JP2007164345A - Designing method for semiconductor integrated circuit and semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の回路ブロックを有する半導体集積回路の設計方法、および半導体集積回路に関する。特に、複数の回路の動作に起因するジッタの影響を抑制した半導体集積回路の設計方法および半導体集積回路に関する。 The present invention relates to a method for designing a semiconductor integrated circuit having a plurality of circuit blocks, and a semiconductor integrated circuit. In particular, the present invention relates to a semiconductor integrated circuit design method and a semiconductor integrated circuit in which the influence of jitter caused by the operation of a plurality of circuits is suppressed.
従来から、複数の回路ブロックを同一半導体基板上に集積した半導体集積回路が提案されている。 Conventionally, a semiconductor integrated circuit in which a plurality of circuit blocks are integrated on the same semiconductor substrate has been proposed.
例えば、特許文献1には、統一規格で決められた周波数のクロックを送受信クロックとして使用するデータ送受信回路を複数(USB制御部1002、SAI回路(DAC,ADCへ入出力するシリアルI/F)1009)搭載した半導体装置が記載されている。この半導体装置においては、データ送受信回路別に発振回路1006,1007、クロック発生部1005,1008を設けている(図5参照)。
For example,
また、特許文献2には、データ処理装置において、FIFO21,22を介してデータD1を受け取る複数の演算モジュール4,5に供給するクロックCK1,CK2の周波数を、消費電力低減の目的で可変にすることが開示されている(図6参照)。
特許文献1,2では、同一の半導体集積回路内の異なる回路ブロックが、異なる周波数のクロックに同期して動作する。これらの異なる回路ブロックのそれぞれは、それぞれのクロックに同期した周期での電圧変動を電源に対して与える。この電源電圧変動は、半導体集積回路内の他の回路ブロックが受信もしくは送信する信号に対して、ジッタを発生させる。
In
このため、ある回路ブロックが特定の周波数のクロックに同期して処理する信号、例えば、受信もしくは送信する信号に、そのクロックに同期しない、ランダムなタイミングでジッタが発生する。このようにランダムなタイミングでジッタが発生することにより、データの送受信においてエラーが発生する可能性がある。 For this reason, jitter occurs at a random timing that is not synchronized with the clock of a signal processed by a certain circuit block in synchronization with a clock of a specific frequency, for example, a signal received or transmitted. As jitter occurs at random timing in this way, an error may occur in data transmission / reception.
特に、半導体集積回路外との高いデータレートでのデータの送受信、具体的には例えば、外部メモリとのデータ送受信や、高速シリアルインターフェースを通じたデータの送受信において、エラーが発生する可能性が高い。 In particular, there is a high possibility that an error will occur in transmission / reception of data at a high data rate outside the semiconductor integrated circuit, specifically, for example, data transmission / reception with an external memory or data transmission / reception through a high-speed serial interface.
本発明は、このようなジッタの影響によるエラー発生が抑制された半導体集積回路の設計方法、および半導体集積回路を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit design method and a semiconductor integrated circuit in which the occurrence of errors due to the influence of jitter is suppressed.
上記の課題を解決するため、本発明は、それぞれがクロック信号に同期して動作する複数の回路ブロックを有する半導体集積回路の設計方法であって、前記複数の回路ブロックから、第1のクロック信号に同期して動作する第1の回路ブロックと、第2のクロック信号に同期して動作する第2の回路ブロックとを選択し、前記第2のクロック信号の周波数を、前記第1のクロック信号の周波数のN倍もしくは1/N倍(Nは1以上の整数)の第3の周波数に変更することを特徴とする半導体装置の設計方法を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for designing a semiconductor integrated circuit having a plurality of circuit blocks that operate in synchronization with a clock signal, and includes a first clock signal from the plurality of circuit blocks. The first circuit block that operates in synchronization with the second clock signal and the second circuit block that operates in synchronization with the second clock signal are selected, and the frequency of the second clock signal is set to the first clock signal. A design method of a semiconductor device is provided in which the frequency is changed to a third frequency that is N times or 1 / N times (N is an integer of 1 or more).
ここで、前記第1の回路ブロックが、前記半導体集積回路の外部端子を介して、第1のデータを前記第1のクロック信号に同期して受信もしくは送信する回路ブロックであることが好ましい。 Here, it is preferable that the first circuit block is a circuit block that receives or transmits first data in synchronization with the first clock signal via an external terminal of the semiconductor integrated circuit.
より具体的には、前記第2の回路ブロックが、前記半導体集積回路の第2の外部端子を介して、前記第2のクロック信号の変更前の周波数のデータクロック信号に同期して受信もしくは送信するデータを処理する回路ブロックであり、前記第3のクロック周波数への変更とともに、前記第2の回路ブロックと前記第2の外部端子との間に、データレート調整回路の挿入を行うことが好ましい。もしくは、前記第2の回路ブロックが、データレート調整回路を介して、前記第1の回路ブロックで前記第1のデータを処理することによって生成されたデータを該第1の回路ブロックから受信するか、もしくは、前記第1の回路ブロックで処理すべきデータを該第1の回路ブロックに送信する回路ブロックであることが好ましい。 More specifically, the second circuit block receives or transmits via the second external terminal of the semiconductor integrated circuit in synchronization with the data clock signal of the frequency before the change of the second clock signal. It is preferable that a data rate adjustment circuit is inserted between the second circuit block and the second external terminal together with the change to the third clock frequency. . Alternatively, whether the second circuit block receives data generated by processing the first data in the first circuit block from the first circuit block via a data rate adjustment circuit. Alternatively, it is preferably a circuit block that transmits data to be processed by the first circuit block to the first circuit block.
さらに、前記第3の周波数は、前記第1のクロック信号の周波数の2n倍(nは整数)であることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the third frequency is 2 n times (n is an integer) the frequency of the first clock signal.
上記の課題を解決するため、本発明は、第1の周波数のクロック信号に同期して動作し、該第1の周波数のクロック信号に同期した第1のデータ信号を第1の外部端子を介して受信もしくは送信する第1の回路ブロックと、第2の周波数のクロック信号に同期した第2のデータ信号が入力もしくは出力される第2の外部端子と、前記第2の周波数と異なり、かつ、前記第1の周波数のN倍もしくは1/N倍(Nは1以上の整数)の第3の周波数のクロック信号に同期して動作する第2の回路ブロックと、前記第2の外部端子と前記第2の回路ブロックとの間に設けられ、前記第2の外部端子に入力された第2のデータ信号に含まれる第2のデータを前記第2の回路ブロックに送信するか、もしくは、前記第2の回路ブロックから第2のデータを受信して前記第2のデータ信号を生成する、データレート調整回路とを有することを特徴とする半導体集積回路を提供する。 In order to solve the above-described problem, the present invention operates in synchronization with a clock signal having a first frequency, and transmits a first data signal synchronized with the clock signal having the first frequency via a first external terminal. Different from the second frequency, a first circuit block for receiving or transmitting in this way, a second external terminal to which a second data signal synchronized with a clock signal of the second frequency is input or output, and A second circuit block that operates in synchronization with a clock signal having a third frequency that is N times or 1 / N times the first frequency (N is an integer equal to or greater than 1); the second external terminal; A second data block provided between the second circuit block and included in the second data signal input to the second external terminal is transmitted to the second circuit block; or 2nd data from 2 circuit blocks Receiving and generating the second data signal, to provide a semiconductor integrated circuit and having a data rate adjustment circuit.
本発明はまた、第1の周波数のクロック信号に同期して動作し、該第1の周波数のクロック信号に同期した第1のデータ信号を第1の外部端子を介して受信もしくは送信する第1の回路ブロックと、前記第1の周波数のN倍もしくは1/N倍(Nは1以上の整数)である第3の周波数のクロック信号に同期して動作する第2の回路ブロックと、前記第1の回路ブロックと第2の回路ブロックとの間に設けられ、前記第1の回路ブロックで前記第1のデータ信号を処理することによって生成された第2のデータを前記第1の回路ブロックから受信して前記第2の回路ブロックに送信するか、もしくは、前記第1の回路ブロックで処理する第2のデータを前記第2の回路ブロックから受信して前記第1の回路ブロックに送信する、データレート調整回路を有することを特徴とする半導体集積回路を提供する。 The present invention also operates in synchronization with a clock signal having a first frequency, and receives or transmits a first data signal synchronized with the clock signal having the first frequency via a first external terminal. A second circuit block that operates in synchronization with a clock signal having a third frequency that is N times or 1 / N times (N is an integer equal to or greater than 1) the first frequency; Second data generated by processing the first data signal in the first circuit block is provided between the first circuit block and the second circuit block. Receiving and transmitting to the second circuit block, or receiving second data to be processed by the first circuit block from the second circuit block and transmitting to the first circuit block; Data rate To provide a semiconductor integrated circuit, characterized in that it comprises a circuit.
本発明の半導体集積回路の設計方法、および半導体集積回路においては、第1の回路ブロックの動作周波数に対して、同一の半導体集積回路内に集積される第2の回路ブロックの動作周波数を、N倍もしくは1/N倍(より好ましくは2n倍)にそろえる。これにより、第1の回路ブロックの動作に対するジッタ発生のタイミングが一定となり、エラー発生を抑制することができる。 In the semiconductor integrated circuit design method and semiconductor integrated circuit of the present invention, the operating frequency of the second circuit block integrated in the same semiconductor integrated circuit is set to N with respect to the operating frequency of the first circuit block. Double or 1 / N times (more preferably 2n times). Thereby, the timing of jitter generation with respect to the operation of the first circuit block becomes constant, and the occurrence of errors can be suppressed.
図1は、本発明の半導体集積回路の一実施形態を示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the present invention.
図1の半導体集積回路100は、第1および第2の第1の回路ブロックとして、第1のデータ処理回路110および第2のデータ処理回路120を有している。第1および第2のデータ処理回路110,120は、同一の半導体基板上に集積され、共通の電源配線から電源の供給を受けて動作する。図1の半導体集積回路100はまた、外部端子として、第1のデータ入力端子112、第1のクロック入力端子114、第1の出力端子116,第2のデータ入力端子122,第2のクロック入力端子124,第2の出力端子126を有している。
The semiconductor integrated
第1のデータ入力端子112には第1の入力データ信号が入力される。第1の入力データ信号は、第1のクロック信号(第1のデータクロック信号)に同期した、例えばkビット幅のパラレルデータ信号である。これにより、第1のデータ処理回路110は、第1のデータ入力端子112を介して、第1の入力データ信号を、第1のクロック信号に同期して受信する。また、第1のデータ処理回路110は、第1のクロック入力端子114を介して第1のクロック信号の供給を受ける。
A first input data signal is input to the first
第1のデータ処理回路110は、第1のクロック信号に同期して動作し、第1の入力データ信号に含まれる第1のデータを処理し、生成した第1の出力信号を、第1の出力端子116から出力する。
The first
第2のデータ入力端子122には第2の入力データ信号が入力される。第2の入力データ信号は、第2のクロック信号に同期した、例えばkビット幅のパラレルデータ信号である。そして、第2のデータ処理回路120は、この第2の入力データ信号に含まれる第2のデータを、データレート調整回路140を介して受信し、処理し、生成した第2の出力信号を、第2の出力端子126から出力する。
A second input data signal is input to the second
ここで、第1のクロック信号の周波数(第1のクロック周波数)が例えば100MHzであるのに対して、第2のクロック信号の周波数(第2のクロック周波数)は、例えば75MHzであり、互いに異なる。しかも、互いにN倍もしくは1/N倍(Nは正の整数)の関係にもない。しかし、図1の半導体集積回路100においては、第2のデータ処理回路120には、第2のクロック信号がそのまま供給されるのではなく、クロック周波数変換回路130によって周波数が第3の周波数に変換された内部クロック信号が、内部クロック配線138から供給される。従って、第2のデータ処理回路120は、この内部クロック信号、即ち第3の周波数のクロック信号に同期して動作する。
Here, the frequency of the first clock signal (first clock frequency) is, for example, 100 MHz, whereas the frequency of the second clock signal (second clock frequency) is, for example, 75 MHz, which are different from each other. . Moreover, there is no relationship of N times or 1 / N times (N is a positive integer). However, in the semiconductor integrated
具体的には、図1の半導体集積回路100においては、第2のクロック信号を、第1のクロック周波数の1倍の周波数である100MHzの周波数を有する内部クロック信号に変換して、第2のデータ処理回路120に供給している。クロック周波数変換回路130は、PLL回路ブロック134と、2個の分周回路132,136を組み合わせたものである。PLL回路ブロック134は、位相比較回路、電圧制御発信器等を含み、分周回路136と組み合わせてPhase Locked Loopを形成する。そして、2個の分周回路132,136それぞれの分周比(図1の場合は、前段の分周回路132の分周比を3、後段の分周回路136の分周比を4とした)を適切に設定することにより、第2のクロック周波数に対して所望の比率の周波数を有する内部クロック周波数を発生することができる。このようなPLL回路を用いた周波数変換回路は周知のものであり、詳細な説明は省略する。
Specifically, in the semiconductor integrated
図1の半導体集積回路100の動作について考察するまえに、まず、クロック周波数変換回路130を設けず、第2のクロック信号を第2のデータ処理回路120に直接供給し、第2のデータ処理回路120を第2のクロック信号に同期して動作させた場合について考察する。ここで、第2のクロック信号の周波数は、第1のクロック信号の周波数とは異なる。また、第1のクロック周波数に対して、N倍もしくは1/N倍(Nは正の整数)という関係にも無い。従って、第1のデータ処理回路110の動作による電源電圧変動は、第2のデータ処理回路120の動作に対してランダムなタイミングで発生する。
Before considering the operation of the semiconductor integrated
すなわち、第2のデータ処理回路120の動作によって発生する電源電圧変動に起因して、第1のデータ処理回路110が処理する信号に発生するジッタ発生のタイミングは、第1のデータ処理回路110の動作に対してランダムになる。このようにランダムタイミングでジッタが発生する場合、エラーが発生する可能性が高い。
That is, the timing of occurrence of jitter generated in the signal processed by the first
これに対して、図1の半導体集積回路100においては、第2のデータ処理回路120に、クロック周波数変換回路130によって生成された、第1のクロック信号と同一の周波数の内部クロック信号が供給される。従って、第2のデータ処理回路120は、内部クロック信号に同期して、すなわち、第1のデータ処理回路110と同一の周波数で動作する。従って、第2のデータ処理回路120の動作によって電源に発生する電圧変動は、第1のデータ処理回路110の動作に対して一定のタイミングで発生する。
On the other hand, in the semiconductor integrated
従って、第2のデータ処理回路120の動作によって発生する電源電圧変動に起因して、第1のデータ処理回路110で処理する信号に発生するジッタ発生のタイミングは、第1のデータ処理回路110の動作に対して一定となる。このような一定のタイミングで発生するジッタによるエラー発生は、容易に抑制することができる。具体的には例えば、第1のデータ処理回路110での、第1のクロック信号に同期した第1の入力データ信号の受信において、エラー発生を効果的に抑制することができる。このように、図1の半導体集積回路100においては、互いに異なった周波数のクロック信号に同期して受信した第1および第2の入力データ信号に含まれるデータを処理する、第1および第2のデータ処理回路110,120が集積され、共通の電源配線から電源が供給されて動作するにもかかわらず、ジッタの影響によるエラー発生を抑制することができる。
Therefore, the timing of the occurrence of jitter generated in the signal processed by the first
図1の半導体集積回路100においては、さらに、第2のデータ入力端子122と第2のデータ処理回路120の入力端子との間に、FIFO(First−in First−Out)メモリ142を利用したデータレート調整回路140を設け、第2のデータ処理回路120へのデータ入力タイミングの調整を行っている。このようなデータレート調整回路を設けることは、本発明にとって必ずしも必須のことではない。しかし、例えば、第2のデータ処理回路120における処理を、一定量のデータ群にまとめて行う必要がある場合には、データレート調整回路を設けることが好ましい。さらに、第2のデータ処理回路120によって生成した第2の出力信号を、内部クロック周波数とは異なった周波数のクロック信号に同期して出力する必要がある場合には、第2のデータ処理回路120の出力側にも、同様のデータレート調整回路を設けることが好ましい。
Further, in the semiconductor integrated
なお、図1においては、第1のクロック信号と第2のクロック信号とは、互いに独立の信号として示されている。従って、クロック周波数変換回路130によって第1のクロック周波数と同一の周波数の内部クロック信号を生成しようとしても、厳密には、内部クロック信号の周波数は、第1のクロック信号の周波数とわずかに異なっている可能性がある。この場合、第2のデータ処理回路120の動作によって発生する電源電圧変動に起因するジッタ発生の、第1のデータ処理回路の動作に対するタイミングは、厳密には、一定にならない。
In FIG. 1, the first clock signal and the second clock signal are shown as independent signals. Therefore, even if an internal clock signal having the same frequency as the first clock frequency is generated by the clock
このようなわずかなタイミングのずれを防止し、エラー発生をさらに抑制するためには、例えば、第2のデータ処理回路120に、第1のクロック信号から生成した内部クロック信号を供給することが好ましい。図1に示された例では、第1のクロック信号と同一の周波数の内部クロック信号が第2のデータ処理回路120に供給されているため、最も単純には、第1のクロック信号をそのまま、第2のデータ処理回路120に供給すればよい。これにより、第2のデータ処理回路120に、第1のデータ処理回路110に供給する第1のクロック信号と厳密に同一の周波数を有し、かつ、位相がそろった(同期した)内部クロック信号を供給することができる。
In order to prevent such a slight timing shift and further suppress the occurrence of an error, for example, it is preferable to supply an internal clock signal generated from the first clock signal to the second
しかし、現実には、第1のクロック信号および第2のクロック信号は、半導体集積回路100が実装された回路基板上に設けられた、共通の発振回路が生成する共通の基準信号を利用して生成されたものであることも多い。このような場合には、第1のクロック信号の周波数と第2のクロック信号の周波数とは、正確な比率を有している。このため、第2のクロック信号を利用して、第1のクロック信号と完全に同一の周波数を有する内部クロック信号を生成することができる。
However, in reality, the first clock signal and the second clock signal are obtained by using a common reference signal generated by a common oscillation circuit provided on a circuit board on which the semiconductor integrated
また、図1の半導体集積回路100においては、第1のデータ処理回路110を第1のクロック信号に同期させて動作させるとともに、第2のデータ処理回路120は、第1のクロック信号の周波数の1倍の周波数を有する内部クロック信号に同期させて動作させた。しかし、このように半導体集積回路に集積される複数の回路ブロックを、同一の周波数のクロック信号に同期させて動作させることは、ジッタの影響を抑制するために必須のことではない。
In the semiconductor integrated
第2の回路ブロックには、第1の回路ブロックに供給される第1のクロック信号の周波数に比較して、N倍もしくは1/N倍の第3の周波数のクロック信号を供給し、この第3の周波数のクロック信号に同期して動作させることができる。これにより、第1の回路ブロックが第1のクロック信号に同期して受信する、もしくは、第1のクロック信号に同期して送信する、第1のデータ信号に対するジッタの影響を抑制することができる。ここで、Nは1以上の整数である。さらに、第2の回路ブロックに、第1の回路ブロックに供給される第1のクロック信号の周波数の2n倍の周波数のクロック信号を供給し、これに同期して動作させることにより、さらに、ジッタの影響を抑制することができる。ここで、nは整数(0、正または負の整数)である。 The second circuit block is supplied with a clock signal having a third frequency N times or 1 / N times the frequency of the first clock signal supplied to the first circuit block. It is possible to operate in synchronization with a clock signal having a frequency of 3. Thereby, it is possible to suppress the influence of jitter on the first data signal that the first circuit block receives in synchronization with the first clock signal or transmits in synchronization with the first clock signal. . Here, N is an integer of 1 or more. Furthermore, by supplying a clock signal having a frequency 2n times the frequency of the first clock signal supplied to the first circuit block to the second circuit block and operating in synchronization with the clock signal, The influence of jitter can be suppressed. Here, n is an integer (0, a positive or negative integer).
図2は、例えば図1に示されたような半導体集積回路を設計するための、本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態を示すフロー図である。 FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit design method of the present invention for designing a semiconductor integrated circuit as shown in FIG. 1, for example.
図2の半導体集積回路の設計方法においては、まず、半導体集積回路全体のシステム設計を行う(ST1)。そして、設計ライブラリに用意された回路ブロック群の中から、設計されたシステムを構成するために必要な複数種の回路ブロックを選択する。これら複数種の回路ブロックのそれぞれは、クロック信号に同期して動作するものであり、標準のクロック周波数および動作が可能な許容クロック周波数範囲が定められている。 In the semiconductor integrated circuit design method of FIG. 2, first, the system design of the entire semiconductor integrated circuit is performed (ST1). Then, a plurality of types of circuit blocks necessary for configuring the designed system are selected from the circuit block group prepared in the design library. Each of these plural types of circuit blocks operates in synchronization with a clock signal, and a standard clock frequency and an allowable clock frequency range in which the operation is possible are determined.
次に、これらの複数種の回路ブロックから、第1の回路ブロックを選択し(ST2)、さらに、第2の回路ブロックを選択する(ST3)。そして、第1の回路ブロックおよび第2の回路ブロックを、それぞれの標準クロック周波数のクロック信号を供給することを仮定し、これら第1のクロック信号の周波数と第2のクロック信号の周波数とが、特定の関係を満たしているかどうかをチェックする(ST4)。図2に示された例においては、第2のクロック信号の周波数(第2のクロック周波数)が、第1のクロック信号の周波数(第1のクロック周波数)のN倍もしくは1/N倍であるかどうかをチェックする。ここで、Nは正の整数である。もしくは、第2のクロック周波数が、第1のクロック周波数の2n倍であるかどうかをチェック条件とすることも可能である。ここで、nは整数(0、正もしくは負の整数)である。 Next, a first circuit block is selected from these plural types of circuit blocks (ST2), and further a second circuit block is selected (ST3). Then, assuming that the first circuit block and the second circuit block are supplied with clock signals of the respective standard clock frequencies, the frequency of the first clock signal and the frequency of the second clock signal are: It is checked whether or not a specific relationship is satisfied (ST4). In the example shown in FIG. 2, the frequency of the second clock signal (second clock frequency) is N times or 1 / N times the frequency of the first clock signal (first clock frequency). Check whether or not. Here, N is a positive integer. Alternatively, the check condition can be whether the second clock frequency is 2 n times the first clock frequency. Here, n is an integer (0, a positive or negative integer).
そして、上記の関係を満たさない場合には、第2の回路ブロックの許容クロック周波数範囲内で、上記の関係を満たすように、第2のクロック信号の周波数を変更する。また、必要に応じて、データレート調整回路を追加する(ST5)。 If the above relationship is not satisfied, the frequency of the second clock signal is changed so as to satisfy the above relationship within the allowable clock frequency range of the second circuit block. Further, a data rate adjustment circuit is added as necessary (ST5).
このような処理を、ST1で設計したシステムを構成するために選択した他の回路ブロックについても実施する。ここで、図2においては、第2およびそれ以降に選択する回路ブロック、すなわち、第1回路ブロックを除く他の回路ブロックを総称して、「第2の回路ブロック」と記す。そして、全ての回路ブロックについて、クロック周波数のチェックと必要なクロック周波数の変更処理を行い(ST6)、半導体集積回路の設計を終了する。 Such processing is also performed for other circuit blocks selected to configure the system designed in ST1. Here, in FIG. 2, the second and subsequent circuit blocks, that is, the circuit blocks other than the first circuit block are collectively referred to as “second circuit block”. Then, a clock frequency check and a necessary clock frequency change process are performed for all circuit blocks (ST6), and the design of the semiconductor integrated circuit is completed.
ここで、半導体集積回路に集積される複数の回路ブロックの内、どれを第1の回路ブロックとするかは任意である。しかし、複数の回路ブロックの中に、ジッタの影響によるエラー発生を起こしやすい、すなわち、エラー発生に対するマージンが小さい回路ブロックが存在する場合には、それを第1の回路ブロックとすることが好ましい。これにより、エラーマージンの小さい第1の回路ブロックにおけるエラー発生を効果的に抑制することができる。 Here, it is arbitrary which of the plurality of circuit blocks integrated in the semiconductor integrated circuit is the first circuit block. However, if there is a circuit block that is likely to cause an error due to the influence of jitter among the plurality of circuit blocks, that is, has a small margin for the occurrence of the error, it is preferable to use it as the first circuit block. Thereby, the occurrence of errors in the first circuit block having a small error margin can be effectively suppressed.
また、全ての回路ブロックについて図2のST4,ST5に示されたクロック周波数のチェックと変更を行うことは、本発明の半導体集積回路の設計方法において、必ずしも必須ではない。例えば、動作周波数が低く、その動作に伴う電源電圧の変動が小さい回路ブロックや、他の回路ブロックとは別の電源配線から電源の供給を受ける回路ブロック等は、チェックの対象外とすることも可能である。 In addition, it is not always essential to check and change the clock frequency shown in ST4 and ST5 in FIG. 2 for all circuit blocks in the method of designing a semiconductor integrated circuit of the present invention. For example, circuit blocks with a low operating frequency and small fluctuations in the power supply voltage accompanying the operation, circuit blocks that receive power from a power supply wiring different from other circuit blocks, etc. may be excluded from the check. Is possible.
本発明の半導体集積回路の他の例についてさらに説明を行う。 Another example of the semiconductor integrated circuit of the present invention will be further described.
図3は、本発明の半導体集積回路の他の一例の構成を示す構成図である。 FIG. 3 is a configuration diagram showing the configuration of another example of the semiconductor integrated circuit of the present invention.
図3の半導体集積回路200は、第1の回路ブロックとしてメモリインターフェース回路210を、第2の回路ブロックとして、データ処理回路220および出力回路230(230a,230b,230c)を有している。これらの第1および第2の回路ブロックは、同一の半導体基板上に配置され、共通の電源配線から電源を供給されて動作する。図3の半導体集積回路200は、また、外部端子として、メモリインターフェースポート212,クロック出力端子214,基準クロック入力端子252,データ入力端子222,第1,第2,第3の映像出力端子234a,234b,234c、および、第1,第2,第3の映像出力用クロック入力端子236a,236b,236cを備えている。
The semiconductor integrated
図3の半導体集積回路200は、データ入力端子222を介して受信した入力映像データに対して、データ処理回路220においてさまざまな処理を行い、出力回路230a、230b、230cにおいてさまざまなフォーマットの映像出力信号を生成し、それぞれ、出力端子234a,234b,234cを介して出力する。ここで、データ処理回路220における処理において、入力映像データや、処理過程で発生した中間データ等を一時的に保存することが必要である。このための記憶領域として、外部メモリ240を利用している。
The semiconductor integrated
そして、図3の半導体集積回路200においては、外部メモリ240へのデータ入出力のために、メモリインターフェース回路210が設けられている。メモリインターフェース回路210は、メモリインターフェースポート212を介して、外部メモリ240とデータの送受信を行うとともに、クロック出力端子214を介して、外部メモリ240にメモリクロック信号を供給する。メモリインターフェースポート212を介したデータの送受信は、この、メモリクロック信号に同期して行われる。
In the semiconductor integrated
ここで、データ処理回路220における映像データ処理のためには、外部メモリ240との間で、大量のデータを高速に送受信する必要がある。このために、メモリクロック信号の周波数としては、例えば、300MHzもしくはそれ以上の、高い周波数が採用される。このような大量・高速のデータ送受信においては、エラーマージンが小さく、ジッタ等の影響によるエラーを起こす危険性が高い。従って、図2に示されたような半導体集積回路の設計方法においては、このようにエラーを起こしやすい、大量で高速のデータの送受信を行うメモリインターフェース回路210を第1の回路ブロックとして、他の回路ブロックの動作周波数の調整を行うことが好ましい。
Here, in order to process video data in the
図3の半導体集積回路200は、基準クロック入力端子252を介して、外部から、基準クロック信号を受信する。そして、この基準クロック信号を利用して、内部クロック生成回路254が、内部クロック信号を生成し、内部クロック信号配線256を介して、メモリインターフェース回路210に供給する。そして、メモリーインターフェース回路210は、供給された内部クロック信号を、クロック出力端子214を介して、外部メモリ240に供給する。すなわち、第1の回路ブロックであるメモリインターフェース回路210に、内部クロック信号が、第1のクロック信号として供給される。
The semiconductor integrated
ここで、図3において“PLL”と表示した内部クロック生成回路254としては、例えば図1に示されたクロック周波数変換回路130と同様のものが利用できる。この内部クロック生成回路254は、受信した基準クロック信号と同期し、かつ、基準クロック信号とは異なる周波数(通常は、基準クロック信号よりも高い周波数)を有する内部クロック信号を生成する。
Here, as the internal
図3の半導体集積回路200において、内部クロック信号生成回路254によって生成された内部クロック信号は、さらに、分周回路260にも供給される。そして、分周回路において1/N倍(Nは2以上の整数)、より好ましくは2n倍(nは負の整数)に分周され、低速クロック信号が生成される。そして、生成された低速クロック信号は、低速クロック配線264を介して、データ処理回路220,出力回路230a,230b,230c等に供給される。すなわち、図3の半導体集積回路30においては、分周回路260が、クロック周波数変換回路の役割を果たす。そして、低速クロック信号が、第3の周波数のクロック信号として、第2の回路ブロックであるデータ処理回路220および出力回路230a,230b,230cに供給される。
In the semiconductor integrated
図3の半導体集積回路200において、第1の回路ブロックであるメモリインターフェース回路210は、第1の周波数のクロック信号である内部クロック周波数の供給を受け、この、内部クロック信号に同期して動作する。一方、第2の回路ブロックであるデータ処理回路220は、内部クロック周波数を分周した、内部クロック信号の1/N倍(Nは2以上の整数)、より好ましくは2n倍(nは負の整数)の周波数を持つ、第3の周波数のクロック信号である低速クロック信号が供給され、この、低速クロック信号に同期して動作する。従って、データ処理回路220の動作によって発生する電源電圧変動に起因したジッタは、メモリインターフェース回路210の動作に対して一定のタイミングで発生する。このため、データ処理回路220の動作に起因するジッタによるメモリインターフェース回路210の処理におけるエラー発生を抑制することが可能である。特に、エラーマージンが小さい、外部メモリ240とのデータ送受信におけるエラー発生を効果的に抑制することができる。
In the semiconductor integrated
ここで、映像データの処理を行うデータ処理回路220は、高い処理能力が求められ、従って、電源電圧に大きな変動を与える可能性がある。従って、その動作周波数をメモリインターフェース回路210の動作周波数の1/N倍(Nは2以上の整数)、より好ましくは2n倍(nは負の整数)にそろえ、メモリインターフェース回路210の動作におけるエラー発生を防止する必要性は高い。
Here, the
なお、図3の半導体集積回路200においては、さらに、メモリインターフェース回路210とデータ処理回路との間に、データレート調整回路として、FIFO216が設けられている。
In the semiconductor integrated
図3の半導体集積回路200においては、他の第2の回路ブロックである出力回路230a,230b,230cにも、分周回路260によって生成された、第3の周波数のクロック信号である低速クロック信号が供給されている。従って、これらの出力回路230a,230b,230cも、低速クロック信号に同期して動作する。このため、これらの出力回路230a,230b,230cによって発生する電源電圧変動に起因するジッタによる、メモリインターフェース回路210のエラー発生を抑制することができる。
In the semiconductor integrated
図3の半導体集積回路200において、出力回路230a,230b,230cは、それぞれ、異なる機器に供給するための映像信号を生成する。例えば、ビデオ用映像信号、テレビ用映像信号、パーソナルコンピュータ用映像信号である。このような映像信号は、それぞれの規格で定められた第2の周波数のクロック周波数に同期して送信する必要がある。従って、従来の半導体集積回路では、このような映像信号を生成するための出力回路は、それぞれの規格で定められたクロック周波数で動作させることが一般的であった。しかしそれでは、これらの出力回路の動作周波数を、メモリインターフェース回路210の動作周波数に対してN倍もしくは1/N倍(Nは1以上の整数)の関係に保つことができず、メモリインターフェース回路210のエラーが発生する可能性が高い。
In the semiconductor integrated
そこで、図3の半導体集積回路200においては、出力回路230a,230b,230cは、メモリインターフェース回路210に供給する内部クロック信号を分周した、第3の周波数のクロック信号である低速クロック信号を供給し、この、低速クロック信号に同期して動作させた。そして、これらの出力回路230a,230b,230cの出力側に、FIFO232a,232b,232cからなる、データレート調整回路232を設けた。そして、これらのFIFO232a,232b,232cの出力側に、それぞれの規格によって定められた第2の周波数のクロック信号を供給し、それぞれの出力回路230a,230b,230cで生成した映像信号を、それぞれの外部端子である映像出力端子234a,234b,234cから、それぞれの第2の周波数のクロック信号に同期して出力(送信)するようにした。
Therefore, in the semiconductor integrated
図4は、本発明の半導体集積回路のさらに他の一例を示す構成図である。 FIG. 4 is a block diagram showing still another example of the semiconductor integrated circuit of the present invention.
図4の半導体集積回路300は、第1の回路ブロックとしてレシーバ回路310を、第2の回路ブロックとしてデータ処理回路320を備える。そして、外部端子として、入力端子312と出力端子322とを備える。図4の半導体集積回路300は、入力端子312を介してレシーバ回路310が受信した信号に対して、データ処理回路320が様々な処理を行い、その結果生成された信号を、出力端子322を介して出力するものである。ここで、レシーバ回路310とデータ処理回路320とは、同一の半導体基板上に集積され、共通の電源配線から電源の供給を受けて動作する。
The semiconductor integrated
レシーバ回路310内には、ラインレシーバ314、クロック・データ・リカバリ(CDR)回路316、デシリアライザ318が設けられている。ラインレシーバ314は、入力端子312を介して入力されたシリアルデータ信号を受信する。クロック・データ・リカバリ回路316は、ラインレシーバ314が受信したシリアルデータ信号を整形するとともに、シリアルデータ信号からクロック信号を抽出する。デシリアライザ318には、クロック・データ・リカバリ回路316によって整形されたシリアルデータ信号と抽出されたクロック信号とが入力される。そして、デシリアライザ318は、受信したシリアルデータ信号を、所定のビット幅(例えば8ビット幅)のパラレルデータ信号に変換し、内部データ配線324を通じて出力する。デシリアライザ318はまた、クロック・データ・リカバリ回路316によって抽出されたクロック信号を、ビット幅に対応した比率(例えば8)で分周し、内部クロック信号を生成し、内部クロック配線326を通じて出力する。
In the
このように、レシーバ回路310は、クロック信号に同期したシリアルデータ信号を受信し、このシリアルデータ信号に含まれるデータ(第1のデータ)を、並び替えて、パラレルデータ信号を生成する処理を行う。レシーバ回路310はさらに、受信したシリアルデータ信号からクロック信号を抽出し、所定の比率で分周し、内部クロック信号を生成する。
As described above, the
ここで、レシーバ回路310が受信するシリアルデータ信号は、1GHzを超えるような高い周波数のクロック信号に同期した信号である。このように高い周波数に同期したデータ信号の受信においては、ジッタの影響を受けやすい。従って、図2に示されたようなフローでの半導体集積回路の設計においては、レシーバ回路310を第1の回路ブロックとすることが好ましい。この場合、シリアルデータ信号からクロック・データ・リカバリ回路316が抽出するクロック信号が、第1の周波数のクロック信号となる。
Here, the serial data signal received by the
そして、第2の回路ブロックであるデータ処理回路320には、クロック・データ・リカバリ回路316が抽出したクロック信号の1/N倍(Nは2以上の整数)、より好ましくは、2n倍(nは負の整数)の第3の周波数のクロック信号を供給する。そして、データ処理回路320の動作を、この、第3の周波数のクロック信号に同期させる。これによって、第2の回路ブロックの動作によって発生する電源電圧変動に起因するジッタ発生のタイミングが、第1の回路ブロックであるレシーバ回路310の動作に対して一定となり、レシーバ310の動作エラー発生が抑制される。特に、シリアルデータ信号受信におけるエラー発生が抑制される。
The
具体的には、図4の半導体集積回路300においては、第2の回路ブロックであるデータ処理回路320は、レシーバ回路310が生成したパラレルデータ信号に含まれるデータ(第2のデータ)を、データレート調整回路であるFIFO328を介して受信する。このデータ処理回路320には、低速クロック配線332より低速クロック信号も供給される。この低速クロック信号は、レシーバ回路310が生成した内部クロック信号を、クロック周波数変換回路である分周回路330が所定の比率で分周して生成したものである。
Specifically, in the semiconductor integrated
ここで、分周回路330の分周率は、クロック・データ・リカバリ回路316での分周率を考慮して適切に設定する。これによって、低速クロック信号の周波数(第3の周波数)が、レシーバ回路310が生成した内部クロック信号の周波数(第1の周波数)に比較して、1/N倍(Nは2以上の整数)、より好ましくは、2n倍(nは負の整数)になるようにする。
Here, the frequency dividing ratio of the
以上、本発明の半導体集積回路および半導体集積回路の設計方法を、実施例に沿って具体的に説明した。しかし、本発明の半導体集積回路および半導体集積回路の設計方法は、上記の実施例に限定されるものではなく、さまざまな改良や変形が可能であることは言うまでもない。 The semiconductor integrated circuit and the method for designing the semiconductor integrated circuit according to the present invention have been specifically described according to the embodiments. However, the semiconductor integrated circuit and the method for designing the semiconductor integrated circuit of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various improvements and modifications are possible.
100,200,300 半導体集積回路
110,210,310 第1の回路ブロック
120,220,230,320 第2の回路ブロック
130,260,330 クロック周波数変換回路
140,216,232,328 データレート調整回路
112,114,116,122,124,126,212,214,222,234,236,252,312,322 外部端子
100, 200, 300 Semiconductor integrated
Claims (8)
前記複数の回路ブロックから、第1のクロック信号に同期して動作する第1の回路ブロックと、第2のクロック信号に同期して動作する第2の回路ブロックとを選択し、
前記第2のクロック信号の周波数を、前記第1のクロック信号の周波数のN倍もしくは1/N倍(Nは1以上の整数)の第3の周波数に変更することを特徴とする半導体集積回路の設計方法。 A method of designing a semiconductor integrated circuit having a plurality of circuit blocks each operating in synchronization with a clock signal,
A first circuit block that operates in synchronization with a first clock signal and a second circuit block that operates in synchronization with a second clock signal are selected from the plurality of circuit blocks,
The frequency of the second clock signal is changed to a third frequency that is N times or 1 / N times the frequency of the first clock signal (N is an integer of 1 or more). Design method.
第2の周波数のクロック信号に同期した第2のデータ信号が入力もしくは出力される第2の外部端子と、
前記第2の周波数と異なり、かつ、前記第1の周波数のN倍もしくは1/N倍(Nは1以上の整数)の第3の周波数のクロック信号に同期して動作する第2の回路ブロックと、
前記第2の外部端子と前記第2の回路ブロックとの間に設けられ、前記第2の外部端子に入力された第2のデータ信号に含まれる第2のデータを前記第2の回路ブロックに送信するか、もしくは、前記第2の回路ブロックから第2のデータを受信して前記第2のデータ信号を生成する、データレート調整回路とを有することを特徴とする半導体集積回路。 A first circuit block that operates in synchronization with a clock signal of a first frequency and receives or transmits a first data signal synchronized with the clock signal of the first frequency via a first external terminal;
A second external terminal to which a second data signal synchronized with a clock signal having a second frequency is input or output;
A second circuit block that is different from the second frequency and operates in synchronization with a clock signal having a third frequency N times or 1 / N times the first frequency (N is an integer of 1 or more). When,
Provided between the second external terminal and the second circuit block, the second data contained in the second data signal input to the second external terminal is transferred to the second circuit block. A semiconductor integrated circuit, comprising: a data rate adjusting circuit that transmits or receives second data from the second circuit block and generates the second data signal.
前記第1の周波数のN倍もしくは1/N倍(Nは1以上の整数)である第3の周波数のクロック信号に同期して動作する第2の回路ブロックと、
前記第1の回路ブロックと第2の回路ブロックとの間に設けられ、前記第1の回路ブロックで前記第1のデータ信号を処理することによって生成された第2のデータを前記第1の回路ブロックから受信して前記第2の回路ブロックに送信するか、もしくは、前記第1の回路ブロックで処理する第2のデータを前記第2の回路ブロックから受信して前記第1の回路ブロックに送信する、データレート調整回路を有することを特徴とする半導体集積回路。 A first circuit block that operates in synchronization with a clock signal of a first frequency and receives or transmits a first data signal synchronized with the clock signal of the first frequency via a first external terminal;
A second circuit block that operates in synchronization with a clock signal having a third frequency that is N times or 1 / N times the first frequency (N is an integer of 1 or more);
Second data provided between the first circuit block and the second circuit block and generated by processing the first data signal in the first circuit block is converted to the first circuit. Receive from the block and transmit to the second circuit block, or receive second data to be processed by the first circuit block from the second circuit block and transmit to the first circuit block A semiconductor integrated circuit comprising a data rate adjusting circuit.
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|---|---|---|---|---|
| KR101577876B1 (en) | 2013-01-30 | 2015-12-15 | 가부시키가이샤 소시오넥스트 | Semiconductor device design method, recording medium, and design apparatus |
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