(57)【要約】【課題】電圧の供給を最適化することにより、低消費電力化を実現することを目的とする。【解決手段】複数の電源配線（２２，２３）と各機能部（２６，２７ａ，２７ｂ）毎に対応した電源配線（２２，２３）を選択する電源選択スイッチ（２５，２５ａ，２５ｂ）と電源選択スイッチ（２５，２５ａ，２５ｂ）を制御する電源セレクト制御回路２１を有する構成であって、各機能部（２６，２７ａ，２７ｂ）の動作状態によって電源セレクト制御回路２１を制御することにより、動作していない機能部（２６，２７ａ，２７ｂ）へ供給する電源電圧を小さくすることができる。このことにより、電圧の供給を最適化することにより、低消費電力化を実現することができる。【選択図】　　図２
2004111659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能セルにより構成される機能ブロックや機能マクロを任意に有する半導体集積回路装置であって、
複数の電源配線と、
前記機能ブロックや前記機能マクロ毎に備えられ前記機能ブロックや前記機能マクロに電源を供給する電源配線を選択する１または２以上の電源選択スイッチと、
前記電源選択スイッチの動作を制御する電源セレクト制御回路と
を有し、前記機能ブロックや前記機能マクロ毎に電源を供給する電源配線を選択することにより、前記機能ブロックや前記機能マクロ毎に供給する電源電圧を任意に選択することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】
前記電源セレクト制御回路が前記機能ブロックや前記機能マクロが動作しているか停止しているかにより各電源選択スイッチを制御し、前記機能ブロックや前記機能マクロ毎に供給する電源電圧を選択することを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。
【請求項３】
前記電源セレクト制御回路が前記機能ブロックや前記機能マクロの消費電源電圧に対応して各電源選択スイッチを制御し、前記機能ブロックや前記機能マクロの消費電源電圧を満たすように供給する電源電圧を選択することを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。
【請求項４】
前記電源セレクト制御回路が電源のオン・オフのタイミングと任意の遅延情報に基づいて各電源選択スイッチを制御し、電源のオン・オフによる供給する電源電圧の切り替えを任意のタイミングで行うことを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。
【請求項５】
前記電源セレクト制御回路が前記機能ブロックや前記機能マクロの消費電源電圧と任意の遅延情報に対応して各電源選択スイッチを制御し、任意のタイミングで前記機能ブロックや前記機能マクロの消費電源電圧を満たすように電源電圧を供給することを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各機能部毎に任意の電源電圧で動作する半導体集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路のレイアウト設計には、コンピュータを用いたレイアウトシステムが広く利用されている。
【０００３】
以下、図１を用いて従来の半導体装置における電源レイアウトについて説明する。
図１は、従来の半導体装置における電源レイアウト図である。
【０００４】
図１において、従来の半導体装置における電源レイアウトは、ＩＯセル領域１１にＶＤＤ端子１２とＶＳＳ端子１３を配置し、ＶＤＤ端子１２から供給される電源電圧はＶＤＤ配線１４を介して機能セル１６とハードマクロ１７へ供給され、ＶＳＳ端子１３から供給されるグランド電圧はＶＳＳ配線１５を介して機能セル１６とハードマクロ１７へ供給されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３２３６８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の電源レイアウトを有する半導体集積回路装置では、同一電源電圧で動作するハードマクロや機能セルには同一のＶＤＤ配線，ＶＳＳ配線から電圧が供給されているために、半導体集積回路装置の動作時に、たとえ動作しない機能部があったとしても、半導体集積回路装置全体に電圧が供給されることとなり、必要以上の電圧を供給されることとなるため、消費電力を抑制する妨げとなるという問題点を有していた。
【０００７】
以上の問題点を解決するために、本発明の半導体集積回路装置は、電圧の供給を最適化することにより、低消費電力化を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の半導体集積回路装置は、機能セルにより構成される機能ブロックや機能マクロを任意に有する半導体集積回路装置であって、複数の電源配線と、前記機能ブロックや前記機能マクロ毎に備えられ前記機能ブロックや前記機能マクロに電源を供給する電源配線を選択する１または２以上の電源選択スイッチと、前記電源選択スイッチの動作を制御する電源セレクト制御回路とを有し、前記機能ブロックや前記機能マクロ毎に電源を供給する電源配線を選択することにより、前記機能ブロックや前記機能マクロ毎に供給する電源電圧を任意に選択することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の半導体集積回路装置は、請求項１記載の半導体集積回路装置において、前記電源セレクト制御回路が前記機能ブロックや前記機能マクロが動作しているか停止しているかにより各電源選択スイッチを制御し、前記機能ブロックや前記機能マクロ毎に供給する電源電圧を選択することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の半導体集積回路装置は、請求項１記載の半導体集積回路装置において、前記電源セレクト制御回路が前記機能ブロックや前記機能マクロの消費電源電圧に対応して各電源選択スイッチを制御し、前記機能ブロックや前記機能マクロの消費電源電圧を満たすように供給する電源電圧を選択することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の半導体集積回路装置は、請求項１記載の半導体集積回路装置において、前記電源セレクト制御回路が電源のオン・オフのタイミングと任意の遅延情報に基づいて各電源選択スイッチを制御し、電源のオン・オフによる供給する電源電圧の切り替えを任意のタイミングで行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の半導体集積回路装置は、請求項１記載の半導体集積回路装置において、前記電源セレクト制御回路が前記機能ブロックや前記機能マクロの消費電源電圧と任意の遅延情報に対応して各電源選択スイッチを制御し、任意のタイミングで前記機能ブロックや前記機能マクロの消費電源電圧を満たすように電源電圧を供給することを特徴とする。
【００１３】
以上の構成により、電圧の供給を最適化することができるために、低消費電力化を実現することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の半導体集積回路装置における実施の形態について説明する。
【００１５】
まず、図２を用いて本発明の半導体集積回路装置における電源選択回路の構成について説明する。
図２は本発明の半導体集積回路装置における電源選択回路の構成図である。
【００１６】
図２において、２６はハードマクロであり、２７ａ，２７ｂは機能セルが配置されているレイアウト上の配置レーンである。２３は高電圧の電源電圧を供給する電源配線であり、２４は低電圧の電源電圧を供給する電源配線である。２１は電源セレクト制御回路であり、外部制御回路から入力される制御信号により、電源セレクトバス２２を介して各機能部に供給する電源電圧を電源配線２３または電源配線２４から選択する制御信号を出力する。２５，２５ａ，２５ｂは電源選択スイッチであり、電源セレクト制御回路２１の制御により各機能部毎に電源を供給する電源配線を電源配線２３または電源配線２４から選択する。
【００１７】
以上の構成により、電源セレクト制御回路２１の制御により、ハードマクロ２６，機能セルが配置された配置レーン２７ａ，配置レーン２７ｂなどの機能部毎に電源を供給する電源配線を、電源選択スイッチ２５，電源選択スイッチ２５ａ，電源選択スイッチ２５ｂでそれぞれ電源配線２３または電源配線２４から選択することにより各機能部毎に対応して電源電圧を供給することができる。
（実施の形態１）
以下、図２，図３を用いて、本発明の実施の形態１における半導体集積回路装置の電源制御について説明する。
【００１８】
図３（ａ）は本発明の実施の形態１における電源制御を説明するフロー図であり、図３（ｂ）は本発明の実施の形態１における電源制御の具体例を説明するフロー図である。
【００１９】
実施の形態１では、図２で説明した各ハードマクロ２６や配置レーン等の機能部の動作状態に対応して、電源セレクト制御回路２１を制御するための電源選択デコーダーを設け、この電源選択デコーダに外部制御回路より各機能部が動作しているか停止しているかの動作状況の情報を入力することにより電源配線の選択を行う。ここで、配置レーンには一つの機能を構成する機能セルを集めて配置することにより配置レーン毎に特定の機能を有している。また、選択される電源電圧は複数の電源電圧を用意できるが、以下の説明では低い電源電圧と高い電源電圧の２種類の電源電圧を用いた場合について説明する。
【００２０】
図３（ａ）において、まず、外部制御回路からの入力情報による電源選択デコーダーの動作設定を行う（Ｓ３０１）。次に、外部制御回路より各機能部の動作状況を出力し（Ｓ３０２）、電源選択デコーダーに入力する（Ｓ３０３）。次に、各機能部の動作状況に応じて電源選択デコーダーにて各機能部毎の電源電圧を選択する（Ｓ３０４）。最後に、Ｓ３０４の選択結果に応じて電源セレクトバス２２を介して電源セレクト制御回路２１からの制御信号により電源選択スイッチ２５，電源選択スイッチ２５ａ，電源選択スイッチ２５ｂを制御して各機能部へ電源を供給する電源配線を選択して接続する（Ｓ３０５）。この時、各機能部が動作状態の時は高い電源電圧を供給し、停止状態の時は低い電源電圧を供給する。
【００２１】
ここで、全機能部が動作している状態から配置レーン２７ａの動作が停止した場合を例として具体的な電源制御について説明する。
図３（ｂ）において、まず、全ての機能部が動作しているとすると（Ｓ３０６）、電源セレクトバス２２を介して電源セレクト制御回路２１を制御することにより、全機能部に対して高い電源電圧を選択するよう電源選択スイッチ２５，電源選択スイッチ２５ａ，電源選択スイッチ２５ｂのスイッチを切り替える（Ｓ３０７）。次に、外部より機能セルの配置レーン２７ａの動作が停止したことを示す信号（以下動作停止信号と称す）を電源セレクト制御回路２１に送る（Ｓ３０８）。最後に、前記動作停止信号により電源セレクトバス２２を介して電源セレクト制御回路２１により、低い電源電圧を選択するよう電源選択スイッチ２５ａを切り替える。
（実施の形態２）
以下、図２，図４を用いて、本発明の実施の形態２における半導体集積回路装置の電源制御について説明する。
【００２２】
図４（ａ）は本発明の実施の形態２における電源制御を説明するフロー図であり、図４（ｂ）は本発明の実施の形態２における電源制御の具体例を説明するフロー図である。
【００２３】
実施の形態２では、供給される電源電圧が段階的に変化する電源ステップ値毎に対応した情報を、図２で説明した電源セレクト制御回路に出力する電源選択デコーダーを設け、供給電源電圧値と動作時の各機能部の消費電源電圧値を比較し、消費電源電圧値に対応した電源電圧の電源配線を選択するように制御する。また、選択される電源電圧は電源ステップ値に対応して複数用意できるが、以下の説明では低い電源電圧と高い電源電圧の２種類の電源電圧を用いた場合について説明する。
【００２４】
図４（ａ）において、まず、外部制御回路からの電源ステップ値入力情報による電源選択デコーダーの動作設定を行う（Ｓ４０１）。次に、電源解析による電源ドロップ値確認、または、供給電源電圧値と動作時の各機能部の電源電圧値を比較して（Ｓ４０２）、結果を電源選択デコーダーに入力し（Ｓ４０３）、電源選択デコーダーにて各機能部毎の電源ステップ値に対応した電源電圧を選択する（Ｓ４０４）。最後に、Ｓ４０４の選択結果に応じて電源セレクトバス２２を介して電源セレクト制御回路２１からの制御信号により電源選択スイッチ２５，電源選択スイッチ２５ａ，電源選択スイッチ２５ｂを制御して各機能部へ電源を供給する電源配線を選択して接続する（Ｓ４０５）。このように、各機能部毎へ供給する電源電圧を選択することにより、各機能部が消費している電源電圧に対応した電源電圧を供給することができる。
【００２５】
ここで、他の機能部に対して配置レーン２７ａの消費電源電圧が低い場合を例として具体的な電源制御について説明する。
図４（ｂ）において、まず、初期状態として、電源セレクトバス２２を介して電源セレクト制御回路２１の制御により全ての機能部に対して高い電源電圧を選択するように電源選択スイッチ２５，電源選択スイッチ２５ａ，電源選択スイッチ２５ｂのスイッチを切り替える（Ｓ４０６）。次に、各機能部の消費電源電圧と高い電源電圧の電圧値を比較する（Ｓ４０７）。ここで、配置レーン２７ａの消費電源電圧が高い電源電圧より低いとすると、その情報を電源セレクト制御回路２１に送る（Ｓ４０８）。最後に、電源セレクトバス２２を介して電源セレクト制御回路２１の制御により低い電源電圧を選択するように電源選択スイッチ２５ａにより切り替える（Ｓ４０９）。
（実施の形態３）
以下、図２，図５を用いて、本発明の実施の形態３における半導体集積回路装置の電源制御について説明する。
【００２６】
図５は本発明の実施の形態３における電源制御を説明するフロー図である。
実施の形態３では、電源立ち上げ、立ち下げタイミングを制御する回路からの情報を受けて電源のオン、オフ信号を図２で説明した電源セレクト制御回路に送信する外部制御回路を設け、電源セレクト制御回路により電源スイッチの開閉を制御する。ここでは、選択する電源配線として、供給する電源電圧の電源配線とグランドレベルの電源電圧を供給する電源配線を用いた場合について説明する。
【００２７】
図５において、まず、電源セレクト制御回路２１に電源立ち上げ、立ち下げタイミングの情報を提供する回路の動作設定を行う（Ｓ５０１）。次に、外部制御回路にて電源がオンしているかオフであるかを示す信号を発生し（Ｓ５０２）、Ｓ５０１で示した回路に入力して電源立ち上げ、立ち下げ信号を生成する（Ｓ５０３）。最後に、Ｓ５０３で生成した電源立ち上げ、立ち下げ信号を入力して、電源セレクト制御回路２１により、電源選択スイッチ２５，電源選択スイッチ２５ａ，電源選択スイッチ２５ｂの切り替えを制御して、各機能部へ接続する電源配線を選択する。各機能部へ電源配線を接続タイミングを制御することにより、電源投入と同時に各機能部の電源を立ち上げたり，立ち下げたり、遅延をつけて電源を立ち上げたり，立ち下げるように電源電圧供給が可能となる。
（実施の形態４）
以下、図２，図６を用いて、本発明の実施の形態４における半導体集積回路装置の電源制御について説明する。
【００２８】
図６（ａ）は本発明の実施の形態４における電源制御を説明するフロー図であり、図６（ｂ）は本発明の実施の形態４における電源制御の具体例を説明するフロー図である。
【００２９】
実施の形態４では、供給される電源電圧が段階的に変化する電源ステップ値毎に対応した情報を図２で説明した電源セレクト制御回路に出力する電源選択デコーダーを設け、外部制御回路より遅延の制御信号を受けるようにし、各機能部へ電源電圧を供給する際に遅延をつける。
【００３０】
図６（ａ）において、まず、外部制御回路からの電源ステップ値入力情報による電源選択デコーダーの動作設定を行う（Ｓ６０１）。次に、外部制御回路により遅延の制御を行う遅延制御信号を生成する（Ｓ６０２）。次に、Ｓ６０２で生成した遅延制御信号により、電源選択デコーダーの遅延付加情報を設定する（Ｓ６０３）。次に、Ｓ６０１で設定した動作とＳ６０３で設定した遅延により電源配線の選択動作設定を行う（Ｓ６０４）。最後に、Ｓ６０４で決定した接続する電源配線と遅延タイミングに応じて電源セレクトバス２２を介して電源セレクト制御回路２１からの制御信号により電源選択スイッチ２５，電源選択スイッチ２５ａ，電源選択スイッチ２５ｂを制御して各機能部へ電源を供給する電源配線を選択して接続する（Ｓ６０５）。このように、各機能部に供給する電源電圧を選択し、さらに、その電源電圧を供給するタイミングをコントロールすることができる。
【００３１】
ここで、他の機能部に対して配置レーン２７ａの消費電源電圧が低い場合を例として具体的な電源制御について説明する。
図６（ｂ）において、まず、初期状態として、電源セレクトバス２２を介して電源セレクト制御回路２１により全ての機能部に対して高い電源電圧を選択するように電源選択スイッチ２５，電源選択スイッチ２５ａ，電源選択スイッチ２５ｂのスイッチを切り替える（Ｓ６０６）。次に、外部より機能セルの配置レーン２７ａの動作遅延信号を電源セレクト制御回路２１に送る（Ｓ６０７）。最後に、電源セレクト制御回路２１により、設定されたタイミングで低い電源電圧を選択するよう電源選択スイッチ２５ａを切り替える。この時、高い電源電圧と低い電源電圧の時の回路遅延情報はライブラリ値として設定しておく。
【００３２】
以上のように、本発明の半導体集積回路装置によると、電圧の供給を最適化することにより、低消費電力化を実現することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明の半導体集積回路装置によると、複数の電源配線と各機能部毎に対応した電源配線を選択する電源選択スイッチと電源選択スイッチを制御する電源セレクト制御回路を有する構成であって、各機能部の動作状態によって電源セレクト制御回路を制御することにより、動作していない機能部へ供給する電源電圧を小さくすることができる。また、各機能部の消費電源電圧値によって電源セレクト制御回路を制御することにより、各機能部の消費電源電圧に応じた電源電圧を供給することができる。また、電源の立ち上げと立ち下げのタイミングによって電源セレクト制御回路を制御することにより、電源供給のタイミングを任意に調整することができる。さらに、電源ステップと遅延情報によって電源セレクト制御回路を制御することにより、任意のタイミングで各機能部の消費電源電圧に応じた電源電圧を供給することができる。このように、本発明の半導体集積回路装置によると、電圧の供給を最適化することにより、低消費電力化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半導体装置における電源レイアウト図
【図２】本発明の半導体集積回路装置における電源選択回路の構成図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における電源制御を説明するフロー図
（ｂ）本発明の実施の形態１における電源制御の具体例を説明するフロー図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態２における電源制御を説明するフロー図
（ｂ）本発明の実施の形態２における電源制御の具体例を説明するフロー図
【図５】本発明の実施の形態３における電源制御を説明するフロー図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態４における電源制御を説明するフロー図
（ｂ）本発明の実施の形態４における電源制御の具体例を説明するフロー図
【符号の説明】
１１　　ＩＯセル領域
１２　　ＶＤＤ端子
１３　　ＶＳＳ端子
１４　　ＶＤＤ配線
１５　　ＶＳＳ配線
１６　　機能セル
１７　　ハードマクロ
２１　　電源セレクト制御回路
２２　　電源セレクトバス
２３　　電源配線
２４　　電源配線
２５　　電源選択スイッチ
２５ａ　　電源選択スイッチ
２５ｂ　　電源選択スイッチ
２６　　ハードマクロ
２７ａ　　配置レーン
２７ｂ　　配置レーン
【図１】
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【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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