KR102499636B1 - Semiconductor device comprising retset retention flip-flop - Google Patents
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Abstract
반도체 장치가 제공된다. 반도체 장치는, 로컬 전원 전압과 클럭 신호를 이용하여 입력된 데이터 신호를 저장하고 이를 제1 출력 신호로 출력하는 마스터 래치, 로컬 전원 전압과 다른 글로벌 전원 전압, 클럭 신호 및 리텐션 신호를 이용하여 제1 출력 신호를 저장하고 이를 제2 출력 신호로 출력하는 슬레이브 래치, 리텐션 신호, 클럭 신호 및 리셋 신호 중 어느 하나의 신호와 다른 하나의 신호를 입력 받고, 제1 논리 연산을 수행하여 생성된 제1 제어 신호를 출력하는 제1 논리 게이트, 및 리텐션 신호, 클럭 신호 및 리셋 신호 중 나머지 하나와, 제1 제어 신호를 입력 받고, 제2 논리 연산을 수행하여 생성된 제2 제어 신호를 마스터 래치와 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 제공하는 제2 논리 게이트를 포함한다.A semiconductor device is provided. The semiconductor device includes a master latch that stores an input data signal using a local power supply voltage and a clock signal and outputs the data signal as a first output signal, and a global power supply voltage different from the local power supply voltage, a clock signal, and a retention signal. A slave latch that stores one output signal and outputs it as a second output signal, receives one signal and another one of a retention signal, a clock signal, and a reset signal, and performs a first logic operation to generate a second output signal. A first logic gate outputting 1 control signal, and a second control signal generated by receiving the first control signal, the other one of a retention signal, a clock signal, and a reset signal, and performing a second logic operation into a master latch and a second logic gate provided to at least one of the slave latch and the slave latch.
Description
본 발명은 리텐션 리셋 플립-플롭을 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device including a retention reset flip-flop.
저 전력 반도체 칩 설계를 위해서, 누설 전류를 줄이는 파워 게이팅(power gating) 기술이 널리 사용되고 있다. 이러한 파워 게이팅 기술을 사용하기 위해서는, 전원을 차단할 때 플립-플롭 내의 데이터를 다른 곳으로 옮겨놓아야 하는데, 데이터 보존용 리텐션 플립-플롭(retention flip-flop)에 데이터를 저장한 후 전원을 차단하는 방식이 사용되고 있다.For low-power semiconductor chip design, a power gating technology that reduces leakage current is widely used. In order to use this power gating technique, the data in the flip-flop must be moved to another place when the power is cut off. method is being used.
이러한 리텐션 플립-플롭에 리셋 기능을 구현하려면 별도의 회로나 로직이 필요한데, 이러한 별도의 회로나 로직은 리텐션 플립-플롭의 크기를 증가시키고 전력 소모 또한 증가시킬 수 있다. 따라서, 저전력 소형 리텐션 플립-플롭에 대한 연구가 필요하다.To implement a reset function in such a retention flip-flop, a separate circuit or logic is required, and such a separate circuit or logic may increase the size of the retention flip-flop and increase power consumption. Therefore, there is a need for research on low-power, small retention flip-flops.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 제품 크기가 소형화될 수 있고 전력 소모가 저감될 수 있는 반도체 장치를 제공하는 것이다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device capable of miniaturizing a product size and reducing power consumption.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 로컬 전원 전압과 클럭 신호를 이용하여 입력된 데이터 신호를 저장하고 이를 제1 출력 신호로 출력하는 마스터 래치, 로컬 전원 전압과 다른 글로벌 전원 전압, 클럭 신호 및 리텐션 신호를 이용하여 제1 출력 신호를 저장하고 이를 제2 출력 신호로 출력하는 슬레이브 래치, 리텐션 신호, 클럭 신호 및 리셋 신호 중 어느 하나의 신호와 다른 하나의 신호를 입력 받고, 제1 논리 연산을 수행하여 생성된 제1 제어 신호를 출력하는 제1 논리 게이트, 및 리텐션 신호, 클럭 신호 및 리셋 신호 중 나머지 하나와, 제1 제어 신호를 입력 받고, 제2 논리 연산을 수행하여 생성된 제2 제어 신호를 마스터 래치와 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 제공하는 제2 논리 게이트를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a semiconductor device according to some embodiments of the present disclosure includes a master latch storing an input data signal using a local power supply voltage and a clock signal and outputting the data signal as a first output signal; a local power supply voltage; A slave latch that stores the first output signal using another global power supply voltage, clock signal, and retention signal and outputs the first output signal as a second output signal; A first logic gate that receives a signal and outputs a first control signal generated by performing a first logic operation, receives the other one of a retention signal, a clock signal, and a reset signal, and the first control signal; and a second logic gate providing a second control signal generated by performing two logic operations to at least one of the master latch and the slave latch.
몇몇 실시예에서, 상기 슬레이브 래치는, 상기 리셋 신호가 활성화되면, 상기 제2 출력 신호를 미리 정한 신호 레벨로 고정하는 리셋 동작을 수행하고, 상기 리셋 신호가 비활성화되면, 상기 데이터 신호의 신호 레벨을 바탕으로 상기 제2 출력 신호의 신호 레벨을 결정할 수 있다.In some embodiments, the slave latch performs a reset operation to fix the second output signal to a predetermined signal level when the reset signal is activated, and adjusts the signal level of the data signal when the reset signal is deactivated. Based on this, it is possible to determine the signal level of the second output signal.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 논리 연산과 상기 제2 논리 연산은 서로 다를 수 있다.In some embodiments, the first logical operation and the second logical operation may be different from each other.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 논리 연산은 OR 연산을 포함하고, 상기 제2 논리 연산은 NAND 연산을 포함할 수 있다.In some embodiments, the first logical operation may include an OR operation, and the second logical operation may include a NAND operation.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 논리 게이트는, 상기 리셋 신호와 상기 클럭 신호를 제공받아 OR 연산을 수행하고, 그 결과로 생성된 상기 제1 제어 신호를 상기 제2 논리 게이트에 제공할 수 있다.In some embodiments, the first logic gate may receive the reset signal and the clock signal, perform an OR operation, and provide the resultant first control signal to the second logic gate.
몇몇 실시예에서, 상기 제2 논리 게이트는, 상기 리텐션 신호와 상기 제1 제어 신호를 제공받아 NAND 연산을 수행하고, 그 결과로 생성된 상기 제2 제어 신호를 상기 마스터 래치와 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 제공하는 NAND 게이트를 포함할 수 있다.In some embodiments, the second logic gate receives the retention signal and the first control signal, performs a NAND operation, and transmits the second control signal generated as a result to at least one of the master latch and the slave latch. It can include NAND gates providing one.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 논리 게이트와 상기 제2 논리 게이트에는 상기 글로벌 전원 전압이 제공될 수 있다.In some embodiments, the global power supply voltage may be provided to the first logic gate and the second logic gate.
몇몇 실시예에서, 상기 리셋 신호와 상기 제2 출력 신호를 입력 받고, 상기 제1 및 제2 논리 연산과 다른 제3 논리 연산을 수행하는 제3 논리 게이트를 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the method may further include a third logic gate receiving the reset signal and the second output signal and performing a third logic operation different from the first and second logic operations.
몇몇 실시예에서, 상기 제3 논리 연산은 NOR 연산을 포함할 수 있다.In some embodiments, the third logical operation may include a NOR operation.
몇몇 실시예에서, 상기 리텐션 신호가 활성화되어 상기 슬레이브가 래치가 리텐션 동작을 수행하는 동안, 상기 리셋 신호가 활성화되면, 상기 슬레이브 래치는 리셋 동작을 수행할 수 있다.In some embodiments, while the retention signal is activated and the slave latch performs a retention operation, when the reset signal is activated, the slave latch may perform a reset operation.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 글로벌 전원 전압이 인가되는 제1 라인, 상기 제1 라인과 분리되고 로컬 전원 전압이 인가되는 제2 라인, 상기 제2 라인에 접속되어 상기 로컬 전원 전압을 이용하는 제1 오퍼레이팅 회로, 상기 제1 오퍼레이팅 회로에 상기 로컬 전원 전압의 인가 여부를 결정하는 제1 파워 게이팅 회로, 및 상기 제1 라인과 상기 제2 라인에 접속되고, 제1 리텐션 리셋 플립-플롭을 포함하되, 상기 제1 리텐션 리셋 플립-플롭은, 상기 제2 라인에 접속되고, 클럭 신호, 리텐션 신호, 및 리셋 신호를 이용하여 입력된 데이터 신호를 저장하고 이를 제1 출력 신호로 출력하는 마스터 래치와, 상기 제1 라인에 접속되고, 상기 클럭 신호, 리텐션 신호 및 리셋 신호를 이용하여 상기 제1 출력 신호를 저장하고 이를 제2 출력 신호로 출력하는 슬레이브 래치와, 상기 리텐션 신호, 상기 클럭 신호, 및 상기 리셋 신호를 입력 받고 논리 연산을 수행하여 생성한 제어 신호를 상기 마스터 래치와 상기 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 제공하는 논리 게이트를 포함한다.In order to achieve the above object, a semiconductor device according to some embodiments of the present disclosure may include a first line to which a global power supply voltage is applied, a second line separated from the first line and to which a local power supply voltage is applied, and the second line connected to a first operating circuit that uses the local power supply voltage, a first power gating circuit that determines whether or not to apply the local power supply voltage to the first operating circuit, and connected to the first line and the second line; A first retention reset flip-flop, wherein the first retention reset flip-flop is connected to the second line and stores a data signal input using a clock signal, a retention signal, and a reset signal. and a master latch for outputting it as a first output signal, connected to the first line, storing the first output signal using the clock signal, retention signal, and reset signal and outputting it as a second output signal A slave latch and a logic gate receiving the retention signal, the clock signal, and the reset signal and providing a control signal generated by performing a logic operation to at least one of the master latch and the slave latch.
몇몇 실시예에서, 상기 논리 게이트는 상기 제1 라인에 접속될 수 있다.In some embodiments, the logic gate may be connected to the first line.
몇몇 실시예에서, 상기 논리 게이트는, 제1 논리 연산을 수행하는 제1 논리 게이트와, 상기 제1 논리 게이트의 출력에 접속되고 상기 제1 논리 연산과 다른 제2 논리 연산을 수행하는 제2 논리 게이트를 포함할 수 있다.In some embodiments, the logic gates include a first logic gate to perform a first logic operation and a second logic connected to an output of the first logic gate and to perform a second logic operation different from the first logic operation. Can contain gates.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 논리 게이트는 상기 리셋 신호와 상기 클럭 신호를 OR 연산하는 OR 게이트를 포함하고, 상기 제2 논리 게이트는 상기 OR 게이트의 출력과 상기 리텐션 신호를 NAND 연산하는 NAND 게이트를 포함할 수 있다.In some embodiments, the first logic gate includes an OR gate for performing an OR operation on the reset signal and the clock signal, and the second logic gate NAND gate for performing a NAND operation on an output of the OR gate and the retention signal. can include
몇몇 실시예에서, 상기 슬레이브 래치는, 상기 제어 신호로 제어되어 상기 제1 출력 신호를 반전시키는 인버터를 포함할 수 있다.In some embodiments, the slave latch may include an inverter controlled by the control signal to invert the first output signal.
몇몇 실시예에서, 상기 제2 라인과 분리되고, 상기 로컬 전원 전압이 인가되는 제3 라인, 상기 제3 라인에 접속되어 상기 로컬 전원 전압을 이용하는 제2 오퍼레이팅 회로, 상기 제2 오퍼레이팅 회로에 상기 로컬 전원 전압의 인가 여부를 결정하는 제2 파워 게이팅 회로, 및 상기 제1 라인과 상기 제3 라인에 접속된 제2 리텐션 리셋 플립-플롭을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, a third line separated from the second line and to which the local power voltage is applied, a second operating circuit connected to the third line and using the local power voltage, and the local power supply voltage to the second operating circuit. The device may further include a second power gating circuit that determines whether a power supply voltage is applied, and a second retention reset flip-flop connected to the first line and the third line.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 로컬 전원 전압을 이용하여 입력된 데이터 신호를 저장하고 이를 제1 출력 신호로 출력하는 마스터 래치, 상기 로컬 전원 전압과 다른 글로벌 전원 전압을 이용하여 상기 제1 출력 신호를 저장하고 이를 제2 출력 신호로 출력하는 슬레이브 래치, 제1 내지 제3 신호를 제공받아 상기 마스터 래치와 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 상기 글로벌 전원 전압을 제공하는 논리 게이트를 포함하되, 상기 논리 게이트는, 상기 제1 신호로 게이팅되어 제1 노드에 상기 글로벌 전원 전압을 제공하는 제1 트랜지스터와, 상기 제1 신호로 게이팅되어 상기 제1 노드에 접지 전압을 제공하는 제2 트랜지스터와, 상기 제2 및 제3 신호로 게이팅되어 상기 제1 노드에 상기 글로벌 전원 전압을 제공하는 제3 트랜지스터와, 상기 제2 및 제3 신호로 게이팅되어 상기 제1 노드에 상기 접지 전압을 제공하는 제4 트랜지스터를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a semiconductor device according to some embodiments of the present disclosure includes a master latch that stores a data signal input using a local power supply voltage and outputs the data signal as a first output signal, and a global power supply voltage different from the local power supply voltage. A slave latch that stores the first output signal using a power supply voltage and outputs it as a second output signal, receives first to third signals and provides the global power supply voltage to at least one of the master latch and the slave latch A logic gate comprising: a first transistor gated with the first signal to provide the global power supply voltage to a first node; and a first transistor gated with the first signal to provide a ground voltage to the first node. a second transistor gated with the second and third signals to provide the global power supply voltage to the first node; and a third transistor gated with the second and third signals to provide the first node with the ground. and a fourth transistor providing voltage.
몇몇 실시예에서, 상기 제3 트랜지스터는, 상기 글로벌 전원 전압과 상기 제1 노드 사이에 서로 직렬로 접속된 제5 트랜지스터와 제6 트랜지스터를 포함하고, 상기 제5 트랜지스터는 상기 제2 신호로 게이팅되고, 상기 제6 트랜지스터는 상기 제3 신호로 게이팅될 수 있다.In some embodiments, the third transistor includes a fifth transistor and a sixth transistor connected in series between the global power supply voltage and the first node, and the fifth transistor is gated with the second signal. , the sixth transistor may be gated with the third signal.
몇몇 실시예에서, 상기 제4 트랜지스터는, 상기 접지 전압과 상기 제1 노드 사이에 서로 병렬로 접속된 제5 트랜지스터와 제6 트랜지스터를 포함하고, 상기 제5 트랜지스터는 상기 제2 신호로 게이팅되고, 상기 제6 트랜지스터는 상기 제3 신호로 게이팅될 수 있다.In some embodiments, the fourth transistor includes a fifth transistor and a sixth transistor connected in parallel between the ground voltage and the first node, the fifth transistor being gated with the second signal, The sixth transistor may be gated with the third signal.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 신호가 활성화되면, 상기 슬레이브 래치는 리텐션 동작을 수행하고, 상기 제2 신호가 활성화되면, 상기 슬레이브 래치는 리셋 동작을 수행하고, 상기 제1 및 제2 신호가 활성화되지 않으면, 상기 슬레이브 래치는 상기 제3 신호를 바탕으로 제2 출력 신호를 출력할 수 있다.In some embodiments, when the first signal is activated, the slave latch performs a retention operation, and when the second signal is activated, the slave latch performs a reset operation, and the first and second signals are If not activated, the slave latch may output a second output signal based on the third signal.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 로컬 전원 전압과 클럭 신호를 이용하여 입력된 데이터 신호를 저장하고 이를 제1 출력 신호로 출력하는 마스터 래치, 상기 로컬 전원 전압과 다른 글로벌 전원 전압, 상기 클럭 신호 및 리텐션 신호를 이용하여 상기 제1 출력 신호를 저장하고 이를 제2 출력 신호로 출력하는 슬레이브 래치, 상기 리텐션 신호와, 상기 클럭 신호와, 리셋 신호를 입력 받고 제1 논리 연산을 수행하여 생성한 제1 제어 신호를 상기 마스터 래치와 상기 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 제공하는 제1 논리 게이트, 및 상기 제2 출력 신호와 상기 리셋 신호를 제공받아 제2 논리 연산을 수행하는 제2 논리 게이트를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, a semiconductor device according to some embodiments of the present disclosure includes a master latch configured to store an input data signal using a local power supply voltage and a clock signal and output the data signal as a first output signal; and the local power supply voltage A slave latch storing the first output signal and outputting it as a second output signal using a global power supply voltage different from , the clock signal, and the retention signal, and inputting the retention signal, the clock signal, and the reset signal A first logic gate that receives and performs a first logic operation and provides a first control signal generated by performing a first logic operation to at least one of the master latch and the slave latch; and a second logic gate that receives the second output signal and the reset signal and performs a second logic operation. It may include a second logic gate that performs.
몇몇 실시예에서, 상기 제2 논리 연산은 NOR 연산을 포함하고, 상기 제2 논리 게이트는 NOR 게이트를 포함할 수 있다.In some embodiments, the second logic operation may include a NOR operation, and the second logic gate may include a NOR gate.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 논리 연산과 상기 제2 논리 연산은 서로 다를 수 있다.In some embodiments, the first logical operation and the second logical operation may be different from each other.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 논리 게이트는, 상기 클럭 신호와 상기 리셋 신호를 제3 논리 연산하는 제3 논리 게이트와, 상기 제3 논리 게이트의 출력과 상기 리텐션 신호를 제4 논리 연산하는 제4 논리 게이트를 포함할 수 있다.In some embodiments, the first logic gate may include a third logic gate performing a third logic operation on the clock signal and the reset signal, and a fourth logic gate performing a fourth logic operation on an output of the third logic gate and the retention signal. It can contain 4 logic gates.
몇몇 실시예에서, 상기 제3 논리 연산과 상기 제4 논리 연산은 서로 다를 수 있다.In some embodiments, the third logical operation and the fourth logical operation may be different from each other.
몇몇 실시예에서, 상기 제2 논리 게이트는 NOR 게이트를 포함하고, 상기 제3 논리 게이트는 OR 게이트를 포함하고, 상기 제4 논리 게이트는 NAND 게이트를 포함할 수 있다.In some embodiments, the second logic gate may include a NOR gate, the third logic gate may include an OR gate, and the fourth logic gate may include a NAND gate.
몇몇 실시예에서, 상기 마스터 래치는, 상기 입력된 데이터 신호와 상기 리셋 신호를 입력 받고, 제3 논리 연산을 수행하는 제3 논리 게이트를 포함할 수 있다.In some embodiments, the master latch may include a third logic gate that receives the input data signal and the reset signal and performs a third logic operation.
몇몇 실시예에서, 상기 제2 논리 연산과 상기 제3 논리 연산은 서로 동일할 수 있다.In some embodiments, the second logical operation and the third logical operation may be identical to each other.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 개념 블록도이다.
도 2는 도 1의 리텐션 리셋 플립-플롭의 블록도이다.
도 3은 도 2의 논리 게이트의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리텐션 리셋 플립-플롭의 회로도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 인버터의 회로도들이다.
도 7은 내지 도 10은 도 4의 논리 게이트의 회로도들이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리텐션 리셋 플립-플롭의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리텐션 리셋 플립-플롭의 회로도이다.1 is a conceptual block diagram of a semiconductor device according to some embodiments of the inventive concept.
FIG. 2 is a block diagram of the retention reset flip-flop of FIG. 1;
3 is a block diagram of the logic gate of FIG. 2;
4 is a circuit diagram of a retention reset flip-flop in accordance with some embodiments of the present invention.
5 and 6 are circuit diagrams of the inverter of FIG. 4 .
7 to 10 are circuit diagrams of the logic gates of FIG. 4 .
11 to 13 are views for explaining the operation of a retention reset flip-flop according to some embodiments of the present invention.
14 is a circuit diagram of a retention reset flip-flop in accordance with some embodiments of the invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. The sizes and relative sizes of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation. Like reference numbers designate like elements throughout the specification, and “and/or” includes each and every combination of one or more of the recited items.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다.An element is said to be "connected to" or "coupled to" another element when it is directly connected or coupled to another element or intervening with another element. include all cases. On the other hand, when one element is referred to as “directly connected to” or “directly coupled to” another element, it indicates that another element is not intervened.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the recited elements.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.Although first, second, etc. are used to describe various elements or components, these elements or components are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one element or component from another. Accordingly, it goes without saying that the first element or component mentioned below may also be the second element or component within the technical spirit of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 개념 블록도이다.1 is a conceptual block diagram of a semiconductor device according to some embodiments of the inventive concept.
도 1을 참조하면, 반도체 장치는 리텐션 리셋 플립-플롭(retention reset flip-flop)(1), 오퍼레이팅 회로(98) 및 파워 게이팅 회로(99)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the semiconductor device may include a retention reset flip-
파워 게이팅 회로(99)는 글로벌 전원 전압 라인(91)과 접지 라인(93)에 접속될 수 있다. 파워 게이팅 회로(99)는 오퍼레이팅 회로(98)에 로컬 전원 전압(VDDL)의 인가 여부를 결정할 수 있다.The
구체적으로, 파워 게이팅 회로(99)는, 글로벌 전원 전압(VDDG)을 이용하여, 로컬 전원 전압 라인(92)의 온/오프(on/off)를 결정함으로써, 오퍼레이팅 회로(98)에 로컬 전원 전압(VDDL)의 인가 여부를 결정할 수 있다.Specifically, the
파워 게이팅 회로(99)가 로컬 전원 전압(VDDL)을 오퍼레이팅 회로(98)에 인가하면, 오퍼레이팅 회로(98)는 로컬 전원 전압(VDDL)을 이용하여 구동되고, 파워 게이팅 회로(99)가 로컬 전원 전압(VDDL)을 오퍼레이팅 회로(98)에 인가하지 않으면, 오퍼레이팅 회로(98)는 구동되지 않을 수 있다.When the
본 실시예에서, 로컬 전원 전압 라인(92)과 접지 라인(93)에 접속된 오퍼레이팅 회로(98)는 로컬 전원 전압(VDDL)을 이용하여 구동되는 모든 회로를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이러한 오퍼레이팅 회로(98)는 데이터 신호를 바탕으로 연산을 수행하는데 사용될 수 있다.In this embodiment, the operating
리텐션 리셋 플립-플롭(1)은 글로벌 전원 전압 라인(91), 로컬 전원 전압 라인(92), 및 접지 라인(93)에 접속될 수 있다. 리텐션 리셋 플립-플롭(1)은 파워 게이팅 회로(99)가 로컬 전원 전압(VDDL)을 차단할 시, 데이터를 보존하는 역할을 할 수 있다.The retention reset flip-
구체적으로, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)은, 파워 게이팅 회로(99)가 로컬 전원 전압(VDDL)을 인가하는 동안 노멀 리셋 플립-플롭으로 동작하다가, 파워 게이팅 회로(99)가 로컬 전원 전압(VDDL)을 차단하는 경우, 글로벌 전원 전압(VDDG)를 이용하여 저장된 데이터를 보존하는 역할을 할 수 있다.Specifically, the retention reset flip-
본 실시예에 따른, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)은, 파워 게이팅 회로(99)가 로컬 전원 전압(VDDL)을 인가하는 동안에는 로컬 전원 전압(VDDL)과 글로벌 전원 전압(VDDG)을 이용하여, 노멀 리셋 플립-플롭으로 동작하고, 파워 게이팅 회로(99)가 로컬 전원 전압(VDDL)을 차단하는 동안에는 글로벌 전원 전압(VDDG)을 이용하여, 리텐션 동작을 수행할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 파워 게이팅 회로(99)가 로컬 전원 전압(VDDL)을 차단하는 동안 리텐션 리셋 플립-플롭(1)이 저정하는 데이터는, 파워 게이팅 회로(99)가 로컬 전원 전압(VDDL)을 다시 인가하면 오퍼레이팅 회로(98)의 연산에 필요한 데이터일 수 있다.According to the present embodiment, the retention reset flip-
로컬 전원 전압 라인(92)과 글로벌 전원 전압 라인(91)은 도시된 것과 같이 분리되어 배치될 수 있다. 로컬 전원 전압 라인(92)에는 로컬 전원 전압(VDDL)이 제공되고, 글로벌 전원 전압 라인(91)에는 글로벌 전원 전압(VDDG)이 제공될 수 있다.The local power
글로벌 전원 전압 라인(91)은, 로컬 전원 전압 라인(92)에 비해 리텐션 리셋 플립-플롭(1)으로부터 멀리 떨어져 배치될 수 있다. 따라서, 경우에 따라, 글로벌 전원 전압 라인(91)에 인가되는 글로벌 전원 전압(VDDG)의 크기와, 로컬 전원 전압 라인(92)에 인가되는 로컬 전원 전압(VDDL)의 크기가 같다고 하더라도, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)에 제공되는 전압의 크기는 다를 수 있다. 즉, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)에서 측정한 글로벌 전원 전압(VDDG)의 크기가 로컬 전원 전압(VDDL)의 크기보다 작을 수 있다.The global power
몇몇 실시예에서, 반도체 장치는, 도시된 것과 같이, 복수의 로컬 전원 전압 라인(92)과 접지 라인(93)을 포함할 수 있다. 이 경우, 각 로컬 전원 전압 라인(92)에는 서로 다른 리텐션 리셋 플립-플롭(1)과 오퍼레이팅 회로(98)가 접속될 수 있다. 그리고, 각 로컬 전원 전압 라인(92)의 온/오프를 결정하는 파워 게이팅 회로(99)도 도시된 것과 같이 복수 개가 배치될 수 있다.In some embodiments, the semiconductor device may include a plurality of local power
도 2는 도 1의 리텐션 리셋 플립-플롭의 블록도이다. 도 3은 도 2의 논리 게이트의 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram of the retention reset flip-flop of FIG. 1; 3 is a block diagram of the logic gate of FIG. 2;
먼저 도 2를 참조하면, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)은 마스터 래치(10), 슬레이브 래치(20), 스캔 먹스(30) 및 논리 게이트(80)를 포함할 수 있다.Referring first to FIG. 2 , the retention reset flip-
스캔 먹스(30)는 데이터 신호(D), 스캔 인에이블 신호(SE), 및 스캔 인풋 신호(SI)를 제공받고, 제어 신호에 따라 데이터 신호(D)와 스캔 인풋 신호(SI) 중 어느 하나를 출력할 수 있다. 구체적으로, 스캔 먹스(30)는 스캔 인에이블 신호(SE)가 활성화(active)된 경우(예를 들어, 논리 하이(H)인 스캔 인에이블 신호(SE)가 제공된 경우), 스캔 인풋 신호(SI)를 출력하고, 스캔 인에이블 신호(SE)가 활성화되지 않은 경우(예를 들어, 논리 로우(L)인 스캔 인에이블 신호(SE)가 제공된 경우), 데이터 신호(D)를 출력할 수 있다.The
스캔 먹스(30)로부터 스캔 인풋 신호(SI)가 출력된 경우, 마스터 래치(10)와 슬레이브 래치(20)는 스캔 인풋 신호(SI)를 래치하여 출력하는 스캔 동작을 수행하고, 스캔 먹스(30)로부터 데이터 신호(D)가 출력된 경우, 마스터 래치(10)와 슬레이브 래치(20)는 데이터 신호(D)를 래치하여 출력하는 노멀 플립-플롭 동작을 수행할 수 있다.When the scan input signal SI is output from the
이러한 스캔 먹스(30)는 예를 들어, 멀티플렉서(multiplexer) 등을 이용하여 구현할 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.The
마스터 래치(10)는 로컬 전원 전압(도 1의 VDDL)을 이용하여 입력된 데이터 신호(D)를 저장하고, 이를 제1 출력 신호(OS1)로 출력할 수 있다. 구체적으로, 마스터 래치(10)는 클럭 신호(CK)를 바탕으로 로컬 전원 전압(도 1의 VDDL)을 이용하여 입력된 데이터 신호(D)를 저장하고, 이를 제1 출력 신호(OS1)로 출력할 수 있다. 이러한 마스터 래치(10)의 구체적인 동작은 후술한다.The
슬레이브 래치(10)는 리텐션 신호(RETN)의 활성화 여부에 따라 서로 다른 동작을 수행할 수 있다.The
먼저, 리텐션 신호(RETN)가 활성화되지 않은 경우(예를 들어, 논리 하이(H)인 리텐션 신호(RETN)가 제공된 경우), 슬레이브 래치(20)는 로컬 전원 전압(도 1의 VDDL)을 이용하여 마스터 래치(10)로부터 출력된 제1 출력 신호(OS1)를 저장하고, 이를 제2 출력 신호(OS2)로 출력할 수 있다. 구체적으로, 슬레이브 래치(20)는 클럭 신호(CK)를 바탕으로 로컬 전원 전압(도 1의 VDDL)을 이용하여 제1 출력 신호(OS1)를 저장하고, 이를 제2 출력 신호(OS2)로 출력하는 노말 플립-플롭 동작을 수행할 수 있다. First, when the retention signal RETN is not activated (for example, when the retention signal RETN is logic high (H) is provided), the
이후, 제2 출력 신호(OS2)는 예를 들어, 인버터 등에 의해 반전되어 출력단(Q)에 제공될 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.Thereafter, the second output signal OS2 may be inverted by, for example, an inverter and provided to the output terminal Q, but the technical idea of the present invention is not limited thereto.
본 실시예에서는, 리텐션 신호(RETN)가 논리 하이(H)인 상태를 활성화되지 않은 상태로 정의하고, 리텐션 신호(RETN)가 논리 로우(L)인 상태를 활성된 상태로 정의하여 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상이 이러한 예시에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 몇몇 실시예에서는, 리텐션 신호(RET)가 논리 로우(L)인 상태를 활성화되지 않은 상태로 정의하고, 리텐션 신호(RET)가 논리 하이(H)인 상태를 활성된 상태로 정의할 수도 있다.In this embodiment, a state in which the retention signal RETN is a logic high (H) is defined as a non-activated state, and a state in which the retention signal RETN is a logic low (L) is defined as an active state. However, the technical spirit of the present invention is not limited to these examples. In some other embodiments of the present invention, a state in which the retention signal RET is a logic low (L) is defined as a non-activated state, and a state in which the retention signal RET is a logic high (H) is defined as an active state can also be defined as
한편, 리텐션 신호(RETN)가 활성화된 경우(예를 들어, 논리 로우(L)인 리텐션 신호(RETN)가 제공된 경우), 슬레이브 래치(20)는 글로벌 전원 전압(도 1의 VDDG)을 이용하여 저장된 데이터를 유지하는 리텐션 동작을 수행할 수 있다. 이러한 슬레이브 래치(20)의 구체적인 동작도 후술한다.Meanwhile, when the retention signal RETN is activated (for example, when the retention signal RETN is logic low (L) is provided), the
한편, 마스터 래치(10)와 슬레이브 래치(20)는 리셋 신호(R)의 활성화 여부에 따라, 리셋 동작을 수행할 수 있다.Meanwhile, the
구체적으로, 리셋 신호(R)가 활성화되지 않은 경우(예를 들어, 논리 로우(L)인 리셋 신호(R)가 제공된 경우), 마스터 래치(10)와 슬레이브 래치(20)는 클럭 신호(CK)를 바탕으로 입력된 데이터 신호(D)를 저장한 후, 이를 제2 출력 신호(OS2)로 출력하는 노멀 플립-플롭 동작을 수행할 수 있다. 한편, 리셋 신호(R)가 활성화된 경우(예를 들어, 논리 하이(H)인 리셋 신호(R)가 제공된 경우), 마스터 래치(10)와 슬레이브 래치(20)는 입력된 데이터 신호(D)와 무관하게 논리 로우(L)인 제2 출력 신호(OS2)를 출력하는 리셋 동작을 수행할 수 있다.Specifically, when the reset signal R is not activated (for example, when the reset signal R is logic low L), the
논리 게이트(80)는 마스터 래치(10)와 슬레이브 래치(20)가 앞서 설명한 리텐션 동작과 리셋 동작을 수행할 수 있도록 제2 제어 신호(CS2)를 생성하는 역할을 할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 리텐션 리셋 플립-플롭(1)에서는, 논리 게이트(80)가 생성하여 마스터 래치(10)와 슬레이브 래치(20)에 제공하는 제2 제어 신호(CS2)로 인해, 마스터 래치(10)와 슬레이브 래치(20)가 리텐션 동작과 리셋 동작을 원활하게 수행할 수 있다. 즉, 마스터 래치(10)와 슬레이브 래치(20)가 리텐션 동작과 리셋 동작을 수행하기 위해 필요한 회로가 매우 간단하게 구현되기 때문에, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)의 크기가 소형화될 수 있으며, 나아가 이를 포함하는 반도체 장치 역시 소형화될 수 있다. 또한, 이러한 구성은 플립-플롭 동작 시 소모되는 소모 전력 역시 저감시킬 수 있다.The
본 실시예에 따른 논리 게이트(80)는 이러한 제2 제어 신호(CS)를 생성하기 위해, 리셋 신호(R), 클럭 신호(CK) 및 리텐션 신호(RETN)를 제공받고 논리 연산을 수행할 수 있다. 이하, 도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 논리 게이트(80)의 일 예에 대해 설명한다.The
도 3을 참조하면, 논리 게이트(80)는 제1 논리 게이트(LG1)와 제2 논리 게이트(LG2)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
제1 논리 게이트(LG1)는 예를 들어, OR 연산을 수행하는 OR 게이트일 수 있다. 구체적으로, 제1 논리 게이트(LG1)는 리셋 신호(R)와, 클럭 신호(CK)를 제공받고, 신호 레벨에 따라 OR 연산을 수행하여 그 결과를 제1 제어 신호(CS1)로 출력할 수 있다.The first logic gate LG1 may be, for example, an OR gate that performs an OR operation. Specifically, the first logic gate LG1 may receive the reset signal R and the clock signal CK, perform an OR operation according to the signal level, and output the result as the first control signal CS1. there is.
제2 논리 게이트(LG2)는 예를 들어, NAND 연산을 수행하는 NAND 게이트일 수 있다. 구체적으로, 제2 논리 게이트(LG2)는 제1 논리 게이트(LG1)로부터 출력된 제1 제어 신호(CS1)와, 리텐션 신호(RETN)를 제공받고, 신호 레벨에 따라 NAND 연산을 수행하여 그 결과를 제2 제어 신호(CS2)로 출력할 수 있다. 이렇게 출력된 제2 제어 신호(CS2)는 마스터 래치(도 2의 10)와 슬레이브 래치(도 2의 20) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다.The second logic gate LG2 may be, for example, a NAND gate that performs a NAND operation. Specifically, the second logic gate LG2 receives the first control signal CS1 output from the first logic gate LG1 and the retention signal RETN, performs a NAND operation according to the signal level, and The result may be output as the second control signal CS2. The second control signal CS2 thus output may be provided to at least one of the master latch ( 10 in FIG. 2 ) and the slave latch ( 20 in FIG. 2 ).
도 3에서는, 본 실시예에 따른 논리 게이트(80)의 일 예로, 리셋 신호(R)와 클럭 신호(CK)를 OR 연산하는 OR 게이트와, OR 게이트의 출력(CS1)과 리텐션 신호(RETN)를 NAND 연산하는 NAND 게이트를 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 필요에 따라, 논리 게이트(80)의 내부 구성은 이와 다른 구성으로 변형되어 실시될 수 있다.In FIG. 3 , as an example of the
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리텐션 리셋 플립-플롭의 회로도이다. 도 5 및 도 6은 도 4의 인버터의 회로도들이다.4 is a circuit diagram of a retention reset flip-flop in accordance with some embodiments of the present invention. 5 and 6 are circuit diagrams of the inverter of FIG. 4 .
도 4를 참조하면, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)은 마스터 래치(10), 슬레이브 래치(20), 스캔 먹스(30) 및 논리 게이트(80)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the retention reset flip-
스캔 먹스(30)는 예를 들어, 복수의 인버터(I1~I3)를 포함할 수 있다.The
인버터(I2)는 스캔 인에이블 신호(SE)를 반전시켜 출력할 수 있다. 인버터(I1)는 인버터(I1)의 출력과 스캔 인에이블 신호(SE)에 의해 제어되어, 데이터 신호(D)를 반전시켜 출력할 수 있다. 인버터(I3)는 인버터(I1)의 출력과 스캔 인에이블 신호(SE)에 의해 제어되어, 스캔 인풋 신호(SI)를 반전시켜 출력할 수 있다.The inverter I2 may invert and output the scan enable signal SE. The inverter I1 is controlled by the output of the inverter I1 and the scan enable signal SE to invert and output the data signal D. The inverter I3 is controlled by the output of the inverter I1 and the scan enable signal SE, so that the scan input signal SI can be inverted and output.
따라서, 노드(A)의 전압 레벨은 스캔 인에이블 신호(SE)의 신호 레벨에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 스캔 인에이블 신호(SE)가 활성화된 경우(SE=H), 노드(A)의 전압 레벨은 스캔 인풋 신호(SI)의 신호 레벨에 따라 변동될 수 있다. 즉, 마스터 래치(10)에 스캔 인풋 신호(SI)가 입력될 수 있다.Accordingly, the voltage level of the node A may be determined according to the signal level of the scan enable signal SE. For example, when the scan enable signal SE is activated (SE=H), the voltage level of the node A may vary according to the signal level of the scan input signal SI. That is, the scan input signal SI may be input to the
또한, 스캔 인에이블 신호(SE)가 비활성화된 경우(SE=L), 노드(A)의 전압 레벨은 데이터 신호(D)의 신호 레벨에 따라 변동될 수 있다. 즉, 마스터 래치(10)에 데이터 신호(D)가 입력될 수 있다.Also, when the scan enable signal SE is inactivated (SE=L), the voltage level of the node A may vary according to the signal level of the data signal D. That is, the data signal D may be input to the
마스터 래치(10)는 트랜스퍼 게이트(TG1)와, 인버터(I5)와, 제3 논리 게이트(LG3)를 포함할 수 있다.The
트랜스퍼 게이트(TG1)는 노드(E)의 전압 레벨과 노드(D)의 전압 레벨에 제어되어, 노드(A)의 전압을 노드(T)에 제공할 수 있다.The transfer gate TG1 is controlled by the voltage level of the node E and the voltage level of the node D to provide the voltage of the node A to the node T.
제3 논리 게이트(LG3)는 노드(T)의 전압 레벨과 리셋 신호(R)를 NOR 연산하고, 그 결과를 노드(B)에 제공할 수 있다. 리셋 신호(R)가 활성화되지 않은 경우(예를 들어, 논리 로우(L)인 리셋 신호(R)가 제공된 경우), 제3 논리 게이트(LG3)는 노드(T)의 전압 레벨을 반전시켜서 노드(B)에 제공하는 인버터의 역할을 할 수 있다. 리셋 신호(R)가 활성화된 경우(예를 들어, 논리 하이(H)인 리셋 신호(R)가 제공된 경우), 제3 논리 게이트(LG3)는 노드(T)의 전압 레벨에 관계 없이, 노드(B)의 전압 레벨을 논리 로우(L)로 결정할 수 있다. 이에 대한 구체적인 동작은 후술한다.The third logic gate LG3 may perform a NOR operation on the voltage level of the node T and the reset signal R and provide the result to the node B. When the reset signal R is not activated (for example, when the reset signal R is logic low L), the third logic gate LG3 inverts the voltage level of the node T to It can serve as an inverter provided to (B). When the reset signal R is activated (for example, when the reset signal R is logic high (H) is provided), the third logic gate LG3 operates regardless of the voltage level of the node T, The voltage level of (B) can be determined as logic low (L). A specific operation for this will be described later.
인버터(I5)는 노드(E)의 전압 레벨과 노드(D)의 전압 레벨에 제어되어, 노드(B)의 전압 레벨을 반전시켜 노드(T)에 전달할 수 있다.The inverter I5 is controlled by the voltage level of the node E and the voltage level of the node D, so that the voltage level of the node B may be inverted and transmitted to the node T.
슬레이브 래치(20)는 복수의 인버터(I6~I9)를 포함할 수 있다.The
인버터(I6)는 노드(D)의 전압 레벨과, 노드(E)의 전압 레벨에 제어되어, 노드(B)의 전압 레벨을 반전시켜 노드(C)에 제공할 수 있다. 인버터(I7)는 노드(C)의 전압 레벨을 반전시켜 노드(E)에 제공할 수 있다. 인버터(I8)는 노드(C)의 전압 레벨을 반전시켜 인버터(I9)에 제공하고, 인버터(I9)는 노드(E)의 전압 레벨과, 노드(D)의 전압 레벨에 제어되어, 인버터(I8)의 출력을 반전시켜 노드(C)에 제공할 수 있다.The inverter I6 may invert the voltage level of the node B by controlling the voltage level of the node D and the voltage level of the node E, and provide the inverted voltage level to the node C. Inverter I7 may invert the voltage level of node C and provide it to node E. The inverter (I8) inverts the voltage level of the node (C) and provides it to the inverter (I9), the inverter (I9) is controlled by the voltage level of the node (E) and the voltage level of the node (D), the inverter ( The output of I8) can be inverted and provided to node C.
논리 게이트(80)는 제1 논리 게이트(LG1)와 제2 논리 게이트(LG2)를 포함할 수 있다.The
제1 논리 게이트(LG1)는 리셋 신호(R)와, 클럭 신호(CK)를 제공받고, 신호 레벨에 따라 OR 연산을 수행하여 노드(F)의 전압 레벨을 결정할 수 있다.The first logic gate LG1 may receive the reset signal R and the clock signal CK, and perform an OR operation according to the signal level to determine the voltage level of the node F.
제2 논리 게이트(LG2)는 노드(F)의 전압 레벨과 리텐션 신호(RETN)를 제공받고, 전압 레벨 또는 신호 레벨에 따라 NAND 연산을 수행하여 노드(D)의 전압 레벨을 결정할 수 있다.The second logic gate LG2 may receive the voltage level of the node F and the retention signal RETN, and determine the voltage level of the node D by performing a NAND operation according to the voltage level or the signal level.
인버터(I10)는 노드(C)의 전압 레벨을 반전시켜 출력단(Q)에 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 몇몇 실시예에서, 인버터(I10)는 필요에 따라 생략될 수도 있다.The inverter I10 may invert the voltage level of the node C and provide the inverted voltage level to the output terminal Q. In some other embodiments of the present invention, the inverter I10 may be omitted as needed.
리텐션 리셋 플립-플롭(1)의 인버터들(I8, I9)과 제1 논리 게이트(LG1) 및 제2 논리 게이트(LG2)에는 글로벌 전원 전압(VDDG)이 제공되고, 이 외의 다른 소자들에는 로컬 전원 전압(VDDL)이 제공될 수 있다. 다시 말해, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)의 인버터들(I8, I9)과 제1 논리 게이트(LG1) 및 제2 논리 게이트(LG2)는 글로벌 전원 전압(VDDG)을 이용하여 구동되고, 이 외의 다른 소자들은 로컬 전원 전압(VDDL)을 이용하여 구동될 수 있다.The global power supply voltage VDDG is provided to the inverters I8 and I9 of the retention reset flip-
예를 들어, 도 5를 참조하면, 인버터(I6)는 로컬 전원 전압(VDDL)과 접지 전압 사이에 직렬로 접속된 트랜지스터들(MP1, MP2, MN1, MN2)을 포함할 수 있다.For example, referring to FIG. 5 , the inverter I6 may include transistors MP1 , MP2 , MN1 , and MN2 connected in series between the local power supply voltage VDDL and the ground voltage.
구체적으로, 인버터(I6)는, 노드(D)의 전압 레벨에 게이팅되어 로컬 전원 전압(VDDL)을 노드(C)에 전달하는 트랜지스터(MP1)와, 노드(B)의 전압 레벨에 게이팅되어 로컬 전원 전압(VDDL)을 노드(C)에 전달하는 트랜지스터(MP2)와, 노드(B)의 전압 레벨에 게이팅되어 노드(C)에 접지 전압을 제공하는 트랜지스터(MN1)와, 노드(E)의 전압 레벨에 게이팅되어 노드(C)에 접지 전압을 제공하는 트랜지스터(MN2)를 포함할 수 있다.Specifically, the inverter I6 includes a transistor MP1 that is gated on the voltage level of node D and transfers the local power supply voltage VDDL to node C, and a transistor MP1 that is gated on the voltage level of node B and transmits the local power supply voltage VDDL to node C. A transistor MP2 that transfers the power supply voltage VDDL to node C, a transistor MN1 that is gated on the voltage level of node B and provides a ground voltage to node C, and a node E It may include a transistor MN2 gated to a voltage level to provide a ground voltage to node C.
여기서, 노드(C)에 접지 전압을 제공한다는 용어의 의미는, 노드(C)를 접지시키는 경우와, 노드(C)에 로컬 전원 전압(VDDL) 보다 낮은 미리 정한 전압(예를 들어, VSS)을 제공하는 경우를 모두 포함할 수 있다. 이하, 본 명세서에서, 특정 노드에 접지 전압을 제공한다는 표현은 이러한 의미를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Here, the meaning of the term providing the ground voltage to the node (C) means that the node (C) is grounded, and a predetermined voltage (eg, VSS) lower than the local power supply voltage (VDDL) to the node (C). may include all cases where a is provided. Hereinafter, in this specification, the expression of providing a ground voltage to a specific node should be understood to include all of these meanings.
비록 도 5에서는, 로컬 전원 전압(VDDL)을 이용하여 구동되는 소자의 일 예로, 인버터(I6)만을 도시하였으나, 로컬 전원 전압(VDDL)을 이용하는 나머지 다른 소자들도 유사한 방식을 이용하여 로컬 전원 전압(VDDL)으로 구동될 수 있다.Although FIG. 5 shows only the inverter I6 as an example of a device driven using the local power supply voltage VDDL, the other devices using the local power supply voltage VDDL also use a local power supply voltage in a similar manner. (VDDL).
다음 예를 들어, 도 6을 참조하면, 인버터(I9)는 글로벌 전원 전압(VDDG)과 접지 전압 사이에 직렬로 접속된 트랜지스터들(MP3, MP4, MN3, MN4)을 포함할 수 있다.For example, referring to FIG. 6 , the inverter I9 may include transistors MP3 , MP4 , MN3 , and MN4 connected in series between the global power supply voltage VDDG and the ground voltage.
구체적으로, 인버터(I9)는, 노드(E)의 전압 레벨에 게이팅되어 글로벌 전원 전압(VDDG)을 노드(C)에 전달하는 트랜지스터(MP3)와, 인버터(I8)의 출력(실제 노드(C)의 전압 레벨을 반전한 결과가 된다)에 게이팅되어 글로벌 전원 전압(VDDG)을 노드(C)에 전달하는 트랜지스터(MP4)와, 인버터(I8)의 출력에 게이팅되어 노드(C)에 접지 전압을 제공하는 트랜지스터(MN3)와, 노드(D)의 전압 레벨에 게이팅되어 노드(C)에 접지 전압을 제공하는 트랜지스터(MN4)를 포함할 수 있다.Specifically, the inverter I9 includes a transistor MP3 that is gated on the voltage level of the node E and transfers the global power supply voltage VDDG to the node C, and an output of the inverter I8 (actual node C is the result of inverting the voltage level of ) and the transistor MP4 that transfers the global power supply voltage VDDG to the node C, and the output of the inverter I8 are gated and the node C has a ground voltage and a transistor MN4 that is gated on the voltage level of the node D and provides a ground voltage to the node C.
비록 도 6에서는, 글로벌 전원 전압(VDDG)을 이용하여 구동되는 소자의 일 예로, 인버터(I9)만을 도시하였으나, 글로벌 전원 전압(VDDG)을 이용하는 나머지 다른 소자들도 유사한 방식을 이용하여 글로벌 전원 전압(VDDG)으로 구동될 수 있다.Although FIG. 6 shows only the inverter I9 as an example of a device driven using the global power supply voltage VDDG, the other devices using the global power supply voltage VDDG use a similar method to obtain the global power voltage. (VDDG).
한편, 도 4에 도시된 논리 게이트(80)는 복수의 트랜지스터들을 조합하여 다양하게 구현될 수 있다. 이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 이에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Meanwhile, the
도 7은 내지 도 10은 도 4의 논리 게이트의 회로도들이다.7 to 10 are circuit diagrams of the logic gates of FIG. 4 .
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 복수의 트랜지스터들을 조합하여 논리 게이트(80)를 구현하는 일 예와 다른 예를 먼저 설명하고, 도 9 및 도 10을 참조하여, 변형 구현예들에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 7 and 8, an example and another example of implementing a
먼저 도 7을 참조하면, 논리 게이트(80)는 클럭 신호(CK), 리셋 신호(R) 및 리텐션 신호(RETN)에 의해 게이팅되는 복수의 트랜지스터(MP11~MP13, MN11~MN13)를 포함할 수 있다.Referring first to FIG. 7 , the
트랜지스터(MP11)는 클럭 신호(CK)에 게이팅되어 글로벌 전원 전압(VDDG)을 노드(D)에 제공할 수 있고, 트랜지스터(MP12)는 리셋 신호(R)에 게이팅되어 글로벌 전원 전압(VDDG)을 노드(D)에 제공할 수 있다. 트랜지스터(MP11)와 트랜지스터(MP12)는 도시된 것과 같이, 글로벌 전원 전압(VDDG)과 노드(D) 사이에서 서로 직렬 접속될 수 있다.The transistor MP11 is gated on the clock signal CK to provide the global power supply voltage VDDG to the node D, and the transistor MP12 is gated on the reset signal R to provide the global power supply voltage VDDG. It can be provided to node (D). As shown, the transistors MP11 and MP12 may be connected in series between the global power supply voltage VDDG and the node D.
트랜지스터(MP13)는 리텐션 신호(RETN)에 게이팅되어 글로벌 전원 전압(VDDG)을 노드(D)에 제공할 수 있다. 트랜지스터(MP11) 및 트랜지스터(MP12)와 트랜지스터(MP13)는 도시된 것과 같이, 글로벌 전원 전압(VDDG)과 노드(D) 사이에서 서로 병렬 접속될 수 있다.Transistor MP13 may be gated on retention signal RETN to provide global power supply voltage VDDG to node D. As illustrated, the transistors MP11, MP12, and MP13 may be connected in parallel between the global power supply voltage VDDG and the node D.
트랜지스터(MN12)는 클럭 신호(CK)에 게이팅되어 노드(D)에 접지 전압을 제공할 수 있고, 트랜지스터(MN11)는 리셋 신호(R)에 게이팅되어 노드(D)에 접지 전압을 제공할 수 있다. 트랜지스터(MN12)와 트랜지스터(MN11)는 도시된 것과 같이, 접지 전압과 노드(D) 사이에서 서로 병렬 접속될 수 있다.Transistor MN12 may be gated on clock signal CK to provide a ground voltage to node D, and transistor MN11 may be gated on reset signal R to provide ground voltage to node D. there is. As shown, the transistors MN12 and MN11 may be connected in parallel between the ground voltage and the node D.
트랜지스터(MN13)는 리텐션 신호(RETN)에 게이팅되어 노드(D)에 접지 전압을 제공할 수 있다. 트랜지스터(MN12) 및 트랜지스터(MN11)와 트랜지스터(MN13)는 도시된 것과 같이, 접지 전압과 노드(D) 사이에서 서로 직렬 접속될 수 있다.Transistor MN13 may be gated on retention signal RETN to provide a ground voltage to node D. As illustrated, the transistors MN12, MN11, and MN13 may be connected in series between the ground voltage and the node D.
다음 도 8을 참조하면, 논리 게이트(80)는 클럭 신호(CK), 리셋 신호(R) 및 리텐션 신호(RETN)에 의해 게이팅되는 복수의 트랜지스터(MP14~MP16, MN14~MN16)를 포함할 수 있다.Referring next to FIG. 8 , the
트랜지스터(MP15)는 클럭 신호(CK)에 게이팅되어 글로벌 전원 전압(VDDG)을 노드(D)에 제공할 수 있고, 트랜지스터(MP14)는 리셋 신호(R)에 게이팅되어 글로벌 전원 전압(VDDG)을 노드(D)에 제공할 수 있다. 트랜지스터(MP15)와 트랜지스터(MP14)는 도시된 것과 같이, 글로벌 전원 전압(VDDG)과 노드(D) 사이에서 서로 직렬 접속될 수 있다.The transistor MP15 is gated on the clock signal CK to provide the global power supply voltage VDDG to the node D, and the transistor MP14 is gated on the reset signal R to provide the global power supply voltage VDDG. It can be provided to node (D). As shown, the transistors MP15 and MP14 may be connected in series between the global power supply voltage VDDG and the node D.
트랜지스터(MP16)는 리텐션 신호(RETN)에 게이팅되어 글로벌 전원 전압(VDDG)을 노드(D)에 제공할 수 있다. 트랜지스터(MP14) 및 트랜지스터(MP15)와 트랜지스터(MP16)는 도시된 것과 같이, 글로벌 전원 전압(VDDG)과 노드(D) 사이에서 서로 병렬 접속될 수 있다.Transistor MP16 may be gated on retention signal RETN to provide global power supply voltage VDDG to node D. As illustrated, the transistors MP14, MP15, and MP16 may be connected in parallel to each other between the global power supply voltage VDDG and the node D.
트랜지스터(MN14)는 클럭 신호(CK)에 게이팅되어 노드(D)에 접지 전압을 제공할 수 있고, 트랜지스터(MN15)는 리셋 신호(R)에 게이팅되어 노드(D)에 접지 전압을 제공할 수 있다. 트랜지스터(MN14)와 트랜지스터(MN15)는 도시된 것과 같이, 접지 전압과 노드(D) 사이에서 서로 병렬 접속될 수 있다.Transistor MN14 can be gated on clock signal CK to provide a ground voltage to node D, and transistor MN15 can be gated to reset signal R to provide ground voltage to node D. there is. Transistors MN14 and MN15 may be connected in parallel to each other between the ground voltage and the node D, as shown.
트랜지스터(MN16)는 리텐션 신호(RETN)에 게이팅되어 노드(D)에 접지 전압을 제공할 수 있다. 트랜지스터(MN14) 및 트랜지스터(MN15)와 트랜지스터(MN16)는 도시된 것과 같이, 접지 전압과 노드(D) 사이에서 서로 직렬 접속될 수 있다.Transistor MN16 may be gated on retention signal RETN to provide a ground voltage to node D. As shown, the transistors MN14, MN15, and MN16 may be serially connected to each other between the ground voltage and the node D.
다음 도 9는 앞서 도 7을 참조하여 설명한 구현예를 변형한 예이다. 도 7을 참조하여 설명한 구현예와 비교할 때, 트랜지스터들(MN11~MN13)의 위치가 변형되었다. 구체적으로, 앞서 도 7을 참조하여 설명한 구현예에서는, 노드(D)와 접지 전압 사이에, 서로 병렬 접속된 트랜지스터들(MN11, MN12)의 일 단이 노드(D)에 직접 접속되었으나, 여기서는 트랜지스터(MN13)의 일 단이 노드(D)에 직접 접속된다.FIG. 9 is a modified example of the implementation described above with reference to FIG. 7 . Compared to the embodiment described with reference to FIG. 7 , the positions of the transistors MN11 to MN13 are modified. Specifically, in the implementation described with reference to FIG. 7 above, one end of the transistors MN11 and MN12 connected in parallel to each other is directly connected to the node D between the node D and the ground voltage, but in this case, the transistor One end of (MN13) is directly connected to node D.
다음 도 10은 앞서 도 8을 참조하여 설명한 구현예를 변형한 예이다. 마찬가지로 도 8을 참조하여 설명한 구현예와 비교할 때, 트랜지스터들(MN14~MN16)의 위치가 변형되었다. 구체적으로, 앞서 도 8을 참조하여 설명한 구현예에서는, 노드(D)와 접지 전압 사이에, 서로 병렬 접속된 트랜지스터들(MN14, MN15)의 일 단이 노드(D)에 직접 접속되었으나, 여기서는 트랜지스터(MN16)의 일 단이 노드(D)에 직접 접속된다.FIG. 10 is a modified example of the implementation described above with reference to FIG. 8 . Likewise, compared to the implementation described with reference to FIG. 8 , the positions of the transistors MN14 to MN16 are modified. Specifically, in the implementation described with reference to FIG. 8 above, one end of the transistors MN14 and MN15 connected in parallel to each other is directly connected to the node D between the node D and the ground voltage, but in this case, the transistor One end of (MN16) is directly connected to node D.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리텐션 리셋 플립-플롭의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.11 to 13 are views for explaining the operation of a retention reset flip-flop according to some embodiments of the present invention.
먼저, 도 4에 도시된 리텐션 리셋 플립-플롭에서, 리셋 신호(R), 클럭 신호(CK) 및 리텐션 신호(RETN)의 신호 레벨에 따른 각 노드(D, E, F)의 전압 레벨을 정리하면 아래 표 1과 같다.First, in the retention reset flip-flop shown in FIG. 4, the voltage level of each node D, E, and F according to the signal levels of the reset signal R, the clock signal CK, and the retention signal RETN. Summarizing is shown in Table 1 below.
(여기서, 1은 신호(전압) 레벨이 논리 하이(H)인 상태를 나타내고, 0은 신호(전압) 레벨이 논리 로우(L)인 상태를 나타냄)(Here, 1 represents a state in which the signal (voltage) level is logic high (H), and 0 represents a state in which the signal (voltage) level is logic low (L))
이하, 먼저 표 1 및 도 11을 참조하여, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)이 노말 플립-플롭으로 동작하는 경우에 대해 설명한다.Hereinafter, a case in which the retention reset flip-
먼저, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)이 노말 플립-플롭으로 동작하는 경우는, 리텐션 신호(RETN)와 리셋 신호(R)가 모두 비활성화되는 경우이다. 본 실시예에서는, 리텐션 신호(RETN)가 비활성화되는 경우를 리텐션 신호(RETN)의 신호 레벨이 논리 하이(H)인 경우로 정의하고, 리셋 신호(R)가 비활성화되는 경우를 리셋 신호(R)의 신호 레벨이 논리 로우(L)인 경우로 정의하였으므로, 표 1의 2, 4번 케이스가 이에 해당한다.First, when the retention reset flip-
표 1을 참조하면, 2, 4번 케이스에서, 클럭 신호(CK)의 신호 레벨과 노드(D)의 전압 레벨은 서로 반대가 된다. 즉, 클럭 신호(CK)의 신호 레벨이 논리 하이(H)인 경우, 노드(D)의 전압 레벨은 논리 로우(L)가 되고, 클럭 신호(CK)의 신호 레벨이 논리 로우(L)인 경우, 노드(D)의 전압 레벨은 논리 하이(H)가 된다. 즉, 논리 게이트(80)는 도 11에 도시된 것과 같이 인버터 기능을 수행한다. 보다 구체적으로, 노드(도 4의 F)의 전압 레벨은 클럭 신호(CK)의 신호 레벨과 동일하므로, 제2 논리 게이트(LG2)가 인버터 기능을 수행할 수 있다.Referring to Table 1, in
한편, 리셋 신호(R)가 비활성화되기 때문에, 마스터 래치(10)에 포함된 NOR 연산을 수행하는 제3 논리 게이트(도 4의 LG3)는 아래 표 2의 케이스 11 및 12에서만 동작한다.Meanwhile, since the reset signal R is deactivated, the third logic gate (LG3 in FIG. 4 ) performing the NOR operation included in the
(여기서, 1은 신호(전압) 레벨이 논리 하이(H)인 상태를 나타내고, 0은 신호(전압) 레벨이 논리 로우(L)인 상태를 나타냄)(Here, 1 represents a state in which the signal (voltage) level is logic high (H), and 0 represents a state in which the signal (voltage) level is logic low (L))
표 2를 참조하면, 11, 12번 케이스에서, 노드(T)의 전압 레벨과 노드(B)의 전압 레벨은 서로 반대가 된다. 즉, 노드(T)의 전압 레벨이 논리 하이(H)인 경우, 노드(B)의 전압 레벨은 논리 로우(L)가 되고, 노드(T)의 전압 레벨이 논리 로우(L)인 경우, 노드(B)의 전압 레벨은 논리 하이(H)가 된다. 즉, 제3 논리 게이트(LG3)는 도 11에 도시된 것과 같이 인버터 기능을 수행한다.Referring to Table 2, in
이에 따라, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)은, 클럭 신호(CK)를 바탕으로 데이터 신호(D) 또는 스캔 입력 신호(SI)를 래치하여 출력하는 노멀 플립-플롭 동작을 수행한다.Accordingly, the retention reset flip-
다음, 표 1 및 도 12를 참조하여, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)이 리텐션 동작을 수행하는 경우에 대해 설명한다.Next, referring to Table 1 and FIG. 12, a case in which the retention reset flip-
리텐션 리셋 플립-플롭(1)이 리텐션 동작을 수행하는 경우는, 리텐션 신호(RETN)는 활성화되고, 리셋 신호(R)는 비활성화되는 경우이다. 본 실시예에서는, 리텐션 신호(RETN)가 활성화되는 경우를 리텐션 신호(RETN)의 신호 레벨이 논리 로우(L)인 경우로 정의하고, 리셋 신호(R)가 비활성화되는 경우를 리셋 신호(R)의 신호 레벨이 논리 로우(L)인 경우로 정의하였으므로, 표 1의 1, 3번 케이스가 이에 해당한다.When the retention reset flip-
표 1을 참조하면, 1, 3번 케이스에서, 노드(D)의 전압 레벨은 클럭 신호(CK)의 신호 레벨과 상관없이 항상 논리 하이(H)인 상태를 유지한다. 즉, 논리 게이트(80)는 도 12에 도시된 것과 같이 글로벌 전원 전압(VDDG)을 노드(D)에 지속적으로 제공하는 기능을 수행한다.Referring to Table 1, in
한편, 표 1의 1, 3번 케이스에서 노드(E)의 전압 레벨은 인버터(I7)에 의해 항상 논리 로우(L)인 상태를 유지하므로, 인버터(도 4의 I6)가 동작하지 않는다. 따라서, 마스터 래치(10)에 저장된 데이터가 슬레이브 래치(20)에 전달되지 않고, 슬래치브 래치(20)가 글로벌 전원 전압(VDDG)을 이용하여 데이터를 보존하는 리텐션 동작을 수행한다.Meanwhile, in
다음, 표 1, 표 2 및 도 13을 참조하여, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)이 리셋 동작을 수행하는 경우에 대해 설명한다.Next, referring to Tables 1 and 2 and FIG. 13, a case in which the retention reset flip-
먼저, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)이 리셋 동작을 수행하는 경우는, 리텐션 신호(RETN)가 비활성화되고, 리셋 신호(R)가 활성화되는 경우이다. 본 실시예에서, 리텐션 신호(RETN)가 비활성화되는 경우를 리텐션 신호(RETN)의 신호 레벨이 논리 하이(H)인 경우로 정의하고, 리셋 신호(R)가 활성화되는 경우를 리셋 신호(R)의 신호 레벨이 논리 하이(H)인 경우로 정의하였으므로, 표 1의 6, 8번 케이스가 이에 해당한다.First, when the retention reset flip-
표 1을 참조하면, 6, 8번 케이스에서, 노드(D)의 전압 레벨은 클럭 신호(CK)의 신호 레벨과 상관없이 항상 논리 로우(L)인 상태를 유지한다. 즉, 논리 게이트(80)는 도 13에 도시된 것과 같이 노드(D)에 지속적으로 접지 전압을 제공하는 기능을 수행한다.Referring to Table 1, in cases 6 and 8, the voltage level of the node D always maintains a logic low (L) state regardless of the signal level of the clock signal CK. That is, the
한편, 리셋 신호(R)가 활성화되기 때문에, 마스터 래치(10)에 포함된 NOR 연산을 수행하는 제3 논리 게이트(도 4의 LG3)는 표 2의 케이스 13 및 14에서만 동작한다.Meanwhile, since the reset signal R is activated, the third logic gate (LG3 in FIG. 4 ) performing the NOR operation included in the
표 2를 참조하면, 13, 14번 케이스에서, 노드(B)의 전압 레벨은 노드(T)의 전압 레벨에 관계 없이 항상 논리 로우(L)를 유지한다. 즉, 제3 논리 게이트(LG3)는 도 13에 도시된 것과 같이 노드(B)에 지속적으로 접지 전압을 제공하는 기능을 수행한다. Referring to Table 2, in
이에 따라, 리텐션 리셋 플립-플롭(1)은, 마스터 래치(10)와 슬레이브 래치(20)에 래치되었던 데이터에 관계 없이, 항상 출력단(Q)에 논리 로우(L) 신호를 출력하는 리셋 동작을 수행한다.Accordingly, the retention reset flip-
이처럼 본 실시예에 따른 리텐션 리셋 플립-플롭(1)은, 소자에서 비교적 작은 면적을 차지하는 논리 게이트(80)를 이용함으써, 노멀 플립-플롭 동작, 리텐션 동작 및 리셋 동작을 신뢰성 있게 수행할 수 있다.As such, the retention reset flip-
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리텐션 리셋 플립-플롭의 회로도이다. 이하에서는, 앞서 설명한 실시예와 차이점을 위주로 설명한다.14 is a circuit diagram of a retention reset flip-flop in accordance with some embodiments of the invention. Hereinafter, differences from the above-described embodiment will be mainly described.
도 14를 참조하면, 리텐션 리셋 플립-플롭(2)이 앞서 도 4를 참조하여 설명한 리텐션 리셋 플립-플롭(1)과 다른 점은, 출력단(Q)에 인버터(도 4의 I10) 대신 제4 논리 게이트(LG4)가 배치되는 점이다.Referring to FIG. 14, the difference between the retention reset flip-
제4 논리 게이트(LG4)는 리셋 신호(R)의 신호 레벨과 노드(C)의 전압 레벨을 NOR 연산하여 그 결과를 출력하는 NOR 게이트일 수 있다.The fourth logic gate LG4 may be a NOR gate that performs a NOR operation on the signal level of the reset signal R and the voltage level of the node C and outputs the result.
리셋 신호(R)가 비활성화 되는 경우에는 앞서 살펴본 것과 같이 제4 논리 게이트(LG4)가 인버터 기능을 수행하므로, 리텐션 리셋 플립-플롭(2)은 노말 플립-플롭 동작과, 리텐션 동작을 수행할 수 있다.When the reset signal R is inactivated, as described above, the fourth logic gate LG4 performs an inverter function, so the retention reset flip-
그리고, 리셋 신호(R)가 활성화 되는 경우에는 제4 논리 게이트(LG4)가 항상 출력단(Q)에 접지 전압을 제공하므로, 리텐션 리셋 플립-플롭(2)은 리셋 동작을 수행할 수 있다. Also, since the fourth logic gate LG4 always provides a ground voltage to the output terminal Q when the reset signal R is activated, the retention reset flip-
특히, 리텐션 리셋 플립-플롭(2)에서는, 리셋 신호(R)가 활성화 되는 경우에, 리텐션 신호(RETN)의 신호 레벨에 무관하게 제4 논리 게이트(LG4)가 출력단(Q)에 접지 전압을 제공한다. 즉, 리텐션 리셋 플립-플롭(2)이 리텐션 동작을 수행하고 있는 경우에도(리텐션 신호(RETN)이 활성화 되어 있는 경우에도), 리셋 신호(R)가 활성화되면 즉시 리셋 동작을 수행한다.In particular, in the retention reset flip-
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in a variety of different forms, and those skilled in the art in the art to which the present invention belongs A person will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
1, 2: 리텐션 리셋 플립-플롭
10: 마스터 래치
20: 슬레이브 래치
80: 논리 게이트1, 2: retention reset flip-flop
10: master latch
20: slave latch
80: logic gate
Claims (20)
상기 로컬 전원 전압과 다른 글로벌 전원 전압, 상기 클럭 신호 및 리텐션 신호를 이용하여 상기 제1 출력 신호를 저장하고 이를 제2 출력 신호로 출력하는 슬레이브 래치;
상기 리텐션 신호, 상기 클럭 신호 및 리셋 신호 중 어느 하나의 신호와 다른 하나의 신호를 입력 받고, 제1 논리 연산을 수행하여 생성된 제1 제어 신호를 출력하는 제1 논리 게이트; 및
상기 리텐션 신호, 상기 클럭 신호 및 상기 리셋 신호 중 나머지 하나와, 상기 제1 제어 신호를 입력 받고, 제2 논리 연산을 수행하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 마스터 래치와 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 제공하는 제2 논리 게이트를 포함하고,
상기 슬레이브 래치는,
상기 리셋 신호가 활성화되면, 상기 제2 출력 신호를 미리 정한 신호 레벨로 고정하는 리셋 동작을 수행하고,
상기 리셋 신호가 비활성화되면, 상기 데이터 신호의 신호 레벨을 바탕으로 상기 제2 출력 신호의 신호 레벨을 결정하는 반도체 장치.a master latch for storing an input data signal using a local power supply voltage and a clock signal and outputting the data signal as a first output signal;
a slave latch storing the first output signal using a global power supply voltage different from the local power supply voltage, the clock signal, and a retention signal and outputting the first output signal as a second output signal;
a first logic gate that receives one signal and another one of the retention signal, the clock signal, and the reset signal, and outputs a first control signal generated by performing a first logic operation; and
A second control signal generated by receiving the other one of the retention signal, the clock signal, and the reset signal and the first control signal and performing a second logic operation is transmitted to at least one of the master latch and the slave latch. a second logic gate providing
The slave latch,
When the reset signal is activated, a reset operation is performed to fix the second output signal to a predetermined signal level;
and determining a signal level of the second output signal based on a signal level of the data signal when the reset signal is inactivated.
상기 제1 논리 연산과 상기 제2 논리 연산은 서로 다른 반도체 장치.According to claim 1,
The first logic operation and the second logic operation are different from each other.
상기 제1 논리 연산은 OR 연산을 포함하고,
상기 제2 논리 연산은 NAND 연산을 포함하는 반도체 장치.According to claim 3,
The first logical operation includes an OR operation,
The second logic operation includes a NAND operation.
상기 제1 논리 게이트는, 상기 리셋 신호와 상기 클럭 신호를 제공받아 OR 연산을 수행하고, 그 결과로 생성된 상기 제1 제어 신호를 상기 제2 논리 게이트에 제공하는 OR 게이트를 포함하는 반도체 장치.According to claim 1,
The first logic gate includes an OR gate receiving the reset signal and the clock signal, performing an OR operation, and providing the first control signal generated as a result to the second logic gate.
상기 제2 논리 게이트는, 상기 리텐션 신호와 상기 제1 제어 신호를 제공받아 NAND 연산을 수행하고, 그 결과로 생성된 상기 제2 제어 신호를 상기 마스터 래치와 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 제공하는 NAND 게이트를 포함하는 반도체 장치.According to claim 5,
The second logic gate receives the retention signal and the first control signal, performs a NAND operation, and provides the second control signal generated as a result to at least one of the master latch and the slave latch. A semiconductor device comprising a gate.
상기 제1 논리 게이트와 상기 제2 논리 게이트에는 상기 글로벌 전원 전압이 제공되는 반도체 장치.According to claim 1,
The semiconductor device of claim 1 , wherein the global power supply voltage is provided to the first logic gate and the second logic gate.
상기 리셋 신호와 상기 제2 출력 신호를 입력 받고, 상기 제1 및 제2 논리 연산과 다른 제3 논리 연산을 수행하는 제3 논리 게이트를 더 포함하는 반도체 장치.According to claim 1,
and a third logic gate receiving the reset signal and the second output signal and performing a third logic operation different from the first and second logic operations.
상기 제3 논리 연산은 NOR 연산을 포함하는 반도체 장치.According to claim 8,
The third logic operation includes a NOR operation.
상기 리텐션 신호가 활성화되어 상기 슬레이브가 래치가 리텐션 동작을 수행하는 동안, 상기 리셋 신호가 활성화되면, 상기 슬레이브 래치는 리셋 동작을 수행하는 반도체 장치.According to claim 1,
The semiconductor device of claim 1 , wherein the slave latch performs a reset operation when the reset signal is activated while the retention signal is activated and the slave latch performs a retention operation.
상기 제1 라인과 분리되고 로컬 전원 전압이 인가되는 제2 라인;
상기 제2 라인에 접속되어 상기 로컬 전원 전압을 이용하는 제1 오퍼레이팅 회로;
상기 제1 오퍼레이팅 회로에 상기 로컬 전원 전압의 인가 여부를 결정하는 제1 파워 게이팅 회로; 및
상기 제1 라인과 상기 제2 라인에 접속되고, 제1 리텐션 리셋 플립-플롭을 포함하되,
상기 제1 리텐션 리셋 플립-플롭은,
상기 제2 라인에 접속되고, 클럭 신호, 리텐션 신호, 및 리셋 신호를 이용하여 입력된 데이터 신호를 저장하고 이를 제1 출력 신호로 출력하는 마스터 래치와,
상기 제1 라인에 접속되고, 상기 클럭 신호, 리텐션 신호 및 리셋 신호를 이용하여 상기 제1 출력 신호를 저장하고 이를 제2 출력 신호로 출력하는 슬레이브 래치와,
상기 리텐션 신호, 상기 클럭 신호, 및 상기 리셋 신호를 입력 받고 논리 연산을 수행하여 생성한 제어 신호를 상기 마스터 래치와 상기 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 제공하는 논리 게이트를 포함하는 반도체 장치.a first line to which a global power supply voltage is applied;
a second line separated from the first line and to which a local power supply voltage is applied;
a first operating circuit connected to the second line and using the local power supply voltage;
a first power gating circuit determining whether to apply the local power supply voltage to the first operating circuit; and
a first retention reset flip-flop connected to the first line and the second line;
The first retention reset flip-flop,
a master latch connected to the second line, storing a data signal input using a clock signal, a retention signal, and a reset signal and outputting the data signal as a first output signal;
a slave latch connected to the first line, storing the first output signal using the clock signal, retention signal, and reset signal and outputting the first output signal as a second output signal;
and a logic gate receiving the retention signal, the clock signal, and the reset signal and providing a control signal generated by performing a logic operation to at least one of the master latch and the slave latch.
상기 논리 게이트는 상기 제1 라인에 접속되는 반도체 장치.According to claim 11,
The logic gate is connected to the first line.
상기 논리 게이트는,
제1 논리 연산을 수행하는 제1 논리 게이트와,
상기 제1 논리 게이트의 출력에 접속되고 상기 제1 논리 연산과 다른 제2 논리 연산을 수행하는 제2 논리 게이트를 포함하는 반도체 장치.According to claim 11,
The logic gate is
a first logic gate for performing a first logic operation;
and a second logic gate connected to an output of the first logic gate and performing a second logic operation different from the first logic operation.
상기 제1 논리 게이트는 상기 리셋 신호와 상기 클럭 신호를 OR 연산하는 OR 게이트를 포함하고,
상기 제2 논리 게이트는 상기 OR 게이트의 출력과 상기 리텐션 신호를 NAND 연산하는 NAND 게이트를 포함하는 반도체 장치.According to claim 13,
The first logic gate includes an OR gate for performing an OR operation on the reset signal and the clock signal;
The second logic gate includes a NAND gate performing a NAND operation on an output of the OR gate and the retention signal.
상기 슬레이브 래치는,
상기 제어 신호로 제어되어 상기 제1 출력 신호를 반전시키는 인버터를 포함하는 반도체 장치.According to claim 11,
The slave latch,
and an inverter controlled by the control signal to invert the first output signal.
상기 로컬 전원 전압과 다른 글로벌 전원 전압을 이용하여 상기 제1 출력 신호를 저장하고 이를 제2 출력 신호로 출력하는 슬레이브 래치;
제1 내지 제3 신호를 제공받아 상기 마스터 래치와 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 상기 글로벌 전원 전압을 제공하는 논리 게이트를 포함하되,
상기 논리 게이트는,
상기 제1 신호로 게이팅되어 제1 노드에 상기 글로벌 전원 전압을 제공하는 제1 트랜지스터와,
상기 제1 신호로 게이팅되어 상기 제1 노드에 접지 전압을 제공하는 제2 트랜지스터와,
상기 제2 및 제3 신호로 게이팅되어 상기 제1 노드에 상기 글로벌 전원 전압을 제공하는 제3 트랜지스터와,
상기 제2 및 제3 신호로 게이팅되어 상기 제1 노드에 상기 접지 전압을 제공하는 제4 트랜지스터를 포함하는 반도체 장치.a master latch for storing an input data signal using a local power supply voltage and outputting the stored data signal as a first output signal;
a slave latch storing the first output signal using a global power supply voltage different from the local power supply voltage and outputting the first output signal as a second output signal;
A logic gate receiving first to third signals and providing the global power supply voltage to at least one of the master latch and the slave latch;
The logic gate is
a first transistor gated by the first signal to provide the global power supply voltage to a first node;
a second transistor gated with the first signal to provide a ground voltage to the first node;
a third transistor gated with the second and third signals to provide the global power supply voltage to the first node;
and a fourth transistor gated with the second and third signals to provide the ground voltage to the first node.
상기 제1 신호가 활성화되면, 상기 슬레이브 래치는 리텐션 동작을 수행하고,
상기 제2 신호가 활성화되면, 상기 슬레이브 래치는 리셋 동작을 수행하고,
상기 제1 및 제2 신호가 활성화되지 않으면, 상기 슬레이브 래치는 상기 제3 신호를 바탕으로 제2 출력 신호를 출력하는 반도체 장치.According to claim 16,
When the first signal is activated, the slave latch performs a retention operation;
When the second signal is activated, the slave latch performs a reset operation;
When the first and second signals are not activated, the slave latch outputs a second output signal based on the third signal.
상기 로컬 전원 전압과 다른 글로벌 전원 전압, 상기 클럭 신호 및 리텐션 신호를 이용하여 상기 제1 출력 신호를 저장하고 이를 제2 출력 신호로 출력하는 슬레이브 래치;
상기 리텐션 신호와, 상기 클럭 신호와, 리셋 신호를 입력 받고 제1 논리 연산을 수행하여 생성한 제1 제어 신호를 상기 마스터 래치와 상기 슬레이브 래치 중 적어도 하나에 제공하는 제1 논리 게이트; 및
상기 제2 출력 신호와 상기 리셋 신호를 제공받아 제2 논리 연산을 수행하는 제2 논리 게이트를 포함하는 반도체 장치.a master latch for storing an input data signal using a local power supply voltage and a clock signal and outputting the data signal as a first output signal;
a slave latch storing the first output signal using a global power supply voltage different from the local power supply voltage, the clock signal, and a retention signal and outputting the first output signal as a second output signal;
a first logic gate that receives the retention signal, the clock signal, and the reset signal and provides a first control signal generated by performing a first logic operation to at least one of the master latch and the slave latch; and
and a second logic gate receiving the second output signal and the reset signal and performing a second logic operation.
상기 제2 논리 연산은 NOR 연산을 포함하고, 상기 제2 논리 게이트는 NOR 게이트를 포함하는 반도체 장치.According to claim 18,
The second logic operation includes a NOR operation, and the second logic gate includes a NOR gate.
상기 마스터 래치는,
상기 입력된 데이터 신호와 상기 리셋 신호를 입력 받고, 제3 논리 연산을 수행하는 제3 논리 게이트를 포함하는 반도체 장치.According to claim 18,
The master latch,
and a third logic gate receiving the input data signal and the reset signal and performing a third logic operation.
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