KR20030054335A - Synchronous semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 클럭 트리를 갖는 동기식 반도체 소자에 관한 것으로 특히, 반도체 소자의 메탈라인을 조정하지 않고도 클럭 지연시간과 스큐를 감소시킨 동기식 반도체 소자에 관한것이다.The present invention relates to a synchronous semiconductor device having a clock tree, and more particularly, to a synchronous semiconductor device having reduced clock delay time and skew without adjusting a metal line of the semiconductor device.
일반적으로, 클럭에 동기되어 동작하는 논리회로나 시스템은 정밀한 클럭에 동기되어 동작되는 경우가 많으며, 상기 클럭을 논리회로나 시스템에 일정한 타이밍을 가지면서 안정적으로 공급하기 위하여 클럭 소스와 클럭 소스를 사용하는 각각의 논리회로간에는 클럭 버퍼를 두는 경우가 많다.In general, a logic circuit or a system operating in synchronization with a clock is often operated in synchronization with a precise clock, and a clock source and a clock source are used to stably supply the clock to the logic circuit or the system with a constant timing. In many cases, a clock buffer is provided between the logic circuits.
클럭 버퍼는 클럭 소스로부터 인가된 클럭을 풀업 또는 풀다운하여 클럭 소스의 파형이 왜곡되는 것을 막고 연결되는 다수의 논리 게이트를 충분히 구동하도록 한다.The clock buffer pulls up or pulls down the clock applied from the clock source to prevent the waveform of the clock source from being distorted and to sufficiently drive the multiple logic gates to which it is connected.
여기서, 클럭 소스를 클럭을 필요로 하는 모든 논리회로에 클럭에 병렬로 연결하여 공급하는것을 생각해 볼 수도 있으나, 잘 알려진 바와 같이, 디지털 논리 회로가 동시에 구동할 수 있는 논리회로의 숫자는 디지털 논리회로에서 출력되는 전류 용량에 따라 한계를 가진다.Here, it may be considered to supply a clock source to all logic circuits requiring a clock in parallel to the clock. However, as is well known, the number of logic circuits that the digital logic circuit can simultaneously drive is the digital logic circuit. There is a limit depending on the current capacity output.
이를 통상적으로 팬-아웃(fan-out)이라 하며, 클럭 소스가 가지는 전류 용량 또한 한계가 있으므로, 동일한 클럭에 동기되는 다수의 논리회로 또는 시스템은 클럭 소스를 안정적으로 공급받기 위한 클럭 버퍼를 필요로 한다.This is commonly referred to as fan-out, and the current capacity of the clock source is also limited, so that many logic circuits or systems synchronized to the same clock need a clock buffer to stably receive the clock source. do.
도 1은 종래 기술에 따른 동기식 반도체 내부의 클럭 트리의 블럭 개념도이다.1 is a block diagram of a clock tree inside a synchronous semiconductor according to the related art.
클럭 소스(10)의 출력을 인가받아 제2 클럭 버퍼부(30)를 구동하기 위한 제1 클럭버퍼부(20)와, 상기 제1 클럭 버퍼부(20)에 의하여 구동되며, 다수개의 플립플롭(40a ∼ 40n)를 구동하는 제2 클럭버퍼부(30)를 포함하여 이루어진다.A plurality of flip-flops are driven by the first clock buffer unit 20 and the first clock buffer unit 20 for driving the second clock buffer unit 30 by receiving the output of the clock source 10. And a second clock buffer section 30 for driving 40a to 40n.
이하, 도 1을 참조하여 상기한 구성의 클럭 트리 형성 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a clock tree forming method having the above-described configuration will be described with reference to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 제2 클럭 버퍼부(30)의 클럭 버퍼(31 ∼ 34)는 다수개의 플립플롭(40a ∼ 40n)을 구동하며, 클럭 버퍼(31, 33)는 4개의 플립플롭을 구동하지만, 클럭 버퍼(32, 34)는 3개의 플립플롭을 구동하고 있다.As shown in FIG. 1, the clock buffers 31 to 34 of the second clock buffer unit 30 drive a plurality of flip-flops 40a to 40n, and the clock buffers 31 and 33 are four flip-flops. The clock buffers 32 and 34 are driving three flip-flops.
따라서, 각각 4개씩의 플립플롭을 구동하는 클럭 버퍼(31, 33)의 부하 용량과 각각 3개씩의 플립플롭을 구동하는 클럭 버퍼(32, 34)의 부하 용량에는 차이가 발생하게 된다.Accordingly, a difference occurs between the load capacities of the clock buffers 31 and 33 driving four flip flops and the load capacities of the clock buffers 32 and 34 driving three flip flops each.
여기서, 상기 플립플롭(40a ∼ 40n)은 상기 클럭 버퍼(31 ∼ 34)에 대하여 용량성 부하 및 저항성 부하의 성격을 가지며, 상기 용량성 부하 및 저항성 부하는 클럭 버퍼에서 출력되는 클럭이 지연되도록 하는 역할을 하게 된다.Here, the flip-flops 40a to 40n have capacitive loads and resistive loads with respect to the clock buffers 31 to 34, and the capacitive loads and the resistive loads allow the clock output from the clock buffer to be delayed. It will play a role.
또한, 상기 각각의 클럭 버퍼(31 ∼ 34)에 걸리는 부하가 다르면 상기 각각의 플립플롭(40a ∼ 40n)에 인가되는 클럭의 타이밍이 달라지는 문제가 발생한다.In addition, when the loads applied to the respective clock buffers 31 to 34 are different, a problem arises in that the timing of the clock applied to each of the flip-flops 40a to 40n varies.
이를 통상적으로 스큐(skew)라 하며, 각각의 플립플롭에 도달하는 클럭의 타이밍이 달라짐으로 인하여 정확한 타이밍을 필요로 하는 집적회로가 고속으로 동작하기가 어려워진다.This is commonly referred to as skew, and it is difficult for an integrated circuit that requires accurate timing to operate at high speed due to a different timing of the clock reaching each flip-flop.
따라서, 종래에는 상기한 바와같은 클럭 트리의 문제점을 해결하기 위하여 상기 클럭 버퍼(32, 34)와 플립플롭(40e ∼ 40g, 40l ∼ 40n)간의 메탈라인의 길이를 증가시키거나 감소시킴으로서 상기 클럭 버퍼(31, 33)과 클럭 버퍼(32, 34)의 부하를 비슷하게 맞추어 이 문제를 해결하고자 하였다.Accordingly, in order to solve the problem of the clock tree as described above, the clock buffer is increased or decreased by increasing or decreasing the length of the metal line between the clock buffers 32 and 34 and the flip-flops 40e to 40g and 40l to 40n. We tried to solve this problem by balancing the loads of (31, 33) and clock buffers (32, 34).
한편, 집적회로 기술이 발전함에 따라 집적회로의 집적도를 높이기 위하여 집적회로내의 메탈라인의 폭이 감소하고 있다.Meanwhile, with the development of integrated circuit technology, the width of metal lines in integrated circuits is decreasing to increase the degree of integration of integrated circuits.
즉, 메탈라인의 폭이 감소함으로써, 메탈라인이 단위 길이당 가지는 저항값이 증가하게 되고 집적도 향상에 따라 메탈라인 간의 용량성 부하도 증가하게 되었다.That is, as the width of the metal line decreases, the resistance value of the metal line per unit length increases, and the capacitive load between the metal lines also increases as the degree of integration increases.
따라서, 종래에 메탈 라인의 길이를 증감시켜 부하를 조정하는 방법은, 메탈라인에 의한 신호지연이 상기 플립플롭에 의한 지연보다 커지게 되므로, 클럭버퍼(32, 34)의 지연시간에 의해 전체 클럭 트리의 지연시간이 결정되는 문제점이 있다.Therefore, in the conventional method of adjusting the load by increasing or decreasing the length of the metal line, since the signal delay caused by the metal line becomes larger than the delay caused by the flip-flop, the entire clock is delayed by the delay times of the clock buffers 32 and 34. There is a problem that the delay time of the tree is determined.
즉, 클럭 트리의 전체 동기를 맞추기 위해 메탈라인을 사용하여 그 동작속도가 가장 늦는 클럭 버퍼(32, 34)의 지연시간에 모든 클럭 버퍼의 동작속도가 결정되게 된다.That is, the operation speed of all the clock buffers is determined at the delay time of the clock buffers 32 and 34 having the slowest operation speed by using the metal line to match the entire synchronization of the clock tree.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 클럭 소스를 다수의 버퍼로 구성된 클럭 트리에 의하여 공급받을때 발생되는 클럭 지연과 스큐를 감소시킨 동기식 반도체 소자를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a synchronous semiconductor device which reduces clock delay and skew generated when a clock source is supplied by a clock tree composed of a plurality of buffers. There is this.
도 1은 종래의 동기식 반도체 내부 클럭 트리의 블럭 개념도,1 is a block diagram of a conventional synchronous semiconductor internal clock tree;
도 2는 본 발명에 따른 동기식 반도체 내부 클럭 트리의 블럭 개념도.2 is a block diagram of a synchronous semiconductor internal clock tree according to the present invention;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100 : 클럭 소스 200 : 제1 클럭 버퍼부100: clock source 200: first clock buffer unit
300 : 제2 클럭 버퍼부 400a ∼ 400p : 플립플롭 및 더미 셀300: second clock buffer unit 400a to 400p: flip-flop and dummy cell
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 클럭 트리에 의해 공급되는 클럭에 동기되어 구동하는 다수의 부하를 갖는 동기식 반도체 소자에 있어서, 상기 클럭 트리의 최종단 클럭버퍼들이 모두 동일한 부하를 갖도록 적어도 하나의 더미 부하를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a synchronous semiconductor device having a plurality of loads driven in synchronization with a clock supplied by a clock tree, wherein at least one of the last clock buffers of the clock tree has the same load. It characterized in that it comprises a dummy load.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 동기식 반도체 내부 클럭 트리의 블럭 개념도를 나타낸다.2 is a block diagram of a synchronous semiconductor internal clock tree according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2 클럭 버퍼부(300)의 클럭 버퍼(310 ∼ 340)는 다수개의 플립플롭 또는 더미 셀(400a ∼ 400p)을 구동하며, 클럭 버퍼(310, 330)는 4개의 플립플롭(400a ∼ 400d)을 구동하지만, 클럭 버퍼(320, 340)는 3개의 플립플롭(400e ∼ 400g, 400m ∼ 400o)을 구동하고 있다.As shown in FIG. 2, the clock buffers 310 to 340 of the second clock buffer unit 300 drive a plurality of flip-flops or dummy cells 400a to 400p, and the clock buffers 310 and 330 are four. Four flip-flops 400a to 400d, but the clock buffers 320 and 340 drive three flip-flops 400e to 400g and 400m to 400o.
따라서, 4개의 플립플롭을 구동하는 클럭 버퍼(310, 330)의 부하 용량과 3개의 플립플롭을 구동하는 클럭 버퍼(320, 340)의 부하 용량에는 차이가 발생하게 된다.Therefore, a difference occurs between the load capacities of the clock buffers 310 and 330 driving four flip flops and the load capacities of the clock buffers 320 and 340 driving three flip flops.
전술한 바와 같이, 집적회로내에서 클럭 트리를 형성 시, 각각의 클럭 버퍼에 걸리는 부하가 서로 다르게되면, 각각의 클럭 버퍼에 연결된 논리 게이트에 클럭이 도달하는 시간이 서로 달라지는 문제점이 발생된다.As described above, when the clock tree is formed in the integrated circuit, if the loads on the respective clock buffers are different from each other, a problem arises in that the clocks arrive at different logic gates connected to the respective clock buffers.
따라서, 상기한 바와 같이, 서로 다른 부하를 가지는 클럭 버퍼(310 ∼ 340)에 상기 플립플롭(예컨데 400a)의 부하와 유사한 플립플롭 또는 기타 논리 회로를 연결하도록 한다.Accordingly, as described above, a flip-flop or other logic circuit similar to the load of the flip-flop (for example 400a) is connected to the clock buffers 310 to 340 having different loads.
이를 더미 셀(dummy cell)이라 하며, 상기 클럭 버퍼(320, 340)의 출력단에 부하가 걸리도록 하여 상기 클럭 버퍼(320, 340)가 클럭 버퍼(310, 330)와 동일한부하를 가지도록 한다.This is called a dummy cell, and loads are applied to the output terminals of the clock buffers 320 and 340 so that the clock buffers 320 and 340 have the same load as the clock buffers 310 and 330.
또한, 상기 더미 셀은 연결된 클럭 버퍼에 부하로서 동작하기만 하면 되므로, 어떠한 출력신호도 생성할 필요가 없다.Also, since the dummy cell only needs to operate as a load on the connected clock buffer, there is no need to generate any output signal.
만일, 상기 클럭 버퍼(320, 340)가 각각 2개씩의 플립플롭만을 부하로서 가지고 있다면, 상기 더미 셀(400h, 400p)은 상기 플립플롭(예컨데 400a)보다 두배의 부하를 가지도록 구성하여 집적회로에 추가하면 된다.If the clock buffers 320 and 340 each have only two flip-flops as loads, the dummy cells 400h and 400p are configured to have twice the load than the flip-flops (eg 400a). Just add
따라서, 상기 각각의 클럭 버퍼(310 ∼ 340)에 걸리는 부하는 동일하게 되어 상기 클럭 소스(100)에서 공급되는 클럭이 각각의 플립플롭 및 더미셀(400a ∼ 400p)에 거의 같은 타이밍에 도달하게 되어 스큐(skew)현상을 완화시킬 수 있다.Therefore, the loads applied to the respective clock buffers 310 to 340 are the same, and the clock supplied from the clock source 100 reaches almost the same timing on the respective flip-flops and the dummy cells 400a to 400p. It can alleviate skew.
또한, 집적회로의 집적도가 증가하고, 그에따라 집적회로를 구성하는 메탈라인의 폭이 감소되더라도 본 발명에서는 상기 클럭 소스(100)로 부터 공급되는 클럭을 다수의 논리게이트에 공급하는 클럭 트리를 형성시 더미 셀을 이용하므로 메탈라인에 의한 신호지연의 영향을 거의 받지 않게 된다.In addition, although the degree of integration of an integrated circuit increases and accordingly the width of a metal line constituting the integrated circuit decreases, the present invention forms a clock tree for supplying a clock supplied from the clock source 100 to a plurality of logic gates. Since dummy cells are used, they are hardly affected by signal delay due to metal lines.
본 발명에서는 상기 클럭 버퍼(310 ∼ 340)의 부하로서 플립플롭을 예로 들었으나, 상기 클럭 버퍼(310 ∼ 340)에 연결되어 클럭을 인가받아 동작하는 어떠한 논리 회로도 연결 될 수 있으며 본 발명에서 설명한 도면에 한정되지 않는다.In the present invention, a flip-flop is used as the load of the clock buffers 310 to 340 as an example. However, any logic circuit connected to the clock buffers 310 to 340 and operated by receiving a clock may be connected. It is not limited to.
본 발명은 상기한 바와 같이, 동기식 반도체 소자에 구비되며, 동기식 반도체 소자에 클럭 소스를 공급하는 클럭 트리의 최종단 클럭 버퍼가 가지는 부하를동일하게 함으로써, 클럭 스큐 및 신호지연 현상이 감소된 동기식 반도체 소자를 구현할 수 있다.As described above, the synchronous semiconductor device, which is provided in the synchronous semiconductor device and has the same load of the clock buffer as the last stage of the clock tree for supplying the clock source to the synchronous semiconductor device, thereby reducing clock skew and signal delay. The device can be implemented.
Claims (1)
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KR1020010084476A KR20030054335A (en) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Synchronous semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020010084476A KR20030054335A (en) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Synchronous semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20030054335A true KR20030054335A (en) | 2003-07-02 |
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ID=32212968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020010084476A KR20030054335A (en) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Synchronous semiconductor device |
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KR (1) | KR20030054335A (en) |
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2001
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