[发明专利]半导体集成电路

说明书

相关申请交叉引用

于2016年5月9日提交的日本专利申请号2016-093696的公开内容，包括说明书，附图和摘要的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，并且特别地，可适用于可以通过寄存器设置来调整操作频率并并且还可以改变操作模式的半导体集成电路。

背景技术

在诸如微型计算机的半导体集成电路(LSI：大规模集成电路)中，存在必须执行诸如高速数据计算的高速处理的情况，并并且也存在无需高速处理的情况，例如在诸如外部中断的待机状态下。因此，而在由程序执行高速处理的情况下使用高速时钟并并且出于降低功耗的目的在待机状态下将其切换为低速时钟的使用模式是普遍的。

因此，构造微计算机的硬件以便可通过内部生成多种类型频率的时钟并切换操作时钟的方法来适当地改变操作时钟的频率。例如，针对由内部安装或外部安装的振荡器生成的时钟通过使用PLL(锁相环)来生成高速时钟，并并且通过分频时钟来生成低速时钟。还生成由用于时钟的诸如32kHz振荡器的多个振荡器生成的低速时钟。微计算机具有操作时钟频率可由程序适当地切换的构造。

如上所述，微计算机必须由从低速时钟至高速时钟的各种频率的时钟来操作。当调整内部电路的晶体管的电流驱动能力以便可以执行高速操作并也能在低速时钟下借助该能力执行操作时，晶体管具有大于在低速时钟范围内必需的电流驱动能力，并且功率效率劣化。为了解决该问题并降低功耗，常规地，例如已经采用了一下各种措施。

(1)在低速时钟下，降低内部降压调节器的电压以抑制功耗。

(2)在低速时钟下，降低内部降压调节器的电流供应能力或减少其数量以减少调节器的固定电流。

(3)在内部存储器中，在高速时钟下操作时，灵敏放大器始终操作以进行高速读取。在低速时钟下操作时，灵敏放大器仅在生成读取请求时操作。

另一方面，如下提出检测从半导体集成电路外部供应的时钟信号的频率(低/高)和范围并且改变供应至内部电路的电源电压或改变操作的技术。

在专利文献1中，公开了一种集成电路，其具有作为检测输入时钟信号的频率的电路手段的微分电路，积分电路以及比较器。输入时钟信号由微分电路微分并且随后，在积分电路中处理所得到的信号以输出取决于频率的电压电平。通过比较器比较电压电平与预定电平。当输入标准时钟时，频率较高，因此积分电路的输出电平较高并超过预定电平。另一方面，当输入用于测试的时钟时，频率较低，因此积分电路的输出电平较低并且不超过预定电平。通过根据比较器的输出在正常操作模式和测试模式之间切换操作模式，变得无需进一步供应模式切换端子，并且不会增加端子数量。

在专利文献2中，公开了一种集成电路装置，其具有能根据系统的操作速度改变供应至功能电路块的操作电压的操作电压切换装置。操作电压切换装置具有检测输入时钟的频率的频率检测电路、生成多个操作电压的低压电源电路、以及根据检测到的频率来选择操作电压的电源选择电路。

在专利文献3中，公开了一种半导体装置，其可通过根据输入时钟同步信号来确定操作是高速操作还是低速操作并切换内部电路而能够适于任意高速操作和低功耗操作。半导体装置包括针对供应的输入时钟生成具有预定相位关系的内部时钟的时钟生成电路，基于时钟生成电路的内部信号确定输入时钟的周期的确定电路，以及根据确定电路的确定结果切换操作模式的内部电路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本未审专利申请公布号昭和57(1982)-111714

专利文献2：日本未审专利申请公布号昭和58(1983)-171842

专利文献3：日本未审专利申请公布号平成10(1998)-209284

发明内容

在半导体集成电路中，特别地，在诸如微计算机的常规半导体集成电路中，通过寄存器设置等，可在较宽范围内动态地改变操作频率。这种半导体集成电路中的内部电路具有根据操作频率的各种操作模式，并且该操作频率可通过寄存器设置而自由地改变。寄存器设置以指定操作频率以及寄存器设置以指定内部电路的操作模式这两者均在被执行的程序中进行。但是，因为内部电路的操作模式必须与操作频率的设置的改变相关联地适当改变，因此存在程序设计员的负担过重的问题。