection circuits PMON041 and NMONO41 Keep constant at speed. By controlling the change in delay time of the pMOS transistor and the change in delay time of the nMOS transistor independently, highly accurate substrate bias control is possible.

도 40, 도 41에 pMOS트랜지스터용 지연 검출회로를 나타낸다. 도면과 같이 구성하는 것으로, pMOS트랜지스터용 기판 바이어스(vbp042, vbp043)를 공급하여 지연시간의 변화를 제어할 수 있다. 40 and 41 show a delay detection circuit for a pMOS transistor. As shown in the figure, it is possible to control the change of the delay time by supplying the substrate biases (vbp042, vbp043) for the pMOS transistor.

도 42, 도 43에 nMOS트랜지스터용 지연 검출회로를 나타낸다. 마찬가지로, nMOS트랜지스터용 기판 바이어스(vbn042, vbn043)를 공급하여 지연시간의 변화를 제어할 수 있다. 42 and 43 show a delay detection circuit for an nMOS transistor. Similarly, the variation of the delay time can be controlled by supplying the substrate biases (vbn042, vbn043) for the nMOS transistor.

도 44는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 2의 실시예에 의한 지연시간제어회로와, 리크전류 검출회로(LMT051)로 구성된다. 리크전류 검출회로는 기판 바이어스 발생회로(SBG051)가 생성하는 기판 바이어스(vbp051와 vbn051)를 받아 회로의 리크전류를 검출하고, 리크전류가 일정한 값이상으로 증가하면 기판 바비어스 제어를 정지하고, 기판 바이어스가 변화하지 않도록 한다. 따라서, 리크전류 검출회로(LMT051)는 기판 바이어스제어에 의한 리크전류의 증가에 한계를 주고, 회로의 열폭주 등에 의한 오동작을 방지한다. 44 is a view showing another embodiment of the present invention. It consists of a delay time control circuit and a leakage current detection circuit LMT051 according to the embodiment of FIG. The leakage current detection circuit receives the substrate biases (vbp051 and vbn051) generated by the substrate bias generation circuit (SBG051) and detects the leakage current of the circuit. When the leakage current increases above a certain value, the substrate bias control is stopped. Do not change the bias. Therefore, the leak current detection circuit LMT051 limits the increase of the leak current by the substrate bias control and prevents malfunction due to thermal runaway of the circuit.

도 45는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 22의 실시예에 의한 지연시간 제어회로와, 리크전류 검출회로(LMT052)로 구성된다. 리크전류검출 회로는 전압 발생회로(VG051)가 생성하는 기판 바이어스(vbp052와 vbn052)를 받아 회로의 리크전류를 검출하고, 리크전류가 일정한 값 이상으로 증가하면 기판 바이어스 제어를 정지하고, 기판 바이어스가 변화하지 않도록 한다. 따라서, 리크전류 검출회로(LMT052)는 기판 바이어스제어에 의한 리크전류의 증가에 한계를 부여하고, 회로의 열폭주 등에 의한 오동작을 방지한다. 45 is a view showing another embodiment of the present invention. It consists of a delay time control circuit and the leakage current detection circuit LMT052 according to the embodiment of FIG. The leakage current detection circuit receives the substrate biases (vbp052 and vbn052) generated by the voltage generation circuit VG051 to detect the leakage current of the circuit. When the leakage current increases above a certain value, the substrate bias control is stopped, and the substrate bias is reduced. Do not change. Therefore, the leak current detection circuit LMT052 imposes a limit on the increase in the leakage current by the substrate bias control, and prevents malfunction due to thermal runaway of the circuit.

도 46은 리크전류 검출회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 기판 바이어스 제어에 의해 리크전류가 증가하는 방향으로 되는 업신호(up055와 up056)의 사이에 삽입한다. pMOS트랜지스터용 기판 바이어스(vbp053)에 의한 리크전류의 한계치는 nMOS트랜지스터의 확산층폭(wn01)으로 결정되고, nMOS트랜지스터용 기판 바이어스(vbn053)에 의한 리크전류의 한계치는 pMOS트랜지스터의 확산층폭(wp01)으로 결정된다. 46 is a diagram showing an embodiment of the leak current detection circuit. It inserts between the up signal up055 and up056 which become the direction in which the leakage current increases by board | substrate bias control. The limit of the leakage current by the pMOS transistor substrate bias (vbp053) is determined by the diffusion layer width (wn01) of the nMOS transistor, and the limit of the leakage current by the nMOS transistor substrate bias (vbn053) is defined by the diffusion layer width (wp01) of the pMOS transistor. Is determined.

도 47은 본 발명의 적용방법을 나타내는 도면이다. 통상의 CMOS디바이스는 작성 프로세스, 동작전압, 동작온도 등의 요인에 의해 도 47(a)과 같이 성능이 분포를 가진다. 이 분포의 문턱치 상한은 동작속도가 가장 느린 허용한계로 결정되 고, 하한은 소비전력의 허용최대한계로 결정된다. 이들의 디바이스에 대하여 본 발명을 적용하면, 사선부분과 같이 성능분포의 너비를 좁힐 수 있다. 기판 바이어스에 의한 제어에 관하여, 기판 바이어스를 역바이어스방향으로만 인가하는 경우, 분포는 문턱치가 높은 쪽, 즉, 동작속도가 느리게 되는 쪽으로 몰린다. 도 47(b)와 같이 미리 문턱치를 낮게 작성한 경우, 분포의 하한은 소비전력의 한계를 넘어 버린다. 그러나, 이 디바이스에 본 발명을 적용하면, 사선부분에 분포를 모을 수 있고 소비전력의 한계를 넘지 않는 디바이스의 분포를 문턱치가 낮고 동작속도가 빠른 영역에 맞출 수 있고, 회로의 고속화가 가능하게 된다. 47 is a view showing an application method of the present invention. A typical CMOS device has performance distribution as shown in Fig. 47 (a) due to factors such as creation process, operating voltage, operating temperature, and the like. The threshold upper limit of this distribution is determined by the allowable limit of the slowest operation speed, and the lower limit is determined by the maximum allowable limit of power consumption. When the present invention is applied to these devices, the width of the performance distribution can be narrowed like the oblique portions. With respect to the control by the substrate bias, when the substrate bias is applied only in the reverse bias direction, the distribution is driven to the side where the threshold is higher, that is, the operation speed becomes slower. When the threshold is made low as shown in Fig. 47 (b), the lower limit of the distribution exceeds the limit of power consumption. However, if the present invention is applied to this device, the distribution of devices that can be distributed in diagonal lines and not exceeding the limit of power consumption can be matched to a region having a low threshold and a high operating speed, and the circuit can be made faster. .

도 48은 본 발명의 다른 적용방법을 나타내는 도면이다. 도 50에 나타내는 바와 같이, 기판바이어스를 0.5V 정도까지는 순바이어스 방향으로 인가하여 동작시키는 것도 가능하다. 순 바이어스제어를 행하여 본 발명을 적용하면, 도 48에 나타내는 바와 같이 통상의 CMOS디바이스분포를 문턱치가 낮고 동작이 고속으로 되는 사선의 위치에 수속시킬 수 있다. 이것에 의해 회로의 고속화를 도모할 수 있다. 48 is a view showing another application method of the present invention. As shown in FIG. 50, it is also possible to operate | move by applying a board | substrate bias to about 0.5V in a forward bias direction. When the present invention is applied by performing forward bias control, as shown in Fig. 48, the normal CMOS device distribution can be converged to the position of the oblique line where the threshold is low and the operation becomes high. This makes it possible to speed up the circuit.

도 49는 본 발명의 다른 적용방법을 나타내는 도면이다. 기판 바이어스제어를, 역바이어스방향과 순바이어스방향과 양방향 이용하면, 디바이스의 분포를 설계중심치에 사선의 분포와 같이 맞추는 것이 가능하다. 따라서, 디바이스의 수율을 향상시킬 수 있다. 49 is a view showing another application method of the present invention. When the substrate bias control is used in both the reverse bias direction and the forward bias direction in both directions, it is possible to match the device distribution to the design center value as the diagonal distribution. Therefore, the yield of a device can be improved.

도 51은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 44, 45의 실시예에 의한 지연시간 제어회로와, 기판 바이어스 안정검출회로(VSTS061)와 전원전압 안정검출회로(VSTD061)와 로크검출회로(LDT061)와 리셋해제회로(RCN061)와 스탠바이회 로(STB061)로 구성된다. 이 실시예에 의해, 본 발명에 의한 반도체 집적회로의 동작수순이 결정된다. 전원스위치를 입력하면 기판 바이어스가 공급되고, 기판 바이어스 안정검출회로(VSTS061)가, 기판 바이어스전위의 안정을 판단하고, 기판 바이어스 안정신호(vbst061)를 발생한다. 전원전압 안정검출회로(VSTD061)는 기판 바이어스 안정신호(vbst061)를 받으면 전원전압을 공급하고, 전원전압의 안정을 판단하여 전원전압 안정신호(vdst061)를 발생한다. 이 수순에 의해, 항상 기판 바이어스를 전원보다도 먼저 공급하여, MOS 트랜지스터의 래치업을 방지할 수 있다. 클럭신호(clk061)는 전원전압 안정신호(vdst061)가 입력되면 클럭신호를 제어회로 내로 전달하기 시작한다. 로크 검출회로(LDT061)는 제어회로 내로 입력되는 클럭신호(clk062)와, 제어회로 내의 업신호(up062)와 다운신호(dw061)를 받아들여, 제어회로 내의 제어신호가 안정되면 로크신호(lck061)를 출력한다. 리셋해제회로(RCN061)는, 로크신호(lck061)와 전원전압 안정신호(vdst061)를 받아들여 리셋해제신호(rst061)를 출력한다. 주회로(LOG061)는 리셋해제신호(rst061)를 받는 것으로 리셋상태를 해제하고, 동작을 시작한다. 이 수순에 의해 주회로(LOG061)의 오동작을 방지한다. 51 is a view showing another embodiment of the present invention. 44, 45, the delay time control circuit, the substrate bias stability detection circuit VSTS061, the power supply voltage stability detection circuit VSTD061, the lock detection circuit LDT061, the reset release circuit RNC061, and the standby circuit. It consists of STB061. By this embodiment, the operation procedure of the semiconductor integrated circuit according to the present invention is determined. When the power switch is input, the substrate bias is supplied, and the substrate bias stability detection circuit VSTS061 determines the stability of the substrate bias potential and generates the substrate bias stability signal vbst061. When the power supply voltage stable detection circuit VSTD061 receives the substrate bias stability signal vbst061, the power supply voltage stability detection circuit VSTD061 supplies the power supply voltage, determines the stability of the power supply voltage, and generates the power supply voltage stability signal vvdst061. By this procedure, the substrate bias can always be supplied before the power supply, thereby preventing the latch-up of the MOS transistors. The clock signal clk061 starts to transfer the clock signal into the control circuit when the power supply voltage stabilizer signal vstst061 is input. The lock detection circuit LDT061 receives a clock signal clk062 input into the control circuit, an up signal up062 and a down signal dw061 in the control circuit, and when the control signal in the control circuit is stabilized, the lock signal lck061. Outputs The reset cancel circuit RCN061 receives the lock signal lck061 and the power supply voltage stabilization signal vstst061 and outputs a reset cancel signal rst061. The main circuit LOG061 receives the reset release signal rst061 to cancel the reset state and starts operation. By this procedure, malfunction of the main circuit LOG061 is prevented.

본 실시예에 의한 본 발명의 동작수순을 도 56, 57에 나타낸다. 56 and 57 show the operation procedure of the present invention according to the present embodiment.

도 56은, 시스템의 개시로부터 주회로의 동작개시까지의 처리수순을 나타내는 도면이다. 이와 같은 수순은 프로그램으로 작성해도 좋고, 와이야드의 ROM으로서 형성해도 좋다. Fig. 56 shows the processing procedure from the start of the system to the start of operation of the main circuit. Such a procedure may be created by a program or may be formed as a wild ROM.

처리(fc1)에 나타내는 시스템의 스타트후, 처리(fc2)와 같이 pMOS기판 바이 어스(Vbp)에 최대전압을, nMOS기판 바이어스(Vbn)에 최소전압을 공급한다. 처리(fc3)에서는 기판 바이어스가 안정되어 있는 지를 판단하고, 안정될 때까지 상태를 대기, 안정후에 처리(fc4)로 이행한다. 기판 바이어스의 안정후, 처리(fc4)에서 전원전압을 공급한다. 처리(fc5)에서는 전압전압이 안정되어 있는지를 판단하고, 안정될 때까지 상태를 대기, 안정후에 처리(fc6)로 이행한다. 처리(fc6)에서는 기판 바이어스제어를 개시하고, 제어신호가 로크하고 있는지를 판단한다. 제어신호가 로크하고 있지 않는 경우는, 처리(fc7)에서 리크전류모니터가 리크전류의 한계를 넘고 있지 않은 지를 판단하고, 넘고 있지 않다면 처리(fc6)를 계속한다. 처리(fc7)에서 리크전류가 한계를 넘으면, 처리(fc8)에서 리크전류의 리미터가 작동하고, 기판 바이어스 제어신호가 그 이상 변화하지 않게 되어, 처리(fc9)로 이행한다. 또한, 리크전류의 한계이내에서 기판 바이어스 제어신호가 로크하면, 처리(fc6)으로부터 처리(fc9)로 이행한다. 처리(fc9)에서는 리셋해제를 행하여 주회로의 동작을 개시시킨다. 이 동작수순에 의해, 동작개시시점에서의 MOS 트랜지스터의 래치업이나, 열폭주 등에 의한 회로의 오동작을 방지할 수 있다. After the start of the system shown in the processing fc1, the maximum voltage is supplied to the pMOS substrate bias Vbp and the minimum voltage is supplied to the nMOS substrate bias Vbn as in the processing fc2. In the process fc3, it is judged whether or not the substrate bias is stable, and the state is waited until it is stabilized, and then the process is shifted to the process fc4. After the substrate bias is stabilized, the power supply voltage is supplied in the process fc4. In the process fc5, it is determined whether the voltage voltage is stable, and the state is waited until it is stabilized, and then the process shifts to the process fc6 after the stability. In process fc6, substrate bias control is started to determine whether the control signal is locked. If the control signal is not locked, it is determined in step fc7 whether the leak current monitor has exceeded the limit of the leak current, and if not, the process fc6 is continued. If the leak current exceeds the limit in the process fc7, the limiter of the leak current is activated in the process fc8, and the substrate bias control signal does not change any more, and the process proceeds to the process fc9. If the substrate bias control signal is locked within the limit of the leakage current, the process shifts from the processing fc6 to the processing fc9. In the process fc9, the reset is canceled to start the operation of the main circuit. This operation procedure can prevent malfunction of the circuit due to latch-up of the MOS transistor, thermal runaway, or the like at the start of operation.

도 57은, 주회로의 동작중에서의, 열폭주 등에 의한 오동작을 방지하는 수순을 나타내는 도면이다. 처리(fc11)에서 리셋을 해제하여 주회로의 동작을 개시한 후, 처리(fc12)에서 항상 기판 바이어스 제어신호가 로크하고 있는 것을 확인한다. 로크하고 있는 경우는, 처리(fc15)에서 스탠바이신호가 발생하고 있는지 어떤지를 판단하고, 발생하고 있지 않으면 처리(fc12)로 되돌린다. 처리(fc12)에서 기판 바이어스 신호의 로크가 벗어나면, 처리(fc13)의 리크전류 모니터가 리크전류의 한계 를 판단하고, 한계를 넘고 있지 않으면 처리(fc12)로 되돌리고, 한계를 넘은 경우는 처리(fc14)에서 리미터를 동작하여 기판 바이어스 제어신호의 변화를 중지하고, 처리(fc15)로 이행한다. 처리(fc15)에서 스탠바이신호가 발생하면, 주회로를 스탠바이상태로 하기 위해서 처리(fc16)에서 pMOS기판 바이어스(Vbp)를 최대값으로, nMOS기판 바이어스를 최소값으로 하여, 대기시의 리크전류에 의한 소비전력을 삭감한다. Fig. 57 is a view showing a procedure for preventing malfunction due to thermal runaway during the operation of the main circuit. After the reset is canceled in the process fc11 to start the operation of the main circuit, it is confirmed in the process fc12 that the substrate bias control signal is always locked. In the case of locking, it is judged whether or not a standby signal is generated in the process fc15, and returns to the process fc12 if it is not generated. When the lock of the substrate bias signal is released in the process fc12, the leak current monitor of the process fc13 determines the limit of the leakage current, and returns to the process fc12 if the limit is not exceeded. The limiter is operated in fc14 to stop the change of the substrate bias control signal, and the process proceeds to fc15. When the standby signal is generated in the process fc15, the pMOS substrate bias Vbp is the maximum value and the nMOS substrate bias is the minimum value in the process fc16 in order to bring the main circuit into the standby state. Reduce power consumption

처리(fc17)에서는 액티브신호의 발생을 검출하고, 발생할 때까지는 스탠바이상태를 유지한다. 액티브신호가 발생하면, 스탠바이상태를 해제하여 주회로의 동작을 재개하고, 처리(fc12)로 되돌린다. In the process fc17, the generation of the active signal is detected, and the standby state is maintained until it occurs. When the active signal is generated, the standby state is canceled, the operation of the main circuit is resumed, and the process returns to the processing fc12.

도 52는 기판 바이어스 안정검출회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 리셋스위치(RSTS061)를 해제하면, 저항(R061)을 통하여 용량(C061)에 기판 바이어스 전압이 충전된다. Vbp062는 전원이다. 이 충전전압이 어느 일정치를 넘으면, 버퍼회로(BUF061, BUF062)가 동작하고 기판 바이어스 안정신호(vbst062)가 발생한다. 52 is a diagram showing an embodiment of the substrate bias stability detection circuit. When the reset switch RSTS061 is released, the substrate bias voltage is charged to the capacitor C061 through the resistor R061. Vbp062 is the power source. When this charging voltage exceeds a certain value, the buffer circuits BUF061 and BUF062 operate to generate the substrate bias stabilization signal vbst062.

도 53은 전원전압 안정검출회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 기판 바이어스 안정신호(vbst063)을 받으면, n형 MOS트랜지스터가 오프상태로 되어 저항(R062)을 통하여 용량(C062)에 전원전압이 충전된다. 이 충전전압이 어느 일정치를 넘으면, 버퍼회로(BUF063, BUG064)가 동작하여 전원전압 안정신호(vdst062)가 발생한다. Fig. 53 is a diagram showing an embodiment of the power supply voltage stable detection circuit. Upon receiving the substrate bias stabilization signal vbst063, the n-type MOS transistor is turned off and the power supply voltage is charged to the capacitor C062 through the resistor R062. When this charging voltage exceeds a certain value, the buffer circuits BUF063 and BUG064 operate to generate the power supply voltage stabilization signal vstst062.

도 54는 로크검출회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 클럭신호(clk063)를 분주회로(DIV061)에서 분주하고, D형 플립플롭(DFF061)의 클럭신호로서 입력한다. 또한, 업신호(up063)와 다운신호(dw063)의 NOR를 취하고, DFF061의 데이터신호로서 받아들임으로써, 업신호, 다운신호 양쪽이 발생하지 않았던 경우에, 로크신호(lck062)를 발생한다. 54 is a diagram showing an embodiment of the lock detection circuit. The clock signal clk063 is divided by the division circuit DIV061 and input as a clock signal of the D flip-flop DFF061. Further, by taking the NOR of the up signal up063 and the down signal dw063 and accepting it as the data signal of DFF061, the lock signal lck062 is generated when neither the up signal nor the down signal is generated.

도 55는 리셋해제회로의 실시예를 나타내는 도면이다. 리셋해제회로(RCN062)는, 로크신호(lck063)와 전원전압 안정신호(vdst063)를 받고, 리셋해제신호(rst062)를 발생한다. 시스템의 동작개시전의 입력신호가 없는 상태와, 전원전압 안정신호(vdst063)만이 발생하고 있는 상태에서는 리셋상태를 유지하기 위해서 리셋해제신호(rst062)는 로우레벨이지만, 그 후 로크신호(lck063)가 발생하면, rst062는 하이레벨로 되어 리셋이 해제된다. 한번 해제되면, 시스템이 정지할 때까지 리셋해제신호(rst062)는 하이레벨을 유지하며 리셋되지 않는다. 55 is a diagram showing an embodiment of a reset cancel circuit. The reset cancel circuit RCN062 receives the lock signal lck063 and the power supply voltage stabilization signal vstst063 and generates a reset cancel signal rst062. In a state in which there is no input signal before starting the operation of the system and only the power supply voltage stabilization signal vstst063 is generated, the reset release signal rst062 is at a low level in order to maintain the reset state, but then the lock signal lck063 is applied. If this occurs, rst062 goes high and the reset is canceled. Once released, the reset release signal rst062 remains high level and does not reset until the system is stopped.

도 58은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 동작속도 제어회로(DCNT071)에 의한, 속도제어용 기판 바이어스신호(vbb071)를 이용하여, 입출력회로(IO071)의 동작속도를 조절함으로써, 입출력회로(IO071)로의 외부로부터의 입출력신호(sig071)와 입출력회로(IO071)로부터 주회로(LOG071)로의 신호(sig072)의 신호전달속도를 제어한다. 입출력회로(IO071)로의 신호는 전압이 다른 것에 의해 신호전달속도에 차이를 발생시키는 일이 있지만, IO071의 신호천이에서의 상승속도와 하강속도를 일정하게 하는 것으로, 속도차를 없앨 수 있다. 58 is a view showing another embodiment of the present invention. By controlling the operation speed of the input / output circuit IO071 using the speed control substrate bias signal vbb071 by the operation speed control circuit DCNT071, the input / output signal sig071 and the input / output signal from the outside to the input / output circuit IO071 are input and output. The signal transfer speed of the signal sig072 from the circuit IO071 to the main circuit LOG071 is controlled. Although the signal to the input / output circuit IO071 may cause a difference in signal transmission speed due to different voltages, the speed difference can be eliminated by making the rising and falling speed constant during the signal transition of the IO071.

또한, 이 실시예의 다른 의의는, 입출력회로의 동작속도를 주회로와 독립으로 제어할 수 있는 점에 있다. 입출력회로는 외부회로의 동작속도가 느린 경우에 는, 그보다 빠르게 동작하여도 의미가 없으므로, 입출력회로의 기판 바이어스를 주회로와는 별개로 제어하고, 이 부분을 구성하는 트랜지스터의 역치를 높게 하고, 동작속도를 제한하는 대신에 리크전류에 의한 소비전력을 저감하는 것이 가능하다. Another significance of this embodiment is that the operating speed of the input / output circuit can be controlled independently of the main circuit. If the input / output circuit is slower than the operation speed of the external circuit, it is meaningless. Therefore, the substrate bias of the input / output circuit is controlled separately from the main circuit, and the threshold value of the transistor constituting this part is increased. Instead of limiting the operating speed, it is possible to reduce the power consumption by the leakage current.

도 59는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 클럭발생회로(CPG081)는 제어신호(cnt081)에 의해 발생클럭신호(clk081)의 주파수를 가변으로 할 수 있다. 동작속도 제어회로(DCNT081)는 클럭신호(clk081)의 주파수에 따른 기판 바이어스 제어신호(vbb081)를 발생하고, 주회로(LOG081)에 공급한다. 이것에 의해, 주회로(LOG081)는 클럭발생회로(CPG081)가 발생하는 클럭신호(clk081)의 변화에 대하여 최적의 속도로 동작할 수 있다. 주회로(LOG081)가 행하는 신호처리는 도 60에 나타내는 바와 같이 사용할 목적에 따라 요구되는 처리속도, 성능이 다르므로, 사용목적에 따라 동작속도를 변화시킴으로써 소비전력의 삭감이 가능하게 된다. 59 is a view showing another embodiment of the present invention. The clock generation circuit CPG081 can vary the frequency of the generation clock signal clk081 by the control signal cnt081. The operation speed control circuit DCNT081 generates the substrate bias control signal vbb081 according to the frequency of the clock signal clk081 and supplies it to the main circuit LOG081. As a result, the main circuit LOG081 can operate at an optimum speed against the change of the clock signal clk081 generated by the clock generation circuit CPG081. As shown in FIG. 60, the signal processing performed by the main circuit LOG081 varies in processing speed and performance required according to the purpose of use, and thus, power consumption can be reduced by changing the operating speed in accordance with the intended use.

도 61은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 클럭발생회로(CPG091)가 발생하는 클럭신호(clk091)를 분주회로(DIV091, DIV092, DIV093)등에 의해 분주하고, 다른 주파수의 클럭신호(clk092, clk093, clk094)를 발생한다. 동작속도 제어회로(DCNT091, DCNT092, DCNT093)는 각각 클럭신호(clk092, clk093, clk094)를 받아들이는 것으로, 각 클럭주파수에 따른 최적의 기판 바이어스 신호(vbb091, vbb092, vbb093)를 발생하고, 주회로(LOG091, LOG092, LOG093)의 동작속도를 제어한다. 하나의 시스템 내에서 어느 처리의 총합을 가진 블럭마다 다른 처리속도로 동작을 시키는 것이 가능하다. 61 is a view showing another embodiment of the present invention. The clock signal clk091 generated by the clock generation circuit CPG091 is divided by the division circuits DIV091, DIV092, DIV093 and the like to generate clock signals clk092, clk093, and clk094 of different frequencies. The operation speed control circuits DCNT091, DCNT092, and DCNT093 receive clock signals clk092, clk093, and clk094, respectively, and generate optimum substrate bias signals vbb091, vbb092, and vbb093 according to each clock frequency, and generate the main circuit. Controls the operation speed of (LOG091, LOG092, LOG093). It is possible to operate at different processing speeds for each block that has the sum of certain processing in one system.

도 65는 시스템 내의 블럭분할의 실시예이지만, 예컨대 액정패널 콘트롤러 LCD의 블럭에 관하여, 액정패널의 해상도에 따라서 콘트롤러블럭의 처리속도를 변화시킬 수 있다. 또한, 블럭에 의해 동작상태(액티브상태), 비동작상태(스탠바이 상태)를 적당히 조절하는 것으로 소비전력을 저하할 수 있다. Although FIG. 65 shows an embodiment of block division in a system, for example, a block of a liquid crystal panel controller LCD may change the processing speed of the controller block according to the resolution of the liquid crystal panel. In addition, the power consumption can be reduced by appropriately adjusting the operation state (active state) and non-operation state (standby state) by the block.

도 62는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 클럭발생회로(CPG101)의 클럭신호(clk101)를 받아들인 동작속도 제어회로(DCNT101, DCNT102, DNCT103)는 각각의 전원전압(vdd101, vdd102, vdd103)에 따라서 기판 바이어스 신호(vbb101, vbb102, vbb103)를 발생하고, 주회로(LOG101, LOG102, LOG103)로 인가한다. 주회로(LOG101, LOG102, LOG103)는, 다른 전원전압(vdd101, vdd102, vdd103)이 공급되기 때문에, 각각의 동작속도에 최적으로 되는 기판 바이어스를 받아서 동작할 수 있다. 하나의 시스템내에서 어느 처리의 총합을 가진 블럭마다 다른 전원전압을 인가하는 경우, 블럭을 구성하는 주회로마다 최적의 기판 바이어스 제어를 행할 수 있다.62 is a view showing another embodiment of the present invention. The operation speed control circuits DCNT101, DCNT102, and DNCT103 that receive the clock signal clk101 of the clock generation circuit CPG101 have the substrate bias signals vbb101, vbb102, and vbb103 according to the respective power supply voltages vdd101, vdd102, and vdd103. Is generated and applied to the main circuits (LOG101, LOG102, LOG103). Since the main circuits LOG101, LOG102, LOG103 are supplied with different power supply voltages vvd101, vdd102, vdd103, the main circuits LOG101, LOG102, LOG103 can be operated under a substrate bias that is optimal for the respective operating speeds. When different power supply voltages are applied to each block having a total of a certain process in one system, optimal substrate bias control can be performed for each main circuit constituting the block.

도 63은 도 62의 발전예이다. 도 63과 같이, 각 주회로에 스위치 MOS, SW104, SW105, SW106을 설치하고, 스탠바이 시 등에는 이 스위치를 오프로 하는 것으로써, 게다가 블럭마다의 전력삭감이 가능하게 된다. 스위치로 되는 FET의 리크전류가 블럭내의 FET의 리크전류의 총합보다 작게 되도록 설계하면, 스탠바이 시 등에 리크전류의 저감효과를 얻는 것이 가능하다. 예컨대, 스위치는 문턱치가 높은 MOSFET로 구성할 수 있다. FIG. 63 is a development example of FIG. 62. As shown in Fig. 63, the switches MOS, SW104, SW105, and SW106 are provided in each main circuit, and this switch is turned off at the time of standby or the like, and further power reduction per block is possible. If the leakage current of the FET to be the switch is designed to be smaller than the sum of the leakage currents of the FETs in the block, it is possible to obtain the effect of reducing the leakage current during standby or the like. For example, the switch may be composed of a MOSFET having a high threshold.

도 64는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 어느 처리의 총합을 가진 블럭의 하나인 주회로(LOG111)에서, 동작속도 제어회로(DCNT111) 중 특히 지연 검출회로(MON111)를 블럭의 중심에 레이아웃배치를 행하는 것으로, 블럭의 동작특성을 대표하도록 지연 검출회로(MON111)를 설계할 수 있다. 64 is a view showing another embodiment of the present invention. In the main circuit LOG111, which is one of the blocks having a total of a certain processing, the layout arrangement of the delay detection circuit MON111 among the operation speed control circuit DCNT111 is arranged at the center of the block to represent the operation characteristics of the block. The delay detection circuit MON111 can be designed.

도 66은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 주회로(LOG121) 중에 동작속도 제어회로 중 지연 검출회로(MON121)와 전압 제어회로(VCNT121)를 형성하고, 제어전압을 발생하는 디지털ㆍ아날로그변환회로(DACONV121)는 다른 칩에 작성할 수 있다. 이것에 의해 동작속도 제어회로 중, 주회로내에 구성하지 않으면 안되는 회로를 줄이고, 면적과 소비전력을 삭감할 수 있다.66 is a view showing another embodiment of the present invention. In the main circuit LOG121, the delay detection circuit MON121 and the voltage control circuit VCNT121 among the operation speed control circuits are formed, and the digital-analog conversion circuit DACONV121 for generating the control voltage can be created on another chip. As a result, a circuit that must be configured in the main circuit among the operation speed control circuits can be reduced, and the area and power consumption can be reduced.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 회로를 구성하고 있는 MOS 트랜지스터의 문턱치를 제어하는 것에 의해, CMOS회로의 특성변동을 억제하고, 동작속도의 향상을 가능하게 한다. 미리 MOS트랜지스터의 문턱치를 프로세스적으로 낮게 해 두는 것으로 속도향상의 효과가 크게 된다. 특성변동량을 디지털화하여 검출하기 위해 제어회로는 디지털회로로 구성할 수 있고, 제어신호의 안정시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 제어회로는 작은 회로규모로 형성가능하기 때문에, 문턱치를 제어해야할 반도체 집적회로 내에 복수 배치할 수 있고, 국소적인 특성변동의 억제가 가능하게 된다. 게다가, 반도체 집적회로의 국부마다의 전력관리도 가능하게 된다. As described above, according to the present invention, by controlling the threshold value of the MOS transistors constituting the circuit, the characteristic variation of the CMOS circuit can be suppressed and the operation speed can be improved. By lowering the threshold of the MOS transistors in advance, the effect of speed improvement is greatly increased. In order to digitally detect the characteristic variation, the control circuit can be configured as a digital circuit, and the settling time of the control signal can be shortened. In addition, since the control circuit can be formed in a small circuit size, a plurality of control circuits can be arranged in the semiconductor integrated circuit to control the threshold, and local characteristic variations can be suppressed. In addition, power management for each part of the semiconductor integrated circuit is also possible.

Claims (22)

MOS 트랜지스터로 구성되는 논리회로와, 상기 논리회로를 구성하는 MOS 트랜지스터의 문턱치를 제어하기 위한 기판 바이어스 전압을 발생하는 디지털ㆍ아날로그 변환회로와, 지연신호에 따라서 제어신호를 출력하는 전압 제어회로와, 외부로부터 클럭신호가 공급되어 상기 지연신호를 출력하는 지연 검출회로를 가지고,A logic circuit composed of a MOS transistor, a digital-analog conversion circuit for generating a substrate bias voltage for controlling the threshold of the MOS transistor constituting the logic circuit, a voltage control circuit for outputting a control signal in accordance with a delay signal, It has a delay detection circuit for supplying a clock signal from the outside to output the delay signal, 상기 전압 제어회로는, 상기 지연 검출회로의 상기 지연신호를 입력하여, 상기 지연신호에 의해 지시되는 지연시간에 따른 제어신호를 출력하며, The voltage control circuit inputs the delay signal of the delay detection circuit, and outputs a control signal corresponding to the delay time indicated by the delay signal, 상기 디지털ㆍ아날로그 변환회로는 상기 전압 제어회로로부터 상기 제어신호를 공급받아 상기 제어신호에 대응한 전압을 발생하고, 상기 논리회로 및 상기 지연 검출회로의 동작속도는 상기 디지털ㆍ아날로그 변환회로로부터 공급되는 전압에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치. The digital-analog conversion circuit receives the control signal from the voltage control circuit to generate a voltage corresponding to the control signal, and the operation speeds of the logic circuit and the delay detection circuit are supplied from the digital-analog conversion circuit. Semiconductor integrated circuit device, characterized in that controlled by the voltage. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 지연 검출회로가 클럭듀티 변환회로와 지연 모니터회로로 구성되고,The delay detection circuit is composed of a clock duty conversion circuit and a delay monitor circuit, 상기 전압 제어회로가 지연 비교회로로 구성되며,The voltage control circuit is composed of a delay comparison circuit, 상기 디지털ㆍ아날로그 변환회로가 기판 바이어스 발생회로로 구성되고,The digital-analog conversion circuit is constituted by a substrate bias generation circuit, 상기 클럭듀티 변환회로는 상기 외부로부터 상기 클럭신호를 받아 임의의 듀티비의 클럭신호를 출력하며,The clock duty conversion circuit receives the clock signal from the outside and outputs a clock signal having an arbitrary duty ratio, 상기 지연 모니터회로는 상기 클럭듀티 변환회로의 출력신호를 일정한 지연시간을 가지고 출력하고,The delay monitor circuit outputs the output signal of the clock duty conversion circuit with a constant delay time, 상기 지연 비교회로는 상기 클럭듀티 변환회로와 지연 모니터회로의 출력신호의 지연시간차를 비교하여 차에 따른 신호를 출력하며,The delay comparison circuit compares the delay time difference between the output signal of the clock duty conversion circuit and the delay monitor circuit, and outputs a signal according to the difference. 상기 기판 바이어스 발생회로는 상기 지연 비교회로의 출력신호에 따라서 기판 바이어스 전압을 발생하고, The substrate bias generation circuit generates a substrate bias voltage according to the output signal of the delay comparison circuit, 상기 논리회로 및 상기 지연 모니터회로는 상기 기판 바이어스 발생회로가 발생하는 기판 바이어스 전압에 의해 지연시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치. And said logic circuit and said delay monitor circuit control a delay time by a substrate bias voltage generated by said substrate bias generation circuit. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 지연 검출회로가 분주회로와 발진회로로 구성되고,The delay detection circuit is composed of a frequency divider circuit and an oscillation circuit, 상기 전압 제어회로가 위상주파수 검출회로와 위상주파수 제어회로로 구성되며,The voltage control circuit is composed of a phase frequency detection circuit and a phase frequency control circuit, 상기 디지털ㆍ아날로그 변환회로가 전압 발생회로로 구성되고,The digital-analog conversion circuit is constituted by a voltage generating circuit, 상기 외부로부터 공급되는 클럭신호는 상기 분주회로에 공급되어 그 주파수를 임의로 분주하며,The clock signal supplied from the outside is supplied to the frequency division circuit to arbitrarily divide the frequency. 상기 위상주파수 검출회로는 상기 분주회로의 분주신호와 상기 발진회로의 출력신호의 위상 및 주파수를 비교하여 차에 따른 출력신호를 출력하고,The phase frequency detection circuit compares the phase and frequency of the divided signal of the frequency divider circuit and the output signal of the oscillator circuit and outputs an output signal according to a difference. 상기 위상주파수 제어회로는 상기 위상주파수 검출회로의 출력신호에 따라서 제어신호를 출력하며,The phase frequency control circuit outputs a control signal in accordance with the output signal of the phase frequency detection circuit, 상기 전압 발생회로는 상기 위상주파수 제어회로의 제어신호에 따라서 기판 바이어스 전압을 발생하고,The voltage generation circuit generates a substrate bias voltage in accordance with a control signal of the phase frequency control circuit. 상기 논리회로 및 상기 발진회로의 동작속도는 상기 전압 발생회로가 발생하는 기판 바이어스 전압에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치. And an operation speed of the logic circuit and the oscillation circuit is controlled by a substrate bias voltage generated by the voltage generation circuit. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 지연 검출회로가, pMOS트랜지스터의 문턱치 변화를 검출하는 pMOS지연 검출회로와 nMOS트랜지스터의 문턱치 변화를 검출하는 nMOS지연 검출회로로 구성되고, The delay detection circuit is composed of a pMOS delay detection circuit that detects a threshold change of a pMOS transistor and an nMOS delay detection circuit that detects a change in a threshold of an nMOS transistor, 상기 전압 제어회로와 상기 디지털ㆍ아날로그 변환회로가, 각각 pMOS트랜지스터용과 nMOS트랜지스터용으로 2회로씩 구성되며,The voltage control circuit and the digital-analog conversion circuit are each composed of two circuits for a pMOS transistor and an nMOS transistor, respectively. 상기 pMOS트랜지스터용 디지털ㆍ아날로그 변환회로가 발생하는 pMOS트랜지스터용 기판 바이어스 전압으로 상기 pMOS지연 검출회로의 동작속도가 제어되고,An operating speed of the pMOS delay detection circuit is controlled by a pMOS transistor substrate bias voltage generated by the pMOS transistor digital-analog conversion circuit. 상기 nMOS트랜지스터용 디지털ㆍ아날로그 변환회로가 발생하는 nMOS트랜지스터용 기판 바이어스로 상기 nMOS지연회로의 동작속도가 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치.And an operating speed of the nMOS delay circuit is controlled by an nMOS transistor substrate bias generated by the nMOS transistor digital-analog conversion circuit. MOS 트랜지스터로 구성되는 논리회로와, 상기 논리회로를 구성하는 MOS트랜지스터의 문턱치를 제어하기 위한 기판 바이어스 전압을 발생하는 디지털ㆍ아날로그 변환회로와, 지연신호에 따라서 제어신호를 출력하는 전압 제어회로와, 외부로부터 클럭신호가 공급되어 상기 지연신호를 출력하는 지연 검출회로와, 리크전류 검출회로를 가지고, A logic circuit composed of MOS transistors, a digital-analog conversion circuit for generating a substrate bias voltage for controlling the threshold of the MOS transistors constituting the logic circuit, a voltage control circuit for outputting a control signal in accordance with a delay signal, It has a delay detection circuit and a leakage current detection circuit for supplying a clock signal from the outside to output the delay signal, 상기 전압 제어회로는, 상기 지연 검출회로의 상기 지연신호를 입력하여 상기 지연신호에 의해 지시되는 지연시간에 따른 제어신호를 출력하며,The voltage control circuit inputs the delay signal of the delay detection circuit to output a control signal corresponding to the delay time indicated by the delay signal, 상기 디지털ㆍ아날로그 변환회로는, 상기 전압 제어회로로부터 상기 제어신호를 공급받아 상기 제어신호에 대응한 전압을 발생하고, 상기 논리회로 및 상기 지연 검출회로의 동작속도는 상기 디지털ㆍ아날로그 변환회로로부터 공급되는 전압에 의해 제어되고,The digital-analog conversion circuit receives the control signal from the voltage control circuit, generates a voltage corresponding to the control signal, and the operation speeds of the logic circuit and the delay detection circuit are supplied from the digital-analog conversion circuit. Controlled by the voltage being 상기 리크전류 검출회로는, 상기 디지털ㆍ아날로그 변환회로로부터 공급되는 전압에 의해 리크전류를 제어하고, 리크전류가 일정치 이상으로 증가한 때에 상기 디지털ㆍ아날로그 변환회로의 출력전압을 고정하는 것으로, 리크전류의 증가에 한계를 주는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치. The leakage current detection circuit controls the leakage current by the voltage supplied from the digital analog conversion circuit, and fixes the leakage voltage of the digital analog conversion circuit when the leakage current increases above a certain value. Semiconductor integrated circuit device characterized in that the limit to increase. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 제1 및 제2의 전압 안정화회로와, 제어전압 안정검출회로와, 리셋해제회로와, 동작ㆍ비동작 절환회로를 가지고,Having first and second voltage stabilization circuits, control voltage stabilization detection circuits, reset release circuits, and operation / non-operation switching circuits, 상기 제1의 전압 안정화회로는, 상기 반도체 집적회로장치의 기동 후에 공급이 개시되는 기판 바이어스 전압이 안정한 후에 전원전압을 공급하며,The first voltage stabilization circuit supplies a power supply voltage after the substrate bias voltage at which supply is started after the semiconductor integrated circuit device is started is stabilized, 상기 제2의 전압 안정화회로는 전원전압이 안정한 후에 상기 지연 검출회로로의 상기 외부로부터 클럭신호의 공급을 개시하고,The second voltage stabilization circuit starts supplying a clock signal from the outside to the delay detection circuit after the power supply voltage is stabilized; 제어전압 안정검출회로는 제어용 출력전압의 안정을 검출하고,The control voltage stable detection circuit detects the stability of the control output voltage, 상기 리셋해제회로는 상기 제어전압 안정검출회로가 안정을 검출하면 상기 논리회로로 리셋해제신호를 보내 상기 논리회로의 리셋상태를 해제하여 동작을 개시시키며,The reset canceling circuit sends a reset cancel signal to the logic circuit when the control voltage stability detecting circuit detects stability to release the reset state of the logic circuit to start operation. 상기 동작ㆍ비동작 절환회로는 동작ㆍ비동작 절환신호에 따라서 상기 반도체 집적회로의 제어의 유효ㆍ무효를 절환함으로써, 기동시나 동작중의 상기 논리회로의 오동작을 방지하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치. The operation / inoperation switching circuit switches the validity and invalidation of the control of the semiconductor integrated circuit in accordance with the operation / inaction switching signal, thereby preventing the malfunction of the logic circuit during startup or operation. Device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하는 피제어회로와, 상기 피제어회로의 트랜지스터의 기판 바이어스 전압을 제어하는 제어회로를 가지고, 상기 트랜지스터의 문턱치를 변화시키는 반도체 집적회로장치에 있어서,A semiconductor integrated circuit device having a controlled circuit including at least one transistor and a control circuit for controlling a substrate bias voltage of the transistor of the controlled circuit, wherein the threshold of the transistor is changed. 상기 제어회로는 상기 기판 바이어스 전압을 소정의 범위내에서 제어하기 위한 리미터를 가지고,The control circuit has a limiter for controlling the substrate bias voltage within a predetermined range, 상기 리미터는 상기 트랜지스터의 리크전류를 검출하는 리크전류 검출회로를 가지고, 리크전류가 일정한 값 이상으로 증가하면 상기 제어회로의 기판 바이어스 제어를 정지하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치. And the limiter has a leak current detecting circuit for detecting a leak current of the transistor, and stops substrate bias control of the control circuit if the leak current increases above a certain value. 삭제delete 트랜지스터를 포함하여 이루어지는 피제어회로와, 상기 트랜지스터의 기판 바이어스를 제어하는 제어회로를 가지는 회로장치에 있어서, 상기 회로장치는,A circuit device comprising a controlled circuit comprising a transistor and a control circuit for controlling a substrate bias of the transistor, wherein the circuit device is provided with: (1)트랜지스터의 기판 바이어스를 소정의 값으로 설정하고, (1) Set the substrate bias of the transistor to a predetermined value, (2)트랜지스터에 전원전압을 공급하며, (2) Supply the power voltage to the transistor, (3)트랜지스터의 기판 바이어스를 동적으로 제어하는 순서로 동작하고, (3) operates in the order of dynamically controlling the substrate bias of the transistor, 상기 제어회로는 상기 피제어회로의 지연시간을 모니터하는 모니터회로와, 상기 모니터회로로부터의 신호에 기초하여 상기 트랜지스터의 기판 바이어스를 제어하는 기판 바이어스 발생장치를 가지는 것을 특징으로 하는 회로장치.And the control circuit includes a monitor circuit for monitoring a delay time of the controlled circuit, and a substrate bias generator for controlling a substrate bias of the transistor based on a signal from the monitor circuit. 제15항에 있어서, The method of claim 15, 상기 동적인 제어를 정지하는 리미터회로를 가지는 것을 특징으로 하는 회로장치. And a limiter circuit for stopping the dynamic control. 제16항에 있어서, The method of claim 16, 상기 리미터회로는 상기 트랜지스터의 리크전류를 감시하는 회로인 것을 특징으로 하는 회로장치. And the limiter circuit is a circuit for monitoring the leakage current of the transistor. 제1의 피제어회로블럭과, 제2의 피제어회로블럭을 가지고, Having a first controlled circuit block and a second controlled circuit block, 상기 각 피제어회로에 스위치를 설치하고, 상기 스위치에 의해 각 피제어회로에 포함되는 트랜지스터로의 전원의 공급을 제어하고, A switch is provided in each of the controlled circuits, and the switch controls supply of power to transistors included in each controlled circuit, 상기 각 피제어회로에 제어회로를 설치하고, 상기 제어회로에 의해 각 피제어회로에 포함되는 트랜지스터의 기판 바이어스 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치. And a control circuit is provided in each of the controlled circuits, and the substrate circuit controls the substrate bias voltage of the transistors included in each of the controlled circuits. 제18항에 있어서, The method of claim 18, 상기 각 피제어회로에 공급되는 전원의 전압이 다른 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치.And a voltage of power supplied to each of the controlled circuits is different. 제18항 또는 제19항에 있어서, The method of claim 18 or 19, 상기 제어회로는 피제어회로의 지연시간을 검출하고, 상기 검출결과에 기초하여 트랜지스터의 기판 바이어스 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치. And the control circuit detects a delay time of the controlled circuit and controls the substrate bias voltage of the transistor based on the detection result. 제1 MOS 트랜지스터를 포함하는 논리회로와,A logic circuit including a first MOS transistor, 제2 MOS 트랜지스터를 포함하고, 발진신호를 출력하는 지연 모니터회로와,A delay monitor circuit including a second MOS transistor and outputting an oscillation signal; 기준 클럭신호와 상기 지연 모니터회로로부터의 상기 발진신호를 비교하여 제어신호를 출력하는 지연 비교회로와,A delay comparison circuit for comparing a reference clock signal with the oscillation signal from the delay monitor circuit and outputting a control signal; 상기 제1 MOS 트랜지스터 및 제2 MOS 트랜지스터에 기판 바이어스 전압을 인가하는 기판 바이어스 발생회로를 가지고,A substrate bias generation circuit for applying a substrate bias voltage to the first MOS transistor and the second MOS transistor, 상기 기판 바이어스 발생회로는, 상기 지연 비교회로로부터의 제어신호에 따라서, 상기 기판 바이어스 전압을 소정 전압 단위로 상승 또는 하강시키는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치.And the substrate bias generation circuit raises or lowers the substrate bias voltage in predetermined voltage units according to a control signal from the delay comparison circuit. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 지연 모니터회로는, 상기 기준 클럭신호가 입력되고, 상기 제2 MOS 트랜지스터에 의해 형성되는 지연회로인 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치.And the delay monitor circuit is a delay circuit to which the reference clock signal is input and formed by the second MOS transistor.
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