JP2005005611A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細化が進んだ半導体集積回路にかかわり、特には、用途に応じて機能の変更が可能なリコンフィギュラブルロジック(Re−configurable Logic:再書き込みによって回路構成の変更が可能な論理)における高性能化と低リーク電流の両立を実現する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体製造技術の微細化が進み、トランジスタの閾値電圧および半導体集積回路に印加される電源電圧は低下していく傾向にある。この閾値電圧の低下により、ソース・ドレイン間のリーク電流が増加する。さらにトランジスタの高速動作を実現するためには、閾値電圧をさらに下げることが必要となるが、それに伴い、さらにリーク電流が増加する。微細化プロセスにおいては、リーク電流がLSIの消費電力増加の大きな原因となりつつある。したがって、微細化プロセスにおいてLSIの低消費電力化を実現するためには、動作時の電力削減を図るだけでなく、さらにリーク電流の削減を図ることが重要な課題となる。
【0003】
また、最近では用途に応じて機能の変更が可能なリコンフィギュラブルロジック回路によるシステムLSIの実現が可能になっている。リコンフィギュラブルロジック回路には機能の変更容易性が重要視されるが、現状においては高性能化に向けた取組みは不十分な状況にある。実際に高性能化を考えた場合、リコンフィギュラブルロジックを構成する個々のトランジスタを高速化することが必須となるが、反面、リーク電流が増加する。
【0004】
このリーク電流を削減する方法としては、トランジスタの閾値電圧を高くすることでリーク電流を削減する方法や、VTCMOSのようにバックゲートバイアスを制御することで閾値電圧を制御可能とし、スタンバイ時のリーク電流の削減と動作時の高速化を図る方法がある。
【0005】
また、LSIを構成する機能ブロックごとに電源をオン/オフ可能なように設計を行い、個々の機能ブロックが動作不要なときには電源をオフすることでリーク電流を削減する方法などがある(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
さらに微細化プロセスでは、従来のソース・ドレイン間のリーク電流だけではなく、トランジスタのゲートからのリーク電流の増加が顕著になってくる。これは、微細化プロセスにおいてトランジスタの高速化を図るためにはゲート酸化膜厚の薄膜化が必須となるが、この薄膜化がゲートリーク増大の大きな原因になるからである。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−29551号公報(第3−4頁、図2)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トランジスタの閾値電圧を高くしリーク電流の削減を行う場合には、電力削減に関してはメリットがあるが、高性能化を実現することが困難になってくる。
【0009】
また、VTCMOSのように、バックゲートバイアスを制御し閾値電圧を動作モードによって変化させる方法に関しては、0.13μm世代のプロセス以降では、回路の動作速度を向上させるスケーリングを行うと、バックゲートバイアス電圧に対する閾値電圧の依存性が低下してくる傾向がある。つまり、バックゲートバイアス電圧制御技術を用いても、リーク電流削減に対する効果はあまり見られなくなり、リーク電流の削減あるいは高性能化を図ることが困難になってくる。
【0010】
今日では、半導体製造プロセスの微細化が進むことで、リコンフィギュラブルロジックで実現できる回路規模がCPUのように大規模になり、1つのロジック上に数百万トランジスタを搭載することが可能となっている。このような状況で、大規模リコンフィギュラブルロジックで高速ロジックを実現するためには、高性能トランジスタを利用することが必須となり、リーク電流の絶対値が大幅に増加することになる。また、ゲートリーク電流の顕著化により、リーク電流がさらに増加する。したがって、微細プロセスを利用した高性能化、低消費電力の両立が求められるLSIの設計においては、このリーク電流を如何に削減するかということが大きな課題となる。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決において、微細プロセスにおけるトランジスタのリーク電流の削減には電源電圧を遮断することが最も効果的であり、高性能化を実現するためには閾値電圧を下げることが効果的となる。したがって、本発明の半導体集積回路は、リコンフィギュラブルロジックを実現するトランジスタ領域を閾値電圧を異にして電源分離された複数の領域に分割し、一方の高閾値電圧トランジスタ領域では低速動作ではあるが低消費電力が要求されるロジックを実現し、他方の低閾値電圧トランジスタ領域では高性能化を要求されるロジックを実現するとともに、使用トランジスタ領域のみに電源電圧を供給する。これにより、無駄なリーク電流の削減が可能となり、半導体集積回路としての低消費電力化と高性能化の両立が可能となる。
【0012】
以下、より具体的レベルで展開すると、次のようにいうことができる。
【0013】
第1の解決手段として、本発明による半導体集積回路は、低リークトランジスタで構成された高閾値電圧トランジスタ領域と高速トランジスタで構成された低閾値電圧トランジスタ領域からなるリコンフィギュラブル回路部を搭載した半導体集積回路において、次のような機能を有する複数の構成要素の、メモリ部、回路展開制御部および電源電圧制御部を備えている。すなわち、リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報を蓄積するメモリ部と、前記メモリ部に蓄積された機能または動作周波数の情報に基づいて、前記高閾値電圧トランジスタ領域と前記低閾値電圧トランジスタ領域のいずれで回路を実現するかを決定する回路展開制御部と、前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部への電源供給について使用トランジスタ領域には電源を供給し、非使用トランジスタ領域には電源遮断を行う電源電圧制御部とを備えている。
【0014】
この構成による作用は次のとおりである。リコンフィギュラブル回路部で実現すべき回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報をメモリ部に蓄積し、回路展開制御部がメモリ部の蓄積情報(機能または動作周波数)に基づいて高閾値電圧トランジスタ領域と低閾値電圧トランジスタ領域のいずれか一方を選択し、電源電圧制御部が使用トランジスタ領域には電源を供給する一方、非使用トランジスタ領域には電源遮断を行う。高性能を実現するときは低閾値電圧トランジスタ領域へ展開し、この使用トランジスタ領域である低閾値電圧トランジスタ領域のみに電源電圧を印加する。また、低リークを実現するときは高閾値電圧トランジスタ領域へ展開し、この使用トランジスタ領域である高閾値電圧トランジスタ領域のみに電源電圧を印加する。いずれの場合も、非使用トランジスタ領域には電源供給を遮断する。これにより、無駄なリーク電流を削減し、半導体集積回路としての低消費電力化と高性能化の両立を実現する。
【0015】
第2の解決手段として、本発明による半導体集積回路は、互いに電源分離された複数のトランジスタ領域からなるリコンフィギュラブル回路部を搭載した半導体集積回路において、次のような機能を有する複数の構成要素の、メモリ部、回路展開制御部および電源電圧制御部を備えている。すなわち、リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報を蓄積するメモリ部と、前記メモリ部に蓄積された面積情報に基づいて、回路実現のために前記複数のトランジスタ領域のいずれを最少数の使用トランジスタ領域とするかを決定する回路展開制御部と、前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部への電源供給について使用トランジスタ領域には電源を供給し、非使用トランジスタ領域には電源遮断を行う電源電圧制御部とを備えている。
【0016】
この構成による作用は次のとおりである。リコンフィギュラブル回路部で実現すべき回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報をメモリ部に蓄積し、回路展開制御部がメモリ部の蓄積情報(面積)に基づいて複数のトランジスタ領域のいずれを最少数の使用トランジスタ領域とするかを決定し、電源電圧制御部が使用トランジスタ領域には電源を供給する一方、非使用トランジスタ領域には電源遮断を行う。面積情報に応じて常に必要最少数のトランジスタ領域を使用しながら回路を実現し、使用トランジスタ領域のみに電源電圧を印加する。利用トランジスタの最少化を図りつつ、低消費電力と低リーク電流とを両立させることができる。
【0017】
第3の解決手段として、本発明による半導体集積回路は、互いに電源分離された複数のトランジスタ領域からなるリコンフィギュラブル回路部を搭載した半導体集積回路において、次のような機能を有する複数の構成要素の、メモリ部、回路展開制御部および電源電圧制御部を備えている。すなわち、リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧および前記ロジックを構成するトランジスタ領域間の電源ライン接続方法などの情報を蓄積するメモリ部と、前記メモリ部に蓄積された面積情報に基づいて、回路実現のために前記複数のトランジスタ領域のいずれを使用トランジスタ領域とするかを決定するとともに、トランジスタ領域間の電源ライン接続方法の情報に基づいて配線情報を生成する回路展開制御部と、前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部の使用トランジスタ領域の相互間でのみ電源ラインを配線する電源電圧制御部とを備えている。上記第2の解決手段との比較で、電源ライン接続方法の情報を用いることに特徴がある。
【0018】
この構成による作用は次のとおりである。リコンフィギュラブル回路部で実現すべき回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧、電源ライン接続方法などの情報をメモリ部に蓄積し、回路展開制御部がメモリ部の蓄積情報(面積)に基づいて複数のトランジスタ領域のいずれを使用トランジスタ領域とするかを決定するとともに、電源ライン接続情報に基づいてトランジスタ領域間の電源ライン接続ための配線情報を生成する。そして、電源電圧制御部が使用トランジスタ領域相互間での電源ライン配線を行うことにより、結果として、使用トランジスタ領域を必要最小限にしながら回路を実現し、その使用トランジスタ領域のみに電源電圧を印加する。利用トランジスタの最少化を図りつつ、低消費電力と低リーク電流とを両立させることができる。
【0019】
第4の解決手段として、本発明による半導体集積回路は、リコンフィギュラブル回路部を搭載した半導体集積回路において、次のような機能を有する複数の構成要素の、メモリ部、回路展開制御部および電源電圧制御部を備えている。すなわち、リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報を蓄積するメモリ部と、前記メモリ部の蓄積情報に基づいて、回路実現のために前記リコンフィギュラブル回路部へ回路をいかに展開するかを決定するとともに、前記メモリ部に蓄積の閾値電圧情報に基づいてリコンフィギュラブル回路部に供給すべきバックゲートバイアス電圧を決定する回路展開制御部と、前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部へのバックゲートバイアス電圧の供給を制御するバックゲートバイアス電圧制御部とを備えている。
【0020】
この構成による作用は次のとおりである。リコンフィギュラブル回路部で実現すべき回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報をメモリ部に蓄積し、回路展開制御部がメモリ部の蓄積情報に基づいてリコンフィギュラブル回路部での回路の展開をいかにするかを決定するとともに、メモリ部に蓄積の閾値電圧情報に基づいてリコンフィギュラブル回路部に供給すべきバックゲートバイアス電圧を決定し、さらに、バックゲートバイアス電圧制御部が前記の決定されたバックゲートバイアス電圧のリコンフィギュラブル回路部に対する供給を制御する。これにより、性能と電力の最適化を実現する。
【0021】
第5の解決手段として、本発明による半導体集積回路は、リコンフィギュラブル回路部を搭載した半導体集積回路において、次のような機能を有する複数の構成要素の、メモリ部、回路展開制御部、電源電圧制御部およびバックゲートバイアス電圧制御部を備えている。すなわち、リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報を蓄積するメモリ部と、前記メモリ部の蓄積情報に基づいて、回路実現のために前記リコンフィギュラブル回路部へ回路をいかに展開するかを決定するとともに、前記メモリ部に蓄積の閾値電圧情報に基づいてリコンフィギュラブル回路部に供給すべきバックゲートバイアス電圧を決定する回路展開制御部と、前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部への電源電圧の印加を制御する電源電圧制御部と、前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部へのバックゲートバイアス電圧の供給を制御するバックゲートバイアス電圧制御部とを備えている。
【0022】
この構成によれば、リコンフィギュラブル回路部に対して印加する電源電圧とバックゲートバイアス電圧を制御することで、同一の機能に対し幅広い周波数範囲での動作を実現可能とする。
【0023】
第6の解決手段として、本発明による半導体集積回路は、個々に基盤電位が分離されたトランジスタ領域からなるリコンフィギュラブル回路部を搭載した半導体集積回路において、次のような機能を有する複数の構成要素の、メモリ部、回路展開制御部、電源電圧制御部およびバックゲートバイアス電圧制御部を備えている。すなわち、リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報を蓄積するメモリ部と、前記メモリ部の蓄積情報に基づいて、回路実現のために前記リコンフィギュラブル回路部へ回路をいかに展開するかを決定するとともに、前記メモリ部に蓄積の閾値電圧情報に基づいてリコンフィギュラブル回路部に供給すべき電源電圧およびバックゲートバイアス電圧を決定する回路展開制御部と、前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部の個々のトランジスタ領域に対して電源電圧の印加を個別に制御する電源電圧制御部と、前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部の個々のトランジスタ領域に対してバックゲートバイアス電圧の印加を個別に制御するバックゲートバイアス電圧制御部とを備えている。
【0024】
この構成によれば、個々のトランジスタ領域に対して電源電圧とバックゲートバイアス電圧とを互いに独立して個別に制御することで、性能と電力の最適化を実現する。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかわる半導体集積回路の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0026】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における半導体集積回路の構成を示すブロック図である。
【0027】
本実施の形態の半導体集積回路は、メモリ100、回路展開制御部105、電源電圧制御部106およびリコンフィギュラブル回路107から構成されている。メモリ100は、リコンフィギュラブル回路107を要望の機能に変更するための情報を蓄積するものである。メモリ100に対して外部から回路情報入力として入力され蓄積される情報の中には、実際にリコンフィギュラブル回路107で実現される機能に関する機能情報101、動作周波数情報102、機能実現に必要な面積に関する面積情報103、動作周波数を実現する上で適用が必要な閾値電圧情報104のようなプロセスに関する情報が含まれている。
【0028】
リコンフィギュラブル回路107は、高閾値電圧トランジスタ領域108と低閾値電圧トランジスタ領域109とから構成されている。ここで、高閾値電圧トランジスタ領域108は、性能的には遅くなる反面、低リークを実現可能な閾値電圧の高いトランジスタ領域である。これに対して、低閾値電圧トランジスタ領域109は、リーク電流は大きい反面、トランジスタの性能が高く高性能化を実現可能な閾値電圧の低いトランジスタ領域である。
【0029】
回路展開制御部105は、要望機能を実現するには、リコンフィギュラブル回路107における高閾値電圧トランジスタ領域108と低閾値電圧トランジスタ領域109のいずれの領域がよいのか、また電源電圧を供給するのはいずれの領域に対してかの判断を、メモリ100に蓄積されている情報に基づいて行い、要求仕様(機能・動作周波数)を満足する回路を実現するものである。
【0030】
また、電源電圧制御部106は、回路展開制御部105による判断情報に従って、電源電圧を供給するトランジスタ領域の制御を実現する。
【0031】
すなわち、高性能化を実現する場合には、低閾値電圧トランジスタ領域109上に回路を展開し、使用トランジスタ領域である低閾値電圧トランジスタ領域109に電源を供給し、一方、非使用トランジスタ領域である高閾値電圧トランジスタ領域108への電源供給を遮断する。
【0032】
逆に、低リークを実現する場合には、高閾値電圧トランジスタ領域108に回路を展開し、使用トランジスタ領域である高閾値電圧トランジスタ領域108に電源を供給し、一方、非使用トランジスタ領域である低閾値電圧トランジスタ領域109への電源供給を遮断する。
【0033】
上記のように構成された本実施の形態の半導体集積回路の動作を図2に示すフローチャートに従って詳しく説明する。
【0034】
回路情報入力のステップ200において、メモリ100にリコンフィギュラブル回路107で実現すべき機能情報101、動作周波数情報102、面積情報103、閾値電圧情報104等の情報を蓄積する。
【0035】
次に、回路情報解析のステップ201において、回路展開制御部105は、メモリ100に蓄積されている情報の、特に閾値電圧情報107に従って、リコンフィギュラブル回路107の高閾値電圧トランジスタ領域108と低閾値電圧トランジスタ領域109のいずれの領域に回路を展開するかの判断を行う。
【0036】
この結果に基づいて、使用トランジスタ領域選択のステップ202において、先の回路情報解析のステップ201で決定された使用トランジスタ領域に対する以降の処理の分岐を行う。
【0037】
高性能化を実現するために低閾値電圧トランジスタ領域109への展開を図るときには、低閾値電圧トランジスタ領域への回路展開のステップ203において、低閾値電圧トランジスタ領域109へ要求仕様の回路の展開を行う。そして、展開完了後、低閾値電圧トランジスタ領域への電源印加のステップ204において、電源電圧制御部106は、低閾値電圧トランジスタ領域109のみに電源電圧を印加し、要求仕様を満足する回路を実現する。
【0038】
また、低リークを実現するために高閾値電圧トランジスタ領域108への展開を図るときには、高閾値電圧トランジスタ領域への回路展開のステップ205において、高閾値電圧トランジスタ領域108へ要求仕様の回路の展開を行う。そして、展開完了後、高閾値電圧トランジスタ領域への電源印加のステップ206において、電源電圧制御部106は、高閾値電圧トランジスタ領域108のみに電源電圧を印加し、要求仕様(機能・動作周波数)を満足する回路を実現する。
【0039】
以上のように要求仕様を満足する回路を実現した状態で、回路の動作を実行する。
【0040】
その後、次の回路への変更要望がくるのを待つ。その新たな変更要望が来たときには、回路の変更要望のステップ207において受け入れ、電源遮断のステップ208において、回路展開制御部105は、変更要望の情報に基づいて強制的に電源遮断すべきと判断し、電源電圧制御部106は、リコンフィギュラブル回路107への全ての電源電圧の印加を遮断する。このようにリコンフィギュラブル回路107上での回路動作を全てクリアにした上で、次の回路の展開を実施するために回路情報入力のステップ200へ進む。
【0041】
このように本実施の形態によれば、リコンフィギュラブル回路107で実現すべき回路の要求仕様(機能・動作周波数)に応じて回路を展開するトランジスタ領域を選択し、非使用トランジスタ領域の電源電圧は遮断するように構成したので、要求仕様を満足しかつ低消費電力のもとで、リコンフィギュラブルロジックの回路展開を実現することができる。すなわち、無駄なリーク電流を削減し、半導体集積回路としての低消費電力化と高性能化の両立を実現することができる。
【0042】
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2における半導体集積回路の構成を示すブロック図である。図3において、300はメモリ、301は機能情報、302は動作周波数情報、303は面積情報、304は閾値電圧情報、305は回路展開制御部、306は電源電圧制御部、307はリコンフィギュラブル回路である。これらの構成要素については、図1に示す実施の形態1の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。リコンフィギュラブル回路307は、互いに電源分離されたROW0〜ROWnの複数個のセル列308〜313から構成されている。個々に電源分離されたセル列308〜313には、トランジスタが特定の個数ごとに分かれて含まれている。その他の構成については、実施の形態1と同様である。
【0043】
回路展開制御部305は、メモリ300に蓄積されている情報に基づいて、要望機能を実現するには、リコンフィギュラブル回路307のどれだけの面積のトランジスタ領域を使用すればよいのか、またどのセル列のトランジスタに電源電圧を供給するのかの判断を行い、要求仕様を満足する回路を実現する。
【0044】
また、電源電圧制御部306は、回路展開制御部305による判断情報に従って、電源電圧を供給するセル列の制御を実現する。実際にリコンフィギュラブルロジックを実現する場合に、所望の機能実現に必須の面積情報303に従って、リコンフィギュラブル回路307内で必要な数のセル列を選択し、選択したセル列に対してのみ電源電圧を印加し、機能に関与しない部分に関しては電源を遮断することで、不必要回路部におけるリーク電流を削減し、リコンフィギュラブルロジックを低消費電力状態で実現する。
【0045】
上記のように構成された本実施の形態の半導体集積回路の動作を図4に示すフローチャートに従って詳しく説明する。
【0046】
回路情報入力のステップ400において、メモリ300にリコンフィギュラブル回路307で実現すべき機能情報301、動作周波数情報302、面積情報303、閾値電圧情報304等の情報を蓄積する。
【0047】
次に、回路情報解析のステップ401において、回路展開制御部305は、所望の機能を実現する回路展開のために必要となる領域を判断する。実際には、メモリ300に蓄積されている情報の、特に面積情報303に基づいて、リコンフィギュラブル回路307内のどれだけのセル列を使用する必要があるかの判断を行う。
【0048】
使用セル列数判定のステップ402において、所望の機能を実現するために必要なセル列数を決定する。ここでは、変数nをインクリメントしてセル列数を順次増やしていくことで比較する面積を増加させ、メモリ300に蓄積されている面積情報303との比較を行うことで必要面積を確認する。これにより、使用するトランジスタ領域の数を必要最小限にする。
【0049】
次いで、選択したセル列への回路展開のステップ403において、先の使用セル列数判定のステップ402で選択したセル列数に関する情報に従って、回路展開制御部305は、選択したセル列のところへの要求仕様を満足する回路展開を行う。
【0050】
次に、選択したセル列への電源印加のステップ404において、電源電圧制御部306は、先の使用セル列数判定のステップ402で選択したセル列に対して電源電圧の印加を実施する。選択されなかったセル列に関しては、電源電圧を印加しないままで、リーク電流等が発生しないようにしておく。このようにして、要求仕様を満足する回路を実現する。
【0051】
以上のように要求仕様(面積)を満足する回路を実現した状態で、回路の動作を実行する。
【0052】
その後、次の回路への変更要望がくるのを待つ。その新たな変更要望が来たときには、回路の変更要望のステップ405において受け入れ、電源遮断のステップ406において、回路展開制御部305は、変更要望の情報に基づいて強制的に電源遮断すべきと判断し、電源電圧制御部306は、リコンフィギュラブル回路307への全ての電源電圧の印加を遮断する。このようにリコンフィギュラブル回路307上での回路動作を全てクリアにした上で、次の回路の展開を実施するために回路情報入力のステップ400へ進む。
【0053】
このように本実施の形態によれば、要求仕様(面積)に応じて回路を展開する領域を限定し、利用しない領域の電源電圧を遮断するように構成したので、要求仕様を満足しかつ低消費電力のもとで、リコンフィギュラブルロジックの回路展開を実現することができる。
【0054】
(実施の形態3)
図5は本発明の実施の形態3における半導体集積回路の構成を示すブロック図である。図5において、500はメモリ、501は機能情報、502は動作周波数情報、503は面積情報、504は閾値電圧情報、505は回路展開制御部、506は電源電圧制御部、507はリコンフィギュラブル回路、509〜513は互いに電源分離された複数個のセル列である。これらの構成要素については、図3に示す実施の形態2の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。本実施の形態においては、メモリ500に、リコンフィギュラブル回路507内での個々のセル列間の電源ラインの接続についての電源ライン接続情報508も蓄積するようになっている。その他の構成については、実施の形態2の場合と同様である。
【0055】
回路展開制御部505は、メモリ500に蓄積されている情報に基づいて、要望機能を実現するには、リコンフィギュラブル回路507のどれだけの面積のトランジスタ領域を使用すればよいのかの判断と、機能を実現するために使用するセル列間の電源ラインの接続に関する電源ライン接続情報508の制御を行い、要求仕様を満足する回路を実現する。
【0056】
また、電源電圧制御部506は、回路展開制御部505による判断情報に従って、リコンフィギュラブル回路507への電源電圧の供給を制御する。実際にリコンフィギュラブルロジックを実現する場合に、所望の機能実現に必須の面積情報503に従って、リコンフィギュラブル回路507内で必要な数のセル列を選択し、選択したセル列間の電源ラインを生成し、電源電圧を印加することで、リコンフィギュラブル回路507を要求仕様(面積・配線)を満足する回路として動作させることが可能となる。また、非使用トランジスタ領域への電源電圧の印加を遮断することから、不必要回路部におけるリーク電流を削減し、リコンフィギュラブルロジックを低消費電力状態で実現する。
【0057】
上記のように構成された本実施の形態の半導体集積回路の動作を図6に示すフローチャートに従って詳しく説明する。
【0058】
回路情報入力のステップ600において、メモリ500にリコンフィギュラブル回路507で実現すべき機能情報501、動作周波数情報502、面積情報503、閾値電圧情報504、使用セル列間の電源ライン接続方法に関する電源ライン接続情報508等の情報を蓄積する(電源ライン接続情報508の蓄積が図4のステップ400とは異なる)。
【0059】
次に、回路情報解析のステップ601において、回路展開制御部505は、所望の機能を実現する回路展開のために必要となる領域を判断する。実際には、メモリ500に蓄積されている情報の、特に面積情報503に基づいて、リコンフィギュラブル回路507内のどれだけのセル列を使用する必要があるかの判断を行う。
【0060】
使用セル列数判定のステップ602において、所望の機能を実現するために必要なセル列数を決定する。ここでは、変数nをインクリメントしてセル列数を順次増やしていくことで比較する面積を増加させ、メモリ500に蓄積されている面積情報503との比較を行うことで必要面積を確認する。これにより、使用するトランジスタ領域の数を必要最小限にする。
【0061】
次いで、選択したセル列への回路展開のステップ603において、先の使用セル列数判定のステップ602で選択したセル列数に関する情報に従って、回路展開制御部505は、選択したセル列のところへの要求仕様を満足する回路展開を行い、さらに、このセル列間の電源ラインの接続を実施する。
【0062】
次に、リコンフィギュラブル回路への電源印加のステップ604において、電源電圧制御部506は、リコンフィギュラブル回路507に対して電源電圧の印加を実施する。リコンフィギュラブル回路507内にて電源ラインの接続がなされていないセル列に関しては、電源電圧を印加しないままで済むので、リーク電流等が発生しない。このようにして、要求仕様を満足する回路を実現する。
【0063】
以上のように要求仕様(面積・配線)を満足する回路を実現した状態で、回路の動作を実行する。
【0064】
その後、次の回路への変更要望がくるのを待つ。その新たな変更要望が来たときには、回路の変更要望のステップ605において受け入れ、電源遮断のステップ606において、回路展開制御部505は、変更要望の情報に基づいて強制的に電源遮断すべきと判断し、電源電圧制御部506は、リコンフィギュラブル回路507への電源電圧の印加を遮断する。このようにリコンフィギュラブル回路507上での回路動作を全てクリアにした上で、次の回路の展開を実施するために回路情報入力のステップ600へ進む。
【0065】
このように本実施の形態によれば、要求仕様(面積・配線)に応じて回路を展開する領域を限定し、電源ライン接続をリコンフィギュラブル回路507上で作るように構成したので、配線を含めて、要求仕様を満足しかつ低消費電力のもとで、リコンフィギュラブルロジックの回路展開を実現することができる。
【0066】
(実施の形態4)
図7は本発明の実施の形態4における半導体集積回路の構成を示すブロック図である。図7において、700はメモリ、701は機能情報、702は動作周波数情報、703は面積情報、704は閾値電圧情報、705は回路展開制御部、707はリコンフィギュラブル回路、708〜712は互いに電源分離された複数個のセル列である。これらの構成要素については、図3に示す実施の形態2の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。ただし、複数個のセル列708〜712は基盤分離されている。本実施の形態においては、図3の電源電圧制御部306に代えて、バックゲートバイアス電圧制御部706を備えている。このバックゲートバイアス電圧制御部706は、回路展開制御部705による設定情報に従って、各セル列それぞれに要求仕様を満足する閾値電圧値になるようにバックゲートバイアス電圧の供給を制御するものである。その他の構成については、実施の形態2の場合と同様である。
【0067】
回路展開制御部705は、メモリ700に蓄積されている情報、特に閾値電圧情報704に基づいて、リコンフィギュラブル回路707において要求仕様を満足するために必要な各セル列の閾値電圧の設定を行う。
【0068】
また、バックゲートバイアス電圧制御部706は、回路展開制御部705による設定情報に従って、リコンフィギュラブル回路707を構成する各セル列それぞれに要求仕様を満足する閾値電圧値になるようにバックゲートバイアス電圧の供給を制御する。実際にリコンフィギュラブルロジックを実現する場合に、所望の性能実現に必須の閾値電圧情報704に従って、それぞれのセル列に対しバックゲートバイアス電圧を印加することで、リコンフィギュラブル回路707を要求仕様を満足する回路として動作させることが可能となる。
【0069】
例えば、どのセル列にセルを展開するかを検討する際に、展開する回路のタイミングに関する情報に基づいて行うときに、遅延時間が長いパスに関するセルを特定のセル列におき、そのセル列にかけるバックゲートバイアス電圧として閾値電圧Vtが低くなる方に印加することにより、特定の部分の、特に遅延的に遅い回路部分の高速化等が可能になり、回路全体としての高速化が可能になる。また、必要以上にバックゲートバイアス電圧を印加しないことで、各トランジスタが最適な閾値電圧で制御され、必要以上のリーク電流の発生を防止できる。
【0070】
上記のように構成された本実施の形態の半導体集積回路の動作を図8に示すフローチャートに従って詳しく説明する。
【0071】
回路情報入力のステップ800において、メモリ700にリコンフィギュラブル回路707で実現すべき機能情報701、動作周波数情報702、面積情報703、閾値電圧情報704等の情報を蓄積する。
【0072】
次に、回路情報解析のステップ801において、回路展開制御部705は、所望の性能を実現する回路展開のために必要となる閾値電圧を判断する。実際には、メモリ700に蓄積されている情報の、特に閾値電圧情報704に基づいて、リコンフィギュラブル回路707内の各セル列に適用するバックゲートバイアス電圧値を判断する。
【0073】
次いで、選択したセル列への回路展開のステップ802において、リコンフィギュラブル回路707を構成する各セル列に対して回路展開制御部705で決定した情報に基づき要求仕様を満足する回路展開を行う。
【0074】
次に、選択したセル列へのバックゲートバイアス電圧印加のステップ803において、バックゲートバイアス電圧制御部706は、各セル列に対してバックゲートバイアス電圧の印加を実施する。
【0075】
さらに、電源電圧印加のステップ804において、リコンフィギュラブル回路707に対して電源電圧を印加する。
【0076】
これにより、要求仕様を満足するリコンフィギュラブル回路707の実現が可能になる。
【0077】
以上のように要求仕様(バックゲートバイアス電圧・動作タイミング)を満足する回路を実現した状態で、回路の動作を実行する。
【0078】
その後、次の回路への変更要望がくるのを待つ。その新たな変更要望が来たときには、回路の変更要望のステップ805において受け入れ、電源遮断のステップ806において、回路展開制御部705は、変更要望の情報に基づいて強制的に電源遮断すべきと判断し、リコンフィギュラブル回路707への電源電圧およびバックゲートバイアス電圧の印加を遮断する。このようにリコンフィギュラブル回路707上での回路動作を全てクリアにした上で、次の回路の展開を実施するために回路情報入力のステップ800へ進む。
【0079】
このように本実施の形態によれば、要求仕様(バックゲートバイアス電圧・動作タイミング)に応じて、リコンフィギュラブル回路707を実現する各セル列に対して最適なバックゲートバイアスを設定するように構成したので、要求仕様を満足し、かつリーク電流を必要以上に発生させないリコンフィギュラブルロジックの回路展開を実現することができる。
【0080】
(実施の形態5)
図9は本発明の実施の形態5における半導体集積回路の構成を示すブロック図である。図9において、900はメモリ、901は機能情報、902は動作周波数情報、903は面積情報、904は閾値電圧情報、905は回路展開制御部、906はバックゲートバイアス電圧制御部、907はリコンフィギュラブル回路、908〜912は互いに基盤分離および電源分離された複数個のセル列である。これらの構成要素については、図7に示す実施の形態4の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。また、913は電源電圧制御部、914は電源電圧制御部913用の出力電圧情報であり、これらの構成要素については、図3に示す実施の形態2の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。本実施の形態においては、リコンフィギュラブル回路907内の全てのセル列に対して、バックゲートバイアス電圧制御部906によるバックゲートバイアス電圧の制御と、電源電圧制御部913による電源電圧の制御とが、互いに独立する状態で行われるように構成されている。その他の構成については、実施の形態4の場合と同様である。
【0081】
このように本実施の形態の半導体集積回路は、図3に示す実施の形態2と図7に示す実施の形態4とを合成したものであり、それぞれの実施の形態による機能を併せ有するものであり、要求仕様(面積・バックゲートバイアス電圧・動作タイミング)を満足する回路を実現することができる。さらに、すべてのセル列に対して印加する電源電圧とバックゲートバイアス電圧とを互いに独立して制御できるので、同一の機能に対し幅広い周波数範囲での動作を実現することができる。
【0082】
(実施の形態6)
図10は本発明の実施の形態6における半導体集積回路の構成を示すブロック図である。図10における構成要素は、図9に示す実施の形態5の場合と同様である。本実施の形態においては、バックゲートバイアス電圧制御部906は、複数あるセル列908〜912の1つずつに対してバックゲートバイアス電圧の制御を個別的に行えるように構成されている。また、電源電圧制御部913も複数あるセル列908〜912の1つずつに対して電源電圧の制御を個別的に行えるように構成されている。その他の構成については、実施の形態5の場合と同様である。
【0083】
このように本実施の形態の半導体集積回路は、複数セル列に対する互いに独立した閾値電圧とバックゲートバイアス電圧の個別制御を行うので、性能と電力の最適化を実現できる。
【0084】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、リコンフィギュラブルロジックを有する半導体集積回路において、要求仕様を満足しながらリーク電流を抑制するので、微細プロセスにおいて大きな課題となっている高性能化と低消費電力の両立を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における半導体集積回路の構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態1における半導体集積回路の動作を示すフローチャート
【図3】本発明の実施の形態2における半導体集積回路の構成を示すブロック図
【図4】本発明の実施の形態2における半導体集積回路の動作を示すフローチャート
【図5】本発明の実施の形態3における半導体集積回路の構成を示すブロック図
【図6】本発明の実施の形態3における半導体集積回路の動作を示すフローチャート
【図7】本発明の実施の形態4における半導体集積回路の構成を示すブロック図
【図8】本発明の実施の形態4における半導体集積回路の動作を示すフローチャート
【図9】本発明の実施の形態5における半導体集積回路の構成を示すブロック図
【図10】本発明の実施の形態6における半導体集積回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
100,300,500,700,900 メモリ
101,301,501,701,901 機能情報
102,302,502,702,902 動作周波数情報
103,303,503,703,903 面積情報
104,304,504,704,904,914 閾値電圧情報
105,305,505,705,905 回路展開制御部
106,306,506,913 電源電圧制御部
107,307,507,707,907 リコンフィギュラブル回路
108 高閾値電圧トランジスタ領域
109 低閾値電圧トランジスタ領域
308〜313,509〜513,708〜712,908〜912 セル列
508 電源ライン接続情報
706,906 バックゲートバイアス電圧制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to miniaturized semiconductor integrated circuits, and in particular, reconfigurable logic whose logic can be changed according to the application (re-configurable logic: logic whose circuit configuration can be changed by rewriting). The present invention relates to a technology that achieves both high performance and low leakage current.
[0002]
[Prior art]
In recent years, semiconductor manufacturing technology has been miniaturized, and the threshold voltage of a transistor and the power supply voltage applied to a semiconductor integrated circuit tend to decrease. As the threshold voltage decreases, the leakage current between the source and drain increases. Further, in order to realize a high-speed operation of the transistor, it is necessary to further lower the threshold voltage, and accordingly, a leakage current further increases. In the miniaturization process, leakage current is becoming a major cause of increase in power consumption of LSI. Therefore, in order to reduce the power consumption of the LSI in the miniaturization process, it is important not only to reduce the power during operation but also to reduce the leakage current.
[0003]
Recently, it has become possible to realize a system LSI using a reconfigurable logic circuit whose function can be changed according to the application. Although reconfigurable logic circuits place importance on the ability to change functions, efforts to improve performance are currently inadequate. When considering high performance in practice, it is essential to increase the speed of the individual transistors constituting the reconfigurable logic, but on the other hand, the leakage current increases.
[0004]
The leakage current can be reduced by increasing the threshold voltage of the transistor to reduce the leakage current, or by controlling the back gate bias as in VTCMOS to control the leakage voltage during standby. There are methods for reducing current and speeding up operation.
[0005]
In addition, there is a method of reducing leakage current by designing so that power can be turned on / off for each functional block constituting the LSI, and turning off the power when each functional block does not require operation (for example, Patent Document 1).
[0006]
Further, in the miniaturization process, not only the conventional leakage current between the source and the drain but also an increase in leakage current from the gate of the transistor becomes remarkable. This is because, in order to increase the speed of the transistor in the miniaturization process, it is essential to reduce the thickness of the gate oxide film. However, this reduction in thickness causes a large increase in gate leakage.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-29551 (page 3-4, FIG. 2)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when reducing the leakage current by increasing the threshold voltage of the transistor, there is a merit in terms of power reduction, but it becomes difficult to achieve high performance.
[0009]
In addition, regarding the method of controlling the back gate bias and changing the threshold voltage depending on the operation mode as in VTCMOS, if the scaling for improving the operation speed of the circuit is performed after the process of the 0.13 μm generation, the back gate bias voltage There is a tendency that the dependence of the threshold voltage on the value decreases. That is, even if the back gate bias voltage control technique is used, the effect on the reduction of the leakage current is not so much seen, and it becomes difficult to reduce the leakage current or improve the performance.
[0010]
Today, as the semiconductor manufacturing process continues to be miniaturized, the circuit scale that can be realized with reconfigurable logic has become as large as a CPU, making it possible to mount millions of transistors on a single logic. ing. In such a situation, in order to realize a high-speed logic with a large-scale reconfigurable logic, it is essential to use a high-performance transistor, and the absolute value of the leakage current is greatly increased. Further, the leakage current further increases due to the conspicuous gate leakage current. Therefore, in designing LSIs that require both high performance and low power consumption using a fine process, how to reduce the leakage current is a major issue.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In solving the above problem, it is most effective to cut off the power supply voltage in order to reduce the leakage current of the transistor in a fine process, and it is effective to lower the threshold voltage in order to realize high performance. Therefore, the semiconductor integrated circuit according to the present invention divides the transistor region for realizing the reconfigurable logic into a plurality of regions separated from each other by different threshold voltages, and one high threshold voltage transistor region is operated at a low speed. A logic that requires low power consumption is realized, and a logic that requires high performance is realized in the other low threshold voltage transistor region, and a power supply voltage is supplied only to the transistor region used. As a result, it is possible to reduce useless leakage current, and to achieve both low power consumption and high performance as a semiconductor integrated circuit.
[0012]
Hereafter, it can be said as follows when it develops at a more specific level.
[0013]
As a first solution, a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a semiconductor equipped with a reconfigurable circuit section including a high threshold voltage transistor region formed of a low leak transistor and a low threshold voltage transistor region formed of a high speed transistor. The integrated circuit includes a memory unit, a circuit development control unit, and a power supply voltage control unit, which are a plurality of components having the following functions. That is, a memory unit that stores information such as a circuit function realized by reconfigurable logic, an operating frequency, an area, and a threshold voltage, and the high threshold value based on the function or operating frequency information stored in the memory unit A circuit development control unit that determines whether a circuit is realized in a voltage transistor region or the low threshold voltage transistor region, and a power supply to the reconfigurable circuit unit based on a determination by the circuit development control unit A power supply voltage control unit that supplies power to the use transistor region and shuts off the power supply is provided to the non-use transistor region.
[0014]
The effect | action by this structure is as follows. Information such as the function, operating frequency, area, and threshold voltage of the circuit to be realized in the reconfigurable circuit section is stored in the memory section, and the circuit development control section is high based on the stored information (function or operating frequency) in the memory section. One of the threshold voltage transistor region and the low threshold voltage transistor region is selected, and the power supply voltage controller supplies power to the used transistor region, while power is cut off to the unused transistor region. When realizing high performance, the low threshold voltage transistor region is developed, and the power supply voltage is applied only to the low threshold voltage transistor region which is the used transistor region. Further, when realizing a low leak, it is expanded to the high threshold voltage transistor region, and the power supply voltage is applied only to the high threshold voltage transistor region which is the transistor region used. In either case, power supply is cut off to the unused transistor region. As a result, wasteful leakage current is reduced, and both low power consumption and high performance as a semiconductor integrated circuit are realized.
[0015]
As a second solution, a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a plurality of constituent elements having the following functions in a semiconductor integrated circuit including a reconfigurable circuit unit composed of a plurality of transistor regions separated from each other in power supply. A memory unit, a circuit development control unit, and a power supply voltage control unit. That is, a memory unit for storing information such as a circuit function realized by reconfigurable logic, an operating frequency, an area, a threshold voltage, and the like, and the plurality of units for realizing the circuit based on the area information stored in the memory unit. A circuit development control unit that determines which of the transistor regions to use as a minimum number of used transistor regions, and a use transistor region for supplying power to the reconfigurable circuit unit based on the determination by the circuit development control unit Is provided with a power supply voltage control section for supplying power and shutting off the power supply in the unused transistor region.
[0016]
The effect | action by this structure is as follows. Information such as circuit function, operating frequency, area, threshold voltage, etc. to be realized in the reconfigurable circuit section is stored in the memory section, and the circuit development control section has a plurality of transistor regions based on the stored information (area) in the memory section. The power supply voltage control unit supplies power to the used transistor region, while shutting off the power to the non-used transistor region. The circuit is realized while always using the minimum necessary number of transistor regions according to the area information, and the power supply voltage is applied only to the transistor region used. It is possible to achieve both low power consumption and low leakage current while minimizing the number of transistors used.
[0017]
As a third solution, a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a plurality of constituent elements having the following functions in a semiconductor integrated circuit including a reconfigurable circuit unit composed of a plurality of transistor regions separated from each other in power supply. A memory unit, a circuit development control unit, and a power supply voltage control unit. That is, a memory unit that stores information such as a circuit function realized by reconfigurable logic, an operating frequency, an area, a threshold voltage, and a power line connection method between transistor regions constituting the logic, and the memory unit. A circuit for determining which of the plurality of transistor regions to be used transistor regions for circuit realization based on the area information and generating wiring information based on information on a power line connection method between the transistor regions An expansion control unit and a power supply voltage control unit for wiring a power supply line only between the used transistor regions of the reconfigurable circuit unit based on matters determined by the circuit expansion control unit. In comparison with the second solving means, information on the power line connection method is used.
[0018]
The effect | action by this structure is as follows. Information such as circuit functions, operating frequency, area, threshold voltage, and power line connection method to be realized in the reconfigurable circuit section is stored in the memory section, and the circuit development control section is based on the stored information (area) in the memory section. Then, it is determined which of the plurality of transistor regions is to be used transistor region, and wiring information for connecting power source lines between the transistor regions is generated based on the power source line connection information. Then, the power supply voltage control unit performs power supply line wiring between the used transistor regions, and as a result, a circuit is realized while minimizing the used transistor regions, and the power supply voltage is applied only to the used transistor regions. . It is possible to achieve both low power consumption and low leakage current while minimizing the number of transistors used.
[0019]
As a fourth solution, a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a memory unit, a circuit development control unit, and a power source having a plurality of components having the following functions in a semiconductor integrated circuit including a reconfigurable circuit unit. A voltage control unit is provided. That is, a memory unit that stores information such as a function, an operating frequency, an area, and a threshold voltage of a circuit realized by reconfigurable logic, and the reconfigurable circuit for realizing the circuit based on the stored information of the memory unit A circuit development control unit that determines how to deploy the circuit to the unit, and determines a back gate bias voltage to be supplied to the reconfigurable circuit unit based on threshold voltage information stored in the memory unit, and the circuit development And a back gate bias voltage control unit that controls the supply of the back gate bias voltage to the reconfigurable circuit unit based on matters determined by the control unit.
[0020]
The effect | action by this structure is as follows. Information such as the function, operating frequency, area, and threshold voltage of the circuit to be realized in the reconfigurable circuit unit is stored in the memory unit, and the circuit development control unit is based on the stored information in the memory unit. Determines how to develop the circuit, determines a back gate bias voltage to be supplied to the reconfigurable circuit unit based on threshold voltage information stored in the memory unit, and the back gate bias voltage control unit The supply of the determined back gate bias voltage to the reconfigurable circuit unit is controlled. This achieves performance and power optimization.
[0021]
As a fifth solution, a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a memory unit, a circuit development control unit, a power source, and a plurality of constituent elements having the following functions in a semiconductor integrated circuit including a reconfigurable circuit unit. A voltage control unit and a back gate bias voltage control unit are provided. That is, a memory unit that stores information such as a function, an operating frequency, an area, and a threshold voltage of a circuit realized by reconfigurable logic, and the reconfigurable circuit for realizing the circuit based on the stored information of the memory unit A circuit development control unit that determines how to deploy the circuit to the unit, and determines a back gate bias voltage to be supplied to the reconfigurable circuit unit based on threshold voltage information stored in the memory unit, and the circuit development A power supply voltage control unit that controls application of a power supply voltage to the reconfigurable circuit unit based on a matter determined by the control unit, and a power supply voltage control unit that controls the application to the reconfigurable circuit unit based on a matter determined by the circuit deployment control unit. A back gate bias voltage control unit that controls supply of the back gate bias voltage.
[0022]
According to this configuration, by controlling the power supply voltage and the back gate bias voltage applied to the reconfigurable circuit unit, it is possible to realize an operation in a wide frequency range for the same function.
[0023]
As a sixth solution, a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a plurality of components having the following functions in a semiconductor integrated circuit equipped with a reconfigurable circuit unit composed of transistor regions in which base potentials are individually separated. The device includes a memory unit, a circuit development control unit, a power supply voltage control unit, and a back gate bias voltage control unit. That is, a memory unit that stores information such as a function, an operating frequency, an area, and a threshold voltage of a circuit realized by reconfigurable logic, and the reconfigurable circuit for realizing the circuit based on the stored information of the memory unit A circuit development control unit for determining how to deploy the circuit to the unit, and determining a power supply voltage and a back gate bias voltage to be supplied to the reconfigurable circuit unit based on threshold voltage information stored in the memory unit; Based on the items determined by the circuit development control unit, the power supply voltage control unit that individually controls the application of the power supply voltage to each transistor region of the reconfigurable circuit unit, and the items determined by the circuit development control unit Based on the back gate via for each transistor region of the reconfigurable circuit portion. And a back gate bias voltage control unit for controlling application of a voltage individually.
[0024]
According to this configuration, optimization of performance and power is realized by individually controlling the power supply voltage and the back gate bias voltage independently from each other for each transistor region.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a semiconductor integrated circuit according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0026]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention.
[0027]
The semiconductor integrated circuit according to the present embodiment includes a
[0028]
The
[0029]
In order to realize the desired function, the circuit
[0030]
Further, the power supply
[0031]
That is, when realizing high performance, a circuit is developed on the low threshold
[0032]
Conversely, in order to realize low leakage, a circuit is developed in the high threshold
[0033]
The operation of the semiconductor integrated circuit of the present embodiment configured as described above will be described in detail according to the flowchart shown in FIG.
[0034]
In
[0035]
Next, in
[0036]
Based on this result, in
[0037]
In order to develop the low threshold
[0038]
In order to develop the high threshold
[0039]
As described above, the circuit operation is executed in a state in which the circuit satisfying the required specifications is realized.
[0040]
After that, it waits for a request to change to the next circuit. When such a new change request is received, it is accepted in
[0041]
As described above, according to the present embodiment, the transistor region for developing the circuit is selected according to the required specification (function / operation frequency) of the circuit to be realized by the
[0042]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention. 3, 300 is a memory, 301 is function information, 302 is operating frequency information, 303 is area information, 304 is threshold voltage information, 305 is a circuit development control unit, 306 is a power supply voltage control unit, and 307 is a reconfigurable circuit. It is. Since these components are the same as those in the first embodiment shown in FIG. 1, detailed description thereof is omitted. The
[0043]
Based on the information stored in the
[0044]
In addition, the power supply
[0045]
The operation of the semiconductor integrated circuit of the present embodiment configured as described above will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
[0046]
In
[0047]
Next, in
[0048]
In
[0049]
Next, in
[0050]
Next, in
[0051]
As described above, the circuit operation is executed in a state where the circuit satisfying the required specifications (area) is realized.
[0052]
After that, it waits for a request to change to the next circuit. When such a new change request is received, it is accepted in
[0053]
As described above, according to the present embodiment, the circuit development area is limited according to the required specification (area), and the power supply voltage in the unused area is cut off. The circuit development of reconfigurable logic can be realized under power consumption.
[0054]
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the semiconductor integrated circuit according to the third embodiment of the present invention. 5, 500 is a memory, 501 is function information, 502 is operating frequency information, 503 is area information, 504 is threshold voltage information, 505 is a circuit development control unit, 506 is a power supply voltage control unit, and 507 is a reconfigurable circuit. , 509 to 513 are a plurality of cell columns separated from each other in power source. Since these components are the same as those of the second embodiment shown in FIG. 3, detailed description thereof is omitted. In the present embodiment, the power supply
[0055]
The circuit
[0056]
Further, the power supply
[0057]
The operation of the semiconductor integrated circuit of the present embodiment configured as described above will be described in detail according to the flowchart shown in FIG.
[0058]
In
[0059]
Next, in
[0060]
In
[0061]
Next, in
[0062]
Next, in
[0063]
As described above, the circuit operation is executed in a state in which the circuit satisfying the required specifications (area / wiring) is realized.
[0064]
After that, it waits for a request to change to the next circuit. When such a new change request is received, it is accepted in
[0065]
As described above, according to the present embodiment, the circuit development area is limited according to the required specifications (area / wiring), and the power supply line connection is made on the
[0066]
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 7, 700 is a memory, 701 is function information, 702 is operating frequency information, 703 is area information, 704 is threshold voltage information, 705 is a circuit development control unit, 707 is a reconfigurable circuit, and 708 to 712 are power supplies to each other. A plurality of separated cell rows. Since these components are the same as those of the second embodiment shown in FIG. 3, detailed description thereof is omitted. However, the plurality of
[0067]
The circuit
[0068]
Further, the back gate bias
[0069]
For example, when considering which cell column to expand a cell based on information about the timing of the circuit to be expanded, place a cell related to a path with a long delay time in a specific cell column, By applying to the lower threshold voltage Vt as the back gate bias voltage to be applied, it becomes possible to increase the speed of a specific portion, particularly a circuit portion that is slow in terms of delay, and the entire circuit can be increased in speed. . Further, by not applying the back gate bias voltage more than necessary, each transistor is controlled with the optimum threshold voltage, and the occurrence of an excessive leakage current can be prevented.
[0070]
The operation of the semiconductor integrated circuit of the present embodiment configured as described above will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
[0071]
In
[0072]
Next, in
[0073]
Next, in
[0074]
Next, in
[0075]
Further, in
[0076]
As a result, the
[0077]
As described above, the circuit operation is executed in a state where the circuit satisfying the required specifications (back gate bias voltage / operation timing) is realized.
[0078]
After that, it waits for a request to change to the next circuit. When the new change request is received, it is accepted in
[0079]
As described above, according to the present embodiment, an optimal back gate bias is set for each cell column that implements the
[0080]
(Embodiment 5)
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the fifth embodiment of the present invention. 9, 900 is a memory, 901 is function information, 902 is operating frequency information, 903 is area information, 904 is threshold voltage information, 905 is a circuit development control unit, 906 is a back gate bias voltage control unit, and 907 is reconfigurable. The
[0081]
As described above, the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment is a combination of the second embodiment shown in FIG. 3 and the fourth embodiment shown in FIG. 7, and has the functions according to the respective embodiments. A circuit that satisfies the required specifications (area, back gate bias voltage, operation timing) can be realized. Furthermore, since the power supply voltage and the back gate bias voltage applied to all the cell columns can be controlled independently of each other, operation in a wide frequency range can be realized for the same function.
[0082]
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the sixth embodiment of the present invention. The components in FIG. 10 are the same as those in the fifth embodiment shown in FIG. In the present embodiment, the back gate bias
[0083]
As described above, the semiconductor integrated circuit of the present embodiment performs individual control of the threshold voltage and the back gate bias voltage independent of each other for a plurality of cell columns, so that optimization of performance and power can be realized.
[0084]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a semiconductor integrated circuit having a reconfigurable logic, since leakage current is suppressed while satisfying required specifications, high performance and low power consumption, which are major issues in a fine process, are achieved. Can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the semiconductor integrated circuit according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100, 300, 500, 700, 900 memory
101, 301, 501, 701, 901 Function information
102, 302, 502, 702, 902 Operating frequency information
103,303,503,703,903 Area information
104, 304, 504, 704, 904, 914 Threshold voltage information
105, 305, 505, 705, 905 Circuit development control unit
106, 306, 506, 913 Power supply voltage control unit
107,307,507,707,907 reconfigurable circuit
108 High threshold voltage transistor region
109 Low threshold voltage transistor region
308 to 313, 509 to 513, 708 to 712, 908 to 912 cell array
508 Power line connection information
706, 906 Back gate bias voltage controller
Claims (6)
リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報を蓄積するメモリ部と、
前記メモリ部に蓄積された機能または動作周波数の情報に基づいて、前記高閾値電圧トランジスタ領域と前記低閾値電圧トランジスタ領域のいずれで回路を実現するかを決定する回路展開制御部と、
前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部への電源供給について使用トランジスタ領域には電源を供給し、非使用トランジスタ領域には電源遮断を行う電源電圧制御部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。A semiconductor integrated circuit equipped with a reconfigurable circuit unit composed of a high threshold voltage transistor region composed of low leak transistors and a low threshold voltage transistor region composed of high speed transistors,
A memory unit for storing information such as circuit functions realized by reconfigurable logic, operating frequency, area, threshold voltage, and the like;
A circuit development control unit that determines whether to implement a circuit in the high threshold voltage transistor region or the low threshold voltage transistor region based on information on the function or operating frequency accumulated in the memory unit;
A power supply voltage control unit that supplies power to the use transistor region and supplies power to the non-use transistor region for power supply to the reconfigurable circuit unit based on the determination by the circuit development control unit. A semiconductor integrated circuit characterized by the above.
リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報を蓄積するメモリ部と、
前記メモリ部に蓄積された面積情報に基づいて、回路実現のために前記複数のトランジスタ領域のいずれを最少数の使用トランジスタ領域とするかを決定する回路展開制御部と、
前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部への電源供給について使用トランジスタ領域には電源を供給し、非使用トランジスタ領域には電源遮断を行う電源電圧制御部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。A semiconductor integrated circuit equipped with a reconfigurable circuit unit comprising a plurality of transistor regions separated from each other in power supply,
A memory unit for storing information such as circuit functions realized by reconfigurable logic, operating frequency, area, threshold voltage, and the like;
A circuit development control unit that determines which of the plurality of transistor regions to use as a minimum number of transistor regions for circuit realization based on area information stored in the memory unit;
A power supply voltage control unit that supplies power to the use transistor region and supplies power to the non-use transistor region for power supply to the reconfigurable circuit unit based on the determination by the circuit development control unit. A semiconductor integrated circuit characterized by the above.
リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧および前記ロジックを構成するトランジスタ領域間の電源ライン接続方法などの情報を蓄積するメモリ部と、
前記メモリ部に蓄積された面積情報に基づいて、回路実現のために前記複数のトランジスタ領域のいずれを使用トランジスタ領域とするかを決定するとともに、トランジスタ領域間の電源ライン接続方法の情報に基づいて配線情報を生成する回路展開制御部と、
前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部の使用トランジスタ領域の相互間でのみ電源ラインを配線する電源電圧制御部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。A semiconductor integrated circuit equipped with a reconfigurable circuit unit comprising a plurality of transistor regions separated from each other in power supply,
A memory unit for storing information such as a circuit function realized by reconfigurable logic, an operating frequency, an area, a threshold voltage, and a power line connection method between transistor regions constituting the logic;
Based on the area information stored in the memory unit, it is determined which of the plurality of transistor regions is to be used as a transistor region for circuit implementation, and based on information on a power line connection method between the transistor regions A circuit development control unit for generating wiring information;
A semiconductor integrated circuit, comprising: a power supply voltage control unit configured to wire a power supply line only between used transistor regions of the reconfigurable circuit unit based on a matter determined by the circuit development control unit.
リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報を蓄積するメモリ部と、
前記メモリ部の蓄積情報に基づいて、回路実現のために前記リコンフィギュラブル回路部へ回路をいかに展開するかを決定するとともに、前記メモリ部に蓄積の閾値電圧情報に基づいてリコンフィギュラブル回路部に供給すべきバックゲートバイアス電圧を決定する回路展開制御部と、
前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部へのバックゲートバイアス電圧の供給を制御するバックゲートバイアス電圧制御部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。A semiconductor integrated circuit having a reconfigurable circuit portion,
A memory unit for storing information such as circuit functions realized by reconfigurable logic, operating frequency, area, threshold voltage, and the like;
Based on the storage information of the memory unit, it is determined how to deploy the circuit to the reconfigurable circuit unit for circuit realization, and the reconfigurable circuit unit based on threshold voltage information stored in the memory unit A circuit development control unit for determining a back gate bias voltage to be supplied to
A semiconductor integrated circuit comprising: a back gate bias voltage control unit that controls supply of a back gate bias voltage to the reconfigurable circuit unit based on a matter determined by the circuit development control unit.
リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報を蓄積するメモリ部と、
前記メモリ部の蓄積情報に基づいて、回路実現のために前記リコンフィギュラブル回路部へ回路をいかに展開するかを決定するとともに、前記メモリ部に蓄積の閾値電圧情報に基づいてリコンフィギュラブル回路部に供給すべきバックゲートバイアス電圧を決定する回路展開制御部と、
前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部への電源電圧の印加を制御する電源電圧制御部と、
前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部へのバックゲートバイアス電圧の供給を制御するバックゲートバイアス電圧制御部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。A semiconductor integrated circuit having a reconfigurable circuit portion,
A memory unit for storing information such as circuit functions realized by reconfigurable logic, operating frequency, area, threshold voltage, and the like;
Based on the storage information of the memory unit, it is determined how to deploy the circuit to the reconfigurable circuit unit for circuit realization, and the reconfigurable circuit unit based on threshold voltage information stored in the memory unit A circuit development control unit for determining a back gate bias voltage to be supplied to
A power supply voltage control unit that controls application of a power supply voltage to the reconfigurable circuit unit, based on a matter determined by the circuit development control unit;
A semiconductor integrated circuit comprising: a back gate bias voltage control unit that controls supply of a back gate bias voltage to the reconfigurable circuit unit based on a matter determined by the circuit development control unit.
リコンフィギュラブルロジックで実現する回路の機能、動作周波数、面積、閾値電圧などの情報を蓄積するメモリ部と、
前記メモリ部の蓄積情報に基づいて、回路実現のために前記リコンフィギュラブル回路部へ回路をいかに展開するかを決定するとともに、前記メモリ部に蓄積の閾値電圧情報に基づいてリコンフィギュラブル回路部に供給すべき電源電圧およびバックゲートバイアス電圧を決定する回路展開制御部と、
前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部の個々のトランジスタ領域に対して電源電圧の印加を個別に制御する電源電圧制御部と、
前記回路展開制御部による決定事項に基づいて、前記リコンフィギュラブル回路部の個々のトランジスタ領域に対してバックゲートバイアス電圧の印加を個別に制御するバックゲートバイアス電圧制御部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。A semiconductor integrated circuit equipped with a reconfigurable circuit unit composed of transistor regions in which the substrate potential is individually separated,
A memory unit for storing information such as circuit functions realized by reconfigurable logic, operating frequency, area, threshold voltage, and the like;
Based on the storage information of the memory unit, it is determined how to deploy the circuit to the reconfigurable circuit unit for circuit realization, and the reconfigurable circuit unit based on threshold voltage information stored in the memory unit A circuit development control unit for determining a power supply voltage and a back gate bias voltage to be supplied to
Based on the items determined by the circuit development control unit, a power supply voltage control unit that individually controls the application of the power supply voltage to each transistor region of the reconfigurable circuit unit;
A back gate bias voltage control unit for individually controlling the application of a back gate bias voltage to each transistor region of the reconfigurable circuit unit based on a matter determined by the circuit development control unit. A semiconductor integrated circuit.
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