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JPH0992723A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH0992723A
JPH0992723A JP7247631A JP24763195A JPH0992723A JP H0992723 A JPH0992723 A JP H0992723A JP 7247631 A JP7247631 A JP 7247631A JP 24763195 A JP24763195 A JP 24763195A JP H0992723 A JPH0992723 A JP H0992723A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
internal
clock
circuit
clocks
skew
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7247631A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tamotsu Yoshiki
木 保 吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP7247631A priority Critical patent/JPH0992723A/en
Publication of JPH0992723A publication Critical patent/JPH0992723A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress fluctuation of skews by detecting the fluctuation of the skew between internal clocks and increasing the load on an internal clock having relatively advanced phase thereby regulating the phase between the distributed internal clocks. SOLUTION: A skew fluctuation observation circuit 14 outputs a detection signal corresponding to an internal clock having relatively an advanced phase among a predetermined number of internal clocks distributed from buffers 22 on the same stage of a clock tree 12 as an active state. A load control circuit 16 increases the load on an internal clock having relatively an advanced phase among a set of four internal clocks on the same stage. A sequence sustaining circuit 18 operates detection circuits 14 and load control circuits 16 sequentially starting from one close to the clock supply of the clock tree 12 and locks that state. According to the circuitry, fluctuation of the skew can be suppressed between internal clocks and erroneous function of the internal circuit can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、クロックを分配す
るクロックツリーを用いる半導体装置に関し、さらに詳
しくは、クロックツリーによって分配されるクロック間
のスキューのばらつきを低減する半導体装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device using a clock tree that distributes clocks, and more particularly to a semiconductor device that reduces skew variations among clocks distributed by the clock tree.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIは、微細化、高集積化等にともな
って、年々、その回路規模が増大し、動作も高速化され
ている。このため、クロックを必要とするフリップフロ
ップまたはラッチの数が増大し、その発振周波数も高速
化される傾向にある。ところで、クロックは、その接続
先セル数が増大すると、駆動能力や動作速度を改善する
ために、例えば図5に示されるような、いわゆるクロッ
クツリー12が用いられる。即ち、バッファ22によっ
てクロックを所定数に分配し、この所定数に分配された
クロックを内部回路に供給している。
2. Description of the Related Art The circuit scale of an LSI has been increasing year by year with the miniaturization and high integration of the LSI, and the operation speed has been increased. For this reason, the number of flip-flops or latches that require a clock increases, and the oscillation frequency thereof tends to increase. By the way, as the clock, a so-called clock tree 12 as shown in, for example, FIG. 5 is used in order to improve the driving capability and the operating speed when the number of connected cells increases. That is, the buffer 22 distributes a predetermined number of clocks to the internal circuit.

【0003】ところが、クロックを所定数に分配する
と、たとえ回路を設計するときに、それぞれのクロック
が分配されるまでのバッファの段数や、それぞれのクロ
ックにかかる負荷が同一になるように設計したとして
も、自動配置配線のときに、それぞれのクロックの配線
長がばらつくこと等によって、クロック間のスキューに
ばらつきが生じ、即ち、それぞれのクロックの末端での
到達時間がコンマ数ナノという単位でずれてしまい、ク
ロックの発振周波数が高い場合には内部回路が誤動作す
る場合があるという問題点がある。
However, if the clocks are distributed to a predetermined number, even when the circuit is designed, it is assumed that the number of stages of buffers until the respective clocks are distributed and the load applied to each clock are the same. Also, during automatic placement and routing, the skew between clocks varies due to variations in the wiring length of each clock, that is, the arrival time at the end of each clock is shifted in units of a few nanometers. If the clock oscillation frequency is high, the internal circuit may malfunction.

【0004】従来はこの問題点を解決するために、例え
ば内部回路を自動配置配線するときに、それぞれのクロ
ックの負荷が同一になるように自動配置配線を行う、ク
ロック配線をLSIチップ全体にメッシュ状に配線す
る、クロックの幹線を太くしてそこから支線に分岐させ
る、自動配置配線後に、クロックの負荷が不均一な部分
に余分な配線を付加して、それぞれのクロックの負荷を
均一化するなどして、クロック間のスキューのばらつき
を低減することによって、内部回路の誤動作を防止して
いた。
Conventionally, in order to solve this problem, for example, when the internal circuits are automatically arranged and wired, the automatic wiring is performed so that the loads of the respective clocks are the same. The clock wiring is meshed over the entire LSI chip. -Like wiring, thickening the trunk line of the clock and branching from it to the branch line, after automatic placement and wiring, add extra wiring to the part where the clock load is uneven to make each clock load uniform Thus, the malfunction of the internal circuit is prevented by reducing the variation of the skew between the clocks.

【0005】しかしながら、LSIチップを製造する前
に、それぞれのクロック間のスキューを低減できるよう
にレイアウトのマスクパターンを作成したとしても、L
SIチップを製造するときのプロセスのばらつきや、製
造前のシミュレーションでは予測できない容量、抵抗等
によってクロック間のスキューが増大する可能性があ
る。また、メッシュ状のクロック配線や太いクロック幹
線等を用いると、クロック配線がLSIチップの面積に
占める割合が高くなり、面積コストが増大するという問
題点がある。
However, even if a layout mask pattern is created so as to reduce the skew between the clocks before manufacturing the LSI chip, L
Skew between clocks may increase due to variations in the process of manufacturing the SI chip, and capacitance and resistance that cannot be predicted by simulation before manufacturing. Further, when the mesh-shaped clock wiring or the thick clock trunk line is used, the ratio of the clock wiring to the area of the LSI chip becomes high, and there is a problem that the area cost increases.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術に基づく問題点をかえりみて、クロックツリー
を用いる半導体装置において、LSIチップの製造後で
あっても、クロックツリーによって分配されるクロック
間のスキューのばらつきを低減することができる半導体
装置を提供することにある。
In view of the problems based on the above-mentioned prior art, the object of the present invention is to distribute a semiconductor device using a clock tree by the clock tree even after the LSI chip is manufactured. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of reducing the variation in skew between clocks.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外部クロックまたは内部クロック源を所
定数の内部クロックに分配し、前記内部クロックをさら
に所定数の内部クロックに繰り返し分配するクロックツ
リーと、所定の前記内部クロックに設けられ、前記内部
クロック間のスキューのばらつきを検出するスキューば
らつき観測回路と、所定の前記内部クロックに設けら
れ、前記内部クロックの中で相対的に位相の進んだ内部
クロックの負荷を増加させる負荷増減回路と、前記スキ
ューばらつき観測回路の中で、前記外部クロックまたは
内部クロック源に近い内部クロックに設けられたものか
ら順次検出状態を固定し、前記負荷増減回路による内部
クロックの負荷を固定する順序維持回路とを有すること
を特徴とする半導体装置を提供するものである。
To achieve the above object, the present invention distributes an external clock or an internal clock source to a predetermined number of internal clocks, and further repeatedly distributes the internal clock to a predetermined number of internal clocks. Clock tree, a skew variation observing circuit provided in the predetermined internal clock to detect a variation in skew between the internal clocks, and a predetermined internal clock provided in the predetermined internal clock. Of the load variation circuit for increasing the load of the advanced internal clock, and in the skew variation observing circuit, the detection state is sequentially fixed from the one provided for the external clock or the internal clock close to the internal clock source, And a sequence maintaining circuit for fixing the load of the internal clock by the increasing / decreasing circuit. It is to provide a location.

【0008】[0008]

【作用】本発明の半導体装置は、クロックツリーによっ
て分配される内部クロック間のスキューのばらつきを検
出し、相対的に位相の進んだ内部クロックの負荷を増加
させることによって、分配される内部クロック間の位相
を調節し、そのスキューのばらつきを低減させるもので
ある。従って、本発明の半導体装置によれば、実際に回
路を動作させることによって内部クロックの位相を調節
しているため、たとえLSIチップの製造後であっても
内部クロック間のスキューのばらつきを低減させること
ができ、内部回路の誤動作を防止することができる。
According to the semiconductor device of the present invention, the skew of the internal clocks distributed by the clock tree is detected, and the load of the internal clock whose phase is relatively advanced is increased. Is adjusted to reduce the skew variation. Therefore, according to the semiconductor device of the present invention, since the phase of the internal clock is adjusted by actually operating the circuit, it is possible to reduce the skew variation between the internal clocks even after the LSI chip is manufactured. Therefore, the malfunction of the internal circuit can be prevented.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下に、添付の図面に示す好適実
施例に基づいて、本発明の半導体装置を詳細に説明す
る。図1は、本発明の半導体装置の一実施例の構成回路
図である。図示例の半導体装置10は、クロックツリー
12と、スキューばらつき観測回路14と、負荷増減回
路16と、順序維持回路18とを有している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor device according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration circuit diagram of an embodiment of a semiconductor device of the present invention. The semiconductor device 10 of the illustrated example includes a clock tree 12, a skew variation observing circuit 14, a load increasing / decreasing circuit 16, and an order maintaining circuit 18.

【0010】ここで、クロックツリー12は、LSIチ
ップの外部から入力されるクロック(以下、外部クロッ
クという)を内部回路に供給される所定本数のクロック
(以下、内部クロックという)に分配するものであっ
て、IO(入出力)バッファ20と、複数個のバッファ
22とを有している。なお、クロック供給元はIOバッ
ファを介して入力される外部クロックに限定されるもの
ではなく、LSIチップ内に設けたクロック発生源(発
生器)であってもよい。
Here, the clock tree 12 distributes a clock (hereinafter referred to as an external clock) input from the outside of the LSI chip to a predetermined number of clocks (hereinafter referred to as an internal clock) supplied to an internal circuit. Therefore, it has an IO (input / output) buffer 20 and a plurality of buffers 22. The clock supply source is not limited to the external clock input via the IO buffer, but may be a clock generation source (generator) provided in the LSI chip.

【0011】クロック供給元はIOバッファ20を介し
て入力され、初段の4つのバッファ22によって4本の
内部クロックに分配される。初段の4本の内部クロック
は、それぞれ次段の4つのバッファ22によってさらに
1組当たり4本の内部クロックに分配され、以下同様
に、それぞれの内部クロックは、4つのバッファ22に
よって4本に分配されることによって、所定本数の内部
クロックが生成される。なお、内部クロックの1組当た
りの本数やその総数は特に限定されるものではない。
The clock supply source is input via the IO buffer 20 and distributed to the four internal clocks by the four first-stage buffers 22. The four internal clocks in the first stage are further distributed to four internal clocks per set by the four buffers 22 in the next stage, and so on. Similarly, each internal clock is distributed to four by the four buffers 22. As a result, a predetermined number of internal clocks are generated. The number of internal clocks per set and the total number thereof are not particularly limited.

【0012】スキューばらつき観測回路14は、クロッ
クツリー12の同一段目のバッファ22によって分配さ
れた所定本数の内部クロックの中で、相対的に位相の進
んだ内部クロックに対応する検出信号をアクティブ状態
として出力するものであって、例えば同一段目の同一組
の4本の内部クロックを1つの単位として設けられるN
ORゲート24と、同一段目の同一組の4本の内部クロ
ックにそれぞれ設けられる遅延バッファ26およびラッ
チ28とを有している。
The skew variation observing circuit 14 activates the detection signal corresponding to the internal clock whose phase is relatively advanced among the predetermined number of internal clocks distributed by the buffer 22 at the same stage of the clock tree 12. N, which is provided as, for example, four internal clocks of the same set in the same stage as one unit.
It has an OR gate 24 and a delay buffer 26 and a latch 28 which are respectively provided for the same set of four internal clocks in the same stage.

【0013】同一段目の同一組の4本の内部クロック
は、それぞれNORゲート24とそれぞれの遅延バッフ
ァ26とに入力される。それぞれの遅延バッファ26の
出力は、それぞれのラッチ28のデータ入力端Dに入力
され、NORゲート24の出力は、同一段目の同一組の
4本の内部クロックにそれぞれ設けられる全てのラッチ
28のイネーブル入力端Gに入力される。それぞれのラ
ッチ28の出力端Qからは、それぞれの内部クロックに
対応する検出信号が出力される。
The same set of four internal clocks at the same stage are input to the NOR gate 24 and each delay buffer 26. The output of each delay buffer 26 is input to the data input terminal D of each latch 28, and the output of the NOR gate 24 is the output of all the latches 28 provided for the same set of four internal clocks in the same stage. It is input to the enable input terminal G. The output terminal Q of each latch 28 outputs a detection signal corresponding to each internal clock.

【0014】負荷増減回路16は、スキューばらつき観
測回路14において、同一段目の同一組の4本の内部ク
ロックにそれぞれ設けられるラッチ28から出力される
それぞれの検出信号に応じて、同一段目の同一組の4本
の内部クロックの中で、相対的に位相の進んだ内部クロ
ックの負荷を増加させるものであって、同一段目の同一
組の4本の内部クロックにそれぞれ設けられるN型MO
Sトランジスタ(以下、NMOSという)30および容
量素子32を有している。
In the skew variation observing circuit 14, the load increasing / decreasing circuit 16 is arranged in the same stage in accordance with each detection signal output from the latch 28 provided for each of the four internal clocks in the same set in the same stage. Of the four internal clocks of the same set, the load of the internal clock whose phase is relatively advanced is increased, and the N-type MO is provided for each of the four internal clocks of the same set in the same stage.
It has an S-transistor (hereinafter referred to as NMOS) 30 and a capacitive element 32.

【0015】同一段目の同一組の4本の内部クロックの
それぞれは、それぞれのNMOS30のドレインに接続
され、それぞれのNMOS30のゲートには、スキュー
ばらつき観測回路14において、同一段目の同一組の4
本の内部クロックにそれぞれ設けられるラッチ28から
出力されるそれぞれの検出信号が入力される。それぞれ
の容量素子32の一方の端子は、それぞれのNMOS3
0のソースに接続され、その他方の端子は接地される。
Each of the four internal clocks of the same set in the same stage is connected to the drain of each NMOS 30, and the gate of each NMOS 30 has the same set of the same set in the same stage in the skew variation observing circuit 14. Four
The respective detection signals output from the latches 28 provided for the internal clocks of the book are input. One terminal of each capacitance element 32 is connected to each NMOS 3
0 source, the other terminal is grounded.

【0016】順序維持回路18は、例えば同一段目の同
一組の4本の内部クロックを1つの単位として設けられ
るスキューばらつき検出回路14および負荷増減回路1
6を、クロックツリー12のクロック供給元に近い方か
ら順次動作させ、その状態を固定するためのものであっ
て、例えばリセット信号によってクリアされ、リセット
解除後に1クロック毎に順次ハイレベルをシフトするシ
フトレジスタ34によって構成される。
The sequence maintaining circuit 18 is provided with, for example, the skew variation detecting circuit 14 and the load increasing / decreasing circuit 1 which are provided with the same set of four internal clocks in the same stage as one unit.
6 is for sequentially operating from the side closer to the clock supply source of the clock tree 12 and fixing the state thereof, which is cleared by, for example, a reset signal, and sequentially shifts the high level every clock after the reset is released. It is composed of the shift register 34.

【0017】シフトレジスタ34は、クロックツリー1
2のバッファ22の段数に相当する本数の出力信号を有
し、そのそれぞれの出力信号は、同一段目の同一組の4
本の内部クロック毎に設けられるスキューばらつき観測
回路14のNORゲート24に共通に入力される。な
お、シフトレジスタ34に入力されるクロックとして
は、例えばクロック供給元を使用してもよいし、所定段
目の内部クロックの中の1本を使用してもよい。
The shift register 34 is used for the clock tree 1
There are as many output signals as the number of stages of the two buffers 22, and each of the output signals has four output signals of the same set in the same stage.
It is commonly input to the NOR gate 24 of the skew variation observation circuit 14 provided for each internal clock of the book. As the clock input to the shift register 34, for example, a clock supply source may be used, or one of the internal clocks at the predetermined stage may be used.

【0018】本発明の半導体装置10は、基本的に以上
のように構成される。なお、図示例においては、クロッ
クツリー12の初段の4本の内部クロックに設けられる
スキューばらつき観測回路14および負荷増減回路16
だけを示しているが、図2の概念図に示されるように、
2段目以降の全ての組の4本の内部クロックにも同様に
スキューばらつき観測回路14および負荷増減回路16
を、部分的に、あるいは全部に設けてもよいことは言う
までもないことである。
The semiconductor device 10 of the present invention is basically constructed as described above. In the illustrated example, the skew variation observing circuit 14 and the load increasing / decreasing circuit 16 provided in the four internal clocks in the first stage of the clock tree 12 are shown.
However, as shown in the conceptual diagram of FIG.
The skew variation observing circuit 14 and the load increasing / decreasing circuit 16 are similarly applied to the four internal clocks of all the groups of the second and subsequent stages.
Needless to say, may be provided partially or entirely.

【0019】また、スキューばらつき観測回路14およ
び負荷増減回路16は、必ずしも同一段目の同一組の4
本の内部クロックに対して設ける必要はなく、例えば図
3の構成回路図に示されるように、初段の4本の内部ク
ロックにスキューばらつき観測回路14だけを設け、2
段目以降の4組の4本の内部クロックに負荷増減回路1
6だけを設けて、スキューばらつき観測回路14のラッ
チ28から出力されるそれぞれの検出信号を、それぞれ
の組の負荷増減回路16の4個のNMOS30のゲート
に共通に入力するよう構成してもよい。
The skew variation observing circuit 14 and the load increasing / decreasing circuit 16 are not necessarily the same set of 4 in the same stage.
For example, as shown in the configuration circuit diagram of FIG. 3, only the skew variation observing circuit 14 is provided for the four internal clocks in the first stage, as shown in the configuration circuit diagram of FIG.
Load increase / decrease circuit 1 for 4 internal clocks of 4 sets after the first stage
Only 6 may be provided, and each detection signal output from the latch 28 of the skew variation observing circuit 14 may be commonly input to the gates of the four NMOSs 30 of the load increasing / decreasing circuits 16 of each set. .

【0020】次に、本発明の半導体装置10の動作につ
いて、図4に示されるタイミングチャートを参照しなが
ら説明する。なお、図1に示される半導体装置10にお
いては、図4のタイミングチャートのそれぞれの信号に
対応する同一の参照符号が付されている。
Next, the operation of the semiconductor device 10 of the present invention will be described with reference to the timing chart shown in FIG. In the semiconductor device 10 shown in FIG. 1, the same reference numerals are assigned to the respective signals in the timing chart of FIG.

【0021】本発明の半導体装置10においては、ま
ず、リセット信号が入力され、順序維持回路18の全て
の出力信号がクリアされてローレベルとなる。即ち、ス
キューばらつき観測回路14のNORゲート24は動作
可能な状態とされる。このとき、NORゲート24に入
力される4本の内部クロックが全てローレベルであれ
ば、その出力はハイレベルとなり、この出力がイネーブ
ル入力端Gに入力されるラッチ28は全てオン状態とな
る。
In the semiconductor device 10 of the present invention, first, the reset signal is input and all the output signals of the sequence maintaining circuit 18 are cleared to the low level. That is, the NOR gate 24 of the skew variation observing circuit 14 is brought into an operable state. At this time, if the four internal clocks input to the NOR gate 24 are all at the low level, their outputs are at the high level, and all the latches 28 whose outputs are input to the enable input terminal G are turned on.

【0022】リセット解除後、クロック供給元は、クロ
ックツリー12の初段の4つのバッファ22に入力さ
れ、4本の内部クロックに分配される。このとき、初段
の4本の内部クロックは、例えば図4のタイミングチャ
ートに示されるように、それぞれの負荷に応じて遅延さ
れる。また、初段の4本の内部クロックは、それぞれの
遅延バッファ26によってさらに遅延され、それぞれの
ラッチ28のデータ入力端Dに入力される。
After the reset is released, the clock supply source is input to the four buffers 22 in the first stage of the clock tree 12 and distributed to the four internal clocks. At this time, the four internal clocks in the first stage are delayed according to their respective loads, as shown in the timing chart of FIG. 4, for example. The four internal clocks in the first stage are further delayed by the delay buffers 26 and input to the data input terminals D of the latches 28.

【0023】初段の4本の内部クロックの中で最も位相
の進んだ内部クロックが立ち上がると、スキューばらつ
き観測回路14のNORゲート24はローレベルとな
り、この出力がイネーブル入力端Gに入力されるラッチ
28は全てオフ状態となる。このとき、遅延バッファ2
6によって遅延された4本の内部クロックの中で、相対
的に位相の進んだ内部クロックはラッチ28にハイレベ
ルが保持され、逆に、位相の遅い内部クロックはラッチ
28にローレベルが保持される。
When the internal clock with the most advanced phase among the four internal clocks in the first stage rises, the NOR gate 24 of the skew variation observing circuit 14 becomes low level, and this output is input to the enable input terminal G. All 28 are turned off. At this time, the delay buffer 2
Among the four internal clocks delayed by 6, the latch 28 holds the high level for the internal clock whose phase is relatively advanced, and conversely, the latch 28 holds the low level for the internal clock whose phase is delayed. It

【0024】ここで、スキューばらつき観測回路14の
NORゲート24の出力遅延時間と遅延バッファの出力
遅延時間とは、4本の内部クロックの間のスキューのば
らつきの検出精度、即ち、検出可能なスキューのばらつ
きの最小時間を決定する。即ち、NORゲート24の立
ち下がりによって、相対的に位相の進んだ内部クロック
のハイレベルだけをラッチ28に保持するためには、遅
延バッファの出力遅延時間は、NORゲート24の出力
遅延時間よりも小さい範囲で、なおかつNORゲート2
4の出力遅延時間にできるだけ近い値を有している必要
がある。
Here, the output delay time of the NOR gate 24 and the output delay time of the delay buffer of the skew variation observing circuit 14 are the detection accuracy of the skew variation between the four internal clocks, that is, the detectable skew. Determine the minimum time for the variability of. That is, in order to hold only the high level of the internal clock whose phase is relatively advanced by the fall of the NOR gate 24, the output delay time of the delay buffer is shorter than the output delay time of the NOR gate 24. In a small range, and NOR gate 2
It is necessary to have a value as close as possible to the output delay time of 4.

【0025】ラッチ28にハイレベルが保持されると、
その出力信号、即ち、検出信号がゲートに入力される負
荷増減回路16のNMOS30はオン状態となる。この
とき、NMOS30のソースに接続される容量素子32
は、NMOS30のドレインに接続される内部クロック
と電気的に接続されるため、容量素子32が電気的に接
続される内部クロックは、その負荷が容量素子32の容
量分だけ増加されて所定時間遅延され、相対的に位相の
遅い内部クロックに対する位相が調節される。
When the latch 28 holds the high level,
The output signal, that is, the NMOS 30 of the load increasing / decreasing circuit 16 to which the detection signal is input to the gate is turned on. At this time, the capacitive element 32 connected to the source of the NMOS 30
Is electrically connected to the internal clock connected to the drain of the NMOS 30, the internal clock electrically connected to the capacitive element 32 is delayed for a predetermined time by increasing its load by the capacitance of the capacitive element 32. The phase of the internal clock having a relatively slow phase is adjusted.

【0026】ここで、負荷増減回路16の容量素子32
の容量値は、4本の内部クロックの間のスキューのばら
つきの調節精度、即ち、相対的に位相の進んだ内部クロ
ックを遅延させる時間を決定する。即ち、4本の内部ク
ロックの位相を同調させるためには、容量素子32の容
量値は、スキューばらつき観測回路14における検出精
度、即ち、検出可能なスキューのばらつきの最小時間と
ほぼ一致する時間だけ、相対的に位相の進んだ内部クロ
ックを遅延させることができる容量値を有しているのが
好ましい。
Here, the capacitive element 32 of the load adjusting circuit 16
The capacitance value of determines the adjustment accuracy of the skew variation between the four internal clocks, that is, the time for delaying the internal clock with a relatively advanced phase. That is, in order to synchronize the phases of the four internal clocks, the capacitance value of the capacitive element 32 is set only for the detection accuracy in the skew variation observing circuit 14, that is, for a time substantially equal to the minimum time of detectable skew variation. It is preferable to have a capacitance value capable of delaying the internal clock whose phase is relatively advanced.

【0027】上述のようにして、初段の4本の内部クロ
ックの立ち上がりによって、相対的に位相の進んだ内部
クロックの位相が調節された後、順序維持回路18の出
力信号Q0は、例えば内部クロックの同じ立ち上がりに
よって所定遅延時間後にハイレベルとなる。このとき、
この出力信号Q0が入力されるスキューばらつき観測回
路14のNORゲート24の出力はローレベルに固定さ
れ、負荷増減回路16による内部クロックの調節状態
は、次にリセット信号が入力されるまで固定される。
As described above, after the phase of the internal clock whose phase is relatively advanced is adjusted by the rising edges of the four internal clocks at the first stage, the output signal Q0 of the sequence maintaining circuit 18 is, for example, the internal clock. Rises to a high level after a predetermined delay time due to the same rise. At this time,
The output of the NOR gate 24 of the skew variation observing circuit 14 to which the output signal Q0 is input is fixed at a low level, and the adjustment state of the internal clock by the load adjusting circuit 16 is fixed until the reset signal is input next. .

【0028】以下同様に、クロックツリー12の2段目
以降のバッファ22によって分配される内部クロックも
その位相が調節される。本発明の半導体装置10は、基
本的に以上のように動作する。
Similarly, the phases of the internal clocks distributed by the buffers 22 at the second and subsequent stages of the clock tree 12 are adjusted. The semiconductor device 10 of the present invention basically operates as described above.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体装置は、内部クロック間のスキューのばらつきを検
出し、相対的に位相の進んだ内部クロックの負荷を増加
させることによって、内部クロック間の位相を調節する
ものである。従って、本発明の半導体装置によれば、L
SIチップの製造後に、実際に動作させることによっ
て、内部クロック間のスキューのばらつきを低減させる
ことができ、内部回路の誤動作を防止することができ
る。このため、LSIチップを製造してみないと分から
ないプロセスのばらつき、製造前のシミュレーションで
は予測できない容量、抵抗、セル遅延、入力なまり等に
も対応可能である。
As described in detail above, the semiconductor device of the present invention detects variations in skew between internal clocks and increases the load of the internal clocks that have a relatively advanced phase, thereby increasing the internal clock. It is to adjust the phase between them. Therefore, according to the semiconductor device of the present invention, L
By actually operating the SI chip after it is manufactured, it is possible to reduce the variation in the skew between the internal clocks and prevent the malfunction of the internal circuit. For this reason, it is possible to deal with process variations that cannot be known until the LSI chip is manufactured, and capacitance, resistance, cell delay, input rounding, etc., which cannot be predicted by simulation before manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の半導体装置の一実施例の構成回路図で
ある。
FIG. 1 is a configuration circuit diagram of an embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の一実施例の概念図であ
る。
FIG. 2 is a conceptual diagram of an embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の半導体装置の別の実施例の構成回路図
である。
FIG. 3 is a configuration circuit diagram of another embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図4】本発明の半導体装置の動作を説明する一実施例
のタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart of an example for explaining the operation of the semiconductor device of the present invention.

【図5】クロックツリーの一例の構成回路図である。FIG. 5 is a configuration circuit diagram of an example of a clock tree.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体装置 12 クロックツリー 14 スキューばらつき観測回路 16 負荷増減回路 18 順序維持回路 20 IO(入出力)バッファ 22 バッファ 24 NORゲート 26 遅延バッファ 28 ラッチ 30 N型MOSトランジスタ(NMOS) 32 容量素子 34 シフトレジスタ 10 semiconductor device 12 clock tree 14 skew variation observing circuit 16 load increasing / decreasing circuit 18 sequence maintaining circuit 20 IO (input / output) buffer 22 buffer 24 NOR gate 26 delay buffer 28 latch 30 N-type MOS transistor (NMOS) 32 capacitive element 34 shift register

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】外部クロックまたは内部クロック源を所定
数の内部クロックに分配し、前記内部クロックをさらに
所定数の内部クロックに繰り返し分配するクロックツリ
ーと、所定の前記内部クロックに設けられ、前記内部ク
ロック間のスキューのばらつきを検出するスキューばら
つき観測回路と、所定の前記内部クロックに設けられ、
前記内部クロックの中で相対的に位相の進んだ内部クロ
ックの負荷を増加させる負荷増減回路と、前記スキュー
ばらつき観測回路の中で、前記外部クロックまたは内部
クロック源に近い内部クロックに設けられたものから順
次検出状態を固定し、前記負荷増減回路による内部クロ
ックの負荷を固定する順序維持回路とを有することを特
徴とする半導体装置。
1. A clock tree that distributes an external clock or an internal clock source to a predetermined number of internal clocks, and repeatedly distributes the internal clock to a predetermined number of internal clocks, and a clock tree provided in the predetermined internal clocks. A skew variation observing circuit for detecting variation in skew between clocks, and provided in the predetermined internal clock,
A load increasing / decreasing circuit for increasing the load of the internal clock whose phase is relatively advanced among the internal clocks, and one provided in the external clock or an internal clock close to the internal clock source in the skew variation observing circuit And a sequence maintaining circuit that sequentially fixes the detection states and fixes the load of the internal clock by the load increasing / decreasing circuit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003258623A (en) * 2002-03-05 2003-09-12 Seiko Epson Corp Semiconductor integrated circuit

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