JP2011160225A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】同一電源系統に接続された複数の主バッファの動作台数の変化により生じる半導体装置の出力のばらつきを抑制すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る半導体装置は、入力されるデータに応じて複数の信号線を駆動する、複数の主バッファを備える主バッファ回路2と、主バッファと同数のダミーバッファを備えるダミーバッファ回路5と、主バッファ回路2及びダミーバッファ回路5に接続された電源と、主バッファ回路2が接続された主バッファ配線と、ダミーバッファ回路5に接続され、主バッファ配線と略同一の負荷を有するダミーバッファ配線と、主バッファ回路の複数の主バッファのスイッチング状況を検知するスイッチング検出回路3と、スイッチング検知結果に基づいて、ダミーバッファのスイッチング数を制御するダミーバッファスイッチング回路4とを備える。
【選択図】図1Variations in output of a semiconductor device caused by a change in the number of operating main buffers connected to the same power supply system are suppressed.
A semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a main buffer circuit 2 including a plurality of main buffers that drives a plurality of signal lines in accordance with input data, and dummy buffers as many as the main buffers. The dummy buffer circuit 5 provided, the power supply connected to the main buffer circuit 2 and the dummy buffer circuit 5, the main buffer wiring to which the main buffer circuit 2 is connected, and the dummy buffer circuit 5 are connected to the main buffer wiring and are substantially the same as the main buffer wiring. A dummy buffer wiring having a plurality of loads, a switching detection circuit 3 for detecting a switching state of a plurality of main buffers of the main buffer circuit, and a dummy buffer switching circuit 4 for controlling the number of switching of the dummy buffers based on the switching detection result, Is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体装置を構成する回路中に配置されるバッファの制御に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to control of a buffer disposed in a circuit constituting the semiconductor device.
近年、急速なインターネットなどの普及に伴い、通信機器には、大容量でかつ高速動作が可能なDDR(Double Data Rate)やQDR(Quad Data Rate)といった動作方式の半導体記憶装置(SRAM、DRAM)が搭載され、大容量化と伝送速度の高速化を両立する半導体記憶装置の市場の要求が高まっている。 In recent years, with the rapid spread of the Internet and the like, communication devices include semiconductor memory devices (SRAM, DRAM) having a large capacity and high speed operation such as DDR (Double Data Rate) and QDR (Quad Data Rate). As a result, the market demand for a semiconductor memory device that achieves both large capacity and high transmission speed is increasing.
大容量で、かつ、高速動作が可能な半導体装置では、信号線数及びトランジスタ数の増加に伴い、メモリコアからデータを読み出す動作を行うと消費電流の時間的変化が大きくなる。このため、信号線を伝送される信号は、出力バッファ回路の電源やGNDの不均一な電位変動から、出力の遅延がばらつくという問題がある。 In a semiconductor device having a large capacity and capable of high-speed operation, a time change in current consumption increases when data is read from the memory core as the number of signal lines and transistors increases. For this reason, the signal transmitted through the signal line has a problem that output delay varies due to non-uniform potential fluctuations in the power supply of the output buffer circuit and GND.
特許文献1には、電源、GND電位変動量を抑制する半導体装置が記載されている。図9は、特許文献1に記載の電源デカップリングコンデンサを有する半導体集積回路10の構成を示す図である。半導体集積回路10は、I/O領域12とコア領域14とを有する。I/O領域12とコア領域14とは、それぞれが、複数の半導体デバイス又はセルを有している。例えば、I/O領域12はインバータ20を有し、コア領域14はインバータ22を有する。
インバータ22は、インバータ20への出力23上にデジタル信号を提供するプレドライバである。インバータ20は、デジタル信号を受け取り、その信号を、出力Doutを介してオフチップに駆動する。インバータ20は、I/O領域12内部に、I/Oセルの一部を形成する。
電源バスVDD及びVSSは、外部電源24に結合され、電荷をI/O領域12の内部の半導体デバイスに供給する。同様に、電源バスVDD2及びVSS2は、外部電源26に結合され、電荷をコア領域14の内部の半導体デバイスに供給する。インダクタL及びL2は、それぞれが、電源バスVDD及びVDD2におけるインダクタンスを表す。
The power supply buses VDD and VSS are coupled to the
コンデンサC1は、インバータ20の出力における相互接続キャパシタンスを表す。インバータ20の出力が状態を変更すると、インバータ20は、電流をコンデンサC1に与えるか、又は、電流をコンデンサC1からシンクする。スイッチングの間に必要な電荷は、電源バスVDD及びVSS上に、外部電源24によって提供される。
従って、外部電源24は、電荷をコンデンサC1と共有する。外部電源24によって提供されるキャパシタンスは比較的に非効率的であるが、その理由は、外部電源24が半導体集積回路の外部にあるために、インバータ20からの距離が大きいからである。これは、インバータ20の出力において、時間に関する電流の変化率にノイズを生じさせる傾向を有する。
Therefore, the
特許文献1では、電源デカップリングコンデンサC2が、インバータ20の近傍において、電源バスVDD及びVSSの間のダイ構造に形成される。デカップリングコンデンサC2は、未使用の金属構造(ダミー金属)をI/O領域12において延長して電源バスVDD又はVSSのどちらか一方に物理的に重ね、他方の電源バスにダミー金属を電気的に結合することによって、形成される。
In
デカップリングコンデンサC2は、プレート34及び36を含む。プレート34は電源バスVDDによって形成され、プレート36は電源バスVDDに重なるダミー金属によって形成される。プレート36を形成するダミー金属の一端は、プレート34とプレート36とが反対の極性を有するように、電源バスVSSに結合される。
Decoupling capacitor C2 includes
同様にコンデンサC3は、インバータ22の出力23とインバータ20の入力との間の相互接続キャパシタンスを表す。半導体集積回路10において、オン・ダイ型の電源デカップリング・コンデンサ(C2、C4)を、同時にスイッチングを行う複数のトランジスタの近傍に、第1及び第2の電源導体の間に電気的に結合するように設け、それらのトランジスタに追加的な電荷を提供することによって、ノイズを低下させる。
Similarly, capacitor C3 represents the interconnection capacitance between the
市場要求を満足する大容量で高速動作する半導体装置は、製品設計において、適切なタイミング設計を行なうことが必要不可欠であるが、特許文献1に記載の半導体装置では、タイミング設計が困難であった。
Although it is indispensable to perform an appropriate timing design in a product design for a semiconductor device that operates at a large capacity and satisfies a market requirement, the timing design is difficult in the semiconductor device described in
図9に示される半導体装置において、インバータ22とインバータ20で構成される回路が同一電源系統で仮に2台存在しているとすると、1台目のインバータ22へと入力される信号が、Highレベル(以下'H'と称する)からLowレベル(以下、'L'と称する)又は'L'から'H'のように一方の状態から他方の状態へと変化し、2台目のインバータ22へと入力される信号が'L'又は'H'のままの状態であった場合、2台のインバータ22へと入力される信号がいずれも'L'又は'H'のままの状態であった場合と比較して、出力Doutに現れる信号のタイミングが遅れてしまう。
In the semiconductor device shown in FIG. 9, if there are two circuits composed of the
これは、例えば、図9のインバータ20及びインバータ22を構成するPチャネルトランジスタとNチャネルトランジスタが、両者とも一時的に導通状態となり大きな電流が流れることにより、電源電位を供給するVDD、VDD2ラインから電荷が抜け、電源電位がドロップする。また、GND電位を供給するVSS、VSS2ラインへは電荷が流れ込むため、GND電位が上昇する。これにより、回路動作に必要な電位差が少なくなり、動作タイミングに遅延が生じてしまう。
This is because, for example, the P-channel transistor and the N-channel transistor that constitute the
このように、インバータ22へ入力される信号が変化した数の変化で、出力Doutの発生タイミングにばらつきが生じる。なお、以後この発生タイミングのばらつきをジッタと称する。
As described above, the generation timing of the output Dout varies due to the change in the number of changes in the signal input to the
なお、図9の半導体装置では、動作タイミングの遅延を防ぐために、デカップリングコンデンサ(C2、C4)が組み込まれている。しかし、デカップリングコンデンサは、電源電圧の急激な変動の抑制と電源電圧の局所的な低下を防止し、電源電圧値がばらつく幅を小さくすることは出来るものの、出力Doutで生じるジッタをなくすことは出来ない。 In the semiconductor device of FIG. 9, decoupling capacitors (C2, C4) are incorporated in order to prevent a delay in operation timing. However, although the decoupling capacitor can suppress the rapid fluctuation of the power supply voltage and prevent a local drop in the power supply voltage, and can reduce the variation of the power supply voltage value, it does not eliminate the jitter generated in the output Dout. I can't.
このように、特許文献1に記載の半導体装置において、同一電源系統に複数のバッファが接続されている場合、バッファの動作台数の変化により生じる半導体装置の出力のばらつきを抑制することができないという問題がある
As described above, in the semiconductor device described in
本発明の一態様に係る半導体装置は、入力されるデータに応じて複数の信号線を駆動する、複数の主バッファを備える主バッファ回路と、前記主バッファと同数のダミーバッファを備えるダミーバッファ回路と、前記主バッファ回路及び前記ダミーバッファ回路に接続された電源と、前記主バッファ回路が接続された主バッファ配線と、前記ダミーバッファ回路に接続され、前記主バッファ配線と略同一の負荷を有するダミーバッファ配線と、前記主バッファ回路の複数の主バッファのスイッチング状況を検知するスイッチング検出回路と、スイッチング検知結果に基づいて、前記ダミーバッファのスイッチング数を制御するダミーバッファスイッチング回路とを備えるものである。 A semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a main buffer circuit including a plurality of main buffers that drives a plurality of signal lines according to input data, and a dummy buffer circuit including the same number of dummy buffers as the main buffers. A power source connected to the main buffer circuit and the dummy buffer circuit, a main buffer wiring connected to the main buffer circuit, and a load connected to the dummy buffer circuit and substantially the same as the main buffer wiring. A dummy buffer wiring; a switching detection circuit for detecting a switching state of a plurality of main buffers of the main buffer circuit; and a dummy buffer switching circuit for controlling the number of switching of the dummy buffers based on a switching detection result. is there.
このような構成を有することにより、主バッファがスイッチングしている場合はダミーバッファ回路をスイッチングさせず、主バッファがスイッチングしていない場合はダミーバッファをスイッチングさせるという制御を行うことができる。これにより、信号線全体で動作するバッファの数を常に同じにできる。このため、主バッファをスイッチングさせるいかなる入力データの組み合わせパターンが入力されたとしても、スイッチングに伴って生じる電源電圧の変動量を同じにすることができる。従って、常に半導体装置の出力のタイミングを同時にすることができ、ジッタを抑制することが可能となる。 With such a configuration, it is possible to perform control such that the dummy buffer circuit is not switched when the main buffer is switched, and the dummy buffer is switched when the main buffer is not switched. As a result, the number of buffers operating in the entire signal line can always be the same. For this reason, even if any combination pattern of input data for switching the main buffer is input, the amount of fluctuation of the power supply voltage caused by the switching can be made the same. Therefore, the output timing of the semiconductor device can always be made simultaneously, and jitter can be suppressed.
本発明によれば、同一電源系統に複数のバッファが接続されている半導体装置において、バッファの動作台数が変化したとしても、半導体装置の出力のばらつきを抑制することができる。 According to the present invention, in a semiconductor device in which a plurality of buffers are connected to the same power supply system, variation in output of the semiconductor device can be suppressed even if the number of operating buffers is changed.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る半導体装置について、図1を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。本発明は、半導体装置を構成する回路中に配置されるバッファの制御に関するものである。特に、本発明は、半導体記憶装置内のメモリコアからデータを出力する信号線に配置されたバッファ回路を制御し、ジッタ(出力の発生タイミングのばらつき)を抑制するものである。
A semiconductor device according to
図1に示す半導体装置では、メモリコアに接続された4本の信号線からそれぞれ第1の入力信号IN1〜第4の入力信号IN4が入力される例について説明する。なお、メモリコアはDRAMセル若しくはSRAMセルを示し、公知の構成であるため、詳細な説明は省略する。 In the semiconductor device illustrated in FIG. 1, an example in which the first input signal IN1 to the fourth input signal IN4 are input from four signal lines connected to the memory core will be described. Note that the memory core indicates a DRAM cell or an SRAM cell and has a known configuration, and thus detailed description thereof is omitted.
図1に示すように、本実施の形態に係る半導体装置は、第1のジッタ低減バッファ回路1001、第2のジッタ低減バッファ回路1002、第3のジッタ低減バッファ回路1003、第4のジッタ低減バッファ回路1004を備えている。第1のジッタ低減バッファ回路1001〜第4のジッタ低減バッファ回路1004には、第1の入力信号IN1〜第4の入力信号IN4がそれぞれ入力される。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present embodiment includes a first jitter
第1のジッタ低減バッファ回路1001は、タイミング調整用遅延回路1、主バッファ回路2、スイッチング検出回路3、ダミーバッファスイッチング回路4、ダミーバッファ回路5、タイミング調整用遅延回路6を有する。なお、図1においては、第2のジッタ低減バッファ回路1002〜第4のジッタ低減バッファ回路1004は、第1のジッタ低減バッファ回路1001と同一の構成を有するため、図示を省略している。
The first jitter
タイミング調整用遅延回路1には第1の入力信号IN1が入力される。タイミング調整用遅延回路1は、第1の主スイッチング信号A1を出力する。第1の主スイッチング信号A1は、主バッファ回路2へ入力される。主バッファ回路2は、第1の主出力信号M1を出力する。すなわち、主バッファ回路2は、第1の入力信号IN1に応じて対応する信号線を駆動する。
The timing
第1の入力信号IN1は、内部クロック信号CLKと内部リセット信号RSTと共に、スイッチング検出回路3へ入力される。スイッチング検出回路3は、主バッファ回路2のスイッチング状況を検知し、第1のダミースイッチング検出信号SW1を出力する。
The first input signal IN1 is input to the switching
タイミング調整用遅延回路6には内部クロック信号CLKが入力される。タイミング調整用遅延回路6は、第1の遅延内部クロック信号DCLK1を出力する。第1のダミースイッチング検出信号SW1は、第1の遅延内部クロック信号DCLK1、内部リセット信号RSTと共に、ダミーバッファスイッチング回路4に入力される。
An internal clock signal CLK is input to the timing
ダミーバッファスイッチング回路4は、第1のダミースイッチング信号Q1を出力する。ダミーバッファスイッチング回路4は、スイッチング検出回路3で検知された結果に基づいて、後述するダミーバッファ回路5のダミーバッファのスイッチング数を制御する。
The dummy buffer switching circuit 4 outputs a first dummy switching signal Q1. The dummy buffer switching circuit 4 controls the number of switching of dummy buffers of the
第1のダミースイッチング信号Q1は、ダミーバッファ回路5に入力される。ダミーバッファ回路5は、第1のダミー出力信号D1を出力する。なお、主バッファ回路2とダミーバッファ回路5のスイッチング能力及び各々の出力である第1の主出力信号M1と第1のダミー出力信号D1が伝送される信号線は略同一である。例えば、第1の主出力信号M1と第1のダミー出力信号D1が伝送される信号線の配線負荷は略等しい。本実施の形態では、各第1のジッタ低減バッファ回路1001〜第4のジッタ低減バッファ回路1004に1つずつ、合計で4つの主バッファ回路2が設けられている。
The first dummy switching signal Q1 is input to the
第2のジッタ低減バッファ回路1002へは、第2の入力信号IN2が入力される。また、第2のジッタ低減バッファ回路1002内では第2の主スイッチング信号A2と第2のダミースイッチング検出信号SW2と第2のダミースイッチング信号Q2が生成され、第2の主出力信号M2と第2のダミー出力信号D2が出力される。
The second input signal IN2 is input to the second jitter
第3のジッタ低減バッファ回路1003へは、第3の入力信号IN3が入力される。また、第3のジッタ低減バッファ回路1003内では、第3の主スイッチング信号A3と第3のダミースイッチング検出信号SW3と第3のダミースイッチング信号Q3が生成され、第3の主出力信号M3と第3のダミー出力信号D3が出力される。
The third input signal IN3 is input to the third jitter
第4のジッタ低減バッファ回路1004へは、第4の入力信号IN4が入力される。また、第4のジッタ低減バッファ回路1004内では、第4の主スイッチング信号A4と第4のダミースイッチング検出信号SW4と第4のダミースイッチング信号Q4が生成され、第4の主出力信号M4と第4のダミー出力信号D4が出力される。
The fourth input signal IN4 is input to the fourth jitter
次に、図2を参照して、第1のジッタ低減バッファ回路1001の詳細な構成について説明する。図2は、図1に示す半導体装置における第1のジッタ低減バッファ回路1001の構成を示す図である。
Next, the detailed configuration of the first jitter
図2に示すように、タイミング調整用遅延回路1は、遅延素子100を備える。第1の入力信号IN1は、遅延素子100に入力される。遅延素子100は、第1の主スイッチング信号A1を出力する。
As shown in FIG. 2, the timing
主バッファ回路2は、インバータ素子200、201を備える。インバータ素子200、201は、直列に接続されている。2つのインバータ素子200、201がバッファを構成する。インバータ素子200には、第1の主スイッチング信号A1が入力される。インバータ素子200は、第1の主スイッチング反転信号A1Bを出力し、インバータ素子201に入力する。インバータ素子201は、第1の主出力信号M1を出力する。インバータ素子200の出力である主スイッチング反転信号A1Bに対して、インバータ素子201の出力である第1の主出力信号M1は常に逆位相となる。
The
スイッチング検出回路3は、D−FF素子300、ExNOR素子301を備える。第1の入力信号IN1は、D−FF素子300のD端子に入力される。D−FF素子300のCLK端子には内部クロック信号CLKが入力され、RST端子には内部リセット信号RSTが入力される。D−FF素子300の出力端子Qから第1のデータ保持信号D1pが出力される。
The switching
ExNOR素子301の一方の入力端子には第1の入力信号IN1が入力され、他方には第1のデータ保持信号D1pが入力される。ExNOR素子301は、2入力ExNOR演算を行う。ExNOR素子301は、ダミーバッファスイッチング回路4に第1のダミースイッチング検出信号SW1を出力する。
The first input signal IN1 is input to one input terminal of the
タイミング調整用遅延回路6は、遅延素子600を備える。遅延素子600には、内部クロック信号CLKが入力される。遅延素子600は、第1の遅延内部クロック信号DCLK1をダミーバッファスイッチング回路4へ出力する。
The timing
ダミーバッファスイッチング回路4は、T−FF素子400、AND素子401を備えている。AND素子401には、第1のダミースイッチング検出信号SW1及び内部リセット信号RSTが入力される。AND素子401は、第1のスイッチングイネーブル信号Tin1をT−FF素子400に出力する。
The dummy buffer switching circuit 4 includes a T-
T−FF素子400のT端子には、第1のスイッチングイネーブル信号Tin1が入力され、CLK端子には第1の遅延内部クロック信号DCLK1が入力され、RST端子には内部リセット信号RSTが入力される。T−FF素子400は、第1のダミースイッチング信号Q1を出力する。
The first switching enable signal Tin1 is input to the T terminal of the T-
ダミーバッファ回路5は、インバータ素子500、501、容量CPを備える。インバータ素子500、501、容量CPは、直列に接続されている。2つのインバータ素子500、501がダミーバッファを構成する。インバータ素子500には、T−FF素子400の出力である第1のダミースイッチング信号Q1が入力される。インバータ素子500は、第1のダミースイッチング反転信号Q1Bをインバータ素子501に出力する。インバータ素子501は、第1のダミー出力信号D1を出力する。また、インバータ素子500の出力であるダミースイッチング反転信号Q1Bに対して、インバータ501の出力である第1のダミー出力信号D1が常に逆位相となる。
The
第1のダミー出力信号D1と第1の主出力信号M1とは、同じ距離で同じ配線層を使用することにより、寄生容量を合わせた信号線を介して出力される。また、インバータ素子501の出力側には、第1の主出力信号M1が入力される次段のトランジスタ分の寄生容量に合わせた容量CPが接続されている。
The first dummy output signal D1 and the first main output signal M1 are output via a signal line that combines parasitic capacitances by using the same wiring layer at the same distance. Also, a capacitor CP is connected to the output side of the
なお、第2のジッタ低減バッファ回路1002〜第4のジッタ低減バッファ回路1004は、第1のジッタ低減バッファ回路1001を同様の構成を有している。各第1のジッタ低減バッファ回路1001〜第4のジッタ低減バッファ回路1004それぞれの主バッファ回路2及びダミーバッファ回路5は、同電源系統(電源電位及びGND)に接続されている。
Note that the second jitter
図1に示す半導体装置では、2つのインバータ素子200、201を備える主バッファが4つ設けられている。これらの主バッファが入力されるデータに応じて複数の信号線を駆動する主バッファ回路となる。また、2つのインバータ素子500、501を備えるダミーバッファが4つ設けられている。すなわち、主バッファ回路の主バッファの数とダミーバッファ回路のダミーバッファの数は等しい。
In the semiconductor device shown in FIG. 1, four main buffers including two
第2のジッタ低減バッファ回路1002では、第2のデータ保持信号D2p、第2のダミースイッチング検出信号SW2、第2の遅延内部クロック信号DCLK2、第2のスイッチングイネーブル信号Tin2、第2のダミースイッチング信号Q2、第2の主スイッチング信号A2、第2の主スイッチング反転信号A2B、第2のダミースイッチング反転信号Q2Bが生成される。
In the second jitter
第3のジッタ低減バッファ回路1003では、第3のデータ保持信号D3p、第3のダミースイッチング検出信号SW3、第3の遅延内部クロック信号DCLK3、第3のスイッチングイネーブル信号Tin3、第3のダミースイッチング信号Q3、第3の主スイッチング信号A3、第3の主スイッチング反転信号A3B、第3のダミースイッチング反転信号Q3Bが生成される。
In the third jitter
第4のジッタ低減バッファ回路1004では、第4のデータ保持信号D4p、第4のダミースイッチング検出信号SW4、第4の遅延内部クロック信号DCLK4、第4のスイッチングイネーブル信号Tin4、第4のダミースイッチング信号Q4、第4の主スイッチング信号A4、第4の主スイッチング反転信号A4B、第4のダミースイッチング反転信号Q4Bが生成される。
In the fourth jitter
ここで、本発明の実施の形態1に係る半導体装置の動作について、図1〜3を参照して説明する。図3は、本実施の形態に係る半導体装置の動作を説明するためのフローチャートである。なお、第1の遅延内部クロック信号DCLK1〜第4の遅延内部クロック信号DCLK4は同位相で同一の変化をするため、図3及び以降の説明において遅延内部クロック信号DCLKとする。 Here, the operation of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the semiconductor device according to the present embodiment. Since the first delayed internal clock signal DCLK1 to the fourth delayed internal clock signal DCLK4 change in the same phase and in the same manner, they are referred to as the delayed internal clock signal DCLK in FIG. 3 and the following description.
図3において、いずれかの信号が変化した時刻をTinit、T0、T1・・・T16、T17とする。なお、図3では、内部クロック信号CLKの立下りエッジ及び遅延内部クロック信号DCLKの立下りエッジのタイミングでは他の信号状態は変化しないため、このタイミングについては信号が変化した時刻として定義せず、説明を省略する。 In FIG. 3, the time when any one of the signals changes is defined as Tinit, T0, T1,... T16, T17. In FIG. 3, other signal states do not change at the timing of the falling edge of the internal clock signal CLK and the falling edge of the delayed internal clock signal DCLK. Therefore, this timing is not defined as the time when the signal changes. Description is omitted.
ただし、D−FF素子300は内部クロック信号CLKの立上りエッジに同期して動作し、T−FF素子400は遅延内部クロック信号DCLKの立上りエッジに同期して動作する。なお、第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4は内部クロック信号CLKに同期してラッチされた信号であるとする。
However, the D-
時刻Tinit以前での第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4は、全て'L'とする。また、同時刻で内部リセット信号RSTは'L'となっているため、D−FF素子300の出力である第1のデータ保持信号D1pから第4のデータ保持信号D4pは、リセット状態を示す'L'となる。同様に、T−FF素子400の出力である第1のダミースイッチング検出信号Tin1から第4のダミースイッチング検出信号Tin4も、リセット状態を示す'L'となる。
The first input signal IN1 to the fourth input signal IN4 before the time Tinit are all set to “L”. Since the internal reset signal RST is 'L' at the same time, the first data holding signal D1p to the fourth data holding signal D4p, which are the outputs of the D-
内部クロック信号CLKを遅延させた遅延内部クロック信号DCLKは、遅延素子600により遅延させているため時刻Tinit以前では不定状態となる。ここでの不定状態は、'L'又は'H'のいずれかの値に決定している状態とする。
Since the delayed internal clock signal DCLK obtained by delaying the internal clock signal CLK is delayed by the
第1の主出力信号M1から第4の主出力信号M4は、遅延素子100を介して遅延させているため、時刻Tinit以前では不定状態となる。T−FF素子400は、内部リセット信号RSTが'L'でありリセット状態であるため、第1のダミースイッチング信号Q1から第4のダミースイッチング信号Q4は'L'となり、インバータ素子500、501を介して出力される第1のダミー出力信号D1から第4のダミー出力信号D4は全て'L'となる。
Since the first main output signal M1 to the fourth main output signal M4 are delayed through the
時刻Tinitにおいて、内部リセット信号RSTが'L'から'H'へと変化する。ここで、D−FF素子300及びT−FF素子400のリセット状態は解除される。しかし、内部クロック信号CLKが'L'から'H'へと変化せず立上りエッジを持たないため、D−FF素子300の出力である第1のデータ保持信号D1pから第4のデータ保持信号D4pは'L'のままとなる。また、T−FF素子400の出力である第1のダミースイッチング信号Q1から第4のダミースイッチング信号Q4も'L'のままとなる。
At time Tinit, the internal reset signal RST changes from 'L' to 'H'. Here, the reset state of the D-
時刻T0において、遅延素子600で設定している遅延時間の経過により遅延内部クロック信号DCLKが不定状態から'L'へと変化する。このとき、他に信号状態の変化は無い。なお、遅延素子600での遅延時間量は、D−FF素子300及びExNOR素子301における遅延を考慮して設定された遅延時間量である。
At time T0, the delayed internal clock signal DCLK changes from an indeterminate state to 'L' as the delay time set by the
時刻T1において、内部クロック信号CLKが'L'から'H'へと変化する。このとき、第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4が内部クロック信号CLKに同期してラッチされる。ここでは、第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4が'L'のままであったとする。他に信号状態の変化は無い。 At time T1, the internal clock signal CLK changes from “L” to “H”. At this time, the first input signal IN1 to the fourth input signal IN4 are latched in synchronization with the internal clock signal CLK. Here, it is assumed that the first input signal IN1 to the fourth input signal IN4 remain 'L'. There is no other signal state change.
時刻T2において、第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4と、第1のデータ保持信号D1pから第4のデータ保持信号D4pをExNOR演算した結果である第1のスイッチングイネーブル信号Tin1から第4のスイッチングイネーブル信号Tin4が'L'から'H'となる。 At time T2, the first input signal IN1 to the fourth input signal IN4 and the first data enable signal Tin1 to the fourth data hold signal D4p are subjected to ExNOR operation and the first switching enable signal Tin1 to 4 switching enable signal Tin4 changes from 'L' to 'H'.
ExNOR素子301は、入力される2つの信号が同じ場合'H'をダミースイッチング検出信号SW1〜SW4として出力し、入力される2つの信号が違う場合'L'をダミースイッチング検出信号SW1〜SW4として出力する。他に信号状態の変化は無い。
The
時刻T3において、遅延内部クロック信号DCLKが'L'から'H'へと変化する。他に信号状態の変化は無い。 At time T3, the delayed internal clock signal DCLK changes from 'L' to 'H'. There is no other signal state change.
時刻T4において、時刻T3での遅延内部クロック信号DCLKの変化を受け、さらに第1のスイッチングイネーブル信号Tin1から第4のスイッチングイネーブル信号Tin4が'H'であるため、T−FF素子400の出力である第1のダミースイッチング信号Q1から第4のダミースイッチング信号Q4が'L'から'H'へと変化する。他に信号状態の変化は無い。
At time T4, the change of the delayed internal clock signal DCLK at time T3 is received, and since the first switching enable signal Tin1 to the fourth switching enable signal Tin4 are 'H', the output of the T-
時刻T5において、第1の主出力信号M1から第4の主出力信号M4が遅延素子100で設定された遅延時間分経過したため、時刻T1での第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4の状態を受け、不定状態から'L'に変化する。遅延素子100での遅延時間量は、第1の主出力信号M1から第4の主出力信号の出力タイミングと、第1のダミー出力信号D1から第4のダミー出力信号D4の出力タイミングを同時にするために設定された遅延時間量である。
At time T5, since the delay time set by the
また、時刻T4での第1のダミースイッチング信号Q1から第4のダミースイッチング信号Q4の変化を受け、第1のダミー出力信号D1から第4のダミー出力信号D4は'L'から'H'へと変化する。他に信号状態の変化は無い。 Further, in response to a change in the first dummy switching signal Q1 to the fourth dummy switching signal Q4 at time T4, the first dummy output signal D1 to the fourth dummy output signal D4 change from 'L' to 'H'. And change. There is no other signal state change.
時刻T6において、内部クロック信号CLKが'L'から'H'へと変化する。このとき、時刻T1と同様に、第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4が内部クロック信号CLKに同期してラッチされる。ここでは、第1の入力信号IN1と第4の入力信号IN4が'L'のまま変化はなく、第2の入力信号IN2と第3の入力信号IN3が'L'から'H'に変化したとする。他に信号状態の変化は無い。 At time T6, the internal clock signal CLK changes from “L” to “H”. At this time, similarly to the time T1, the first input signal IN1 to the fourth input signal IN4 are latched in synchronization with the internal clock signal CLK. Here, the first input signal IN1 and the fourth input signal IN4 remain 'L', and the second input signal IN2 and the third input signal IN3 are changed from 'L' to 'H'. And There is no other signal state change.
時刻T7において、時刻T2と同様に第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4と、第1のデータ保持信号D1pから第4のデータ保持信号D4pをExNOR演算した結果である第1のスイッチングイネーブル信号Tin1から第4のスイッチングイネーブル信号Tin4が出力される。 At time T7, similarly to time T2, first switching is the result of ExNOR operation of the first input signal IN1 to the fourth input signal IN4 and the first data holding signal D1p to the fourth data holding signal D4p. A fourth switching enable signal Tin4 is output from the enable signal Tin1.
第1のスイッチングイネーブル信号Tin1は'H'のまま変化はなく、第2のスイッチングイネーブル信号Tin2は'H'から'L'へと変化し、第3のスイッチングイネーブル信号Tin3も'H'から'L'へと変化し、第4のスイッチングイネーブル信号Tin4は'H'のまま変化は無い。また、他に信号状態の変化は無い。 The first switching enable signal Tin1 remains “H”, the second switching enable signal Tin2 changes from “H” to “L”, and the third switching enable signal Tin3 also changes from “H” to “L”. It changes to L, and the fourth switching enable signal Tin4 remains “H”. There are no other signal state changes.
時刻T8において、遅延内部クロック信号DCLKが'L'から'H'へと変化する。他に信号状態の変化は無い。 At time T8, the delayed internal clock signal DCLK changes from 'L' to 'H'. There is no other signal state change.
時刻T9において、時刻T8での遅延内部クロック信号DCLKの変化を受け、T−FF素子400の出力である第1のダミースイッチング信号Q1から第4のダミースイッチング信号Q4は以下のように変化する。第1のスイッチングイネーブル信号Tin1が'H'であるため、第1のダミースイッチング信号Q1は'H'から'L'へと変化する。また、第4のスイッチングイネーブル信号Tin4が'H'であるため、第4のダミースイッチング信号Q4は'H'から'L'へと変化する。
At time T9, in response to the change in the delayed internal clock signal DCLK at time T8, the first dummy switching signal Q1 to the fourth dummy switching signal Q4 that are the outputs of the T-
なお、第2のスイッチングイネーブル信号Tin2が'L'であるため、第2のダミースイッチング信号Q2は'H'のまま変化はない。第3のスイッチングイネーブル信号Tin3が'L'であるため、第3のダミースイッチング信号Q3は'H'のまま変化はない。さらに、他に信号状態の変化は無い。 Since the second switching enable signal Tin2 is “L”, the second dummy switching signal Q2 remains “H” and does not change. Since the third switching enable signal Tin3 is “L”, the third dummy switching signal Q3 remains “H”. Furthermore, there is no other change in signal state.
時刻T10において、遅延素子100で設定された遅延時間が経過し、時刻T6での第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4の状態を受け、第1の主出力信号M1は'L'のまま変化はなく、第2の主出力信号M2は'L'から'H'へと変化し、第3の主出力信号M3は'L'から'H'へと変化し、第4の主出力信号M4は'L'のままとなる。
At time T10, the delay time set by the
また、時刻T9での第1のダミースイッチング信号Q1から第4のダミースイッチング信号Q4の変化を受け、第1のダミー出力信号D1は'H'から'L'へと変化し、第2のダミー出力信号D2は'H'のまま変化はなく、第3のダミー出力信号D3は'H'のまま変化はなく、第4のダミー出力信号D4は'H'から'L'へと変化する。他に信号状態の変化は無い。 In response to the change of the first dummy switching signal Q1 to the fourth dummy switching signal Q4 at time T9, the first dummy output signal D1 changes from 'H' to 'L', and the second dummy switching signal Q1 changes. The output signal D2 remains “H”, the third dummy output signal D3 remains “H”, and the fourth dummy output signal D4 changes from “H” to “L”. There is no other signal state change.
時刻T11において、内部クロック信号CLKが'L'から'H'へと変化する。このとき、時刻T1、時刻T6と同様に、第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4は内部クロック信号CLKに同期してラッチされる。ここで、第1の入力信号IN1が'L'から'H'へと変化し、第2の入力信号IN2が'H'のまま変化はなく、第3の入力信号IN3が'H'のまま変化はなく、第4の入力信号IN4が'L'のまま変化が無いものとする。他に信号状態の変化は無い。 At time T11, the internal clock signal CLK changes from 'L' to 'H'. At this time, like the time T1 and the time T6, the first input signal IN1 to the fourth input signal IN4 are latched in synchronization with the internal clock signal CLK. Here, the first input signal IN1 changes from “L” to “H”, the second input signal IN2 remains “H”, and the third input signal IN3 remains “H”. It is assumed that there is no change and the fourth input signal IN4 remains “L” and there is no change. There is no other signal state change.
時刻T12において、第2のデータ保持信号D2pが'L'から'H'に変化し、第3のデータ保持信号D3pが'L'から'H'に変化する。時刻T6時点での第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4の値が反映され、第1のデータ保持信号D1pから第4のデータ保持信号D4pが決定される。他の信号状態の変化は無い。 At time T12, the second data holding signal D2p changes from 'L' to 'H', and the third data holding signal D3p changes from 'L' to 'H'. The values of the first input signal IN1 to the fourth input signal IN4 at time T6 are reflected, and the fourth data hold signal D4p is determined from the first data hold signal D1p. There is no other signal state change.
時刻T13において、第1のスイッチングイネーブル信号Tin1が'H'から'L'へと変化する。これは、第1の入力信号IN1が時刻T11で'L'から'H'へと変化したことと、第1のデータ保持信号D1pが時刻T12の時点で'L'であることに起因する変化である。他の信号状態の変化は無い。 At time T13, the first switching enable signal Tin1 changes from 'H' to 'L'. This is because the first input signal IN1 changes from 'L' to 'H' at time T11 and the change due to the first data holding signal D1p being 'L' at time T12. It is. There is no other signal state change.
時刻T14において、第2のスイッチングイネーブル信号Tin2が'L'から'H'へと変化し、第3のスイッチングイネーブル信号Tin3が'L'から'H'へと変化する。これは、第2の入力信号IN2と第3の入力信号IN3が時刻T11で'H'であることと、第2のデータ保持信号D2pと第3のデータ保持信号D3pが時刻T12の時点で'L'から'H'へと変化したことに起因する変化である。他に信号状態の変化は無い。 At time T14, the second switching enable signal Tin2 changes from 'L' to 'H', and the third switching enable signal Tin3 changes from 'L' to 'H'. This is because the second input signal IN2 and the third input signal IN3 are “H” at time T11, and the second data holding signal D2p and the third data holding signal D3p are “at time T12”. This change is caused by the change from L 'to' H '. There is no other signal state change.
時刻T15において、遅延内部クロック信号DCLKが'L'から'H'へと変化する。他に信号状態の変化は無い。 At time T15, the delayed internal clock signal DCLK changes from 'L' to 'H'. There is no other signal state change.
時刻T16において、時刻T15での遅延内部クロック信号DCLKの変化を受け、T−FF素子400の出力である第1のダミースイッチング信号Q1から第4のダミースイッチング信号Q4は、以下のように変化する。
At time T16, in response to the change of the delayed internal clock signal DCLK at time T15, the first dummy switching signal Q1 to the fourth dummy switching signal Q4, which are the outputs of the T-
第2のスイッチングイネーブル信号Tin2が'H'であるため、第2のダミースイッチング信号Q2は'H'から'L'へと変化する。第3のスイッチングイネーブル信号Tin3が'H'であるため、第3のダミースイッチング信号Q3は'H'から'L'へと変化する。第4のスイッチングイネーブル信号Tin4が'H'であるため、第4のダミースイッチング信号Q4は'L'から'H'へと変化する。 Since the second switching enable signal Tin2 is “H”, the second dummy switching signal Q2 changes from “H” to “L”. Since the third switching enable signal Tin3 is “H”, the third dummy switching signal Q3 changes from “H” to “L”. Since the fourth switching enable signal Tin4 is “H”, the fourth dummy switching signal Q4 changes from “L” to “H”.
なお、第1のスイッチングイネーブル信号Tin1が'L'であるため、第1のダミースイッチング信号Q1は'L'のまま変化はない。他に信号状態の変化は無い。 Since the first switching enable signal Tin1 is 'L', the first dummy switching signal Q1 remains 'L' and does not change. There is no other signal state change.
時刻T17において、第1の主出力信号M1から第4の主出力信号M4が遅延素子100で設定された遅延時間分経過し、時刻T11での第1の入力信号IN1から第4の入力信号IN4の状態を受け、第1の主出力信号M1は'L'から'H'へと変化し、第2の主出力信号M2は'H'のまま変化はなく、第3の主出力信号M3は'H'のまま変化はなく、第4の主出力信号M4は'L'のままとなる。
At time T17, the delay time set by the
また、時刻T16での第1のダミースイッチング信号Q1から第4のダミースイッチング信号Q4の変化を受け、第1のダミー出力信号D1は'L'のまま変化はなく、第2のダミー出力信号D2は'H'から'L'へと変化し、第3のダミー出力信号D3は'H'から'L'へと変化し、第4のダミー出力信号D4は'L'から'H'へと変化する。他に信号状態の変化は無い。 In response to the change of the first dummy switching signal Q1 to the fourth dummy switching signal Q4 at time T16, the first dummy output signal D1 remains “L”, and the second dummy output signal D2 remains unchanged. Changes from 'H' to 'L', the third dummy output signal D3 changes from 'H' to 'L', and the fourth dummy output signal D4 changes from 'L' to 'H'. Change. There is no other signal state change.
このように、本実施の形態に係る半導体装置では、主バッファ回路2がスイッチングしているか否かを、スイッチング検出回路3により判断している。主バッファ回路2がスイッチングしている場合にはダミーバッファ回路5をスイッチングさせず、主バッファ回路2がスイッチングしていない場合にはダミーバッファ回路5をスイッチングさせる。
Thus, in the semiconductor device according to the present embodiment, the switching
これにより、入力データがどのような変化の場合でも、スイッチングするバッファ回路の数を同じにすることができる。すなわち、主バッファ回路2とダミーバッファ回路5においてスイッチングするバッファ台数の和は常に同数となる。従って、データ入力〜データ出力の際に生じる電源電圧からGND間の電位変動が均一化され、主バッファ回路2の出力信号を伝送する信号線は、常に同じタイミングで変化することができる。これにより、ジッタをなくすことが可能となる。
Thereby, the number of buffer circuits to be switched can be made the same regardless of any change in input data. That is, the sum of the number of buffers switched in the
次に問題が解決されるメカニズムについて図4A、4Bを参照して説明する。図4A、4Bは、本発明の効果を説明するための発生ジッタとΔVの変動を示す図である。なお、ΔVは、電源電圧とGND間の電圧差である。図4Aは比較例、図4Bは本実施の形態に係る半導体装置の結果を示している。比較例においては、本発明のように、スイッチングするバッファの数を一定にしていない。 Next, a mechanism for solving the problem will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. 4A and 4B are diagrams showing the generated jitter and the variation of ΔV for explaining the effect of the present invention. Note that ΔV is a voltage difference between the power supply voltage and GND. 4A shows a comparative example, and FIG. 4B shows the result of the semiconductor device according to the present embodiment. In the comparative example, the number of buffers to be switched is not constant as in the present invention.
図4Aに示すように、第1の入力信号IN1が変化した場合は、第1の主出力信号M1の出力に応じたタイミングでΔVの変動が生じる。主バッファ回路2が1台動作した場合の電源電圧とGND間の電位差をΔVa_0、主バッファ回路2が2台動作した場合の電源電圧とGND間の電位差をΔVb_0、主バッファ回路2が4台動作した場合の電源電圧とGND間の電位差をΔVc_0とすると、電源電圧とGND間の電位の変動量は動作する主バッファ回路2の台数に伴い、式(1)の関係となる。
ΔVa_0>ΔVb_0>ΔVc_0 ・・・(1)
As shown in FIG. 4A, when the first input signal IN1 changes, ΔV varies at a timing according to the output of the first main output signal M1. The difference in potential between the power supply voltage and GND when one
ΔVa — 0> ΔVb — 0> ΔVc — 0 (1)
ここで、第1の入力信号IN1が変化し、信号レベルが2分の1に達した時刻をTsとする。時刻Tsから、電源電圧とGNDの変動がなく、第1の入力信号IN1の変化を受けて第1の主出力信号M1がスイッチングする時刻をTiとする。 Here, the time when the first input signal IN1 changes and the signal level reaches half is Ts. Let Ti be the time at which the first main output signal M1 switches in response to the change in the first input signal IN1, since there is no fluctuation in the power supply voltage and GND from the time Ts.
主バッファ回路2が1台動作した場合のTiからの遅れをΔTa_0、主バッファ回路2が2台動作した場合のTiからの遅れをΔTb_0、主バッファ回路2が4台動作した場合のTiからの遅れをΔTc_0とすると、第1の主出力信号M1の遅延は、動作する主バッファ回路2の台数に伴い、式(2)の関係となる。
ΔTa_0<ΔTb_0<ΔTc_0 ・・・(2)
The delay from Ti when one
ΔTa — 0 <ΔTb — 0 <ΔTc — 0 (2)
しかし、本発明の半導体装置は、主バッファ回路2とダミーバッファ回路5の和が常に同数となる動作をする。このため、図4Bに示すように主バッファ回路2が1台動作した場合の電源電圧とGND間の電位差をΔVa、主バッファ回路2が2台動作した場合の電源電圧とGND間の電位差をΔVb、主バッファ回路2が4台動作した場合の電源電圧とGND間の電位差をΔVcとすると、動作時の電源電圧とGND間の電位差は主バッファ回路2の動作台数に係わらず、式(3)の関係となり電位差は常に一定となる。
ΔVa=ΔVb=ΔVc ・・・(3)
However, the semiconductor device of the present invention operates so that the sum of the
ΔVa = ΔVb = ΔVc (3)
式(3)より電位差の変動が無いため、主バッファ回路2が1台動作した場合のTiからの遅れをΔTa、主バッファ回路2が2台動作した場合のTiからの遅れをΔTb、主バッファ回路2が4台動作した場合のTiからの遅れをΔTcとすると、式(4)の関係となりTiからの遅れは常に一定となる。
ΔTa=ΔTb=ΔTc ・・・(4)
Since there is no potential difference variation from equation (3), the delay from Ti when one
ΔTa = ΔTb = ΔTc (4)
第1の主出力信号M1から第4の主出力信号M4と、第1のダミー出力信号D1から第4のダミー出力信号D4の位相を制御せずとも、図3のタイミングチャートの時刻T5、時刻T10、時刻T17での動作のように、スイッチングする信号線の本数さえ制御すれば、図4bで示すように主バッファ回路2の動作台数に係わらず、電位差及びTiからの遅れは一定になる。
Even if the phases of the first main output signal M1 to the fourth main output signal M4 and the first dummy output signal D1 to the fourth dummy output signal D4 are not controlled, time T5 in the timing chart of FIG. As long as the number of signal lines to be switched is controlled as in the operation at T10 and time T17, the potential difference and the delay from Ti are constant regardless of the number of operating
この理由は、主バッファ回路2が配置される第1の主スイッチング信号A1から第1の主出力信号M1までの経路(主バッファ配線)と、ダミーバッファ回路5が配置される第1のダミースイッチング信号Q1の出力から第1のダミー出力信号D1の出力までの経路(ダミーバッファ配線)では、配線容量等の負荷が同等に設定されている。このため、動作する際の電源電圧の落ち込み及びGNDの浮き量を一定にすることができる。
This is because the path (main buffer wiring) from the first main switching signal A1 to the first main output signal M1 in which the
図5はバッファ動作台数とΔVの関係を示したグラフであり、図6はバッファ動作台数とジッタの関係を示したグラフである。図5、6において、実線が比較例の結果を示しており、破線が本実施の形態の結果を示している。図5に示すように、比較例ではバッファの動作台数が変化することでΔVの値にも変動が見られるが、本発明を適用すると常に一定のΔVを電源電圧として供給することができる。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of buffer operations and ΔV, and FIG. 6 is a graph showing the relationship between the number of buffer operations and jitter. 5 and 6, the solid line indicates the result of the comparative example, and the broken line indicates the result of the present embodiment. As shown in FIG. 5, in the comparative example, the value of ΔV also varies as the number of operating buffers changes. However, when the present invention is applied, a constant ΔV can always be supplied as the power supply voltage.
また、図6に示すように、比較例ではバッファの動作台数が変化することでデータ到達のタイミングがずれジッタが発生しているが、本発明を適用すると、バッファの動作台数に関わらず、常に同じタイミングで出力が変化するため、ジッタをなくすことができる。以上より、本発明を適用することで、複数の主バッファ回路を搭載した半導体装置において、電源電圧及びGND電位の変動によるジッタがなくなり、適切なタイミング設計が容易になる。 Further, as shown in FIG. 6, in the comparative example, the data arrival timing is shifted due to the change in the number of operating buffers, and jitter occurs. However, when the present invention is applied, it is always possible regardless of the number of operating buffers. Since the output changes at the same timing, jitter can be eliminated. As described above, by applying the present invention, in a semiconductor device equipped with a plurality of main buffer circuits, jitter due to fluctuations in the power supply voltage and the GND potential is eliminated, and appropriate timing design is facilitated.
実施の形態2.
実施の形態2に係る半導体装置について図7を参照して説明する。図7は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図である。図7において、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。
A semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the present embodiment. In FIG. 7, the same components as those of FIG.
本実施の形態において、図1に示す半導体装置と異なる点は、第1のジッタ低減バッファ回路1001内のダミーバッファ回路5の代わりにダミーバッファA回路5Aが設けられている点である。図7において、ダミーバッファA回路5Aが設けられたジッタ低減バッファ回路を第1のジッタ低減バッファ回路1001A〜第4のジッタ低減バッファ回路1004Aとする。
The present embodiment is different from the semiconductor device shown in FIG. 1 in that a dummy buffer A
本実施の形態では、主バッファ回路2が配置される配線の寄生容量を、ダミーバッファA回路5A内の容量素子で置き換えている。本実施の形態に係る半導体装置の動作は、実施の形態1と同様のため説明を省略する。図8に第1のジッタ低減バッファ回路1001Aの構成を示す。
In the present embodiment, the parasitic capacitance of the wiring in which the
図8に示すように、ダミーバッファA回路5Aは、インバータ素子500、501、容量CP、C500、C501を備えている。インバータ素子500、501、容量CPは直列に接続されている。容量C500の一端はインバータ素子500とインバータ素子501との間の点に接続され、他端はGNDに接続されている。容量C501の一端はインバータ素子501と容量CPとの間の点に接続され、他端はGNDに接続されている。容量C500、C501は、第1の主スイッチング反転信号A1BとGNDとの間にある配線の寄生容量と略等しい容量値を有している。容量C500は、第1の主スイッチング反転信号A1Bの信号線が持つ配線容量と等しい容量値を有しており、容量C501は第1の主出力信号M1の信号線が持つ配線容量と等しい容量値を有している。
As shown in FIG. 8, the dummy
インバータ素子500には、T−FF素子400の出力である第1のダミースイッチング信号Q1が入力される。インバータ素子500は、第1のダミースイッチング反転信号Q1Bをインバータ素子501に出力する。インバータ素子501は、第1のダミー出力信号D1を容量CPを介して出力する。容量CPは、第1の主出力信号M1が入力する次段のトランジスタの寄生容量に合わせた容量値を有している。
The first dummy switching signal Q <b> 1 that is the output of the T-
上述のように、第1のダミースイッチング反転信号Q1Bを伝送する配線には、容量C500が接続されており、第1のダミー出力信号D1を伝送する配線には、容量C501が接続されている。ダミーバッファ配線の配線容量と容量素子C500、C501との和が、主バッファ配線の配線容量と等しい。このように、ダミーバッファ配線の配線容量の一部を容量素子で置き換えることにより、ダミーバッファ配線の形成面積を少なくすることができ、半導体装置の面積の増加を抑制することが可能となる。 As described above, the capacitor C500 is connected to the wiring that transmits the first dummy switching inversion signal Q1B, and the capacitor C501 is connected to the wiring that transmits the first dummy output signal D1. The sum of the wiring capacity of the dummy buffer wiring and the capacitive elements C500 and C501 is equal to the wiring capacity of the main buffer wiring. As described above, by replacing a part of the wiring capacity of the dummy buffer wiring with the capacitive element, it is possible to reduce the formation area of the dummy buffer wiring and suppress an increase in the area of the semiconductor device.
以上説明したように、本発明によれば、いかなる入力データの組み合わせパターンであっても、スイッチングする主バッファ回路2とダミーバッファ回路5の総数を一定にすることができる。これにより、データ入力から出力までの信号線の電位変動を均一にすることができ、入力データの変化による出力のジッタを抑制することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the total number of
従来は、信頼性の高い製品を実現するためには、ジッタを考慮して信号線の入力条件にそった複数条件でのタイミングシミュレーションが必要であった。しかし、本発明を適用することにより、ジッタをなくすことができ、シミュレーションを1条件のみ行うことでタイミングマージンを設定できるため、従来に比べてタイミングの設計が容易になる。また、ジッタがなくなることで、回路動作を保証するタイミングマージンを必要最小限に抑えることができるようになり、動作サイクルの高速化が容易にできる。 Conventionally, in order to realize a highly reliable product, it is necessary to perform timing simulation under a plurality of conditions in accordance with signal line input conditions in consideration of jitter. However, by applying the present invention, jitter can be eliminated, and the timing margin can be set by performing only one simulation, so that the timing design is easier than in the prior art. Further, since the jitter is eliminated, the timing margin for guaranteeing the circuit operation can be minimized, and the operation cycle can be easily speeded up.
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。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1001 第1のジッタ低減バッファ回路
1002 第2のジッタ低減バッファ回路
1003 第3のジッタ低減バッファ回路
1004 第4のジッタ低減バッファ回路
1 タイミング調整用遅延回路
2 主バッファ回路
3 スイッチング検出回路
4 ダミーバッファスイッチング回路
5 ダミーバッファ回路
5A ダミーバッファA回路
6 タイミング調整用遅延回路
100 遅延素子
600 遅延素子
200 インバータ素子
201 インバータ素子
500 インバータ素子
501 インバータ素子
300 D−FF素子
301 ExNOR素子
400 T−FF素子
401 AND素子
C500 容量
C501 容量
CP 容量
IN1 第1の入力信号
IN2 第2の入力信号
IN3 第3の入力信号
IN4 第4の入力信号
A1 第1の主スイッチング信号
A2 第2の主スイッチング信号
A3 第3の主スイッチング信号
A4 第4の主スイッチング信号
SW1 第1のダミースイッチング検出信号
SW2 第2のダミースイッチング検出信号
SW3 第3のダミースイッチング検出信号
SW4 第4のダミースイッチング検出信号
Q1 第1のダミースイッチング信号
Q2 第2のダミースイッチング信号
Q3 第3のダミースイッチング信号
Q4 第4のダミースイッチング信号
M1 第1の主出力信号
M2 第2の主出力信号
M3 第3の主出力信号
M4 第4の主出力信号
D1 第1のダミー出力信号
D2 第2のダミー出力信号
D3 第3のダミー出力信号
D4 第4のダミー出力信号
D1p 第1のデータ保持信号
D2p 第2のデータ保持信号
D3p 第3のデータ保持信号
D4p 第4のデータ保持信号
CLK 内部クロック信号
DCLK1 第1の遅延内部クロック信号
DCLK2 第2の遅延内部クロック信号
DCLK3 第3の遅延内部クロック信号
DCLK4 第4の遅延内部クロック信号
Tin1 第1のスイッチングイネーブル信号
Tin2 第2のスイッチングイネーブル信号
Tin3 第3のスイッチングイネーブル信号
Tin4 第4のスイッチングイネーブル信号
RST 内部リセット信号
A1B 第1の主スイッチング反転信号
Q1B 第1のダミースイッチング反転信号
A2B 第2の主スイッチング反転信号
Q2B 第2のダミースイッチング反転信号
A3B 第3の主スイッチング反転信号
Q3B 第3のダミースイッチング反転信号
A4B 第4の主スイッチング反転信号
Q4B 第4のダミースイッチング反転信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1001 1st jitter reduction buffer circuit 1002 2nd jitter reduction buffer circuit 1003 3rd jitter reduction buffer circuit 1004 4th jitter reduction buffer circuit 1 Timing adjustment delay circuit 2 Main buffer circuit 3 Switching detection circuit 4 Dummy buffer switching Circuit 5 Dummy buffer circuit 5A Dummy buffer A circuit 6 Timing adjustment delay circuit 100 Delay element 600 Delay element 200 Inverter element 201 Inverter element 500 Inverter element 501 Inverter element 300 D-FF element 301 ExNOR element 400 T-FF element 401 AND element C500 capacity C501 capacity CP capacity IN1 first input signal IN2 second input signal IN3 third input signal IN4 fourth input signal A1 first main switching signal A2 2nd main switching signal A3 3rd main switching signal A4 4th main switching signal SW1 1st dummy switching detection signal SW2 2nd dummy switching detection signal SW3 3rd dummy switching detection signal SW4 4th dummy Switching detection signal Q1 first dummy switching signal Q2 second dummy switching signal Q3 third dummy switching signal Q4 fourth dummy switching signal M1 first main output signal M2 second main output signal M3 third main Output signal M4 Fourth main output signal D1 First dummy output signal D2 Second dummy output signal D3 Third dummy output signal D4 Fourth dummy output signal D1p First data holding signal D2p Second data holding Signal D3p Third data holding signal D4p Fourth data Holding signal CLK Internal clock signal DCLK1 First delayed internal clock signal DCLK2 Second delayed internal clock signal DCLK3 Third delayed internal clock signal DCLK4 Fourth delayed internal clock signal Tin1 First switching enable signal Tin2 Second switching Enable signal Tin3 Third switching enable signal Tin4 Fourth switching enable signal RST Internal reset signal A1B First main switching inversion signal Q1B First dummy switching inversion signal A2B Second main switching inversion signal Q2B Second dummy switching Inverted signal A3B Third main switching inverted signal Q3B Third dummy switching inverted signal A4B Fourth main switching inverted signal Q4B Fourth dummy switching inverted Issue
Claims (5)
前記主バッファと同数のダミーバッファを備えるダミーバッファ回路と、
前記主バッファ回路及び前記ダミーバッファ回路に接続された電源と、
前記主バッファ回路が接続された主バッファ配線と、
前記ダミーバッファ回路に接続され、前記主バッファ配線と略同一の負荷を有するダミーバッファ配線と、
前記主バッファ回路の複数の主バッファのスイッチング状況を検知するスイッチング検出回路と、
スイッチング検知結果に基づいて、前記ダミーバッファのスイッチング数を制御するダミーバッファスイッチング回路と、
を備える半導体装置。 A main buffer circuit having a plurality of main buffers for driving a plurality of signal lines according to input data;
A dummy buffer circuit comprising the same number of dummy buffers as the main buffer;
A power source connected to the main buffer circuit and the dummy buffer circuit;
A main buffer wiring to which the main buffer circuit is connected;
A dummy buffer wiring connected to the dummy buffer circuit and having substantially the same load as the main buffer wiring;
A switching detection circuit for detecting a switching state of a plurality of main buffers of the main buffer circuit;
A dummy buffer switching circuit for controlling the number of switching of the dummy buffer based on a switching detection result;
A semiconductor device comprising:
前記ダミーバッファ配線の配線容量と前記容量素子との和が、前記主バッファ配線の配線容量と等しいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。 The dummy buffer wiring has a wiring capacitance of the dummy buffer wiring as the load, and a capacitive element,
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a sum of a wiring capacitance of the dummy buffer wiring and the capacitive element is equal to a wiring capacitance of the main buffer wiring.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010020604A JP2011160225A (en) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010020604A JP2011160225A (en) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011160225A true JP2011160225A (en) | 2011-08-18 |
Family
ID=44591799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010020604A Pending JP2011160225A (en) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011160225A (en) |
-
2010
- 2010-02-01 JP JP2010020604A patent/JP2011160225A/en active Pending
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