JPH10163820A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPH10163820A
JPH10163820A JP8325082A JP32508296A JPH10163820A JP H10163820 A JPH10163820 A JP H10163820A JP 8325082 A JP8325082 A JP 8325082A JP 32508296 A JP32508296 A JP 32508296A JP H10163820 A JPH10163820 A JP H10163820A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flop
flip
data
clock
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8325082A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Tanaka
中 利 明 田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP8325082A priority Critical patent/JPH10163820A/ja
Publication of JPH10163820A publication Critical patent/JPH10163820A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】回路を変更する必要がなく、消費電力を削減す
ることができるフリップフロップを用いた半導体装置を
提供すること。 【解決手段】フリップフロップのレイアウト内部に、比
較回路および制御回路を設け、比較回路により、現在保
持しているデータと新たに入力されるデータとを比較
し、制御回路により、この比較回路の比較結果が一致の
ときには、前記クロックバッファを停止させ、前記比較
回路の比較結果が不一致のときには、前記クロックバッ
ファを動作させることにより、上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低消費電力化が可
能なフリップフロップを用いた半導体装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来のフリップフロップの一例
の構成回路図である。図示例のフリップフロップ56
は、D型フリップフロップの内部構成を示すもので、ク
ロック信号をバッファリングし、内部クロック信号C
K,CK_を生成するクロックバッファ58、および、
このクロックバッファ58により生成された内部クロッ
ク信号CK,CK_に応じて入力データを保持し、これ
を出力データとして出力する保持回路14により構成さ
れている。
【0003】図示例のフリップフロップ56において、
クロックバッファ58は、直列接続された2つのインバ
ータ22,24を有している。クロック信号は、フリッ
プフロップ56のクロック入力端子26を介してインバ
ータ22に入力され、インバータ22,24の出力信号
は、それぞれ内部クロック信号CK_,CKとされてい
る。また、クロックバッファ58により生成された内部
クロック信号CK,CK_は、保持回路14に供給され
ている。
【0004】保持回路14は、クロックドインバータ3
6、インバータ38,40およびトランスファゲート4
2を有するマスターラッチ32と、トランスファゲート
44,50およびインバータ46,48,52を有する
スレーブラッチ34により構成されている。上述するよ
うに、クロックバッファ58により生成された内部クロ
ック信号CK,CK_は、クロックドインバータ36の
制御端子およびトランスファゲート42,44,50の
制御端子にそれぞれ入力されている。
【0005】マスターラッチ32において、入力データ
は、フリップフロップ56のデータ入力端子28を介し
てクロックドインバータ36に入力され、クロックドイ
ンバータ36の出力信号は、インバータ38に入力され
ている。インバータ38の出力信号は、インバータ40
およびスレーブラッチ34のトランスファゲート44に
入力され、インバータ40の出力信号は、トランスファ
ゲート42に入力され、トランスファゲート42の出力
信号は、インバータ38に入力されている。
【0006】スレーブラッチ34において、トランスフ
ァゲート44の出力信号はインバータ46に入力され、
インバータ46の出力信号は、インバータ48およびト
ランスファゲート50に入力されている。インバータ4
8の出力信号は、フリップフロップ56のデータ出力端
子30を介して出力データとして出力されている。ま
た、トランスファゲート50の出力信号はインバータ5
2に入力され、インバータ52の出力信号はインバータ
46に入力されている。
【0007】図示例のフリップフロップ56において、
まず、クロック信号がローレベルになると、すなわち、
内部クロック信号CK,CK_がそれぞれローレベルお
よびハイレベルになると、クロックドインバータ36お
よびトランスファゲート50が、オフ状態からオン状態
に変化するとともに、トランスファゲート42,44が
ともにオン状態からオフ状態に変化し、マスターラッチ
32に入力データが入力される。
【0008】次いで、クロック信号がハイレベルになる
と、すなわち、内部クロック信号CK,CK_がそれぞ
れハイレベルおよびローレベルになると、クロックドイ
ンバータ36およびトランスファゲート50が、オン状
態からオフ状態に変化するとともに、トランスファゲー
ト42,44がともにオフ状態からオン状態に変化し、
入力データは、マスターラッチ32に保持されるととも
に、スレーブラッチ34に入力され、出力データとして
出力される。
【0009】このように、図示例のフリップフロップ5
6においては、クロック信号に応じて、内部クロック信
号CK,CK_が生成され、これらの内部クロック信号
CK,CK_に応じて入力データが保持され、出力デー
タとして出力される。しかしながら、フリップフロップ
56においては、クロックバッファ58を構成する2つ
のインバータ22,24が、クロック信号の動作周波数
に応じて常に動作するため、消費電力が増大するという
問題点があった。
【0010】このようなフリップフロップの消費電力の
増大を防止する1つの解決策としては、例えばゲーティ
ドクロックを利用する方法がある。ゲーティドクロック
とは、図3に示されるように、例えばクロック信号を制
御するANDゲート60およびEXORゲート61を設
けることにより、フリップフロップ62に供給されるク
ロック信号を一定の条件に基づいて停止させ、これによ
り、フリップフロップ62内部のクロックバッファによ
る消費電力の増大を防止するものである。
【0011】しかしながら、ゲーティドクロックを利用
した消費電力の削減方法では、論理回路の設計段階にお
いて、個々のフリップフロップに、例えば図3に示され
るANDゲート60等のクロック信号をゲートするため
の論理ゲートを追加する必要があるため、半導体装置全
体のゲート数が増加するし、そのために配線の接続を変
更しなければならない等の回路変更を行う必要があり、
面倒であるという問題点があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術に基づく問題点をかえりみて、回路を変更する
必要がなく、消費電力を削減することができるフリップ
フロップを用いた半導体装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、クロック信号をバッファリングし、内部
クロック信号を生成するクロックバッファと、このクロ
ックバッファにより生成された内部クロック信号に応じ
て入力データを保持し、出力データとして出力する保持
回路とを有するフリップフロップを用いた半導体装置で
あって、前記フリップフロップは、さらに、現在保持し
ているデータと前記入力データとを比較する比較回路
と、この比較回路の比較結果が一致のときに、前記クロ
ックバッファを停止させ、前記比較回路の比較結果が不
一致のときに、前記クロックバッファを動作させる制御
回路とを有することを特徴とする半導体装置を提供する
ものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、添付の図面に示す好適実
施例に基づいて、本発明の半導体装置を詳細に説明す
る。図1は、本発明の半導体装置に用いられるフリップ
フロップの一実施例の構成回路図である。図示例のフリ
ップフロップ10は、D型フリップフロップの内部構成
を示すものであって、基本的に、クロックバッファ1
2、保持回路14、比較回路16および制御回路18を
有する。
【0015】クロックバッファ12は、クロック信号を
バッファリングし、内部クロック信号CK,CK_を生
成するもので、図示例においては、NANDゲート20
およびインバータ24を有する。クロック信号は、フリ
ップフロップ10のクロック入力端子26を介して、N
ANDゲート20の一方の入力端子に入力され、NAN
Dゲート20の出力信号は、内部クロック信号CK_と
されるとともにインバータ24に入力され、インバータ
24の出力信号は、内部クロック信号CKとされてい
る。
【0016】保持回路14は、クロックバッファ12に
より生成された内部クロック信号CK,CK_に応じ
て、フリップフロップ10のデータ入力端子28を介し
て入力される入力データを保持し、これをフリップフロ
ップ10のデータ出力端子30を介して出力データとし
て出力するものである。図示例の保持回路14は、図2
に示される従来のフリップフロップ56と同じ構成を有
するものであるから、ここでは、同一構成要素に同一符
号を付し、その説明を省略する。
【0017】比較回路16は、フリップフロップ10が
現在保持しているデータと、入力データとを比較し、そ
の出力結果を出力するものであって、図示例において
は、現在保持しているデータ、すなわち、保持回路14
のスレーブラッチ34を構成するインバータ52の出力
信号と、入力データとの不一致を検出するEXORゲー
ト54により構成され、EXORゲート54の出力信号
は、クロックバッファ12を構成するNANDゲート2
0の他方の入力端子に入力されている。
【0018】制御回路18は、比較回路16の比較結果
が一致のときに、すなわち、図示例の場合には、EXO
Rゲート54の出力信号がローレベルのときにクロック
バッファ12を停止させ、比較回路16の比較結果が不
一致のときに、すなわち、EXORゲート54の出力信
号がハイレベルのときに、クロックバッファ12を動作
させるように制御するものであって、図示例において
は、クロックバッファ12のNANDゲート20を共有
して構成されている。
【0019】図示例のフリップフロップ10において
は、比較回路16により、フリップフロップ10が現在
保持しているデータ、すなわち、保持回路14のスレー
ブラッチ34を構成するインバータ52の出力信号と、
フリップフロップ10のデータ入力端子28を介して入
力される入力データとが比較される。その結果、比較回
路16を構成するEXORゲート54からは、両者が一
致しているときにローレベルが出力され、不一致のとき
にはハイレベルが出力される。
【0020】ここで、EXORゲート54からローレベ
ルが出力された場合、すなわち、フリップフロップ10
が現在保持しているデータと、入力データとが一致して
いる場合、クロック信号は、制御回路18を構成するN
ANDゲート20によりゲートされ、内部クロックC
K,CK_は、クロック信号にかかわらず停止される。
すなわち、図示例のフリップフロップ10においては、
内部クロックCK,CK_は、それぞれローレベルおよ
びハイレベルとされる。
【0021】これとは逆に、EXORゲート54からハ
イレベルが出力された場合、すなわち、フリップフロッ
プ10が現在保持しているデータと入力データとが不一
致の場合、制御回路18およびクロックバッファ12を
構成するNANDゲート20が動作状態とされ、クロッ
ク信号は、クロックバッファ12を構成するNANDゲ
ート20およびインバータ24によりバッファリングさ
れ、これに応じて内部クロックCK,CK_が生成され
る。
【0022】なお、内部クロックCK,CK_が生成さ
れた後の動作については、図2に示される従来のフリッ
プフロップ56の場合と同じである。
【0023】このように、図示例のフリップフロップ1
0においては、クロックの動作周波数よりも低いデータ
の論理変化によってクロックバッファ12を動作させる
ようにしたため、消費電力を低減することができる。ま
た、フリップフロップ10内部の構成を変更したため、
従来のフリップフロップ56と入力端子および出力端子
に互換性があり、従来のフリップフロップ56を本発明
に係わるフリップフロップ10に置換するだけでよく、
例えばゲーティドクロックを適用する場合のように回路
を変更する面倒がないという利点がある。
【0024】以上、本発明の半導体装置について詳細に
説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明
の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更を
してもよいのはもちろんである。例えば、上記実施例に
おいては、本発明の半導体装置において用いられるフリ
ップフロップとして、D型フリップフロップを一例とし
て挙げたが、本発明は、従来公知のあらゆるフリップフ
ロップに適用可能であることは言うまでもないことであ
る。
【0025】
【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明の半導
体装置は、現在保持しているデータと入力データとを比
較し、入力データが、現在保持しているデータと異なる
場合にのみクロックバッファを動作させ、入力データを
保持するように構成したフリップフロップを有するもの
である。従って、本発明の半導体装置においては、クロ
ック信号の動作周波数よりも低い、入力データの論理変
化のタイミングでフリップフロップが動作するため、従
来のフリップフロップと比較して消費電力を大幅に削減
することができる。また、フリップフロップの内部構造
自体を変更したため、従来のフリップフロップに対して
入力端子および出力端子の点で互換性があり、論理ゲー
トの追加や配線の接続の変更等の回路変更の面倒がな
い。すなわち、本発明の半導体装置によれば、単に、従
来のフリップフロップを使用していたところに、本発明
に係わるフリップフロップを使用するだけで、半導体装
置全体の消費電力を削減することができるという利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置において用いられるフリ
ップフロップの一実施例の構成回路図である。
【図2】 従来のフリップフロップの一例の構成回路図
である。
【図3】 ゲーティドクロックを適用した従来のフリッ
プフロップの一例の構成回路図である。
【符号の説明】
10,56,62 フリップフロップ 12,58 クロックバッファ 14 保持回路 16 比較回路 18 制御回路 20 NANDゲート 22,24,38,40,46,48,52 インバー
タ 26 クロック入力端子 28 データ入力端子 30 データ出力端子 32 マスターラッチ 34 スレーブラッチ 36 クロックドインバータ 42,44,50 トランスファゲート 54,61 EXORゲート 60 ANDゲート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロック信号をバッファリングし、内部ク
    ロック信号を生成するクロックバッファと、このクロッ
    クバッファにより生成された内部クロック信号に応じて
    入力データを保持し、出力データとして出力する保持回
    路とを有するフリップフロップを用いた半導体装置であ
    って、 前記フリップフロップは、さらに、現在保持しているデ
    ータと前記入力データとを比較する比較回路と、この比
    較回路の比較結果が一致のときに、前記クロックバッフ
    ァを停止させ、前記比較回路の比較結果が不一致のとき
    に、前記クロックバッファを動作させる制御回路とを有
    することを特徴とする半導体装置。
JP8325082A 1996-12-05 1996-12-05 半導体装置 Withdrawn JPH10163820A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005130493A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Samsung Electronics Co Ltd 入力信号のトランジション区間で安定的に動作するパスゲート回路、これを備えるセルフリフレッシュ回路、及びパスゲート回路の制御方法
JP2006067559A (ja) * 2004-07-27 2006-03-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路
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