KR100610009B1 - Semiconductor device for low power consumption - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 장치의 누설전류를 방지 또는 최소화하여 저전력을 소모하는 반도체 장치를 구현하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 저전력 소모를 위한 스탠바이 모드와 액티브 모드를 가지는 반도체 장치 중의 하나는, 정전원 단자와, 부전원 단자와, 상기 정전원 단자에 소오스 영역 및 바디 영역이 연결되며 스탠바이 모드에서 턴온 되는 적어도 하나이상의 P채널 트랜지스터와, 상기 부전원 단자에 소오스 영역이 연결되며 스탠바이 모드에서 턴온되는 적어도 하나이상의 N채널 트랜지스터를 포함하는 로직 블록과; 액티브 모드에서는 상기 정전원 단자에 제1전원 전압을 공급하고 스탠바이 모드에서는 상기 정전원 단자에 제2전원전압을 공급하는 제1스위칭 유닛과; 액티브 모드에서는 상기 부전원 단자를 접지시키고 스탠바이 모드에서는 상기 부전원 단자에 백 바이어스 전압을 공급하는 제2스위칭 유닛을 구비함을 특징으로 한다.The present invention is to implement a semiconductor device that consumes low power by preventing or minimizing the leakage current of the semiconductor device, one of the semiconductor device having a standby mode and an active mode for low power consumption according to the present invention, At least one P-channel transistor connected to a sub power supply terminal, a source region and a body region connected to the electrostatic power supply terminal, and turned on in a standby mode, and at least one at least one source connected to the sub power supply terminal and turned on in a standby mode A logic block including an N-channel transistor; A first switching unit for supplying a first power supply voltage to the electrostatic source terminal in an active mode and a second power supply voltage to the electrostatic source terminal in a standby mode; And a second switching unit for grounding the sub power supply terminal in an active mode and supplying a back bias voltage to the sub power supply terminal in a standby mode.
저전력, 무임계전압 누설전류, 스위칭 유닛, 로직블록Low Power, Threshold Voltage Leakage Current, Switching Units, Logic Blocks
Description
도 1은 종래의 저전력 소모를 위한 반도체 장치의 회로도1 is a circuit diagram of a conventional semiconductor device for low power consumption
도 2는 종래의 저전력 소모를 위한 다른 반도체 장치의 블록도2 is a block diagram of another semiconductor device for conventional low power consumption.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 소모를 위한 반도체 장치의 블록도3 is a block diagram of a semiconductor device for low power consumption according to an embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 7은 상기 도 3의 구체 적용예를 각각 나타낸 회로도4 to 7 are circuit diagrams showing concrete application examples of FIG. 3, respectively.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저전력 소모를 위한 반도체 장치의 블록도8 is a block diagram of a semiconductor device for low power consumption according to another embodiment of the present invention.
도 9 내지 도 10은 상기 도 8의 구체 적용예를 각각 나타낸 회로도9 to 10 are circuit diagrams showing concrete application examples of FIG. 8, respectively.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110 : 로직블록 122 : 제1스위칭 유닛110: logic block 122: first switching unit
124 : 제2스위칭 유닛 VPP : 제2전원전압124: second switching unit VPP: second power supply voltage
VCC : 제1전원전압, 전원전압 VSS : 접지전압VCC: first power supply voltage, power supply voltage VSS: ground voltage
VBB : 백 바이어스 전압VBB: Back Bias Voltage
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 스탠바이 모드와 액티브 모드를 가지는 반도체 장치로써 저전력 소모를 위한 반도체 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device for low power consumption as a semiconductor device having a standby mode and an active mode.
일반적으로, 반도체 장치는 공급되는 전원전압의 레벨의 제곱에 비례해서 그 소모전력도 늘어난다. 따라서, 반도체 장치의 전력 소비를 줄이기 위해서 반도체 장치의 동작 전압을 낮추는 기술들이 제안되어 왔다. 그러나, 반도체 장치의 동작 전압인 전원전압 레벨을 낮추게 되면 성능이 저하되는 문제점이 발생된다. 통상적으로 이를 방지하기 위하여 문턱전압(threshold voltage)을 내리게 되면 고속 동작이 가능해 진다. In general, the semiconductor device increases its power consumption in proportion to the square of the level of the power supply voltage supplied. Therefore, techniques for lowering the operating voltage of the semiconductor device have been proposed to reduce the power consumption of the semiconductor device. However, when the power supply voltage level, which is the operating voltage of the semiconductor device, is lowered, a problem arises in that performance decreases. In general, when the threshold voltage is lowered to prevent this, high-speed operation is possible.
이러한 이유로 인하여, 반도체 장치의 고속 동작 및 저 전력 소모를 위하여는 공급되는 전원전압 및 문턱전압을 낮추는 방식이 사용되어 왔다.그러나, 이처럼 낮은 문턱전압으로 설계된 반도체 장치는 그 동작시에 전력 소모가 줄어드는 반면, 반도체 장치의 비동작 시에 부임계전압 누설전류(subthreshold leakage current)가 증가되는 문제점이 또한 발생하게 된다. 이러한 부임계전압 누설전류를 줄이기 위한 방법들은, 트랜지스터의 소오스 전원을 컷 오프(cut-off)시키는 방법 또는 트랜지스터의 백바이어스(back-bias)를 컨트롤 하는 방법 등이 있으며, 그 외에 여러 가지 방법이 제안되고 있는 실정에 있다.For this reason, a method of lowering a supply voltage and a threshold voltage has been used for high speed operation and low power consumption of a semiconductor device. However, a semiconductor device designed with such a low threshold voltage reduces power consumption during its operation. On the other hand, there is also a problem that the subthreshold leakage current increases when the semiconductor device is not operated. The methods for reducing the subthreshold leakage current include a method of cutting off the source power of the transistor or controlling the back-bias of the transistor. The situation is being proposed.
상기한 트랜지스터의 소오스 전원을 컷 오프시키는 방법 중의 하나의 예가 미국특허등록 번호 U.S.P. No. 6,100,563호에 개시되어 있으며, 이를 도 1에 나타내었다.One example of a method of cutting off the source power supply of the transistor is described in U.S. Pat. No. 6,100,563, which is shown in FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 저전력 소모를 위한 반도체 장치는, 정전원 단자(VCC*), 부전원 단자(VSS*), 직렬 접속되는 복수개(도면상에는 3개)의 인버터들(12a,12b,12c), PMOS 트랜지스터(MP9) 및 NMOS 트랜지스터를 포함한다. As shown in FIG. 1, the semiconductor device for low power consumption according to the related art includes a plurality of
상기 PMOS 트랜지스터들(MP6,MP7,MP8)과 NMOS 트랜지스터들(MN6,MN7,MN8)로 구성되는 인버터들(12a,12b,12c)은 상기 정전원 단자(VCC*)와 부전원 단자(VSS*)사이에 연결되는 구조를 가지며, 상기 첫째단의 PMOS 트랜지스터(MP6)와 NMOS 트랜지스터(MN6)로 구성되는 인버터(12a)에 입력신호(Vin)이 입력되고 최종단의 PMOS 트랜지스터(미도시)와 NMOS 트랜지스터(미도시)로 구성되는 인버터(미도시)에서 출력신호가 출력된다.
상기 정전원 단자(VCC*)는 상기 PMOS 트랜지스터(MP9)에 의하여 액티브(Active) 모드에서는 전원전압(VCC)이 공급되며, 스탠바이(Stand_by) 모드에서는 플로팅된다. 상기 부전원 단자(VSS*)는 상기 NMOS 트랜지스터(MN9)에 의하여 액티브 모드에서는 접지전압(VSS)이 공급되고, 스탠바이 모드에서는 플로팅된다. 따라서 액티브 모드에서는 상기 인버터 들(12a,12b,12c)이 전원전압(VCC)과 접지전압(VSS)이 공급되어 정상적인 인버팅 동작을 행할 수 있게 된다.The power supply terminal VCC * is supplied with a power supply voltage VCC in an active mode by the PMOS transistor MP9 and floats in a standby_by mode. The sub power supply terminal VSS * is supplied with the ground voltage VSS in the active mode by the NMOS transistor MN9 and floated in the standby mode. Therefore, in the active mode, the
상기한 종래의 반도체 장치의 경우에, 스탠바이 모드에는 인버터 들(12a,12b,12c)이 전원전압(VCC) 및 접지전압(VSS)에서 분리된다. 따라서, 인버터들 (12a,12b,12c)을 구성하는 PMOS 트랜지스터들(MP6,MP7,MP8)과 NMOS 트랜지스터들(MN6,MN7,MN8)에 부임계전압 누설전류가 흐르더라도 상기 PMOS 트랜지스터(MP9) 및 상기 NMOS 트랜지스터(MN9)에 의하여 차단되므로 전원전압(VCC)이나 접지전압(VSS)에 상기 부임계전압 누설전류가 흐르는 것을 방지한다. 따라서 스탠바이 모드 동안에 소비전류를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나, 상기 PMOS 트랜지스터(MP9) 및 상기 NMOS 트랜지스터(MN9)의 문턱전압 드롭(drop)에 의해 상기 인버터들(12a,12b,12c)의 동작시 동작 전압의 스윙(swing) 폭이 작아지므로 필수적으로 출력단에 별도의 풀 래치(full-latch)수단을 구비하여야 하고, 스피드 딜레이(speed delay)가 발생되는 문제점이 있다. 또한, 상기 정전원 단자(VCC*) 및 부전원 단자(VSS*)가 스탠바이 모드에서 플로팅 되어 입/출력단의 논리 레벨이 제대로 유지되지 못하는 문제점이 있다. In the case of the conventional semiconductor device described above, in the standby mode, the
도 2는 상기한 트랜지스터의 백 바이어스를 컨트롤 하는 종래의 방법 중 하나의 예를 나타낸 종래의 반도체 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a conventional semiconductor device showing one example of a conventional method for controlling the back bias of the transistor described above.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 저전력 소모를 위한 반도체 장치는, 정전원 단자(VCC*), 부전원 단자(VSS*), 직렬 접속되는 복수개(도면상에는 2개)의 인버터들(16a,16b), 제1스위칭 유닛(22), 제2스위칭 유닛(24) 및 클럭발생기(30)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the semiconductor device for low power consumption in the related art includes a plurality of
상기 PMOS 트랜지스터들(P2,P4)과 NMOS 트랜지스터들(N2,N4)로 구성되는 인버터들(16a,16b)은 상기 PMOS 트랜지스터들(P2,P4)의 각각의 바디영역에 상기 정전원 단자(VCC*)가 연결되며, 상기 NMOS 트랜지스터들(N2,N4)의 각각의 바디영역에 상기 부전원 단자(VSS*)가 연결되는 사이에 연결되는 구조를 가지며, 전원전압(VCC)과 접지전압(VSS)사이에 연결되어 동작되는 구조로 되어있다.
그리고, 상기 정전원 단자(VCC*)에는 상기 제1스위칭 유닛(22)에 의해 액티브(Active) 모드에서는 전원전압(VCC)이 공급되며, 스탠바이(Stand_by) 모드에서는 상기 전원전압(VCC)보다 일정전압레벨이상 높은 전압레벨을 가지는 외부전원전압(VPP)이 공급된다. 상기 부전원 단자(VSS*)에는 상기 제2스위칭 유닛(24)에 의해 액티브 모드에서는 접지전압(VSS)이 공급되고, 스탠바이 모드에서는 백 바이어스전압(VBB)이 공급된다.In addition, a power supply voltage VCC is supplied to the electrostatic source terminal VCC * in the active mode by the
상기 제1스위칭 유닛(22) 및 상기 제2스위칭 유닛(24)은, 액티브 모드 및 스탠바이 모드를 구별하는 상기 클럭 발생기(30)의 신호에 따라 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)에 각각 다른 레벨의 전압을 공급하기 위한 것으로 레벨 시프트(level shift)회로나 전송 게이트(transmission gate) 회로를 포함하여 구성된다.The
상기한 종래의 반도체 장치의 경우에, 스탠바이 모드에는 상기 PMOS 트랜지스터들(P2,P4)의 바디영역에 외부전원전압(VPP)을 공급하고, NMOS 트랜지스터들(N2,N4)의 바디영역에는 백 바이어스 전압(VBB)를 공급하여 부임계전압 누설전류를 방지 또는 최소화하여 소모전력을 줄일수 있다. 또한, 액티브 모드에는 상기 PMOS 트랜지스터들(P2,P4)의 바디영역에 전원전압(VCC)을 공급하고, NMOS 트랜지스터들(N2,N4)의 바디영역에는 접지전압(VSS)를 공급하여 고속(high speed) 동작이 가능하다는 장점이 있다. In the case of the conventional semiconductor device, the external power supply voltage VPP is supplied to the body regions of the PMOS transistors P2 and P4 in the standby mode, and the back bias is applied to the body regions of the NMOS transistors N2 and N4. The power consumption can be reduced by supplying the voltage (BBB) to prevent or minimize the subcritical voltage leakage current. In the active mode, the power supply voltage VCC is supplied to the body regions of the PMOS transistors P2 and P4, and the ground voltage VSS is supplied to the body regions of the NMOS transistors N2 and N4. speed) operation is possible.
그러나, 상기한 종래의 반도체 장치의 경우에는, 액티브 모드의 경우에 동작되는 회로의 주파수에 관계없이 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)에 전원전압(VCC) 및 접지전압(VSS)을 공급하여 동작되도록 구성되어 있다. 따라서, 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)에 고속 동작이 필요하지 않은 회로가 연결되어 구성되어 있는 경우에는 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)에 전원전압(VCC) 및 접지전압(VSS)이 공급되면 부임계전압 누설전류가 발생될 수 있다. However, in the case of the above-described conventional semiconductor device, the power supply voltage VCC and ground at the electrostatic source terminal VCC * and the sub power supply terminal VSS * are irrespective of the frequency of the circuit operated in the active mode. It is configured to operate by supplying a voltage VSS. Therefore, when a circuit which does not require high-speed operation is connected to the electrostatic source terminal VCC * and the sub power supply terminal VSS *, the electrostatic source terminal VCC * and the sub power supply terminal VSS are configured. When the supply voltage VCC and the ground voltage VSS are supplied to *), a subcritical voltage leakage current may be generated.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 저전력 소모를 위한 반도체 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device for low power consumption that can overcome the above-mentioned conventional problems.
본 발명의 다른 목적은 부 임계전압 누설전류의 발생을 방지 또는 최소화 할 수 있는 저전력 소모를 위한 반도체 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor device for low power consumption that can prevent or minimize generation of negative threshold voltage leakage current.
본 발명의 또 다른 목적은 고속 동작을 행하면서도 부임계전압 누설전류를 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of preventing or minimizing a subthreshold voltage leakage current while performing high speed operation.
본 발명의 또 다른 목적은 액티브 모드의 경우에도 부 임계전압 누설전류의 발생을 방지 또는 최소화 할 수 있는 저전력 소모를 위한 반도체 장치를 제공하는 데 있다. It is still another object of the present invention to provide a semiconductor device for low power consumption that can prevent or minimize generation of negative threshold voltage leakage current even in an active mode.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 스탠바이 모드와 액티브 모드를 가지는 반도체 장치는, 정전원 단자와, 부전원 단자와, 상기 정전원 단자에 소오스 영역 및 바디 영역이 연결되며 스탠바이 모드에서 턴온 되는 적어도 하나이상의 P채널 트랜지스터와, 상기 부전원 단자에 소오스 영역이 연결되며 스탠바이 모드에서 턴온되는 적어도 하나이상의 N채널 트랜지스터를 포함하는 로직 블록과; 액티브 모드에서는 상기 정전원 단자에 제1전원 전압을 공급하고 스탠바이 모드에서는 상기 정전원 단자에 제2전원전압을 공급하는 제1스위칭 유닛과; 액티브 모드에서는 상기 부전원 단자를 접지시키고 스탠바이 모드에서는 상기 부전원 단자에 백 바이어스 전압을 공급하는 제2스위칭 유닛을 구비함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for achieving some of the technical problems described above, a semiconductor device having a standby mode and an active mode according to the present invention, the electrostatic source terminal, the sub-power terminal, and the electrostatic source terminal A logic block including at least one P-channel transistor connected to a source region and a body region and turned on in a standby mode, and at least one N-channel transistor connected to the sub-power terminal and turned on in a standby mode; A first switching unit for supplying a first power supply voltage to the electrostatic source terminal in an active mode and a second power supply voltage to the electrostatic source terminal in a standby mode; And a second switching unit for grounding the sub power supply terminal in an active mode and supplying a back bias voltage to the sub power supply terminal in a standby mode.
상기 제1전원전압은 내부전원전압 레벨을 가지며, 제2전원전압은 상기 제1전원전압 레벨보다 일정레벨이상 높은 레벨을 가질 수 있으며, 상기 백 바이어스 전압은 상기 접지레벨보다 일정레벨 이상 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다. 또한, 상기 정전원 단자에는 상기 P채널 트랜지스터의 소오스 영역 및 바디영역이 연결되고, 상기 부전원 단자에는 상기 N채널 트랜지스터의 소오스 영역이 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제1스위칭 유닛은, 액티브 모드에 동작되어 제1전원전압을 상기 정전원 단자에 공급하며 바디영역에 제2전원전압을 공급받는 제1 PMOS 트랜지스터와, 스탠바이 모드에 동작되어 제2전원전압을 상기 정전원 단자에 공급하며 바디영역에 제2전원전압을 공급받는 제2 PMOS 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 상기 제2스위칭 유닛은, 액티브 모드에 동작되어 상기 부전원 단자를 접지시키며 바디영역에 백 바이어스 전압을 공급받는 제1 NMOS 트랜지스터와, 스탠바이 모드에 동작되어 상기 부전원 단자에 백 바이어스 전압을 공급하며 바디영역에 백 바이어스 전압을 공급받는 제2 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. The first power supply voltage has an internal power supply voltage level, the second power supply voltage may have a level higher than or equal to a predetermined level higher than the first power supply voltage level, and the back bias voltage is a voltage level lower than or equal to a predetermined level lower than the ground level. Can have The source region and the body region of the P-channel transistor may be connected to the electrostatic source terminal, and the source region of the N-channel transistor may be connected to the sub-power terminal. The first switching unit may include a first PMOS transistor operated in an active mode to supply a first power supply voltage to the electrostatic source terminal and receiving a second power supply voltage to a body region, and operated in a standby mode to provide a second power supply. And a second PMOS transistor configured to supply a voltage to the electrostatic source terminal and receive a second power supply voltage to the body region, wherein the second switching unit is operated in an active mode to ground the sub-power terminal to ground the body region. The first NMOS transistor may receive a back bias voltage, and the second NMOS transistor may be operated in a standby mode to supply a back bias voltage to the sub-power terminal and to receive a back bias voltage to a body region.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 스탠바이 모드와 액티브 모드를 가지는 반도체 장치는, 정전원 단자와, 부전원 단자와, 상기 정전원 단자에 일단이 연결되는 제1트랜지스터와, 일단이 전원전압 단자에 연결되고 상기 제1트랜지스터보다 작은 사이즈를 가지며 상기 제1트랜지스터에 병렬로 연결되어 입/출력을 공통으로 하는 제2트랜지스터를 포함하는 적어도 하나이상의 제1회로부와, 부전원 단자에 일단이 연결되는 제3트랜지스터와, 일단이 접지단자에 연결되고 상기 제3트랜지스터보다 작은 사이즈를 가지며 상기 제3트랜지스터에 병렬로 연결되어 입/출력을 공통으로 하는 제4트랜지스터를 포함하는 적어도 하나 이상의 제2회로부를 포함하는 로직블록과; 액티브 모드에서는 상기 정전원 단자에 전원전압을 공급하고 스탠바이 모드에서는 상기 정전원 단자를 플로팅 시키는 제1스위칭 유닛과; 액티브 모드에서는 상기 부전원단자를 접지시키고 스탠바이 모드에서는 상기 부전원 단자를 플로팅 시키는 제2스위칭 유닛을 구비함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention for achieving some of the above technical problems, a semiconductor device having a standby mode and an active mode according to the present invention, one end of the electrostatic source terminal, the sub-power supply terminal, and the electrostatic source terminal At least one first transistor including a first transistor to be connected, and a second transistor having one end connected to a power supply voltage terminal, the second transistor having a size smaller than that of the first transistor and connected in parallel to the first transistor to have an input / output in common. A third circuit having one circuit portion, a third transistor having one end connected to the sub-power supply terminal, and one end connected to the ground terminal and having a size smaller than that of the third transistor and connected in parallel to the third transistor to have input / output in common; A logic block including at least one second circuit portion including four transistors; A first switching unit which supplies a power supply voltage to the electrostatic source terminal in an active mode and floats the electrostatic source terminal in a standby mode; And a second switching unit for grounding the sub power terminal in the active mode and floating the sub power terminal in the standby mode.
상기 제1트랜지스터 및 상기 제2트랜지스터는 PMOS 트랜지스터이고, 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4트랜지스터는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 또한, 상기 제1스위칭 유닛은 액티브 모드에 동작되는 PMOS 트랜지스터를 포함하고, 제2스위칭 유닛은 액티브 모드에 동작되는 NMOS 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 로직블록은, 상기 적어도 하나이상의 제1회로부 및 상기 적어도 하나이상의 제2회로부를 구비하여 구성되는 인버터 회로, 낸드 회로 또는 노어 회로를 포함할 수 있다. The first transistor and the second transistor may be PMOS transistors, and the third transistor and the fourth transistor may be NMOS transistors. The first switching unit may include a PMOS transistor operated in an active mode, and the second switching unit may include an NMOS transistor operated in an active mode, and the logic block may include the at least one first. It may include an inverter circuit, a NAND circuit or a NOR circuit comprising a circuit portion and the at least one second circuit portion.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 스탠바이 모드와 액티브 모드를 가지는 반도체 장치는, 정전원 단자와, 부전원 단자와, 상기 정전원 단자에 연결되는 적어도 하나이상의 P채널 트랜지스터와, 상기 부전원 단자에 연결되는 적어도 하나이상의 N채널 트랜지스터를 포함하는 로직블록과; 제1제어신호에 응답하여 상기 정전원 단자에 제1전원전압을 공급하고, 제2제어신호에 응답하여 상기 정전원 단자에 제2전원전압을 공급하기 위한 제1스위칭 유닛과; 제1제어신호에 응답하여 상기 부전원 단자를 접지시키고, 제2제어신호에 응답하여 상기 부전원 단자에 백 바이어스 전압을 공급하기 위한 제2스위칭 유닛과; 스탠바이 모드에서는 제2제어신호를 출력하고 액티브 모드에서는 상기 로직 블록의 클럭 레이턴시 또는 동작 주파수를 기준 클럭과 비교하여 제1제어신호 또는 제2제어신호를 출력하는 제어블록을 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention for achieving some of the above technical problem, a semiconductor device having a standby mode and an active mode according to the present invention is connected to the electrostatic source terminal, the sub-power terminal, the electrostatic source terminal A logic block including at least one P-channel transistor and at least one N-channel transistor connected to the sub-power terminal; A first switching unit for supplying a first power supply voltage to the electrostatic power source terminal in response to a first control signal and for supplying a second power supply voltage to the electrostatic power supply terminal in response to a second control signal; A second switching unit for grounding the sub power supply terminal in response to a first control signal, and supplying a back bias voltage to the sub power supply terminal in response to a second control signal; And a control block for outputting a second control signal in a standby mode and outputting a first control signal or a second control signal by comparing a clock latency or an operating frequency of the logic block with a reference clock in an active mode.
상기 제1전원전압은 내부전원전압 레벨을 가지며, 제2전원전압은 상기 제1전원전압 레벨보다 일정레벨이상 높은 레벨을 가질 수 있으며, 상기 백 바이어스 전압은 상기 접지레벨보다 일정레벨 이상 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다.The first power supply voltage has an internal power supply voltage level, the second power supply voltage may have a level higher than or equal to a predetermined level higher than the first power supply voltage level, and the back bias voltage is a voltage level lower than or equal to a predetermined level lower than the ground level. Can have
상기 정전원 단자에는 상기 P채널 트랜지스터의 바디영역이 연결되고 상기 부전원 단자에는 상기 N채널 트랜지스터의 바디영역이 연결될 수 있으며, 상기 정전원 단자에는 상기 P채널 트랜지스터의 소오스 영역이 연결되고 상기 부전원 단자에는 상기 N채널 트랜지스터의 소오스 영역이 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제어블록은 액티브 모드에서 클럭 레이턴시 또는 동작 주파수와 기준 클럭을 비교하는 주파수 디텍터와; 상기 주파수 디텍터의 출력신호와 액티브 모드 및 스탠바이 모드 인에이블 신호에 응답하는 낸드게이트와; 상기 낸드게이트의 출력을 버퍼링하는 적어도 하나 이상의 인버터를 포함할 수 있다.The body region of the P-channel transistor may be connected to the electrostatic source terminal, and the body region of the N-channel transistor may be connected to the sub-power terminal, and the source region of the P-channel transistor may be connected to the sub-power terminal. A source region of the N-channel transistor may be connected to a terminal. The control block includes: a frequency detector for comparing a clock latency or an operating frequency with a reference clock in an active mode; A NAND gate responsive to an output signal of the frequency detector and an active mode and standby mode enable signal; It may include at least one inverter for buffering the output of the NAND gate.
상기 제1스위칭 유닛 및 제2스위칭 유닛은 레벨 시프트 회로 또는 전송 게이트 회로를 포함할 수 있다.The first switching unit and the second switching unit may include a level shift circuit or a transfer gate circuit.
상기한 본 발명의 장치적 구성에 따르면, 부임계전압 누설전류를 방지 또는 최소화 할 수 있어 저전력 소모를 위한 반도체 장치의 구현이 가능하다.
According to the device configuration of the present invention described above, it is possible to prevent or minimize the sub-threshold voltage leakage current, it is possible to implement a semiconductor device for low power consumption.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, without any other intention than to provide a thorough understanding of the present invention to those skilled in the art.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 소모를 위한 반도체 장치의 블록도를 나타낸 것이다.3 is a block diagram of a semiconductor device for low power consumption according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치는 액티브 모드와 스탠바이 모드를 가지는 반도체 장치로서, 로직 블록(110), 제1스위칭 유닛(122) 및 제2스위칭 유닛(124)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the semiconductor device according to the embodiment is a semiconductor device having an active mode and a standby mode, and includes a
상기 로직블록(110)은 정전원 단자(VCC*), 부전원 단자(VSS*) 및 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결되는 로직회로부(미도시)를 포함한다. 상기 로직회로부는 직렬연결되는 복수개의 인버터 들의 회로, 단일 인버터 회로, 낸드회로, 노어회로, 기타 회로 등을 포함할 수 있다. The
상기 제1스위칭 유닛(122) 및 제2스위칭 유닛(124)은 상기 로직블록(110)을 구성하는 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)에, 액티브 모드 또는 스탠바이 모드에 따라 각각 서로 다른 레벨의 전압(VPP,VCC,VSS,VBB)을 공급하거나 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)를 플로팅 시킨다.The
상기 제1스위칭 유닛(122) 및 제2 스위칭 유닛(124)은 액티브 모드 또는 스탠바이 모드에 동작되는 MOS 트랜지스터 들을 포함할 수 있다.The
도 4는 상기 도 3의 하나의 적용예를 나타낸 회로도이다.FIG. 4 is a circuit diagram showing an application example of FIG. 3.
도 4에 도시된 바와 같이, 도 3의 하나의 적용 예에 따른 반도체 장치는, 로직 블록(110a), 제1스위칭 유닛(122a) 및 제2스위칭 유닛(124a)을 포함한다.As shown in FIG. 4, the semiconductor device according to an application example of FIG. 3 includes a
상기 로직블록(110a)은 액티브 모드에서는 입력신호에 논리 '로우(Low)'레벨이 입력되고 스탠바이 모드에서는 입력신호에 논리 '하이(High)' 레벨이 입력되는 경우를 가정한 상태에서 구성된 것으로, 정전원 단자(VCC*), 부전원 단자(VSS*) 및 로직회로부(112a,112b,112c,112d)를 포함한다. The
상기 로직회로부(112a,112b,112c,112d)는 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결되며 스탠바이 모드에서 턴온 되는 적어도 하나이상의 P채널 트랜지스터(MP107,MP109)와, 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결되며 스탠바이 모드에서 턴온되는 적어도 하나이상의 N채널 트랜지스터(MN106,MN108)를 포함한다.The
상기 로직회로부(112a,112b,112c,112d)는 적어도 하나 이상(도면상에는 4개)의 인버터 회로들(112a,112b,112c,112d)이 직렬연결되어 구성될 수 있다. 즉, 전원전압(VCC)을 소오스 영역 및 바디영역으로 공급받는 PMOS 트랜지스터(MP106)와 상 기 부전원 단자(VSS*)에 소오스 영역이 연결되는 NMOS 트랜지스터(MN106)로 구성되는 제1인버터 회로(112a), 소오스 영역 및 바디 영역이 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결되는 PMOS트랜지스터(NP107)와 소오스 영역 및 바디 영역이 접지된 NMOS 트랜지스터(MN107)로 구성되는 제2인버터 회로(112b), 전원전압(VCC)을 소오스 영역 및 바디 영역으로 공급받는 PMOS 트랜지스터(MP108)와 상기 부전원 단자(VSS*)에 소오스 영역이 연결되는 NMOS 트랜지스터(MN108)로 구성되는 제3인버터 회로(112a), 소오스 영역 및 바디 영역이 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결되는 PMOS트랜지스터(NP109)와 소오스 영역 및 바디영역이 접지된 NMOS 트랜지스터(MN109)로 구성되는 제4인버터 회로(112b) 등이 직렬 연결되어 구성될수 있다. The
상기 로직회로부(112a,112b,112c,112d)는 단일 인버터 회로를 포함하여 구성될 수 있고, 더 많은 인버터 회로를 직렬 연결하여 구성될 수 있으며, 그 외에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 다른 로직 회로들을 구비하여 구성될 수 있음은 당연하다. 또한 상기 로직 회로의 구성은 액티브 모드에서는 입력신호에 논리 '하이(High)'레벨이 입력되고 스탠바이 모드에서는 입력신호에 논리 '로우(Low)' 레벨이 입력되는 경우를 가정한 상태에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 본 실시예와는 다르게 구성될 수도 있다. The
상기 제1스위칭 유닛(122a)은 액티브 모드에서는 상기 정전원 단자에 제1전원전압(VCC)을 공급하고 스탠바이 모드에서는 상기 정전원 단자에 제2전원전압(VPP)을 공급하도록 구성된다. 상기 제1스위칭 유닛(122a)은 액티브 모드에 동작되 어 제1전원전압(VCC)을 상기 정전원 단자(VCC*)에 공급하며 바디 영역에 제2전원전압(VPP)을 공급받는 제1 PMOS 트랜지스터(MP112)와, 스탠바이 모드에 동작되어 제2전원전압(VPP)을 상기 정전원 단자(VCC*)에 공급하며, 바디 영역에 제2전원전압(VPP)을 공급받는 제2 PMOS 트랜지스터(MP110)를 포함하여 구성될 수 있다.The
상기 제2스위칭 유닛(124a)은 액티브 모드에서는 상기 부전원 단자(VSS*)를 접지시키고 스탠바이 모드에서는 상기 부전원 단자(VSS*)에 백 바이어스 전압(VBB)을 공급하도록 구성된다. 상기 제2스위칭 유닛(124a)은, 액티브 모드에 동작되어 상기 부전원 단자(VSS*)를 접지시키며 바디 영역에 백 바이어스 전압(VBB)을 공급받는 제1 NMOS 트랜지스터(MN112)와, 스탠바이 모드에 동작되어 상기 부전원 단자(VSS*)에 백 바이어스 전압(VBB)을 공급하며, 바디영역에 백 바이어스 전압(VBB)을 공급받는 제2 NMOS 트랜지스터(MN110)를 포함할 수 있다.The
여기서 상기 제1전원전압(VCC)은 내부전원전압 레벨을 가지며, 제2전원전압(VPP)은 상기 제1전원전압(VCC) 레벨보다 일정레벨이상 높은 레벨을 가질 수 있다. 또한, 상기 백 바이어스 전압(VBB)은 상기 접지레벨(VSS,0V)보다 일정레벨 이상 낮은 전압 레벨(예를 들면, -0.4V)을 가질 수 있다.Here, the first power supply voltage VCC may have an internal power supply voltage level, and the second power supply voltage VPP may have a predetermined level or more higher than the first power supply voltage VCC level. In addition, the back bias voltage VBB may have a voltage level (eg, −0.4 V) lower than a predetermined level than the ground level VSS, 0V.
상기한 바와 같은 구성을 가지는 반도체 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다. The operation of the semiconductor device having the configuration as described above is as follows.
우선 스탠바이 모드에서는, 입력으로 논리 '하이(High)' 신호가 입력되고 정전원 단자(VCC*)에는 제2전원전압(VPP)이 제1스위칭 유닛(122a)에 의하여 공급되며, 부전원 단자(VSS*)에는 백 바이어스 전압(VBB)이 공급된다. 따라서, 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결된 NMOS 트랜지스터들(MN106,MN108)의 소오스 영역의 레벨이 백 바이어스 전압(VBB) 레벨이 되고, 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결된 PMOS 트랜지스터들(MP107,MP109)의 소오스 영역의 레벨이 제2전원전압(VPP) 레벨이 된다. 상기 논리 '하이(High)' 신호의 입력으로 인하여 NMOS 트랜지스터(MN106, MN108) 및 PMOS 트랜지스터(MP107,MP109)가 턴온된다. 이에 따라 턴온되지 않은 PMOS 트랜지스터들(MP106,MP108) 및 NMOS 트랜지스터(MN107,MN109)에 부임계전압 누설전류가 발생될 가능성이 존재한다. 그러나, 상기 NMOS 트랜지스터(MN106, MN108)가 턴 온됨으로 인하여, 상기 NMOS 트랜지스터(MN107,MN109)의 게이트와 소오스 영역간의 전압 레벨이 음의 전압 레벨이 되어 부임계전압 누설전류가 차단된다. 또한, 상기PMOS 트랜지스터(MP107,MP109)가 턴 온 됨으로 인하여 상기 PMOS 트랜지스터(MP106,MP108)의 게이트와 소오스 영역간의 전압 레벨이 양의 전압 레벨이 되어 부 임계전압 누설전류가 차단된다. 따라서, 스탠바이 모드시에 전력 소모를 방지 또는 최소화가 가능해지며, 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)의 플로팅이 방지된다.First, in the standby mode, a logic 'high' signal is input to the input, and the second power supply voltage VPP is supplied to the electrostatic power source terminal VCC * by the
다음으로, 액티브 모드에서는 입력으로 논리 '로우(Low)' 신호가 입력되고 정전원 단자(VCC*)에는 제1전원전압(VCC)이 제1스위칭 유닛(122a)에 의하여 공급되며, 부전원 단자(VSS*)는 접지된다. 따라서, 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결된 NMOS 트랜지스터들(MN106,MN108)의 소오스 영역의 레벨이 접지레벨(VSS)이 되고, 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결된 PMOS 트랜지스터들(MP107,MP109)의 소오스 영역의 레벨이 제1전원전압(VCC) 레벨이 된다. 상기 논리 '로우(Low)' 신호의 입력으로 인하여 PMOS 트랜지스터(MP106), NMOS 트랜지스터(MN107), PMOS 트랜지스터(MP108) 및 NMOS 트랜지스터(MN109)가 순차적으로 턴 온되어 종래와 같이 고속동작을 행하게 된다.Next, in the active mode, a logic 'low' signal is input to the input, and a first power supply voltage VCC is supplied to the electrostatic power source terminal VCC * by the
도 5는 상기 도 3의 다른 적용예를 나타낸 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating another application example of FIG. 3.
도 5에 도시된 바와 같이, 도 3의 다른 적용 예에 따른 반도체 장치는, 로직블록(110b), 제1스위칭 유닛(122b) 및 제2스위칭 유닛(124b)을 포함한다.As illustrated in FIG. 5, the semiconductor device according to another application example of FIG. 3 includes a
상기 로직블록(110b)은 정전원 단자(VCC*), 부전원 단자(VSS*), 적어도 하나 이상(도면상에는 2개)의 제1회로부(111,112) 및 적어도 하나이상(도면상에는 1개)의 제2회로부(113)를 포함한다.The
상기 제1회로부(111)는 상기 정전원 단자(VCC*)에 일단이 연결되는 제1트랜지스터(MP101)와, 일단이 전원전압(VCC) 단자에 연결되고 상기 제1트랜지스터(MP101)보다 작은 사이즈(size)를 가지며 상기 제1트랜지스터(MP101)에 병렬로 연결되어 입/출력을 공통으로 하는 제2트랜지스터(MP102)를 포함한다. The
상기 제1트랜지스터(MP101) 및 상기 제2트랜지스터(MP102)는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제2트랜지스터(MP102)는 안정적으로 동작될 수 있는 최소한의 사이즈 또는 폭(width)을 갖는 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있다.The first transistor MP101 and the second transistor MP102 may be configured as PMOS transistors, and the second transistor MP102 may have a minimum size or width that can be stably operated. It can be configured as.
그리고, 상기 제1트랜지스터(MP101)는 소오스 영역이 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결되고, 상기 제2트랜지스터(MP102)는 소오스 영역으로 전원전압(VCC)을 공급받으며, 상기 제1트랜지스터(MP101)와 게이트 및 드레인을 공통으로 하도록 구성될 수 있다.In addition, a source region of the first transistor MP101 is connected to the electrostatic source terminal VCC *, and a second transistor MP102 is supplied with a power supply voltage VCC to a source region, and the first transistor MP101 is provided. MP101) and the gate and the drain can be configured in common.
상기 또 다른 제1회로부(112)는 상기 정전원 단자(VCC*)에 일단이 연결되는 제1트랜지스터(MP103)와, 일단이 전원전압(VCC) 단자에 연결되고 상기 제1트랜지스터(MP103)보다 작은 사이즈를 가지며 상기 제1트랜지스터(MP103)에 병렬로 연결되어 입/출력을 공통으로 하는 제2트랜지스터(MP104)를 포함한다.The
상기 제1트랜지스터(MP103) 및 상기 제2트랜지스터(MP104)는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제2트랜지스터(MP104)는 안정적으로 동작될 수 있는 최소한의 사이즈 또는 폭(width)을 갖는 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있다.The first transistor MP103 and the second transistor MP104 may be configured as PMOS transistors, and the second transistor MP104 may have a minimum size or width capable of operating stably. It can be configured as.
그리고, 상기 제1트랜지스터(MP103)는 소오스 영역이 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결되고, 상기 제2트랜지스터(MP104)는 소오스 영역으로 전원전압(VCC)을 공급받으며, 상기 제1트랜지스터(MP103)와 게이트 및 드레인을 공통으로 하도록 구성될 수 있다.In addition, a source region of the first transistor MP103 is connected to the electrostatic source terminal VCC *, and a second transistor MP104 receives a power supply voltage VCC to a source region of the first transistor MP103, and the first transistor MP103. MP103) and the gate and the drain can be configured in common.
상기 제2회로부(113)는 부전원 단자(VSS*)에 일단이 연결되는 제3트랜지스터(MN102)와, 일단이 접지단자(VSS)에 연결되고 상기 제3트랜지스터(MN102)보다 작은 사이즈를 가지며 상기 제3트랜지스터(MN102)에 병렬로 연결되어 입/출력을 공통으로 하는 제4트랜지스터(MN103)를 포함한다.The
상기 제3 트랜지스터(MN102) 및 상기 제4트랜지스터(MN103)는 NMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제4트랜지스터(MN103)는 안정적으로 동작될 수 있는 최소한의 사이즈 또는 폭(width)을 갖는 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있다.The third transistor MN102 and the fourth transistor MN103 may be configured as NMOS transistors, and the fourth transistor MN103 has a minimum size or width capable of operating stably. It can be configured as.
그리고, 상기 제3트랜지스터(MN102)는 소오스 영역이 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결되고, 상기 제4트랜지스터(MN103)는 소오스 영역이 접지되며 상기 제 3트랜지스터(MN102)와 게이트 및 드레인을 공통으로 하도록 구성될 수 있다.In addition, a source region of the third transistor MN102 is connected to the sub power supply terminal VSS *, and a source region of the fourth transistor MN103 is grounded, and a gate and a drain of the third transistor MN102 are connected to each other. It may be configured to be common.
상기 로직블록(110b)은 NMOS 트랜지스터인 제5트랜지스터(MN101)를 더 구비할 수 있다. The
상기 로직블록(110c)은 상기 제1회로부(111)를 구성하는 상기 제1트랜지스터(MP101), 또 다른 제1회로부(112)를 구성하는 상기 제1트랜지스터(MP103), 상기 제2회로부(113)를 구성하는 상기 제3트랜지스터(MN102) 및 상기 제5트랜지스터(MN101)를 포함하여, 상기 제1트랜지스터(MP101,MP103) 각각의 게이트로 입력신호(A,B)를 입력받고 제5트랜지스터(MN101)의 게이트로 입력신호(A)를 입력받아 낸드(NAND) 연산을 행하여, 상기 제1트랜지스터들(MP101,MP103) 및 제5트랜지스터(MN101)의 공통 드레인을 출력노드로 하여 출력신호(output)을 출력하는 논리 낸드(NAND) 회로로 구성될 수 있다.The
상기 제1스위칭 유닛(122b)은 액티브 모드에서는 상기 정전원 단자(VCC*)에 전원전압(VCC)을 공급하고 스탠바이 모드에서는 상기 정전원 단자(VCC*)를 플로팅 시킨다. 상기 제1스위칭 유닛(122b)은 PMOS 트랜지스터(MP105)를 포함할 수 있다.The
상기 제2스위칭 유닛(124b)은 액티브 모드에서는 상기 부전원 단자(VSS*)를 접지시키고 스탠바이 모드에서는 상기 부전원 단자(VSS*)를 플로팅 시킨다. 상기 제2스위칭 유닛(124b)은 NMOS 트랜지스터(MN104)를 포함할 수 있다.The
상기한 바와 같은 도 3의 다른 적용 예에 따른 반도체 장치는, 스탠바이 모드에서는 입력신호(A,B) 각각이 논리 '하이(High)' 또는 논리 '로우(Low)'의 레벨을 가지고 있을 때, 상기 제1스위칭 유닛(122b) 및 제2스위칭 유닛(124b)에 의하여 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)가 플로팅되고, 이에 따라 상기 제1트랜지스터들(MP101,MP103) 및 제3트랜지스터(MN102)에 존재할 수 있는 부임계전압 누설전류가 차단되어 진다. 또한, 상기 제1트랜지스터들(MP101,MP103) 및 제3트랜지스터(MN102) 각각과 병렬로 연결되어 있는 제2트랜지스터들(MP102,MP104) 및 제4트랜지스터(MN103)에 의하여 입출력 단의 신호들(A,B,output)의 논리 상태는 논리 '하이(High)' 또는 논리 '로우(Low)'의 레벨을 유지할 수 있게 된다. 그리고, 상기 제2트랜지스터들(MP102,MP104) 및 제4트랜지스터(MN103)의 누설전류는 상기 제2트랜지스터들(MP102,MP104) 및 제4트랜지스터(MN103)의 사이즈가 아주 작기 때문에 무시할 수 있을 정도의 누설전류만이 존재하게 된다. In the semiconductor device according to another application example of FIG. 3 described above, when the input signals A and B each have a logic 'high' or logic 'low' level in the standby mode, The electrostatic source terminal VCC * and the sub-power terminal VSS * are floated by the
액티브 모드에서는 상기 제1스위칭 유닛(122b)에 의하여 상기 정전원 단자(VCC*)에 전원전압(VCC)이 공급되고, 상기 제2스위칭 유닛(124b)에 의하여 상기 부전원 단자(VSS*)가 접지레벨(VSS)를 가지기 때문에 정상적인 낸드 회로로 동작되게 된다.In the active mode, the power supply voltage VCC is supplied to the electrostatic source terminal VCC * by the
도 6은 상기 도 3의 또 다른 적용예를 나타낸 회로도이다.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating still another application example of FIG. 3.
도 6에 도시된 바와 같이, 도 3의 또 다른 적용 예에 따른 반도체 장치는, 로직블록(110c), 제1스위칭 유닛(122c) 및 제2스위칭 유닛(124c)을 포함한다.As illustrated in FIG. 6, a semiconductor device according to another application example of FIG. 3 includes a
상기 로직블록(110c)은 정전원 단자(VCC*), 부전원 단자(VSS*), 적어도 하나 이상(도면상에는 1개)의 제1회로부(114) 및 적어도 하나이상(도면상에는 2개)의 제2회로부(115,116)를 포함한다.The
상기 제1회로부(114)는 상기 정전원 단자(VCC*)에 일단이 연결되는 제1트랜 지스터(MP106)와, 일단이 전원전압(VCC) 단자에 연결되고 상기 제1트랜지스터(MP106)보다 작은 사이즈(size)를 가지며 상기 제1트랜지스터(MP106)에 병렬로 연결되어 입/출력을 공통으로 하는 제2트랜지스터(MP107)를 포함한다. The
상기 제1트랜지스터(MP106) 및 상기 제2트랜지스터(MP107)는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제2트랜지스터(MP107)는 안정적으로 동작될 수 있는 최소한의 사이즈 또는 폭(width)을 갖는 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있다.The first transistor MP106 and the second transistor MP107 may be configured as PMOS transistors, and the second transistor MP107 may have a minimum size or width capable of operating stably. It can be configured as.
그리고, 상기 제1트랜지스터(MP106)는 소오스 영역이 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결되고, 상기 제2트랜지스터(MP107)는 소오스 영역으로 전원전압(VCC)을 공급받으며, 상기 제1트랜지스터(MP106)와 게이트 및 드레인을 공통으로 하도록 구성될 수 있다.In addition, a source region of the first transistor MP106 is connected to the electrostatic source terminal VCC *, and a second transistor MP107 is supplied with a power supply voltage VCC to the source region, and the first transistor MP106 is provided. MP106) and gate and drain in common.
상기 제2회로부(115)는 부전원 단자(VSS*)에 일단이 연결되는 제3트랜지스터(MN106)와, 일단이 접지단자(VSS)에 연결되고 상기 제3트랜지스터(MN106)보다 작은 사이즈를 가지며 상기 제3트랜지스터(MN106)에 병렬로 연결되어 입/출력을 공통으로 하는 제4트랜지스터(MN107)를 포함한다.The
상기 제3트랜지스터(MN106) 및 상기 제4트랜지스터(MN107)는 NMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제4트랜지스터(MN107)는 안정적으로 동작될 수 있는 최소한의 사이즈 또는 폭(width)을 갖는 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있다.The third transistor MN106 and the fourth transistor MN107 may be configured as NMOS transistors, and the fourth transistor MN107 may have a minimum size or width capable of operating stably. It can be configured as.
그리고, 상기 제3트랜지스터(MN106)는 소오스 영역이 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결되고, 상기 제4트랜지스터(MN107)는 소오스 영역이 접지되며 상기 제3트랜지스터(MN106)와 게이트 및 드레인을 공통으로 하도록 구성될 수 있다.In addition, a source region of the third transistor MN106 is connected to the negative power supply terminal VSS *, and a source region of the fourth transistor MN107 is grounded, and a gate and a drain of the third transistor MN106 are grounded. It may be configured to be common.
상기 또 다른 제2회로부(116)는 부전원 단자(VSS*)에 일단이 연결되는 제3트랜지스터(MN109)와, 일단이 접지단자(VSS)에 연결되고 상기 제3트랜지스터(MN109)보다 작은 사이즈를 가지며 상기 제3트랜지스터(MN109)에 병렬로 연결되어 입/출력을 공통으로 하는 제4트랜지스터(MN108)를 포함한다.The
상기 제3트랜지스터(MN109) 및 상기 제4트랜지스터(MN108)는 NMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제4트랜지스터(MN108)는 안정적으로 동작될 수 있는 최소한의 사이즈 또는 폭(width)을 갖는 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있다.The third transistor MN109 and the fourth transistor MN108 may be configured as NMOS transistors, and the fourth transistor MN108 has a minimum size or width capable of operating stably. It can be configured as.
그리고, 상기 제3트랜지스터(MN109)는 소오스 영역이 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결되고, 상기 제4트랜지스터(MN108)는 소오스 영역이 접지되며 상기 제3트랜지스터(MN109)와 게이트 및 드레인을 공통으로 하도록 구성될 수 있다.In addition, a source region of the third transistor MN109 is connected to the sub power supply terminal VSS *, and a source region of the fourth transistor MN108 is grounded, and the gate and the drain of the third transistor MN109 are grounded. It may be configured to be common.
상기 로직블록(110c)은 PMOS 트랜지스터인 제5트랜지스터(MP108)를 더 구비할 수 있다. The
상기 로직블록(110c)은 상기 제1회로부(114)를 구성하는 상기 제1트랜지스터(MP106), 제2회로부(115)를 구성하는 상기 제3트랜지스터(MN106), 상기 또 다른 제2회로부(116)를 구성하는 상기 제3트랜지스터(MN109) 및 상기 제5트랜지스터(MN101)를 포함하여, 상기 제1트랜지스터(MP106) 및 제3트랜지스터(MN106)의 각각의 게이트로 입력신호(A)를 입력받고 제5트랜지스터(MP108) 및 제3트랜지스터(MN109)의 각각의 게이트로 입력신호(B)를 입력받아 노어(NOR) 연산을 행하여, 상기 제3트랜지스터들(MN106,MN109) 및 제5트랜지스터(MP108)의 공통 드레인을 출력노드로 하여 출력신호(output)을 출력하는 논리 노어(NOR) 회로로 구성될 수 있다.The
상기 제1스위칭 유닛(122c)은 액티브 모드에서는 상기 정전원 단자(VCC*)에 전원전압(VCC)을 공급하고 스탠바이 모드에서는 상기 정전원 단자(VCC*)를 플로팅 시킨다. 상기 제1스위칭 유닛(122c)은 PMOS 트랜지스터(MP109)를 포함할 수 있다.The
상기 제2스위칭 유닛(124c)은 액티브 모드에서는 상기 부전원 단자(VSS*)를 접지시키고 스탠바이 모드에서는 상기 부전원 단자(VSS*)를 플로팅 시킨다. 상기 제2스위칭 유닛(124c)은 NMOS 트랜지스터(MN110)를 포함할 수 있다.The
상기한 바와 같은 도 3의 또다른 적용 예에 따른 반도체 장치는, 스탠바이 모드에서는 입력신호(A,B) 각각이 논리 '하이(High)' 또는 논리 '로우(Low)'의 레벨을 가지고 있을 때, 상기 제1스위칭 유닛(122c) 및 제2스위칭 유닛(124c)에 의하여 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)가 플로팅되고, 이에 따라 상기 제1트랜지스터(MP106) 및 제3트랜지스터들(MN106,MN109)에 존재할 수 있는 부임계전압 누설전류가 차단되어 진다. 또한, 상기 제1트랜지스터(MP106) 및 제3트랜지스터들(MN106,MN109) 각각과 병렬로 연결되어 있는 제2트랜지스터(MP107) 및 제4트랜지스터들(MN107,MN108)에 의하여 입출력 단의 신호들(A,B,output)의 논리 상태는 논리 '하이(High)' 또는 논리 '로우(Low)'의 레벨을 유지할 수 있게 된다. 그리고, 상기 제2트랜지스터(MP107) 및 제4트랜지스터들(MN107,MN108)의 누설전류는 상기 제2트랜지스터(MP107) 및 제4트랜지스터들(MN107,MN108)의 사이즈가 아주 작기 때문에 무시할 수 있을 정도의 누설전류만이 존재하게 된다. The semiconductor device according to still another application example of FIG. 3 described above, when each of the input signals A and B has a logic 'high' or logic 'low' level in the standby mode. In addition, the electrostatic source terminal VCC * and the sub power supply terminal VSS * are floated by the
액티브 모드에서는 상기 제1스위칭 유닛(122c)에 의하여 상기 정전원 단자(VCC*)에 전원전압(VCC)이 공급되고, 상기 제2스위칭 유닛(124c)에 의하여 상기 부 전원 단자(VSS*)가 접지레벨(VSS)를 가지기 때문에 정상적인 노어 회로로 동작되게 된다.In the active mode, the power supply voltage VCC is supplied to the electrostatic source terminal VCC * by the
도 7은 상기 도 3의 또 다른 적용예를 나타낸 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating still another application example of FIG. 3.
도 7에 도시된 바와 같이, 도 3의 또 다른 적용 예에 따른 반도체 장치는, 로직블록(110d), 제1스위칭 유닛(122d) 및 제2스위칭 유닛(124d)을 포함한다.As illustrated in FIG. 7, a semiconductor device according to another application example of FIG. 3 includes a
상기 로직블록(110d)은 정전원 단자(VCC*), 부전원 단자(VSS*) 및 적어도 하나 이상(도면상에는 2개)의 제1회로부(118a,118b)와 적어도 하나 이상(도면상에는 2개)의 제2회로부(117a)를 포함한다. 상기 로직블록(110d)은 상기 제1회로부(118a)와 제2회로부(117a)의 결선구조와 동일한 결선구조를 가지는 또 다른 제1회로부(118b) 및 제2회로부(117b)의 구조와 직렬 연결되어 반복되는 구조로 되어있다. 따라서, 편의상, 제1회로부(118a) 및 제2회로부(117a)의 구성 및 동작에 대해서만 설명하고, 제1트랜지스터(MP114) 및 제2트랜지스터(MP115)로 구성되는 제1회로부(118b)와 제3트랜지스터(MN114) 및 제4트랜지스터(MN115)를 포함하여 구성되는 제2회로부(117b)의 구성 및 동작에 대한 설명은 생략한다. The
상기 제1회로부(118a)는 상기 정전원 단자(VCC*)에 일단이 연결되는 제1트랜지스터(MP112)와, 일단이 전원전압(VCC) 단자에 연결되고 상기 제1트랜지스터(MP112)보다 작은 사이즈(size)를 가지며 상기 제1트랜지스터(MP112)에 병렬로 연결되어 입/출력을 공통으로 하는 제2트랜지스터(MP113)를 포함한다. The
상기 제1트랜지스터(MP112) 및 상기 제2트랜지스터(MP113)는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제2트랜지스터(MP113)는 안정적으로 동작될 수 있는 최소한의 사이즈 또는 폭(width)을 갖는 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있다.The first transistor MP112 and the second transistor MP113 may be configured as PMOS transistors, and the second transistor MP113 may have a minimum size or width that may be stably operated. It can be configured as.
그리고, 상기 제1트랜지스터(MP112)는 소오스 영역이 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결되고, 상기 제2트랜지스터(MP113)는 소오스 영역으로 전원전압(VCC)을 공급받으며, 상기 제1트랜지스터(MP112)와 게이트 및 드레인을 공통으로 하도록 구성될 수 있다.In addition, a source region of the first transistor MP112 is connected to the electrostatic source terminal VCC *, and a second transistor MP113 receives a power supply voltage VCC to a source region of the first transistor MP112, and the first transistor MP112. MP112) and the gate and the drain can be configured in common.
상기 제2회로부(117a)는 부전원 단자(VSS*)에 일단이 연결되는 제3트랜지스터(MN112)와, 일단이 접지단자(VSS)에 연결되고 상기 제3트랜지스터(MN112)보다 작은 사이즈를 가지며 상기 제3트랜지스터(MN112)에 병렬로 연결되어 입/출력을 공통으로 하는 제4트랜지스터(MN113)를 포함한다.The
상기 제3트랜지스터(MN112) 및 상기 제4트랜지스터(MN113)는 NMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제4트랜지스터(MN113)는 안정적으로 동작될 수 있는 최소한의 사이즈 또는 폭(width)을 갖는 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있다.The third transistor MN112 and the fourth transistor MN113 may be configured as NMOS transistors, and the fourth transistor MN113 may have a minimum size or width capable of operating stably. It can be configured as.
그리고, 상기 제3트랜지스터(MN112)는 소오스 영역이 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결되고, 상기 제4트랜지스터(MN113)는 소오스 영역이 접지되며 상기 제3트랜지스터(MN112)와 게이트 및 드레인을 공통으로 하도록 구성될 수 있다.In addition, a source region of the third transistor MN112 is connected to the sub power supply terminal VSS *, and a source region of the fourth transistor MN113 is grounded, and the gate and the drain of the third transistor MN112 are grounded. It may be configured to be common.
상기 로직블록(110d)은 상기 제1회로부(118a)를 구성하는 상기 제1트랜지스터(MP112), 제2회로부(117a)를 구성하는 상기 제3트랜지스터(MN112)를 포함하여, 상기 제1트랜지스터(MP112) 및 제3트랜지스터(MN112)의 공통 게이트로 입력신호(input)를 입력받아 인버팅하여 상기 제1트랜지스터(MP112) 및 제3트랜지스터(MN112)의 공통 드레인을 출력노드로 하여 출력신호(output)을 출력하는 단일 논리 인버터(inverter) 회로(119a)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 로직블록(110d)은 상기 인버터 회로(119a)에 직렬 연결되는 적어도 하나 이상(도면상에는 1개)의 인버터 회로(119c)를 더 포함하여 구성될 수 있다. The
상기 제1스위칭 유닛(122d)은 액티브 모드에서는 상기 정전원 단자(VCC*)에 전원전압(VCC)을 공급하고 스탠바이 모드에서는 상기 정전원 단자(VCC*)를 플로팅 시킨다. 상기 제1스위칭 유닛(122d)은 PMOS 트랜지스터(MP116)를 포함할 수 있다.The
상기 제2스위칭 유닛(124d)은 액티브 모드에서는 상기 부전원 단자(VSS*)를 접지시키고 스탠바이 모드에서는 상기 부전원 단자(VSS*)를 플로팅 시킨다. 상기 제2스위칭 유닛(124d)은 NMOS 트랜지스터(MN116)를 포함할 수 있다.The
상기한 바와 같은 도 3의 또 다른 적용 예에 따른 반도체 장치는, 스탠바이 모드에서는 입력신호(input)가 논리 '하이(High)' 또는 논리 '로우(Low)'의 레벨을 가지고 있을 때, 상기 제1스위칭 유닛(122d) 및 제2스위칭 유닛(124d)에 의하여 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)가 플로팅되고, 이에 따라 상기 제1트랜지스터(MP112) 및 제3트랜지스터(MN112)에 존재할 수 있는 부임계전압 누설전류가 차단되어 진다. 또한, 상기 제1트랜지스터(MP112) 및 제3트랜지스터(MN112) 각각과 병렬로 연결되어 있는 제2트랜지스터(MP113) 및 제4트랜지스터(MN113)에 의하여 입출력 단의 신호들(input,output)의 논리 상태는 논리 '하이(High)' 또는 논리 '로우(Low)'의 레벨을 유지할 수 있게 된다. 그리고, 상기 제2트랜지스터(MP113) 및 제4트랜지스터(MN113)의 누설전류는 상기 제2트랜지스터(MP113) 및 제4트랜지스터(MN113)의 사이즈가 아주 작기 때문에 무시할 수 있을 정도의 누설전류 만이 존재하게 된다. The semiconductor device according to still another application example of FIG. 3 described above, when the input signal has a logic 'high' or logic 'low' level in the standby mode, the semiconductor device. The electrostatic source terminal VCC * and the sub power supply terminal VSS * are floated by the
액티브 모드에서는 상기 제1스위칭 유닛(122d)에 의하여 상기 정전원 단자(VCC*)에 전원전압(VCC)이 공급되고, 상기 제2스위칭 유닛(124d)에 의하여 상기 부전원 단자(VSS*)가 접지레벨(VSS)를 가지기 때문에 정상적인 인버터 회로로 동작되게 된다.In the active mode, the power supply voltage VCC is supplied to the electrostatic source terminal VCC * by the
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저전력 소모를 위한 반도체 장치의 블록도를 나타낸 것이다.8 is a block diagram of a semiconductor device for low power consumption according to another embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치는 액티브 모드와 스탠바이 모드를 가지는 반도체 장치로서, 로직 블록(210), 제1스위칭 유닛(222), 제2스위칭 유닛(224) 및 제어블록(230)을 포함한다.As shown in FIG. 8, a semiconductor device according to another embodiment of the present invention is a semiconductor device having an active mode and a standby mode, and includes a
상기 로직블록(210)은 정전원 단자(VCC*), 부전원 단자(VSS*) 및 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결되는 로직회로부(미도시)를 포함한다. 상기 로직회로부는 직렬연결되는 복수개의 인버터 들의 회로, 단일 인버터 회로, 낸드회로, 노어회로, 기타 회로 등을 포함할 수 있다. The
상기 제1스위칭 유닛(222) 및 제2스위칭 유닛(224)은 상기 제어블록(230)에서 출력되는 제어신호들에 응답하여 상기 로직블록(210)을 구성하는 상기 정전원 단자(VCC*) 및 상기 부전원 단자(VSS*)에 각각 서로 다른 레벨의 전압(VPP,VCC,VSS,VBB)을 공급한다.The
상기 제1스위칭 유닛(222) 및 상기 제2 스위칭 유닛(224)은 액티브 모드 또는 스탠바이 모드에 동작되는 레벨 시프트(level shift) 회로나 전송 게이트 (transmission gate)회로 등을 포함할 수 있다.The
상기 제어 블록(230)은 상기 로직블록(230)의 클럭 레이턴시(clock latency), 클럭 주파수 또는 클럭 사이클 타임(clock cycle time) 등의 정보, 액티브 모드 인에이블 신호 등에 의하여 상기 제1스위칭 유닛(222) 및 상기 제2 스위칭 유닛(224)을 컨트롤 할 수 있다. The
도 9는 상기 도 8의 하나의 적용 예를 나타낸 회로도이다.FIG. 9 is a circuit diagram illustrating an application example of FIG. 8.
도 9에 도시된 바와 같이, 도 8의 하나의 적용 예에 따른 반도체 장치는, 로직블록(210a), 제1스위칭 유닛(222a), 제2스위칭 유닛(224a) 및 제어블록(230a)을 포함한다.As shown in FIG. 9, the semiconductor device according to an application example of FIG. 8 includes a
상기 로직블록(210a)은 정전원 단자(VCC*), 부전원 단자(VSS*), 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결되는 적어도 하나 이상(도면상에는 2개)의 P채널 트랜지스터(P202,P204)와, 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결되는 적어도 하나 이상(도면상에는 2개)의 N채널 트랜지스터(N202,N204)를 구비하는 로직회로부(207a,207b)를 포함한다.The
상기 로직회로부(207a,207b)는 적어도 하나 이상(도면상에는 2개)의 인버터 회로들(207a,207b)이 서로 직렬연결되어 구성될 수 있다. 즉, 전원전압(VCC)를 소오스 영역으로 공급받고 상기 정전원 단자(VCC*)에 바디영역이 연결된 PMOS 트랜지스터(P202) 및 소오스 영역이 접지되고 상기 부전원 단자(VSS*)에 바디영역이 연결되는 NMOS 트랜지스터(N202)로 구성되는 제1인버터 회로(207a)와, 전원전압(VCC)를 소오스 영역으로 공급받고 상기 정전원 단자(VCC*)에 바디영역이 연결된 PMOS 트랜 지스터(P204) 및 소오스 영역이 접지되고 상기 부전원 단자(VSS*)에 바디 영역이 연결되는 NMOS 트랜지스터(N204)로 구성되는 제2인버터 회로(207b) 등이 직렬 연결되어 구성될수 있다. The
상기 로직회로부(207a,207b)는 단일 인버터 회로를 포함하여 구성될 수 있고, 더 많은 복수개의 인버터 회로를 각각 직렬 연결함에 의하여 구성될 수 있으며, 그 외에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 다른 로직 회로들을 구비하여 구성될 수 있음은 당연하다.The
상기 제1스위칭 유닛(222a)은 제1제어신호에 응답하여 상기 정전원 단자(VCC*)에 제1전원전압(VCC)을 공급하고, 제2제어신호에 응답하여 상기 정전원 단자(VCC*)에 제2전원전압(VPP)을 공급하기 위한 것이다.The
상기 제2스위칭 유닛(224a)은 제1제어신호에 응답하여 상기 부전원 단자(VSS*)를 접지시키고, 제2제어신호에 응답하여 상기 부전원 단자(VSS*)에 백 바이어스 전압(VBB)을 공급하기 위한 것이다.The
상기 제1스위칭 유닛(222a) 및 제2스위칭 유닛(224a)은 레벨 시프트 회로 또는 전송 게이트 회로를 포함할 수 있다.The
여기서 상기 제1전원전압(VCC)은 내부전원전압 레벨을 가지며, 제2전원전압(VPP)은 상기 제1전원전압(VCC) 레벨보다 일정레벨이상 높은 레벨을 가질 수 있다. 또한, 상기 백 바이어스 전압(VBB)은 상기 접지레벨(VSS,0V)보다 일정레벨 이상 낮은 전압 레벨(예를 들면, -0.4V)을 가질 수 있다.Here, the first power supply voltage VCC may have an internal power supply voltage level, and the second power supply voltage VPP may have a predetermined level or more higher than the first power supply voltage VCC level. In addition, the back bias voltage VBB may have a voltage level (eg, −0.4 V) lower than a predetermined level than the ground level VSS, 0V.
상기 제어블록(230a)은 스탠바이 모드에서는 제2제어신호를 출력하고 액티브 모드에서는 상기 로직블록(210a)의 클럭 레이턴시 또는 동작 주파수를 기준 클럭과 비교하여 제1제어신호 또는 제2제어신호를 출력하여 상기 제1스위칭 유닛(222a) 및 상기 제2스위칭 유닛(224a)을 컨트롤 한다. The
상기 제어블록(230a)은 액티브 모드에서 상기 로직블록(210a)의 클럭 레이턴시 또는 동작 주파수와 기준 클럭(reference clock)을 비교하는 주파수 디텍터(frequency detector;232a)와, 상기 주파수 디텍터(232a)의 출력신호와 액티브 모드 및 스탠바이 모드 인에이블 신호에 응답하는 낸드 게이트(234a)와, 상기 낸드게이트(234a)의 출력을 버퍼링하는 적어도 하나 이상의 인버터 회로(236a,238a)를 포함할 수 있다.The
상기한 바와 같은 도 8의 하나의 적용예인 반도체 장치에서의 동작은 다음과 같다.The operation in the semiconductor device as one application example of FIG. 8 as described above is as follows.
스탠바이 모드에서는 스탠바이 모드 인에이블 신호(stand_by)가 논리 '로우(Low)'레벨로 상기 제어블록(230a)을 구성하는 낸드 게이트(234a)의 입력이 됨에 따라 상기 주파수 디텍터(232a)의 출력신호와 관계없이, 상기 제어블록(230a)에서는 논리 '하이(High)' 레벨의 제2제어신호를 출력하게 된다. 이에 따라, 상기 제1스위칭 유닛(222a) 및 제2스위칭 유닛(224a)에서는 상기 제2제어신호에 응답하여 상기 정전원 단자(VCC*)에는 제2전원전압(VPP)을 공급하고 상기 부전원 단자(VSS*)에는 백 바이어스 전압(VBB)을 공급하여 누설전류를 방지 또는 최소화 하게 된다.In the standby mode, the standby mode enable signal stand_by becomes an input of the
다음으로 액티브 모드에서는, 상기 로직블록(210a)의 클럭 레이턴시 또는 동작 주파수와 기준 클럭을 비교하여, 상기 클럭 레이턴시 또는 동작 주파수가 상기 기준클럭 보다 높으면 상기 주파수 디텍터(232a)에서 논리 '하이(High)' 레벨의 출력신호를 출력하고, 상기 클럭 레이턴시 또는 동작 주파수가 상기 기준클럭 보다 낮으면 상기 주파수 디텍터(232a)에서 논리 '로우(Low)' 레벨의 출력신호가 출력된다. Next, in the active mode, the clock latency or operating frequency of the
상기 논리 '로우(Low)' 레벨의 상기 주파수 디텍터(232a)의 출력신호가 상기 낸드 게이트(234a)의 입력이 됨에 따라 상기 액티브 모드 인에이블 신호(Active)와 관계없이, 상기 제어블록(230a)에서는 논리 '하이(High)' 레벨의 제2제어신호를 출력하게 된다. 이에 따라, 상기 제1스위칭 유닛(222a) 및 제2스위칭 유닛(224a)에서는 상기 제2제어신호에 응답하여 상기 정전원 단자(VCC*)에는 제2전원전압(VPP)을 공급하고 상기 부전원 단자(VSS*)에는 백 바이어스 전압(VBB)을 공급하여 누설전류를 방지 또는 최소화 하게 된다.As the output signal of the
논리 '하이(High)' 레벨의 상기 주파수 디텍터(232a)의 출력신호는 액티브 모드 인에이블 신호(Active)와 상기 낸드 게이트(234a)에서 낸드 연산되어 논리 '로우(Low)' 레벨의 출력신호가 출력된다. 상기 논리 '로우(Low)' 레벨의 출력신호는 버퍼링 되어 결국 상기 제어블록(230a)에서는 논리 '로우(Low)' 레벨의 제1제어신호가 출력된다. 이에 따라, 상기 제1스위칭 유닛(222a) 및 제2스위칭 유닛(224a)에서는 상기 제1제어신호에 응답하여 상기 정전원 단자(VCC*)에는 제1전원전압(VCC)을 공급하고 상기 부전원 단자(VSS*)를 접지시켜 고속동작에 적합한 상태가 되도록 한다.The output signal of the
따라서, 스탠바이 모드 뿐 아니라 액티브 모드의 경우에도 동작되는 회로의 클럭 레이턴시 또는 동작 주파수를 판단하여, 동작되는 회로가 고속동작이 필요하지 않은 회로로 구성될 경우에는 상기 정전원 단자(VCC*) 및 부전원 단자(VSS*)의 레벨을 스탠바이 모드일 때와 동일하게 컨트롤함에 의하여 누설전류를 방지 또는 최소화 할 수 있게 된다. Therefore, the clock latency or the operating frequency of the circuit operated not only in the standby mode but also in the active mode is determined. When the circuit operated is composed of a circuit which does not require high-speed operation, the power supply terminal VCC * and the fault By controlling the level of the original terminal (VSS *) as in the standby mode, leakage current can be prevented or minimized.
도 10는 상기 도 8의 다른 적용 예를 나타낸 회로도이다.FIG. 10 is a circuit diagram illustrating another application example of FIG. 8.
도 10에 도시된 바와 같이, 도 8의 다른 적용 예에 따른 반도체 장치는, 로직블록(210b), 제1스위칭 유닛(222b), 제2스위칭 유닛(224b) 및 제어블록(230b)을 포함한다.As shown in FIG. 10, the semiconductor device according to another application example of FIG. 8 includes a
상기 로직블록(210b)은 정전원 단자(VCC*), 부전원 단자(VSS*), 상기 정전원 단자(VCC*)에 연결되는 적어도 하나 이상(도면상에는 2개)의 P채널 트랜지스터(P206,P208)와, 상기 부전원 단자(VSS*)에 연결되는 적어도 하나 이상(도면상에는 2개)의 N채널 트랜지스터(N206,N208)를 구비하는 로직회로부(209a,209b)를 포함한다.The
상기 로직회로부(209a,209b)는 적어도 하나 이상(도면상에는 2개)의 인버터 회로들(209a,209b)이 서로 직렬연결되어 구성될 수 있다. 즉, 상기 정전원 단자(VCC*)에 소오스 영역이 연결되는 PMOS 트랜지스터(P206) 및 상기 부전원 단자(VSS*)에 소오스 영역이 연결되는 NMOS 트랜지스터(N206)로 구성되는 제1인버터 회로(209a)와, 상기 정전원 단자(VCC*)에 소오스 영역이 연결되는 PMOS 트랜지스터(P208) 및 상기 부전원 단자(VSS*)에 소오스 영역이 연결되는 NMOS 트랜지스터(N208)로 구성되는 제2인버터 회로(209b) 등이 직렬 연결되어 구성될수 있다. The
상기 로직회로부(209a,209b)는 단일 인버터 회로를 포함하여 구성될 수 있고, 더 많은 복수개의 인버터 회로를 각각 직렬 연결함에 의하여 구성될 수 있으며, 그 외에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 다른 로직 회로들을 구비하여 구성될 수 있음은 당연하다.The
상기 제1스위칭 유닛(222b), 상기 제2스위칭 유닛(224b) 및 상기 제어블록(230b)의 구성이나 동작에 대한 설명은 도면 부호를 달리할 뿐 상기 도 9에서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.Descriptions of the configuration or operation of the
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다. 예컨대, 사안이 다른 경우에 로직블록, 제1스위칭 유닛, 제2스위칭 유닛, 제어블록 등의 회로 구성을 변경하거나, 회로의 내부 구성 소자들을 다른 등가적 소자들로 대치할 수 있음은 명백하다The description of the above embodiments is merely given by way of example with reference to the drawings for a more thorough understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the present invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the basic principles of the present invention. For example, it is clear that in other cases, the circuit configuration of the logic block, the first switching unit, the second switching unit, the control block, or the like may be changed or the internal components of the circuit may be replaced with other equivalent elements.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 반도체 장치에서 누설전류의 발생을 방지 또는 최소화 할 수 있다. 즉, 고속 동작을 행하면서도 부임계전압 누설전류를 방지 또는 최소화를 동시에 이룰 수 있게 되며, 액티브 모드의 경우에도 부임계전압 누설전류의 발생을 방지 또는 최소화 할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to prevent or minimize generation of leakage current in the semiconductor device. That is, while performing high-speed operation, it is possible to simultaneously prevent or minimize the subcritical voltage leakage current, and in the active mode, there is an effect of preventing or minimizing the generation of the subcritical voltage leakage current.
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