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JPH076583A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH076583A
JPH076583A JP5303765A JP30376593A JPH076583A JP H076583 A JPH076583 A JP H076583A JP 5303765 A JP5303765 A JP 5303765A JP 30376593 A JP30376593 A JP 30376593A JP H076583 A JPH076583 A JP H076583A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
circuit
charge pump
semiconductor device
int
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.)
Granted
Application number
JP5303765A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2783138B2 (en
Inventor
Ryoichi Hori
陵一 堀
Kiyoo Ito
清男 伊藤
Yoshiki Kawajiri
良樹 川尻
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5303765A priority Critical patent/JP2783138B2/en
Publication of JPH076583A publication Critical patent/JPH076583A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2783138B2 publication Critical patent/JP2783138B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20End-user application control systems

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption of a substrate generation circuit by switching between the operation with large current supply capability and the operation with small current supply capability by a charge pump circuit and reducing the current supply capability of the substrate generation circuit at the stand-by time of a DRAM. CONSTITUTION:When the interruption service, etc., of an external power source occurs, a voltage VINT is lowered from the voltage VEXT to VBT gradually. For instance, when the voltage becomes lower than VBC1, the fact that an operation condition becomes from a normal state to an information preservation state is informed by a circuit 100. By the circuit 2, the operation is switched to the information preservation state, and minimum power consumption required for the preservation of information is reduced. At this time, the voltage VINT is stopped at the time of arriving at the voltage VBT, and thereafter, the information preservation operation is performed by the voltage. Then, when the voltage VINT is raised and becomes higher than the voltage VBC2 by either the restoration of interruption service or the throw-in of the external power source, signals such as PHIBC, -PHIBC, etc., are restored to the normal operation condition. Thus, the circuit 2 is made to be the original normal state.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の改良に係
り、特にバッテリ(電池)バックアップ動作に好適な半
導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement of a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device suitable for battery backup operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】メモリに代表されるいわゆる情報記憶機
能を有する半導体装置では、これを構成部品として用い
る電子装置において、半導体装置駆動用電源装置などの
故障時のいわゆる停電状態において、上記の情報記憶機
能部に蓄えられた情報の消滅の無いことが一般に望まれ
る。この目的のため、通常動作状態の電気的特性と、停
電時における情報保持特性の両者を満足させるために、
電子装置内に電池(バッテリ)を設け、上記の停電時に
はこの電池によって動作電力を供給する、いわゆるバッ
テリバックアップ方式が採られる。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device having a so-called information storage function represented by a memory, in an electronic device using this as a component, the above-mentioned information storage is performed in a so-called power failure state at the time of a failure of a power supply device for driving the semiconductor device. It is generally desired that the information stored in the functional unit does not disappear. For this purpose, in order to satisfy both the electrical characteristics of the normal operating state and the information retention characteristics during a power failure,
A so-called battery backup system is adopted in which a battery is provided in the electronic device and operating power is supplied by the battery during the power failure.

【0003】上記のバッテリバックアップ方式では、電
池による動作継続時間を長くするため、半導体装置には
情報保持状態(以下単に情報保持状態と称する場合はこ
の状態を指すものとする)での消費電力が極力小さい必
要がある。この情報保持状態の低消費電力特性は、上記
停電時のバッテリバックアップ方式の時のみでなく、情
報のみを長期に安定して記憶する必要のある場合、ある
いは持ち運びの容易な小形の電子装置において、必要な
情報のみを低消費電力で記憶した状態で装置を持ち運
び、任意の場所で上記記憶した情報を元に各種処理を行
なうなどの場合にも極めて都合がよい。
In the battery backup method described above, since the operation duration of the battery is extended, the semiconductor device consumes power in the information holding state (hereinafter simply referred to as the information holding state). It needs to be as small as possible. The low power consumption characteristic of this information holding state is not only in the case of the battery backup method at the time of the above power failure, but when it is necessary to stably store only information for a long period of time, or in a small electronic device that is easy to carry, It is also extremely convenient when carrying the apparatus while storing only necessary information with low power consumption and performing various processes based on the stored information at any place.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来技術による半導体
装置は上記のバッテリバックアップ方式のような使用に
は不向きであった。すなわち、本方式による動作時の消
費電力を低減する施策はほとんどなされておらず、あっ
たとしても不充分であった。
The semiconductor device according to the prior art is not suitable for use in the battery backup method described above. In other words, almost no measures have been taken to reduce the power consumption during operation by this method, and even if there were any, it was insufficient.

【0005】したがって、本発明の目的は、通常の動作
時は従来と同一の電気的性能を有し、バッテリバックア
ップ動作時などの単に情報を保持するのみの動作時に
は、消費電力が極めて微小となる半導体装置を提供する
ことにある。
Therefore, the object of the present invention is to have the same electric performance as the conventional one in the normal operation, and the power consumption becomes extremely small in the operation of simply holding the information such as the battery backup operation. It is to provide a semiconductor device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
では、外部電源電圧などの物理量の変化を半導体装置内
すなわち、LSIチップ内に設けた検知器で検出、ある
いは外部からの指示により、上述した情報保持状態にな
ったことを認識し、情報の保持に必要な最低の消費電力
に低減する。さらに詳細には、上記の情報保持状態で
は、情報の保持に必要のない回路部への電力供給を停止
する。
In the semiconductor device according to the present invention, a change in a physical quantity such as an external power supply voltage is detected by a detector provided in the semiconductor device, that is, in an LSI chip, or by an instruction from the outside. Recognizing that the information has been held, the power consumption is reduced to the minimum required to hold the information. More specifically, in the above information holding state, the power supply to the circuit unit that is not necessary for holding information is stopped.

【0007】またさらに情報保持状態では動作速度など
の通常動作状態で要求される性能を満たす必要は無いこ
とを利用して、情報保持に必要な回路においても、その
消費電力を単に情報を保持する機能のみを満たすに必要
な最低限の消費電力に制限する。
Further, in the information holding state, it is not necessary to satisfy the performance required in the normal operating state such as the operating speed, so that the power consumption of the circuit necessary for holding the information is simply held. Limit the power consumption to the minimum required to satisfy only the function.

【0008】[0008]

【作用】上記の情報保持状態では、情報の保持に必要の
ない回路部への電力供給を停止することによって半導体
チップ全体の低消費電力化が図られる。
In the above-mentioned information holding state, the power consumption of the entire semiconductor chip can be reduced by stopping the power supply to the circuit portion which is not necessary to hold the information.

【0009】情報保持に必要な回路においても、その消
費電力を単に情報を保持する機能のみを満たすに必要な
最低限の消費電力に制限することにより、LSIチップ
全体の低消費電力化が図られる。
Even in the circuit necessary for holding information, the power consumption of the entire LSI chip can be reduced by limiting the power consumption to the minimum power consumption required to satisfy only the function of holding information. .

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の詳細を実施例によって説明す
る。
EXAMPLES The details of the present invention will be described below with reference to examples.

【0011】図1(A)は本発明の基本概念を説明する
実施例である。同図では1はLSIチップであり、一般
に、情報記憶機能を有するLSIチップを指し、ダイナ
ミック,スタティックなどのランダムアクセスメモリ
(RAM)、あるいはリードオンリメモリ(ROM)、
さらにはマイクロコンピュータのようなロジックLSI
などの、いずれの形式のLSIチップでもよい。また、
その構成素子はバイポーラ形トランジスタ,MOS形ト
ランジスタ、これらの素子の組み合せ、あるいはSi以
外の材料を用いた、たとえばGaAs形のトランジスタ
などのいずれでも良い。2は回路部を示す。3は電源配
線、VINTはその電圧を示し、ここでは3に外部電源電
圧VEXTが印加される。すなわち、VINT=VEXTとな
る。ここでは簡単のため、電源は1個として示している
が、複数種類の電源が外部から印加される場合でも構わ
ない。これは以下の実施例においても同様である。4は
信号の入出力配線である。同図で5は電池、VBTはその
電圧であり、情報保持状態ではこの電池を電源としてチ
ップ全体は動作する。6は通常動作時に3から5べ電流
が逆流するのを防止するためのダイオードである。ここ
では説明を簡単にするため、6は順方向電圧が0V、順
方向インピーダンス0Ω、逆方向イピーダンス∞Ω(無
限大)の特性を持つ、理想ダイオードを仮定する。な
お、これらはバッテリバックアップ方式における外部電
源と電池の一接続法を例示したもので、他に例えば電子
装置に停電検出手段を設け、これによって3と5を自動
的に接続する方法も考えられる。以下の実施例ではこれ
らの電池の接続に関しては簡単のため図示しない。
FIG. 1A shows an embodiment for explaining the basic concept of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an LSI chip, which generally indicates an LSI chip having an information storage function, such as dynamic or static random access memory (RAM) or read-only memory (ROM),
Furthermore, a logic LSI such as a microcomputer
Any type of LSI chip, such as Also,
The constituent element may be a bipolar transistor, a MOS transistor, a combination of these elements, or a GaAs transistor using a material other than Si. 2 shows a circuit part. Reference numeral 3 indicates a power supply wiring, and V INT indicates its voltage. Here, the external power supply voltage V EXT is applied to 3. That is, V INT = V EXT . Here, for the sake of simplicity, the number of power sources is one, but a plurality of types of power sources may be applied from the outside. This also applies to the following examples. Reference numeral 4 is a signal input / output wiring. In the figure, 5 is a battery and V BT is its voltage. In the information holding state, the entire chip operates using this battery as a power source. Reference numeral 6 is a diode for preventing reverse flow of 3 to 5 currents during normal operation. Here, in order to simplify the explanation, it is assumed that 6 is an ideal diode having a forward voltage of 0 V, a forward impedance of 0Ω, and a reverse impedance of ∞Ω (infinity). It should be noted that these exemplify a method of connecting an external power source and a battery in the battery backup method, and a method of providing a power failure detecting means in an electronic device and automatically connecting 3 and 5 by this is also conceivable. In the following examples, connection of these batteries is not shown for simplicity.

【0012】100は通常の動作状態から情報保持状態
に移行したことを検出する動作状態検出手段であり、そ
の結果を101に信号“1”、もしくは“0”として出
力する。なおここでは、LSIチップ内部に上記検出手
段を設けているが、同図の破線7で示すような入力端子
を設け、前に述べた電子装置の停電検出手段による検出
結果を信号として入力してもよい。これは以下に述べる
各実施例においても同様である。
Reference numeral 100 is an operating state detecting means for detecting the transition from the normal operating state to the information holding state, and outputs the result to 101 as a signal "1" or "0". Although the detection means is provided inside the LSI chip here, an input terminal as shown by a broken line 7 in the figure is provided and the detection result by the power failure detection means of the electronic device described above is input as a signal. Good. This also applies to each embodiment described below.

【0013】さて、ここで100は3の電圧もしくは電
流の変化を検出して、通常の動作状態から情報保持状態
に移行したことを認識する。以下、各実施例では電圧変
化を検知する方法を主体にして説明するが、電流変化は
勿論、LSIチップの性格によって生じる他の物理量の
変化、たとえば温度,湿度,音量,光量,速度,加速度
などの変化を検知してもよい。さらに、LSIチップ自
体の物理量変化でなく、電子装置もしくはLSIチップ
の動作状態が他の装置の動作に波及し、その結果生じる
物理量の変化を検知する手段であっても良い。上に述べ
た速度,加速度、などが一般的にその例である。いずれ
にしても各物理量は一度電気量に変換される訳であるか
ら、以下に述べる電圧変化を検出する方法は、いずれの
場合にも適用できる。
Now, 100 detects the change of the voltage or current of 3 and recognizes that the normal operation state is changed to the information holding state. In each of the embodiments, the method of detecting a voltage change will be mainly described below. However, not only the current change but also another physical quantity change caused by the characteristics of the LSI chip, such as temperature, humidity, volume, light quantity, speed, acceleration, etc. May be detected. Further, it may be a means for detecting not the change in the physical quantity of the LSI chip itself but the operation state of the electronic device or the LSI chip affecting the operation of another device and the resulting change in the physical quantity. The velocities and accelerations mentioned above are generally examples. In any case, since each physical quantity is once converted into an electric quantity, the method for detecting a voltage change described below can be applied to any case.

【0014】以下、100が3の電圧変化を検知する場
合を例にして説明する。
The case where 100 detects a voltage change of 3 will be described below as an example.

【0015】100は、一般にVBT<VEXTの場合は3
の電圧が低くなつたことを、VBT>VEXTの場合は3の
電圧が高くなったことを、V BTEXTの場合は外部電
源の停電などにより3に生じる雑音(グリッジ雑音な
ど)などを検知して信号を101に出力するが、本発明
の目的である情報保持状態での低消費電力化のために
は、VEXT>VBTとした方が望ましいわけであるから、
この場合を例にして本実施例の動作を図1(B)によっ
て説明する。なお本実施例にて必ずしもVEXT>VBT
条件を満たす必要はなく、これは後に示す他の実施例に
おいても同様である。
100 is generally 3 if V BT <V EXT.
Voltage becomes low, when V BT > V EXT , the voltage at 3 becomes high, and when V BT to V EXT , noise (such as glitch noise) generated at 3 due to a power failure of the external power supply. And outputs a signal to 101. However, in order to reduce the power consumption in the information holding state which is the object of the present invention, it is desirable that V EXT > V BT .
In this case, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, it is not always necessary to satisfy the condition of V EXT > V BT , and this also applies to other embodiments described later.

【0016】図1(B)に示すように、たとえば外部電
源の停電(電源の故障による停電、故意に電源をオフに
した場合の停電など)などが生じると、3の電圧VINT
はVEXTからVBTの電圧に向かって徐々に降下する。こ
の電圧が、あらかじめ定めた一定の基準電圧たとえばV
BC1より低くなると(時刻t1)、状態検出手段100
は、出力101にφBC(“0”→“1”に変化),φBC
 ̄(“1”→“0”に変化)などの信号を検出する。す
なわち、100によって、動作状態が通常状態から情報
保持状態に移行したことを認識した訳である。101の
信号を受けて、回路部2は、情報保持状態へ動作を切替
え、情報の保持に必要な最低の消費電力に低減する。3
の電圧VINTは時刻t1からt2にかけて低下するが、V
BTの電圧になるとダイオード6(前に述べたように順方
向電圧は0Vと仮定)がオン、すなわち5から電力が供
給され、3の電圧VINTの低下はVBTで停止し、その後
この電圧で情報保持動作を継続する。一方、停電の復帰
もしくは外部電源の投入により、3の電圧VINTが上昇
して、一定の基準電圧VBC2より高くなると、φBC,φ
BC ̄などの信号を元の通常動作状態のようにそれぞれ復
帰させる。これにより、回路部2を元の通常動作状態に
戻す。
As shown in FIG. 1B, for example, if a power failure of the external power source (power failure due to power source failure, power failure when the power source is intentionally turned off, etc.) occurs, a voltage of 3 V INT
Gradually drops from V EXT to the voltage of V BT . This voltage is a predetermined constant reference voltage, for example, V
Becomes lower than the BC1 (time t 1), the state detecting means 100
Outputs φ BC (changes from “0” to “1”), φ BC
Detects signals such as  ̄ (change from “1” to “0”). In other words, 100 recognizes that the operating state has changed from the normal state to the information holding state. In response to the signal of 101, the circuit unit 2 switches the operation to the information holding state and reduces the power consumption to the minimum required to hold the information. Three
The voltage V INT of V decreases from time t 1 to t 2 ,
At the voltage of BT, the diode 6 (assuming that the forward voltage is 0 V as described above) is turned on, that is, power is supplied from 5, and the decrease of the voltage V INT of 3 is stopped at V BT , and then this voltage is lowered. The information holding operation is continued with. On the other hand, when the voltage V INT of 3 rises and becomes higher than the constant reference voltage V BC2 due to the restoration of the power failure or the turning on of the external power source, φ BC , φ
Restore signals such as BC  ̄ as in the original normal operating state. As a result, the circuit section 2 is returned to the original normal operation state.

【0017】以上述べた実施例によれば、動作状態の変
化を検知し、情報保持動作状態では消費電力を情報保持
の動作に必要最小限な量に低減でき、従ってバッテリバ
ックアップ方式動作時、あるいは可搬形の電池装置にお
ける持運び時などの電池による動作継続時間を長くでき
る。
According to the embodiment described above, it is possible to detect a change in the operating state and reduce the power consumption in the information holding operating state to the minimum amount necessary for the information holding operation. It is possible to lengthen the operation continuation time by the battery when carrying the portable battery device.

【0018】本実施例では、動作状態の変化を内部で検
出する方式について述べたが、前にも述べたように、外
部から状態の変化を信号などで指示する方式においても
同様の効果が得られる。また、状態変化の検出も前に述
べたように電圧変化以外の物理量、例えば電流変化など
を検出してもよい。電圧変化検出において、検出基準電
圧VBCを電圧の下降時と上昇時でVBC1,VBC2とした
が、これは設計の都合上種々変わるもので、場合によっ
てはVBC=VBC1=VBC2としてもよい。また、これらの
値はVEXTおよびVBTのそれぞれの通常起こりえる電圧
変動を考慮して設定する方が望ましい。例えば、VEXT
の中心値が5Vで、変動が±0.5V、VBTの中心値が
3Vで、変動が±0.3Vなどの場合にはVBC1,VBC2
などのVBCの値を3.3V<VBC<4.5Vのように設定
しておけば、通常起こりえるVEXT,VBTの変動を、誤
って動作状態の変化として検出する問題を無くすことが
できる。
In this embodiment, the method of internally detecting the change of the operating state has been described, but as described above, the method of instructing the change of the state from the outside by a signal or the like can also obtain the same effect. To be Further, the state change may be detected by detecting a physical quantity other than the voltage change, such as a current change, as described above. In the voltage change detection, the detection reference voltage V BC is set to V BC1 and V BC2 when the voltage drops and rises. However, this varies variously for the convenience of design, and in some cases V BC = V BC1 = V BC2 May be Further, it is preferable that these values are set in consideration of the voltage fluctuations that can normally occur in V EXT and V BT . For example, V EXT
When the central value of V is 5V, the fluctuation is ± 0.5V, the central value of V BT is 3V, and the fluctuation is ± 0.3V, V BC1 , V BC2
By setting the value of V BC such as 3.3 V <V BC <4.5 V, there is no problem of erroneously detecting a change in V EXT and V BT that may occur as a change in operating state. be able to.

【0019】図2はさらに具体的な他の実施例を示して
いる。図1と同番号のものは、同一内容を示している。
同図において、回路部2を2aと2bに分けた点で図1
と主に異なり、2aは停電時などの情報保持状態におい
て情報保持に係わらない回路部、2bは情報保持に関連
する回路部を指す。具体的には、例えば、ロジック回路
とメモリ回路が混在するマイクロコンピュータなどのL
SIチップでロジック回路が2a、メモリ回路が2bに
対応する。またこの場合、直接のメモリ回路でなくても
メモリ回路の動作に必要な信号などを発生する回路など
は2bに含まれることは勿論である。
FIG. 2 shows another more specific embodiment. The same numbers as those in FIG. 1 indicate the same contents.
In FIG. 1, the circuit portion 2 is divided into 2a and 2b in FIG.
2a is a circuit section that is not related to information retention in an information retention state such as during a power failure, and 2b is a circuit section related to information retention. Specifically, for example, an L such as a microcomputer in which a logic circuit and a memory circuit are mixed.
The SI chip corresponds to the logic circuit 2a and the memory circuit corresponds to the 2b. Further, in this case, it goes without saying that a circuit that generates a signal or the like necessary for the operation of the memory circuit, which is not a direct memory circuit, is included in 2b.

【0020】本実施例においても、図1と同様に動作状
態の変化を100によって検出し、その結果を101に
出力する。この信号により、情報保持に特に関係の無い
回路部2aの動作を停止し、低消費電力化を図る。情潤
保持に係わる2bには電力を供給し、情報を保持する。
Also in the present embodiment, the change in the operating state is detected by 100 and the result is output to 101 as in FIG. By this signal, the operation of the circuit section 2a which is not particularly related to information retention is stopped, and the power consumption is reduced. Power is supplied to the information retention 2b to retain information.

【0021】本実施例によれば、情報保持に関係のない
回路部の動作を停止するので消費電力の大幅な低減が可
能である。
According to the present embodiment, the operation of the circuit section unrelated to information retention is stopped, so that the power consumption can be greatly reduced.

【0022】なお、本実施例における2aと2bは前に
も述べたように、停電時などの情報保持状態において、
それぞれ情報保持に関連しない回路部と、関連する回路
を指すものであり、具体例として挙げたロジック回路
(2a)、メモリ回路(2b)に限定されない。例え
ば、同一のメモリ回路であっても、特に停電時などにそ
の情報を記憶しておく必要のないメモリ部分は、2aの
部分に含めてもよい。このようなLSIチップの具体例
としては、例えば、大形電子計算機のメモリシステムの
ように、高速で動作するBS(Buffer Storage) 、低速
であるが大容量のMS(Main Storage) などのように2
種類(もしくはさらに多種類)のメモリを有し、主とし
てMSに情報を記憶しておくが、通常動作時には動作速
度を速くするために、必要に応じて少量の情報をMSか
ら高速のBSに読み出して動作させるようなLSIチッ
プなどが挙げられる。この場合は、BSを2a、MSを
2とすればよい。なお、一般にBSの如き高速のメモリ
はバイポーラ形のスタテイックメモリ、MSの如き大容
量メモリはMOS形のダイナミックメモリで構成される
が、その構成素子、回路方式などは前にも述べたように
他に種々選択可能である。例えば2a,2bの双方とも
それぞれ、バイポーラ形、MOS形の各トランジスタ、
両形式のトランジスタの組み合せ、さらにはSi以外の
GaAs形材料などによるトランジスタなどを構成素子
とする、スタティック形あるいはダイナミック形メモリ
などの各形式のメモリが任意に選択可能である。
Incidentally, 2a and 2b in this embodiment are, as described above, in the information holding state at the time of power failure or the like.
Each of them refers to a circuit unit not related to information retention and a related circuit, and is not limited to the logic circuit (2a) and the memory circuit (2b) given as specific examples. For example, even in the same memory circuit, a memory portion which does not need to store the information especially at the time of power failure may be included in the portion 2a. Specific examples of such LSI chips, for example, as in the large computer memory system, BS (B uffer S torage) operating at high speed, is a low-speed large-capacity MS (M ain S torage) Like 2
It has various types (or more types) of memory and mainly stores information in the MS, but reads a small amount of information from the MS to a high-speed BS as necessary to increase the operating speed during normal operation. An LSI chip or the like that can be operated in such a manner can be given. In this case, BS may be 2a and MS may be 2. Generally, a high-speed memory such as BS is composed of a bipolar static memory, and a large-capacity memory such as MS is composed of a MOS dynamic memory. Its constituent elements and circuit system are as described above. Various other selections are possible. For example, both 2a and 2b are bipolar type and MOS type transistors,
A memory of each type such as a static type memory or a dynamic type memory in which a transistor of a GaAs type material other than Si is used as a constituent element can be arbitrarily selected.

【0023】図3は、本発明のさらに具体的な他の実施
例を示しており、図2と同番号のものは同一内容を示し
ている。同図において、回路部2bを2b1と2b2に
分けた点で異なる。
FIG. 3 shows another more specific embodiment of the present invention, in which the same numbers as those in FIG. 2 indicate the same contents. In the figure, the circuit portion 2b is different in that it is divided into 2b1 and 2b2.

【0024】同図で2b1は、停電時などの情報保持動
作状態において、情報保持の動作に関連するが、通常動
作時の高性能化(例えば高速動作など)のために、消費
電力を大きく設計した回路部である(周知のように遅延
時間・消費電力積はほぼ一定の関係にある)。すなわ
ち、情報保持動作だけのためには、性能が過剰で、その
ため消費電力の大きくなっている回路部である。2b2
bのうち2b1を除いた回路部である。
In FIG. 2, 2b1 is related to the operation of holding information in the information holding operation state such as at the time of power failure, but designed to have large power consumption for high performance in normal operation (for example, high speed operation). (The delay time and power consumption product have a substantially constant relationship, as is well known). That is, it is a circuit unit that has excessive performance and therefore consumes a large amount of power only for the information holding operation. 2b2
It is a circuit portion excluding 2b1 of b.

【0025】本実施例においては、情報保持動作状態で
は図2の実施例で述べた出力101の信号によって、情
報保持動作に不要な部分2aの動作を停止して消費電力
を低減すると同時に情報保持動作だけのためには過剰な
性能を有する2b1の回路部を情報保持動作に必要な性
能にして、この回路部の消費電力の低減を図る。
In the present embodiment, in the information holding operation state, the signal of the output 101 described in the embodiment of FIG. 2 stops the operation of the portion 2a unnecessary for the information holding operation to reduce the power consumption and at the same time the information holding. The circuit portion 2b1 having an excessive performance only for the operation is made to have a performance required for the information holding operation to reduce the power consumption of this circuit portion.

【0026】本実施例によれば、図2に述べた実施例に
加えさらに、低消費電力化が可能になる。なお、本施例
はおいては、2aの動作停止による低消費電力化と、2
b1の性能とのトレードオフによる低消電力化の2つを
実施しているが、それぞれ単独に実施しても同様の効果
が得られることは言うまでもない。
According to this embodiment, in addition to the embodiment described in FIG. 2, it is possible to further reduce the power consumption. In this embodiment, the power consumption is reduced by stopping the operation of 2a and
Although two low power consumptions are implemented by trade-off with the performance of b1, it is needless to say that the same effect can be obtained by implementing each independently.

【0027】図4は、図3の実施例に加えてLSIチッ
プ内に電源電圧の変換手段200を設けたものであり、
2b3はその出力201で動作する。2b1´,2b2
´は、図3の2b1,2b2から2b3の部分を取り除
いた回路部を指す。
FIG. 4 shows a structure in which a power supply voltage converting means 200 is provided in an LSI chip in addition to the embodiment shown in FIG.
2b3 operates on its output 201. 2b1 ', 2b2
′ Indicates a circuit portion obtained by removing the portion 2b3 from 2b1, 2b2 in FIG.

【0028】電圧変換手段200は情報保持状態におい
ては、2b3以外の回路部2a等の動作電圧より、降圧
もしくは昇圧した電圧を出力する。ここで通常動作状態
における200の出力電圧は、一般に3の電圧に等しい
が、通常動作状態においてもその電圧自体が、特願昭5
6−57143号,特願昭56−168698号などに
記載されているように他の目的で3の電圧を変換した値
であってもよい。
In the information holding state, the voltage converting means 200 outputs a voltage which is stepped down or stepped up from the operating voltage of the circuit section 2a other than 2b3. Here, the output voltage of 200 in the normal operation state is generally equal to the voltage of 3, but even in the normal operation state, the voltage itself is equal to that of Japanese Patent Application No.
It may be a value obtained by converting the voltage of 3 for other purposes as described in Japanese Patent Application No. 6-57143, Japanese Patent Application No. 56-168698 and the like.

【0029】さてここで、情報保持状態において、電圧
を降圧する目的は、2b3の動作電源電圧をたとえば情
報保持状態における電源電圧VBT(電池電圧)よりさら
に低くして低消費電力化を図るためである。すなわち、
図3における2b1の低消費電力化を図る方法の具体的
実施にもなっている訳である。また、電圧を昇圧する目
的は、たとえば情報保持状態における電源電圧VBTでは
動作電圧が低すぎるために、回路性能が悪くなり動作が
不安定となる場合に、これを昇圧した電圧で動作させ動
作の安定化を図るためである。
Now, in the information holding state, the purpose of reducing the voltage is to lower the operating power supply voltage of 2b3, for example, to be lower than the power supply voltage V BT (battery voltage) in the information holding state to achieve low power consumption. Is. That is,
This is also a concrete implementation of the method for reducing the power consumption of 2b1 in FIG. In addition, the purpose of boosting the voltage is, for example, when the operating voltage is too low with the power supply voltage V BT in the information holding state and the circuit performance deteriorates and the operation becomes unstable, the voltage is boosted to operate. This is to stabilize the.

【0030】以上のように、情報保持状態においては、
LSIチップ内の一部回路を他に比べ降圧もしくは昇圧
した電圧で動作させることにより、低消費電力化、動作
の安定化を図ることができる。なお、本実施例では、説
明を簡単にするため、電源電圧を変換する場合について
述べたが、場合によってはパルス信号の振幅電圧などを
変換の対象としてもよい。
As described above, in the information holding state,
By operating a part of the circuit in the LSI chip at a voltage that is stepped down or stepped up compared to other circuits, low power consumption and stable operation can be achieved. In the present embodiment, the case of converting the power supply voltage has been described for the sake of simplicity, but in some cases, the amplitude voltage of the pulse signal or the like may be the conversion target.

【0031】以上、図1〜図4によって本発明の基本的
な概念について説明した。これらの実施例で述べた内容
は、それぞれ単独、もしくは任意の組み合せで実施する
ことが可能であり、各実施例で述べた効果がそのまま得
られることは勿論である。さらに各実施例において、動
作状態検出手段100は、通常動作状態と情報保持状態
の2つの状態を検出する例について述べたが、さらに細
かい動作状態の検出、たとえば複数のVBTの値を用意し
て、VINTの細かい変化を検出し、それに応じて複数の
φBCを発生し、これによってさらに細かい回路の制御を
行なうことも可能である。あるいは、このようにして発
生されたφBCと、図1〜図4で述べた各実施例を任意に
組み合せて動作させることも可能である。すなわち、図
4においてφBCとして、φBC1〜φBC4を発生し、φBC1
によって2a、φBC2によって2b1´、VBC3によって
2b2´、φBC4によって2b3の動作を制御するよう
なことも可能である。
The basic concept of the present invention has been described above with reference to FIGS. It is needless to say that the contents described in these embodiments can be implemented individually or in any combination, and the effects described in each embodiment can be directly obtained. Furthermore, in each of the embodiments, the operation state detecting means 100 has been described as an example of detecting two states of the normal operation state and the information holding state. However, more detailed operation state detection, for example, a plurality of V BT values are prepared. It is also possible to detect a fine change in V INT and generate a plurality of φ BC in response to the change, thereby controlling a finer circuit. Alternatively, it is possible to operate by arbitrarily combining φ BC generated in this way and the respective embodiments described in FIGS. 1 to 4. That is, phi BC 4, generates the φ BC1 BC4, φ BC1
It is also possible to control the operation of 2a, 2b1 'by φ BC2 , 2b2' by V BC3 , and 2b3 by φ BC4 .

【0032】また、各実施例においては説明を簡単にす
るため、100,200,2a,2b……などの各回路
部を明確に分離して示したが、一般には各回路がLSI
チップ内の空間的配置,回路結線などにおいて相互に入
り組んで混在することは言うまでもない。
Further, in each of the embodiments, each circuit portion such as 100, 200, 2a, 2b ... Is shown clearly separated for simplification of description, but in general, each circuit is an LSI.
It goes without saying that they are intermingled with each other in terms of spatial arrangement in the chip, circuit connection, and so on.

【0033】以下、以上に述べた各実施例のさらに具体
的な実施例について説明する。
Hereinafter, more specific examples of the above-mentioned examples will be described.

【0034】図5は動作状態検出手段100の具体的実
施例であり、ここでは電圧の変化を検出して動作状態の
変化を検出する例について述べる。
FIG. 5 shows a concrete example of the operating state detecting means 100. Here, an example in which a change in voltage is detected to detect a change in operating state will be described.

【0035】同図で110は、入力111と112の電
位関係の高低を弁別し、111の方が高い場合は出力1
13に低電位(情報“0”)、111の方が低い場合は
高電位(情報“1”)を出力する弁別回路であり、いわ
ゆるシュッミットトリガ回路、あるいはコンパレータ回
路などである。これらの回路の具体的な構成法は種々あ
るが、一般的には差動増幅器、あるいはアイ・イー・イ
ー・イー・トランスアクション・オン・サーキッツ・ア
ンド・システムズVol.CAS−25,No.7,July 1
978,第482頁−第489頁(IEEE Transact
ion on Circuits and Systems,Vol.CAS−25,N
o.7,July 1978,pp482−489)に記載さ
れているような演算増幅器(Operational Amplifier)
を用いればよい。
In the figure, reference numeral 110 discriminates whether the potential relationship between the inputs 111 and 112 is high or low, and if the 111 is higher, the output 1
13 is a discrimination circuit that outputs a low potential (information “0”) and a high potential (information “1”) when 111 is lower, which is a so-called Schmitt trigger circuit or a comparator circuit. Although there are various concrete construction methods of these circuits, generally, a differential amplifier, or I / E / E / Transaction on Circuits & Systems Vol. CAS-25, No.7, July 1
978, pp. 482-489 (IEEE Transact
ion on Circuits and Systems, Vol. CAS-25, N
O.7, July 1978, pp. 482-489).
Can be used.

【0036】120は121に入力されるたとえばV
INTの電圧を110の入力に適切な値VINT´に変換する
回路であり、場合によってはVINT´=VINTとしてもよ
い。130は図1に述べた基準電圧VBC(VBC1
BC2)を発生する回路である。115は113の信号
φBCを反転して、114にφBCを出力するインバータ回
路である。
120 is input to 121, for example, V
This is a circuit for converting the INT voltage into a value V INT ′ suitable for the input of 110, and V INT ′ = V INT may be set in some cases. 130 is the reference voltage V BC (V BC1 ,
This is a circuit for generating V BC2 ). 115 inverts the signal phi BC 113, an inverter circuit that outputs phi BC to 114.

【0037】本実施例により、VINT´>VBCの場合
は、113に低電位(情報“0”)、114に高電位
(情報“1”)を、VINT´<VBCの場合は、113,
114にそれぞれ上記とは逆の信号を出力することが可
能で、これにより動作状態が変化したことを検出でき
る。なおここで、VINTとVINT´の関係は予め120に
よって定められているので、結局はVINTとVBCの一定
の関係で、上記の検出が行なえる。
According to this embodiment, when V INT ′> V BC , 113 is low potential (information “0”), 114 is high potential (information “1”), and when V INT ′ <V BC . , 113,
It is possible to output the signals opposite to the above to 114, respectively, so that it is possible to detect that the operating state has changed. Since the relationship between V INT and V INT ′ is previously determined by 120, the above detection can be performed with a fixed relationship between V INT and V BC .

【0038】本実施例によれば、120,130の特性
を種種変えることによって、微細に検出レベルを変化さ
せることが可能で、汎用性ならびに設計の自由度を高め
ることができる。また、本実施例では基準電圧VBCを1
30で発生して弁別回路110に入力する方法を述べた
が110自体がある基準となるしきい値を有し、この値
と入力の電圧を比較し、その結果によって、“1”もし
くは“0”を出力するような、いわゆるしきい値回路で
あってもよい。このような場合には、120によってV
INTを任意のVINT´に変換して入力することにより、所
望の特性を得ることができる。この具体的実施例の一つ
を図12で後述する。
According to the present embodiment, the detection level can be finely changed by changing the characteristics of 120 and 130, and the versatility and the design flexibility can be increased. Further, in this embodiment, the reference voltage V BC is set to 1
Although the method of generating at 30 and inputting to the discrimination circuit 110 has been described, 110 itself has a certain reference threshold value, and this value is compared with the voltage of the input, and depending on the result, "1" or "0" is obtained. It may be a so-called threshold circuit that outputs ". In such a case, 120 V
A desired characteristic can be obtained by converting INT to an arbitrary V INT ′ and inputting it. One of the concrete examples will be described later with reference to FIG.

【0039】図6は、図1に述べたように、3の電圧V
INTの低下時と上昇時の検出基準電圧をVBC1,VBC2
異なる場合の具体的実施例である。
FIG. 6 shows a voltage V of 3 as described in FIG.
This is a specific embodiment in the case where the detection reference voltage when INT drops and when INT rises is different from V BC1 and V BC2 .

【0040】同図に示すように、本実施例では基準電圧
発生回路部に、2値のVBC1,VBC2を発生する機能を持
たせ、これらをS131,S132のスイッチの切換え
てVBCとして出力し、112に印加する。S131,S
132の切換えは、ここではφBC(場合によってはφBC
 ̄を使用してもよい)によって行なっており、φBC
“0”の時、すなわち通常動作状態では、S131をオ
ン、S132をオフとして、VBC=VBC1とし、φBC
“1”の時、すなわち情報保持状態ではS131をオ
フ、S132をオンとして、VBC=VBC2とすれば、図
1のように、VINTの低下時にはVBC1が基準電圧とな
り、上昇時にはVBC2が基準電圧になる。
As shown in the figure, in this embodiment, the reference voltage generating circuit section is provided with a function of generating binary V BC1 and V BC2 , and these are switched to V BC by switching the switches S131 and S132. Output and apply to 112. S131, S
132 is switched here by φ BC (in some cases, φ BC
When φ BC is “0”, that is, in the normal operation state, S131 is turned on, S132 is turned off, V BC = V BC1, and φ BC is “1”. At that time, that is, when S131 is turned off and S132 is turned on in the information holding state and V BC = V BC2 , as shown in FIG. 1, V BC1 becomes the reference voltage when V INT decreases and V BC2 becomes the reference when V INT increases. Become a voltage.

【0041】本実施例により、VINTの低下時と上昇時
の基準電圧をそれぞれ独立に任意の値に設計できる。
According to this embodiment, the reference voltage when V INT drops and when V INT rises can be independently designed to any value.

【0042】図7は前に述べたように複数のVBCの値を
用意しておき、それに対応した複数のφBCを発生する具
体的な実施例である。
FIG. 7 shows a concrete example in which a plurality of values of V BC are prepared and a plurality of φ BC corresponding thereto are generated as described above.

【0043】同図で、VBC1〜VBCnは基準電圧である。
111には図5と同様120の出力VINT´を入力して
いるが、VINT´=VINTの場合もあり得る。
In the figure, V BC1 to V BCn are reference voltages.
The output V INT ′ of 120 is input to 111 as in FIG. 5, but there may be a case where V INT ′ = V INT .

【0044】本実施例では、VINT´がVBC1〜VBCn
り低くなる毎に、それぞれに対応したφBC1〜φBCnが情
報“1”となる。逆にVINT´がVBC1〜VBCnより高く
なると、φBC1〜φBCnはそれぞれ情報“0”になる。な
お、本実施例では簡単のためインバータ114は図示し
ていないが、前と同様114を付加することによってφ
BCの反転信号φBCも容易に得られる。これは以下の実施
例においても同様である。
In this embodiment, every time V INT ′ becomes lower than V BC1 to V BCn , the corresponding φ BC1 to φ BCn become the information “1”. When V INT 'conversely becomes higher than V BC1 ~V BCn, φ BC1 ~φ BCn respectively become data "0". In this embodiment, the inverter 114 is not shown for simplification, but by adding 114 as before, φ
Inverted signal phi BC in BC also easily obtained. This also applies to the following examples.

【0045】本実施例によれば、φBC1〜φBCnの多数の
基準値に対応したφBC1〜φBCnを容易に出力でき、これ
を用いて、LSIチップの動作状態変化をより詳細に検
出でき、動作の制御をさらに微細に行なうことができ
る。
[0045] According to this embodiment, phi BC1 to [phi] can be easily output a number of reference values phi BC1 to [phi] BCn corresponding to the BCn, by using this, detecting an operation state change of the LSI chip in more detail Therefore, the operation can be finely controlled.

【0046】次に基準電圧VBCの発生回路に関する実施
例について述べる。このような基準電圧の発生回路とし
ては、通常の安定化電源回路が使用できるが、LSIチ
ップに内蔵するに容易な回路方式である方が望ましい。
そのような回路例は、たとえば特願昭56−16869
8号に提示されている。
Next, an embodiment relating to the circuit for generating the reference voltage V BC will be described. An ordinary stabilized power supply circuit can be used as such a reference voltage generation circuit, but a circuit system that is easy to incorporate in an LSI chip is preferable.
An example of such a circuit is, for example, Japanese Patent Application No. 56-16869.
It is presented in No. 8.

【0047】図8はその中の一つを用いて、複数の基準
電圧φBC1〜φBCnの発生回路を構成した例である。同図
でQ131〜Q13nはMOSトランジシスタであり、それぞ
れVT131〜TT13nのしきい電圧を有している。R133
抵抗であり、Q131〜Q13nの等価オン抵抗より充分大き
く設定されている。VPは電源電圧であり、V P(V
T131+VT132+…T13n)のように設定してある。した
がってVINTがこの条件を満たせば、VP=VINTとして
もよいし、満たせないような場合は、特願昭57−22
0083号の図29に示されているような方法で、上記
の条件を満たせるような電圧を発生して、VPとして用
いればよい。
FIG. 8 shows an example in which one of them is used to form a circuit for generating a plurality of reference voltages φ BC1 to φ BCn. In the figure, Q 131 to Q 13n are MOS transistors, and have threshold voltages of V T131 to T T13n , respectively. R 133 is a resistance, which is set sufficiently higher than the equivalent on-resistance of Q 131 to Q 13n . V P is a power supply voltage, and V P > (V
T131 + V T132 + ... is set as T 13n). Therefore, if V INT satisfies this condition, V P = V INT may be set. If V INT cannot be satisfied, Japanese Patent Application No. 57-22
A voltage satisfying the above conditions may be generated by the method shown in FIG. 29 of No. 0083 and used as V P.

【0048】本実施例によれば、131〜13nの各出
力として、
According to this embodiment, the respective outputs 131 to 13n are

【0049】[0049]

【数1】 [Equation 1]

【0050】の値をそれぞれ得ることができる。The respective values of can be obtained.

【0051】本実施例によれば、MOSトランジスタの
段数、あるいはしきい電圧を選ぶことによって任意のV
BCの値を得ることが可能である。なお、段数のみで、V
BCの値を調整する場合には、しきい電圧が最小の変化量
となるため、一般に離散的な値しか得られないが、連続
的に調整をしたい場合には、しきい電圧自体を制御する
他に図9に示すような実施例が考えられる。
According to this embodiment, an arbitrary V is selected by selecting the number of stages of MOS transistors or the threshold voltage.
It is possible to obtain the value of BC . In addition, only the number of steps, V
When adjusting the value of BC , the threshold voltage is the minimum amount of change, so generally only discrete values can be obtained, but if you want to make continuous adjustments, control the threshold voltage itself. Besides, an embodiment as shown in FIG. 9 can be considered.

【0052】すなわち、図9に示すように、たとえば図
8によって得られるVBCnをR131´〜R13n´の抵抗に
よって分割すればよい。R131´〜R13n´の適当に選ぶ
ことにより、連続的な任意の値のφBC1´〜φBCn´を得
ることができる。なお、ここでR131´〜R13n´の抵抗
値はR131より大きく設定した方が、VPの変化の影響を
少なくできる点で望ましい。
That is, as shown in FIG. 9, for example, V BCn obtained in FIG. 8 may be divided by the resistances of R 131 ′ to R 13n ′. By appropriately selecting R 131 ′ to R 13n ′, it is possible to obtain continuous arbitrary values of φ BC1 ′ to φ BCn ′. Here, the resistance value of R 131'~R 13n 'is better to set greater than R 131 is desirable in that it can reduce the influence of change of V P.

【0053】以上、MOSトランジスタおよび抵抗で回
路を構成し例について述べたが、使用する素子はこれら
に限定されることはなく、たとえばMOSトランジスタ
の替わりにはバイポーラ形のトランジスタ、もしくは通
常のダイオード、さらにはツエナー形ダイオードなどの
ように非線形の整流特性を有する素子であればいずれも
使用可能である。また、抵抗としてはインピーダンス素
子であれば、いずれも使用可能であり、MOSトランジ
スタなどのオン抵抗を利用することも可能である。
Although an example in which a circuit is constituted by MOS transistors and resistors has been described above, the elements to be used are not limited to these. For example, instead of MOS transistors, bipolar type transistors or ordinary diodes, Further, any element having a non-linear rectifying characteristic such as a Zener diode can be used. As the resistance, any impedance element can be used, and it is also possible to use an on-resistance such as a MOS transistor.

【0054】図10は、図5においてVINTをVINT´に
変換して出力する回路120の具体的実施例一つであ
る。
FIG. 10 shows one specific example of the circuit 120 for converting V INT into V INT ′ in FIG. 5 and outputting it.

【0055】同図に示すように本実施例では、VINT´
はVINTをR123,R122によって抵抗分割することによ
り得られている。また、VBCは図8に述べた実施例でn
=1として発生しており、VBCの値はほぼQ131のしき
い電圧VT131に等しい。
As shown in the figure, in this embodiment, V INT
Is obtained by resistance-dividing V INT with R 123 and R 122 . Further, V BC is n in the embodiment described in FIG.
= 1 and the value of V BC is approximately equal to the threshold voltage V T131 of Q 131 .

【0056】本実施例においては、110によってV
INT´=R122/R123+R121・VINTとV BC
T131の相対的な電圧を比較し、前者が高い場合はφBC
“0”、前者が低い場合は、φBC=“1”をそれぞれ出
力するが、これをVINTとVT131の関係について再整理
すると次のようになる。すなわち
In this embodiment, 110 is V
INT '= R 122 / R 123 + R 121 · V INT and V BC to V
Compare the relative voltage of T131. If the former is high, φ BC =
When “0” and the former are low, φ BC = “1” is output, respectively. The relation is re-arranged as follows with respect to the relationship between V INT and V T131 . Ie

【0057】[0057]

【数2】 [Equation 2]

【0058】の場合はφBC=“0”となりIn the case of, φ BC = “0”

【0059】[0059]

【数3】 [Equation 3]

【0060】の場合は、φBC=“0”となる。In the case of, φ BC = “0”.

【0061】これらは、図1(b)においてVBCの値が
(1+R121/R122)VT131になることと等価である。
したがって、R121とR122を適当に選ぶことによって、
基準電圧を任意の値に容易に設定可能である。
These are equivalent to the value of V BC being (1 + R 121 / R 122 ) V T131 in FIG. 1B.
Therefore, by choosing R 121 and R 122 appropriately,
The reference voltage can be easily set to any value.

【0062】図11はVINTの変換回路120によって
複数のVINT´を発生し、これによって図7と同様に複
数のφBCを発生する実施例である。
[0062] Figure 11 generates a plurality of V INT 'by the conversion circuit 120 of the V INT, whereby an embodiment for generating a plurality of phi BC as in FIG 7.

【0063】同図に示すように、120は抵抗R120´
〜R12n´によって構成されている。121の入力電
圧、ここではVINTはこれら抵抗により抵抗分割され、
INT´〜VINn´として出力される。これらとVBCを1
10の入力とすることによって図7同様φBC1〜φBCn
得ることができる。
As shown in the figure, 120 is a resistor R 120 ′.
˜R 12n ′. The input voltage of 121, here V INT, is resistively divided by these resistors,
It is output as V INT ′ to V INn ′. These and V BC 1
By inputting 10 inputs, φ BC1 to φ BCn can be obtained as in FIG. 7.

【0064】したがって、本実施例においても図7と同
様に、LSIチップの動作状態変化をより詳細に検出で
き、動作の制御をさらに微細に行なうことができる。な
お、本実施例における抵抗R120´〜R12n´はインピー
ダンス素子であればどのような素子でも置き換えること
が可能であり、たとえば、MOSトランジスタのオン抵
抗などを利用してもよい。
Therefore, also in this embodiment, the change in the operating state of the LSI chip can be detected in more detail and the operation can be controlled more finely, as in FIG. The resistors R 120 ′ to R 12n ′ in this embodiment can be replaced by any element as long as it is an impedance element. For example, the on resistance of a MOS transistor may be used.

【0065】図12は、動作状態検出回路100のさら
に別の具体的実施例であり、基本構成回路として、特願
昭57−220083号、第16図に提示されている回
路DCVを用いている。
FIG. 12 shows still another specific example of the operating state detecting circuit 100, and uses the circuit DCV shown in FIG. 16 of Japanese Patent Application No. 57-22083 as a basic constituent circuit. .

【0066】同図でQ141〜Q14n,Q151はそれぞれし
きい値がVT141〜VT14n,VT151のMOSトランジスタ
である。ここで、Q141〜Q14nは図5におけるVINT
変換回路120を構成しており、150にVINT´=V
INT−(VT141+VT141+…VT14n)を出力する。
151,R151は図5の弁別回路110を構成している
が、前に述べた自分自身がある一定の基準となるしきい
値を有し、これに対する入力電圧の高低を弁別するとこ
ろのしきい値回路となっている。この回路のしきい値V
TCはVT151のしきい値電圧VT151とR151とQ151のオン
抵抗の比により定まり、任意に設定できるが、R151
値をQ151のオン抵抗より充分大きく設定しておけば、
TC=VT151とすることができる。ここでは簡単のため
この場合について説明する。
In the figure, Q 141 to Q 14n and Q 151 are MOS transistors having thresholds V T141 to V T14n and V T151 , respectively. Here, Q 141 to Q 14n constitute the V INT conversion circuit 120 in FIG. 5, and V INT ′ = V
INT - to output (V T141 + V T141 + ... V T14n).
Although Q 151 and R 151 compose the discrimination circuit 110 of FIG. 5, they have a certain reference threshold value as described above, and discriminate whether the input voltage is high or low. It is a threshold circuit. Threshold value V of this circuit
TC is Sadamari by the ratio of the ON resistance of the threshold voltage V T151 and R 151 and Q 151 of the V T151, can be arbitrarily set, if the value of R 151 sufficiently larger than the on resistance of Q 151,
It is possible to make V TC = V T151 . Here, for simplicity, this case will be described.

【0067】本実施例の動作を同図(B)を用いて説明
する。
The operation of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0068】VINTが徐々に低下して、150の電圧
が、VINT´=VINT−(VT141+VT142+…VT14n
T151すなわち、V INTT151+(VT141+VT142+…
T14n)=φBCとなると(時刻t1)Q151はオフにな
り、出力φBCは“0”から“1”に変化する。これによ
って、既に述べた実施例と同様にVINTの電圧変化を検
出し、動作が情報保持状態に移行したことを検知でき
る。
V INT gradually decreases, and the voltage of 150 becomes V INT ′ = V INT − (V T141 + V T142 + ... V T14n ) <
V T151, that is, V INT < V T151 + (V T141 + V T142 + ...
When V T14n ) = φ BC (time t 1 ) Q 151 is turned off, and the output φ BC changes from “0” to “1”. As a result, it is possible to detect the voltage change of V INT and detect that the operation has shifted to the information holding state, as in the above-described embodiment.

【0069】本実施例においても、使用するMOSトラ
ンジスタのしきい電圧、あるい段数を調整することによ
り、同図(B)の等価的なVBCの値を任意に設定でき
る。また、本実施例によればV INTT151+(VT141
T142+…VT14n)の下ではQ151はオフになり、本発
明の目的である、情報保持状態における消費電力の低減
に極めて有効である。
Also in this embodiment, by adjusting the threshold voltage and the number of stages of the MOS transistor to be used, the equivalent value of V BC in FIG. 9B can be arbitrarily set. Further, according to this embodiment, V INT < V T151 + (V T141 +
Under V T142 + ... V T14n ), Q 151 is turned off, which is extremely effective for reducing power consumption in the information holding state, which is the object of the present invention.

【0070】同図でR150はVINTが高い状態から低い状
態に変化するときに、150などのノードに電荷が蓄積
されるのを防止するための放電用抵抗である。この抵抗
値は、VINTの変化速度に応じて選ぶ必要があるが、そ
の変化速度が遅い場合には、ノード150とSi基板間
などに寄生的に生じるリク抵抗で代用することも可能で
あり、その場合はR151は不要である。ここでR150,R
151はMOSトランジスタのオン抵抗で代用することも
可能である。
In the figure, R 150 is a discharge resistor for preventing electric charge from being accumulated in a node such as 150 when V INT changes from a high state to a low state. This resistance value needs to be selected according to the changing speed of V INT , but when the changing speed is slow, it is also possible to substitute it by a parasitic resistance generated between the node 150 and the Si substrate. In that case, R 151 is unnecessary. Where R 150 , R
The ON resistance of the MOS transistor can be substituted for 151 .

【0071】以上に述べた本実施例においても他と同様
に各種の変形が可能である。たとえばQ141〜Q14nは一
定の電圧シフトが得られる素子であれば使用可能で、バ
イポーラトランジスタ、FETトランジスタ、タイオー
ド、ツエナーダイオードなどでも代用できる。また、Q
151は、一定のしきい値を有する能動素子であれば使用
可能で、バイポーラトランジスタ、FETトランジスタ
などで代用可能である。またさらに、前に述べた各実施
例と任意に組み合せて使うことも可能である。たとえ
ば、VINT´の発生に図10で述べた抵抗分割回路を用
いても良いし、あるいは反対に、図10の120を本実
施例のQ141〜Q14nの如き回路で置き替えてもよい。
Various modifications can be made in the above-described embodiment as well as other embodiments. For example, Q 141 to Q 14n can be used as long as they can obtain a constant voltage shift, and a bipolar transistor, an FET transistor, a diode, a zener diode or the like can be used instead. Also, Q
151 can be used as long as it is an active element having a certain threshold value, and can be replaced by a bipolar transistor, an FET transistor, or the like. Furthermore, it is also possible to use any combination of the above-described embodiments. For example, the resistance divider circuit described in FIG. 10 may be used to generate V INT ′, or conversely, 120 in FIG. 10 may be replaced with a circuit such as Q 141 to Q 14n in this embodiment. .

【0072】図13は、図12の抵抗R150,R151をそ
れぞれQ152,Q153で置き替えた実施例である。
FIG. 13 shows an embodiment in which the resistors R 150 and R 151 of FIG. 12 are replaced by Q 152 and Q 153 , respectively.

【0073】VG2,VG3はQ152,Q153のゲートバイア
ス用電圧であり、場合によってそれぞれドレインと接続
し、VG2=VINT´,VG3=VINTとしてもよい。但しV
G3=VINTとした場合には、φBCの高電位圧側
(“1”)の電圧が、VINTからQ153のしきい電圧V
T153だけ低くなる点に注意を要する。したがって、この
電圧をVINTと等しくしたい場合には、V G3INT+V
T153のように設定する必要がある。
V G2 and V G3 are gate bias voltages for Q 152 and Q 153 , and may be connected to the drains as the case may be to set V G2 = V INT ′ and V G3 = V INT . However, V
When G3 = V INT , the voltage on the high potential side of φ BC (“1”) changes from V INT to the threshold voltage V of Q 153.
Note that it is only T153 lower. Therefore, if it is desired to make this voltage equal to V INT , V G3 > V INT + V
Must be set like T153 .

【0074】本実施例においても、図12と同様の動作
および効果が得られるが、VG2=VINT´として、Q152
のしきい電圧VT152をV T152T151としておけば、V
INT´T151となる情報保持動作状態では、Q152もオ
フとなるため、この状態での消費電力を図12の場合よ
りさらに低減できる。
In this embodiment as well, the same operation and effect as in FIG. 12 can be obtained, but with V G2 = V INT ′, Q 152
If the threshold voltage V T152 is set to V T152 to V T151 , V
In the information holding operation state in which INT '< VT 151 , Q 152 is also turned off, so that the power consumption in this state can be further reduced as compared with the case of FIG.

【0075】図14は図12の実施例を基本にして、図
7,図11などと同様複数のφBCを発生する実施例であ
る。
FIG. 14 shows an embodiment in which a plurality of φ BC are generated based on the embodiment of FIG. 12 as in FIGS. 7 and 11.

【0076】同図でQ161〜Q16nは図12のQ151,R
151と同様の弁別回路を構成している。R141〜R150
電荷の放電用抵抗である。
In the figure, Q 161 to Q 16n are Q 151 and R in FIG.
The same discrimination circuit as 151 is constructed. R 141 to R 150 are resistors for discharging electric charges.

【0077】本実施例においても、図7,図11、ある
いは図12,図13などと同様の動作と効果が得られ
る。
Also in this embodiment, the same operation and effect as those in FIGS. 7 and 11, or FIGS. 12 and 13 can be obtained.

【0078】以上、図5〜図14の実施例において、図
1〜図4の動作状態検出手段100の具体的実施例につ
いても述べた。次に100の出力信号によって、情報保
持動作状態の消費電力を低減する具体的な実施例を、M
OSのダイナミック形メモリでかつアドレスマルチプレ
ックス方式のメモリを例にして説明する。なお、本発明
の適用範囲はこれに限定されず、以下の実施例において
も前に述べたように各種の形式のLSIチップに適用可
能である。
In the above, the specific examples of the operation state detecting means 100 of FIGS. 1 to 4 have been described in the examples of FIGS. Next, a concrete example of reducing the power consumption in the information holding operation state by the output signal of 100 will be described.
A dynamic memory of the OS and an address multiplex type memory will be described as an example. The scope of application of the present invention is not limited to this, and the following embodiments can be applied to various types of LSI chips as described above.

【0079】図15は、本発明をアドレスマルチプレッ
クス方式のMOSダイナミックメモリに適用した実施例
である。
FIG. 15 shows an embodiment in which the present invention is applied to an address multiplex type MOS dynamic memory.

【0080】さて、MOSダイナミックメモリでは良く
知られているように、メモリセル内の記憶容量に蓄積さ
れた情報電荷が時間の経過と共に消滅するため、一定の
周期で再書き込み動作を行なう必要がある。これがいわ
ゆるリフレッシュ動作であり、本発明の情報保持動作状
態においても本動作が必要である。アドレスマルチプレ
ックス方式とは、たとえば、メモリセルが行と列の2次
元状に配置されたメモリにおいて、行指定アドレスと列
指定アドレスを同一の信号線上に時間帯を分けて多重化
して外部から入力し、LSI全体の入出力ピン数の低減
を図る方式である。これらの詳細は、特願昭56−28
109号などに述べられている。
As is well known in the MOS dynamic memory, since the information charges accumulated in the storage capacity in the memory cell disappear with the passage of time, it is necessary to perform the rewriting operation at a constant cycle. . This is a so-called refresh operation, and this operation is necessary even in the information holding operation state of the present invention. The address multiplex method is, for example, in a memory in which memory cells are two-dimensionally arranged in rows and columns, row designation addresses and column designation addresses are multiplexed on the same signal line at different time zones and input from the outside. However, this is a method for reducing the number of input / output pins of the entire LSI. For details of these, see Japanese Patent Application No. 56-28.
No. 109 and the like.

【0081】図15において1はメモリLSIチップ、
3は電源配線であり、VINTはその電圧を示している。
3に外部からVEXTもしくはバッテリバックアップ用の
BTが印加される。4は接地線であり、一般にVSS(0
V)が外部から印加される。100は3の電圧変化を検
出して、メモリLSIチップの動作状態を検知する回路
であり、前に述べた各種の実施例が適用できる。300
はメモリLSIチップ内に内蔵された基板電圧発生回路
である。この基板電圧はメモリLSIの動作性能(動作
速度など)を良くするために印加するものであるが、場
合によっては外部から与えたり、あるいは内部でそのま
ま接地電位としても良い。この場合は300は不要にな
る。700はメモリセルが行、列の2次元状に配置され
たメモリアレー部であり、行選択デコーダ800によっ
て選ばれた任意の行選択80iと列選択デコーダ900
によって選ばれた任意の列選択線90iの交点によって
指定されたメモリセルが読み出し、書き込み回路43
0、データ入力バッファ回路440、データ出力バッフ
ァ回路450などを介して、外部のDin,Doutと信号
の授受を行なう。400は外部からの書き込み制御信号
WEにより、書き込み動作に必要な内部クロック信号を
発生する回路である。410は列選択制御信号CASに
よって、主として上に述べた列選択動作に係わる内部ク
ロック信号を発生する回路である。420はCASと行
選択制御信号RASの位相を比較して、後で述べるリフ
レッシュ用の信号φfを発生する回路である。通常の動
作時はRASがCASに先行して入力されるので(いず
れの信号も“1”から“0”になる)、一般にCASが
RASより先行して入力された場合にリフレッシュして
動作と判断してφr0を発生する。500はRASによ
り、主として行選択動作に係わる内部クロック信号を発
生する回路である。一般にアドレスマルチプレックス方
式のメモリでは、行選択線(一般にはワード線)801
−80nを順次(順番は任意)、アドレスバッファ46
0の出力信号と行選択デコーダによって選択して動作さ
せることによってリフレッシュ動作が行なわれる。した
がって、リフレッシュ動作時には主として500の回路
のみを動作させるだけでよい。
In FIG. 15, 1 is a memory LSI chip,
3 is a power supply wiring, and V INT indicates its voltage.
3 is applied with V EXT or V BT for battery backup from the outside. 4 is a ground wire, which is generally V SS (0
V) is applied externally. Reference numeral 100 is a circuit that detects the voltage change of 3 to detect the operating state of the memory LSI chip, and the various embodiments described above can be applied. 300
Is a substrate voltage generation circuit built in the memory LSI chip. This substrate voltage is applied in order to improve the operating performance (operating speed, etc.) of the memory LSI, but it may be applied externally or may be used as it is as the ground potential as it is in some cases. In this case, 300 is unnecessary. Reference numeral 700 denotes a memory array section in which memory cells are arranged in a two-dimensional array of rows and columns, and an arbitrary row selection 80i and column selection decoder 900 selected by the row selection decoder 800.
The memory cell designated by the intersection of the arbitrary column selection line 90i selected by the read / write circuit 43
0, the data input buffer circuit 440, the data output buffer circuit 450 and the like are used to exchange signals with external D in and D out . Reference numeral 400 is a circuit that generates an internal clock signal required for a write operation in response to a write control signal WE from the outside. Reference numeral 410 is a circuit that mainly generates an internal clock signal related to the above-described column selection operation in response to the column selection control signal CAS. A circuit 420 compares the phases of CAS and the row selection control signal RAS to generate a refreshing signal φ f described later. During normal operation, RAS is input prior to CAS (all signals change from "1" to "0"). Therefore, when CAS is input prior to RAS, refresh operation is generally performed. Judge and generate φ r0 . Reference numeral 500 is a circuit for generating an internal clock signal mainly related to the row selection operation by the RAS. Generally, in an address multiplex type memory, a row selection line (generally word line) 801
-80n sequentially (any order), address buffer 46
A refresh operation is performed by selecting an output signal of 0 and a row selection decoder to operate. Therefore, it suffices to mainly operate only 500 circuits during the refresh operation.

【0082】600,610,620はそれぞれ、リフ
レッシュ制御回路、600の指示にしたがい一定の時間
f毎に信号φfを発生するリフレッシュタイマ、および
アドレスカウンタであり、オートリフレッシュ(Autom
atic Refresh)、セルフリフレッシュ(Self Refres
h)の各リフレッシュ動作を行なう。
Reference numerals 600, 610 and 620 respectively denote a refresh control circuit, a refresh timer which generates a signal φ f at a constant time t f in accordance with an instruction from 600, and an address counter.
atic Refresh, Self Refresh
Perform each refresh operation in h).

【0083】オートリフレッシュはリフレッシュ動作の
起動は外部の指示に従って行なうが、リフレッシュアド
レスは内部アドレスカウンタによって自動的に発生され
る動作モードである。これに対し、セルフリフレッシュ
は、リフレッシュ動作の起動、リフレッシュアドレスの
発生共にメモリLSIチップ内で自動的に行なう。これ
らの動作は外部からのリフレッシュ信号REFもしく
は、前述した420の出力φr0により制御される。
In the auto refresh, the refresh operation is activated according to an external instruction, but the refresh address is an operation mode automatically generated by the internal address counter. On the other hand, the self-refresh is automatically performed in the memory LSI chip for both the activation of the refresh operation and the generation of the refresh address. These operations are controlled by the refresh signal REF from the outside or the output φ r0 of 420 described above.

【0084】すなわち、オートリフレッシュではREF
(一般に高電圧→低電圧に変化)もしくはφr0が入力さ
れる毎に、φrを発生してリフレッシュ動作時に必要な
500を動作させると同時に、内部のアドレスカウンタ
620により内部で自動的にリフレッシュ用アドレスA
i′を発生して、外部アドレス信号Aiのかわりに46
0に入力し、Ai′にしたがって、801〜80nを順
次選択動作させリフレッシュ動作を行なう。セルフリフ
レッシュは上記のリフレッシュアドレスの内部発生に加
えて、リフレッシュタイマにより一定時間tf毎に発生
される信号φfにより、内部で自動的にリフレッシュ動
作の起動が行なわれる。オートリフレッシュとセルフリ
フレッシュの外部からの指示は、一般にREF信号のあ
る状態(一般に低電圧状態)の継続時間によって区別さ
れ、継続時間がある一定時間以上になるとセルフリフレ
ッシュ動作を行なうようになっている。これらの詳細は
電子技術,第23巻,第3号などに述べられている。
That is, in the auto refresh, REF
(Generally changes from high voltage to low voltage) or whenever φ r0 is input, φ r is generated to operate 500 necessary for the refresh operation, and at the same time, internal address counter 620 automatically refreshes internally. Address A
i ′ is generated, and instead of the external address signal Ai, 46
0 is input and 801 to 80n are sequentially selected according to Ai 'to perform a refresh operation. In the self-refresh, in addition to the internal generation of the refresh address described above, the refresh operation is automatically started internally by the signal φ f generated by the refresh timer at every constant time t f . Instructions from the outside of auto-refresh and self-refresh are generally distinguished by the duration of a state in which the REF signal is present (generally a low voltage state), and the self-refresh operation is performed when the duration exceeds a certain time. . These details are described in Electronic Technology, Vol. 23, No. 3, etc.

【0085】さて、以上のような構成のメモリにおい
て、本発明では、図1の実施例でも述べたように、3の
電圧変化を100によって検出し、動作状態の変化を検
知する。これによって、たとえば外部電源の停電などに
より、情報保持動作に入ったことが検知されると、60
0,610,620などの回路を起動し、前に述べたセ
ルフリフレッシュ動作と同様の動作により、メモリセル
内の情報が消滅するのを防止する。このとき、本発明に
おいては、前に述べたと同様に情報保持動作に必要な回
路のみに必要最小限の電力を供給し、その他の回路への
電力供給は停止する。したがって、リフレッシュ動作に
主として関係のない、400,410,430,44
0,450,900などの回路は原則として動作を停止
させる。
In the memory having the above-described structure, according to the present invention, as described in the embodiment of FIG. 1, the voltage change 3 is detected by 100, and the change in the operating state is detected. As a result, when it is detected that the information holding operation is started due to a power failure of the external power source, for example, 60
Circuits such as 0, 610 and 620 are activated to prevent the information in the memory cell from being erased by the same operation as the self refresh operation described above. At this time, in the present invention, the minimum necessary power is supplied only to the circuits necessary for the information holding operation, and the power supply to the other circuits is stopped, as described above. Therefore, 400, 410, 430, 44, which are largely unrelated to the refresh operation
As a general rule, circuits such as 0, 450, 900 stop operating.

【0086】さらに、情報保持動作に必要な回路におい
てもその消費電力を極力低減させる。すなわち、前にも
述べたように、各回路の性能は通常動作時に必要な性能
に合せて設定してあるので、情報保持動作だけのために
は動作速度が速すぎるなどのように、性能が過剰になっ
ている。この性能を情報保持動作に必要な最小限に低減
する。たとえば、500の回路は動作速度を情報保持動
作に適切な速度にして、低消費電力化を図る。また、基
板電圧発生回路の動作を停止して、基板電位を接地電位
(0V)にしたり、あるいは起動能力を小さくして低消
費電力化を図る。さらに特願昭58−99341号に述
べられたと同様にリフレッシュ動作の回数も通常動作時
より少なくして、低消費電力化を図る。たとえば、電子
技術,第23巻,第3号に述べられている64Kビット
ダイナミックメモリなどでは、リフレッシュ時間tref
2ms、リフレッシュサイクルNref128サイクルが
一般的な仕様になっているが、これは2msの間に12
8回のリフレッシュ動作が必要なことを意味する。した
がって、平均的にtf=tref/N ref15μsに1回
の割合で、リフレッシュタイマ610から信号φtを発
生して、リフレッシュ動作をする必要がある。tfの値
は、LSIチップの内部温度Tjの上昇と共に小さくす
る必要があり、Tjが30℃変化すると約1桁tfを小
さくする必要のあることが実験的に分っている。上記の
仕様は通常の動作状態における最悪条件を考慮して決め
てある。すなわち、LSIチップを使用する周囲温度T
aが最高(一般に70℃)、LSIチップの消費電力P
dが最大の条件で定めてある。このときのTjはたとえ
ばTa=70℃,Pb=300mWとすると、
Further, the power consumption of the circuit required for the information holding operation is reduced as much as possible. That is, as described above, the performance of each circuit is set according to the performance required during normal operation, so that the performance is too high for the information holding operation only. It is overkill. This performance is reduced to the minimum required for the information holding operation. For example, the circuit of 500 sets the operating speed to a speed suitable for the information holding operation to reduce the power consumption. Further, the operation of the substrate voltage generating circuit is stopped to set the substrate potential to the ground potential (0V), or the starting ability is reduced to reduce the power consumption. Further, as described in Japanese Patent Application No. 58-99341, the number of refresh operations is reduced as compared with the normal operation to reduce power consumption. For example, in the 64K-bit dynamic memory described in Electronic Technology, Vol. 23, No. 3, the refresh time t ref
2ms, refresh cycle N ref 128 cycles is the general specification, but this is 12ms in 2ms.
This means that eight refresh operations are required. Therefore, it is necessary to generate the signal φ t from the refresh timer 610 at an average rate of once per t f = t ref / N ref ˜15 μs to perform the refresh operation. It has been experimentally found that the value of t f needs to be reduced as the internal temperature Tj of the LSI chip rises, and that t f needs to be reduced by about one digit when Tj changes by 30 ° C. The above specifications are determined in consideration of the worst condition in a normal operation state. That is, the ambient temperature T at which the LSI chip is used
a is the highest (generally 70 ° C), the power consumption P of the LSI chip
d is the maximum condition. If Tj at this time is Ta = 70 ° C. and Pb = 300 mW, for example,

【0087】[0087]

【数4】 [Equation 4]

【0088】ここで、θjaはLSIチップパッケージの
熱抵抗であり、通常のセラミック形パッケージではθ ja
100℃/W程度である。
[0088] In this case, θ ja is the thermal resistance of the LSI chip package, in the conventional ceramic-type package θ ja
It is a ~ 100 ℃ / W about.

【0089】以上のように、最悪条件でTj100℃
になり、この値を基に上記tfは定めてある。
As described above, Tj to 100 ° C. under the worst conditions.
The above t f is determined based on this value.

【0090】さて、本発明における情報保持状態におい
ては、消費電力の低減を目的としており、この状態で
は、Pd1mWとすることが充分可能であり、そのた
めに、上記Tjの値はたとえ外部電源が故障してもTa
は70℃の高温であるとしても、式(4)から明らかな
ように、通常の動作状態よりも、Tjは約30℃低くな
り、したがって、tfも約1桁長くできる。すなわち、
単位時間当りのリフレッシュ動作回数を約1桁少なくで
きるわけである。なお、情報保持動作状態においては、
LSIチップを使用する電子装置全体も動作停止状態に
あるのが一般的であり、そのためTaも70℃以下にな
ると考えてよい。したがって、tfの値はさらに長くし
ても良い。本発明においては、上記を利用して、情報保
持状態においては、リフレッシュタイマから発生するφ
fの時間間隔tfを通常動作時より、約1桁以上長くし
て、リフレッシュ動作の回数を低減し、低消費電力化を
図る。また、さらに本発明では、情報保持動作状態にお
いては、メモリアレー部700の動作電圧の一部を他の
回路より高くして動作の安定化を図る。
Now, in the information holding state of the present invention, the purpose is to reduce the power consumption, and in this state, it is possible to make Pd < 1 mW. Therefore, even if the value of Tj is the external power source, If Ta fails
Even if the temperature is as high as 70 ° C., Tj is about 30 ° C. lower than that in the normal operating state, and therefore t f can be increased by about an order of magnitude, as is apparent from the equation (4). That is,
The number of refresh operations per unit time can be reduced by about one digit. In the information holding operation state,
Generally, the entire electronic device using the LSI chip is also in an inoperative state, and therefore Ta can be considered to be 70 ° C. or lower. Therefore, the value of t f may be further increased. In the present invention, by utilizing the above, φ generated from the refresh timer in the information holding state
than in normal operation the time interval t f of f, and about one order of magnitude or more long, to reduce the number of refresh operations, reduce power consumption. Further, in the present invention, in the information holding operation state, a part of the operating voltage of the memory array unit 700 is made higher than that of other circuits to stabilize the operation.

【0091】なお、本実施例においては、動作状態の変
化を、3の電圧変化によって検出する方法について述べ
たが、前にも述べたように外部から指示する方法も可能
であり、たとえば、リフレッシュ動作の説明で述べた、
RASとCASの位相差によってφr0を発生する方法
や、REFの信号を入力する方法で代用することもでき
る。すなわち従来の技術でのセルフリフレッシュ指示を
本発明での動作状態変化の指示として用いるわけであ
る。また、ここで、RASとCASの位相差によってφ
r0を発生する方法と、REFの信号を入力する方法は、
ほぼ同一機能であるため、一般にどちらか一方の方法を
備えれば良い。たとえば、状態変化の検出は100で行
ない、RASとCASの位相差によってφr0を発生し、
従来のオートリフレッシュ動作を指示し、REFの入力
を無くす構成も可能である。このとき、セルフリフレッ
シュ機能を設けても良いが、本発明の情報保持動作状態
がほぼセルフリフレッシュ動作に対応するので、省いて
もよい。
In this embodiment, the method of detecting the change in the operating state by the voltage change of 3 has been described. However, a method of instructing from the outside as described above is also possible, for example, refresh. As mentioned in the explanation of the operation,
A method of generating φ r0 by the phase difference between RAS and CAS or a method of inputting a REF signal can be used instead. That is, the self-refresh instruction in the conventional technique is used as the instruction for changing the operating state in the present invention. Further, here, φ is determined by the phase difference between RAS and CAS.
The method of generating r0 and the method of inputting the REF signal are
Since the functions are almost the same, it is generally sufficient to provide either method. For example, the state change is detected at 100, and φ r0 is generated by the phase difference between RAS and CAS,
A configuration in which the conventional auto refresh operation is instructed and the input of REF is eliminated is also possible. At this time, a self-refresh function may be provided, but it may be omitted because the information holding operation state of the present invention substantially corresponds to the self-refresh operation.

【0092】以上述べた本実施例によれば、情報保持動
作状態における消費電力を大幅に低減できる。
According to this embodiment described above, the power consumption in the information holding operation state can be greatly reduced.

【0093】以下、本実施例の各部の具体例を他の実施
例によって詳述する。なお、以下の実施例ではメモリの
構成素子としてNチャネル形MOSトランジスタを想定
して説明するが他のPチャネル形MOSトランジスタ、
あるいはP,N両チャネル形、さらにはバイポーラ形ト
ランジスタ、およびMOS形とバイポーラ形の組合せな
どを構成素子とする場合にも適用できる。
Specific examples of each part of this embodiment will be described in detail below with reference to other embodiments. In the following embodiments, description will be made assuming an N-channel MOS transistor as a memory constituent element, but other P-channel MOS transistors,
Alternatively, it can be applied to the case where both P and N channel types, further bipolar type transistors, and a combination of MOS type and bipolar type are used as constituent elements.

【0094】図16は、低消費電力化の一実施例であ
り、図15の500の回路の低消費電力化を例にして説
明している。
FIG. 16 shows an embodiment of the reduction of power consumption, and the description has been made by taking the reduction of power consumption of the circuit 500 of FIG. 15 as an example.

【0095】一般に500の回路は同図に示すように、
PG1〜PG3などの複数のダイナミック形パルス発生
回路の従属接続から構成される。このパルス発生回路P
Gの回路構成および動作の一例は、昭和54年度電子通
信学会半導体・材料部門全国大会No.69に記載されて
いる。VINT1〜VINT3は各PGの電源電圧を示してお
り、一般にはチップ内の共通の電源電圧VINTに接続さ
れる。
Generally, the circuit of 500 is, as shown in FIG.
It is composed of cascade connections of a plurality of dynamic pulse generation circuits such as PG1 to PG3. This pulse generation circuit P
An example of the circuit configuration and operation of G is described in the National Conference No. 69, Semiconductor and Materials Division, Institute of Electronics and Communication Engineers, 1979. V INT1 to V INT3 represent the power supply voltage of each PG and are generally connected to the common power supply voltage V INT in the chip.

【0096】さて、本発明では前にも述べたように、情
報保持動作だけのためには、動作速度が速すぎるのを、
本動作状態に適切な速度にして(遅くして)、低消費電
力化を図る。すなわち、一般の回路においては、回路の
信号遅延時間tPdと消費電力Pdの積が、ほぼ一定であ
ることを利用する訳である。このため本実施例では、低
消費電力化したい回路の電源、たとえばPG2の電源電
圧VINT2を他の回路の電源電圧より下げ、低消費電力化
を図る。また、別の手段としては、情報保持状態では、
たとえばPG2の回路定数を内部で切換え、tPdを大き
くしてPdを小にする。また、さらに別の手段としては
同図破線で示すように、消費電力の小さいPG2′を用
意しておき、情報保持動作状態では、SW502、SW
502′,SW503,SW503′のスイッチによっ
て、動作させる回路をPG2からPG2′に切換えて低
消費電力化を図る。
In the present invention, as described above, the operation speed is too fast for only the information holding operation.
Reduce the power consumption by making the speed appropriate for this operation state (slow). That is, in a general circuit, the fact that the product of the signal delay time t Pd of the circuit and the power consumption Pd is substantially constant is used. For this reason, in this embodiment, the power supply voltage of the circuit whose power consumption is desired to be reduced, for example, the power supply voltage V INT2 of PG2 is made lower than the power supply voltage of the other circuits to reduce the power consumption. As another means, in the information holding state,
For example, the circuit constant of PG2 is internally switched to increase t Pd and decrease Pd. Further, as another means, as shown by a broken line in the figure, a PG 2 ′ with low power consumption is prepared, and SW 502, SW are set in the information holding operation state.
The switches 502 ', SW503, and SW503' are used to switch the circuit to be operated from PG2 to PG2 'to reduce power consumption.

【0097】以上述べた実施例により、500の回路の
低消費電力化が可能になる。なお、本実施例の適用範囲
は、500のみに止まらず、他の同様の回路においても
適用可能である。
The embodiment described above makes it possible to reduce the power consumption of the circuit 500. The application range of the present embodiment is not limited to 500, and can be applied to other similar circuits.

【0098】さて、一般に図16に示した回路は大半が
ダイナミック形回路になっている。したがって、入力5
01、もしくは602に信号が入力されて、回路が動作
する時のみしか電力を消費しないようになっている。し
かし、PG1の回路だけは外部からの信号RAS ̄ ̄ ̄
が、任意の時刻に入力されてもただちに応答して動作で
きるように、常に電力を消費する待機状態にしてある。
すなわち、PG1はスタテイック形の回路となっている
わけであるが、本発明の情報保持状態では、前にも述べ
たように単位時間当りのリフレッシュ回数を通常の動作
状態より、約1/10以下にできるので、このPG1の
低消費電力化が特に重要になる。次にこの具体的実施例
について説明する。
Generally, most of the circuits shown in FIG. 16 are dynamic circuits. Therefore, input 5
A signal is input to 01 or 602, and power is consumed only when the circuit operates. However, only the circuit of PG1 is a signal from the outside RAS
However, it is always in a standby state in which power is consumed so that it can immediately respond and operate even if input is made at any time.
That is, PG1 is a static type circuit, but in the information holding state of the present invention, the number of refreshes per unit time is about 1/10 or less as compared with the normal operating state as described above. Therefore, it is particularly important to reduce the power consumption of PG1. Next, this specific example will be described.

【0099】図17は、図16のPG1の低消費電力化
のための一実施例である。
FIG. 17 shows an embodiment for reducing the power consumption of PG1 in FIG.

【0100】同図はPG1の入力初段部の回路構成を示
している。同図で、SW511とSW515,SW51
2とSW516はそれぞれ動作状態によって、連動して
動作するようになっており、通常動作状態では前者が、
情報保持状態では後者がそれぞれオンするようになって
いる。したがつて、通常動作状態では、R511を負荷抵
抗、RAS ̄ ̄ ̄、φrを入力とするNAND回路が、
情報保持動作状態ではφrを入力とするインバータ回路
が構成される。すなわち、通常動作状態では、外部から
の入力RAS ̄ ̄ ̄あるいは、図15のリフレッシュ制
御回路の出力φrのいずれかが、高電圧(“1”)から
低電圧(“0”)に変化したときに、出力φROが高電圧
となり、PG1以降の動作を開始する。したがって、こ
の状態では前に説明したと同様に、通常のメモリ動作に
加え、オート,セルフの各リフレッシュ動作が可能にな
る。一方、情報保持動作状態では、φrが低電圧になっ
たときに、出力φROが高電圧になり、PG1以降の動作
を開始し、前に述べたリフレッシュ動作を行なう。この
状態においては、RAS ̄ ̄ ̄の入力はSW515によ
って切り離されているので、外部電源の故障などでメモ
リの駆動回路も停止し、RAS ̄ ̄ ̄の信号の電圧が不
安定になったとしても、その影響を受けることはない。
この回路方式は、他の400,410,600などの外
部から直接信号が入力される回路においても有効に使え
る。
The figure shows the circuit configuration of the input first stage section of PG1. In the figure, SW511, SW515, and SW51
2 and SW 516 are designed to operate in conjunction with each other depending on the operating state. In the normal operating state, the former is
The latter is turned on in the information holding state. Therefore, in the normal operation state, the NAND circuit having R 511 as a load resistance, RAS  ̄  ̄, and φ r as inputs is
In the information holding operation state, an inverter circuit having φ r as an input is constructed. That is, in the normal operation state, either the external input RAS  ̄  ̄ or the output φ r of the refresh control circuit in FIG. 15 changes from the high voltage (“1”) to the low voltage (“0”). At this time, the output φ RO becomes a high voltage, and the operation after PG1 is started. Therefore, in this state, in the same manner as described above, in addition to the normal memory operation, the automatic and self refresh operations are possible. On the other hand, in the information holding operation state, when φ r becomes a low voltage, the output φ RO becomes a high voltage, the operation after PG1 is started, and the refresh operation described above is performed. In this state, the RAS input is disconnected by the SW515, so even if the memory drive circuit is stopped due to a failure of the external power supply or the like, the voltage of the RAS signal becomes unstable. , Not affected by it.
This circuit system can be effectively used in other circuits such as 400, 410, and 600 to which a signal is directly input from the outside.

【0101】さて、本実施例において、通常動作時の消
費電力Pd0、情報保持動作時の消費電力Pd1はそれぞ
れ、Pd0∝VINT 2/R511,Pd1∝VINT 2/R512とな
る。したがって、R511<R512としておけば、情報保持
動作時の消費電力を低減できる。なお、回路の信号遅延
時間は、その分だけ大きくなるが(ほぼ負荷抵抗に比
例)、情報保持動作では、高速動作は余り要求されない
ので特に問題無い。
[0102] Now, in the present embodiment, each power Pd 0 in the normal operation, power consumption Pd 1 during information holding operation, Pd 0 αV INT 2 / R 511, Pd 1 αV INT 2 / R 512 Becomes Therefore, by setting R 511 <R 512 , the power consumption during the information holding operation can be reduced. Note that the signal delay time of the circuit increases by that amount (almost proportional to the load resistance), but there is no particular problem because the information holding operation does not require high-speed operation.

【0102】以上、述べたように本実施例により、低消
費電力化が可能となる。また、さらに外部電源の停電時
に、外部入力信号の電圧が不安定になってもその影響を
防止できる。なお、本実施例においては、PG1を例に
して説明したが、その他の回路、たとえば、図16のP
G2〜PG3などの低消費電力化にも本実施例がそのま
ま適用できる。すなわち、各回路においてその負荷抵抗
を本実施例と同様にスイッチによって切り換えるように
すれば良い。また、ここで各々の負荷抵抗はたとえばM
OSトランジスタなどの能動素子で置き換え、そのオン
抵抗を利用することも可能である。このように能動素子
を用いる場合には、スイッチと抵抗を兼ねることが可能
で、また抵抗値の異なる2個の抵抗を切換える方式でな
く、能動素子の動作条件を変えることによって、そのオ
ン抵抗値を制御することも可能である。また、さらに本
実施例では切換え可能な場合の数を2としているが、さ
らに切換えの場合の数を増やすことも可能である。
As described above, according to this embodiment, the power consumption can be reduced. Further, even when the voltage of the external input signal becomes unstable at the time of power failure of the external power supply, its influence can be prevented. In the present embodiment, the PG1 is taken as an example, but other circuits, for example, P in FIG.
The present embodiment can be applied to the low power consumption of G2 to PG3 as it is. That is, the load resistance of each circuit may be switched by a switch as in the present embodiment. Further, here, each load resistance is, for example, M
It is also possible to replace it with an active element such as an OS transistor and use its ON resistance. When an active element is used in this way, it can function as both a switch and a resistor, and instead of switching between two resistors with different resistance values, the ON resistance value can be changed by changing the operating conditions of the active element. It is also possible to control Further, in the present embodiment, the number of cases in which switching is possible is two, but the number in cases of switching can be further increased.

【0103】図18(A)は、図17よりさらに低消費
電力化を可能とする他の実施例を示し、図18(B)は
そのタイミング信号波形を示す。前実施例では、負荷抵
抗の切り換えによって低消費電力化を図った。本実施例
ではこれに加えて、電源から接地に向かって定常的に流
れる電流をほとんど0にして、大幅な低消費電力化を図
る。
FIG. 18A shows another embodiment capable of further reducing power consumption as compared with FIG. 17, and FIG. 18B shows its timing signal waveform. In the previous embodiment, the power consumption was reduced by switching the load resistance. In addition to this, in the present embodiment, the current that constantly flows from the power supply to the ground is set to almost zero, and the power consumption is significantly reduced.

【0104】図18(A)において、Q517,Q520はそ
れぞれ図17の負荷抵抗R511,R512をMOSトランジ
スタで置き替えたものであり、一般にQ520のオン抵抗
はQ517のそれに比べ大きくしておく。C517,C520
ノード513の電位上昇をノード517,520に正帰
還させて、φr0の立ち上り速度を高速化するための容量
であり、いわゆるブートストラップ形の回路を形成して
いる。Q518,Q521はC517,C520のプリチャージとブ
ートストラップ動作時に、ノード517−519,52
0−522の間を電気的に切断し、ブートストラップに
よる正帰還効率を上げるためのMOSトランジスタであ
る。これらの動作の詳細は、特公昭56−49021号
に記載されており、そこには、図18のQ518,Q521
ゲート電圧VGは、それぞれの入力電圧φBC ̄,φrp
“1”状態の電圧(高電圧)より、約MOSトランジス
タのしきい電圧分だけ高い電圧にすれば、最も効率の良
い動作が可能となり、その電圧の発生法についても記載
されている。
In FIG. 18A, Q 517 and Q 520 are obtained by replacing the load resistances R 511 and R 512 of FIG. 17 with MOS transistors, respectively, and the on-resistance of Q 520 is generally higher than that of Q 517. Keep it big. C 517 and C 520 are capacitors for positively feeding back the potential rise of the node 513 to the nodes 517 and 520 to speed up the rising speed of φ r0 , and form a so-called bootstrap circuit. Q 518 and Q 521 are nodes 517-519 and 52 during pre-charge and bootstrap operation of C 517 and C 520.
This is a MOS transistor for electrically disconnecting between 0 and 522 to improve the positive feedback efficiency by bootstrap. Details of these operations are described in Japanese Examined Patent Publication No. 56-49021, in which the gate voltages V G of Q 518 and Q 521 in FIG. 18 correspond to the respective input voltages φ BC − and φ rp “. If the voltage is set higher than the voltage (high voltage) in the 1 "state by the threshold voltage of the MOS transistor, the most efficient operation is possible, and the method of generating the voltage is also described.

【0105】さて、本実施例において、通常動作の状態
では、φBC ̄は高電圧(“1”)であるから、Q515
517ともにオンとなり、図17と同様に動作する。一
方、情報保持状態では、φBCが高電圧(“1”)である
から、Q516がオンになる。このとき、Q520のゲートは
φrが低電圧になる直前に高電位になるφrpによってプ
リチャージされてオンとなり、VINTから接地に向かっ
て電流IDCが流れ出す。次いでφrが低電圧になると、
502がオフになり、φR0が高電圧になる。したがっ
て、本実施例ではIDCが、わずかの時間、Δtの間しか
流れないので大幅な低電力化が可能になる。これは情報
保持状態ではφrが内部のリフレッシュタイマ(図15
の610)の出力φfによって発生されるために、φr
先立ってφrpの如き信号を予め発生できるからである。
In the present embodiment, in the normal operation state, since φ BC — is a high voltage (“1”), Q 515 ,
Both Q 517 are turned on and operate similarly to FIG. On the other hand, in the information holding state, since φ BC is a high voltage (“1”), Q 516 is turned on. At this time, the gate of Q 520 is precharged and turned on by φ rp , which becomes a high potential immediately before φ r becomes a low voltage, and the current I DC starts flowing from V INT toward the ground. Then when φ r becomes low voltage,
Q 502 turns off and φ R0 goes high. Therefore, in this embodiment, I DC flows only for a short period of time Δt, so that a large reduction in power can be achieved. This is the data retention state phi r is an internal refresh timer (FIG. 15
610) output φ f , so that a signal such as φ rp can be generated in advance prior to φ r .

【0106】今、情報保持動作状態におけるリフレッシ
ュ動作の周期tf(φrの発生周期に等しい)を図15で
述べたように、約150μs程度まで長くできたとし、
かつΔtを10nsと仮定するとIDCの流れる時間を図
17の約1/104以下に低減でき、図17の負荷切換
えによる低電力化に加えて、大幅な低電力化が可能にな
る。
Now, it is assumed that the refresh operation cycle t f (equal to the generation cycle of φ r ) in the information holding operation state can be increased to about 150 μs as described in FIG.
Further, assuming Δt to be 10 ns, the time for which I DC flows can be reduced to about 1/10 4 or less in FIG. 17, and in addition to the low power consumption by load switching in FIG. 17, a significant reduction in power consumption is possible.

【0107】なお、本実施例において、ノード522に
φrpの替わりにφBCを入力して図17の負荷抵抗をMO
Sトランジスタでそのまま置き替えただけの構成にする
ことも可能である。本実施例では、図17と同様にQ
520のオン抵抗をQ517より大きくした例について述べた
が、両者のオン抵抗を等しくしたとしても、前にも述べ
たように、消費電力を従来の1/104以下に小さくで
きる。またここで、φrは通常動作のオート、あるいは
セルフリフレッシュのときにも発生する。したがって、
φrpをφrと同期して常に発生すると、Q520が通常動作
時にもオンとなるが、Q520のオン抵抗をQ517に比べ大
きくしておけば、通常動作時の消費電力が大きくなるな
どの問題は軽減できる。なお、φrpをφBCが高電圧にあ
るときのみに発生するようにしておけば、たとえQ520
とQ517のオン抵抗を等しくしたとしても、消費電力増
大などの問題は完全に解決できる。また、Q517
520、Q518とQ521を共通化し、φBC ̄とφrpのOR
(論理和)信号をプリチャージ信号として入力すること
もできる。
In the present embodiment, φ BC is input to the node 522 instead of φ rp , and the load resistance of FIG.
It is also possible to adopt a configuration in which the S transistor is replaced as it is. In this embodiment, Q is the same as in FIG.
Although the example in which the ON resistance of 520 is made larger than Q 517 has been described, even if the ON resistances of both are made equal, as described above, the power consumption can be reduced to 1/10 4 or less of the conventional one. Further, here, φ r also occurs during normal operation auto or self refresh. Therefore,
When φ rp is always generated in synchronization with φ r , Q 520 is turned on even during normal operation, but if the ON resistance of Q 520 is set to be larger than that of Q 517 , power consumption during normal operation increases. Such problems can be reduced. If φ rp is generated only when φ BC is at a high voltage, even if Q 520
Even if the ON resistances of Q 517 and Q 517 are made equal, problems such as increased power consumption can be completely solved. Also, Q 517 and Q 520 , Q 518 and Q 521 are commonly used, and OR of φ BC  ̄ and φ rp
It is also possible to input a (logical sum) signal as a precharge signal.

【0108】図19は図15で説明した基板電圧発生回
路300の低消費電力化のための具体的実施例の一つで
ある。
FIG. 19 shows one specific example for reducing the power consumption of the substrate voltage generating circuit 300 described with reference to FIG.

【0109】一般に基板電圧発生回路は、1976年ア
イ・エス・エス・シー・シー・ダイジェスト・オブ・テ
クニカル・ペーパーズ第138頁−第139頁(197
6ISSCC DIGEST of TECHNICAL
PAPERS,pp138−139)などに記載され
ているように、チャージパンプの原理により、電源電圧
と逆極性の電圧を発生する。
In general, the substrate voltage generating circuit is described in the 1976 ISC SDC Digest of Technical Papers pp. 138-139 (197).
6 ISSCC DIGEST of TECHNICAL
As described in PAPERS, pp138-139), etc., a voltage having a polarity opposite to the power supply voltage is generated by the principle of charge pump.

【0110】同図で311は、リングオシレータ回路な
どから構成される発振回路であり、チャージパンプ信号
φBBを発生する。CBBはチャージパンプ容量QBB1は直
流再生用、QBB2は整流用MOSトランジスタである。
また、IBBはLSIチップ内の回路全体で発生する基板
電流を模式的に示したものであり、一般に基板電圧発生
回路の電流駆動能力IoutはI outBBでなければなら
ない。これらの動作の詳細は上記文献に述べられてい
る。
In the figure, reference numeral 311 is an oscillation circuit composed of a ring oscillator circuit or the like, which generates a charge pump signal φ BB . C BB is a charge pump capacitance Q BB1 is a direct current regeneration MOS transistor, and Q BB2 is a rectifying MOS transistor.
I BB is a schematic representation of the substrate current generated in the entire circuit in the LSI chip, and generally the current drive capability I out of the substrate voltage generation circuit must be I out > I BB . Details of these operations are described in the above document.

【0111】さて、本発明における情報保持状態では、
LSIチップは大半が動作を停止した状態にあるため、
LSIチップの基板電流は極めて小さくなり、基板電圧
発生回路の電流駆動能力Ioutを小さくしても、LSI
チップ全体の動作に支障はない。このIoutと基板電圧
発生回路の消費電力PdBBはほぼ比例関係にあるため、
このIoutを小さくしてPdBBを低減することができ
る。
Now, in the information holding state in the present invention,
Most of the LSI chips have stopped operating,
The substrate current of the LSI chip becomes extremely small, and even if the current drive capacity I out of the substrate voltage generation circuit is reduced, the LSI
There is no hindrance to the operation of the entire chip. Since this I out and the power consumption Pd BB of the substrate voltage generation circuit are in a substantially proportional relationship,
This I out can be reduced to reduce Pd BB .

【0112】Ioutは一般に次式で表わされる。I out is generally expressed by the following equation.

【0113】[0113]

【数5】 [Equation 5]

【0114】ここで、VφBBはφBBの電圧振幅、fBB
φBBの周波数である。
Here, Vφ BB is the voltage amplitude of φ BB , and f BB is the frequency of φ BB .

【0115】したがって、本実施例では、情報保持状態
ではVφBBの値を小さくして、PdBBを小さくする。こ
のVφBBの値を小さくする方法は種々あるが、たとえ
ば、回路の動作電圧VINTBを低くすれば良い(一般に通
常動作状態ではVINTB=VINT)。このVINTBを低くす
る手段としては、たとえば、特願昭56−168698
号、特願昭57−220083号などに記載されている
回路により、LSIチップ全体の動作電圧VINTより低
い電圧を発生して、動作状態によってVINTとその低い
電圧を切り換えて使えばよい。またさらにPdBBを小さ
くするためにfBBを小さくしてもよい。そのためには、
たとえば上に述べた動作電圧を低くする方法を用いれば
よいるあるいは、311内のfBBを決める回路の時定数
を、後述する図23、図24のような方法で制御すれば
よい。また、あるいは311がインバータを複数個リン
グ状に縦続接続したリングオシレータで構成されている
場合には、図17、図18のようにインバータの負荷抵
抗を切り換えて、fBB(インバータの遅延時間で決ま
る)、PdBBを制御してもよい。また、さらにPdBB
小さくする方法としては、複数のCBBを用意しておき、
これを動作状態によって切り換えて使用するようにして
もよい。
Therefore, in this embodiment, the value of Vφ BB is made small and Pd BB is made small in the information holding state. There are various methods of reducing the value of Vφ BB , but for example, the operating voltage V INTB of the circuit may be lowered (generally, V INTB = V INT in the normal operating state). As a means for lowering this V INTB , for example, Japanese Patent Application No. 56-168698
It is sufficient to generate a voltage lower than the operating voltage V INT of the entire LSI chip by the circuit described in Japanese Patent Application No. 57-22083 and to switch between V INT and the low voltage depending on the operating state. Further, f BB may be reduced in order to further reduce Pd BB . for that purpose,
For example, the method of lowering the operating voltage described above may be used, or the time constant of the circuit that determines f BB in 311 may be controlled by the method shown in FIGS. Also, or if 311 is composed of a ring oscillator cascaded inverters to a plurality ring shape, FIG. 17, by switching the load resistance of the inverter as shown in FIG. 18, the delay time of f BB (inverter Pd BB may be controlled. Moreover, as a method of further reducing Pd BB , a plurality of C BB are prepared,
This may be switched depending on the operating state and used.

【0116】以上、基板電圧発生回路の低消費電力化に
ついて述べたが、場合によっては、基板電圧発生回路の
動作を情報保持状態では停止し、VBB=0Vとして、消
費電力を完全に0にすることも可能である。そのために
は、図19のように311の接地線(電源線側でもよ
い)にQBB3を設け、これをφBC ̄でオフにして、電力
供給を停止すればよい。このとき、出力316は、Q
BB4で接地電位(0V)に固定する。このようにVBB
0Vとすると、LSIチップ内の拡散層容量Cjが大き
くなり(Cjは拡散層−基板間電圧のほぼ平方根に逆比
例する)、動作速度が遅くなるなどの問題を生じるが、
前にも述べたように、情報保持状態では特に高速で動作
する必要はないので問題ない。また、VBB=0Vにする
と外部からLSIチップの入出力ピンなどを介して、電
源電圧と逆極性の雑音が入力された場合に、メモリセル
に記憶された情報が消滅する可能性があるが、そのよう
な場合には、LSIチップを作成するシリコン基板とし
て、比抵抗の充分小さいシリコン基板を用いて、基板抵
抗を小さくし上記雑音が入力されたとしても直ちに接地
線に吸収できるようにしておけばよい。なお、比抵抗が
小さすぎると、そこに形成するMOSトランジスタのし
きい電圧が高すぎるなどの特性上の問題を生じるが、そ
のような場合には、MOSトランジスタの作成に適した
比抵抗のシリコン層を上記低比抵抗シリコン基板上に形
成した。たとえばエピ形シリコン基板などを用いればよ
い。
As described above, the reduction of the power consumption of the substrate voltage generating circuit has been described. However, in some cases, the operation of the substrate voltage generating circuit is stopped in the information holding state, and V BB = 0V is set to completely reduce the power consumption. It is also possible to do so. For that purpose, as shown in FIG. 19, Q BB3 may be provided on the ground wire 311 (which may be on the power supply line side), and this may be turned off by φ BC − to stop the power supply. At this time, the output 316 is Q
It is fixed to the ground potential (0V) with BB4 . Thus V BB =
If it is set to 0V, the diffusion layer capacitance Cj in the LSI chip becomes large (Cj is inversely proportional to the square root of the diffusion layer-substrate voltage), which causes a problem such as a slow operation speed.
As described above, in the information holding state, there is no problem because it is not necessary to operate at a particularly high speed. Further, when V BB = 0V, there is a possibility that the information stored in the memory cell may be erased when noise of the opposite polarity to the power supply voltage is input from the outside via the input / output pins of the LSI chip. In such a case, a silicon substrate having a sufficiently small specific resistance is used as a silicon substrate for forming an LSI chip so that the substrate resistance can be reduced so that even if the noise is input, it can be immediately absorbed by the ground line. You can leave it. If the specific resistance is too small, there arises a problem in characteristics such as the threshold voltage of the MOS transistor formed there being too high. In such a case, the silicon of the specific resistance suitable for making the MOS transistor is generated. A layer was formed on the low resistivity silicon substrate. For example, an epi type silicon substrate may be used.

【0117】以上述べたように本実施例により、情報保
持状態における基板電圧発生回路の消費電力を低減でき
る。
As described above, according to this embodiment, the power consumption of the substrate voltage generating circuit in the information holding state can be reduced.

【0118】図20は基板電圧発生回路の低消費電力化
のための他の一実施例である。
FIG. 20 shows another embodiment for reducing the power consumption of the substrate voltage generating circuit.

【0119】本実施例では、同図に示すように、電流供
給能力の異なる、したがって消費電力の異なる複数の基
板電圧発生回路301〜30nを用意しておく。これら
の動作を図7、図11、図14などにより、発生される
φBC1〜φBCnの反転信号φBC1 ̄〜φBCn ̄の信号によ
り、たとえば図15のVINTの変化に応じて、順次制御
(動作の開始/停止を制御)する。これにより、電源電
圧の変化に応じて、電流供給能力を最適化できる。
In the present embodiment, as shown in the figure, a plurality of substrate voltage generating circuits 301 to 30n having different current supply capacities and therefore different power consumption are prepared. Figure 7 these operations, Figure 11, or the like 14, the inverted signal φ BC1 ¯~φ BCn ¯ signals of the generated phi BC1 to [phi] BCn, for example in response to changes in V INT of FIG. 15, sequentially Control (control start / stop of operation). As a result, the current supply capacity can be optimized according to the change in the power supply voltage.

【0120】図21は、基板電圧発生回路の低消費電力
のための、さらに別の実施例である。
FIG. 21 shows still another embodiment for low power consumption of the substrate voltage generating circuit.

【0121】同図に示すように、情報保持状態では図1
9と同様、φBC ̄によって311の回路動作を停止する
が、リフレッシュ動作時に発生するφrをチャージパン
プ信号として用い、VBBを発生する。ここで、φrの周
期tfは、一般にtf>1/fBBの関係にあることは言う
までもない。
As shown in the figure, in the information holding state, as shown in FIG.
Similar to 9, the circuit operation of 311 is stopped by φ BC , but φ r generated during the refresh operation is used as a charge pump signal to generate V BB . Here, it goes without saying that the period t f of φ r is generally in the relation of t f > 1 / f BB .

【0122】したがって、本実施例は前に述べたfBB
低くする実施例の一つの具体例ともなっている訳であ
る。
Therefore, this embodiment is also one specific example of the above-mentioned embodiments for lowering f BB .

【0123】同図(B)にその動作の概要を示してい
る。φBC ̄が高電圧、すなわち通常動作状態では、φBB
のチャージパンプによってVBBが発生される。φBC ̄が
低電圧になって、情報保持状態になると311は動作は
停止し、φrのチャージパンプによつてVBBが発生され
る。このときφrが低電圧になった直後の基板電圧VBB1
の絶対値は、一般に、
The outline of the operation is shown in FIG. When φ BC  ̄ is high voltage, that is, in normal operating state, φ BB
V BB is generated by the charge pump of. When φ BC becomes a low voltage and enters the information holding state, the operation of 311 is stopped, and V BB is generated by the charge pump of φ r . At this time, the substrate voltage V BB1 immediately after φ r becomes a low voltage
The absolute value of is

【0124】[0124]

【数6】 [Equation 6]

【0125】となる。ここで、Vφrはφrの電圧振幅、
TBB1′,VTBB2′はそれぞれQBB1′,QBB2′のしき
い電圧である。これらの詳細については実願昭54−8
2150号に記載されている。その後はLSIチップ全
体の基板電流によって徐々に0Vに接近しVBB2とな
る。しかし、情報保持状態においては、大半の回路は動
作を停止としているため、基板電流は極めて小さく、上
記、VBBの低下はほとんど問題にならない。このIBB
大きくなると式(6)で示した|VBB1|の値も小さく
なるが、同式ではIBBは無視できるほど小さいとして考
えている。なお、同図(B)では、情報保持状態のVBB
を平均的に、通常動作状態より低く(絶対値)示してい
るが、これは電源電圧が情報保持状態では低くなってい
ることを想定したためである。
It becomes: Where Vφ r is the voltage amplitude of φ r ,
V TBB1 ′ and V TBB2 ′ are the threshold voltages of Q BB1 ′ and Q BB2 ′, respectively. For details of these, see Japanese Utility Model Application No. 54-8.
2150. After that, the substrate current of the entire LSI chip gradually approaches 0 V to V BB2 . However, in the information holding state, most of the circuits stop operating, so that the substrate current is extremely small, and the above-mentioned decrease in V BB is hardly a problem. As I BB increases, the value of | V BB1 | shown in equation (6) also decreases, but in this equation, I BB is considered to be so small that it can be ignored. In addition, in the same figure (B), V BB in the information holding state
Is shown to be lower than the normal operation state (absolute value) on the average, because it is assumed that the power supply voltage is low in the information holding state.

【0126】以上述べた実施例によれば、基板電圧発生
回路の消費電力を大幅に低減して、かつ一定の基板電圧
を得ることが可能になる。
According to the embodiments described above, it is possible to significantly reduce the power consumption of the substrate voltage generating circuit and obtain a constant substrate voltage.

【0127】なお、φrは通常動作状態のオート、セル
フリフレッシュ時にも発生されるため、したがって、そ
の状態でもチャージパンプ動作を行なう。前にも述べた
ように、φBBの周期1/fBBとφrの周期tfとでは、1
/fBB<tfであるため特に問題とならないが、何らか
の支障を生じる場合には図18のφrpと同様に、φBC
高電圧のときのみ発生するような信号を用いればよい。
Since φ r is generated during auto and self refresh in the normal operation state, therefore, the charge pump operation is performed even in that state. As I mentioned before, in the φ BB period 1 / f BB and φ r of the period t f of, 1
Since / f BB <t f , there is no particular problem, but if some trouble occurs, a signal that occurs only when φ BC is a high voltage may be used as in the case of φ rp in FIG.

【0128】図22は、図21のさらに好適な実施例の
一つであり、情報保持動作状態の基板電圧をより高く
(絶対値)することが可能になる。
FIG. 22 is one of the more preferable embodiments of FIG. 21, which makes it possible to make the substrate voltage in the information holding operation state higher (absolute value).

【0129】図21において、VBB1の絶対値は式
(6)に示したように、VφrよりVTBB1′とVTBB2
の和だけ低くなる。これはドレインとゲートを接続した
ダイオード接続のMOSトランジスタでは、ドレイン−
ソース間にしきい電圧に等しい順方向電圧を生じるため
である。したがって、本実施例においては、QBB1′の
ゲートにφrとほぼ同相のφr′を印加して、QBB1′を
完全にオン状態にして、上記の順方向電圧を等価的に0
Vとする。したがって、本実施例によれば
In FIG. 21, the absolute value of V BB1 is calculated from V φ r as V absolute value of V TBB1 ′ and V TBB2 ′ as shown in equation (6).
Will be lower by the sum of. In a diode-connected MOS transistor in which the drain and gate are connected, this is the drain-
This is because a forward voltage equal to the threshold voltage is generated between the sources. Accordingly, in this embodiment, by applying a 'substantially in phase of phi r and phi r to the gate of the' Q BB1, and fully on the Q BB1 ', the forward voltage of the equivalently 0
V. Therefore, according to this embodiment,

【0130】[0130]

【数7】 [Equation 7]

【0131】とすることができ、たとえば電源電圧V
INTがバッテリバックアップ動作時(もちろん情報保持
状態)に低くなった場合に、動作可能な下限の電圧を図
21に比べさらに低くすることができる。
Can be set to, for example, the power supply voltage V
When INT becomes low during the battery backup operation (information holding state, of course), the operable lower limit voltage can be made lower than that in FIG.

【0132】なお、本実施例においてφrが高電圧から
低電圧に変化する時、すなわちチャージパンプによって
負電圧を発生する時点では、QBB1′は完全にオフ状態
となるようにφr′の位相を設定する必要がある。その
ためには、φr′φpよりわずかに早い時間に、低電圧に
すればよい。したがって、図18のφrpの反転信号の如
き信号を用いればよい。
[0132] Incidentally, when the phi r in this embodiment is changed from a high voltage to a low voltage, i.e. at the time of generating a negative voltage by the charge pumps, Q BB1 'completely so turned off phi r' of It is necessary to set the phase. For that purpose, the low voltage may be applied at a time slightly earlier than φ r ′ φ p . Therefore, a signal such as the inverted signal of φ rp in FIG. 18 may be used.

【0133】図23は図15の実施例において述べた、
情報保持状態における、リフレッシュの同期tfを通常
動作状態より長くするための具体的実施例である。
FIG. 23 is described in the embodiment of FIG.
This is a specific example for making the refresh synchronization t f in the information holding state longer than the normal operation state.

【0134】上記のtfは図15のリフレッシュタイマ
610によって定まる。したがってtfを変えるには6
10内の時定数を制御すればよい。時定数回路は一般に
図23の如き構成となる。ここで抵抗、容量は能動素子
で代用されてもよい。抵抗はMOSトランジスタ、バイ
ポーラトランジスタなどのオン抵抗を用いてもよいし、
容量はMOSトランジスタのゲート容量(いわゆる反転
層容量)であってもよい。
The above t f is determined by the refresh timer 610 shown in FIG. Therefore, to change t f , 6
The time constant within 10 may be controlled. The time constant circuit generally has a configuration as shown in FIG. Here, the resistance and the capacitance may be replaced by active elements. The resistor may be an on-resistance such as a MOS transistor or a bipolar transistor,
The capacitance may be the gate capacitance of a MOS transistor (so-called inversion layer capacitance).

【0135】図23の回路で、情報保持状態ではSW6
12はオフ、SW618はオンとする。各状態における
fは 通常動作状態 tf1∝τ1=R613・R614・C613/(R
613+R614) 情報保持状態 tf2∝τ2=R613・(C613+C618)と
なり、τ2/τ1が所望とするtf2/tf1の比になるよう
に各定数値を設定しておけばよい。
In the circuit of FIG. 23, in the information holding state, SW6
12 is turned off and SW618 is turned on. T f in each state is the normal operating state t f1 ∝τ 1 = R 613 · R 614 · C 613 / (R
613 + R 614 ) Information holding state t f2 ∝τ 2 = R 613 · (C 613 + C 618 ) and set each constant value so that τ 2 / τ 1 is the desired ratio of t f2 / t f1. You can leave it.

【0136】すなわち、本実施例により任意のtfを得
ることができる。なお、本実施例は前に述べた基板電圧
発生回路の発振周波数を制御する手段としても使用でき
る。
That is, an arbitrary t f can be obtained by this embodiment. The present embodiment can also be used as a means for controlling the oscillation frequency of the substrate voltage generating circuit described above.

【0137】図24は図23で述べた時定数回路が、ス
イッチにキャパシタ方式の回路で構成された場合の実施
例である。
FIG. 24 shows an embodiment in which the time constant circuit described with reference to FIG. 23 is composed of a capacitor type circuit for the switch.

【0138】同図に示すような回路では、SW616,
SW617を交互にオン,オフしてC616とC613の電荷
分割により、612の信号を613に転送する。このよ
うな回路の時定数τs
In the circuit shown in the figure, SW616,
On the SW617 alternately, by the charge division of C 616 and C 613 are turned off, and transfers the 612 signal 613. The time constant τ s of such a circuit is

【0139】[0139]

【数8】 [Equation 8]

【0140】で与えられる。ここでtsはSW616,
SW617のオン,オフの周期である。 上記の詳細
は、アイ・イー・イー・イー・トランスアクションズ・
オン・サーキッツ・アンド・システムズVOL.CAS
−25,No.7, 1978年7月,第490頁〜第4
97頁(IEEE TRANSACTIONS ON
CIRCUITS AND SYSTEMS,VOL.
CAS−25,No.7,JULY 1978,pp49
0〜pp497)などに記載されている。
Is given by Here t s is SW616,
This is the on / off cycle of SW617. The above details are I E E Transactions
On Circuits and Systems Vol. CAS
-25, No. 7, July 1978, pp. 490-4.
Page 97 (IEEE TRANSACTIONS ON
CIRCUITS AND SYSTEMS, VOL.
CAS-25, No.7, JULY 1978, pp49
0-pp497) and the like.

【0141】式(7)から明らかなように、本実施例に
おいても、SW618などを用いて、動作状態に応じて
容量値を制御したり、あるいはtsの値を変えることに
より、各動作状態のtfを任意に設定できる。
As is clear from the equation (7), also in the present embodiment, each operating state is controlled by using the SW618 or the like to control the capacitance value according to the operating state or change the value of t s. It can be set of t f arbitrarily.

【0142】図25は、図4の実施例を図15のダイナ
ミックメモリに適用した具体例である。
FIG. 25 is a concrete example in which the embodiment of FIG. 4 is applied to the dynamic memory of FIG.

【0143】同図でMCはメモリセルであり、容量CM
に情報電荷が蓄えられる。このときCMの端子電圧VM
の最大値VMmaxは、ワード線の電圧VW、データ線の電
圧VD,QMのしきい電圧VTMとすると、およそVW−V
TMあるいはVDのいずれか低い方の電圧で決まる。V
Mmaxが大きいほど蓄積電荷は大きくなるので、VW−V T
Dのようになっている方が望ましい。これは、本発
明による情報保持状態において、電源電圧VINTが、通
常動作状態より低くなった場合に重要である。したがっ
て、本実施例では、情報保持動作時に、ワード線電圧を
高くする具体例を示している。
In the figure, MC is a memory cell and has a capacity CM.
Information charges are stored in. At this time, the CM terminal voltage V M
The maximum value V Mmax of V W is approximately V W −V, where V W is the word line voltage and V D and Q M are the threshold voltages V TM of the data lines.
It is determined by the lower voltage of TM or V D. V
The larger Mmax is, the larger the accumulated charge is. Therefore, V W −V T
> It is desirable that V D is set. This is important when the power supply voltage V INT becomes lower than the normal operation state in the information holding state according to the present invention. Therefore, this embodiment shows a specific example in which the word line voltage is increased during the information holding operation.

【0144】図25で210は電圧昇圧回路であり、φ
BCが高電圧、すなわち情報保持状態では、φWの電圧VW
を通常動作時より高くして出力する機能を有する。
In FIG. 25, 210 is a voltage boosting circuit,
BC is a high voltage, i.e. in the data retention state, phi W voltage V W of
Has a function of outputting the output at a higher level than during normal operation.

【0145】本実施例により、たとえばバッテリバック
アップ動作などで、電源電圧が低くなったとしても安定
に情報を保持することが可能になる。なお、同図でφW0
はφWの原信号である。
According to this embodiment, it is possible to stably hold information even when the power supply voltage becomes low, for example, in a battery backup operation. In the figure, φ W0
Is the original signal of φ W.

【0146】図26は図25のさらに具体的な実施例の
一つである。
FIG. 26 shows one of the more specific examples of FIG.

【0147】同図で213はφinを入力としてWの駆動
信号φWを発生する回路であり、たとえば図16で示し
た如きダイナミック形パルス発生回路などで構成され
る。214はτdの遅延時間を有する遅延回路である。
216はAND回路である。CWPはワード線の寄生容
量、CWBはワード線電圧昇圧用の容量である。
In the figure, reference numeral 213 is a circuit which receives φ in as an input and generates a drive signal φ W of W , and is composed of, for example, a dynamic pulse generation circuit as shown in FIG. Reference numeral 214 is a delay circuit having a delay time of τ d .
216 is an AND circuit. C WP is a word line parasitic capacitance, and C WB is a word line voltage boosting capacitance.

【0148】動作の詳細を同図(B)を参照しながら説
明する。
Details of the operation will be described with reference to FIG.

【0149】φinが入力されるとφWが発生される。こ
の時の電圧VW1は一般にVINTに等しい。そのτd時間後
にφWdが215に現われる。このとき、φBCが低電圧、
すなわち通常動作状態では216の出力は低電圧のまま
となり、φWはVW1の電圧を継続する。一方、φBCが高
電圧、すなわち情報保持状態では、216のAND回路
が動作し、φ′Wdが出力される。その結果CWBの容量結
合により、φWの電圧が上昇する。この時の上昇分VW2
は、φ′Wdの電圧振幅をVINTとすると、
When φ in is input, φ W is generated. The voltage V W1 at this time is generally equal to V INT . After that time τ d , φ Wd appears at 215. At this time, φ BC is low voltage,
That is, in the normal operation state, the output of 216 remains a low voltage, and φ W continues the voltage of V W1 . On the other hand, when φ BC is at a high voltage, that is, when the information is held, the AND circuit 216 operates and φ ′ Wd is output. As a result, the voltage of φ W rises due to the capacitive coupling of C WB . Ascent V W2 at this time
Let V INT be the voltage amplitude of φ ′ Wd ,

【0150】[0150]

【数9】 [Equation 9]

【0151】となり、たとえばCWB=CWPのようにして
おけばVW2はVINTの約1.5倍に昇圧されることにな
る。
If, for example, C WB = C WP , V W2 is boosted to about 1.5 times V INT .

【0152】以上、述べた実施例により、容易に情報保
持動作時の電圧を昇圧できる。
According to the above-described embodiment, the voltage during the information holding operation can be easily boosted.

【0153】さてここで214の遅延回路は、効率よく
昇圧する目的でφWのVW1がほぼVINTと等しくなるのを
まって、φ′Wdを発生するための回路である。上記遅延
時間τdはワード線自体に信号遅延が存在する場合に重
要になる。次にワード線に信号遅延がある場合に好適な
実施例を説明する。
Now, the delay circuit of 214 is a circuit for generating φ'Wd because V W1 of φ W becomes almost equal to V INT for the purpose of efficiently boosting. The delay time τ d becomes important when there is a signal delay in the word line itself. Next, a preferred embodiment when the word line has a signal delay will be described.

【0154】図27は図26において、ワード線に信号
遅延がある場合に好適な実施例の一つである。すなわち
本実施例では、ワード線の信号遅延そのものを、図26
の遅延回路の替りに用いる。
FIG. 27 shows one of the preferred embodiments in FIG. 26 when the word line has a signal delay. That is, in the present embodiment, the signal delay itself of the word line is shown in FIG.
It is used instead of the delay circuit.

【0155】同図で710はメモリセルMCが2次元状
に配置されたメモリセルアレー、D 1,D1 ̄〜Dn,Dn
 ̄はデータ線、W1〜Wnはワード線、W201,W202は、
ワード線と同一の時定数を有する擬似ワード線、RW
ワード線の抵抗、CWN,CWEはワード線の寄生容量をそ
れぞれ簡単のため集中定線形式で示したものである。S
Aはメモリセルの読み出しによって対となるデータ線た
とえばD1,D1 ̄間に生じる微小信号を差動増幅するセ
ンスアンプである。なお、通常この差動増幅するための
参照信号を発生するためのダミーメモリセルが各データ
線に付加されるが、ここでは簡単のため省略してある。
また、本実施例では対となるデータ線が平行して配置さ
れた、いわゆる折り返し形ビット線構成方式(folded b
it line)のメモリについて示しているが、対となるデ
ータ線がSAをはさんで左右に配置された、いわゆる開
放形ビット線構成方式(open bit line)でも勿論適用
可能である。800はデコーダであり、ここではQ811
〜Q822のワード線駆動回路もデコーダの一部として示
している。221,222はワード線信号検出回路であ
り、入力がある一定の電圧に達したとき信号を出力す
る。すなわち、221はφW0が擬似ワード線W202によ
って遅延し、その結果として最遠端(E)に信号が現わ
れ、その電圧がある一定の電圧に達した時点でφW0を昇
圧するためのφWdを発生する。また、222は昇圧用の
信号φ′dWがW201によって上記と同様に遅延して、最
遠端(E)の電圧が一定の電圧に達したとき、SA駆動
用のφSを発生する。ここで、各擬似ワード線の信号遅
延時間は、前に述べたように通常のワード線と等しく設
定してある。したがって、昇圧はワード線の遠端がほぼ
前に述べたVW1に達した時点で行ない、またその昇圧し
た結果が再びワード線の遠端に達した時点でSAを駆動
するようになっている。
In the figure, 710 is a two-dimensional memory cell MC.
An array of memory cells arranged in 1, D1 ̄ ~ Dn, Dn
 ̄ is the data line, W1~ WnIs the word line, W201, W202Is
Pseudo word line having the same time constant as the word line, RWIs
Word line resistance, CWN, CWEIs the parasitic capacitance of the word line.
For simplicity, they are shown in a centralized constant line format. S
A is a data line which becomes a pair by reading the memory cell.
Speaking of D1, D1A signal that differentially amplifies a small signal generated between
It is a sense amplifier. Note that normally this differential amplification
Each dummy data cell has a dummy memory cell for generating a reference signal.
It is added to the line, but is omitted here for simplicity.
In addition, in this embodiment, the pair of data lines are arranged in parallel.
A so-called folded bit line configuration method (folded b
It line) memory, but the
The data line is placed on both sides of the SA, so-called open
Of course applicable to the open bit line configuration method (open bit line)
It is possible. 800 is a decoder, here Q811
~ Q822The word line drive circuit of is also shown as part of the decoder.
is doing. 221 and 222 are word line signal detection circuits
Output a signal when the input reaches a certain voltage.
It That is, 221 is φW0Is the pseudo word line W202By
Delay, resulting in a signal appearing at the farthest end (E).
When the voltage reaches a certain voltage, φW0Ascend
Φ for pressingWdTo occur. 222 is for boosting
Signal φ ′dWIs W201By the same delay as above,
SA drive when the voltage at the far end (E) reaches a certain voltage
For φSTo occur. Here, the signal delay of each pseudo word line is
The extension time is set equal to that of a normal word line as described above.
I have decided. Therefore, boosting is almost at the far end of the word line.
V mentioned earlierW1When it reaches the level,
Drive SA when the result reaches the far end of the word line again.
It is supposed to do.

【0156】以下同図(B)を参照しながら、動作の詳
細を説明する。
Details of the operation will be described below with reference to FIG.

【0157】φinが入力されるとφW0が出力される。こ
のとき、デコーダ800内のMOSトランジスタは、選
択されたワード線に対応するもの、およびQ801,Q822
がオン状態になっている。したがって、選択されたワー
ド線Wi(複数の場合もある)、および、W202に信号が
現われる。このときそれぞれの近端部(N)には、φW0
とほぼ同一時間に信号が現われるが、遠端(E)には、
WとCWN,CWEが決まる時間で遅延し現われる。この
信号が一定の電圧値に達すると221でφWdを発生す
る。次に図26と同様、φBCが高電圧(“1”)の場合
φWd′が出力される。この結果、φW0はCWBによって昇
圧され、その波形がほぼ同時に、Wi,W202の近端
(N)に現われる。一方、φ′Wdの波形もW201の近端
(N)にほぼ同時に現われる。それぞれの信号は再びワ
ード線で遅延した後遠端(E)に現われる。すなわち、
ワード線を昇圧した部分の波形と、φWdの波形の遅延
波形がほぼ同時にWiとW201の(E)に現われる。φBC
が高電圧のときは、W201の(E)が一定の電圧達した
ときに、SA駆動用のφSを発生する。すなわち、ワー
ド線の遠端部が充分昇圧されたのみにSAを駆動する。
一方、φBCが低電圧のときは昇圧しないので、222
は、W202の(E)が一定電圧に達した時点(前に述べ
たφWdの発生とほぼ同一時点)でφSを発生する。
When φ in is input, φ W0 is output. At this time, the MOS transistors in the decoder 800 are those corresponding to the selected word line, and Q 801 and Q 822.
Is turned on. Therefore, a signal appears on the selected word line W i (s) and W 202 . At this time, at each near end (N), φ W0
A signal appears at about the same time as, but at the far end (E),
It appears with a delay at the time when R W , C WN and C WE are determined. When this signal reaches a constant voltage value, φ Wd is generated at 221. Next, as in FIG. 26, when φ BC is a high voltage (“1”), φ Wd ′ is output. As a result, φ W0 is boosted by C WB , and its waveform appears at the near end (N) of W i and W 202 almost at the same time. On the other hand, the waveform of φ ′ Wd also appears at the near end (N) of W 201 almost at the same time. Each signal appears at the far end (E) after being delayed by the word line again. That is,
The waveform of the boosted portion of the word line and the delayed waveform of the waveform of φ Wd appear in (E) of W i and W 201 almost at the same time. φ BC
Is high voltage, φ S for SA drive is generated when (E) of W 201 reaches a certain voltage. That is, SA is driven only when the far end of the word line is sufficiently boosted.
On the other hand, when φ BC is a low voltage, the voltage is not boosted, so 222
Is the W 202 (E) generates a phi S with (almost the same time as the occurrence of Wd phi mentioned previously) when it reaches a certain voltage.

【0158】以上、述べた実施例によれば、ワード線の
信号遅延時間が、製造プロセスのばらつきにより、変動
したとしても、それに整合した安定な昇圧を行なうこと
ができ、情報保持状態での動作下限電圧を極めて低くす
ることができる。
According to the above-described embodiment, even if the signal delay time of the word line varies due to variations in the manufacturing process, it is possible to perform stable boosting consistent with it, and operate in the information holding state. The lower limit voltage can be made extremely low.

【0159】なお、本実施例ではワード線の信号遅延を
利用して、各種の信号を発生する方法の一例について述
べたが、種々の変形方式が特願平58−55012号に
述べられており、本実施例はそのまま、それらの変形例
にも適用可能である。また、昇圧の方法についても、特
開昭57−172587号に述べられているような各種
の方式が使用可能である。たとえば上記引例にはワード
線の昇圧を2度行なう方法が記載されているが、これを
応用して通常動作状態でもすでに昇圧されているワード
線を、情報保持状態では2重に昇圧してワード電圧をさ
らに高めることも可能である。またここではワード線の
昇圧について述べたが、他の回路についても同様に昇圧
可能である。たとえば、場合によってデータ線電圧の昇
圧を、実開昭57−152698号に述べられているよ
うな方法によって行なうことも可能である。また、ここ
ではパルス電圧の昇圧について述べたが、直流電圧を昇
圧することも可能である。さらに、本実施例ではダイナ
ミックメモリを例題にして述べているが、前に述べたよ
うに種々の形式のLSIに適用可能である。
In the present embodiment, an example of a method of generating various signals by utilizing the signal delay of the word line has been described, but various modification methods are described in Japanese Patent Application No. 58-55012. The present embodiment can be applied to these modified examples as they are. Also, as for the method of increasing the pressure, various methods as described in JP-A-57-172587 can be used. For example, although the above-mentioned reference describes a method of boosting the word line twice, by applying this, the word line that has already been boosted even in the normal operation state is double-boosted in the information holding state and It is possible to further increase the voltage. Although the boosting of the word line is described here, the boosting of other circuits can be similarly performed. For example, in some cases, the data line voltage can be boosted by the method described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-152698. Further, although the pulse voltage boosting is described here, it is also possible to boost the DC voltage. Further, although the present embodiment describes the dynamic memory as an example, it can be applied to various types of LSIs as described above.

【0160】図28は前に述べた電圧の昇圧をCMOS
形のスタティックメモリに適用した一実施例である。
FIG. 28 shows the above-described voltage boosting for CMOS
2 is an embodiment applied to a static memory of a fixed type.

【0161】同図でMCは1ビットメモリセルであり、
実際にはMCが2次元状に複数個配列されている。D,
D ̄はデータ線、Wはワード線である。MOSトランジ
スタでPを付したものはPチャネル形、Nを付したもの
はNチャネル形のMOSトランジスタを示している。Q
231,Q232は電源電圧VINTと、内部で昇圧された電源
電圧Vuの切換えスイッチとして動作する。φBCが低電
圧、すなわち通常動作電圧ではQ231がオンになり、V
INTをMCに供給する。φBC ̄が低電圧、すなわち、情
報保持動作状態ではQ232がオンになり、VuをMCに
供給する。
In the figure, MC is a 1-bit memory cell,
Actually, a plurality of MCs are arranged two-dimensionally. D,
D-is a data line and W is a word line. The MOS transistor with P is a P-channel type, and the one with N is an N-channel type MOS transistor. Q
231 , Q 232 operate as a changeover switch between the power supply voltage V INT and the power supply voltage Vu boosted inside. When φ BC is a low voltage, that is, at a normal operating voltage, Q 231 is turned on, and V 231
Supply INT to MC. When φ BC − is at a low voltage, that is, in the information holding operation state, Q 232 is turned on and Vu is supplied to MC.

【0162】同図に示したフリップフロップ形のメモリ
セルでは、MCに電圧を印加しておくだけで、情報は保
持され、前に述べたダイナミック形メモリのようにリフ
レッシュ動作を周期的に行なう必要はない。したがっ
て、本発明の情報保持状態では、MCに電圧を印加して
おくだけでよく、一般に他の回路部への電力供給は停止
してよい。
In the flip-flop type memory cell shown in the figure, information is retained only by applying a voltage to MC, and it is necessary to periodically perform a refresh operation like the dynamic type memory described above. There is no. Therefore, in the information holding state of the present invention, it suffices to apply a voltage to MC, and in general, power supply to other circuit units may be stopped.

【0163】さて、メモリセルは電圧を印加するだけで
情報を保持するが、バッテリバックアップ動作時などに
電源電圧が低下すると、外部からの雑音、たとえば放射
線(α粒子など)の入射などにより、情報が反転する危
険性がある。したがって、本実施例では、情報保持動作
状態では内部で昇圧したVuの電圧をMCに印加してい
る。これにより、上記の如き問題は解決できる。Vuの
発生方法は種々考えられるが、たとえば特願昭57−2
20083号の図21、あるいは特願昭58−1057
10号の図16の如き回路などを用いればよい。このと
き、Vuの電流供給能力が問題になるが、図28で示し
たようなメモリセルでは、各ノードのリーク電流に相当
する電流を供給するのみで良いのでほとんど問題になら
ない。
The memory cell retains information only by applying a voltage, but if the power supply voltage drops during battery backup operation, etc., the information may be affected by noise from the outside, for example, radiation (α particles, etc.). There is a risk of flipping. Therefore, in this embodiment, in the information holding operation state, the internally boosted Vu voltage is applied to MC. As a result, the above problems can be solved. Various methods of generating Vu can be considered, for example, Japanese Patent Application No. 57-2.
21 of 20083 or Japanese Patent Application No. 58-1057.
A circuit such as that shown in FIG. 16 of No. 10 may be used. At this time, the current supply capacity of Vu becomes a problem, but in the memory cell as shown in FIG. 28, since it is sufficient to supply only a current corresponding to the leak current of each node, there is almost no problem.

【0164】以上、図1〜図4に述べた本発明の基本概
念の具体的な実施を、主としてダイナミックメモリを例
題として説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定さ
れず、前に述べたように種々の形式のLSIに適用可能
である。
The specific implementation of the basic concept of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 4 has been described above mainly using the dynamic memory as an example, but the scope of application of the present invention is not limited to this, and is described above. As described above, it can be applied to various types of LSIs.

【0165】さて、近年LSIを構成する素子の微細化
に伴う素子耐圧の低下によって、LSIの動作電圧はそ
れにみあって低くせざるを得なくなってきている。これ
を従来と同一の電源電圧で動作させる方法として、外部
電源電圧をチップ内で降下させて、その降下させた電圧
で微細素子を動作させる方法が、特願昭56−5714
3号、56−168678号などに記載されている。
Nowadays, due to the decrease in the element withstand voltage due to the miniaturization of the elements constituting the LSI, the operating voltage of the LSI must be lowered correspondingly. As a method of operating this with the same power supply voltage as the conventional one, a method of lowering an external power supply voltage in a chip and operating a fine element by the lowered voltage is disclosed in Japanese Patent Application No. 56-5714.
No. 3, 56-168678 and the like.

【0166】以下、本発明を上記の如きLSIチップに
適用した実施例について説明する。
An embodiment in which the present invention is applied to the above LSI chip will be described below.

【0167】図29は上に述べた、LSIチップ内に外
部電源電圧をチップ内で降下させる電圧リミッタ5を備
え、降下させた電圧VLによって回路を動作させるLS
Iチップに本発明を適用した一実施例である。
FIG. 29 shows the above-mentioned LS in which the LSI chip is provided with the voltage limiter 5 for dropping the external power supply voltage in the chip, and the circuit is operated by the lowered voltage VL.
It is an embodiment in which the present invention is applied to an I-chip.

【0168】同図に示すように、本実施例ではたとえば
INTの電圧の変化によって動作状態の変化を検出する
手段100によって発生されるφBC、もしくはφBC ̄に
よって5を制御し、情報保持状態ではVLの値を、たと
えばVINTもしくはそれ以上の値に高くし、動作の安定
化を図る。
[0168] As shown in the figure, in this embodiment controls 5 for example V INT voltage phi BC is generated by means 100 for detecting a change in the operating state by a change in or phi BC ¯ by the information holding In this state, the value of VL is increased to, for example, V INT or higher to stabilize the operation.

【0169】本実施例により、内部で電圧を降下させて
動作されるLSIチップにおいても、前に述べた各実施
例と同様に、電池バックアップなどの動作をさせること
が可能になる。なお、電圧リミッタの具体的な構成につ
いては特願昭58−105710号などに記載されてお
り、これらすべてに本発明は適用可能である。その具体
例のいくつかを以下説明する。
According to this embodiment, even in an LSI chip which is operated by internally lowering the voltage, it is possible to perform an operation such as battery backup, as in the above-mentioned embodiments. The specific configuration of the voltage limiter is described in Japanese Patent Application No. 58-105710 and the like, and the present invention is applicable to all of them. Some specific examples will be described below.

【0170】図30は図29のさらに具体的な実施例の
一つであり、1トランジスタ形MOSダイナミックメモ
リ回路で、メモリアレー回路とそれに関係する回路が外
部印加電源電圧により低い電圧で主として動作するLS
Iチップに本発明を適用したものである。
FIG. 30 is one of the more specific embodiments of FIG. 29. In the one-transistor type MOS dynamic memory circuit, the memory array circuit and its related circuits mainly operate at a lower voltage due to the externally applied power supply voltage. LS
The present invention is applied to an I chip.

【0171】同図で一点鎖線で囲んだ回路群710がメ
モリアレー回路、二点鎖線で囲んだ回路群720が前に
述べたメモリセルからの信号を増幅するセンスアンプ、
あるいはデコーダなどの回路、三点鎖線で囲んだ回路群
730は上記各回路群に動作信号を与えたり、メモリア
レー回路からのメモリ信号の増幅、メモリアレー回路へ
のメモリ信号の書き込みを行なう回路である。ここで
は、データD,D ̄、ワード線W1〜Wn、信号入出力線
I/O,I/O ̄ ̄ ̄、センスアンプ駆動信号φSをそ
れぞれ外部電圧を下げて動作させている。E,F,G,
Hがこれらの電圧を下げる動作に主として関連する回路
である。Eは動作の基準となる電圧を発生する回路であ
り、VL2′,VL2″を発生する。FはVL2″を基準とし
てデータ線のプリチャージ信号φP2lを発生する。Gは
L2″を基準としてワード線の駆動信号φxl(図27の
φW0に対応)を発生する。HはVL2′を基準としてI/
O,I/O ̄ ̄ ̄のプリチャージ用電圧VCPを発生す
る。同図には電源電圧VINT=5V,MOSトランジス
タのしきい電圧VT=0.5Vとしたときの、各部のおよ
その電圧がカッコ内に示されている。以上は特願昭58
−105710号で開示されたものであり、各回路の構
成の詳細並びに動作は、同願明細書に詳しい。
In the figure, a circuit group 710 surrounded by a one-dot chain line is a memory array circuit, a circuit group 720 surrounded by a two-dot chain line is a sense amplifier for amplifying a signal from the memory cell described above,
Alternatively, a circuit such as a decoder, and a circuit group 730 surrounded by a three-dot chain line are circuits for giving an operation signal to each of the above circuit groups, amplifying a memory signal from the memory array circuit, and writing a memory signal to the memory array circuit. is there. Here, the data D and D, the word lines W 1 to W n , the signal input / output lines I / O and I / O, and the sense amplifier drive signal φ S are operated by lowering the external voltage. E, F, G,
H is a circuit mainly related to the operation of lowering these voltages. E is a circuit for generating a voltage serving as a reference for operation, which generates V L2 ′ and V L2 ″. F is a precharge signal φ P2l for the data line with reference to V L2 ″. G generates a drive signal φ xl (corresponding to φ W0 in FIG. 27) for the word line with reference to V L2 ″. H has I / I with reference to V L2 ′.
The precharge voltage V CP of O and I / O is generated. In the figure, when the power supply voltage V INT = 5V and the threshold voltage V T of the MOS transistor V T = 0.5V, the approximate voltage of each part is shown in parentheses. The above is Japanese Patent Application Sho 58
No. 105710, the details of the configuration and the operation of each circuit are described in the same specification.

【0172】さて、上記のような構成において、本実施
例では、φxl,φP2l ̄に昇圧回路210′,210″
を付加し、100の出力φBCまたはφBCにより、情報保
持状態ではφxl,φP2l ̄の電圧を昇圧する。また場合
によっては情報保持状態では、F,G,Hの出力電圧自
体を高くする。これにより、たとえばデータ線I/O線
の電圧をVINT、もしくはそれ以上とする。このとき、
情報保持動作状態で動作に関係ない回路部は前に述べた
ように電力供給を停止し、低消費電力化を図る。
[0172] Now, in the above configuration, in the present embodiment, φ xl, φ P2l ¯ to the booster circuit 210 ', 210 "
Are added, the voltage of φ xl and φ P2l  ̄ is boosted in the information holding state by the output φ BC or φ BC of 100. In some cases, the output voltage of F, G, H is increased in the information holding state. Thereby, for example, the voltage of the data line I / O line is set to V INT or higher. At this time,
In the information holding operation state, the circuit section unrelated to the operation stops the power supply as described above to reduce the power consumption.

【0173】これにより、通常動作時には外部電源電圧
により低い電圧で動作して、一方情報保持動作時には、
上記とは逆に回路の少なくとも一部の動作電圧を外部電
源電圧より高くして、極めて安定なメモリLSIを実現
できる。またさらに本実施例においても前に述べた本発
明の実施例はそのまま適用できる。
As a result, during normal operation, the external power supply voltage operates at a lower voltage, while during information holding operation,
Contrary to the above, it is possible to realize an extremely stable memory LSI by increasing the operating voltage of at least part of the circuit above the external power supply voltage. Furthermore, the embodiment of the present invention described above can be applied to this embodiment as it is.

【0174】以下にさらに具体的な実施例を説明する。A more specific example will be described below.

【0175】図31は図30Eの具体的な実施例の一つ
である。
FIG. 31 is one of the concrete examples of FIG. 30E.

【0176】同図でLM1は基準となる電圧VLを発生
する。LM2は上記VLを電流増幅してVL2′,VL2
を発生する。ここでは、使用するMOSトランジスタの
しきい電圧をVTとするとVL2L+VT,VL2
L+2VTとなる例を示している。これらの構成ならび
に動作の詳細は特願昭58−105710号などに述べ
られている。
In the figure, LM1 generates a reference voltage V L. LM2 current-amplifies the above V L to perform V L2 ′, V L2
To occur. Here, when the threshold voltage of MOS transistors used for the V T V L2 '~ V L + V T, V L2 "~
An example of V L + 2V T is shown. Details of the configuration and operation of these are described in Japanese Patent Application No. 58-105710.

【0177】同図(B)はVLとVINTの概略特性を示し
ている。同図のような特性は、LSIチップの信頼度テ
ストに好適なように選ばれた結果であることは、上記引
例あるいは特願昭56−168698号、57−220
083号などに述べられたとおりである。
FIG. 19B shows the schematic characteristics of V L and V INT . The characteristics shown in the figure are the result of being selected to be suitable for the reliability test of the LSI chip, and it is noted that the above-mentioned reference or Japanese Patent Application Nos. 56-168698 and 57-220.
No. 083 and the like.

【0178】ここで、V0の値は、Q11E〜Q13E,Q17E
がオフになる点すなわち各MOSトランジスタのしきい
電圧の和で決まる。この関係を図12と同様に一般化す
ると、
Here, the value of V 0 is Q 11E to Q 13E , Q 17E.
Is turned off, that is, the sum of the threshold voltages of the MOS transistors. If this relationship is generalized as in FIG. 12,

【0179】[0179]

【数10】 [Equation 10]

【0180】ここで、VT17EはQ17Eのしきい電圧、V
T1iEはVT11E〜VT1nE(図示はしていない)のしきい電
圧である。
Here, V T17E is the threshold voltage of Q 17E , V T17E
T1iE is a threshold voltage of V T11E to V T1nE (not shown).

【0181】本実施例においては、上記V0の値を、図
1などの動作状態の変化を検出する基準電圧VBCとほぼ
等しく設定する。このようにすると、VINTが低下し
て、VBC以下、すなわちV0以下の情報保持状態になる
とLM1に流れる電流は0となり、本発明の主な目的の
一つである低消費電力化に極めて有効である。
In the present embodiment, the value of V 0 is set to be substantially equal to the reference voltage V BC for detecting the change in the operating state shown in FIG. By doing so, when V INT decreases and becomes an information holding state of V BC or less, that is, V 0 or less, the current flowing through LM1 becomes 0, which is one of the main purposes of the present invention to reduce power consumption. It is extremely effective.

【0182】なお、図31において、VG>VT10E
L,VPP>VL+VT18E+VT19E+VT20E,VPP
L2′,VPPL2″(VTは各添字に対応するMOS
トランジスタのしきい電圧)の条件を満たす必要のある
ことは、前記引例に述べられているとおりであり、これ
らの条件が満たされていれば、V INTBCの状態、す
なわち情報保持状態においても、それぞれ所定の電圧が
出力される。なお、この状態でのV LINTとなること
は同図(B)に示すとおりである。
In FIG. 31, V G > V T10E +
V L, V PP> V L + V T18E + V T19E + V T20E, V PP '> V
L2 ', V PP "> V L2 " (V T is the MOS corresponding to each subscript
It is as described in the above-mentioned reference that the condition of (threshold voltage of transistor) must be satisfied. If these conditions are satisfied, in the state of V INT < V BC , that is, the information holding state, Also, each outputs a predetermined voltage. It should be noted that the fact that VL to VINT in this state is achieved is as shown in FIG.

【0183】図32は、図30Eのさらに別の実施例の
一つである。
FIG. 32 shows another embodiment of FIG. 30E.

【0184】図31ではV INTBC(あるいはV0)の
状態でも、VL2′,VL2″などを出力するが、場合によ
っては、出力を0Vにする方が望ましい場合がある。本
実施例はそのための具体的実施例の一つである。
In FIG. 31, V L2 ′, V L2 ″, etc. are output even in the state of V INT < V BC (or V 0 ), but it may be desirable to set the output to 0 V in some cases. The embodiment is one of the specific embodiments for that purpose.

【0185】図32に示すように、本実施例では11
E,12E,21E,22EをQ24E〜Q27EでφBCが高
電圧状態(情報保持状態)では接地する。なお、このと
き21E,22Eを接地するのは、Q21E,Q22Eのゲー
ト電圧が変動するのを防止するためであり、場合によっ
ては不要の場合もあり得る。また、本実施例の場合に
は、情報保持状態では出力は0Vであるから、VG,V
PP,VPP′,VPP″も0Vとした方が、LSIチップ全
体の低消費電力化を図る上で望ましい。
As shown in FIG. 32, in this embodiment, 11
E, 12E, 21E and 22E are grounded in Q 24E to Q 27E when φ BC is in a high voltage state (information holding state). The grounding of 21E and 22E at this time is to prevent the gate voltages of Q 21E and Q 22E from fluctuating, and may be unnecessary in some cases. Further, in the case of the present embodiment, the output is 0 V in the information holding state, so V G , V
It is desirable to set PP , V PP ′ and V PP ″ to 0V in order to reduce the power consumption of the entire LSI chip.

【0186】以上述べた実施例によれば、情報保持状態
ではVL2′=VL2″=0Vとすることができ、また、低
消費電力化も図ることができる。
According to the embodiment described above, V L2 ′ = V L2 ″ = 0 V can be set in the information holding state, and power consumption can be reduced.

【0187】図33は、図31,図32のLM1の別の
実施例である。
FIG. 33 shows another embodiment of the LM1 shown in FIGS. 31 and 32.

【0188】図31,図32では、LM1の低消費電力
化のため、V 0BCとしたが、本実施例ではQ23E1
より、φBC ̄が低電圧状態(情報保持状態)では回路全
体を接地から切り離し、電流がVINTから接地へ流れる
のを防止し、低消費電力化を図る。
In FIG. 31 and FIG. 32, V 0 to V BC are set to reduce the power consumption of LM1, but in the present embodiment, the circuit in the low voltage state (information holding state) of φ BC due to Q 23E1. The whole is separated from the ground, current is prevented from flowing from V INT to the ground, and power consumption is reduced.

【0189】本実施例によれば、V0とVBCを任意に設
定でき、かつ低消費電力化を図ることが可能である。
According to the present embodiment, V 0 and V BC can be set arbitrarily, and low power consumption can be achieved.

【0190】図34は、VL発生回路と図12に述べた
φBC発生回路を同一回路で実現した実施例の一つであ
る。
FIG. 34 shows an embodiment in which the V L generating circuit and the φ BC generating circuit shown in FIG. 12 are realized by the same circuit.

【0191】同図に示すようにここではLM1に
151′,R151′(図12参照)を付加して、VLと同
時にφBCを発生している。φBC発生に関する動作は図1
2と全く同一である。
As shown in the figure, here, Q 151 ′ and R 151 ′ (see FIG. 12) are added to LM1 to generate φ BC at the same time as V L. Figure 1 shows the operation related to φ BC generation.
Exactly the same as 2.

【0192】本実施例において、VT17EとVT151′(Q
151′のしきい電圧)をほぼ等しくしておけば、前に述
べた動作から明らかなようにV 0BCとなり、図31
と同様に、VINTがVBC以下の場合は電流が流れず低消
費電力化が可能となる。また、回路の占有面積も小さく
できる利点を有する。
In this embodiment, V T17E and V T151 ′ (Q
If the threshold voltage of 151 ') is made substantially equal, V 0 to V BC will be obtained, as is apparent from the operation described above, and FIG.
Similarly, when V INT is V BC or less, current does not flow and power consumption can be reduced. Further, there is an advantage that the area occupied by the circuit can be reduced.

【0193】なお、ここでは図12に示した電荷放電用
の抵抗を省略している。
Here, the charge discharging resistor shown in FIG. 12 is omitted.

【0194】図35は、上記各実施例において、場合に
よっては電源電圧VINTより高い電圧を必要とする。た
とえば、VG,VPP′,VPP″などの電圧を発生する回
路の実施例の一つである。
FIG. 35 requires a voltage higher than the power supply voltage V INT in some cases in the above embodiments. For example, it is one of the embodiments of the circuit for generating voltages such as V G , V PP ′ and V PP ″.

【0195】本実施例の基本構成は既に特願昭57−2
20083号図29に開示されたもので、チップ内の発
振器OSC(これは図19の311と兼用も可)の出力
φBOを、インバータ回路INV1,2で、φB ̄,φB
して、これらの信号によるチャージパンプ動作で、40
EにV PO3(VINT−VT)の電圧を出力する。ここで
Tは各MOSトランジスタのしきい電圧である。
The basic construction of this embodiment has already been described in Japanese Patent Application No. 57-2.
Those disclosed in 20083 No. 29, the output phi BO of the oscillator in the chip OSC (which is 311 and serves also acceptable in FIG. 19), an inverter circuit INV1,2, φ B ¯, as phi B, these 40 by charge pump operation by the signal of
The voltage of V PO to 3 (V INT −V T ) is output to E. Here, V T is the threshold voltage of each MOS transistor.

【0196】このような構成において、本実施例では同
図のようにSW31E,SW32Eの切換えスイッチを
設け、情報保持動作時にはチャージパンプ信号をφB
φr,φB ̄→φr ̄に切り換え、チャージパンプの回数
を低減し、消費電力を低減する。また、さらにINV
1,INV2もQ30Eによって動作を停止させ、OSC
は図19と同様にしてこれも動作を停止させる。これに
大幅な低消費電力化を図る。
In such a structure, in this embodiment, a switch for switching SW31E and SW32E is provided as shown in the figure, and the charge pump signal is changed to φ B
Switch from φ r , φ B  ̄ to φ r  ̄ to reduce the number of charge pumps and reduce power consumption. In addition, INV
1, INV2 also stopped its operation by Q 30E , and OSC
Stops the operation in the same manner as in FIG. In addition to this, a significant reduction in power consumption will be achieved.

【0197】以上述べた実施例により、情報保持動作状
態において、必要最低限の消費電力でVINT以上の電圧
を発生できる。なお本実施例においては、スイッチによ
ってチャージパンプ信号を切り換えたが、図21,図2
2などのように、並列にφr,φr ̄用のチャージパンプ
回路を設けておくことも可能である。
According to the embodiment described above, in the information holding operation state, a voltage of V INT or more can be generated with the minimum necessary power consumption. In this embodiment, the charge pump signal is switched by the switch.
It is also possible to provide a charge pump circuit for φ r and φ r − in parallel as in 2 and so on.

【0198】図36は、特願昭58−105710号の
第16図の回路に図35の実施例を適用した例である。
FIG. 36 shows an example in which the embodiment of FIG. 35 is applied to the circuit of FIG. 16 of Japanese Patent Application No. 58-105710.

【0199】同図のように、本回路は全波整流形式のチ
ャージパンプ回路となっており、出力電流が大きく取れ
るようになっている。ここではVPO′=2(VINT
T)が出力される。
As shown in the figure, this circuit is a full-wave rectification type charge pump circuit, and is capable of obtaining a large output current. Here, V PO ′ = 2 (V INT =
V T ) is output.

【0200】本実施例においても、図35同様にSW3
1E′,SW32E′により、チャージパンプ信号を切
り換える。
Also in this embodiment, SW3 is used as in FIG.
The charge pump signal is switched by 1E 'and SW32E'.

【0201】本実施例により、低消費電力で、電流容量
の比較的大きい内部電源が実現できる。
According to this embodiment, an internal power supply with low power consumption and a relatively large current capacity can be realized.

【0202】さて、図30の実施例においては、F,G
によって、一般に電圧が下げられたφxl,φP2l ̄を2
10′,210″で昇圧するが、情報保持状態では、
F,Gの出力を電源電圧VINTもしくはそれ以上にした
方が上記昇圧時の効率が良い場合がある。また、Hにお
いても同様である。以下、その具体的実施例について述
べる。
Now, in the embodiment of FIG. 30, F, G
In general, the voltage is reduced to φ xl , φ P2l
The pressure is increased by 10 ', 210 ", but in the information holding state,
When the output of F and G is set to the power supply voltage V INT or higher, the boosting efficiency may be better. The same applies to H. Specific examples will be described below.

【0203】図37は、図30、F,G,Hにおいて、
通常動作状態では図30Eの出力VL2′,VL2″にした
がった電圧を出力し、情報保持状態では、VINTもしく
はそれ以上の電圧を出力する実施例の一つである。
FIG. 37 is the same as FIG. 30, F, G, and H.
This is one of the embodiments in which the voltage according to the outputs V L2 ′ and V L2 ″ in FIG. 30E is output in the normal operation state, and V INT or higher voltage is output in the information holding state.

【0204】同図で、253はVL2′,VL2″の電圧に
対応した電圧を出力する回路であり、その具体的回路構
成は、特願昭56−57143号,56−168698
号,特願昭58−105710号などに記載されてい
る。252は上記に関係なく、VINTもしくはそれ以上
の電圧を出力する回路である。ここでは、上記2つの回
路の入出力(場合によってはいずれか一方)をスイッチ
SW250,SW251によって切り換え、通常動作時
には252の、情報保持動作時には253の出力をそれ
ぞれφoutに出力する。
In the figure, reference numeral 253 is a circuit for outputting a voltage corresponding to the voltage of V L2 ′, V L2 ″, and its concrete circuit configuration is shown in Japanese Patent Application No. 56-57143, 56-168698.
And Japanese Patent Application No. 58-105710. 252 is a circuit that outputs a voltage of V INT or higher regardless of the above. Here, the input / output (either one of them depending on the case) of the above two circuits is switched by the switches SW250 and SW251, and the output of 252 in the normal operation and the output of 253 in the information holding operation are output to φ out .

【0205】本実施例によれば、情報保持動作時には図
30F,G,Hの出力をVINTもしくはそれ以上の電圧
に高くでき、その後の昇圧などが容易になる。なお、こ
こで電圧とは直流の場合、パルス信号の場合の両者があ
ることは言うまでもない。
According to the present embodiment, the output of FIGS. 30F, G, and H can be raised to V INT or higher voltage during the information holding operation, and the boosting after that becomes easy. It goes without saying that the voltage here includes both a direct current and a pulse signal.

【0206】図38は、図37のSW250、もしくは
251をMOSトランジスタで実現した場合の一実施例
である。
FIG. 38 shows an embodiment in which the SW 250 or 251 of FIG. 37 is realized by a MOS transistor.

【0207】同図でSWM,SWM′は通常の2端子の
開閉スイッチと等価であり、ここではSW251などの
2接点の切換えスイッチを、上記の開閉スイッチを2個
使用して実現している。
In the figure, SWM and SWM 'are equivalent to a normal two-terminal open / close switch, and here, a two-contact changeover switch such as SW251 is realized by using the above-mentioned two open / close switches.

【0208】同図のSWMで、260に高電圧が印加さ
れると、258も高電圧になる。この状態で261に信
号が入力されると、Q258はオン状態であるから、出力
262にその信号が出力される。なお、入力がパルス信
号の場合は、Q258のゲート反転層容量によるセルフブ
ートストラップ回路が動作して、258の電圧が上昇す
るため高速に信号が伝達される。なお、このときQ259
は256と260を電気的に切断し、上記セルフブート
ストラップの効率向上に寄与する。一方260の電圧が
低電圧の場合はQ258がオフになり信号は伝達されな
い。
In the SWM shown in the figure, when a high voltage is applied to 260, 258 also becomes a high voltage. When a signal is input to 261 in this state, Q 258 is in the on state, so that signal is output to output 262. When the input is a pulse signal, the self-bootstrap circuit by the gate inversion layer capacitance of Q 258 operates and the voltage of 258 rises, so that the signal is transmitted at high speed. At this time, Q 259
Electrically disconnects 256 and 260 and contributes to improving the efficiency of the self-bootstrap. On the other hand, when the voltage of 260 is low, Q 258 is turned off and no signal is transmitted.

【0209】本実施例では、上記構成の回路を用いて、
SWMの260にφBC ̄,SWM′の260′にφBC
入力し、したがって、通常動作状態ではSWMをオンと
して、256の信号を251に、情報保持動作状態では
SWM′をオンとして、257の信号を251にそれぞ
れ出力する。
In this embodiment, by using the circuit having the above configuration,
260 phi BC ¯ of SWM, enter the phi BC in the '260' SWM, therefore, turns on the SWM under normal operating conditions, the 251 signals 256, turns on the SWM 'in the information holding operation state, 257 To output signals 251 to 251 respectively.

【0210】本実施例により、図37のSW250,S
W251などの切換えスイッチを容易にMOSトランジ
スタで構成できる。また、本実施例において切り換えの
対象となる信号がパルス信号の場合は、セルフブートス
トラップ動作により、高速の信号伝達が可能になる。信
号が直流電圧の場合は、ノード258の電圧が、入力の
信号電圧+VT258(Q258のしきい電圧)以上になるよ
うに、259,260の電圧を選ぶべきことは言うまで
もない。
According to this embodiment, SW250, S of FIG.
A change-over switch such as W251 can be easily formed by a MOS transistor. In addition, when the signal to be switched in this embodiment is a pulse signal, high-speed signal transmission becomes possible by the self bootstrap operation. It goes without saying that when the signal is a DC voltage, the voltages of 259 and 260 should be selected so that the voltage of the node 258 becomes equal to or higher than the input signal voltage + VT258 (threshold voltage of Q258 ).

【0211】図39は図37のさらに具体的な実施例の
一つである。
FIG. 39 shows one more specific example of FIG. 37.

【0212】同図でPG″は、特願昭58−10571
0号図14に提示された回路であり、本来の目的である
L′に対応する出力φ0′と、他の目的のためのVINT
に等しい電圧の出力φ0の2つの信号を出力する。ここ
でφ0′の電圧はVL′−VTLL(QLLのしきい電圧)と
なり、図30のFとして適している。すなわち、130
として図31如も回路を用いVL′にVL2″を入力すれ
ば、出力にVL2″−VTLLの信号が得られる。たとえば
L2″=4.5V,VTLL=0.5Vとすると、4.0Vの
信号が得られる。
In the figure, PG "is Japanese Patent Application No. 58-10571.
No. 0 is the circuit presented in FIG. 14 and has an output φ 0 ′ corresponding to the original purpose V L ′ and V INT for other purposes.
Two signals with an output φ 0 of a voltage equal to Here, the voltage of φ 0 ′ becomes V L ′ −V TLL (threshold voltage of Q LL ), which is suitable as F in FIG. That is, 130
As "by entering the, V L2 to output" V L2 to V L 'reference to FIG. 31如also circuit signal -V TLL is obtained. For example, if V L2 ″ = 4.5 V and V TLL = 0.5 V, a signal of 4.0 V is obtained.

【0213】本実施例では上記のような2つの出力をS
W251によって切り換えφoutとして出力する。すな
わち、通常動体状態では、φ0′をφoutとし、情報保持
状態では、φ0をφoutする。
In the present embodiment, the above two outputs are S
It is switched by W251 and output as φ out . That is, in the normal body condition, a phi 0 'and phi out, in the data retention state, the phi 0 to phi out.

【0214】したがって本実施例では2種類の信号を同
一回路で出力できるため、その出力を切り換えるだけ
で、容易に電圧の異なる2種類の信号を得ることができ
る。なお、情報保持状態では、出力φ0′は選択されな
いため、130としてはVL′=0Vとなるような、た
とえば図32のような回路を用いた方が、低消費電力化
を図る上で望ましい。
Therefore, in the present embodiment, two kinds of signals can be output by the same circuit, so that two kinds of signals having different voltages can be easily obtained only by switching the outputs. Since the output φ 0 ′ is not selected in the information holding state, it is better to use a circuit such as that shown in FIG. 32 in which V L ′ = 0V is used as 130 in order to reduce power consumption. desirable.

【0215】図40は、図37のさらに別の実施例であ
り、VL′に対応した電圧の信号を出力する手段、VINT
の電圧の信号を出力する手段がそれぞれ、スイッチ機態
を兼ねている実施例である。
FIG. 40 shows still another embodiment of FIG. 37, in which a means for outputting a signal of a voltage corresponding to V L ′, V INT
In this embodiment, the means for outputting the voltage signal of (1) also serve as the switch function.

【0216】同図でLMは、特願昭56−168969
号図23に提示されたもので、入力φinをVL′と等し
い電圧にしてφoutに出力する。ここでVL′は、情報保
持状態では0Vになるような、つまり図32で発生され
るような電圧が望ましく、VL2″を入力して、図30の
Gとして使用するのに適している。たとえば、VL2″=
4.5Vとすると、φxlの電圧を4.5Vとして出力す
る。SWMは図38のSWMと同一である。
In the figure, LM is Japanese Patent Application No. 56-168969.
As shown in FIG. 23, the input φ in is made a voltage equal to V L ′ and output to φ out . Here, V L ′ is preferably a voltage that becomes 0 V in the information holding state, that is, the voltage generated in FIG. 32, and is suitable for inputting V L2 ″ and using it as G in FIG. . For example, V L2 ″ =
If it is set to 4.5V, the voltage of φ xl is output as 4.5V. The SWM is the same as the SWM in FIG.

【0217】本実施例においては、通常動作状態では、
φBCは低電圧であるからSWMはオフになり、したがっ
て、φinがVL′の電圧となってφutに出力される。一
方情報保持状態ではVL′=0V,φBCは高電圧となる
ため、LMはオフになり、SWMはオンになる。したが
って、一般的にVINTに等しい電圧振幅のφinがそのま
まφoutに出力される。なお、LMのQ269は263を ̄
 ̄φBCが高電圧(情報保持状態)の時に接地電位とし
て、Q263を完全にオフとするものであるが、場合によ
っては不要である。
In this embodiment, in the normal operation state,
Since φ BC is a low voltage, SWM is turned off, so φ in becomes a voltage of V L ′ and is output to φ ut . On the other hand, in the information holding state, V L ′ = 0 V, φ BC becomes a high voltage, so LM is turned off and SWM is turned on. Therefore, generally, φ in having a voltage amplitude equal to V INT is directly output to φ out . In addition, LM Q 269 is 263
Although Q 263 is completely turned off as a ground potential when φ BC is at a high voltage (information holding state), it is not necessary in some cases.

【0218】本実施例により、通常動作状態において電
圧を降下させる手段と、情報保持状態に移行する際の切
り換えスイッを兼ねることができ、LSIチップ内の占
有面積低減に有効である。
According to the present embodiment, the means for lowering the voltage in the normal operation state can serve as the switching switch at the time of shifting to the information holding state, which is effective in reducing the occupied area in the LSI chip.

【0219】図41はさらに別の実施例であり、1個の
LMで、図40のLMとSWMを兼ねる実施例である。
FIG. 41 shows still another embodiment, in which one LM serves as both the LM and the SWM of FIG.

【0220】同図のように、本実施例では、LMにQ
270,Q272を付加し、通常動作状態では ̄ ̄φBCによっ
てQ270をオンにし、VL′を265に入力して前に述べ
たLMの動作、すなわちφinの電圧をVL′と等しくし
て出力する。情報保持状態では、Q270はオフ、Q272
オンとして、前に述べたSWMとしての動作をさせ、φ
inをそのままQoutに出力する。
As shown in the figure, in this embodiment, Q is set in LM.
270 and Q 272 are added, and in the normal operation state, Q 270 is turned on by  ̄  ̄ φ BC , V L ′ is input to 265, and the operation of LM described above, that is, the voltage of φ in is set to V L ′. Equalize and output. In the information holding state, Q 270 is turned off and Q 272 is turned on to operate as the SWM described above.
Output in as it is to Q out .

【0221】本実施例によれば、より少ない回路で、動
作状態に応じて異なる電圧を有する信号を容易に出力で
きる。
According to this embodiment, it is possible to easily output signals having different voltages according to the operating state with a smaller number of circuits.

【0222】図42は図30のFと210″、もしくは
Aと210′などを同一回路で実現する実施例の一つで
ある。
FIG. 42 shows an embodiment in which F and 210 ″ or A and 210 ′ of FIG. 30 are realized by the same circuit.

【0223】同図でPG″は図39に述べた回路と同様
である。ここで、情報保持状態ではVL′を充分高くし
て、(たとえばVL′−VTLL>VPP''')φ0′を高くす
ることも可能であるが、本実施例では、PPCにより、
情報保持状態ではQLLのドレイン−ソース間を短絡し、
ほとんどVPP'''がφ0′として出力されるようにする。
すなわち、φBCが高電圧の状態では、φrによるチャー
ジパンプ動作により、282はほぼ2(VINT−VT)と
なり(φr,φBCの信号電圧をIINT、MOSトランジス
タのしきい電圧がすべてVTとして)、Q282は完全にオ
ンとなり、VPP'''の電圧がほぼそのままφ0′に出され
る。なお、2(VINT−VT)−VT282<VPP'''の場合
は、2(INT−VT)−VT282の値が出力されることは容
易に理解できる(VT282はQ282のしきい電圧)。
[0223] PG "in the figure is similar to the circuit described in FIG. 39. Here, 'and sufficiently high, (e.g., V L' V L in data retention state -V TLL> V PP ''' ) Φ 0 ′ can be increased, but in the present embodiment, by PPC,
Drain of Q LL in the data retention state - a short circuit between the source,
Almost V PP ″ ″ is output as φ 0 ′.
That is, in the state of phi BC high voltage, the charge pumps operate by phi r, 282 is approximately 2 (V INT -V T) becomes (phi r, a signal voltage of phi BC I INT, the threshold voltage of the MOS transistor , All as V T ), Q 282 is completely turned on, and the voltage of V PP ″ ″ is output to φ 0 ′ almost as it is. It is easy to understand that when 2 (V INT −V T ) −V T282 <V PP ″ ″, the value of 2 ( INT −V T ) −V T282 is output (V T282 is Q 282 threshold voltage).

【0224】本実施例によれば、通常動作状態用の信号
(一般には降圧されている)と、情報保持状態用の信号
(一般には昇圧されている)を同一回路で出力すること
ができ、必要な回路数が減るので消費電力や、占有面積
の低減に有効である。
According to this embodiment, the signal for the normal operation state (generally stepped down) and the signal for the information holding state (generally stepped up) can be output in the same circuit, Since the number of required circuits is reduced, it is effective in reducing power consumption and occupied area.

【0225】なお、PPCの回路でQ287は通常動作時
に282を接地し、Q282を完全にオフにするためのも
のである。また、ここでVL′を発生する130として
は、図31(情報保持状態でも一定の電圧を出力す
る)、図32(情報保持状態では0Vを出力する)など
のいずれの形式のものでもよい。
In the PPC circuit, Q 287 is for grounding 282 during normal operation and for completely turning off Q 282 . Further, here, the V L ′ generating unit 130 may be of any type such as that shown in FIG. 31 (outputting a constant voltage even in the information holding state) or FIG. 32 (outputting 0 V in the information holding state). .

【0226】本実施例においてはVPP'''がφ0′として
出力されるため、その電流駆動能力が必要となるが、そ
のような場合には、特願昭58−105710号の図1
7の如き回路を用いることにより、問題を容易に解決で
きる。
In this embodiment, since V PP ″ ″ is output as φ 0 ′, its current driving capability is required. In such a case, FIG. 1 of Japanese Patent Application No. 58-105710 is used.
The problem can be easily solved by using a circuit such as 7.

【0227】図43は、図30Gの具体的な実施例の一
つである。
FIG. 43 is one of the concrete examples of FIG. 30G.

【0228】同図で破線部の回路は特願昭58−105
710号に開示された回路であり、通常動作状態ではV
PCとして、VL2′−VTSS(VTSSはQSSのしきい電圧)
を出力する。一方、情報保持動作状態では前に述べたよ
うに、PPCのQ282がオンになり、VINTがVCPとして
出力される。なお、このときVL2′の発生回路として
は、図31,図32などのいずれの回路を用いてもよ
い。
In the figure, the circuit shown by the broken line is Japanese Patent Application No. 58-105.
710 is a circuit disclosed in No. 710, and is V in a normal operation state.
As PC , V L2 ′ -V TSS (V TSS is the threshold voltage of Q SS )
Is output. On the other hand, in the information holding operation state, as described above, Q 282 of PPC is turned on and V INT is output as V CP . At this time, as the circuit for generating V L2 ′, any circuit shown in FIGS. 31 and 32 may be used.

【0229】以上、本実施例のように、PPCを付加す
るのみで容易に、通常動作時にはV L2′に対応した電圧
を出力し、情報保持動作時にはVINTを出力する回路を
実現できる。なお、本実施例によれば、情報保持動作時
のI/O線(図30)の電圧はVINTとなるが、場合に
よっては前に述べた各実施例を用いて、さらに昇圧する
ことも可能である。
As described above, PPC is added as in this embodiment.
It is easy to do L2Voltage corresponding to
Is output and VINTTo output the circuit
realizable. In addition, according to the present embodiment, during the information holding operation
The voltage of I / O line (Fig. 30) is VINTBut in some cases
Therefore, further boosting is performed by using each of the embodiments described above.
It is also possible.

【0230】以上、LSIチップ内に外部電源電圧をチ
ップ内で降下させた電圧によって回路を動作させるLS
Iチップに本発明を適用したいくつかの実施例について
述べた。ここではダイナミック形のメモリを例にして説
明しているが、特願昭58−24579号の図4に開示
した如きスタティック形のメモリにも適用可能なことは
言うまでもない。また、図19ではメモリアレー部は説
明の簡単のため1つのブロックとして示してあるが、こ
れに限定されるものでなく、たとえば特願昭56−81
042号、57−125687号、58−4162号で
開示したような、データ後を複数に分割して高S/N化
を図るようなメモリアレーの構成にもそのまま適用でき
る。その中で図19のQ5〜Q7で構成した給電手段関係
の回路を特願昭56−81042図17のように複数の
分割されたデータ線で共用する構成も可能である。さら
に、特願昭58−105710号で開示したようなMO
Sトランジスタ寸法の組合せを採用することもできる。
As described above, the LS that operates the circuit by the voltage obtained by dropping the external power supply voltage in the LSI chip
Several embodiments in which the present invention is applied to I chips have been described. Although a dynamic type memory is described here as an example, it is needless to say that the present invention can be applied to a static type memory as disclosed in FIG. 4 of Japanese Patent Application No. 58-24579. Further, in FIG. 19, the memory array section is shown as one block for the sake of simplicity of description, but it is not limited to this and, for example, Japanese Patent Application No. 56-81.
It can be applied as it is to the configuration of the memory array as disclosed in Nos. 042, 57-125687, and 58-4162, which is designed to increase the S / N ratio by dividing the data after data into a plurality. Among them, the circuit related to the power feeding means constituted by Q 5 to Q 7 in FIG. 19 may be shared by a plurality of divided data lines as shown in FIG. 17 of Japanese Patent Application No. 56-81042. Furthermore, the MO as disclosed in Japanese Patent Application No. 58-105710.
A combination of S-transistor dimensions can also be employed.

【0231】以上、各実施例によって本発明の詳細を説
明したが、本発明の適用範囲はこれらに限定されるもの
ではない。たとえば、ここでは主にメモリ回路を主体に
記述したが、本明細書冒頭にも述べたように、その一部
に情報保持機能を有するものであれば、メモリLSI、
論理LSI、あるいはその他のLSIすべてに適用可能
である。また、使用する素子の種類についても、p形、
n形の両MOSトランジスタを使用したLSI、両者を
組合せて使用するCMOS形のLSI、バイポーラ形ト
ランジスタを用いたLSI,CMOC形とバイポーラ形
を組合せたBI/CMOS形のLSI、さらにはSi材
料を用いたLSIのみでなく、化合物半導体を用いたL
SI、たとえばGaAs形の基板に素子を形成したLS
Iなどでもそのまま適用できる。
Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, the scope of application of the present invention is not limited to these. For example, although the memory circuit is mainly described here, as described at the beginning of this specification, if a part thereof has an information holding function, a memory LSI,
It can be applied to all logic LSIs or other LSIs. Also, regarding the type of element used, p-type,
LSI using both n-type MOS transistors, CMOS type LSI using both in combination, LSI using bipolar type transistors, BI / CMOS type LSI combining CMOC type and bipolar type, and Si material. L using not only the used LSI but also compound semiconductor
LS in which elements are formed on a substrate of SI, for example, GaAs type
It can be applied to I etc. as it is.

【0232】また、本発明の基本思想は、上述したよう
に情報を低消費電力で保持する以外に、ある特定の条件
のもとで、LSI全体を低速動作で良いから、極めて微
小な消費電力で動作させたい場合などにも適用可能であ
る。
Further, the basic idea of the present invention is that, in addition to holding information with low power consumption as described above, the entire LSI can operate at low speed under certain specific conditions, so extremely low power consumption is required. It is also applicable when you want to operate with.

【0233】[0233]

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、情報保持状
態時のLSIチップ全体の消費電力を極めて小さくで
き、バッテリバックアップ動作などに好適な半導体装置
を提供できる。
According to the present invention described above, the power consumption of the entire LSI chip in the information holding state can be made extremely small, and a semiconductor device suitable for a battery backup operation or the like can be provided.

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

【図1】本発明の基本概念を説明する実施例。FIG. 1 is an embodiment for explaining the basic concept of the present invention.

【図2】本発明の基本概念を説明する実施例。FIG. 2 is an embodiment for explaining the basic concept of the present invention.

【図3】本発明の基本概念を説明する実施例。FIG. 3 is an embodiment for explaining the basic concept of the present invention.

【図4】本発明の基本概念を説明する実施例。FIG. 4 is an embodiment for explaining the basic concept of the present invention.

【図5】動作状態検出手段の具体的実施例。FIG. 5 shows a specific example of the operating state detecting means.

【図6】動作状態検出手段の具体的実施例。FIG. 6 is a specific example of the operating state detecting means.

【図7】動作状態検出手段の具体的実施例。FIG. 7 is a specific example of the operating state detecting means.

【図8】動作状態検出手段の具体的実施例。FIG. 8 is a specific example of the operating state detecting means.

【図9】動作状態検出手段の具体的実施例。FIG. 9 shows a specific example of the operating state detecting means.

【図10】動作状態検出手段の具体的実施例。FIG. 10 is a specific example of the operating state detecting means.

【図11】動作状態検出手段の具体的実施例。FIG. 11 is a specific example of the operating state detecting means.

【図12】動作状態検出手段の具体的実施例。FIG. 12 is a specific example of the operating state detecting means.

【図13】動作状態検出手段の具体的実施例。FIG. 13 is a specific example of the operating state detecting means.

【図14】動作状態検出手段の具体的実施例。FIG. 14 is a specific example of the operating state detecting means.

【図15】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 15 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図16】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 16 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図17】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 17 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図18】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 18 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図19】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 19 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図20】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 20 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図21】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 21 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図22】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 22 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図23】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 23 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図24】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 24 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図25】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 25 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図26】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 26 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図27】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 27 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図28】チップ全体の低消費電力化のための具体的実
施例。
FIG. 28 is a specific example for reducing the power consumption of the entire chip.

【図29】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 29 is a drawing of each specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図30】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 30 is a drawing showing each specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図31】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 31 is a drawing of each specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図32】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 32 is a drawing of each specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図33】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 33 is a drawing of each specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図34】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 34 is each drawing of a specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図35】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 35 is a drawing of a specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図36】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 36 is a drawing of each specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図37】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 37 is a drawing showing a specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図38】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 38 is a drawing of each specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図39】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 39 is a drawing showing each specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図40】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 40 is a drawing showing a specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図41】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 41 is a drawing showing a specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図42】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 42 is a drawing of each specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【図43】LSIチップ内に電圧リミッタを有する場合
の具体的実施例の各図面。
FIG. 43 is a drawing of each specific example in the case where the LSI chip has a voltage limiter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…LSIチップ、2…回路部、3…電源配線、4…信
号入力配線、5…電池、6…ダイオード。
1 ... LSI chip, 2 ... Circuit part, 3 ... Power supply wiring, 4 ... Signal input wiring, 5 ... Battery, 6 ... Diode.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の電圧を第2の電圧に変換して該第2
の電圧を負荷に供給する電圧変換回路をチップ内部に具
備してなる半導体装置において、 該電圧変換回路からの上記第2の電圧で動作するととも
にメモリセルが1ヶのトランジスタと1ヶのキャパシタ
とからなるダイナミックメモリを上記チップ内部にさら
に具備してなり、 上記電圧変換回路は上記ダイナミックメモリの上記メモ
リセルが動作する上記第2の電圧を発生するチャージパ
ンプ回路を含み、 該チャージパンプ回路は上記第2の電圧の発生に際して
電流供給能力の大きい動作と電流供給能力の小さい動作
とに動作が切り換えられてなり、 上記チャージパンプ回路が上記電流供給能力の小さい動
作をする際の上記チャージパンプ回路の供給電流が零と
ならないように上記小さな電流供給能力の値が設定され
てなることを特徴とする半導体装置。
1. A first voltage is converted into a second voltage to convert the second voltage.
In a semiconductor device including a voltage conversion circuit for supplying the voltage of 1 to a load inside a chip, the memory cell operates with the second voltage from the voltage conversion circuit and has a memory cell including one transistor and one capacitor. Further comprising a dynamic memory formed in the inside of the chip, wherein the voltage conversion circuit includes a charge pump circuit that generates the second voltage for operating the memory cell of the dynamic memory, and the charge pump circuit includes the charge pump circuit. When the second voltage is generated, the operation is switched between an operation with a large current supply capacity and an operation with a small current supply capacity, and the charge pump circuit operates when the charge pump circuit operates with a small current supply capacity. It is characterized in that the value of the small current supply capacity is set so that the supply current does not become zero. Semiconductor device.
【請求項2】上記チャージパンプ回路の上記電流供給能
力の大小は上記チャージパンプ回路のチャージパンプ容
量に印加する電圧パルスの印加頻度によって設定させる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the magnitude of the current supply capability of the charge pump circuit is set by the application frequency of a voltage pulse applied to the charge pump capacitance of the charge pump circuit.
【請求項3】上記チャージパンプ回路のチャージパンプ
容量に印加する電圧パルスは半導体装置のチップに内蔵
されたリングオシレータから供給されることを特徴とす
る請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the voltage pulse applied to the charge pump capacitance of the charge pump circuit is supplied from a ring oscillator built in a chip of the semiconductor device. .
【請求項4】上記チャージパンプ回路のチャージパンプ
容量に印加する電圧パルスは半導体装置のチップに内蔵
されたリフレッシュタイマーから供給されることを特徴
とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the voltage pulse applied to the charge pump capacitance of the charge pump circuit is supplied from a refresh timer built in a chip of the semiconductor device. .
【請求項5】上記電流供給能力の小さい動作で上記チャ
ージパンプ回路の上記チャージパンプ容量に印加する電
圧パルスは、上記ダイナミックメモリのリフレッシュ信
号から生成されることを特徴とする請求項1または請求
項2に記載の半導体装置。
5. The voltage pulse applied to the charge pump capacitance of the charge pump circuit in the operation with the small current supply capability is generated from the refresh signal of the dynamic memory. 2. The semiconductor device according to item 2.
【請求項6】上記負荷の電流が大きい時には上記チャー
ジパンプ回路の電流供給能力の大きい動作とされ、上記
負荷の電流が小さい時には上記チャージパンプ回路の電
流供給能力の小さい動作とされることを特徴とする請求
項1から請求項5までのいずれかに記載の半導体装置。
6. The operation is such that when the load current is large, the charge pump circuit has a large current supply capacity, and when the load current is small, the charge pump circuit has a small current supply capacity. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】上記ダイナミックメモリには周辺回路が接
続され、 該周辺回路の高速動作時には上記負荷の電流が大きく、
該周辺回路の低速動作時には上記負荷の電流が小さくな
ることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
7. A peripheral circuit is connected to the dynamic memory, and when the peripheral circuit operates at high speed, the load current is large,
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the current of the load is reduced when the peripheral circuit operates at a low speed.
【請求項8】上記チャージパンプ回路は複数のチャージ
パンプ回路からなることを特徴とする請求項1から請求
項7までのいずれかに記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the charge pump circuit comprises a plurality of charge pump circuits.
【請求項9】上記複数のチャージパンプ回路のひとつの
回路は上記電流供給能力の小さな動作では動作が停止さ
れることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein one of the plurality of charge pump circuits is stopped in the operation of the small current supply capacity.
【請求項10】上記半導体チップ内部には半導体装置の
動作状態を検出する動作状態検出手段が形成され、 上記チャージパンプ回路は上記ダイナミックメモリが形
成された半導体基板に基板電圧を供給し、 該基板電圧の供給に際して上記動作状態検出手段の検出
結果に応じ上記チャージパンプ回路の電流供給能力の大
きい動作と電流供給能力の小さい動作とに動作が切り換
えられてなることを特徴とする請求項1から請求項9ま
でのいずかに記載の半導体装置。
10. An operation state detecting means for detecting an operation state of a semiconductor device is formed inside the semiconductor chip, and the charge pump circuit supplies a substrate voltage to a semiconductor substrate on which the dynamic memory is formed. 2. When supplying voltage, the operation is switched between an operation having a large current supply capacity and an operation having a small current supply capacity of the charge pump circuit according to the detection result of the operation state detecting means. Item 10. The semiconductor device according to any one of Items 9 to 9.
【請求項11】上記動作状態検出手段は電圧、電流、温
度あるいは制御信号のいずれかを検出することを特徴と
する請求項10に記載の半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 10, wherein said operating state detecting means detects any one of voltage, current, temperature and control signal.
【請求項12】上記動作状態検出手段は複数の電圧レベ
ルを検出し、該複数の電圧レベルの検出結果に応じて上
記チャージパンプ回路の電流供給能力を設定することを
特徴とする請求項10から請求項11までのいずれかに
記載の半導体装置。
12. The operating state detecting means detects a plurality of voltage levels and sets the current supply capability of the charge pump circuit according to the detection results of the plurality of voltage levels. The semiconductor device according to claim 11.
【請求項13】上記動作状態検出手段は予め定められた
基準電圧と比較する回路あるいは回路自体にしきい値を
有するしきい値回路であることを特徴とする請求項10
から請求項12までのいずれかに記載の半導体装置。
13. The operating state detecting means is a circuit for comparing with a predetermined reference voltage or a threshold circuit having a threshold value in the circuit itself.
13. The semiconductor device according to claim 12.
【請求項14】上記しきい値回路はMOSトランジスタ
のしきい値電圧を利用したものであることを特徴とする
請求項13に記載の半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 13, wherein the threshold circuit uses a threshold voltage of a MOS transistor.
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