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JP2013140884A - Lsi design method - Google Patents

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JP2013140884A
JP2013140884A JP2012000576A JP2012000576A JP2013140884A JP 2013140884 A JP2013140884 A JP 2013140884A JP 2012000576 A JP2012000576 A JP 2012000576A JP 2012000576 A JP2012000576 A JP 2012000576A JP 2013140884 A JP2013140884 A JP 2013140884A
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flop
flip
phase
cell
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JP2012000576A
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Hisahide Ezaki
尚英 江崎
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Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】低消費電力モードにおいて一部の回路への電源供給を停止するLSIの設計方法において、マスタースレーブ型のスレーブ側のみが低消費電力モードにおいて電源供給を維持されデータを保持できるリテンションフリップフロップセルを1種類だけ使って、正相と逆相のリテンションフリップフロップを、任意に論理合成することができる設計方法を提供する。
【解決手段】入力されたRTLに基づいて合成した論理回路のフリップフロップに、入力された電源仕様に基づいてリテンションフリップフロップをマッピングしてネットリストを合成する。正相用クロック固定セルと逆相用クロック固定セルと備えるセルライブラリを参照し、合成したネットリストを解析してリテンションフリップフロップのクロック位相を判定し、その結果にもとづいて、正相用または逆相用クロック固定セルを、ネットリストのリテンションフリップフロップのクロック入力に挿入する。
【選択図】図1
A retention flip-flop cell in which only a slave side of a master-slave type can maintain power supply and retain data in the low power consumption mode in an LSI design method for stopping power supply to some circuits in the low power consumption mode There is provided a design method capable of arbitrarily synthesizing a normal-phase and a reverse-phase retention flip-flop using only one type.
A netlist is synthesized by mapping a retention flip-flop based on an inputted power supply specification to a flip-flop of a logic circuit synthesized based on an inputted RTL. Referring to the cell library provided with the positive phase clock fixed cell and the reverse phase clock fixed cell, the synthesized netlist is analyzed to determine the clock phase of the retention flip-flop, and based on the result, the positive phase or reverse phase is determined. A phase clock fixed cell is inserted into the clock input of the retention flip-flop of the netlist.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、低消費電力モードにおいて一部の回路への電源供給を遮断し、その期間に保持の必要な状態やデータをリテンションフリップフロップで保持する半導体集積回路(LSI)の設計方法において、特に、正相と逆相のリテンションフリップフロップが混在する場合にも有効な技術に関する。   The present invention particularly relates to a semiconductor integrated circuit (LSI) design method in which power supply to some circuits is cut off in a low power consumption mode and a state or data that needs to be held is held in a retention flip-flop during that period. Further, the present invention relates to a technique that is effective even when a normal phase and a reverse phase retention flip-flop are mixed.

半導体集積回路(LSI)の微細化が進むに伴って、リーク電流が顕著になってきている。LSIの消費電力を削減するために有効な技術の一つに、スリープモードなどの低消費電力モードにおいて、LSIの一部への電源供給を遮断する技術がある。スリープモードでは、クロックを停止して演算処理などを止めて待機するため、演算処理などに伴う動的な電力の消費がないので、主にリーク電流に起因する静的な電力の消費が顕著になる。したがって、特にスリープモードには、電源を遮断する技術が有効であるが、スリープモードから通常動作モードに復帰したときに必要な状態やデータは、スリープモード中も保持している必要がある。   As semiconductor integrated circuits (LSIs) are miniaturized, leakage current has become remarkable. One of the effective techniques for reducing the power consumption of an LSI is a technique for cutting off the power supply to a part of the LSI in a low power consumption mode such as a sleep mode. In sleep mode, the clock is stopped and computation processing is stopped to wait, so there is no dynamic power consumption associated with computation processing, etc., so static power consumption mainly due to leakage current is significant. Become. Therefore, a technique for shutting off the power supply is effective particularly in the sleep mode, but it is necessary to retain the state and data required when the mode is returned from the sleep mode to the normal operation mode.

そこで、スリープモード中にも電源供給が遮断されない電源に接続された部分をもつ、フリップフロップを設け、これにスリープモード中も保持している必要がある状態やデータを保持する技術を採用するのが、一般的である。このようなフリップフロップをリテンションフリップフロップと呼ぶ。   Therefore, a flip-flop having a portion connected to a power supply that does not cut off power supply even during the sleep mode is provided, and a technology for holding a state or data that needs to be held even during the sleep mode is adopted. However, it is common. Such a flip-flop is called a retention flip-flop.

特許文献1には、リテンションフリップフロップの種々の回路例が開示されている。一般にフリップフロップは、マスターラッチとスレーブラッチを縦続接続して構成される。マスターラッチは、レベルセンスラッチで、クロックがローレベルの期間にデータを取り込みハイレベルの期間に保持する。スレーブラッチもレベルセンスラッチで、クロックがハイレベルの期間にマスターラッチの出力を取り込みローレベルの期間に保持する。これにより、クロックの立上りエッジでデータを取り込む、いわゆる正相のフリップフロップを構成することができる。特許文献1に開示されるフリップフロップは、マスターラッチをスリープモード中に電源を遮断する回路とし、スレーブラッチの電源はスリープモード中も維持される回路構成としている。スリープモード中は、マスターラッチのデータは失われるが、クロックをローレベルに維持することにより、スレーブラッチのデータが保持される。さらにスレーブラッチは閾値電圧が高いトランジスタを使って構成されているので、データ保持時のリーク電流がより効果的に抑制される。   Patent Document 1 discloses various circuit examples of a retention flip-flop. In general, a flip-flop is configured by cascading a master latch and a slave latch. The master latch is a level sense latch that captures data during the low level period of the clock and holds it during the high level period. The slave latch is also a level sense latch, which captures the output of the master latch while the clock is high and holds it during the low level. As a result, a so-called positive-phase flip-flop that captures data at the rising edge of the clock can be configured. The flip-flop disclosed in Patent Document 1 has a circuit configuration in which the power supply of the master latch is shut off during the sleep mode, and the power supply of the slave latch is maintained even during the sleep mode. During the sleep mode, data in the master latch is lost, but data in the slave latch is retained by maintaining the clock at a low level. Furthermore, since the slave latch is configured using a transistor having a high threshold voltage, the leakage current at the time of data retention is more effectively suppressed.

一方、LSIには、上記のような正相のフリップフロップ以外に、クロックの立下りエッジでデータを取り込む、いわゆる逆相のフリップフロップも使われており、正相のフリップフロップと逆相のフリップフロップを混在して使用する論理回路も少なくない。   On the other hand, in addition to the normal-phase flip-flops as described above, so-called reverse-phase flip-flops that capture data at the falling edge of the clock are also used. There are many logic circuits that use a mix of logic.

特許文献2には、正相のリテンションフリップフロップと逆相のリテンションフリップフロップの両方を含む論理回路が開示されている。すなわち、正相のリテンションフリップフロップはクロックがローレベルの期間にデータを保持し、逆相のリテンションフリップフロップはクロックがハイレベルの期間にデータを保持する。スリープモードの間、それぞれのリテンションフリップフロップに供給されるクロックは適切な電圧レベルに維持される。正相のリテンションフリップフロップには、クロックをスリープモードの間ローレベルに維持する回路が接続されており、逆相のリテンションフリップフロップには、クロックをスリープモードの間ハイレベルに維持する回路が接続されている。   Patent Document 2 discloses a logic circuit including both a normal-phase retention flip-flop and a reverse-phase retention flip-flop. That is, the positive-phase retention flip-flop holds data while the clock is at a low level, and the reverse-phase retention flip-flop holds data when the clock is at a high level. During sleep mode, the clock supplied to each retention flip-flop is maintained at an appropriate voltage level. A circuit that maintains the clock low during sleep mode is connected to the positive-phase retention flip-flop, and a circuit that maintains the clock high during sleep mode is connected to the negative-phase retention flip-flop. Has been.

特表2008−535300号公報Special table 2008-535300 gazette 特開2011−205355号公報JP 2011-205355 A

一般に論理回路の設計は、RTL(Register Transfer Level)などの高位論理記述で行い、CAD(Computer Aided Design)などの設計装置で用意されているセルライブラリを使った論理合成によって行われる。   In general, a logic circuit is designed by a high-level logic description such as RTL (Register Transfer Level), and by logic synthesis using a cell library prepared in a design apparatus such as CAD (Computer Aided Design).

特許文献2に開示される技術を使った論理回路設計では、正相のリテンションフリップフロップと逆相のリテンションフリップフロップのそれぞれを、セルライブラリに用意する必要がある。   In logic circuit design using the technique disclosed in Patent Document 2, it is necessary to prepare each of a normal-phase retention flip-flop and a reverse-phase retention flip-flop in the cell library.

CADなどの設計装置で用意されているフリップフロップの論理セルは、正相と逆相の区別をしない場合も少なくない。正相のフリップフロップは、クロックの供給源と同位相のクロックを接続して合成され、逆相のフリップフロップは、クロックの供給源と逆位相のクロックを接続して合成される。正相のフリップフロップのみを使って、正相と逆相のクロックのどちらを接続するかで、フリップフロップの動作を決めているのである。   In many cases, flip-flop logic cells prepared by a design apparatus such as CAD do not distinguish between positive and negative phases. The normal-phase flip-flop is synthesized by connecting a clock having the same phase as the clock supply source, and the reverse-phase flip-flop is synthesized by connecting the clock supply source and the anti-phase clock. Only the positive-phase flip-flop is used, and the operation of the flip-flop is determined depending on which of the positive-phase clock and the reverse-phase clock is connected.

このような設計には、特許文献1に記載されるような、スレーブラッチのみでスリープモード中のデータを保持するフリップフロップを適用することができない。スリープモードでは、クロック発生源において正相クロックがローレベルに固定され、逆相クロックはその反転なのでハイレベルで固定される。逆相クロックが接続されたフリップフロップでは、データはマスターラッチに保持されており、スレーブラッチは取り込みを行っているが保持に至っていない。この状態で電源を遮断すると、マスターラッチは電源供給を失い、保持していたデータを失い、スレーブラッチは未だデータを保持する状態には至っていないので、正しいデータは保持されない。逆相クロックに接続されたフリップフロップの値を保持するためには、マスターラッチの電源をスリープモード中に維持するフリップフロップが必要になる。   For such a design, a flip-flop that holds data in the sleep mode only by a slave latch as described in Patent Document 1 cannot be applied. In the sleep mode, the normal phase clock is fixed at the low level in the clock generation source, and the reverse phase clock is inverted, and is fixed at the high level. In the flip-flop to which the reverse phase clock is connected, the data is held in the master latch, and the slave latch is taking in, but not holding it. When the power supply is cut off in this state, the master latch loses power supply, loses the retained data, and the slave latch has not yet reached the state of retaining the data, so the correct data is not retained. In order to hold the value of the flip-flop connected to the reverse phase clock, a flip-flop that maintains the power supply of the master latch in the sleep mode is required.

さらに、クロックの位相が、動作モードにより変化する回路がある。この場合、マスターあるいはスレーブのどちらか一方のラッチのみの電源をスリープモード中に維持するだけでは、電源遮断時にデータを適切に保持することができない。   Furthermore, there is a circuit in which the phase of the clock changes depending on the operation mode. In this case, it is not possible to properly hold data when the power is shut down by only maintaining the power supply of only the latch of either the master or the slave in the sleep mode.

この対策として、2つの対策が考えられる。   Two countermeasures are conceivable as countermeasures.

第1の対策は、マスターラッチとスレーブラッチの両方の電源をスリープモード中に維持することである。これにより、クロックの位相がどちらに固定されても、マスターラッチかスレーブラッチのいずれかで適切なデータが保持されるので、正相と逆相を区別しないフリップフロップセルを使って、正相と逆相のフリップフロップ機能を構成することができる。しかし、この場合、一方のラッチのみの電源をスリープモード中に維持するフリップフロップに比べてリーク電流が概ね倍増し、また閾値電圧の高いトランジスタを使って構成するのでセル面積が増加するという問題がある。   The first countermeasure is to maintain the power supply of both the master latch and the slave latch during the sleep mode. As a result, appropriate data is held in either the master latch or the slave latch regardless of which clock phase is fixed, so flip-flop cells that do not distinguish between positive and negative phases are used to reverse the positive and negative phases. A phase flip-flop function can be configured. However, in this case, the leakage current is almost doubled compared to the flip-flop that maintains the power supply of only one latch during the sleep mode, and the cell area is increased because it is configured using a transistor having a high threshold voltage. is there.

第2の対策は、マスターラッチとスレーブラッチとは別に、状態保持用のラッチまたはフリップフロップを追加することである。しかし、この場合も、セル面積が増加する問題がある。   A second countermeasure is to add a state holding latch or flip-flop separately from the master latch and the slave latch. However, even in this case, there is a problem that the cell area increases.

以上のように、マスターラッチかスレーブラッチのうちの一方のみにスリープモード中の電源維持によるデータ保持機能を備えたリテンションフリップフロップセルを使って、正相のリテンションフリップフロップとともに、逆相クロックや位相可変クロックの接続されたリテンションフリップフロップを構成するには、従来技術では不十分である。新規に設計する場合は、このようなフリップフロップはリテンションを行わない仕様とすることもできる。しかし、IP(Intellectual Property)ベースの設計のように、既存の設計資産を流用する場合や、設計データを購入して利用する場合には、このようなフリップフロップを特定してリテンションの対象から除外することは困難である。IPを利用する設計者がリテンションすべきフリップフロップを特定することが困難であるために、すべてのフリップフロップをリテンション対象とすることがある。また、購入したIPの場合、RTLを改変することが契約上許されていない場合があり、リテンション対象外にするフリップフロップを適宜変更することができない。   As described above, using one of the master latch or slave latch with a retention flip-flop cell that has a data retention function by maintaining the power supply in the sleep mode, together with a positive-phase retention flip-flop, a reverse-phase clock and variable phase The prior art is insufficient to construct a retention flip-flop connected with a clock. In the case of a new design, such a flip-flop can be designed not to retain. However, when diverting existing design assets, such as IP (Intellectual Property) -based design, or when purchasing and using design data, these flip-flops are identified and excluded from retention. It is difficult to do. Since it is difficult for a designer who uses IP to specify a flip-flop to be retained, all flip-flops may be targeted for retention. Further, in the case of the purchased IP, there is a case where it is not permitted in the contract to modify the RTL, and the flip-flop excluded from the retention target cannot be appropriately changed.

本発明の目的は、マスターラッチかスレーブラッチのうちの一方のみにスリープモードなどの低消費電力モード中の電源維持によるデータ保持機能を備えたリテンションフリップフロップセルを1種類だけ使って、正相リテンションフリップフロップと、逆相リテンションフリップフロップと、正相と逆相の位相可変リテンションフリップフロップとを任意に構成することができるLSI設計方法を提供することである。   An object of the present invention is to use only one type of retention flip-flop cell having a data holding function by maintaining power in a low power consumption mode such as a sleep mode in only one of a master latch and a slave latch, and a positive phase retention flip-flop And an anti-phase retention flip-flop and a phase variable retention flip-flop of a normal phase and an anti-phase can be arbitrarily configured.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。   The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.

すなわち、LSI設計方法において、セルライブラリに、リテンションフリップフロップセルと正相用クロック固定セルと逆相用クロック固定セルを備える。   That is, in the LSI design method, the cell library includes a retention flip-flop cell, a positive phase clock fixed cell, and a reverse phase clock fixed cell.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、マスターラッチかスレーブラッチのうちの一方のみにスリープモードなどの低消費電力モード中の電源維持によるデータ保持機能を備えたリテンションフリップフロップセルを1種類だけ使って、正相リテンションフリップフロップと、逆相リテンションフリップフロップと、正相と逆相の位相可変リテンションフリップフロップとを任意に構成することができる。   That is, using only one type of retention flip-flop cell having a data holding function by maintaining power in a low power consumption mode such as a sleep mode in only one of the master latch and the slave latch, The phase retention flip-flop and the phase variable retention flip-flop of the normal phase and the reverse phase can be arbitrarily configured.

図1は、本発明の代表的な実施の形態に係るLSI設計方法のフローを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a flow of an LSI design method according to a typical embodiment of the present invention. 図2は、リテンションフリップフロップセルの一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a retention flip-flop cell. 図3は、正相用クロック固定セルと逆相用クロック固定セルの一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a positive phase clock fixed cell and a reverse phase clock fixed cell. 図4は、正相と逆相のリテンションフリップフロップを含むLSIの回路例である。FIG. 4 is an example of an LSI circuit including retention flip-flops of positive and negative phases. 図5は、図4に示したLSIの動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the LSI shown in FIG. 図6は、位相可変のリテンションフリップフロップを含むLSIの回路例である。FIG. 6 shows an example of an LSI circuit including a phase variable retention flip-flop.

1.実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
1. First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described. Reference numerals in the drawings referred to in parentheses in the outline description of the representative embodiments merely exemplify what are included in the concept of the components to which the reference numerals are attached.

〔1〕<正相用と逆相用のクロック固定セルを備えるLSI設計法>
低消費電力モードにおいて一部の回路への電源供給を停止しリテンションフリップフロップによってデータを保持するLSIのネットリスト(4)を生成するLSI設計方法(70)であって、以下のように構成される。
[1] <LSI design method including clock fixed cells for normal phase and reverse phase>
An LSI design method (70) for generating an LSI netlist (4) in which power supply to a part of circuits is stopped in a low power consumption mode and data is retained by a retention flip-flop, and is configured as follows. The

セルライブラリ(1)を備え、前記セルライブラリは、リテンションフリップフロップセル(10)と第1のクロック固定セル(20)と第2のクロック固定セル(30)とを含む。   The cell library (1) includes a retention flip-flop cell (10), a first clock fixed cell (20), and a second clock fixed cell (30).

前記リテンションフリップフロップセルは、クロック入力端子(11)とデータ入力端子(12)とデータ出力端子(13)とを備え、マスターラッチ(14)とスレーブラッチ(15)を含んで構成され、前記スレーブラッチは前記低消費電力モード中に前記クロック入力端子が第1電圧レベルにあるときに前記データ出力端子に出力するデータを保持する。   The retention flip-flop cell includes a clock input terminal (11), a data input terminal (12), and a data output terminal (13), and includes a master latch (14) and a slave latch (15). Holds data to be output to the data output terminal when the clock input terminal is at the first voltage level during the low power consumption mode.

前記第1のクロック固定回路セルは、クロック入力端子(21)と前記リテンションフリップフロップへのクロック出力端子(23)を備え、前記低消費電力モードに遷移するときに、前記クロック入力端子が第1電圧レベルにある期間に前記クロック出力端子を前記第1電圧レベルに固定し、前記低消費電力モード中に前記クロック出力端子を前記第1電圧レベルに保持する回路(24)を含んで構成されている。   The first clock fixed circuit cell includes a clock input terminal (21) and a clock output terminal (23) to the retention flip-flop, and the clock input terminal is the first when the transition to the low power consumption mode is made. A circuit (24) for fixing the clock output terminal to the first voltage level during a period of the voltage level and holding the clock output terminal at the first voltage level during the low power consumption mode; Yes.

前記第2のクロック固定回路セルは、クロック入力端子(31)と前記リテンションフリップフロップへのクロック出力端子(33)を備え、前記低消費電力モードに遷移するときに、前記クロック入力端子が第2電圧レベルにある期間の1/2クロック周期後に前記クロック出力端子を前記第1電圧レベルに固定し、前記低消費電力モード中に前記クロック出力端子を前記第1電圧レベルに保持する回路(35)を含んで構成されている。   The second clock fixed circuit cell includes a clock input terminal (31) and a clock output terminal (33) to the retention flip-flop, and the clock input terminal is the second when the transition to the low power consumption mode is made. A circuit (35) for fixing the clock output terminal to the first voltage level after ½ clock period of a period at the voltage level and holding the clock output terminal at the first voltage level during the low power consumption mode. It is comprised including.

これにより、スレーブラッチのみにスリープモードなどの低消費電力モード中の電源維持によるデータ保持機能を備えたリテンションフリップフロップセルを1種類だけ使って、正相のリテンションフリップフロップと、逆相のリテンションフリップフロップと、正相と逆相の位相可変のリテンションフリップフロップとを任意に構成することができる。   As a result, only one type of retention flip-flop cell that has a data retention function by maintaining power in the low power consumption mode such as the sleep mode is used for the slave latch, and the normal-phase retention flip-flop and the reverse-phase retention flip-flop. In addition, it is possible to arbitrarily configure a retention flip-flop having a variable phase between the normal phase and the reverse phase.

〔2〕<リテンションフリップフロップセルの回路>
項1のLSI設計方法であって、以下のように構成される。
[2] <Retention flip-flop cell circuit>
The LSI design method according to Item 1, which is configured as follows.

前記リテンションフリップフロップセルにおいて前記マスターラッチは、前記低消費電力モードの期間に電源供給が遮断される電源線(42)に接続される。   In the retention flip-flop cell, the master latch is connected to a power supply line (42) in which power supply is cut off during the low power consumption mode.

前記リテンションフリップフロップセルにおいて前記スレーブラッチは、前記低消費電力モードの期間に電源供給が維持される電源線(41)に接続され、前記クロック入力端子が第1電圧レベルにある場合には、前記データ出力端子に出力されるデータを保持し、前記クロック入力端子が第2電圧レベルにある場合には、前記マスターラッチの出力を取り込む。   In the retention flip-flop cell, the slave latch is connected to a power supply line (41) in which power supply is maintained during the low power consumption mode, and when the clock input terminal is at the first voltage level, the data When the data output to the output terminal is held and the clock input terminal is at the second voltage level, the output of the master latch is captured.

これにより、スレーブラッチのみにスリープモード中の電源維持によるデータ保持機能を備えたリテンションフリップフロップセルを1種類だけ使って、正相のリテンションフリップフロップと、逆相のリテンションフリップフロップと、正相と逆相の位相可変のリテンションフリップフロップとを任意に構成することができる。   As a result, only one type of retention flip-flop cell having a data holding function by maintaining the power supply in the sleep mode only in the slave latch is used, and the positive-phase retention flip-flop, the reverse-phase retention flip-flop, and the reverse of the normal phase. A phase-variable retention flip-flop can be arbitrarily configured.

〔3〕<クロック固定セルの回路>
項1または項2のLSI設計方法であって、以下のように構成される。
[3] <Clock fixed cell circuit>
The LSI design method according to Item 1 or 2, which is configured as follows.

前記第1のクロック固定回路セルは、リテンション制御信号入力端子(22)をさらに備え、前記低消費電力モード中にデータを保持するラッチ(24)を含んで構成され、前記クロック入力端子が第1電圧レベルにあるときに前記リテンション制御信号入力端子から入力される論理レベルを前記ラッチに転送する。   The first clock fixed circuit cell further includes a retention control signal input terminal (22), and includes a latch (24) for holding data during the low power consumption mode, and the clock input terminal is a first clock input terminal. When at the voltage level, the logic level input from the retention control signal input terminal is transferred to the latch.

前記第2のクロック固定回路セルは、リテンション制御信号入力端子(32)をさらに備え、前記低消費電力モード中にデータを保持するラッチ(34)とフリップフロップ(35)とを含んで構成され、前記クロック入力端子が第2電圧レベルにあるときに前記リテンション制御信号入力端子の入力される論理レベルを前記ラッチに転送し、前記クロック入力端子が第1電圧レベルから前記第2電圧レベルに遷移するときに前記ラッチの出力を前記フリップフロップに転送する。   The second clock fixed circuit cell further includes a retention control signal input terminal (32), and includes a latch (34) and a flip-flop (35) for holding data during the low power consumption mode. When the clock input terminal is at the second voltage level, the logic level input to the retention control signal input terminal is transferred to the latch, and the clock input terminal transitions from the first voltage level to the second voltage level. Sometimes the output of the latch is transferred to the flip-flop.

これにより、リテンション制御信号により、前記第1と第2のクロック固定セルのそれぞれを制御することができる。   Thus, each of the first and second clock fixed cells can be controlled by the retention control signal.

〔4〕<正相クロックと逆相クロックのそれぞれに対するクロック固定セル挿入>
項1、項2または項3のLSI設計方法であって、前記LSI設計方法は、以下のステップを含んで構成される。
[4] <Clock fixed cell insertion for each of normal phase clock and reverse phase clock>
Item 4. The LSI design method according to Item 1, Item 2, or Item 3, wherein the LSI design method includes the following steps.

高位論理記述(2)から複数のフリップフロップを含む論理回路を生成する(ステップ72)。   A logic circuit including a plurality of flip-flops is generated from the high-level logic description (2) (step 72).

その後、前記複数のフリップフロップの全部または一部に、前記リテンションフリップフロップセルをテクノロジマッピングしてリテンションフリップフロップとする(ステップ74)。   Thereafter, the retention flip-flop cell is technology-mapped to all or a part of the plurality of flip-flops to form a retention flip-flop (step 74).

その後、前記リテンションフリップフロップのクロック入力端子に接続されているクロックのクロック位相を解析する(ステップ75)。   Thereafter, the clock phase of the clock connected to the clock input terminal of the retention flip-flop is analyzed (step 75).

前記クロック位相が正相のときには、前記第1のクロック固定回路セルを前記論理回路の前記リテンションフリップフロップのクロック入力端子の入力部に挿入する(ステップ76)。   When the clock phase is positive, the first clock fixed circuit cell is inserted into the input portion of the clock input terminal of the retention flip-flop of the logic circuit (step 76).

前記クロック位相が逆相のときには、前記第2のクロック固定回路セルを前記論理回路の前記リテンションフリップフロップのクロック入力端子の入力部に挿入する(ステップ76)。   When the clock phase is reversed, the second clock fixed circuit cell is inserted into the input portion of the clock input terminal of the retention flip-flop of the logic circuit (step 76).

その後、前記論理回路を前記ネットリストとして生成する(ステップ77)。   Thereafter, the logic circuit is generated as the net list (step 77).

これにより、前記第1または第2のクロック固定セルが、リテンションフリップフロップを駆動するクロックの位相に応じて適切に、ネットリストに自動挿入される。   As a result, the first or second clock fixed cell is automatically inserted into the netlist appropriately according to the phase of the clock driving the retention flip-flop.

〔5〕<電源仕様によりリテンションフリップフロップを特定>
項4のLSI設計方法であって、電源仕様(3)をさらに入力し、前記電源仕様に基づいて、前記複数のフリップフロップのうち前記低消費電力モードでデータを保持すべきリテンションフリップフロップを特定する(ステップ73)。
[5] <Retention flip-flop specified by power supply specification>
4. The LSI design method according to item 4, wherein a power supply specification (3) is further input, and a retention flip-flop that should hold data in the low power consumption mode is specified from the plurality of flip-flops based on the power supply specification (Step 73).

これにより、リテンションフリップフロップをマッピングするフリップフロップをリテンションの必要なものに限定することができる。   As a result, flip-flops that map retention flip-flops can be limited to those requiring retention.

2.実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
2. Details of Embodiments Embodiments will be further described in detail.

〔実施の形態1〕LSI設計方法のフロー
図1は、本発明の代表的な実施の形態に係るLSI設計方法のフローを示す図である。
[First Embodiment] Flow of LSI Design Method FIG. 1 is a diagram showing a flow of an LSI design method according to a typical embodiment of the present invention.

まず、低消費電力モード中の状態(データ)保持を実現するための従来の設計手法について説明する。   First, a conventional design method for realizing state (data) retention during the low power consumption mode will be described.

入力されたRTL2などの高位論理記述に対して、エラボレーション(ステップ71)や論理最適化(ステップ72)を行った後、リテンション対象のフリップフロップ(F/F)を抽出する(ステップ73)。リテンション対象のフリップフロップは、電源仕様3に基づいて抽出される。電源仕様3には、どのフリップフロップがリテンション対象か、あるいは、それらのフリップフロップがどの制御信号でリテンションの制御を受けるか、などの情報が記述されており、その情報に基づいてリテンション対象のフリップフロップが抽出される。電源仕様3は、例えばCPF(Common Power Format)やUPF(Unified Power Format)といったフォーマットで記述することができる。   Elaboration (step 71) and logic optimization (step 72) are performed on the input high-level logic description such as RTL2, and then the retention target flip-flop (F / F) is extracted (step 73). The retention target flip-flop is extracted based on the power supply specification 3. The power supply specification 3 describes information such as which flip-flops are to be retained or which control signals are to be subjected to retention control. Based on the information, the flip-flops to be retained are described. Are extracted. The power supply specification 3 can be described in a format such as CPF (Common Power Format) or UPF (Unified Power Format).

次に、抽出したリテンション対象のフリップフロップに対して、セルライブラリ1を参照してリテンションフリップフロップセル10がマッピングされ(ステップ74)、ネットリスト4として出力される(ステップ77)。   Next, the retention flip-flop cell 10 is mapped to the extracted flip-flop to be retained with reference to the cell library 1 (step 74), and is output as the netlist 4 (step 77).

従来の設計手法によれば、正相と逆相のフリップフロップが混在した場合、あるいは、モードによって正相と逆相の位相可変フリップフロップが存在した場合には、既に述べたような方法によらなければ、適切に設計することはできなかった。すなわち、正相用と逆相用のリテンションフリップフロップセルを予めセルライブラリに備え、RTLで逆相や位相可変のフリップフロップを特定して適切にマッピングする。あるいは、正相用としても逆相用としても機能するリテンションフリップフロップセルを予めセルライブラリに備えておく必要があった。   According to the conventional design method, when the normal-phase and negative-phase flip-flops are mixed, or when the normal-phase and negative-phase flip-flops exist depending on the mode, the method described above is used. Without it, it could not be designed properly. That is, the normal-phase and reverse-phase retention flip-flop cells are provided in the cell library in advance, and the reverse-phase and phase-variable flip-flops are specified by RTL and appropriately mapped. Alternatively, a retention flip-flop cell that functions both for the normal phase and for the reverse phase needs to be provided in the cell library in advance.

そこで、本発明の代表的な実施形態においては、セルライブラリ1にさらに正相用クロック固定セル20と逆相用クロック固定セル30とを予め備える。まず従来の設計方法と同様に、入力されたRTL2などの高位論理記述に対して、エラボレーション(ステップ71)や論理最適化(ステップ72)を行った後、リテンション対象のフリップフロップ(F/F)を抽出する(ステップ73)。   Therefore, in a typical embodiment of the present invention, the cell library 1 is further provided with a normal phase clock fixed cell 20 and a reverse phase clock fixed cell 30 in advance. First, as in the conventional design method, elaboration (step 71) and logic optimization (step 72) are performed on the input high-level logic description such as RTL2, and then the flip-flop (F / F) to be retained ) Is extracted (step 73).

テクノロジマッピング(ステップ74)では、抽出されたリテンション対象のフリップフロップにセルライブラリ1を参照してリテンションフリップフロップセル10をマッピングする。このリテンションフリップフロップセル10は、一律に正相用のリテンションフリップフロップセルでよい。   In technology mapping (step 74), the retention flip-flop cell 10 is mapped to the extracted retention target flip-flop with reference to the cell library 1. The retention flip-flop cell 10 may be a positive-phase retention flip-flop cell.

次に、クロックの位相解析を行う(ステップ75)。クロックの位相解析では、クロックライン上の論理を解析して、逆相クロックや位相可変クロックを抽出する。   Next, clock phase analysis is performed (step 75). In the clock phase analysis, the logic on the clock line is analyzed to extract a reverse phase clock or a phase variable clock.

次に、クロック固定セルの挿入を行う(ステップ76)。クロック固定セルの挿入(ステップ76)では、抽出したクロックラインにステップ73で抽出したリテンション対象フリップフロップが繋がっているかどうかを判定する。もし繋がっていれば、それぞれのクロックに対してステップ75におけるクロックの位相解析で求めたクロック位相に応じて、適切なクロック固定セルを挿入する。ステップ73で抽出したリテンション対象フリップフロップに正相クロックが繋がっていれば正相用クロック固定セル20を挿入し、逆相クロックが繋がっていれば逆相用クロック固定セル30を挿入する。   Next, a clock fixed cell is inserted (step 76). In the insertion of the clock fixed cell (step 76), it is determined whether or not the retention target flip-flop extracted in step 73 is connected to the extracted clock line. If they are connected, an appropriate clock fixed cell is inserted in accordance with the clock phase obtained by the clock phase analysis in step 75 for each clock. If the positive phase clock is connected to the retention target flip-flop extracted in step 73, the normal phase clock fixed cell 20 is inserted, and if the reverse phase clock is connected, the negative phase clock fixed cell 30 is inserted.

最後に、完成したネットリスト4を出力する(ステップ77)。   Finally, the completed netlist 4 is output (step 77).

〔実施の形態2〕セルの回路例
図2は、セルライブラリ1に含まれるリテンションフリップフロップセル10の一例を示す回路図であり、図3は、正相用クロック固定セル20と逆相用クロック固定セル30の一例を示す回路図である。
[Embodiment 2] Cell Circuit Example FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a retention flip-flop cell 10 included in the cell library 1, and FIG. 3 shows a normal phase clock fixed cell 20 and a reverse phase clock fixed. 3 is a circuit diagram showing an example of a cell 30. FIG.

図2に示すリテンションフリップフロップセル10は、クロック入力端子11とデータ入力端子12とデータ出力端子13を備え、マスターラッチ14とスレーブラッチ15によって構成されている。データ入力端子12から入力されたデータは、クロック入力端子11がローレベルの期間にマスターラッチ14に取り込まれハイレベルの期間に保持される。マスターラッチ14の出力はクロック入力端子11がハイレベルの期間にスレーブラッチ15に取り込まれローレベルの期間に保持され、セルのデータ出力端子13に出力される。通常動作モードでは、入力されるクロックに対し、立上りエッジセンシティブなフリップフロップとして機能する。   The retention flip-flop cell 10 shown in FIG. 2 includes a clock input terminal 11, a data input terminal 12, and a data output terminal 13, and includes a master latch 14 and a slave latch 15. Data input from the data input terminal 12 is taken into the master latch 14 when the clock input terminal 11 is at a low level and is held at a high level. The output of the master latch 14 is taken into the slave latch 15 when the clock input terminal 11 is at a high level, held during a low level period, and output to the data output terminal 13 of the cell. In the normal operation mode, it functions as a rising edge sensitive flip-flop for the input clock.

マスターラッチは、低消費電力モードでは電源供給が遮断される電源線42に接続されており、スレーブラッチは、低消費電力モードでも電源供給が維持される電源線41に接続されている。マスターラッチ14は、低消費電力モードでは電源供給を遮断されるので、データを保持することはできないが、スレーブラッチ15は電源供給が維持されるので、データを保持することができる。スレーブラッチ15は低消費電力モードでも電源供給が維持されるが、クロックがハイレベルであると、電源供給が遮断され保持すべきデータが消失したマスターラッチ14の出力するデータを取り込んでしまうので、クロックはローレベルに固定する必要がある。   The master latch is connected to the power supply line 42 that is cut off in the low power consumption mode, and the slave latch is connected to the power supply line 41 that is maintained in the low power consumption mode. The master latch 14 is not able to hold data because the power supply is cut off in the low power consumption mode, but the slave latch 15 can hold data because the power supply is maintained. The slave latch 15 maintains power supply even in the low power consumption mode. However, if the clock is at a high level, the power supply is cut off, and the data output from the master latch 14 in which data to be retained is lost is captured. The clock must be fixed at a low level.

スレーブラッチは、マスターラッチと比較して高閾値のトランジスタを使って構成すると好適である。マスターラッチは低消費電力モードでは、電源供給が遮断されるのでリーク電流を発生させないが、スレーブラッチは、電源が維持されるのでリーク電流を発生させる。高閾値のトランジスタを使って構成することにより、電源供給が維持されてもリーク電流を低く抑えることができる。一般に、高閾値のトランジスタを使って回路を構成するとセル面積は大きくなるので、必要最小限に留めるべきである。このリテンションフリップフロップセルについては、低消費電力モードでも電源が維持されるスレーブラッチのみを高閾値のトランジスタを使って構成すると好適である。   The slave latch is preferably configured using a transistor having a higher threshold value than that of the master latch. In the low power consumption mode, the master latch does not generate a leakage current because the power supply is cut off, but the slave latch generates a leakage current because the power is maintained. By using a high-threshold transistor, leakage current can be kept low even when power supply is maintained. In general, when a circuit is configured using transistors having a high threshold value, the cell area becomes large. Therefore, it should be kept to a minimum. With respect to the retention flip-flop cell, it is preferable that only a slave latch whose power is maintained even in the low power consumption mode is configured using a high threshold transistor.

図3において(a)に示す正相用クロック固定セル20は、クロック入力端子21とリテンション制御信号入力端子22とクロック出力端子23を備え、クロックがハイレベルの時にデータを保持するネガティブラッチ24とANDゲート26で構成されている。リテンション制御信号入力端子22がハイレベルの期間は、クロック入力端子21に入力されるクロックをそのままクロック出力端子23に出力する。リテンション制御信号入力端子22がローレベルに変化した後、クロック入力端子21に入力されるクロックがハイレベルになったタイミングで、クロック出力端子23をローレベルに固定する。ネガティブラッチ24とANDゲート26は、低消費電力モードでも電源供給が維持される電源41に接続されており、低消費電力モードの期間、ネガティブラッチ24がデータを保持し、クロック出力端子23をローレベルに固定する。   A positive phase clock fixed cell 20 shown in FIG. 3A includes a clock input terminal 21, a retention control signal input terminal 22, and a clock output terminal 23. The negative latch 24 holds data when the clock is at a high level. An AND gate 26 is used. While the retention control signal input terminal 22 is at a high level, the clock input to the clock input terminal 21 is output to the clock output terminal 23 as it is. After the retention control signal input terminal 22 changes to low level, the clock output terminal 23 is fixed to low level at the timing when the clock input to the clock input terminal 21 becomes high level. The negative latch 24 and the AND gate 26 are connected to a power supply 41 that maintains power supply even in the low power consumption mode. During the low power consumption mode, the negative latch 24 holds data and sets the clock output terminal 23 to the low power consumption mode. Fix to level.

図3において(b)に示す逆相用クロック固定セル30は、クロック入力端子31とリテンション制御信号入力端子32とクロック出力端子33を備え、クロックがローレベルの時にデータを保持するポジティブラッチ34とフリップフロップ35とANDゲート36で構成されている。リテンション制御信号入力端子32がハイレベルの期間は、クロック入力端子31に入力されるクロックをそのままクロック出力端子33に出力する。リテンション制御信号入力端子32がローレベルに変化した後、クロック入力端子31に入力されるクロックがローレベルになったタイミングから半サイクル(1/2クロック周期)遅延させて、クロック出力端子33をローレベルに固定する。ポジティブラッチ34とフリップフロップ35とANDゲート36は、低消費電力モードでも電源供給が維持される電源41に接続されており、低消費電力モードの期間、ポジティブラッチ34がデータを保持し、クロック出力端子33をローレベルに固定する。   3B includes a clock input terminal 31, a retention control signal input terminal 32, and a clock output terminal 33. The positive latch 34 holds data when the clock is at a low level. A flip-flop 35 and an AND gate 36 are included. While the retention control signal input terminal 32 is at the high level, the clock input to the clock input terminal 31 is output to the clock output terminal 33 as it is. After the retention control signal input terminal 32 changes to the low level, the clock output terminal 33 is set to the low level with a delay of a half cycle (1/2 clock period) from the timing when the clock input to the clock input terminal 31 becomes the low level. Fix to level. The positive latch 34, the flip-flop 35, and the AND gate 36 are connected to a power supply 41 that maintains power supply even in the low power consumption mode. During the low power consumption mode, the positive latch 34 holds data and outputs a clock. The terminal 33 is fixed at a low level.

本実施の形態においては、リテンションフリップフロップが低消費電力モードにおいてスレーブラッチのみでデータを保持し、保持するためにクロックをローレベルに固定する必要がある場合について説明したが、本発明はこれには限定されない。スレーブラッチに代えてマスターラッチのみでデータを保持するリテンションフリップフロップを用いる場合、保持するためにクロックをハイレベルに固定する必要がある場合など、他の組み合わせであってもよい。リテンションフリップフロップが低消費電力モードにおいてデータを保持するために固定すべきクロックの論理レベルと、正相用と逆相用のクロック固定セルがクロックを固定すべき論理レベルを、適宜整合させることにより、任意の組み合わせで実施することができる。   In this embodiment mode, the case where the retention flip-flop holds data only by the slave latch in the low power consumption mode and the clock needs to be fixed at a low level in order to hold the data has been described. Is not limited. In the case of using a retention flip-flop that holds data only by the master latch instead of the slave latch, other combinations may be used, such as when the clock needs to be fixed at a high level for holding. By appropriately matching the logic level of the clock that the retention flip-flop should fix to hold data in the low power consumption mode and the logic level that the clock fixing cell for the positive phase and the reverse phase should fix the clock , Can be implemented in any combination.

〔実施の形態3〕設計されたLSIの回路例1(正相と逆相のフリップフロップの混在)
次に、上で説明した設計方法よって設計されたLSIの回路の一例について説明する。
[Third Embodiment] Circuit Example 1 of a Designed LSI (Mixed Normal Phase and Reverse Phase Flip-Flops)
Next, an example of an LSI circuit designed by the design method described above will be described.

図4は、正相と逆相のリテンションフリップフロップを含むLSIの回路例である。   FIG. 4 is an example of an LSI circuit including retention flip-flops of positive and negative phases.

リテンションフリップフロップ10−1と10−2に供給されているクロックclk1(46)は、クロックclk44と同相で、いわゆる正相クロックであり、リテンションフリップフロップ10−3と10−4に供給されているクロックclk2(47)は、クロックclk44が反転されたクロックclkb45と同相でいわゆる逆相クロックである。リテンションフリップフロップ10−1、10−2、10−3、および10−4は、駆動するクロックが正相であるか逆相であるかにかかわらず、リテンションフリップフロップセル10が一律にマッピングされている。リテンションフリップフロップセル10は、マスターラッチとスレーブラッチで構成され、マスターラッチは低消費電力モードの期間に電源供給が遮断される電源線42に接続されており、スレーブラッチは低消費電力モードの期間中も電源供給が維持される電源線41に接続されている。   The clock clk1 (46) supplied to the retention flip-flops 10-1 and 10-2 is a so-called positive phase clock in phase with the clock clk44, and is supplied to the retention flip-flops 10-3 and 10-4. The clock clk2 (47) is a so-called opposite phase clock having the same phase as the clock clkb45 obtained by inverting the clock clk44. In the retention flip-flops 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4, the retention flip-flop cells 10 are uniformly mapped regardless of whether the clock to be driven is in the normal phase or the reverse phase. . The retention flip-flop cell 10 includes a master latch and a slave latch. The master latch is connected to a power supply line 42 that is cut off in power supply during the low power consumption mode, and the slave latch is in the low power consumption mode. Are also connected to a power line 41 that maintains power supply.

正相のリテンションフリップフロップ10−1と10−2に供給されているクロック信号線には、正相用クロック固定セル20−1が挿入されており、逆相のリテンションフリップフロップ10−3と10−4に供給されているクロック信号線には、逆相用クロック固定セル30−1が挿入されている。正相用と逆相用クロック固定セル20−1、30−1には、低消費電力モードの期間中に保持すべきデータをリテンションフリップフロップに保持させるための制御信号であるリテンション制御信号retb43が接続されている。正相用と逆相用クロック固定セル20−1、30−1は、低消費電力モードの期間中も電源供給が維持されている電源線41が接続されている。   The clock signal lines supplied to the positive-phase retention flip-flops 10-1 and 10-2 are inserted with the positive-phase clock fixed cell 20-1, and the reverse-phase retention flip-flops 10-3 and 10-2 are inserted. The clock fixed line 30-1 for reverse phase is inserted in the clock signal line supplied to -4. Retention control signal retb43, which is a control signal for causing the retention flip-flop to retain data to be retained during the low power consumption mode, is provided in the positive-phase and reverse-phase clock fixed cells 20-1 and 30-1. It is connected. The positive-phase and negative-phase clock fixed cells 20-1 and 30-1 are connected to a power supply line 41 that maintains power supply even during the low power consumption mode.

図5は、図4に示したLSIの動作を説明するタイミングチャートである。   FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the LSI shown in FIG.

リテンション制御信号retbは、低消費電力モードの期間中に保持すべきデータをリテンションフリップフロップに保持させるための制御信号である。通常動作モードではハイレベルであり、低消費電力モードで電源供給が遮断される前にローレベルに変化し、通常動作モードに復帰するときには、電源供給が回復された後に、ローレベルからハイレベルに変化する。   The retention control signal retb is a control signal for causing the retention flip-flop to hold data to be held during the low power consumption mode. It is high level in normal operation mode, changes to low level before power supply is cut off in low power consumption mode, and returns to normal operation mode, after power supply is restored, it changes from low level to high level. Change.

クロックclkは、LSI全体に共通するいわゆる正相のクロックであり、クロックclkbはその反転クロックである。反転するインバータが低消費電力モードの期間に電源供給が遮断される電源線42に接続されているため、低消費電力モードのT5からT8の期間は、電圧レベルが不定となる。   The clock clk is a so-called positive phase clock common to the entire LSI, and the clock clkb is an inverted clock thereof. Since the inverter to be inverted is connected to the power supply line 42 from which power supply is cut off during the low power consumption mode, the voltage level is indefinite during the period T5 to T8 in the low power consumption mode.

正相用クロック固定セル20−1は、通常動作モードではクロックclkをそのままクロックclk1として出力する。通常動作モードから低消費電力モードに遷移するときには、リテンション制御信号retbがT2とT3の間の時刻にローレベルに変化したのを受けて、クロックclkの次の立上り(時刻T3)から、クロックclk1をローレベルに固定して出力する。通常動作モードに復帰するときは、リテンション制御信号retbがT8とT9の間の時刻にハイレベルに変化したのを受けて、クロックclkの次の立上り(時刻T9)から、クロックclk1にclkと同じクロックを出力する。   The positive-phase clock fixed cell 20-1 outputs the clock clk as it is as the clock clk1 in the normal operation mode. When transitioning from the normal operation mode to the low power consumption mode, in response to the retention control signal retb changing to a low level at a time between T2 and T3, the clock clk1 starts from the next rising edge (time T3) of the clock clk. Is output at a fixed low level. When returning to the normal operation mode, in response to the retention control signal retb changing to a high level at a time between T8 and T9, the clock clk1 is the same as clk from the next rising edge of the clock clk (time T9). Output the clock.

逆相用クロック固定セル30−1は、通常動作モードでは反転クロックclkbをそのままクロックclk2として出力する。通常動作モードから低消費電力モードに遷移するときには、リテンション制御信号retbがT2とT3の間の時刻にローレベルに変化したのを受けて、クロックclkの次の立上り(時刻T3)から半サイクル遅延させた時刻T4から、クロックclk2をローレベルに固定して出力する。通常動作モードに復帰するときは、リテンション制御信号retbがT8とT9の間の時刻にハイレベルに変化したのを受けて、クロックclkの次の立上り(時刻T9)から半サイクル遅延させた時刻T10から、クロックclk2にclkbと同じクロックを出力する。半サイクル遅延させることによって、反転クロックclkbがローレベルである期間にローレベル固定とその解除を行うことができ、そのため、clk2にハザードパルスを発生させることがない。   The reverse-phase clock fixed cell 30-1 outputs the inverted clock clkb as it is as the clock clk2 in the normal operation mode. When transitioning from the normal operation mode to the low power consumption mode, a half cycle delay from the next rising edge (time T3) of the clock clk in response to the retention control signal retb changing to a low level at a time between T2 and T3 From the time T4, the clock clk2 is fixed to the low level and output. When returning to the normal operation mode, in response to the retention control signal retb changing to a high level at a time between T8 and T9, a time T10 delayed by a half cycle from the next rising edge (time T9) of the clock clk. To output the same clock as clkb to the clock clk2. By delaying the half cycle, the low level can be fixed and released while the inverted clock clkb is at the low level. Therefore, no hazard pulse is generated in clk2.

クロックclk1とclk2は、通常動作モードでは、それぞれ正相クロックclkと逆相クロックclkbと同じクロックとなるので、クロックclk1で駆動されるリテンションフリップフロップ10−1と10−2は正相フリップフロップとして機能し、クロックclk2で駆動されるリテンションフリップフロップ10−3と10−4は逆相フリップフロップとして機能する。低消費電力モードでは、クロックclk1とclk2はどちらもローレベルに固定されるので、リテンションフリップフロップ10−1、10−2、10−3、および10−4は、電源供給が維持されているスレーブラッチ側でデータを保持することができる。   In the normal operation mode, the clocks clk1 and clk2 are the same clocks as the normal phase clock clk and the reverse phase clock clkb, respectively. Therefore, the retention flip-flops 10-1 and 10-2 driven by the clock clk1 are the positive phase flip-flops. The retention flip-flops 10-3 and 10-4 that function and are driven by the clock clk2 function as reverse-phase flip-flops. In the low power consumption mode, the clocks clk1 and clk2 are both fixed at a low level, so that the retention flip-flops 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 are slaves whose power supply is maintained. Data can be held on the latch side.

以上のように、正相用クロック固定セルまたは逆相用クロック固定セルを、リテンションフリップフロップを駆動するクロックの位相に応じて適切に挿入することにより、同じリテンションフリップフロップセルを正相フリップフロップとしても逆相フリップフロップとしても、マッピングすることができる。また、正相用クロック固定セルと逆相用クロック固定セルは、それぞれ、低消費電力モードでは、クロックclk1とclk2はどちらもローレベルに固定するので、上記同じリテンションフリップフロップセルは、スレーブラッチ側のみが電源供給を維持される、比較的面積の小さいセルで構成することができる。   As described above, the same retention flip-flop cell can be used as a normal-phase flip-flop by properly inserting the positive-phase clock fixed cell or the reverse-phase clock fixed cell according to the phase of the clock that drives the retention flip-flop. It can also be mapped as a reverse phase flip-flop. In addition, since the clock clk1 and clk2 are fixed at low level in the low power consumption mode, the same retention flip-flop cell is only on the slave latch side. However, it can be constituted by a cell having a relatively small area in which power supply is maintained.

〔実施の形態4〕設計されたLSIの回路例2(位相可変のフリップフロップ)
次に、上で説明した設計方法よって設計されたLSIの回路の別の例について説明する。
[Embodiment 4] Circuit Example 2 of Designed LSI (Phase Variable Flip-Flop)
Next, another example of an LSI circuit designed by the design method described above will be described.

図6は、動作モードによって正相と逆相が切り替えられるいわゆる位相可変のリテンションフリップフロップを含むLSIの回路例である。   FIG. 6 is a circuit example of an LSI including a so-called variable phase retention flip-flop in which the normal phase and the reverse phase are switched depending on the operation mode.

正相リテンションフリップフロップ10−1、10−2と正相用クロック固定セル20−1は、図4に示したLSIと同様である。リテンションフリップフロップ10−5と10−6は、動作モードによって正相と逆相が切り替えられるいわゆる位相可変のリテンションフリップフロップである。動作モード制御信号mode61に基づいて、リテンションフリップフロップ10−5と10−6を駆動するクロックの位相が可変される。排他的論理和ゲート62の機能により、動作モード制御信号mode61がローレベルの時クロック63は正相になり、ハイレベルの時クロック63は逆相になる。   The positive-phase retention flip-flops 10-1 and 10-2 and the positive-phase clock fixed cell 20-1 are the same as the LSI shown in FIG. The retention flip-flops 10-5 and 10-6 are so-called variable phase retention flip-flops that can be switched between the normal phase and the reverse phase depending on the operation mode. Based on the operation mode control signal mode 61, the phase of the clock that drives the retention flip-flops 10-5 and 10-6 is varied. Due to the function of the exclusive OR gate 62, the clock 63 is in the positive phase when the operation mode control signal mode 61 is at the low level, and the clock 63 is in the reverse phase when the operation mode control signal mode 61 is at the high level.

リテンションフリップフロップ10−5と10−6のクロック入力には、位相可変クロック固定セル50が挿入されている。位相可変クロック固定セル50は、クロック入力端子51、リテンション信号入力端子52、動作モード制御信号入力端子53、およびクロック出力端子54を備えている。位相可変クロック固定セル50は、正相用クロック固定セル20−2と逆相用クロック固定セル30−2とセレクタ55を備え、mode61によって与えられる動作モードに基づいて、一方のクロック固定セルを機能させる。mode61がローレベルで、入力されるクロック63が正相となる動作モードにおいては、セレクタ55が正相用クロック固定セル20−2の出力を選択してクロック出力端子54を経て、リテンションフリップフロップ10−5と10−6を駆動するクロックclk3(64)を出力する。クロックclk3(64)には、通常動作では正相クロックが出力され、低消費電力モードの期間はローレベルに固定される。この動作モードでは、リテンションフリップフロップ10−5と10−6は正相フリップフロップとして動作していているので、それと整合させるために正相用クロック固定セル20が選択されている。   A phase variable clock fixed cell 50 is inserted in the clock inputs of the retention flip-flops 10-5 and 10-6. The phase variable clock fixed cell 50 includes a clock input terminal 51, a retention signal input terminal 52, an operation mode control signal input terminal 53, and a clock output terminal 54. The phase variable clock fixed cell 50 includes a normal phase clock fixed cell 20-2, a reverse phase clock fixed cell 30-2, and a selector 55. One of the clock fixed cells functions according to the operation mode given by the mode 61. Let In an operation mode in which the mode 61 is at a low level and the input clock 63 is in the positive phase, the selector 55 selects the output of the positive phase clock fixed cell 20-2, passes through the clock output terminal 54, and passes through the retention flip-flop 10. The clock clk3 (64) for driving -5 and 10-6 is output. A normal phase clock is output to the clock clk3 (64) in the normal operation, and is fixed to a low level during the low power consumption mode. In this operation mode, the retention flip-flops 10-5 and 10-6 operate as positive-phase flip-flops, so that the positive-phase clock fixed cell 20 is selected in order to match it.

mode61がハイレベルで、入力されるクロック63が逆相の動作モードにおいては、セレクタ55が逆相用クロック固定セル30−2の出力を選択してクロック出力端子54を経て、リテンションフリップフロップ10−5と10−6を駆動するクロックclk3(64)を出力する。クロックclk3(64)には、通常動作では逆相クロックが出力され、低消費電力モードの期間は半サイクル遅れてローレベルに固定される。この動作モードでは、リテンションフリップフロップ10−5と10−6は逆相フリップフロップとして動作していているので、それと整合させるために逆相用クロック固定セル30が選択されている。   In the operation mode in which the mode 61 is at a high level and the input clock 63 is in the opposite phase, the selector 55 selects the output of the opposite phase clock fixed cell 30-2 and passes through the clock output terminal 54 to the retention flip-flop 10-. The clock clk3 (64) for driving 5 and 10-6 is output. The clock clk3 (64) outputs a reverse phase clock in normal operation, and is fixed at a low level with a delay of a half cycle during the low power consumption mode. In this operation mode, since the retention flip-flops 10-5 and 10-6 operate as reverse-phase flip-flops, the reverse-phase clock fixed cell 30 is selected to match it.

以上のように、位相可変のリテンションフリップフロップに対しては、正相用クロック固定セルと逆相用クロック固定セルを組み合わせて、位相可変クロック固定セルを構成して挿入することにより、正相用または逆相用と同じリテンションフリップフロップセルを位相可変用としてもマッピングすることができる。   As described above, for phase variable retention flip-flops, a positive phase clock fixed cell and a negative phase clock fixed cell are combined to form a phase variable clock fixed cell and inserted. Alternatively, the same retention flip-flop cell as that for reverse phase can be mapped for phase variable.

位相可変クロック固定セルは、それ自体を、正相用クロック固定セルと逆相用クロック固定セルとは別個独立のライブラリセルとして同じセルライブラリに備えることもできるし、正相用クロック固定セルと逆相用クロック固定セルをインスタンスするマクロセルとして定義することもできる。   The phase variable clock fixed cell can be provided in the same cell library as a library cell independent of the normal phase clock fixed cell and the reverse phase clock fixed cell, or reverse to the normal phase clock fixed cell. It can also be defined as a macro cell that instantiates a phase clock fixed cell.

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.

例えば、上記実施の形態の説明では、信号それぞれについて、正論理または負論理であると仮定して説明したが、負論理として説明した信号を正論理の信号に置き換えるなどの変更は、適宜なし得るものである。   For example, in the description of the above embodiment, each signal has been described on the assumption that it is positive logic or negative logic. However, changes such as replacing a signal described as negative logic with a positive logic signal can be made as appropriate. Is.

また、上記実施の形態の説明では、リテンションフリップフロップやクロック固定セル内のフリップフロップやラッチについて、単純な回路のみ例示したが、論理的に同等の機能を有する別の回路によって構成することができる。またさらに、リセット機能やスキャン機能などを適宜追加したフリップフロップやラッチに置き換えることもできる。   In the description of the above embodiment, only a simple circuit is illustrated for the retention flip-flop and the flip-flop and latch in the clock fixed cell, but it can be configured by another circuit having a logically equivalent function. . Further, it can be replaced with a flip-flop or a latch to which a reset function, a scan function, etc. are appropriately added.

信号のレベルとして用いた「ハイレベル」、「ローレベル」、「第1の電圧レベル」および「第2の電圧レベル」は、データや状態などの情報を持つ論理レベルであれば足り、アナログの電圧レベルは、その設計において任意に定めることができる。   The “high level”, “low level”, “first voltage level”, and “second voltage level” used as the signal level need only be logic levels having information such as data and state, The voltage level can be arbitrarily determined in the design.

1 セルライブラリ
2 RTL
3 電源仕様
4 ネットリスト
10 リテンションフリップフロップセル
10−1、10−2 正相リテンションフリップフロップ
10−3、10−4 逆相リテンションフリップフロップ
10−5、10−6 位相可変のリテンションフリップフロップ
14 マスターラッチ
15 スレーブラッチ
20 正相用クロック固定セル
24 ラッチ
30 逆相用クロック固定セル
34 ラッチ
35 フリップフロップ
41 低消費電力モードで電源供給が維持される電源線
42 低消費電力モードで電源供給が遮断される電源線
43 リテンション制御信号
44 正相クロック
45 逆相クロック
70 LSI設計方法
74 テクノロジマッピング
75 クロックの位相解析
76 クロック固定セルの挿入
1 Cell library 2 RTL
3 Power supply specifications 4 Netlist 10 Retention flip-flop cell 10-1, 10-2 Positive phase retention flip-flop 10-3, 10-4 Reverse phase retention flip-flop 10-5, 10-6 Phase variable retention flip-flop 14 Master latch DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Slave latch 20 Positive phase clock fixed cell 24 Latch 30 Reverse phase clock fixed cell 34 Latch 35 Flip-flop 41 Power supply line 42 in which power supply is maintained in the low power consumption mode 42 Power supply is cut off in the low power consumption mode Power line 43 Retention control signal 44 Normal phase clock 45 Reverse phase clock 70 LSI design method 74 Technology mapping 75 Clock phase analysis 76 Insertion of clock fixed cell

Claims (5)

低消費電力モードにおいて一部の回路への電源供給を停止しリテンションフリップフロップによってデータを保持するLSIのネットリストを生成するLSI設計方法であって、
セルライブラリを備え、
前記セルライブラリは、リテンションフリップフロップセルと第1のクロック固定セルと第2のクロック固定セルとを含み、
前記リテンションフリップフロップセルは、クロック入力端子とデータ入力端子とデータ出力端子とを備え、マスターラッチとスレーブラッチを含んで構成され、前記スレーブラッチは前記低消費電力モード中に前記クロック入力端子が第1電圧レベルにあるときに前記データ出力端子に出力するデータを保持するものであり、
前記第1のクロック固定回路セルは、クロック入力端子と前記リテンションフリップフロップへのクロック出力端子を備え、前記低消費電力モードに遷移するときに、前記クロック入力端子が第1電圧レベルにある期間に前記クロック出力端子を前記第1電圧レベルに固定し、前記低消費電力モード中に前記クロック出力端子を前記第1電圧レベルに保持する回路を含んで構成されており、
前記第2のクロック固定回路セルは、クロック入力端子と前記リテンションフリップフロップへのクロック出力端子を備え、前記低消費電力モードに遷移するときに、前記クロック入力端子が第2電圧レベルにある期間の1/2クロック周期後に前記クロック出力端子を前記第1電圧レベルに固定し、前記低消費電力モード中に前記クロック出力端子を前記第1電圧レベルに保持する回路を含んで構成されている、
LSI設計方法。
An LSI design method for generating an LSI netlist for stopping power supply to some circuits in a low power consumption mode and retaining data by a retention flip-flop,
With cell library,
The cell library includes a retention flip-flop cell, a first clock fixed cell, and a second clock fixed cell,
The retention flip-flop cell includes a clock input terminal, a data input terminal, and a data output terminal, and includes a master latch and a slave latch. The slave latch has a first clock input terminal during the low power consumption mode. Holds data to be output to the data output terminal when at a voltage level,
The first clock fixed circuit cell includes a clock input terminal and a clock output terminal to the retention flip-flop, and when the clock input terminal is in the first voltage level when transitioning to the low power consumption mode. A circuit that fixes the clock output terminal to the first voltage level and holds the clock output terminal at the first voltage level during the low power consumption mode;
The second clock fixed circuit cell includes a clock input terminal and a clock output terminal to the retention flip-flop. When the second clock fixed circuit cell transitions to the low power consumption mode, the clock input terminal is at a second voltage level. A circuit for fixing the clock output terminal to the first voltage level after a ½ clock period and holding the clock output terminal at the first voltage level during the low power consumption mode;
LSI design method.
請求項1のLSI設計方法であって、
前記リテンションフリップフロップセルにおいて前記マスターラッチは、前記低消費電力モードの期間に電源供給が遮断される電源線に接続され、
前記リテンションフリップフロップセルにおいて前記スレーブラッチは、前記低消費電力モードの期間に電源供給が維持される電源線に接続され、前記クロック入力端子が第1電圧レベルにある場合には、前記データ出力端子に出力されるデータを保持し、前記クロック入力端子が第2電圧レベルにある場合には、前記マスターラッチの出力を取り込む、
LSI設計方法。
An LSI design method according to claim 1, wherein
In the retention flip-flop cell, the master latch is connected to a power line in which power supply is interrupted during the low power consumption mode.
In the retention flip-flop cell, the slave latch is connected to a power supply line that maintains power supply during the low power consumption mode, and when the clock input terminal is at the first voltage level, the slave output is connected to the data output terminal. Holds output data, and captures the output of the master latch when the clock input terminal is at the second voltage level;
LSI design method.
請求項1のLSI設計方法であって、
前記第1のクロック固定回路セルは、リテンション制御信号入力端子をさらに備え、前記低消費電力モード中にデータを保持するラッチを含んで構成され、前記クロック入力端子が第1電圧レベルにあるときに前記リテンション制御信号入力端子から入力される論理レベルを前記ラッチに転送し、
前記第2のクロック固定回路セルは、リテンション制御信号入力端子をさらに備え、前記低消費電力モード中にデータを保持するラッチとフリップフロップとを含んで構成され、前記クロック入力端子が第2電圧レベルにあるときに前記リテンション制御信号入力端子の入力される論理レベルを前記ラッチに転送し、前記クロック入力端子が第1電圧レベルから前記第2電圧レベルに遷移するときに前記ラッチの出力を前記フリップフロップに転送する、
LSI設計方法。
An LSI design method according to claim 1, wherein
The first clock fixed circuit cell further includes a retention control signal input terminal, and includes a latch that holds data during the low power consumption mode, and the clock input terminal is at a first voltage level. Transferring the logic level input from the retention control signal input terminal to the latch;
The second clock fixed circuit cell further includes a retention control signal input terminal, and includes a latch for holding data during the low power consumption mode and a flip-flop, and the clock input terminal is at a second voltage level. The logic level input to the retention control signal input terminal is transferred to the latch when the clock input terminal transitions from the first voltage level to the second voltage level. Forward to
LSI design method.
請求項1のLSI設計方法であって、
前記LSI設計方法は、
高位論理記述から複数のフリップフロップを含む論理回路を生成し、
前記複数のフリップフロップの全部または一部に、前記リテンションフリップフロップセルをマッピングしてリテンションフリップフロップとし、
前記リテンションフリップフロップのクロック入力端子に接続されているクロックのクロック位相を解析し、
前記クロック位相が正相のときには、前記第1のクロック固定回路セルを前記論理回路の前記リテンションフリップフロップのクロック入力端子の入力部に挿入し、
前記クロック位相が逆相のときには、前記第2のクロック固定回路セルを前記論理回路の前記リテンションフリップフロップのクロック入力端子の入力部に挿入し、
前記論理回路を前記ネットリストとして生成する、
LSI設計方法。
An LSI design method according to claim 1, wherein
The LSI design method includes:
Generate a logic circuit containing multiple flip-flops from the high-level logic description,
The retention flip-flop cell is mapped to all or a part of the plurality of flip-flops to form a retention flip-flop,
Analyzing the clock phase of the clock connected to the clock input terminal of the retention flip-flop,
When the clock phase is positive phase, the first clock fixed circuit cell is inserted into the input part of the clock input terminal of the retention flip-flop of the logic circuit,
When the clock phase is reversed, the second clock fixed circuit cell is inserted into the input part of the clock input terminal of the retention flip-flop of the logic circuit,
Generating the logic circuit as the netlist;
LSI design method.
請求項4のLSI設計方法であって、
電源仕様をさらに入力し、
前記電源仕様に基づいて、前記複数のフリップフロップのうち前記低消費電力モードでデータを保持すべきリテンションフリップフロップを特定する、
LSI設計方法。
An LSI design method according to claim 4, comprising:
Enter more power specifications,
Based on the power supply specification, among the plurality of flip-flops, a retention flip-flop that should hold data in the low power consumption mode is specified.
LSI design method.
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