JP2000295084A

Semiconductor device and its configuration

Abstract

[Task] Provided are a semiconductor device capable of constructing a replica circuit with high reliability, flexibility, and efficiency, and a method thereof.

Solution.A replica circuit 12 is configured as a circuit equivalent to the path configuration selected as the critical path in the semiconductor circuit 11, and an adjustable delay element 12A is provided between the output side of the replica circuit 12, for example, and the phase comparator 13, for example. After manufacturing the chip, the delay value of the delay element 12A is configured to be adjustable to a value at which the replica system including the replica circuit 12 operates reliably with a margin in the critical path delay of the semiconductor circuit (LSI) 11. As a result, it is possible to prevent an excessive margin setting, and it is also possible to prevent malfunction by increasing the margin when the margin is smaller than expected.

JP2000295084A, drawing sheet 1
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Term

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60 claims: 14 independent, 46 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】 伝送パスを有する半導体回路と、上記半導体回路のクリティカルパスの遅延時間をモニターするレプリカ回路とを有する半導体装置であって、 上記レプリカ回路の入力側と出力側との間の少なくともいずれかに配置され、遅延値が調整可能な遅延素子を有する半導体装置。
  2. 2
    【請求項2】 上記調整可能な遅延素子が、異なる遅延特性を有する遅延要素を含む請求項1記載の半導体装置。
  3. 3
    【請求項3】 上記遅延要素の異なる遅延特性は、トランジスタゲートの遅延特性、配線抵抗Rおよび配線容量Cに基づくRC遅延特性、およびメモリの遅延特性である請求項2記載の半導体装置。
  4. 4
    【請求項4】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とを有する請求項1記載の半導体装置。
  5. 5
    【請求項5】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とを有する請求項2記載の半導体装置。
  6. 6
    【請求項6】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とを有する請求項1記載の半導体装置。
  7. 7
    【請求項7】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とを有する請求項2記載の半導体装置。
  8. 8
    【請求項8】 上記異なる遅延特性を有する遅延要素がスタンダードセル化され、上記調整可能な遅延素子、または、レプリカ回路、またはその両方がそれら遅延要素のスタンダードセルで配置されて構成されている請求項2記載の半導体装置。
  9. 9
    【請求項9】 上記異なる遅延特性を有する遅延要素がスタンダードセル化され、上記調整可能な遅延素子、または、レプリカ回路、またはその両方がそれら遅延要素のスタンダードセルで配置されて構成されている請求項5記載の半導体装置。
  10. 10
    【請求項10】 上記異なる遅延特性を有する遅延要素がスタンダードセル化され、上記調整可能な遅延素子、または、レプリカ回路、またはその両方がそれら遅延要素のスタンダードセルで配置されて構成されている請求項7記載の半導体装置。
  11. 11
    【請求項11】 伝送パスを有する半導体回路と、 上記半導体回路の上記クリティカルパスとして採用された伝送パスと等価な電源電圧-遅延特性をもった回路により構成され、基準信号を伝播して上記半導体回路のクリティカルパスをモニターするレプリカ回路と、 上記レプリカ回路の入力側と出力側との間の少なくともいずれかに配置され、遅延値が調整可能な遅延素子と、 上記レプリカ回路のモニター結果に基づいた値の電源電圧を生成して、上記半導体回路および上記レプリカ回路に供給する電圧制御回路とを有する半導体装置。
  12. 12
    【請求項12】 上記調整可能な遅延素子が、異なる遅延特性を有する遅延要素を含む請求項11記載の半導体装置。
  13. 13
    【請求項13】 上記遅延要素の異なる遅延特性は、トランジスタゲートの遅延特性、配線抵抗Rおよび配線容量Cに基づくRC遅延特性、およびメモリの遅延特性である請求項12記載の半導体装置。
  14. 14
    【請求項14】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とを有する請求項11記載の半導体装置。
  15. 15
    【請求項15】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とを有する請求項12記載の半導体装置。
  16. 16
    【請求項16】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とを有する請求項11記載の半導体装置。
  17. 17
    【請求項17】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とを有する請求項12記載の半導体装置。
  18. 18
    【請求項18】 上記異なる遅延特性を有する遅延要素がスタンダードセル化され、上記調整可能な遅延素子、または、レプリカ回路、またはその両方がそれら遅延要素のスタンダードセルで配置されて構成されている請求項12記載の半導体装置。
  19. 19
    【請求項19】 上記異なる遅延特性を有する遅延要素がスタンダードセル化され、上記調整可能な遅延素子、または、レプリカ回路、またはその両方がそれら遅延要素のスタンダードセルで配置されて構成されている請求項15記載の半導体装置。
  20. 20
    【請求項20】 上記異なる遅延特性を有する遅延要素がスタンダードセル化され、上記調整可能な遅延素子、または、レプリカ回路、またはその両方がそれら遅延要素のスタンダードセルで配置されて構成されている請求項17記載の半導体装置。
  21. 21
    【請求項21】 伝送パスを有する半導体回路と、上記半導体回路のクリティカルパスの遅延時間をモニターするレプリカ回路とを有する半導体装置であって、 上記レプリカ回路が、遅延値が調整可能な遅延素子を有する半導体装置。
  22. 22
    【請求項22】 上記調整可能な遅延素子が、異なる遅延特性を有する遅延要素を含む請求項21記載の半導体装置。
  23. 23
    【請求項23】 上記遅延要素の異なる遅延特性は、トランジスタゲートの遅延特性、配線抵抗Rおよび配線容量Cに基づくRC遅延特性、およびメモリの遅延特性である請求項21記載の半導体装置。
  24. 24
    【請求項24】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とを有する請求項21記載の半導体装置。
  25. 25
    【請求項25】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とを有する請求項22記載の半導体装置。
  26. 26
    【請求項26】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とを有する請求項21記載の半導体装置。
  27. 27
    【請求項27】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とを有する請求項22記載の半導体装置。
  28. 28
    【請求項28】 伝送パスを有する半導体回路と、基準信号を伝播して上記半導体回路のクリティカルパスの遅延時間をモニターするレプリカ回路とを有する半導体装置であって、 上記レプリカ回路が、遅延素子を含む複数のレプリカ部と、 選択信号を受けて上記複数のレプリカ部を、上記基準信号の入力に対して並列または直列に接続する接続選択手段と、 上記複数のレプリカ部の出力からより遅延量の大きい遅延素子の出力信号をモニター用信号として選択する選択手段と有する半導体装置。
  29. 29
    【請求項29】 上記遅延素子は、異なる遅延特性を有する遅延要素を含み、設定により遅延値が調整可能である請求項28記載の半導体装置。
  30. 30
    【請求項30】 上記遅延要素の異なる遅延特性は、トランジスタゲートの遅延特性、配線抵抗Rおよび配線容量Cに基づくRC遅延特性、およびメモリの遅延特性である請求項29記載の半導体装置。
  31. 31
    【請求項31】 レジスタを有し、 上記接続選択手段は、上記複数のレプリカ部を、上記レジスタへの設定データに基づいて並列または直列に接続するを有する請求項28記載の半導体装置。
  32. 32
    【請求項32】 レジスタを有し、上記接続選択手段は、上記複数のレプリカ部を、上記レジスタへの設定データに基づいて並列または直列に接続するを有する請求項29記載の半導体装置。
  33. 33
    【請求項33】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とを有する請求項29記載の半導体装置。
  34. 34
    【請求項34】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とをさらに有する請求項32記載の半導体装置。
  35. 35
    【請求項35】 外部信号の入力端子を有し、 上記接続選択手段は、上記複数のレプリカ部を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて並列または直列に接続するを有する請求項28記載の半導体装置。
  36. 36
    【請求項36】 外部信号の入力端子を有し、 上記接続選択手段は、上記複数のレプリカ部を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて並列または直列に接続するを有する請求項29記載の半導体装置。
  37. 37
    【請求項37】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とを有する請求項29記載の半導体装置。
  38. 38
    【請求項38】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とをさらに有する請求項36記載の半導体装置。
  39. 39
    【請求項39】 伝送パスを有する半導体回路と、 上記半導体回路の上記クリティカルパスとして採用された伝送パスと等価な電源電圧-遅延特性を有し、遅延値が調整可能な遅延素子により構成され、基準信号を伝播して上記半導体回路のクリティカルパスをモニターするレプリカ回路と、上記レプリカ回路のモニター結果に基づいた値の電源電圧を生成して、上記半導体回路および上記レプリカ回路に供給する電圧制御回路とを有する半導体装置。
  40. 40
    【請求項40】 上記調整可能な遅延素子が、異なる遅延特性を有する遅延要素を含む請求項39記載の半導体装置。
  41. 41
    【請求項41】 上記遅延要素の異なる遅延特性は、トランジスタゲートの遅延特性、配線抵抗Rおよび配線容量Cに基づくRC遅延特性、およびメモリの遅延特性である請求項40記載の半導体装置。
  42. 42
    【請求項42】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とを有する請求項39記載の半導体装置。
  43. 43
    【請求項43】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とを有する請求項40記載の半導体装置。
  44. 44
    【請求項44】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とを有する請求項39記載の半導体装置。
  45. 45
    【請求項45】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とを有する請求項40記載の半導体装置。
  46. 46
    【請求項46】 伝送パスを有する半導体回路と、 上記半導体回路の上記クリティカルパスとして採用された伝送パスと等価な電源電圧-遅延特性を有し、遅延素子を含む複数のレプリカ部と、選択信号を受けて上記複数のレプリカ部を、上記基準信号の入力に対して並列または直列に接続する接続選択手段と、上記複数のレプリカ部の出力からより遅延量の大きい遅延素子の出力信号をモニター用信号として選択する選択手段とを有し、基準信号を伝播して上記半導体回路のクリティカルパスをモニターするレプリカ回路と、 上記レプリカ回路のモニター結果に基づいた値の電源電圧を生成して、上記半導体回路および上記レプリカ回路に供給する電圧制御回路とを有する半導体装置。
  47. 47
    【請求項47】 上記遅延素子は、異なる遅延特性を有する遅延要素を含み、設定により遅延値が調整可能である請求項46記載の半導体装置。
  48. 48
    【請求項48】 上記遅延要素の異なる遅延特性は、トランジスタゲートの遅延特性、配線抵抗Rおよび配線容量Cに基づくRC遅延特性、およびメモリの遅延特性である請求項47記載の半導体装置。
  49. 49
    【請求項49】 レジスタを有し、 上記接続選択手段は、上記複数のレプリカ部を、上記レジスタへの設定データに基づいて並列または直列に接続するを有する請求項46記載の半導体装置。
  50. 50
    【請求項50】 レジスタを有し、 上記接続選択手段は、上記複数のレプリカ部を、上記レジスタへの設定データに基づいて並列または直列に接続するを有する請求項47記載の半導体装置。
  51. 51
    【請求項51】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とを有する請求項47記載の半導体装置。
  52. 52
    【請求項52】 レジスタと、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記レジスタへの設定データに基づいて調整する手段とをさらに有する請求項50記載の半導体装置。
  53. 53
    【請求項53】 外部信号の入力端子を有し、 上記接続選択手段は、上記複数のレプリカ部を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて並列または直列に接続するを有する請求項46記載の半導体装置。
  54. 54
    【請求項54】 外部信号の入力端子を有し、 上記接続選択手段は、上記複数のレプリカ部を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて並列または直列に接続するを有する請求項47記載の半導体装置。
  55. 55
    【請求項55】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とを有する請求項47記載の半導体装置。
  56. 56
    【請求項56】 外部信号の入力端子と、 上記調整可能な遅延素子の遅延値を、上記入力端子に入力された外部信号に基づいて調整する手段とをさらに有する請求項54記載の半導体装置。
  57. 57
    【請求項57】 伝送パスを有する半導体回路と、上記半導体回路のクリティカルパスの遅延時間をモニターするレプリカ回路とを有する半導体装置の構成方法であって、 遅延値が調整可能な遅延素子を、上記レプリカ回路の入力側と出力側との間の当該レプリカ回路内を含む少なくともいずれかに配置し、 製造後に、上記遅延素子の遅延値を、上記半導体回路のクリティカルパス遅延にマージンをもって動作する値に調整する半導体装置の構成方法。
  58. 58
    【請求項58】 伝送パスを有する半導体回路と、上記半導体回路のクリティカルパスの遅延時間をモニターするレプリカ回路とを有する半導体装置の構成方法であって、 上記レプリカ回路を、遅延値が調整可能な遅延素子により形成し、 製造後に、上記遅延素子の遅延値を、上記半導体回路のクリティカルパス遅延にマージンをもって動作する値に調整する半導体装置の構成方法。
  59. 59
    【請求項59】 伝送パスを有する半導体回路と、上記半導体回路のクリティカルパスの遅延時間をモニターするレプリカ回路とを有する半導体装置の構成方法であって、 上記レプリカ回路を、複数の遅延素子の接続形態を変更可能に形成し、 製造後に、上記複数の遅延素子を並列または直列に接続して、上記レプリカ回路の遅延値を、上記半導体回路のクリティカルパス遅延にマージンをもって動作する値に調整する半導体装置の構成方法。
  60. 60
    【請求項60】 上記遅延素子を遅延値が調整可能に形成し、 製造後に、上記遅延素子の遅延値を設定する請求項59記載の半導体装置の構成方法。
Independent claims60