(57)【要約】【課題】独立してクロック信号の供給と遮断が行われる領域を有する半導体集積回路において、クロックスキューを低減し、かつ、消費電力を低減すること【解決手段】本発明にかかる半導体集積回路１は、クロック信号が供給される第１の配線と、第１の配線に供給されるクロック信号とは独立して供給と遮断とが切り替えられてクロック信号が供給される第２の配線と、第１の配線からクロック信号が供給される第１のメッシュ形状配線を有する第１の領域と、第２の配線からクロック信号が供給される第２のメッシュ形状配線を有する第２の領域と、第１のメッシュ形状配線と第２のメッシュ形状配線の間の信号の導通と遮断を切り替え可能な切り替え回路とを備える。【選択図】図１
2011059758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号が供給される第１の配線と、
前記第１の配線に供給されるクロック信号とは独立して供給と遮断とが切り替えられて前記クロック信号が供給される第２の配線と、
前記第１の配線から前記クロック信号が供給される第１のメッシュ形状配線を有する第１の領域と、
前記第２の配線から前記クロック信号が供給される第２のメッシュ形状配線を有する第２の領域と、
前記第１のメッシュ形状配線と前記第２のメッシュ形状配線の間の信号の導通と遮断を切り替え可能な切り替え回路とを備えた半導体集積回路。
【請求項２】
前記第１の領域は、前記第１のメッシュ形状配線からクロック信号が供給される第１の駆動対象回路を有し、
前記第２の領域は、前記第２のメッシュ形状配線からクロック信号が供給される第２の駆動対象回路を有し、
前記半導体集積回路は、前記第１の駆動対象回路が密となっている部分の上層に位置する前記１のメッシュ形状配線の１単位格子と、前記第２の駆動対象回路が密となっている部分の上層に位置する前記第２のメッシュ形状配線の１単位格子の間を導通するように前記切り替え回路を有する請求項１に記載の半導体集積回路。
【請求項３】
前記第１の領域は、前記第１のメッシュ形状配線からクロック信号が供給される第１の駆動対象回路を有し、
前記第２の領域は、前記第２のメッシュ形状配線からクロック信号が供給される第２の駆動対象回路を有し、
前記第１の駆動対象回路は、前記第２の駆動対象回路と相互にデータ転送を行う請求項１に記載の半導体集積回路。
【請求項４】
前記第１の領域は、前記第１の配線から前記第１のメッシュ形状配線に前記クロック信号が供給される第１の供給点及び第２の供給点を有し、
前記切り替え回路は、前記第１のメッシュ形状配線と、前記第２のメッシュ形状配線とを導通するときにおける抵抗が、前記第１のメッシュ形状配線における前記第１の供給点と前記第２の供給点との間の抵抗以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体集積回路。
【請求項５】
前記第１のメッシュ形状配線は、上層のメッシュ形状配線と、下層のメッシュ形状配線とを含み、
前記第２のメッシュ形状配線は、上層のメッシュ形状配線と、下層のメッシュ形状配線とを含み、
前記切り替え回路は、前記第１及び第２のメッシュ形状配線の上層のメッシュ形状配線の間の信号の導通と遮断を切り替え可能な回路と、前記第１及び第２のメッシュ形状配線の下層のメッシュ形状配線の間の信号の導通と遮断を切り替え可能な回路とを含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体集積回路。
【請求項６】
前記領域は、それぞれ独立して電源の供給と遮断とを切り替え可能である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体集積回路。
【請求項７】
前記半導体集積回路は、前記第１の配線及び前記第２の配線の少なくとも１つに供給されるクロック信号とは独立して供給と遮断とが切り替えられて前記クロック信号が供給される第３の配線と、
前記第３の配線から前記クロック信号が供給される第３のメッシュ形状配線を有する第３の領域を複数有し、
前記第３の配線とは独立して供給と遮断とが切り替えられたクロック信号が供給される前記第１又は第２の配線から、前記クロック信号が供給される前記第１又は第２のメッシュ形状配線と、前記第３のメッシュ形状配線との導通と遮断を切り替え可能な切り替え回路とを備えた請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体集積回路。
【請求項８】
前記第１及び第２の配線は、ツリー形状の配線である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体集積回路。
【請求項９】
前記半導体集積回路は、前記領域を同一チップ上に有する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路に関し、特に半導体集積回路におけるクロックスキュー及び消費電力を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路では、クロック供給元からクロック信号の供給先の回路までの配線長や配線抵抗等の違いによって発生してしまうクロックスキューを低減させることが大きな課題となっている。クロックスキューが発生してしまうと、クロック信号の供給先のそれぞれの回路における動作タイミングがずれて、誤動作などを引き起こしてしまうためである。
【０００３】
特許文献１には、このようなクロックスキューを低減するための技術が開示されている。特許文献１には、第１の電源により駆動される第１の電源領域と、第２の電源により駆動される第２の電源領域とを有する半導体集積回路において、第２の電源により駆動される最終段のｎ段目のクロックバッファの入力端子を、第１の電源により駆動される(ｎ−１)段目のクロックバッファの出力端子に接続することにより、異なる電源領域間のクロック信号のクロックスキューを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１４３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１にも記載されているように、半導体集積回路には、それぞれ独立して電源の供給と遮断とを切り替え可能な領域を有するものがある。このような半導体集積回路は、例えば、マイクロコンピュータ、ＡＶ(Audio Visual)機器又は携帯電話等の情報処理装置に実装される。図５に、それぞれ独立して電源の供給と遮断とを切り替え可能な領域を有する半導体集積回路の一例を示す。
【０００６】
図５に示す半導体集積回路１００は、半導体集積回路１００が動作している場合に、常に電源が供給されるＡｌｗａｙｓ−ＯＮ領域１０２と、半導体集積回路１００が動作している場合であっても、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域１０２とは独立して電源の供給と遮断が行われる電源分離領域１０３とを有する。例えば、半導体集積回路１００を携帯電話に実装して、電源分離領域１０３にカメラ機能における処理を実行する回路を配置することで、カメラ機能が起動されておらず、この回路の駆動が不要である場合は、電源分離領域１０３の電源を遮断して消費電力を低減することができる。
【０００７】
半導体集積回路１００は、クロックルートバッファ１１１から出力されるクロック信号をクロックメッシュ１２１、１３１に供給するツリー形状にして配線長が調整された配線１１０(以下、「クロックツリー」とする)を有している。また、クロックツリー１１０は、伝達するクロック信号の位相を調整するクロックバッファ１１２、１１３ａ、１１３ｂ、１１４ａ〜１１４ｐ、１１５、１１６ａ、１１６ｂ、１１７ａ〜１１７ｐ、を有する。これにより、クロックメッシュ１２１、１３１のそれぞれに供給されるクロック信号の遅延度合いを調整している。
【０００８】
また、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域１０２が有する配線１２１は、同領域１０２内のクロック信号を供給して駆動される回路(図示せず。以下、「駆動対象回路」とする)にクロックツリー１１０から供給されたクロック信号を供給する。また、配線１２１は、駆動対象回路に供給するクロック信号のばらつきを低減するために、メッシュ形状の配線(以下、「クロックメッシュ」とする)となっている。
また、電源分離領域１０３が有するクロックメッシュ１３１は、同領域１０３内の駆動対象回路にクロックツリー１１０から供給されたクロック信号を供給する。
【０００９】
また、電源分離領域１０３の駆動対象回路の駆動が不要となった場合は、電源分離領域１０３へのクロック信号を遮断するとともに、電源分離領域１０３の電源を遮断する。これにより、電源分離領域１０３の駆動対象回路へのクロック信号の供給による電力と、電源分離領域１０３の駆動対象回路への電源供給による電力の消費をなくして、消費電力を低減することができる。
【００１０】
以上のような構成とすることで、それぞれの領域１０２、１０３内におけるクロックスキューを低減することができる。また、電源分離領域１０３へのクロック信号及び電源を遮断することで、消費電力を低減することもできる。しかし、クロックルートバッファ１１１の後段は、クロック信号を伝達するクロックツリー１１０がそれぞれの領域１０２、１０３で分岐して、独立した配線となっているため、それぞれの領域１０２、１０３間でクロックスキューが発生してしまうという問題がある。つまり、図５に示す半導体集積回路１００は、消費電力を低減することができるが、それぞれの領域１０２、１０３間でクロックスキューが発生してしまうという問題がある。
【００１１】
ここで、特許文献１に開示の技術は、背景技術として説明したように、クロックツリーの最終段のｎ段目のクロックバッファの入力端子を(ｎ−１)段目のクロックバッファの出力端子に接続することにより、異なる電源領域間のクロック信号のクロックスキューを低減している。しかし、特許文献１に開示の技術は、クロック信号がメッシュ形状配線に到達するまでに、クロック信号のばらつきが発生してしまう可能性があり、クロックスキューを十分に低減することができていない。
【００１２】
続いて、図６に、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２０２と電源分離領域２０３間のクロックスキューを低減することができる半導体集積回路２００を示す。
図６に示す半導体集積回路２００は、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２０２と、電源分離領域２０３とを有している。また、半導体集積回路１００は、クロックルートバッファ２１１から出力されるクロック信号をクロックメッシュ２０４に供給するクロックツリー２１０を有している。また、クロックツリー２１０は、クロックバッファ２１２ａ、２１２ｂ、２１３ａ〜２１３ｐを有する。これにより、クロックメッシュ２０４に供給されるクロック信号の遅延度合いを調整している。
【００１３】
また、半導体集積回路２００は、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２０２と、電源分離領域２０３とを跨いで、クロックメッシュ２０４を構成している。そのため、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２０２と電源分離領域２０３間のクロックスキューを低減することができる。
また、クロックメッシュ２０４は、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２０２及び電源分離領域２０３内の駆動対象回路にクロックツリー２１０から供給されたクロック信号を供給する。そのため、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２０２及び電源分離領域２０３に含まれる駆動対象回路には、同一のクロックメッシュ２０４からクロックスキューが低減されたクロック信号が供給される。
【００１４】
しかし、図６に示す半導体集積回路２００では、電源分離領域２０３の駆動対象回路の駆動が不要となった場合、消費電力を低減するために電源分離領域２０３の電源を遮断しても、クロックメッシュ２０４を経由して電源分離領域２０３側にもクロック信号が供給されてしまう。そのため、電源分離領域２０３側にも本来必要のないクロック信号を供給することとなり、それによる電力が余分に消費されてしまうというという問題がある。つまり、図６に示す半導体集積回路２００は、それぞれの領域２０２、２０３間のクロックスキューを低減することができるが、消費電力を十分に低減することができないという問題がある。
【００１５】
また、このような問題は、独立して電源の供給と遮断が行われる領域を有する半導体集積回路に限られない。例えば、図５に示す半導体集積回路１００において、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域１０２と電源分離領域１０３が独立して電源の供給と遮断が行われないような場合である。つまり、上述したように、それぞれの領域に独立してクロック信号及び電源の供給と遮断が行われる半導体集積回路に限られず、それぞれの領域に独立してクロック信号の供給と遮断が行われる半導体集積回路にも同様の問題がある。
【００１６】
例えば、図５に示す半導体集積回路１００において、それぞれの領域１０２、１０３で電源の供給と遮断が独立していなくても、片方の領域において駆動対象回路の駆動が不要となった場合に、その領域へのクロック信号を遮断することで、そのクロック信号の供給による電力の消費をなくして、消費電力を低減することができる。
しかし、このような半導体集積回路であっても、図５に示す半導体集積回路１００と同様に、クロックルートバッファの後段は、クロック信号を伝達するクロックツリーがそれぞれの領域で分岐して、独立した配線となっているため、それぞれの領域間でクロックスキューが発生してしまうという問題がある。つまり、図５に示す半導体集積回路１００と同様に、消費電力を低減することができるが、それぞれの領域間でクロックスキューが発生してしまうという問題がある。
【００１７】
また、図６に示す半導体集積回路２００において、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２０２と電源分離領域２０３が独立して電源の供給と遮断が行われないような場合も同様である。
つまり、図６に示す半導体集積回路２００において、それぞれの領域２０２、２０３で電源の供給と遮断が独立していなくても、片方の駆動対象回路の駆動が不要となった場合に、クロックメッシュを経由してその領域側にもクロック信号が供給されてしまう。そのため、本来必要のないクロック信号を供給することとなり、そのための電力が余分に消費されてしまうというという問題がある。
【００１８】
以上に説明したように、独立してクロック信号の供給と遮断が行われる領域を有する半導体集積回路において、クロックスキューを低減し、かつ、消費電力を低減することができていないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の態様にかかる半導体集積回路は、クロック信号が供給される第１の配線と、前記第１の配線に供給されるクロック信号とは独立して供給と遮断とが切り替えられて前記クロック信号が供給される第２の配線と、前記第１の配線から前記クロック信号が供給される第１のメッシュ形状配線を有する第１の領域と、前記第２の配線から前記クロック信号が供給される第２のメッシュ形状配線を有する第２の領域と、前記第１のメッシュ形状配線と前記第２のメッシュ形状配線の間の信号の導通と遮断を切り替え可能な切り替え回路とを備える。
【００２０】
これにより、第１及び第２の領域にクロック信号を供給する場合には、第１のメッシュ形状配線と第２のメッシュ形状配線とを導通することにより、第１及び第２の領域間のクロックスキューを低減することができる。また、第１及び第２の領域のうちのいずれかの領域にクロック信号を供給しない場合には、第１のメッシュ形状配線と第２のメッシュ形状配線とを遮断することにより、クロック信号を供給しない領域に、第１及び第２の領域を経由してクロック信号が供給されないようにして、消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００２１】
上述した本発明の態様により、独立してクロック信号の供給と遮断が行われる領域を有する半導体集積回路において、クロックスキューを低減し、かつ、消費電力を低減することができる半導体集積回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる半導体集積回路の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２にかかる半導体集積回路の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３にかかる半導体集積回路の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態４にかかる半導体集積回路の構成図である。
【図５】独立して電源の供給と遮断とを切り替え可能な領域を有する半導体集積回路の一例を示す図である。
【図６】独立して電源の供給と遮断とを切り替え可能な領域を有する半導体集積回路の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態１．
図１を参照して、本発明の実施の形態１にかかる半導体集積回路の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体集積回路の構成図である。
半導体集積回路１は、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２、電源分離領域３、クロックツリー１０、クロックルートバッファ１１、スイッチ(以下、「ＳＷ」とする)４１、スイッチ５１、５２、５３、５４を有する。クロックツリー１０は、クロックルートバッファ１１を有する。
【００２４】
また、クロックツリー１０は、クロックルートバッファ１１の後段で分岐し、クロックツリー１０のうちのＡｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２側のツリー形状の配線(以下、「ブランチ」とする)に、クロックルートバッファ１１の次段のクロックバッファ１２、クロックバッファ１２の次段のクロックバッファ１３ａ、１３ｂ、クロックバッファ１３の次段のクロックバッファ１４ａ〜１４ｐを有する。以下、クロックバッファ１３ａ、１３ｂを「クロックバッファ１３」とし、クロックバッファ１４ａ〜１４ｐを「クロックバッファ１４」とする。
【００２５】
また、クロックツリー１０は、電源分離領域３側のブランチに、クロックルートバッファ１１の次段のクロックバッファ１５、クロックバッファ１５の次段のクロックバッファ１６ａ、１６ｂ、クロックバッファ１６の次段のクロックバッファ１７ａ〜１７ｐを有する。以下、クロックバッファ１６ａ、１６ｂを「クロックバッファ１３」とし、クロックバッファ１７ａ〜１７ｐを「クロックバッファ１７」とする。なお、ブランチは、第１の配線又は第２の配線に相当する。
【００２６】
続いて、本発明の実施の形態１にかかる半導体集積回路の構成要素について説明する。
Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２は、電源の供給と遮断が行われる領域である。Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２は、半導体集積回路１を動作させる際に、常に電源が供給されて駆動される駆動対象回路(図示せず)を含む領域である。
電源分離領域３は、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２とは独立した電源が供給されて動作する駆動対象回路(図示せず)を含む領域である。電源分離領域３が有する駆動対象回路の駆動が不要となると、電源分離領域３の電源が遮断される。
【００２７】
クロックルートバッファ１１は、クロックツリー１０にクロック信号を供給する。
クロックツリー１０は、クロックバッファ１２、１３、１４を介して、クロックルートバッファ１１から供給されたクロック信号をクロックメッシュ２１に供給する。また、クロックツリー１０は、クロックバッファ１５、１６、１７を介して、クロックルートバッファ１１から供給されたクロック信号をクロックメッシュ３１に供給する。
クロックバッファ１２〜１７は、クロックツリー１０によって伝送されるクロック信号の位相を調整する回路である。
【００２８】
クロックメッシュ２１は、クロックバッファ１４から供給されたクロック信号をＡｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２に含まれる駆動対象回路に供給する。
クロックメッシュ３１は、クロックバッファ１７から供給されたクロック信号を電源分離領域３に含まれる駆動対象回路に供給する。
ここで、具体的には、クロックメッシュ２１、３１は、チップの配線層のうち、少なくとも１つの層に設けられた配線となる。また、駆動対象回路は、配線層の下層となる素子層に設けられた回路素子によって構成される回路となる。つまり、クロックメッシュ２１、３１は、これらの回路素子にクロック信号を供給することで駆動対象回路を駆動する。
【００２９】
ＳＷ４１は、クロックメッシュ３１へのクロック信号の供給と遮断を切り替える回路である。ＳＷ４１は、電源分離領域３の駆動対象回路の駆動が不要となった場合に、クロックメッシュ３１へのクロック信号を遮断する。つまり、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２と電源分離領域３とは独立してクロック信号の供給と遮断の切り替えが可能である。
ＳＷ５１〜５４は、クロックメッシュ２１とクロックメッシュ３１の間のクロック信号の導通と遮断を切り替える回路である。ＳＷ５１〜５４は、切り替え回路に相当する。
【００３０】
続いて、本発明の実施の形態１にかかる半導体集積回路の処理について説明する。
まず、半導体集積回路１を動作させて、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３の駆動対象回路を駆動する場合、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３に電源を供給する。また、クロックツリー１０を介して、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３にクロック信号を供給する。つまり、ＳＷ４１は、クロックメッシュ３１にクロック信号を供給するように切り替えられた状態となる。これにより、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３の駆動対象回路が駆動される。
【００３１】
このときに、ＳＷ５１〜５４は、クロックメッシュ２１とクロックメッシュ３１の間を導通するように切り替えた状態する。このように、クロックメッシュ２１とクロックメッシュ３１の間を直接、相互に導通することで、クロックメッシュ２１とクロックメッシュ３１のクロック信号のばらつきを大幅に低減することができる。つまり、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２と電源分離領域３の間で、クロックスキューを大幅に低減することができる。
【００３２】
ここで、ＳＷ５１〜５４は、好ましくは、クロックメッシュ２１、３１におけるクロックバッファ１４、１７間の抵抗以下の抵抗であるとよい。例えば、クロックバッファ１４間の抵抗とは、クロックメッシュ２１において、クロック信号が供給される供給点となるクロックバッファ１４ｄとの接点と、それに最も近い供給点となるクロックバッファ１４ｈ(又は１４ｃ)との接点の間におけるクロックメッシュ２１の配線の抵抗である。そのようにすることで、ＳＷ５１〜５４を導通することによって発生するクロック信号のずれを抑え、クロックメッシュ２１、３１の全体で実質的に１つのクロックメッシュを構成しているのと同等にすることができる。そのため、それぞれの領域２、３間でより大幅にクロックスキューを低減することができる。
【００３３】
次に、電源分離領域３の駆動対象回路の駆動が不要となった場合、ＳＷ４１は、クロックメッシュ３１へのクロック信号の供給を遮断する。そして、電源分離領域３の電源を遮断する。また、ＳＷ５１〜５４は、クロックメッシュ２１とクロックメッシュ３１の間のクロック信号の導通を遮断する。これにより、クロックメッシュ２１を経由して電源分離領域３のクロックメッシュ３１にもクロック信号が供給されることがなくなる。そのため、電源分離領域２０３側に本来必要のないクロック信号を供給しないようにして、余分な電力が消費されないようにすることができる。
【００３４】
以上に説明したように、本実施の形態１によれば、ＳＷ５１〜５４によって、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２のクロックメッシュ２１と、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２と独立して電源の供給と遮断を切り替え可能な領域である電源分離領域３のクロックメッシュ３１の間のクロック信号の導通と遮断を切り替えることができるようにしている。これにより、片方の領域３に含まれる駆動対象回路を駆動する場合に、クロックメッシュ２１とクロックメッシュ３１の間を導通させることにより、領域２、３間でクロックスキューを低減することができる。また、これと共に、片方の領域３の駆動対象回路を駆動しない場合に、その領域３のクロックメッシュ３１と、駆動対象回路を駆動する領域２のクロックメッシュ２１の間を遮断することにより、駆動対象回路を駆動する領域２のクロックメッシュ２１を経由して、駆動対象回路を駆動しない領域３のクロックメッシュ３１にクロック信号が供給されてしまわないようにして、消費電力を低減することができる。また、駆動対象回路を駆動しない領域３の電源を遮断することによる消費電力の低減もすることができる。
【００３５】
また、本実施の形態１によれば、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３の駆動対象回路にクロック信号を供給するクロックメッシュ２１とクロックメッシュ３１の間を直接、導通するようにしている。そのため、それぞれの領域２、３間のクロックスキューを大幅に低減することができる。また、クロックバッファの容量を大きくするなど、クロックツリー１０側の構成を変更することなく、クロックスキューを大幅に低減することができる。
【００３６】
また、本実施の形態１によるクロックスキューの低減及び消費電力の低減の効果は、独立してクロック信号及び電源の供給と遮断をすることができる領域を有する半導体集積回路に限られない。例えば、半導体集積回路が独立してクロック信号の供給と遮断をすることができる第１の領域と第２の領域を有する場合であっても同様である。この場合、実施の形態１と同様に、第１の領域のクロックメッシュと第２の領域のクロックメッシュの間のクロック信号の導通と遮断を切り替えることができるようにする。これにより、第１及び第２の領域の駆動対象回路を駆動する場合には、第１の領域のクロックメッシュと第２の領域のクロックメッシュの間を導通させることで、第１及び第２の領域間でクロックスキューを低減することができる。また、第２の領域の駆動対象回路の駆動が不要となって第２の領域のクロック信号を遮断したときに、第１の領域のクロックメッシュと第２の領域のクロックメッシュの間を遮断することで、第１の領域のクロックメッシュを経由して、第２の領域のクロックメッシュにもクロック信号が供給されてしまわないようにして、消費電力を低減することができる。
【００３７】
本発明の実施の形態２．
図２を参照して、本発明の実施の形態２にかかる半導体集積回路の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態２にかかる半導体集積回路の構成図である。
【００３８】
本発明の実施の形態２にかかる半導体集積回路１は、実施の形態１にかかる半導体集積回路１の構成において、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２に駆動対象回路２５を有し、電源分離領域３に駆動対象回路３５を有する。
本実施の形態２では、図２に示すように、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３において、クロックメッシュ２１とクロックメッシュ３１のうち、駆動対象回路２２、３２が配置されている箇所にＳＷ５１〜５３を配置する。
【００３９】
背景技術として説明したように、クロックスキューを低減する理由として、クロック信号が供給されて動作する駆動対象回路２２、３２のそれぞれにおける動作タイミングのずれに起因する誤動作等を防止することにある。そのため、駆動対象回路２２、３２の疎密度合いに応じて、駆動対象回路２２、３２が密となっている箇所について、クロックメッシュ２１、３１間を導通するようにＳＷ５１〜５３を配置することによっても、目的とするクロックスキューを低減することができる。また、ＳＷ５１〜５３によって、クロックメッシュ２１、３１間を遮断することによって、クロックメッシュ２１を経由して、クロックメッシュ３１にクロック信号が供給されてしまわないようにして、消費電力を低減することができる。
【００４０】
そのため、本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、クロックスキューを低減し、かつ、消費電力を低減することができる。さらに、駆動対象回路２２、３２の疎密度合いに応じて、駆動対象回路２２、３２が密となっている箇所について、ＳＷ５１〜５３を配置するのみで、他の駆動対象回路２２、３２が疎となっている箇所についてはＳＷ５４を削減することができ、素子や配線リソースを削減することができ、コストを低減することができる。
【００４１】
なお、駆動対象回路２２、３２の疎密度合いに応じたＳＷ５１〜５３の配置はどのように決定してもよい。例えば、図２に示すように、クロックメッシュ２１のうちの駆動対象回路２５が含まれる１単位格子と、クロックメッシュ３１のうちの駆動対象回路３５が含まれる１単位格子とを導通又は遮断するようにＳＷ５１〜５３を配置するようにしてもよい。つまり、クロックメッシュ２１のうち、駆動対象回路２５が密となっている部分の上層に位置する１単位格子と、クロックメッシュ３１のうち、駆動対象回路３２が密となっている部分の上層に位置する１単位格子の間を導通又は遮断するようにＳＷ５１〜５３を配置する。また、クロックメッシュ２１のうち、駆動対象回路２５が疎となっている部分の上層に位置する１単位格子と、クロックメッシュ３１のうち、駆動回路３２が疎となっている部分の上層に位置する１単位格子の間にはＳＷを配置しないようにする。なお、ＳＷ５３のように、駆動対象回路２５が含まれる１単位格子と、駆動対象回路が含まれない１単位格子との境界にあたる場合は、ＳＷを配置するか否かは任意に決定してもよい。
【００４２】
また、ＳＷ５１〜５３を配置する数や位置についても、本実施の形態２に例示したようにクロックメッシュ２１、３１の駆動対象回路２２、３２が含まれる１単位格子の格子点どうしを導通又は遮断するものに限られない。なお、１単位格子とは、図１を参照して、そのうちの１つを例示すると、クロックメッシュ２１のうち、クロックメッシュ２１とクロックバッファ１４ｃ、１４ｄ、１４ｇ、１４ｈのそれぞれとの接続点とで囲まれた範囲である。
【００４３】
以上に説明したように、本実施の形態２によれば、独立して電源の供給と遮断を切り替え可能な領域２、３のそれぞれに含まれる駆動対象回路２５、３５の疎密度合いに応じて、ＳＷ５１〜５３を備えるようにすることによって、ＳＷ５４を削減することができ、ＳＷ５４を構成する素子及び配線等のリソースを減らして、コストダウンを図ることができる。
【００４４】
本発明の実施の形態３．
図３を参照して、本発明の実施の形態３にかかる半導体集積回路の構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態３にかかる半導体集積回路の構成図である。
【００４５】
本発明の実施の形態３にかかる半導体集積回路１は、実施の形態１と同様に、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３を有する。Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２は、クロックメッシュ２３、２４及び駆動対象回路２５、２６を有する。また、電源分離領域３は、クロックメッシュ３３、３４、駆動対象回路３５、３６を有する。
また、クロックメッシュ２３、２４、３３、３４には、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２と電源分離領域３のそれぞれにおいて、クロックスキューを低減するように、クロックツリー(図示せず)からクロック信号が供給されている。
【００４６】
クロックメッシュ２３は、クロックツリーから供給されたクロック信号を駆動対象回路２５に供給する。クロックメッシュ２４は、クロックツリーから供給されたクロック信号を駆動対象回路２６に供給する。
クロックメッシュ３３は、クロックツリーから供給されたクロック信号を駆動対象回路３５に供給する。クロックメッシュ３４は、クロックツリーから供給されたクロック信号を駆動対象回路３６に供給する。
【００４７】
駆動対象回路２５と、駆動対象回路３５とは、相互にデータの転送を行う回路である。また、駆動対象回路２６と、駆動対象回路３５、３６とは、相互にデータの転送を行う回路である。
【００４８】
ＳＷ５５、５６は、クロックメッシュ２３とクロックメッシュ３３の間のクロック信号の導通と遮断を切り替える回路である。ＳＷ５７は、クロックメッシュ２４とクロックメッシュ３３とクロック信号の導通と遮断とを切り替える。ＳＷ５８、５９は、クロックメッシュ２４とクロックメッシュ３４とクロック信号の導通と遮断とを切り替える回路である。
【００４９】
本実施の形態３では、上述したように、相互にデータの転送を行う駆動対象回路にクロック信号を供給するクロックメッシュどうしの導通と遮断を切り替えることができるようにＳＷ５５〜５９を備えている。ここで、相互にデータの転送を行う駆動対象回路とは、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)とＲＡＭ(Random Access Memory)のような回路である。
【００５０】
ここで、主に相互にデータの転送を行う駆動対象回路のそれぞれに供給されるクロック信号にずれがあると、それぞれの駆動対象回路で動作タイミングがずれて誤動作等が発生する。そのため、このように、相互にデータの転送を行う駆動対象回路にクロック信号を供給するクロックメッシュどうしを導通又は遮断するようにＳＷ５５〜５９を配置することによっても、目的とするクロックスキューを低減することができる。また、電源分離領域３の駆動対象回路３５、３６の駆動が不要となった場合、ＳＷ５５〜５９によって、クロックメッシュ２３、３３間と、クロックメッシュ２４、３３間と、クロックメッシュ２４、３４間とを遮断することによって、クロックメッシュ２３、２４を経由して、クロックメッシュ３３、３４にもクロック信号が供給されてしまわないようにして、消費電力を低減することができる。
【００５１】
そのため、本実施の形態３では、実施の形態１と同様に、クロックスキューを低減し、かつ、消費電力を低減することができる。さらに、相互にデータの転送を行う駆動対象回路にクロック信号を供給するクロックメッシュどうしのみを導通又は遮断するようにＳＷ５５〜５９を配置するのみで、それ以外のＳＷを削減することができ、素子や配線リソースを削減することができ、コストを低減することができる。
【００５２】
以上に説明したように、本実施の形態３によれば、独立して電源の供給と遮断とを切り替え可能な領域２、３のそれぞれに含まれる駆動対象回路２５、２６、３５、３６のうちの相互にデータの転送を行う駆動対象回路にクロック信号を供給するクロックメッシュどうしを導通又は遮断するようにＳＷ５５〜５９を備えるようにすることによって、ＳＷを削減することができ、ＳＷを構成する素子及び配線等のリソースを減らして、コストダウンを図ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態１〜３によれば、本実施の形態３において例示したＣＰＵとＲＡＭのように、それぞれのクロックメッシュ２３、２４、３３、３４ごとに任意の機能ごとの駆動対象回路を配置することができる。つまり、それぞれの駆動対象回路に供給されるクロック信号にずれを与えたくない場合でも、１つのクロックメッシュに集約せずに、クロックメッシュごとに任意の機能の駆動対象回路を個別に設計することができる。そのため、回路設計が容易とすることもできる。
【００５４】
本発明の実施の形態４．
図４を参照して、本発明の実施の形態４にかかる半導体集積回路の構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態４にかかる半導体集積回路の構成図である。
【００５５】
半導体集積回路１は、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２、電源分離領域３、クロックツリー１０、クロックルートバッファ１１、ＳＷ４１、ＳＷ７１、７２、７３、７４、７５、７６を有する。
【００５６】
また、クロックツリー１０は、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２側のブランチに、クロックルートバッファ１１の次段のクロックバッファ６１、クロックバッファ６１の次段のクロックバッファ６２ａ〜６２ｄ、クロックバッファ６２の次段のクロックバッファ６３ａ〜６３ｐを有する。以下、クロックバッファ６２ａ〜６２ｄを「クロックバッファ６２」とし、クロックバッファ６３ａ〜６３ｐを「クロックバッファ６３」とする。
【００５７】
また、クロックツリー１０は、電源分離領域３側のブランチに、クロックルートバッファ１１の次段のクロックバッファ６４、クロックバッファ１５の次段のクロックバッファ６５ａ〜６５ｄ、クロックバッファ６５の次段のクロックバッファ６６ａ〜６６ｐを有する。以下、クロックバッファ６５ａ〜６５ｄを「クロックバッファ６５」とし、クロックバッファ６６ａ〜６６ｐを「クロックバッファ６６」とする。
【００５８】
続いて、本発明の実施の形態１にかかる半導体集積回路の構成要素について説明する。
Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２、電源分離領域３及びクロックルートバッファ１１は、実施の形態１と同様である。
クロックツリー１０は、クロックバッファ６１、６２を介して、クロックルートバッファ１１から供給されたクロック信号をクロックメッシュ２７に供給するとともに、クロックメッシュ２７及びクロックバッファ６３を介して、クロック信号をクロックメッシュ２８に供給する。また、クロックツリー１０は、クロックバッファ６４、６５を介して、クロックルートバッファ１１から供給されたクロック信号をクロックメッシュ３７に供給するとともに、クロックメッシュ３７及びクロックバッファ６６を介して、クロック信号をクロックメッシュ３８に供給する。つまり、本実施の形態４では、クロックメッシュ２７、２８及びクロックメッシュ３７、３８を階層構造となるように有している。
クロックバッファ６１〜６６は、クロックツリー１０によって伝送されるクロック信号の位相を調整する回路である。
【００５９】
クロックメッシュ２７は、クロックバッファ６２から供給されたクロック信号をクロックバッファ６３に供給する。
クロックメッシュ３７は、クロックバッファ６５から供給されたクロック信号をクロックバッファ６６に供給する。
クロックメッシュ２８は、クロックバッファ６３から供給されたクロック信号をＡｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２に含まれる駆動対象回路に供給する。
クロックメッシュ３８は、クロックバッファ６６から供給されたクロック信号を電源分離領域３に含まれる駆動対象回路に供給する。
【００６０】
ＳＷ４１は、クロックメッシュ３７、３８へのクロック信号の供給と遮断を切り替える回路である。ＳＷ４１は、電源分離領域３の駆動対象回路の駆動が不要となった場合に、クロックメッシュ３７、３８へのクロック信号を遮断する。
ＳＷ７１〜７２は、クロックメッシュ２７とクロックメッシュ３７の間のクロック信号の導通と遮断を切り替える回路である。ＳＷ７３〜７６は、クロックメッシュ２８とクロックメッシュ３８の間のクロック信号の導通と遮断を切り替える回路である。
【００６１】
続いて、本発明の実施の形態４にかかる半導体集積回路の処理について説明する。
まず、半導体集積回路１を動作させて、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３の駆動対象回路を駆動する場合、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３に電源を供給する。また、クロックツリー１０を介して、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３にクロック信号を供給する。つまり、ＳＷ４１は、クロックメッシュ３７、３８にクロック信号を供給するように切り替えられた状態となる。これにより、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２及び電源分離領域３の駆動対象回路が駆動される。
【００６２】
このときに、ＳＷ７１〜７２は、クロックメッシュ２７とクロックメッシュ３７の間を導通するように切り替えられた状態となる。また、ＳＷ７３〜７６は、クロックメッシュ２８とクロックメッシュ３８の間を導通するように切り替えられた状態となる。
このように、クロックメッシュ２８とクロックメッシュ３８を相互に導通することで、クロックメッシュ２１とクロックメッシュ３１のクロック信号のばらつきを大幅に低減することができる。さらに、階層構造となっているクロックメッシュ２７、２８、３７、３８のうち、上位層のクロックメッシュ２７とクロックメッシュ３７も相互に導通することで、クロックメッシュ２７とクロックメッシュ３７においてもクロック信号のばらつきを大幅に低減することができる。
【００６３】
つまり、本実施の形態４では、上位層のクロックメッシュ２７、３７においてクロックスキューが低減されたクロック信号に基づいて、さらに、下位層のクロックメッシュ２８、３８においてクロックスキューを低減しているため、実施の形態１と比較して、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２と電源分離領域３間で、クロックスキューを大幅に低減することができる。
【００６４】
次に、電源分離領域３の駆動対象回路の駆動が不要となった場合、ＳＷ４１は、クロックメッシュ３７、３８へのクロック信号の供給を遮断する。そして、電源分離領域３の電源を遮断する。また、ＳＷ７１〜７２は、クロックメッシュ２７とクロックメッシュ３７の間を遮断する。また、ＳＷ７３〜７６は、クロックメッシュ２８とクロックメッシュ３８の間を遮断する。これにより、クロックメッシュ２７、２８を経由して電源分離領域３のクロックメッシュ３７、３８にクロック信号が供給されることがなくなる。そのため、電源分離領域２０３側に本来必要のないクロック信号を供給しないようにして、余分な電力が消費されないようにすることができる。
【００６５】
以上に説明したように、本実施の形態４によれば、ＳＷ７１〜７６によって、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２のクロックメッシュ２７、２８と、Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域２と独立して電源の供給と遮断を切り替え可能な領域である電源分離領域３のクロックメッシュ３７、３８の間を導通又は遮断できるようにしている。また、本実施の形態４では、クロックメッシュ２７、３７が上位層となり、クロックメッシュ２８、３８がクロックメッシュ２７、３７からクロック信号が供給される下位層となる階層構造のクロックメッシュを構成している。
【００６６】
これにより、片方の領域３に含まれる駆動対象回路を駆動する場合に、クロックメッシュ２７とクロックメッシュ３７の間を導通させることにより、独立して電源の供給と遮断とを切り替え可能な領域２、３間でクロックスキューを低減したクロック信号をクロックメッシュ２８、３８に供給している。そして、クロックメッシュ２８とクロックメッシュ３８の間を導通させることにより、クロックスキューが低減されたクロック信号に対して、さらにクロックスキューを低減することができる。また、これと共に、片方の領域３の駆動対象回路を駆動しない場合に、その領域３のクロックメッシュ２７、２８と、駆動対象回路を駆動する領域２のクロックメッシュ３７、３８の間を遮断することにより、駆動対象回路を駆動する領域２のクロックメッシュ２７、２８を経由して、駆動対象回路を駆動しない領域３のクロックメッシュ３７、３８にもクロック信号が供給されてしまわないようにして、消費電力を低減することができる。
【００６７】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、本実施の形態において例示したＡｌｗａｙｓ−ＯＮ領域と電源分離領域のように、電源分離領域のみのクロック信号及び電源の供給と遮断を切り替える半導体集積回路に限られない。半導体集積回路の動作中に、半導体集積回路に含まれる全ての領域のクロック信号及び電源の供給と遮断を切り替えることができるものに適用してもよい。
【００６８】
また、本実施の形態において例示したＡｌｗａｙｓ−ＯＮ領域と電源分離領域のように、領域は２つのみに限られない。例えば、２つ以上の複数の領域を有するようにして、それらの領域うち、独立してクロック信号が供給又は遮断される領域のクロックメッシュ間の導通と遮断をすることができるようにＳＷを備えるようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施の形態における各領域は、１チップ上に備えられるようにしてもよく、異なるチップ上に備えられるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１、１００、２００    半導体集積回路
２、１０２、２０２    Ａｌｗａｙｓ−ＯＮ領域
３、１０３、２０３    電源分離領域
１０、１１０、２１０    クロックツリー
１１、１１１、２１１    クロックルートバッファ
１２、１３、１４、１５、１６、１７、６１、６２、６３、６４、６５、６６、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、２１２、２１３    クロックバッファ
２１、２３、２４、２７、２８、３１、３３、３４、３７、３８、１２１、１３１、２０４    クロックメッシュ
２２、２５、２６、３２、３５、３６    駆動対象回路
４１、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、７１、７２、７３、７４、７５、７６    ＳＷ
【図１】
2011059758.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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