KR20000015191U - 전력제어장치를 갖는 반도체 집적회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전력제어장치에 관한 것으로써, 일정 주파수의 클럭을 생성하는 클럭 소스와; 전력제어모드로의 전환 명령이 해석될 때 발생되는 전력제어신호에 대응하여 최소 하나의 전력제어대상블록을 선택하는 명령 전처리기와; 선택된 전력제어대상블록을 바탕으로 하여 클럭 소스로부터의 클럭을 서로 다른 주파수를 갖는 클럭으로 각각 분배하여 출력하는 다수개의 클럭 분배기를 포함하여 이루어져서, 회로가 전력제어 모드에 있을 때뿐만 아니라 정상동작 모드에 있을 때도 전체적인 소비전력을 감소시킨다.

Description

전력제어장치를 갖는 반도체 집적회로

본 고안은 반도체 집적회로에 관한 것으로, 특히 집적회로 내의 단위 블록에 대해 각각 다른 주파수의 클럭을 공급하는 전력제어장치에 관한 것이다.

최근의 휴대용 컴퓨터 시스템이나 통신 기기 등은 고성능화와 더불어 경량화, 저소비전력화를 요구하고 있다. 칩의 제조 공정이 발달함에 따라 이러한 시스템의 고성능화는 가능하게 되었지만 단위면적당 많은 소자가 집적됨으로 인해 발열량이 많아지고 이에따라 소비전력도 커지게 되었다.

소비전력에 영향을 미치는 요소는 집적회로 내부의 각 셀 등의 입출력 포트에 대한 캐패시터 값, 블록 혹은 셀을 연결하는 연결선(interconnection line)에 기생하는 저항과 캐패시터 값, 공급전압, 또는 동작 주파수 등이다. 이 가운데 소자 또는 연결선에 존재하는 기생 요소들과 공급전압은 제조공정의 발달에 따라 개선되어 갔지만 시스템이 고성능화됨에 따라 동작 주파수는 점점 더 높아져서 집적회로의 소비전력을 결정하는 가장 큰 요소가 되었다. 이를 개선하기 위하여 많은 방식이 고안되었는데 이 중 특히 전력제어장치를 이용한 동작 주파수의 조절이 일반적인 방법으로 대두되었다.

도 1은 종래의 기술에 따른 전력제어장치를 구비한 반도체 집적회로의 블록도이다. 도 1을 참조하여, 종래 기술에 따른 전력제어장치의 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 클럭 소스(10)는 사용자에 의해 미리 정해진 일정 주파수의 클럭을 발생한다.

이때 반도체 집적회로가 정상모드에서 동작하는 경우라면 전력제어장치(40) 내의 클럭 분배기(42)가 클럭 소스(10)로부터 출력되는 클럭을 소정 주파수의 클럭으로 분배하여 각각의 서브 블록(50)에 공급하게 된다. 클럭 분배기(42)를 거쳐 출력되는 클럭은 단일 클럭으로써, 각 서브 블록(50)에 동일한 주파수의 클럭으로 공급된다.

만약, 외부와 연결되는 클럭모드 핀(20)을 통해 또는 프로그램의 형태로 아이들 모드나 슬립모드로의 전환 명령이 내려지면 명령어 해석기 및 제어기(30)가 이 명령어를 해석하여 전력제어신호를 출력해낸다.

전력제어장치(40) 내의 명령 전처리기(41)는 명령어 해석기 및 제어기(30)로부터 전력제어신호를 입력받고 사용자에 의해 미리 정해진 클럭 분배신호를 출력한다.

클럭 분배기(42)는 명령 전처리기(41)의 출력신호에 대응하여 클럭 소스(10)의 클럭을 소정 주파수를 갖는 클럭으로 분배하여 각 서브 블록(50)에 공급한다.

상기와 같은 종래의 전력제어장치는 아이들 모드 또는 슬립 모드 두 가지에 따라 사용자가 미리 정한 주파수의 클럭만을 각 서브블록에 공급하였다. 또한 클럭 분배기를 통해 공급되는 클럭이 전체 서브 블록에 공통으로 공급되기 때문에 클럭 분배기에서 바라본 캐패시터의 값이 크고 이로 인하여 클럭 도달이 지연될 수 있는 문제점이 있었다. 또한 사용하지 않은 서브 블록에도 여전히 클럭을 공급해줌으로써 전력이 낭비될 뿐만 아니라 집적회로의 동작 주파수를 다양하게 변하게 하기 위해서는 클럭 소스 자체를 교환할 필요가 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 다수개의 클럭 분배기를 사용하여 각 서브 블록에 서로 다른 주파수의 클럭을 공급하는 전력제어장치를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 서로 다른 주파수의 클럭을 다수개 출력하는 전력제어장치를 구비함으로써 소비전력을 감소시키는 반도체 집적회로를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 전력제어장치는 일정 주파수의 클럭을 생성하는 클럭 소스와;

전력제어모드로의 전환 명령이 해석될 때 발생되는 전력제어신호에 대응하여 최소 하나의 전력제어대상블록을 선택하는 명령 전처리기와;

선택된 전력제어대상블록을 바탕으로 하여 클럭 소스로부터의 클럭을 서로 다른 주파수를 갖는 클럭으로 각각 분배하여 출력하는 다수개의 클럭 분배기를 포함하여 이루어진다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 고안의 반도체 집적회로는 일정 주파수의 클럭을 생성하는 클럭소스와;

전력제어모드로의 전환 명령이 해석될 때 전력제어신호와 전력제어대상블록을 선택할 수 있는 정보신호를 출력하는 명령어 해석기 및 제어기와;

전력제어신호와 정보신호에 대응하여 클럭 소스의 클럭을 서로 다른 주파수를 갖는 다수개의 클럭으로 각각 분배한 후 분배된 클럭을 다수개의 서브 블록 중 해당되는 하나의 서브 블록으로 각각 출력하는 전력제어장치를 포함하여 이루어진다.

도1은 종래 기술에 따른 전력제어장치를 보여주는 블록도이다.

도2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 전력제어장치를 보여주는 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 100: 클럭 소스 20, 200: 클럭 모드 핀

30, 300: 명령어 해석기 및 제어기

40, 400: 전력제어장치 41, 410: 명령 전처리기

42, 420: 클럭 분배기 50, 500: 서브 블록

첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 반도체 집적회로의 구성 및 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 전력제어장치를 구비한 반도체 집적회로의 블록도이다.

클럭 소스(100)는 사용자에 의해 미리 정해진 일정 주파수의 클럭을 발생한다.

명령어 해석기 및 제어기(300)는 외부와 연결되는 클럭모드 핀(200)을 통해 또는 프로그램의 형태로 입력되는 아이들 모드나 슬립모드로의 전환 명령을 해석하고 이 명령을 실행하기 위해 필요한 서브 블록과 클럭 주파수에 관한 정보신호 및 전력제어신호를 발생한다. 또한 일반명령도 해석하여 이에 따른 정보신호를 발생할 수도 있다.

명령 전처리기(410)는 명령어 해석기 및 제어기(300)로부터 정보신호와 전력제어신호를 입력받고 전력제어대상블록을 선택한다.

명령 전처리기(410)의 출력단과 소정 주파수의 클럭에 따라 각각 동작하는 다수개의 서브 블록 사이에 각각 연결된 다수개의 클럭 분배기(420)는 클럭 소스(100)의 클럭을 적정 주파수의 클럭으로 분배하여 서로 다른 주파수를 갖는 클럭을 각각 출력해낸다. 즉 다수개의 클럭 분배기 중 명령 전처리기(410)에서 선택된 전력제어대상블록과 연결된 클럭 분배기는 소정 레벨로 주파수를 낮추어 클록을 공급하고 선택되지 않은 서브 블록과 연결된 클럭 분배기는 정상 주파수의 클록을 공급한다.

만약, 명령어 해석기 및 제어기(300)가 전력제어 명령이 아닌 일반 명령을 입력받았다면, 명령어 해석기 및 제어기(300)는 명령을 수행하는데 필요한 서브 블록과 이 서브 블록의 동작 주파수에 관한 정보신호를 명령 전처리기(410)로 출력하고, 이 정보신호를 전달받은 명령 전처리기(410)는 해당 서브 블록을 선택하고, 선택된 서브 블록에 대응하는 클럭 분배기는 명령 수행을 위한 적정 주파수를 출력한다. 한편 선택되지 않은 서브 블록에 대응하는 클록 분배기는 낮은 주파수의 클럭을 출력한다. 결과적으로, 명령 수행에 필요한 서브 블록에만 정상 주파수의 클럭이 공급되고 명령 수행에 불필요한 서브 블록에는 낮은 주파수의 클록이 공급됨으로써, 전체 집적회로의 전력소비를 감소시킬 수 있다.

본 고안에 따른 전력제어장치는 서로 다른 주파수를 갖는 클럭을 각각 출력하는 다수개의 클록 분배기를 구비함으로써 회로 전체의 소비전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 내부에 클럭을 조절하기 위한 레지스터를 이용하여 입출력 속도가 느린 입출력기에 대하여 대기상태를 발생시키는 대기상태 발생기로 사용될 수 있고 타이머로도 사용 가능하다.

또한 본 고안에 따른 반도체 집적회로는 서로 다른 주파수를 갖는 다수개의 클럭을 출력하는 전력제어장치를 구비함으로써 전력제어 모드뿐만 아니라 정상동작모드에서도 소비전력을 감소시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 전력제어장치에 있어서,

   일정 주파수의 클럭을 생성하는 클럭소스와;

   전력제어모드로의 전환 명령이 해석될 때 발생되는 전력제어신호에 대응하여 최소 하나의 전력제어대상블록을 선택하는 명령 전처리기와;

   상기 선택된 전력제어대상블록을 바탕으로 하여 상기 클럭 소스로부터의 클럭을 서로 다른 주파수를 갖는 클럭으로 각각 분배하여 출력하는 다수개의 클럭 분배기로 구성되는 전력제어장치.
2. 소정 주파수의 클럭에 따라 동작하는 다수개의 서브 블록을 갖는 반도체 집적회로에 있어서,

   일정 주파수의 클럭을 생성하는 클럭소스와;

   전력제어모드로의 전환 명령이 해석될 때 전력제어신호와 전력제어대상블록을 선택할 수 있는 정보신호를 출력하는 명령어 해석기 및 제어기와;

   상기 전력제어신호와 정보신호에 대응하여 상기 클럭소스의 클럭을 서로 다른 주파수를 갖는 다수개의 클럭으로 각각 분배한 후 분배된 클럭을 상기 다수개의 서브 블록 중 해당되는 하나의 서브 블록으로 각각 출력하는 전력제어장치를 포함하는 반도체 집적회로.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 전력제어장치는 상기 전력제어신호와 정보신호를 입력받고 최소 하나의 전력제어대상블록을 선택하는 명령 전처리기와;

   상기 명령 전처리기의 출력단과 상기 다수개의 서브 블록 중 하나의 입력단 사이에 에 각각 연결되고 상기 선택된 전력제어대상블록을 바탕으로 하여 상기 클럭 소스로부터의 클럭을 서로 다른 주파수를 갖는 클럭으로 각각 분배하여 출력하는 다수개의 클럭 분배기로 구성되는 것이 특징인 반도체 집적회로.