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JP2002009601A - 半導体集積回路および半導体集積回路の初期化方法 - Google Patents

半導体集積回路および半導体集積回路の初期化方法

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Publication number
JP2002009601A
JP2002009601A JP2000192228A JP2000192228A JP2002009601A JP 2002009601 A JP2002009601 A JP 2002009601A JP 2000192228 A JP2000192228 A JP 2000192228A JP 2000192228 A JP2000192228 A JP 2000192228A JP 2002009601 A JP2002009601 A JP 2002009601A
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JP
Japan
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power
reset signal
reset
circuit
sub
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000192228A
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English (en)
Inventor
Hideo Akiyoshi
秀雄 穐吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Priority to DE10164912A priority patent/DE10164912B4/de
Priority to DE10103307A priority patent/DE10103307B4/de
Priority to US09/769,534 priority patent/US6825701B2/en
Priority to KR1020010004489A priority patent/KR100587872B1/ko
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    • G11INFORMATION STORAGE
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/22Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/153Arrangements in which a pulse is delivered at the instant when a predetermined characteristic of an input signal is present or at a fixed time interval after this instant

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、パワーオンリセット回路を有する
半導体集積回路に関し、パワーオンリセット信号を確実
に発生させ、内部回路を初期化することを目的とする。 【解決手段】 副リセット信号生成回路は、タイミング
の異なる副パワーオンリセット信号をそれぞれ生成す
る。主リセット信号生成回路は、副パワーオンリセット
信号の少なくともいずれかに基づいて、主パワーオンリ
セット信号を生成する。このため、半導体集積回路の製
造条件の変動等により、半導体集積回路を構成する素子
の特性が変動した場合にも、副パワーオンリセット信号
のいずれかは、正常なタイミングで生成される。この結
果、主リセット信号生成回路は、正常な副パワーオンリ
セット信号を用いて主パワーオンリセット信号を生成で
きる。すなわち、動作余裕の広いパワーオンリセット回
路を構成でき、内部回路を確実に初期化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーオンリセッ
ト回路を有する半導体集積回路および半導体集積回路の
初期化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路は、パワーオン
リセット信号を生成するパワーオンリセット回路を内蔵
している。電源の立ち上げ時にパワーオンリセット信号
を生成し、内部回路を初期化することで、半導体集積回
路の誤動作が防止される。この種のパワーオンリセット
回路は、トランジスタの閾値を利用して、電源電圧が所
定の値まで上昇したことを検出し、パワーオンリセット
信号の論理レベルを変化(非活性化)させている。内部
回路は、パワーオンリセット信号のレベルが変化するま
での活性化期間に初期化され、パワーオンリセット信号
の非活性化後に通常動作を開始する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近時、半導体集積回路
は、トランジスタ構造の微細化が進んでいる。トランジ
スタのチャネル長が短くなることで、短チャネル効果に
より、トランジスタの閾値の変動幅が大きくなる。トラ
ンジスタの閾値は、短チャネル効果以外にも、半導体集
積回路の製造条件の変動の他、ウエハ上でのチップの位
置、製造ロット内でのウエハの位置に依存して変動す
る。閾値の変動幅が大きくなることで、パワーオンリセ
ット信号は、非活性化タイミングのずれ量が大きくな
る。
【0004】また、半導体集積回路の動作電圧が低くな
ってきており、外部から供給される電源電圧も低くなっ
ている。トランジスタの閾値は、電源電圧にほとんど依
存しないため、電源電圧に対するトランジスタの閾値の
比率は大きくなる。この結果、上述と同様に、パワーオ
ンリセット信号の非活性化タイミングのずれ量が大きく
なる。
【0005】この結果、例えば、パワーオンリセット信
号の非活性化タイミングが早い側にずれた場合、内部回
路を初期化するために必要なリセット期間が短くなり、
内部回路が正常に初期化されないおそれがある。パワー
オンリセット信号の非活性化タイミングが遅い側にずれ
た場合、パワーオンリセット信号が論理レベルが変化し
ないおそれがある。このとき、パワーオンリセット信号
は常に活性化状態になる。このため、内部回路は、常に
初期化状態になり、正常に動作しない。
【0006】本発明の目的は、トランジスタの特性によ
らず、パワーオンリセット信号を確実に発生させ、内部
回路を初期化することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の半導体集積回
路は、複数の副リセット信号生成回路と、主リセット信
号生成回路とを備えている。副リセット信号生成回路
は、タイミングの異なる副パワーオンリセット信号をそ
れぞれ生成する。主リセット信号生成回路は、副パワー
オンリセット信号の少なくともいずれかに基づいて、主
パワーオンリセット信号を生成する。このため、半導体
集積回路の製造条件の変動等により、半導体集積回路を
構成する素子の特性が変動した場合にも、副パワーオン
リセット信号のいずれかは、正常なタイミングで生成さ
れる。この結果、主リセット信号生成回路は、正常な副
パワーオンリセット信号を用いて主パワーオンリセット
信号を生成できる。すなわち、動作余裕の広いパワーオ
ンリセット回路を構成でき、内部回路を確実に初期化で
きる。
【0008】請求項2の半導体集積回路では、主リセッ
ト信号生成回路は、各副パワーオンリセット信号に対応
するパルス生成回路を有している。パルス生成回路は、
副パワーオンリセット信号の遷移エッジに同期してそれ
ぞれパルスを生成する。主パワーオンリセット信号は、
これ等パルスを合成して容易に生成される。請求項3の
半導体集積回路は、副パワーオンリセット信号を生成す
る副リセット信号生成回路と、主リセット信号生成回路
とを備えている。主リセット信号生成回路は、副パワー
オンリセット信号およびリセット端子を介して供給され
る外部パワーオンリセット信号の少なくともいずれかに
基づいて、主パワーオンリセット信号を生成する。すな
わち、副パワーオンリセット信号だけでなく、リセット
端子を介して供給される外部パワーオンリセット信号を
用いて主パワーオンリセット信号を生成でき、内部回路
を確実に初期化できる。
【0009】請求項4の半導体集積回路は、複数の副リ
セット信号生成回路と、主リセット信号生成回路とを備
えている。副リセット信号生成回路は、タイミングの異
なる副パワーオンリセット信号をそれぞれ生成する。主
リセット信号生成回路は、複数の副パワーオンリセット
信号およびリセット端子を介して供給される外部パワー
オンリセット信号の少なくともいずれかに基づいて、主
パワーオンリセット信号を生成する。すなわち、主リセ
ット信号生成回路は、複数のパワーオンリセット信号の
うち正常な信号を用いて主パワーオンリセット信号を生
成できる。
【0010】請求項5の半導体集積回路では、主リセッ
ト信号生成回路は、副パワーオンリセット信号および外
部パワーオンリセット信号の遷移エッジに同期してそれ
ぞれパルスを生成する。主パワーオンリセット信号は、
これ等パルスを合成して容易に生成される。請求項6の
半導体集積回路の初期化方法では、タイミングの異なる
副パワーオンリセット信号に基づいて、複数のパワーオ
ンリセット信号がそれぞれ生成される。そして、これ等
パワーオンリセット信号のいずれかに基づいて内部回路
が確実に初期化される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図1は、本発明の半導体集積回路の第
1の実施形態におけるパワーオンリセット回路を示して
いる。この実施形態は、請求項1、請求項2、および請
求項6に対応している。
【0012】この半導体集積回路は、シリコン基板上に
CMOSプロセス技術を使用してSRAMコアを有するセルベー
スICあるいはシステムLSIとして形成されている。パワ
ーオンリセット回路は、副リセット信号生成回路10、
12と、主リセット信号生成回路14とを有している。
主リセット信号生成回路14は、副リセット信号生成回
路10、12にそれぞれ対応するパルス生成回路16、
18と、パルス生成回路16、18の出力を受ける合成
回路20とを有している。
【0013】副リセット信号生成回路10、12は、そ
れぞれパワーオンリセット信号PORH、PORLを生成してい
る。パワーオンリセット信号PORHは、トランジスタの閾
値が高いときに、最適なタイミングで生成され、パワー
オンリセット信号PORLは、トランジスタの閾値が低いと
きに、最適なタイミングで生成される。パルス生成回路
16、18は、直列に接続された遅延回路22、インバ
ータ24と、インバータ24の出力および入力信号(パ
ワーオンリセット信号PORH、PORL)を受けるNANDゲート
26とで構成されている。パルス生成回路16では、遅
延回路22は、遅延パワーオンリセット信号PORHDを出
力し、インバータ24は、遅延パワーオンリセット信号
PORHDを反転した遅延パワーオンリセット信号/PORHDを
出力している。パルス生成回路18では、遅延回路22
は、遅延パワーオンリセット信号PORLDを出力し、イン
バータ24は、遅延パワーオンリセット信号PORLDを反
転した遅延パワーオンリセット信号/PORLDを出力してい
る。パルス生成回路16、18は、入力信号の立ち上が
りエッジに同期して、それぞれ低レベルのパルスPLSH、
PLSLを生成する。
【0014】合成回路20は、負論理のOR回路で構成さ
れている。合成回路20は、パルスPLSH、PLSLを受け、
パワーオンリセット信号PORを生成する。パワーオンリ
セット信号PORは、半導体集積回路の所定の内部回路に
供給され、この内部回路を初期化する。換言すれば、内
部回路は、パルスPLSH、PLSLのいずれかにより初期化さ
れる。すなわち、パルスPLSH、PLSLは、パルス化された
パワーオンリセット信号として作用する。
【0015】図2は、副リセット信号生成回路10、1
2の詳細を示している。副リセット信号生成回路10
(または12)は、電源線VCCと接地線VSSとの間に、ノ
ードND1を介して直列に接続されたpMOSトランジスタ2
8、抵抗30と、3つのインバータが直列に接続された
インバータ列32とを有している。インバータ列32
は、入力をノードND1に接続し、ノードND1の論理レベル
を反転して、パワーオンリセット信号PORH(またはPOR
L)として出力している。
【0016】図3は、電源の立ち上げ時における上述し
たパワーオンリセット回路の動作を示している。図3
(1)、(2)、(3)は、それぞれ、pMOSトランジス
タの閾値が低い場合(low)、標準の場合(typ.)、高
い場合(High)を示している。図3(1)では、pMOSト
ランジスタの閾値が低いため、図1に示した副リセット
信号生成回路10が生成するパワーオンリセット信号PO
RHは、活性化期間(低レベル期間)がほとんどない(図
3(a))。遅延回路22は、パワーオンリセット信号
PORHを所定時間遅延させた遅延信号PORHDを出力する
(図3(b))。インバータ24は、遅延信号PORHDを
反転し、反転信号/PORHDを出力する(図3(c))。NA
NDゲート26は、パワーオンリセット信号PORHと反転信
号/PORHDとからパルスPLSHを生成する(図3(d))。
すなわち、パワーオンリセット信号PORHの立ち上がりエ
ッジに同期してパルスPLSHが生成される。
【0017】一方、副リセット信号生成回路12は、pM
OSトランジスタの閾値が低いとき、最適なタイミングの
パワーオンリセット信号PORLを生成する(図3
(e))。この後、パルス生成回路18は、上述したパ
ルス生成回路16と同様に、遅延信号PORLD、反転信号/
PORLD、およびパルス信号PLSLを生成する(図3
(f))。合成回路20は、パルス信号PLSH、PLSLか
ら、2つのリセットパルスを有するパワーオンリセット
信号PORを生成する(図3(g))。
【0018】万一、pMOSトランジスタの閾値がさらに低
く、パルス生成回路16がパルスPLSHを生成できないと
きにも、パルス生成回路18が生成するパルスPLSLによ
り、1つのリセットパルスを有するパワーオンリセット
信号PORが生成されるため、内部回路は、確実に初期化
される。図3(2)では、図3(1)と同様にパルスPL
SH、PLSLが合成され、パワーオンリセット信号PORが生
成される(図3(h))。
【0019】図3(3)では、pMOSトランジスタの閾値
が高いため、副リセット信号生成回路12は、パワーオ
ンリセット信号PORLを非活性化できない(図3
(i))。このため、パルス生成回路18は、リセット
パルスを生成できない(図3(j))。パルス生成回路
16は、図3(1)と同様に、パワーオンリセット信号
PORHからパルスPLSHを生成する(図3(k))。そし
て、パルスPLSHにより1つのリセットパルスを有するパ
ワーオンリセット信号PORが生成される(図3
(m))。
【0020】このように、トランジスタの閾値が変動し
た場合にも、この影響を受けることなく、確実にパワー
オンリセット信号PORが生成され、内部回路が初期化さ
れる。換言すれば、パワーオンリセット回路の動作余裕
が従来に比べ大幅に増大する。以上、本実施形態の半導
体集積回路では、パワーオンリセット信号PORH、PORLの
少なくともいずれかを用いて、確実にパワーオンリセッ
ト信号PORを生成でき、内部回路を確実に初期化でき
る。すなわち、動作余裕の広いパワーオンリセット回路
を構成でき、内部回路を確実に初期化できる。
【0021】パワーオンリセット信号PORH、PORLの立ち
上がりエッジに同期して、それぞれパルスPLSH、PLSLを
生成し、これ等パルスPLSH、PLSLを合成してパワーオン
リセット信号PORを生成した。このため、生成タイミン
グ(非活性化タイミング)の異なるパワーオンリセット
信号PORH、PORLから容易にパワーオンリセット信号POR
を生成できる。
【0022】また、生成タイミングの異なるパワーオン
リセット信号PORH、PORLに基づいて、パワーオンリセッ
ト信号であるパルスPLSH、PLSLを生成したので、これ等
パルスPLSH、PLSLのいずれかに基づいて内部回路を確実
に初期化できる。図4は、本発明の半導体集積回路の第
2の実施形態を示している。この実施形態は、請求項
3、請求項5、および請求項6に対応している。第1の
実施形態で説明した回路・信号と同一の回路・信号につ
いては、同一の符号を付し、これ等については、詳細な
説明を省略する。
【0023】この実施形態のパワーオンリセット回路の
機能は、SRAMマクロ内に含まれている。そして、ユーザ
が設計するデバイスにSRAMが含まれるときに、このSRAM
マクロが使用され、半導体集積回路上にSRAMおよびパワ
ーオンリセット回路が配置される。パワーオンリセット
回路は、1つの副リセット信号生成回路34と主リセッ
ト信号生成回路14を有している。主リセット信号生成
回路14は、第1の実施形態と同一である。副リセット
信号生成回路34は、トランジスタの閾値が標準のとき
に、最適なタイミングのパワーオンリセット信号POR0を
生成する。パルス生成回路16は、パワーオンリセット
信号POR0を受け、パルスPLS0を生成する。パルス生成回
路18は、リセット端子RESETを介して、パワーオンリ
セット回路の外部からパワーオンリセット信号POREを受
け、パルスPLSEを生成する。合成回路20は、パルスPL
S0、PLSEを合成し、パワーオンリセット信号PORを生成
する。
【0024】この実施形態では、半導体集積回路上に搭
載される他の機能回路からパワーオンリセット信号を受
ける場合、あるいは半導体集積回路の外部からパワーオ
ンリセット信号を受ける場合に、パワーオンリセット信
号POR0、POREを用いてパワーオンリセット信号PORが生
成される。すなわち、半導体集積回路上に搭載される他
の機能回路、あるいは半導体集積回路の外部からのパワ
ーオンリセット信号が、パワーオンリセット信号POREと
して、主リセット信号生成回路14に供給される。
【0025】パワーオンリセット回路の外部からパワー
オンリセット信号POREを受けない場合、リセット端子RE
SETは、例えばプルアップされ、パルスPLSEは、常に高
レベルになる。このとき、パワーオンリセット信号POR
は、パワーオンリセット信号POR0のみを用いて生成され
る。この実施形態においても、上述した第1の実施形態
と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形
態では、SRAMが搭載されるデバイスの仕様に応じて、パ
ワーオンリセット信号POR0、POREの少なくともいずれか
を使用してパワーオンリセット信号PORを確実に生成で
き、内部回路を確実に初期化できる。
【0026】図5は、本発明の半導体集積回路の第3の
実施形態を示している。この実施形態は、請求項4、請
求項5、および請求項6に対応している。第1および第
2の実施形態で説明した回路・信号と同一の回路・信号
については、同一の符号を付し、これ等については、詳
細な説明を省略する。この実施形態のパワーオンリセッ
ト回路の機能は、第2の実施形態と同様に、SRAMマクロ
内に含まれている。
【0027】パワーオンリセット回路は、2つの副リセ
ット信号生成回路10、12と主リセット信号生成回路
36を有している。主リセット信号生成回路36は、副
リセット信号生成回路10、12にそれぞれ対応するパ
ルス生成回路16、18と、リセット端子RESETを介し
てパワーオンリセット回路の外部からパワーオンリセッ
ト信号POREを受けるパルス生成回路38と、パルス生成
回路16、18、36の出力を受ける合成回路40とを
有している。
【0028】副リセット信号生成回路10、12および
パルス生成回路16、18は、第1の実施形態と同一で
ある。パルス生成回路36は、パルス生成回路16と同
一の回路である。合成回路40は、負論理のOR回路で構
成されている。合成回路40は、パルスPLSH、PLSL、PL
SEを受け、パワーオンリセット信号PORを生成する。
【0029】すなわち、この実施形態では、第2の実施
形態と同様に、パワーオンリセット回路の内部で生成す
るパワーオンリセット信号PORH、PORL、およびパワーオ
ンリセット回路の外部から供給されるパワーオンリセッ
ト信号POREの少なくともいずれかを用いてパワーオンリ
セット信号PORを生成される。パワーオンリセット回路
の外部からパワーオンリセット信号を受けない場合、リ
セット端子RESETは、例えばプルアップされ、パルスPLS
Eは、常に高レベルになる。このとき、パワーオンリセ
ット信号PORは、第1の実施形態と同様に、パワーオン
リセット信号PORH、PORLのいずれかを用いて生成され
る。
【0030】この実施形態においても、上述した第1お
よび第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した第1の実施形態では、本発明をSRAMコア
を有する半導体集積回路に適用した例について述べた。
本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、一
般に、初期化が必要な内部回路を有する半導体集積回路
に適用できる。
【0031】以上、本発明について詳細に説明してきた
が、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過
ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明
を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかであ
る。
【0032】
【発明の効果】請求項1、請求項3、請求項4の半導体
集積回路では、複数のパワーオンリセット信号のうち正
常な信号を用いて主パワーオンリセット信号を生成でき
る。すなわち、動作余裕の広いパワーオンリセット回路
を構成でき、内部回路を確実に初期化できる。
【0033】請求項2および請求項5の半導体集積回路
では、副パワーオンリセット信号の遷移エッジに同期し
てされるパルスを合成して、主パワーオンリセット信号
を容易に生成できる。請求項6の半導体集積回路の初期
化方法では、複数のパワーオンリセット信号のいずれか
に基づいて内部回路を確実に初期化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体集積回路の第1の実施形態にお
けるパワーオンリセット回路を示すブロック図である。
【図2】図1の副リセット信号生成回路の詳細を示す回
路図である。
【図3】図1のパワーオンリセット回路の動作を示すタ
イミング図である。
【図4】本発明の半導体集積回路の第2の実施形態にお
けるパワーオンリセット回路を示すブロック図である。
【図5】本発明の半導体集積回路の第3の実施形態にお
けるパワーオンリセット回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
10、12 副リセット信号生成回路 14 主リセット信号生成回路 16、18 パルス生成回路 20 合成回路 22 遅延回路 24 インバータ 26 NANDゲート 28 pMOSトランジスタ 30 抵抗 32 インバータ列 34 副リセット信号生成回路 36 主リセット信号生成回路 38 パルス生成回路 40 合成回路 POR パワーオンリセット信号 POR0、PORE パワーオンリセット信号 PORH、PORL パワーオンリセット信号 PLS0、PLSE、PLSH、PLSL パルス RESET リセット端子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タイミングの異なる複数の副パワーオン
    リセット信号をそれぞれ生成する副リセット信号生成回
    路と、 内部回路を初期化するための主パワーオンリセット信号
    を、前記副パワーオンリセット信号の少なくともいずれ
    かに基づいて生成する主リセット信号生成回路とを備え
    ていることを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 前記主リセット信号生成回路は、前記各副パワーオンリ
    セット信号の遷移エッジに同期してそれぞれパルスを生
    成する複数のパルス生成回路と、前記パルスを合成して
    前記主パワーオンリセット信号を生成する合成回路とを
    有することを特徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 副パワーオンリセット信号を生成する副
    リセット信号生成回路と、 外部パワーオンリセット信号を受けるリセット端子と、 内部回路を初期化するための主パワーオンリセット信号
    を、前記副パワーオンリセット信号および前記外部パワ
    ーオンリセット信号の少なくともいずれかに基づいて生
    成する主リセット信号生成回路とを備えていることを特
    徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 タイミングの異なる複数の副パワーオン
    リセット信号をそれぞれ生成する副リセット信号生成回
    路と、 外部パワーオンリセット信号を受けるリセット端子と、 内部回路を初期化するための主パワーオンリセット信号
    を、前記副パワーオンリセット信号および前記外部パワ
    ーオンリセット信号の少なくともいずれかに基づいて生
    成する主リセット信号生成回路とを備えていることを特
    徴とする半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 請求項3または請求項4記載の半導体集
    積回路において、 前記主リセット信号生成回路は、前記副パワーオンリセ
    ット信号および前記外部パワーオンリセット信号の遷移
    エッジに同期してそれぞれパルスを生成する複数のパル
    ス生成回路と、前記パルスを合成して前記主パワーオン
    リセット信号を生成する合成回路とを有することを特徴
    とする半導体集積回路。
  6. 【請求項6】 タイミングの異なる複数の副パワーオン
    リセット信号に基づいて、複数のパワーオンリセット信
    号をそれぞれ生成し、 前記パワーオンリセット信号のいずれかに基づいて内部
    回路を初期化することを特徴とする半導体集積回路の初
    期化方法。
JP2000192228A 2000-06-27 2000-06-27 半導体集積回路および半導体集積回路の初期化方法 Pending JP2002009601A (ja)

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DE10164912A DE10164912B4 (de) 2000-06-27 2001-01-25 Integrierte Halbleiterschaltung und Verfahren zu deren Initialisierung
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