JP2024093764A - Semiconductor Device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
近年、論理回路を搭載した様々な電子機器のモバイル化に伴って、電子機器に用いられる論理回路の低消費電力化が要請されている。電子機器に用いられる論理回路は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の半導体集積回路により構成されることが多い。 In recent years, as various electronic devices equipped with logic circuits have become more mobile, there is a demand for lower power consumption in the logic circuits used in electronic devices. Logic circuits used in electronic devices are often composed of semiconductor integrated circuits such as CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
近年では、ゲート幅の縮小や酸化膜の薄膜化など、CMOSの製造プロセスの微細化が進んでいる。このような製造プロセスの微細化に伴い、CMОSにおけるリーク電流が大きくなり、これによる消費電力も無視できなくなってきている。 In recent years, the manufacturing process for CMOS has become finer, with gate widths reduced and oxide films made thinner. As the manufacturing process becomes finer, the leakage current in CMOS increases, and the resulting power consumption can no longer be ignored.
これに対する対策として、パワードメイン毎に、論理回路が動作していない期間では電源供給を遮断してリーク電流を低減するパワーゲーティングと呼ばれる手法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、又は、非特許文献1参照)。 As a countermeasure to this, a method called power gating has been proposed, which cuts off the power supply to each power domain during periods when the logic circuit is not operating, thereby reducing leakage current (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, or Non-Patent Document 1).
図15は、パワードメインの電源ラインにパワーゲーティング用トランジスタを配置した従来の構成の集積回路の概略構成図である。図16は、パワードメインのグランドラインにパワーゲーティング用トランジスタを配置した従来の構成の集積回路の概略構成図である。 Figure 15 is a schematic diagram of an integrated circuit having a conventional configuration in which a power gating transistor is arranged on the power supply line of a power domain. Figure 16 is a schematic diagram of an integrated circuit having a conventional configuration in which a power gating transistor is arranged on the ground line of a power domain.
図15に示されているような従来の半導体装置100の構成では、パワードメイン110、111の電源ラインの各々に、パワーゲーティング用のトランジスタ120、121が接続されている。トランジスタ120、121は、パワードメイン110、111に対する電源供給状態を切り替えるパワースイッチとして機能する。パワードメイン110とパワードメイン111との間には、アイソレーションセル130が挿入されている。 In the configuration of a conventional semiconductor device 100 as shown in FIG. 15, power gating transistors 120 and 121 are connected to the power supply lines of the power domains 110 and 111, respectively. The transistors 120 and 121 function as power switches that switch the power supply state to the power domains 110 and 111. An isolation cell 130 is inserted between the power domains 110 and 111.
また、図16に示すように、パワードメイン110、111のグランドラインの各々に、パワーゲーティング用のトランジスタ120、121が接続されている場合においても、パワードメイン110とパワードメイン111との間には、同様にアイソレーションセル130が挿入されている。 Also, as shown in FIG. 16, even when power gating transistors 120, 121 are connected to the ground lines of power domains 110, 111, respectively, an isolation cell 130 is inserted between power domain 110 and power domain 111 in the same manner.
図17は、図16に示す従来の構成において、パワードメイン110、111間にアイソレーションセルを挿入しない場合の問題を説明するための図である。 Figure 17 is a diagram to explain the problem that occurs when an isolation cell is not inserted between power domains 110 and 111 in the conventional configuration shown in Figure 16.
図17に示すように、前段のパワードメイン110の電源がオフ状態であり、後段のパワードメイン111の電源がオン状態の場合の場合、パワードメイン110の出力信号OUT0が不定状態となり、後段のパワードメイン111に設けられているCMOSにおいて、貫通電流が発生するおそれがある。また、後段のパワードメイン111に不安定な信号値の出力信号OUT0が伝搬し、パワードメイン111内の回路において誤動作が発生するおそれがある。 As shown in FIG. 17, when the power supply of the front-stage power domain 110 is off and the power supply of the rear-stage power domain 111 is on, the output signal OUT0 of the power domain 110 becomes unstable, and a through current may occur in the CMOS provided in the rear-stage power domain 111. In addition, the output signal OUT0 with an unstable signal value may propagate to the rear-stage power domain 111, causing a malfunction in the circuit within the power domain 111.
図18は、図16に示す従来の構成において、パワードメイン110、111間にアイソレーションセル130の一例としてAND回路を挿入した場合の問題を説明するための図である。AND回路130は、入力された2つの信号の論理積演算を行う回路である。 Figure 18 is a diagram for explaining the problem that occurs when an AND circuit is inserted between the power domains 110 and 111 as an example of an isolation cell 130 in the conventional configuration shown in Figure 16. The AND circuit 130 is a circuit that performs a logical AND operation on two input signals.
図18に示すように、前段のパワードメイン110の電源をオフ状態とすべく、トランジスタ120に入力される制御信号ENG0をグランド電位(すなわち、論理値「0」)とした場合、AND回路130の出力はパワードメイン110の出力信号OUT0の論理値に関わらず「0」となり、後段のパワードメイン111における貫通電流及び誤動作を防止することができる。 As shown in FIG. 18, when the control signal ENG0 input to the transistor 120 is set to ground potential (i.e., logical value "0") to turn off the power supply to the preceding power domain 110, the output of the AND circuit 130 becomes "0" regardless of the logical value of the output signal OUT0 of the power domain 110, thereby preventing shoot-through current and malfunction in the following power domain 111.
しかしながら、このようなアイソレーションセル130の使用により、半導体装置100Aにおいて、動作遅延及び消費電力の増加等の問題が生じる。 However, the use of such an isolation cell 130 causes problems in the semiconductor device 100A, such as operational delays and increased power consumption.
なお、上記の課題は、図15に示すような、パワードメイン110、111の電源ライン側にパワーゲーティング用のトランジスタ120、121を配置した半導体装置100においても同様である。 The above problem also occurs in a semiconductor device 100 in which power gating transistors 120 and 121 are arranged on the power line side of the power domains 110 and 111, as shown in FIG. 15.
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、パワーゲーティングを行う半導体装置において、貫通電流及び誤動作を防止しつつ、動作遅延及び消費電力の増加の問題を解消した半導体装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to provide a semiconductor device that performs power gating and prevents shoot-through current and malfunction while eliminating the problems of operational delays and increased power consumption.
本発明の半導体装置は、パワードメインと、P型トランジスタ及びN型トランジスタが組み合わされてなり、外部から入力された制御信号に応じて、前記パワードメインに対して電源電圧が供給される状態と供給されない状態とを切り替えるためのパワーコントローラと、を備え、前記パワーコントローラの出力部は、前記パワードメインの電源ライン又はグランドラインに接続されている。 The semiconductor device of the present invention comprises a power domain, and a power controller that is a combination of P-type and N-type transistors and that switches between a state in which a power supply voltage is supplied to the power domain and a state in which it is not supplied in response to a control signal input from the outside, and an output section of the power controller is connected to the power supply line or ground line of the power domain.
本発明の半導体装置において、前記パワードメインは、P型トランジスタを有し、前記パワーコントローラの出力部は、前記パワードメインのP型トランジスタのボディ端子に接続されていてもよい。 In the semiconductor device of the present invention, the power domain may have a P-type transistor, and the output of the power controller may be connected to a body terminal of the P-type transistor of the power domain.
また、前記パワードメインは、N型トランジスタを有し、前記パワーコントローラの出力部は、前記パワードメインのN型トランジスタのボディ端子に接続されていてもよい。 The power domain may also have an N-type transistor, and the output of the power controller may be connected to a body terminal of the N-type transistor of the power domain.
また、外部から入力された制御信号に応じて、前記パワードメインに対して電源電圧が供給される状態と供給されない状態とを切り替えるパワースイッチをさらに備え、前記パワーコントローラの出力は、前記パワードメインの最終段の部分の電源ライン又はグランドラインに接続されており、前記パワースイッチは、前記パワードメインの前記最終段以外の部分の電源ライン又はグランドラインに接続されていてもよい。 The power controller may further include a power switch that switches between a state in which a power supply voltage is supplied to the power domain and a state in which a power supply voltage is not supplied to the power domain in response to a control signal input from the outside, and the output of the power controller is connected to a power supply line or a ground line of a portion of the power domain in the final stage, and the power switch may be connected to a power supply line or a ground line of a portion of the power domain other than the final stage.
また、前記パワーコントローラの出力は、さらに、前記パワードメインの最初段の部分の電源ライン又はグランドラインに接続されていてもよい。 The output of the power controller may also be connected to a power supply line or a ground line of the first stage of the power domain.
また、前記パワードメインとして、第1の電圧で動作するトランジスタにより構成された第1のパワードメインと、前記第1の電圧よりも高い第2の電圧で動作するトランジスタにより構成された第2のパワードメインと、を備え、前記第2のパワードメインの出力部は、前記第1のパワードメインの入力部に接続されていてもよい。 The power domain may include a first power domain configured with transistors that operate at a first voltage, and a second power domain configured with transistors that operate at a second voltage higher than the first voltage, and the output of the second power domain may be connected to the input of the first power domain.
また、前記第2のパワードメインは、2つの電極間に印加される電圧の向きに応じて抵抗状態が変化する不揮発性抵抗変化素子と、前記不揮発性抵抗変化素子に対して、抵抗状態を変化させる書き込み動作を行うための書き込み回路と、を備えてもよい。 The second power domain may also include a non-volatile variable resistance element whose resistance state changes depending on the direction of the voltage applied between two electrodes, and a write circuit for performing a write operation to change the resistance state of the non-volatile variable resistance element.
本発明の半導体装置によれば、パワーゲーティングを行う半導体装置において、貫通電流及び誤動作を防止しつつ、動作遅延及び消費電力の増加の問題を解消することができる。 The semiconductor device of the present invention can prevent shoot-through current and malfunctions in a semiconductor device that performs power gating, while resolving the problems of operational delays and increased power consumption.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
最初に、本発明の第1の実施形態の半導体装置1について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の半導体装置1の概略構成を示す図である。図2は、上記半導体装置1の動作説明のための図である。
First Embodiment
First, a semiconductor device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described. Fig. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the semiconductor device 1 according to the first embodiment of the present invention. Fig. 2 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device 1.
本実施形態の半導体装置1は、パワードメインの電源制御にパワーインバータを用いたパワーインバータ方式のパワーゲーティング回路を備えた集積回路である。 The semiconductor device 1 of this embodiment is an integrated circuit equipped with a power inverter type power gating circuit that uses a power inverter to control the power supply of the power domain.
図1に示すように、本実施形態の半導体装置1は、前段のパワードメイン10及び後段のパワードメイン11の2つのパワードメインと、P型トランジスタ及びN型トランジスタが組み合わされてなり、外部から入力された制御信号に応じて、パワードメイン10、11に対して電源電圧が供給される状態(電源オン状態)と供給されない状態(電源オフ状態)とを切り替えるための2つのパワーインバータ20、21と、を備える。 As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 of this embodiment includes two power domains, a front-stage power domain 10 and a rear-stage power domain 11, and two power inverters 20 and 21 that are formed by combining P-type and N-type transistors and that switch between a state in which a power supply voltage is supplied to the power domains 10 and 11 (power-on state) and a state in which a power supply voltage is not supplied (power-off state) in response to a control signal input from the outside.
ここで「パワードメイン」とは、半導体装置1において、同時に電源のオン状態とオフ状態とが切り替えられる領域を意味する。 Here, "power domain" refers to an area in semiconductor device 1 where the power supply can be switched on and off simultaneously.
パワーインバータ20、21は、一例として、P型トランジスタであるP型MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)及びN型トランジスタであるN型MOS-FETが組み合わされてなるCMOSにより構成される。 As an example, the power inverters 20 and 21 are configured with a CMOS that combines a P-type MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), which is a P-type transistor, and an N-type MOS-FET, which is an N-type transistor.
パワーインバータ20、21は、本発明の技術におけるパワーコントローラの一例である。パワーコントローラは、P型トランジスタ及びN型トランジスタが組み合わされてなる回路であり、上記のようなCMOSインバータ構成に限らず、例えば、NORゲート或いはNANDゲートを含むCMOSトランジスタ回路とする等、種々の変更が可能である。 The power inverters 20 and 21 are an example of a power controller in the technology of the present invention. The power controller is a circuit that combines P-type transistors and N-type transistors, and is not limited to the CMOS inverter configuration described above. Various modifications are possible, such as a CMOS transistor circuit that includes a NOR gate or a NAND gate.
パワーインバータ20の出力部20aは、前段のパワードメイン10の電源ラインに接続されている。また、パワーインバータ21の出力部21aは、後段のパワードメイン11の電源ラインに接続されている。ここで、「電源ライン」とは、パワードメイン10及びパワードメイン11において電源に接続される部分を意味する。 The output section 20a of the power inverter 20 is connected to the power supply line of the power domain 10 in the preceding stage. Also, the output section 21a of the power inverter 21 is connected to the power supply line of the power domain 11 in the following stage. Here, "power supply line" means the part of the power domain 10 and the power domain 11 that is connected to the power supply.
図2に示すように、パワードメイン10は、一例として、P型MOS-FET30P及びN型MOS-FET30Nが組み合わされてなるCMOS30を有し、パワーインバータ20の出力部20aは、P型MOS-FET30Pのボディ端子に接続されている。 As shown in FIG. 2, the power domain 10 has, as an example, a CMOS 30 that combines a P-type MOS-FET 30P and an N-type MOS-FET 30N, and the output section 20a of the power inverter 20 is connected to the body terminal of the P-type MOS-FET 30P.
同様に、パワードメイン11は、P型MOS-FET31P及びN型MOS-FET31Nが組み合わされてなるCMOS31を有し、パワーインバータ21の出力部21aは、P型MOS-FET31Pのボディ端子に接続されている。 Similarly, the power domain 11 has a CMOS 31 that is a combination of a P-type MOS-FET 31P and an N-type MOS-FET 31N, and the output section 21a of the power inverter 21 is connected to the body terminal of the P-type MOS-FET 31P.
次に、半導体装置1の作用について説明する。 Next, the operation of semiconductor device 1 will be described.
図2に示すように、パワーインバータ20に入力する制御信号END0の論理値を「1(すなわち、電源電位VDD)」に設定した場合、パワーインバータ20の出力部20aの電位はグランド電位GNDとなり、パワードメイン10の電源がオフ状態となる。 As shown in FIG. 2, when the logical value of the control signal END0 input to the power inverter 20 is set to "1 (i.e., the power supply potential VDD)," the potential of the output section 20a of the power inverter 20 becomes the ground potential GND, and the power supply to the power domain 10 is turned off.
このとき、パワーインバータ20の出力部20aと接続されているP型MOS-FET30Pのソース端子及びボディ端子はグランド電位GNDとなり、ボディ端子とPN接合されているドレイン端子もグランド電位GNDとなる。 At this time, the source terminal and body terminal of the P-type MOS-FET 30P connected to the output section 20a of the power inverter 20 are at ground potential GND, and the drain terminal that is PN junctioned with the body terminal is also at ground potential GND.
従って、CMOS30の出力信号OUT0は、P型MOS-FET30Pを経由した出力論理値が「0(すなわち、グランド電位GND)」となり、出力信号OUT0の論理値が「0(すなわち、グランド電位GND)」に安定する。 Therefore, the output logic value of the output signal OUT0 of the CMOS 30 via the P-type MOS-FET 30P becomes "0 (i.e., ground potential GND)," and the logic value of the output signal OUT0 stabilizes at "0 (i.e., ground potential GND)."
これにより、後段のパワードメイン11のCMOS31における貫通電流及び誤動作の発生を防ぐことができる。さらに、パワードメイン10とパワードメイン11との間のアイソレーションセルの配置が不要であるため、アイソレーションセルの配置による動作遅延及び消費電力の増加を無くすことができる。 This makes it possible to prevent shoot-through current and malfunction in the CMOS 31 of the subsequent power domain 11. Furthermore, since there is no need to place an isolation cell between the power domain 10 and the power domain 11, it is possible to eliminate operational delays and increased power consumption due to the placement of the isolation cell.
[第1の実施形態の変形例]
なお、上記の半導体装置1では、パワーインバータ20の出力部20a及びパワーインバータ21の出力部21aの各々は、パワードメイン10及びパワードメイン11の電源ラインに接続されているが、パワードメイン10及びパワードメイン11のグランドラインに接続してもよい。以下、そのような態様について説明する。
[Modification of the first embodiment]
In the above-described semiconductor device 1, the output section 20a of the power inverter 20 and the output section 21a of the power inverter 21 are connected to the power supply lines of the power domains 10 and 11, respectively, but may be connected to the ground lines of the power domains 10 and 11. Such an embodiment will be described below.
図3は、本発明の第1の実施形態の変形例の半導体装置1Aの概略構成を示す図である。図4は、上記半導体装置1Aの動作説明のための図である。 Figure 3 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor device 1A according to a modified example of the first embodiment of the present invention. Figure 4 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device 1A.
本実施形態の変形例の半導体装置1Aは、上記の半導体装置1と比較して、パワーインバータ20の出力部20a及びパワーインバータ21の出力部21aの各々が、パワードメイン10及びパワードメイン11のグランドラインに接続されている点以外は同じ構成であるため、構成に関する説明は省略する。 The semiconductor device 1A of the modified embodiment of this embodiment has the same configuration as the semiconductor device 1 described above, except that the output section 20a of the power inverter 20 and the output section 21a of the power inverter 21 are each connected to the ground lines of the power domain 10 and the power domain 11, so a description of the configuration will be omitted.
図3に示すように、パワーインバータ20の出力部20aは、前段のパワードメイン10のグランドラインに接続されている。また、パワーインバータ21の出力部21aは、後段のパワードメイン11のグランドラインに接続されている。ここで、「グランドライン」とは、パワードメイン10及びパワードメイン11においてグランドに接続される部分を意味する。 As shown in FIG. 3, the output section 20a of the power inverter 20 is connected to the ground line of the power domain 10 in the preceding stage. Also, the output section 21a of the power inverter 21 is connected to the ground line of the power domain 11 in the following stage. Here, the "ground line" refers to the portion of the power domain 10 and the power domain 11 that is connected to ground.
図4に示すように、パワードメイン10は、一例として、P型MOS-FET30P及びN型MOS-FET30Nが組み合わされてなるCMOS30を有し、パワーインバータ20の出力部20aは、N型MOS-FET30Nのボディ端子に接続されている。 As shown in FIG. 4, the power domain 10 has, as an example, a CMOS 30 that combines a P-type MOS-FET 30P and an N-type MOS-FET 30N, and the output section 20a of the power inverter 20 is connected to the body terminal of the N-type MOS-FET 30N.
同様に、パワードメイン11は、P型MOS-FET31P及びN型MOS-FET31Nが組み合わされてなるCMOS31を有し、パワーインバータ21の出力部20aは、N型MOS-FET31Nのボディ端子に接続されている。 Similarly, the power domain 11 has a CMOS 31 that is a combination of a P-type MOS-FET 31P and an N-type MOS-FET 31N, and the output section 20a of the power inverter 21 is connected to the body terminal of the N-type MOS-FET 31N.
次に、半導体装置1Aの作用について説明する。 Next, the operation of semiconductor device 1A will be explained.
図4に示すように、パワーインバータ20に入力する制御信号ENG0の論理値を「0(すなわち、グランド電位)」に設定した場合、パワーインバータ20の出力部20aの電位は電源電位VDDとなり、パワードメイン10の電源がオフ状態となる。 As shown in FIG. 4, when the logical value of the control signal ENG0 input to the power inverter 20 is set to "0 (i.e., ground potential)," the potential of the output section 20a of the power inverter 20 becomes the power supply potential VDD, and the power supply of the power domain 10 is turned off.
このとき、パワーインバータ20の出力部20aと接続されているN型MOS-FET30Nのソース端子及びボディ端子は電源電位VDDとなり、ボディ端子とPN接合されているドレイン端子も電源電位VDDとなる。 At this time, the source terminal and body terminal of the N-type MOS-FET 30N connected to the output section 20a of the power inverter 20 are at the power supply potential VDD, and the drain terminal that is PN junctioned with the body terminal is also at the power supply potential VDD.
従って、CMOS30の出力信号OUT0は、P型MOS-FET30Pを経由した出力論理値が「1(すなわち、電源電位VDD)」となり、出力信号OUT0の論理値が「1(すなわち、電源電位VDD)」に安定する。 Therefore, the output signal OUT0 of CMOS 30 has an output logical value of "1 (i.e., power supply potential VDD)" via P-type MOS-FET 30P, and the logical value of the output signal OUT0 stabilizes at "1 (i.e., power supply potential VDD)."
これにより、後段のパワードメイン11のCMOS31における貫通電流及び誤動作の発生を防ぐことができる。さらに、パワードメイン10とパワードメイン11との間のアイソレーションセルの配置が不要であるため、アイソレーションセルの配置による動作遅延及び消費電力の増加を無くすことができる。 This makes it possible to prevent shoot-through current and malfunction in the CMOS 31 of the subsequent power domain 11. Furthermore, since there is no need to place an isolation cell between the power domain 10 and the power domain 11, it is possible to eliminate operational delays and increased power consumption due to the placement of the isolation cell.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態の半導体装置2について説明する。図5は、本発明の第2の実施形態の半導体装置2の概略構成を示す図である。
Second Embodiment
Next, a semiconductor device 2 according to a second embodiment of the present invention will be described below. Fig. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the semiconductor device 2 according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態の半導体装置2は、パワーインバータとパワースイッチとを組み合わせたハイブリッド方式のパワーゲーティング回路を備えた構成である。 The semiconductor device 2 of this embodiment is configured with a hybrid power gating circuit that combines a power inverter and a power switch.
図5に示すように、本実施形態の半導体装置2は、前段のパワードメイン10及び後段のパワードメイン11の2つのパワードメインと、P型MOS-FET及びN型MOS-FETが組み合わされてなり、外部から入力された制御信号に応じて、パワードメイン10、11に対して電源電圧が供給される状態と供給されない状態とを切り替えるための2つのパワーインバータ20、21と、外部から入力された制御信号に応じて、パワードメイン10、11に対して電源電圧が供給される状態と供給されない状態とを切り替えるパワースイッチ40、41と、を備える。 As shown in FIG. 5, the semiconductor device 2 of this embodiment is composed of two power domains, a front-stage power domain 10 and a rear-stage power domain 11, a combination of a P-type MOS-FET and an N-type MOS-FET, and includes two power inverters 20, 21 for switching between a state in which a power supply voltage is supplied to the power domains 10, 11 and a state in which it is not supplied in response to a control signal input from the outside, and power switches 40, 41 for switching between a state in which a power supply voltage is supplied to the power domains 10, 11 and a state in which it is not supplied in response to a control signal input from the outside.
ここで、「パワースイッチ」とは、2つのトランジスタが組み合わされてなるインバータではなく、例えばトランジスタ等の、単一の素子により電源電圧が供給される状態と供給されない状態とを切り替えるものを意味する。本実施形態のパワースイッチ40、41は、一例として、P型MOS-FETにより構成されている。 Here, a "power switch" does not refer to an inverter formed by combining two transistors, but rather refers to a single element, such as a transistor, that switches between a state in which a power supply voltage is supplied and a state in which it is not supplied. As an example, the power switches 40 and 41 in this embodiment are formed of P-type MOS-FETs.
パワーインバータ20の出力部20aは、前段のパワードメイン10の最終段の部分10bの電源ラインに接続されている。また、パワーインバータ21の出力部21aは、後段のパワードメイン11の最終段の部分11bの電源ラインに接続されている。 The output section 20a of the power inverter 20 is connected to the power supply line of the final stage section 10b of the preceding power domain 10. The output section 21a of the power inverter 21 is connected to the power supply line of the final stage section 11b of the succeeding power domain 11.
パワースイッチ40は、前段のパワードメイン10の最終段以外の部分10aの電源ラインに接続されている。また、パワースイッチ41は、後段のパワードメイン11の最終段以外の部分11aの電源ラインに接続されている。 The power switch 40 is connected to the power line of the portion 10a of the power domain 10 other than the final stage. The power switch 41 is connected to the power line of the portion 11a of the power domain 11 other than the final stage.
後段のパワードメイン11のCMOS31における貫通電流及び誤動作の発生を防ぐためには、前段のパワードメイン10の最終段の部分10bがパワーインバータ20により電源制御されていればよく、最終段以外の部分10aの電源制御についてはパワーインバータを用いる必要がない。 To prevent shoot-through current and malfunction in the CMOS 31 of the subsequent power domain 11, it is sufficient that the power supply of the final stage portion 10b of the preceding power domain 10 is controlled by the power inverter 20, and there is no need to use a power inverter for power supply control of the portions 10a other than the final stage.
そのため、最終段以外の部分10aについては、パワーインバータ(本例ではCMOS)よりもサイズが小さいP型MOS-FETにより構成されるパワースイッチ40により電源制御を行うことにより、パワーゲーティングに要する回路領域のサイズを小さくすることができる。 Therefore, for the parts 10a other than the final stage, the power supply is controlled by a power switch 40 made of a P-type MOS-FET, which is smaller in size than the power inverter (CMOS in this example), thereby making it possible to reduce the size of the circuit area required for power gating.
[第2の実施形態の変形例]
なお、本実施形態において、パワーインバータ及びパワースイッチは、パワードメインの電源ラインに接続される態様に限らず、パワードメインのグランドラインに接続される態様としてもよい。
[Modification of the second embodiment]
In this embodiment, the power inverter and the power switch are not limited to being connected to the power supply line of the power domain, and may be connected to the ground line of the power domain.
以下では、電源ラインに接続されるパワーインバータ及びパワースイッチを、電源タイプのパワーインバータ及びパワースイッチと呼称する。また、グランドラインに接続されるパワーインバータ及びパワースイッチを、グランドタイプのパワーインバータ及びパワースイッチと呼称する。 Hereinafter, the power inverter and power switch connected to the power line will be referred to as the power supply type power inverter and power switch. Also, the power inverter and power switch connected to the ground line will be referred to as the ground type power inverter and power switch.
例えば、図6に示す半導体装置2Aのように、グランドタイプのパワーインバータ20、21と電源タイプのパワースイッチ40、41とを組み合わせたハイブリッド方式のパワーゲーティング回路としてもよい。 For example, a hybrid power gating circuit may be used that combines ground-type power inverters 20, 21 and power supply-type power switches 40, 41, as in the semiconductor device 2A shown in FIG. 6.
また、図7に示す半導体装置2Bのように、グランドタイプのパワーインバータ20、21とグランドタイプのパワースイッチ40、41とを組み合わせたハイブリッド方式のパワーゲーティング回路としてもよい。 Also, as shown in FIG. 7, a hybrid power gating circuit may be used that combines ground type power inverters 20, 21 with ground type power switches 40, 41, as in semiconductor device 2B.
また、図8に示す半導体装置2Cのように、電源タイプのパワーインバータ20、21とグランドタイプのパワースイッチ40、41とを組み合わせたハイブリッド方式のパワーゲーティング回路としてもよい。 Also, as shown in FIG. 8, a hybrid power gating circuit may be used that combines power supply type power inverters 20, 21 with ground type power switches 40, 41, as in semiconductor device 2C.
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態の半導体装置3について説明する。図9は、本発明の第3の実施形態の半導体装置3の概略構成を示す図である。図10は、上記半導体装置3の動作説明のための図である。
Third Embodiment
Next, a semiconductor device 3 according to a third embodiment of the present invention will be described. Fig. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the semiconductor device 3 according to the third embodiment of the present invention. Fig. 10 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device 3.
本実施形態の半導体装置3は、第2の実施形態に示したハイブリッド方式のパワーゲーティング回路を備えた構成において、後段のパワードメインをコア電圧で動作するトランジスタにより構成されたコア電圧パワードメイン11とし、前段のパワードメインをコア電圧よりも高い電圧で動作するトランジスタにより構成された高電圧パワードメイン10とした構成である。 The semiconductor device 3 of this embodiment is configured with the hybrid power gating circuit shown in the second embodiment, with the rear power domain being a core voltage power domain 11 configured with transistors that operate at the core voltage, and the front power domain being a high voltage power domain 10 configured with transistors that operate at a voltage higher than the core voltage.
高電圧パワードメイン10は、本発明の技術における第2のパワードメインの一例である。また、コア電圧パワードメイン11は、本発明の技術における第1のパワードメインの一例である。 The high voltage power domain 10 is an example of a second power domain in the technology of the present invention. Also, the core voltage power domain 11 is an example of a first power domain in the technology of the present invention.
なお、高電圧パワードメイン10の動作電圧をVHV、コア電圧パワードメイン11の動作電圧をVDDとした場合、動作電圧VHVは、下記の条件式(1)を満たす範囲で設定される。
VHV≦2×VDD
When the operating voltage of the high voltage power domain 10 is VHV and the operating voltage of the core voltage power domain 11 is VDD, the operating voltage VHV is set within a range that satisfies the following conditional expression (1).
VHV≦2×VDD
図9及び図10に示すように、本実施形態の半導体装置3は、前段の高電圧パワードメイン10及び後段のコア電圧パワードメイン11の2つのパワードメインと、P型MOS-FET及びN型MOS-FETが組み合わされてなり、外部から入力された制御信号に応じて、高電圧パワードメイン10及びコア電圧パワードメイン11に対して電源電圧が供給される状態と供給されない状態とを切り替えるための2つのパワーインバータ20、21と、外部から入力された制御信号に応じて、高電圧パワードメイン10及びコア電圧パワードメイン11に対して電源電圧が供給される状態と供給されない状態とを切り替えるパワースイッチ40、41と、を備える。 As shown in Figures 9 and 10, the semiconductor device 3 of this embodiment is composed of two power domains, a front-stage high-voltage power domain 10 and a rear-stage core voltage power domain 11, a combination of P-type MOS-FETs and N-type MOS-FETs, and includes two power inverters 20, 21 for switching between a state in which a power supply voltage is supplied to the high-voltage power domain 10 and the core voltage power domain 11 and a state in which it is not supplied in response to a control signal input from the outside, and power switches 40, 41 for switching between a state in which a power supply voltage is supplied to the high-voltage power domain 10 and the core voltage power domain 11 and a state in which it is not supplied in response to a control signal input from the outside.
パワーインバータ20の出力部20aは、前段の高電圧パワードメイン10の最終段の部分10bの電源ラインに接続されている。また、パワーインバータ21の出力部21aは、後段のコア電圧パワードメイン11の最初段の部分11a及び最終段の部分11cのグランドラインに接続されている。 The output section 20a of the power inverter 20 is connected to the power supply line of the final stage section 10b of the preceding high voltage power domain 10. The output section 21a of the power inverter 21 is connected to the ground lines of the first stage section 11a and the final stage section 11c of the following core voltage power domain 11.
パワースイッチ40は、前段の高電圧パワードメイン10の最終段以外の部分10aの電源ラインに接続されている。また、パワースイッチ41は、後段のパワードメイン11の中間の部分11bのグランドラインに接続されている。 The power switch 40 is connected to the power supply line of the portion 10a of the high-voltage power domain 10 other than the final stage. The power switch 41 is connected to the ground line of the intermediate portion 11b of the power domain 11 of the subsequent stage.
高電圧パワードメイン10の出力部10cは、コア電圧パワードメイン11の入力部11dに接続されている。 The output 10c of the high voltage power domain 10 is connected to the input 11d of the core voltage power domain 11.
次に、本実施形態の半導体装置3の作用について説明する。 Next, the operation of the semiconductor device 3 of this embodiment will be described.
前段の高電圧パワードメイン10の電源がオン状態であり、後段のコア電圧パワードメイン11の電源がオフ状態の場合、コア電圧パワードメイン11の最初段の部分11aに含まれるトランジスタのゲート端子に高電圧が印加され、コア電圧パワードメイン11の回路が故障するおそれがある。 When the power supply of the front-stage high-voltage power domain 10 is on and the power supply of the rear-stage core voltage power domain 11 is off, a high voltage is applied to the gate terminal of a transistor included in the first-stage portion 11a of the core voltage power domain 11, which may cause the circuit of the core voltage power domain 11 to fail.
本実施形態の半導体装置3においては、図10に示すように、パワーインバータ21に入力する制御信号ENG1の論理値を「0(すなわち、グランド電位GND)」に設定した場合、パワーインバータ21の出力部21aの電位はVDDとなり、コア電圧パワードメイン11の電源がオフ状態となる。 In the semiconductor device 3 of this embodiment, as shown in FIG. 10, when the logical value of the control signal ENG1 input to the power inverter 21 is set to "0 (i.e., ground potential GND)," the potential of the output section 21a of the power inverter 21 becomes VDD, and the power supply of the core voltage power domain 11 is turned off.
このとき、パワーインバータ21の出力部21aと接続されているN型MOS-FET31Nのソース端子及びボディ端子の電位はVDDとなり、ボディ端子とPN接合されているドレイン端子の電位もVDDとなる。 At this time, the potential of the source terminal and body terminal of the N-type MOS-FET 31N connected to the output section 21a of the power inverter 21 becomes VDD, and the potential of the drain terminal that is PN junctioned with the body terminal also becomes VDD.
そのため、コア電圧パワードメイン11の最初段の部分11aに含まれるP型MOS-FET31P及びN型MOS-FET31Nのゲート端子に、高電圧パワードメイン10の出力部10cから高電圧VHV(ただし、VHV≦2×VDD)が印加された場合でも、P型MOS-FET31P及びN型MOS-FET31Nにおけるゲート端子とソース端子との間の電位差、ゲート端子とボディ端子との間の電位差、及び、ゲート端子とドレイン端子との間の電位差が、VDDよりも低くなるため、コア電圧パワードメイン11に含まれるトランジスタの故障を防ぐことができる。 Therefore, even if a high voltage VHV (where VHV≦2×VDD) is applied from the output section 10c of the high voltage power domain 10 to the gate terminals of the P-type MOS-FET 31P and N-type MOS-FET 31N included in the first-stage portion 11a of the core voltage power domain 11, the potential difference between the gate terminal and source terminal, the potential difference between the gate terminal and body terminal, and the potential difference between the gate terminal and drain terminal of the P-type MOS-FET 31P and N-type MOS-FET 31N are lower than VDD, so failure of the transistors included in the core voltage power domain 11 can be prevented.
また、高電圧パワードメイン10の最終段の部分10bの電源制御をパワーインバータ20により行っているため、第1の実施形態で説明の通り、高電圧パワードメイン10の電源がオフ状態の場合の出力信号が「0(すなわち、グランド電位)」に安定する。 In addition, because the power supply control of the final stage portion 10b of the high-voltage power domain 10 is performed by the power inverter 20, as described in the first embodiment, the output signal is stabilized at "0 (i.e., ground potential)" when the power supply of the high-voltage power domain 10 is in the off state.
そのため、前段の高電圧パワードメイン10の電源がオフ状態であり、後段のコア電圧パワードメイン11の電源がオン状態の場合に、後段のコア電圧パワードメイン11のCMOS31における貫通電流及び誤動作の発生を防ぐことができる。さらに、高電圧パワードメイン10とのコア電圧パワードメイン11との間のアイソレーションセルの配置が不要であるため、アイソレーションセルの配置による動作遅延及び消費電力の増加を無くすことができる。 Therefore, when the power supply of the front-stage high-voltage power domain 10 is in an off state and the power supply of the rear-stage core voltage power domain 11 is in an on state, it is possible to prevent the occurrence of shoot-through current and malfunction in the CMOS 31 of the rear-stage core voltage power domain 11. Furthermore, since it is not necessary to place an isolation cell between the high-voltage power domain 10 and the core voltage power domain 11, it is possible to eliminate operational delays and increased power consumption due to the placement of the isolation cell.
[第3の実施形態の変形例]
図11は、本発明の第3の実施形態の変形例の半導体装置3Aの概略構成を示す図である。
[Modification of the third embodiment]
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor device 3A according to a modification of the third embodiment of the present invention.
本実施形態の半導体装置3において、高電圧パワードメイン10は、2つの電極間に印加される電圧の向きに応じて抵抗状態が変化する不揮発性抵抗変化素子と、不揮発性抵抗変化素子に対して、抵抗状態を変化させる書き込み動作を行うための書き込み回路と、を備えた構成としてもよい。以下、不揮発性抵抗変化素子と書き込み回路とを備えた半導体装置3Aについて説明する。 In the semiconductor device 3 of this embodiment, the high-voltage power domain 10 may be configured to include a nonvolatile variable resistance element whose resistance state changes depending on the direction of the voltage applied between two electrodes, and a write circuit for performing a write operation to change the resistance state of the nonvolatile variable resistance element. Below, a semiconductor device 3A including a nonvolatile variable resistance element and a write circuit will be described.
図11に示すように、半導体装置3Aにおける高電圧パワードメイン10は、行方向及び列方向に配列された配線の交点に配置された不揮発性抵抗変化素子51、及び、任意の不揮発性抵抗変化素子51に対して接続するためのアドレス用トランジスタ52を備えたクロスバー50と、不揮発性抵抗変化素子51に対して、抵抗状態を変化させる書き込み動作を行うための書き込み回路60と、を備える。この高電圧パワードメイン10は、FPGA(Field Programmable Gate Array)ルーティングブロックとも呼ばれ、データ信号のルーティング機能を有する。 As shown in FIG. 11, the high-voltage power domain 10 in the semiconductor device 3A includes a crossbar 50 having nonvolatile variable resistance elements 51 arranged at the intersections of wiring arranged in the row and column directions, address transistors 52 for connecting to any of the nonvolatile variable resistance elements 51, and a write circuit 60 for performing a write operation to change the resistance state of the nonvolatile variable resistance elements 51. This high-voltage power domain 10 is also called an FPGA (Field Programmable Gate Array) routing block, and has a data signal routing function.
高電圧パワードメイン10は、内部にCMOSを使用していないため、パワーインバータによるパワーゲーティングの必要がない。そのため、高電圧パワードメイン10は、電源ラインに接続されたパワースイッチ40のみにより電源制御される。 The high-voltage power domain 10 does not require power gating by a power inverter because it does not use CMOS internally. Therefore, the power supply of the high-voltage power domain 10 is controlled only by the power switch 40 connected to the power line.
コア電圧パワードメイン11は、最初段の部分11aが入力バッファにより構成され、中間の部分11bがFPGA論理ブロックにより構成され、最終段の部分11cが出力バッファにより構成される。非特許文献1に示されるように、中間の部分11bのFPGA論理ブロックは、ルックアップテーブル及びD-フリップフロップ等から構成され、任意の論理関数及び順序回路の機能を有する。 The core voltage power domain 11 has a first stage 11a configured with an input buffer, a middle stage 11b configured with an FPGA logic block, and a final stage 11c configured with an output buffer. As shown in Non-Patent Document 1, the FPGA logic block of the middle stage 11b is configured with a look-up table and a D-flip-flop, etc., and has the functionality of an arbitrary logic function and a sequential circuit.
コア電圧パワードメイン11の最初段の部分11a及び最終段の部分11cのバッファは、グランドラインに接続されたパワーインバータ21により電源制御される。また、コア電圧パワードメイン11の中間の部分11bのFPGA論理ブロックは、グランドラインに接続されたパワースイッチ41により電源制御される。 The buffers in the first stage portion 11a and the last stage portion 11c of the core voltage power domain 11 are powered by a power inverter 21 connected to the ground line. The FPGA logic block in the middle portion 11b of the core voltage power domain 11 is powered by a power switch 41 connected to the ground line.
次に、本実施形態の変形例の半導体装置3Aの作用について説明する。
図12は、半導体装置3Aのパワーゲーティングモードについて説明するための図である。ここで、パワーゲーティングモードとは、高電圧パワードメイン10及びコア電圧パワードメイン11の電源をオフ状態とするモードを意味する。
Next, the operation of the semiconductor device 3A according to the modified example of this embodiment will be described.
12 is a diagram for explaining the power gating mode of the semiconductor device 3A. Here, the power gating mode refers to a mode in which the power supplies of the high voltage power domain 10 and the core voltage power domain 11 are turned off.
図12に示すように、高電圧パワードメイン10の電源ラインに接続されたパワースイッチ40に入力する制御信号ENH0の論理値を「1(すなわち、電源電位VHV)」に設定することにより、パワースイッチ40の高電圧パワードメイン10との接続部がハイ・インピーダンス状態となる。その結果、高電圧パワードメイン10の電源がオフ状態となる。 As shown in FIG. 12, by setting the logical value of the control signal ENH0 input to the power switch 40 connected to the power line of the high-voltage power domain 10 to "1 (i.e., power supply potential VHV)," the connection between the power switch 40 and the high-voltage power domain 10 becomes a high impedance state. As a result, the power supply to the high-voltage power domain 10 becomes an off state.
また、コア電圧パワードメイン11のグランドラインに接続されたパワーインバータ21及びパワースイッチ41に入力する制御信号ENG1の論理値を「0(すなわち、グランド電位GND)」に設定することにより、パワーインバータ21の出力部21aの電位が電源電位VDDとなり、パワースイッチ41のコア電圧パワードメイン11との接続部がハイ・インピーダンス状態となる。その結果、コア電圧パワードメイン11の電源がオフ状態となる。 In addition, by setting the logical value of the control signal ENG1 input to the power inverter 21 and power switch 41 connected to the ground line of the core voltage power domain 11 to "0 (i.e., ground potential GND)," the potential of the output section 21a of the power inverter 21 becomes the power supply potential VDD, and the connection section of the power switch 41 with the core voltage power domain 11 becomes in a high impedance state. As a result, the power supply of the core voltage power domain 11 becomes in an off state.
図13は、半導体装置3Aの書き込みモードについて説明するための図である。ここで、書き込みモードとは、高電圧パワードメイン10のFPGAルーティングブロックを構成する不揮発性抵抗変化素子51に対して、抵抗状態を変化させる書き込み動作を行うモードを意味する。 Figure 13 is a diagram for explaining the write mode of the semiconductor device 3A. Here, the write mode refers to a mode in which a write operation is performed to change the resistance state of the nonvolatile variable resistance element 51 that constitutes the FPGA routing block of the high-voltage power domain 10.
図13に示すように、書き込みモードにおいて、例えば、クロスバーの右下の不揮発性抵抗変化素子51aに対してオン状態(低抵抗状態)とする書き込みを行う場合、制御信号ENH0の論理値を「0(すなわち、グランド電位GND)」に設定して、高電圧パワードメイン10の電源をオン状態とする。 As shown in FIG. 13, in the write mode, for example, when writing to the non-volatile resistance change element 51a at the bottom right of the crossbar to the on state (low resistance state), the logical value of the control signal ENH0 is set to "0 (i.e., ground potential GND)" to turn on the power supply to the high-voltage power domain 10.
また、書き込み回路60のX軸入力部を書き込み用の高電圧電位VHV、Y軸入力部をグランド電位GNDに設定して、右下の不揮発性抵抗変化素子51aに対応するアドレス用トランジスタ52(図13中のX1及びY1)をオンに設定すると、不揮発性抵抗変化素子51aの電位がVHV、他端の電位がGNDとなり、不揮発性抵抗変化素子51aに対してオン状態とする書き込みが行われる。 In addition, when the X-axis input section of the write circuit 60 is set to a high voltage potential VHV for writing, the Y-axis input section is set to ground potential GND, and the address transistor 52 (X1 and Y1 in FIG. 13) corresponding to the nonvolatile resistance change element 51a at the bottom right is set to ON, the potential of the nonvolatile resistance change element 51a becomes VHV and the potential of the other end becomes GND, and writing is performed to turn the nonvolatile resistance change element 51a ON.
このとき、電源電位VHVは、コア電圧パワードメイン11の最初段のバッファにも印加されるが、上記で説明の通り、コア電圧パワードメイン11の最初段の部分11aをパワーインバータ21により電源制御することにより、コア電圧パワードメイン11の電源がオフ状態の場合でも、後段のコア電圧パワードメイン11のCMOS31における貫通電流及び誤動作の発生を防ぐことができる。さらに、高電圧パワードメイン10とのコア電圧パワードメイン11との間のアイソレーションセルの配置が不要であるため、アイソレーションセルの配置による動作遅延及び消費電力の増加を無くすことができる。 At this time, the power supply potential VHV is also applied to the first-stage buffer of the core voltage power domain 11. However, as explained above, by controlling the power supply of the first-stage portion 11a of the core voltage power domain 11 by the power inverter 21, even when the power supply of the core voltage power domain 11 is in an off state, it is possible to prevent the occurrence of shoot-through current and malfunction in the CMOS 31 of the subsequent core voltage power domain 11. Furthermore, since it is not necessary to place an isolation cell between the high voltage power domain 10 and the core voltage power domain 11, it is possible to eliminate operational delays and increased power consumption due to the placement of an isolation cell.
図14は、半導体装置3AのFPGAにおけるアプリケーションモードについて説明するための図である。ここで、アプリケーションモードとは、コア電圧パワードメイン11のFPGA論理ブロックにおいて、高電圧パワードメイン10のFPGAルーティングブロックから取得した信号に対する演算を行うモードを意味する。 Figure 14 is a diagram for explaining the application mode in the FPGA of the semiconductor device 3A. Here, the application mode means a mode in which the FPGA logic block of the core voltage power domain 11 performs calculations on signals obtained from the FPGA routing block of the high voltage power domain 10.
図14に示すように、アプリケーションモードでは、高電圧パワードメイン10の電源ラインに接続されたパワースイッチ40に入力する制御信号ENH0の論理値を「1(すなわち、電源電位VHV)」に設定して、高電圧パワードメイン10の電源をオフ状態とする。 As shown in FIG. 14, in the application mode, the logical value of the control signal ENH0 input to the power switch 40 connected to the power line of the high-voltage power domain 10 is set to "1 (i.e., power supply potential VHV)," thereby turning off the power supply to the high-voltage power domain 10.
また、コア電圧パワードメイン11のグランドラインに接続されたパワーインバータ21及びパワースイッチ41に入力する制御信号ENG1の論理値を「1(すなわち、電源電位VDD)」に設定して、コア電圧パワードメイン11の電源をオン状態とする。 In addition, the logical value of the control signal ENG1 input to the power inverter 21 and power switch 41 connected to the ground line of the core voltage power domain 11 is set to "1 (i.e., power supply potential VDD)," turning on the power supply for the core voltage power domain 11.
この状態で、論理値「1(すなわち、電源電位VDD)」又は論理値「0(すなわち、グランド電位GND)」のデータ信号が、オン状態の不揮発性抵抗変化素子(例えば、51a)を経由し、コア電圧パワードメイン11の最初段の部分11aの入力バッファに入力される。 In this state, a data signal with a logical value of "1 (i.e., power supply potential VDD)" or a logical value of "0 (i.e., ground potential GND)" is input to the input buffer of the first stage portion 11a of the core voltage power domain 11 via a non-volatile resistance change element (e.g., 51a) in the on state.
コア電圧パワードメイン11に入力されたデータ信号は、コア電圧パワードメイン11の中間の部分11bのFPGA論理ブロックにおける演算に用いられる。 The data signal input to the core voltage power domain 11 is used for calculations in the FPGA logic block in the middle portion 11b of the core voltage power domain 11.
以上に示した記載内容および図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、および効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、および効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容および図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことは言うまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容および図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。 The above description and illustrations are a detailed explanation of the parts related to the technology of the present disclosure, and are merely an example of the technology of the present disclosure. For example, the above explanation of the configuration, function, action, and effect is an explanation of an example of the configuration, function, action, and effect of the parts related to the technology of the present disclosure. Therefore, it goes without saying that unnecessary parts may be deleted, new elements may be added, or replacements may be made to the above description and illustrations, within the scope of the gist of the technology of the present disclosure. Also, in order to avoid confusion and to make it easier to understand the parts related to the technology of the present disclosure, the above description and illustrations omit explanations of technical common knowledge that do not require particular explanation to enable the implementation of the technology of the present disclosure.
1、1A、2、2A、2B、2C、3、3A 半導体装置
10 パワードメイン/高電圧パワードメイン
11 パワードメイン/コア電圧パワードメイン
20 パワーインバータ
20a 出力部
21 パワーインバータ
21a 出力部
40 パワースイッチ
41 パワースイッチ
50 クロスバー
51、51a 不揮発性抵抗変化素子
52 アドレス用トランジスタ
60 書き込み回路
1, 1A, 2, 2A, 2B, 2C, 3, 3A Semiconductor device 10 Power domain/high voltage power domain 11 Power domain/core voltage power domain 20 Power inverter 20a Output section 21 Power inverter 21a Output section 40 Power switch 41 Power switch 50 Crossbars 51, 51a Nonvolatile variable resistance element 52 Address transistor 60 Write circuit
Claims (7)
P型トランジスタ及びN型トランジスタが組み合わされてなり、外部から入力された制御信号に応じて、前記パワードメインに対して電源電圧が供給される状態と供給されない状態とを切り替えるためのパワーコントローラと、を備え、
前記パワーコントローラの出力部は、前記パワードメインの電源ライン又はグランドラインに接続されている
半導体装置。 The power domain,
a power controller including a combination of P-type transistors and N-type transistors, for switching between a state in which a power supply voltage is supplied to the power domain and a state in which a power supply voltage is not supplied to the power domain in response to a control signal input from an external device;
The output section of the power controller is connected to a power supply line or a ground line of the power domain.
前記パワーコントローラの出力部は、前記パワードメインのP型トランジスタのボディ端子に接続されている
請求項1に記載の半導体装置。 the power domain includes a P-type transistor;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an output section of the power controller is connected to a body terminal of a P-type transistor in the power domain.
前記パワーコントローラの出力部は、前記パワードメインのN型トランジスタのボディ端子に接続されている
請求項1に記載の半導体装置。 the power domain has an N-type transistor;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an output section of the power controller is connected to a body terminal of an N-type transistor in the power domain.
前記パワーコントローラの出力は、前記パワードメインの最終段の部分の電源ライン又はグランドラインに接続されており、
前記パワースイッチは、前記パワードメインの前記最終段以外の部分の電源ライン又はグランドラインに接続されている
請求項1に記載の半導体装置。 a power switch that switches between a state in which a power supply voltage is supplied to the power domain and a state in which a power supply voltage is not supplied to the power domain in response to a control signal input from an external device;
an output of the power controller is connected to a power supply line or a ground line of a final stage portion of the power domain;
The semiconductor device according to claim 1 , wherein the power switch is connected to a power supply line or a ground line in a portion of the power domain other than the final stage.
請求項4に記載の半導体装置。 5. The semiconductor device according to claim 4, wherein an output of the power controller is further connected to a power supply line or a ground line of a first stage portion of the power domain.
前記第2のパワードメインの出力部は、前記第1のパワードメインの入力部に接続されている
請求項5に記載の半導体装置。 the power domains include a first power domain configured with transistors operating at a first voltage, and a second power domain configured with transistors operating at a second voltage higher than the first voltage;
The semiconductor device according to claim 5 , wherein an output section of the second power domain is connected to an input section of the first power domain.
請求項6に記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the second power domain comprises: a nonvolatile variable resistance element whose resistance state changes depending on a direction of a voltage applied between two electrodes; and a write circuit for performing a write operation to change the resistance state of the nonvolatile variable resistance element.
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| JP2022210332A Pending JP2024093764A (en) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | Semiconductor Device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2024093764A (en) |
-
2022
- 2022-12-27 JP JP2022210332A patent/JP2024093764A/en active Pending
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