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JP5582064B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description

本発明は、クロックに同期して動作する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device that operates in synchronization with a clock.

集積回路を搭載した現状の半導体装置、特に大規模な集積回路を搭載した半導体は、同期回路を元にして設計されている。同期回路設計では、演算処理を行うゲート回路などを含む組み合わせ回路の間に、フリップフロップ(FF)などの記憶素子を設け、集積回路全体へ供給されるクロック信号に同期して記憶素子を動作させ、組合せ回路間でのデータの受け渡しを制御する。以下、記憶素子としてFFを利用する場合を例として説明する。FFなどの記憶素子には、セットアップ時間、ホールド時間と呼ばれる性能指標がある。   Current semiconductor devices equipped with integrated circuits, particularly semiconductors equipped with large-scale integrated circuits, are designed based on synchronous circuits. In synchronous circuit design, a storage element such as a flip-flop (FF) is provided between combinational circuits including a gate circuit that performs arithmetic processing, and the storage element is operated in synchronization with a clock signal supplied to the entire integrated circuit. Controls the data transfer between combinational circuits. Hereinafter, a case where an FF is used as a storage element will be described as an example. Memory elements such as FF have performance indexes called setup time and hold time.

図1は、FFのセットアップ時間およびホールド時間を説明する図である。セットアップ時間は、クロックCLKの変化エッジ(ここでは立上りエッジ)の前の所定時間であり、セットアップ時間までには、データがあらかじめ確定していなければならない。ホールド時間は、クロックCLKの変化エッジ(ここでは立上りエッジ)の後の所定時間であり、CLKの変化後も、ホールド時間の間、データが同じ値を保持しなければならない。図1の中央に示すように、セットアップ時間中に入力データが変化した場合、また図1の右側に示すように、ホールド時間内に入力データが変化した場合、FFがどのようなデータを取り込んで保持するか保証されない。言い換えれば、FFの動作は保証されない。セットアップ時間およびホールド時間を満たさないことによるFFの誤動作を、タイミングエラーと呼ぶ。   FIG. 1 is a diagram for explaining the setup time and hold time of the FF. The setup time is a predetermined time before the changing edge (the rising edge in this case) of the clock CLK, and the data must be determined in advance by the setup time. The hold time is a predetermined time after the change edge (the rising edge in this case) of the clock CLK, and the data must hold the same value during the hold time even after the change of CLK. As shown in the center of FIG. 1, if the input data changes during the setup time, or if the input data changes within the hold time as shown on the right side of FIG. Not held or guaranteed. In other words, the operation of the FF is not guaranteed. A malfunction of the FF due to failure to satisfy the setup time and hold time is called a timing error.

同期回路設計では、各FF間の処理を同じ時間になるように設計することで、回路を間断なく動作させて処理能力を向上させることが、高速動作を実現する上で重要である。しかし、各回路の処理時間は、設計時の誤差や製造時のばらつきによって厳密に同じにすることはできない。そこで、これらの時間差は設計時に、タイミングマージンとして考慮して設計する。   In the synchronous circuit design, it is important to improve the processing capability by operating the circuit without interruption by designing the processing between the FFs to have the same time. However, the processing time of each circuit cannot be made exactly the same due to design errors and manufacturing variations. Therefore, these time differences are designed in consideration of the timing margin at the time of design.

図2は、回路設計において考慮するタイミングマージンを説明する図であり、(A)がセットアップ時間を、(B)がホールド時間を説明する。   2A and 2B are diagrams for explaining timing margins to be considered in circuit design. FIG. 2A illustrates setup time and FIG. 2B illustrates hold time.

第1の条件は、図2の(A)に示すように、組み合わせ回路の遅延時間とFFのセットアップ時間とセットアップマージンの和が、1クロックサイクル以内であることである。第2の条件は、図2の(B)に示すように、FFのホールと時間とホールドマージンの和が、組み合わせ回路の遅延時間以内であることである。両方の条件が、回路の全てのパスで成立することが必要であり、設計時に組み合わせ回路の遅延時間をこれらの条件を満たすように調整する。   As shown in FIG. 2A, the first condition is that the sum of the delay time of the combinational circuit, the setup time of the FF, and the setup margin is within one clock cycle. The second condition is that, as shown in FIG. 2B, the sum of the FF hole, time and hold margin is within the delay time of the combinational circuit. Both conditions must be satisfied in all paths of the circuit, and the delay time of the combinational circuit is adjusted so as to satisfy these conditions at the time of design.

近年、微細化により、トランジスタばらつきの影響が大きくなっている。また、回路動作を低電圧化すると、ばらつきの影響はさらに大きくなる。トランジスタばらつきは、回路の遅延時間に影響を与えるため、ばらつきが大きいと、タイミング設計で大きなマージンが必要となる。必要なマージンが大きくなると、回路動作で許容される時間が減少するため、必要なマージンが大きくなりすぎると、回路動作に必要な時間が確保できず、所望の設計が行えない。   In recent years, due to miniaturization, the influence of transistor variation has become larger. Further, when the circuit operation is performed at a low voltage, the influence of the variation is further increased. Transistor variation affects the delay time of the circuit. If the variation is large, a large margin is required for timing design. When the necessary margin increases, the time allowed for the circuit operation decreases. Therefore, when the necessary margin becomes too large, the time necessary for the circuit operation cannot be secured and the desired design cannot be performed.

たとえば、ディープサブミクロンの半導体プロセスでは、標準電圧および室温などの標準条件では設計できたチップでも、トランジスタばらつきにより、同一チップ内で同一回路にも関わらず遅延ばらつきが50%程度異なることが起こり得る。このばらつきは低電圧になるとより顕著になり、0.5Vの電源電圧では、速い回路と遅い回路で遅延時間が数倍違うことが起こる。これを設計マージンで解決しようとすると、回路の動作周期の半分以上にもわたる大きなマージンが必要になり、低速の動作速度(1クロックサイクルが長い)でしか動作できないことになり、所望の動作速度を実現できない。   For example, in a deep submicron semiconductor process, even if a chip can be designed under standard conditions such as standard voltage and room temperature, delay variation may vary by about 50% despite the same circuit within the same chip due to transistor variations. . This variation becomes more conspicuous when the voltage is low. With a power supply voltage of 0.5 V, the delay time may be several times different between a fast circuit and a slow circuit. In order to solve this problem with the design margin, a large margin over half the circuit operation cycle is required, and the device can operate only at a low operation speed (long one clock cycle). Cannot be realized.

2組の動作タイミングを変えたFFと、排他的論理和(XOR)回路を用いて、同期式集積回路の動作タイミングエラーを取得し、さらに取得したエラーを用いて電源電圧または基板電位を制御することにより、タイミングエラーを補償する技術が提案されている。   Using two sets of FFs with different operation timings and an exclusive OR (XOR) circuit, an operation timing error of the synchronous integrated circuit is acquired, and further, the power supply voltage or the substrate potential is controlled using the acquired error. Thus, techniques for compensating for timing errors have been proposed.

しかし、電源電圧制御によりタイミングエラーの問題を解決することは可能であるが、電圧制御可能な電源回路を新たに設計する、もしくは電源電圧を切り替える電源スイッチの設計と、効果的な電源分配の仕組み、電源領域の切り分けのなどの検討が必要である。これは、これまでの設計手法に比べて、大幅な設計工数の増加を招く。また、細かい粒度での電源変更は困難のため、タイミングエラーが発生したパスのみへの補償は行えない。   However, although it is possible to solve the timing error problem by controlling the power supply voltage, a new power supply circuit that can control the voltage, or a power switch that switches the power supply voltage, and an effective power distribution mechanism It is necessary to consider the separation of the power supply area. This leads to a significant increase in design man-hours compared to the conventional design methods. In addition, since it is difficult to change the power supply with fine granularity, it is not possible to compensate only for the path where the timing error has occurred.

特表2009−512200号公報Special table 2009-512200 gazette

実施形態によれば、タイミングエラーに起因する動作不良を低減した半導体装置が提供される。   According to the embodiment, a semiconductor device in which operation failures due to timing errors are reduced is provided.

発明の一観点によれば、組合せ回路と、クロックに応じて、組合せ回路が出力するデータを取り込んで保持する少なくとも1個の記憶素子と、クロックを供給するクロック信号線と、を備え、少なくとも1個の記憶素子は、記憶素子に供給する前記クロックを遅延させ、遅延時間が可変の少なくとも1個の可変遅延素子を、備え、可変遅延素子が出力する遅延クロックに応じて、当該記憶素子が正常に動作するか否かを検出し、正常に動作するか否かの検出結果に応じて可変遅延素子の遅延時間を変化させるタイミングエラー検出機能付き記憶素子である半導体装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a combination circuit, at least one storage element that captures and holds data output from the combination circuit according to a clock, and a clock signal line that supplies the clock are provided. Each storage element includes at least one variable delay element that delays the clock supplied to the storage element and has a variable delay time, and the storage element is normal according to the delay clock output by the variable delay element There is provided a semiconductor device that is a memory element with a timing error detection function that detects whether or not to operate normally and changes the delay time of the variable delay element according to the detection result of whether or not to operate normally.

上記の観点によれば、半導体装置におけるタイミングエラーに起因する動作不良を低減でき、半導体装置の歩留まりを改善し、半導体装置の動作速度を向上することができる。   According to the above aspect, it is possible to reduce malfunction due to timing errors in the semiconductor device, improve the yield of the semiconductor device, and improve the operation speed of the semiconductor device.

図1は、FFのセットアップ時間およびホールド時間を説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the setup time and hold time of the FF. 図2は、回路設計において考慮するタイミングマージンを説明する図であり、(A)がセットアップ時間を、(B)がホールド時間を説明する。2A and 2B are diagrams for explaining timing margins to be considered in circuit design. FIG. 2A illustrates setup time and FIG. 2B illustrates hold time. 図3は、第1実施形態の半導体装置の内部構成を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the internal configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. 図4は、タイミングエラー検出機能付き記憶素子および遅延素子の回路構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration of the memory element with a timing error detection function and the delay element. 図5は、第1遅延素子の一例の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of an example of the first delay element. 図6は、第1遅延素子の別の例の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of another example of the first delay element. 図7は、2ビット飽和カウンタの回路例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit example of a 2-bit saturation counter. 図8は、第2可変遅延素子の回路図を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a circuit diagram of the second variable delay element. 図9は、半導体素子における、電源電圧と、遅延時間、および遅延時間のばらつき(σ)と遅延時間(μ)の比(σ/μ)の関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the power supply voltage, delay time, and delay time variation (σ) to delay time (μ) ratio (σ / μ) in the semiconductor element. 図10は、第1実施形態の半導体装置の図4に示したタイミングエラー検出機能付き記憶素子部分の動作を示すタイムチャートである。FIG. 10 is a time chart showing the operation of the memory element portion with the timing error detection function shown in FIG. 4 of the semiconductor device of the first embodiment. 図11は、第1実施形態の半導体装置において、電源投入後や動作電圧変更後の第1可変遅延素子および第2可変遅延素子の遅延時間を設定するキャリブレーション動作を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing a calibration operation for setting the delay times of the first variable delay element and the second variable delay element after the power is turned on or the operating voltage is changed in the semiconductor device of the first embodiment. 図12は、第2実施形態の半導体装置の全体構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an overall configuration of a semiconductor device according to the second embodiment. 図13は、第2実施形態の半導体装置におけるキャリブレーション動作を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing the calibration operation in the semiconductor device of the second embodiment. 図14は、第3実施形態の半導体装置の内部構成を説明する図である。FIG. 14 is a diagram illustrating the internal configuration of the semiconductor device of the third embodiment. 図15は、タイミングエラー検出機能付き記憶素子の回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram of a memory element with a timing error detection function. 図16は、第3実施形態において、各タイミングエラー検出機能付き記憶素子の第1可変遅延素子を直列に接続して、各第1可変遅延素子で遅延した遅延クロックを各タイミングエラー検出機能付き記憶素子に供給する様子を示す図である。FIG. 16 shows the third embodiment in which the first variable delay elements of the storage elements with timing error detection function are connected in series, and the delay clock delayed by each first variable delay element is stored with each timing error detection function. It is a figure which shows a mode that it supplies to an element. 図17は、第4実施形態の半導体装置の16ビットのデータパス部分の回路構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a circuit configuration of a 16-bit data path portion of the semiconductor device according to the fourth embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。   Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

図3は、第1実施形態の半導体装置の内部構成を説明する図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating the internal configuration of the semiconductor device according to the first embodiment.

第1実施形態の半導体装置は、クロックCLKに同期して動作する同期式集積回路を搭載している。同期式集積回路は、演算処理を行うゲート回路などを含む組み合わせ回路1A、1B、1Cなどと、組み合わせ回路1A、1B、1Cなどの間に設けられたフリップフロップ(FF)2A、2B、2C、2Dなどの記憶素子と、を有する。FF2A、2B、2C、2Dは、クロック信号線3を介して供給されるクロックCLKに同期して動作し、データ線6を介して供給される組み合わせ回路間のデータの受け渡しを制御する。   The semiconductor device of the first embodiment is equipped with a synchronous integrated circuit that operates in synchronization with the clock CLK. The synchronous integrated circuit includes combinational circuits 1A, 1B, and 1C including gate circuits that perform arithmetic processing, and flip-flops (FF) 2A, 2B, and 2C provided between the combinational circuits 1A, 1B, and 1C. Storage elements such as 2D. The FFs 2 </ b> A, 2 </ b> B, 2 </ b> C, and 2 </ b> D operate in synchronization with the clock CLK supplied via the clock signal line 3 and control data transfer between combinational circuits supplied via the data line 6.

半導体装置の動作を試験するために、スキャンチェーンを形成することが行われる。スキャンチェーンは、半導体装置内に設けられるFFとして、スキャン入力およびスキャン出力が可能なフリップフロップ(FF)を使用し、これらのFFをスキャンラインで接続することにより形成する。スキャン入力動作時には、スキャン入力データSCIを、クロックに同期して各FFで順にシフトさせて、各FFを所定の値を保持した状態に設定する。設定終了後、通常の動作を所定クロック数文行った後、スキャン出力動作に切り換えて、各FFの保持している値を順に読み出して、所定の値の列に一致するかを判定することにより、半導体装置が正常に動作するかを確認する。スキャンチェーンについては広く知られているので、これ以上の説明は省略する。   In order to test the operation of the semiconductor device, a scan chain is formed. The scan chain is formed by using flip-flops (FF) capable of scan input and scan output as FFs provided in the semiconductor device, and connecting these FFs by a scan line. During the scan input operation, the scan input data SCI is sequentially shifted by each FF in synchronization with the clock, and each FF is set to a state holding a predetermined value. After completing the setting, perform normal operation for a predetermined number of clocks, then switch to scan output operation, sequentially read the values held in each FF, and determine whether they match a predetermined value column Check whether the semiconductor device operates normally. Since the scan chain is widely known, further explanation is omitted.

第1実施形態の半導体装置でも、FF2A、2B、2C、2Dでスキャンチェーンを形成し、FF2A、2B、2C、2Dを所定の値を保持した状態に設定できるようにする。具体的には、FF2A、2B、2C、2Dの順にスキャンライン4で接続し、スキャンモードに設定し、クロックCLKに同期してスキャン入力データSCIをFF2A、2B、2C、2Dの順にシフトして、FF2A、2B、2C、2Dに所定の値を設定する。   Also in the semiconductor device of the first embodiment, a scan chain is formed by FFs 2A, 2B, 2C, and 2D so that the FFs 2A, 2B, 2C, and 2D can be set to a state in which a predetermined value is held. Specifically, the scan lines 4 are connected in the order of FF2A, 2B, 2C, and 2D, the scan mode is set, and the scan input data SCI is shifted in the order of FF2A, 2B, 2C, and 2D in synchronization with the clock CLK. , FF2A, 2B, 2C, and 2D are set to predetermined values.

第1実施形態の半導体装置では、FF2A、2B、2C、2Dのうちの任意のFF(ここではFF2Cおよび2D)を、後述するタイミングエラー検出回路を有するタイミングエラー検出機能付き記憶素子としている。どのFFをタイミングエラー検出機能付き記憶素子とするかは、前段の組合せ回路からの出力の遅延時間を考慮して、設計時に決定される。具体的には、遅延時間が大きな組合せ回路の後段に設けるFFを、タイミングエラー検出機能付き記憶素子とする。図3の例では、組合せ回路1Aおよび1Cからの出力の遅延時間は小さく、組合せ回路1Bからの出力の遅延時間は大きいので、組合せ回路1Bの後段のFF2Cをタイミングエラー検出機能付き記憶素子とする。さらに、後述するように、組合せ回路1Cからの出力の遅延時間も大きくなることが予測されるので、組合せ回路1Cの後段のFF2Dをタイミングエラー検出機能付き記憶素子とする。また、タイミングエラー検出機能付き記憶素子2Cおよび2Dには、後述する第2遅延素子の遅延時間を設定するデータDSがDS信号線5を介して供給される。   In the semiconductor device of the first embodiment, any FF (FF2C and 2D in this case) of the FFs 2A, 2B, 2C, and 2D is a memory element with a timing error detection function having a timing error detection circuit described later. Which FF is a memory element with a timing error detection function is determined at the time of design in consideration of the delay time of the output from the preceding combinational circuit. Specifically, an FF provided in the subsequent stage of the combinational circuit having a large delay time is a storage element with a timing error detection function. In the example of FIG. 3, since the delay time of the outputs from the combinational circuits 1A and 1C is small and the delay time of the output from the combinational circuit 1B is large, the FF2C at the subsequent stage of the combinational circuit 1B is used as a memory element with a timing error detection function. . Furthermore, as will be described later, since the delay time of the output from the combinational circuit 1C is also expected to increase, the subsequent stage FF2D of the combinational circuit 1C is used as a memory element with a timing error detection function. Data DS for setting a delay time of a second delay element to be described later is supplied to the memory elements 2C and 2D with a timing error detection function via the DS signal line 5.

第1実施形態の半導体装置では、さらに、タイミングエラー検出機能付き記憶素子2Cおよび2DにクロックCLKを供給するクロック信号線3に、遅延素子11Aおよび11Bが設けられている。図示のように、遅延素子11Aおよび11Bは、メインのクロック信号線3から分岐したタイミングエラー検出機能付き記憶素子2Cおよび2DのみにクロックCLKを供給するクロック信号線に設ける。なお、図示していないが、通常のFF2Aおよび2BにクロックCLKを供給するクロック信号線に、遅延素子11Aおよび11Bの最小遅延時間に等しい遅延時間を生じるバッファを設けることが望ましい。なお、タイミングエラー検出機能付き記憶素子2Cまたは2Dと遅延素子11Aまたは11Bの組合せを、タイミングエラー検出機能付き記憶素子として説明する場合がある。   In the semiconductor device of the first embodiment, the delay elements 11A and 11B are further provided on the clock signal line 3 that supplies the clock CLK to the memory elements 2C and 2D with timing error detection function. As shown in the figure, the delay elements 11A and 11B are provided on the clock signal line that supplies the clock CLK only to the memory elements 2C and 2D with timing error detection function branched from the main clock signal line 3. Although not shown, it is desirable to provide a buffer that generates a delay time equal to the minimum delay time of the delay elements 11A and 11B on the clock signal line that supplies the clock CLK to the normal FFs 2A and 2B. A combination of the memory element 2C or 2D with timing error detection function and the delay element 11A or 11B may be described as a memory element with timing error detection function.

図4は、上記のタイミングエラー検出機能付き記憶素子の回路構成を示す図であり、第1遅延素子12および第2遅延素子13が遅延素子11Aまたは11Bに対応する。   FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of the memory element with the timing error detection function, and the first delay element 12 and the second delay element 13 correspond to the delay element 11A or 11B.

上記のように、遅延素子11Aまたは11Bは、第1遅延素子12と第2遅延素子13の組で実現される。第1遅延素子12は、クロック信号線3を介して供給されるクロックCLKを遅延して第1遅延クロックを出力する。第1遅延素子12の遅延時間は、可変で、ANDゲート25から供給されるエラー信号ERRORが「高(H)」の時に増加し、リセット信号RESETで初期値に戻る。クロック信号線3を介して供給されるクロックCLKは、次段のFFまたはタイミングエラー検出機能付き記憶素子にクロックCLK−NEXTとして供給される。第2遅延素子13は、第1遅延素子12の出力する第1遅延クロックをさらに遅延して第2遅延クロックを出力する。第2遅延素子13の遅延時間は、可変で、DS信号線5を介して供給されるデータDSにより設定される。   As described above, the delay element 11 </ b> A or 11 </ b> B is realized by a set of the first delay element 12 and the second delay element 13. The first delay element 12 delays the clock CLK supplied via the clock signal line 3 and outputs a first delay clock. The delay time of the first delay element 12 is variable, increases when the error signal ERROR supplied from the AND gate 25 is “high (H)”, and returns to the initial value by the reset signal RESET. The clock CLK supplied via the clock signal line 3 is supplied as the clock CLK-NEXT to the next stage FF or the memory element with timing error detection function. The second delay element 13 further delays the first delay clock output from the first delay element 12 and outputs the second delay clock. The delay time of the second delay element 13 is variable and is set by the data DS supplied via the DS signal line 5.

タイミングエラー検出機能付き記憶そしは、第1記憶素子(FF)22と、第2記憶素子(FF)23と、EXORゲート24と、ANDゲート25と、をさらに有する。第1FF22は、第1遅延クロックに応じて、データ信号線6を介して供給される前段の組合せ回路の出力するデータDATAを取り込んで(ラッチして)保持する。第2FF23は、第2遅延クロックに応じて、データ信号線6を介して供給される前段の組合せ回路の出力するデータDATAをラッチして保持する。第2FF23の出力が、後段の組合せ回路の入力になる。したがって、第1FF22と第2FF23は、第2遅延素子13の遅延時間分だけ異なるタイミングで、ラッチ動作を行う。EXORゲート24は、第1FF22と第2FF23の出力が一致するかを判定し、一致する場合には「低(L)」を、不一致の場合には「高(H)」を出力する。ANDゲート25は、EXORゲート24の出力とクロックCLKを反転した信号の論理和を演算してエラー信号ERRORを発生する。したがって、エラー信号ERRORは、EXORゲート24の出力がH、すなわち第1FF22と第2FF23の出力が不一致の時に、CLKに応じて発生され、それ以外の時には、Lを維持する。   The memory with timing error detection function further includes a first memory element (FF) 22, a second memory element (FF) 23, an EXOR gate 24, and an AND gate 25. The first FF 22 takes in (latches) and holds the data DATA output from the preceding combination circuit supplied via the data signal line 6 in accordance with the first delay clock. The second FF 23 latches and holds the data DATA output from the preceding combination circuit supplied via the data signal line 6 according to the second delay clock. The output of the second FF 23 becomes the input of the subsequent combinational circuit. Therefore, the first FF 22 and the second FF 23 perform a latch operation at a timing that differs by the delay time of the second delay element 13. The EXOR gate 24 determines whether the outputs of the first FF 22 and the second FF 23 match, and outputs “low (L)” if they match, and “high (H)” if they do not match. The AND gate 25 calculates the logical sum of the output of the EXOR gate 24 and the signal obtained by inverting the clock CLK, and generates an error signal ERROR. Therefore, the error signal ERROR is generated according to CLK when the output of the EXOR gate 24 is H, that is, when the outputs of the first FF 22 and the second FF 23 do not coincide with each other, and remains L at other times.

図5は、第1遅延素子12の一例の回路図である。   FIG. 5 is a circuit diagram of an example of the first delay element 12.

図5に示すように、第1遅延素子12は、2ビット飽和カウンタ30と、バッファ31と、セレクタ32と、直列に接続されたバッファ33およびバッファ34と、セレクタ35と、を有する。2ビット飽和カウンタ30は、リセット信号RESETがインアクティブ時にカウント値がクリアされ、RESETがインアクティブの間、エラー信号ERRORの変化をカウントしてカウント値が増加する。ここでは、2ビット飽和カウンタ30であるから、2ビットの値BIT0およびBIT1を出力し、カウント値は0、1、2、3のいずれかである。セレクタ32は、BIT0が“0”の時には直接入力されるCLKを、“1”の時にはバッファ31の出力を選択する。セレクタ35は、BIT1が“0”の時にはセレクタ32の出力を、“1”の時にはバッファ34の出力を選択する。カウント値は3で飽和に、その状態を維持する。   As shown in FIG. 5, the first delay element 12 includes a 2-bit saturation counter 30, a buffer 31, a selector 32, a buffer 33 and a buffer 34 connected in series, and a selector 35. The count value of the 2-bit saturation counter 30 is cleared when the reset signal RESET is inactive, and while the RESET is inactive, the count value increases by counting the change in the error signal ERROR. Since the 2-bit saturation counter 30 is used here, 2-bit values BIT0 and BIT1 are output, and the count value is 0, 1, 2, or 3. The selector 32 selects the directly input CLK when BIT0 is “0”, and the output of the buffer 31 when “1”. The selector 35 selects the output of the selector 32 when BIT1 is “0”, and selects the output of the buffer 34 when “1”. The count value is 3 and is saturated.

したがって、2ビット飽和カウンタ30のカウント値が“0”の時には、クロックCLKは、セレクタ32および35を介してFF22に供給される。この時の遅延時間は、セレクタ32とセレクタ35の遅延時間の和であり、第1遅延素子12の最小遅延時間となる。 カウント値が“1”の時には、クロックCLKは、バッファ31、セレクタ32および35を介してFF22に供給され、その遅延時間は、最小遅延時間とバッファ31の遅延時間の和である。カウント値が“2”の時には、クロックCLKは、セレクタ32、バッファ33と34およびセレクタ35を介してFF22に供給され、その遅延時間は、最小遅延時間とバッファ33およびバッファ34の遅延時間の和である。カウント値が“3”の時には、クロックCLKは、バッファ31、セレクタ32、バッファ33と34およびセレクタ35を介してFF22に供給され、その遅延時間は、最小遅延時間とバッファ31、バッファ33およびバッファ34の遅延時間の和である。以上のようにして、FF22に供給されるクロックの遅延時間を変化させることができる。   Therefore, when the count value of the 2-bit saturation counter 30 is “0”, the clock CLK is supplied to the FF 22 via the selectors 32 and 35. The delay time at this time is the sum of the delay times of the selector 32 and the selector 35 and is the minimum delay time of the first delay element 12. When the count value is “1”, the clock CLK is supplied to the FF 22 via the buffer 31 and the selectors 32 and 35, and the delay time is the sum of the minimum delay time and the delay time of the buffer 31. When the count value is “2”, the clock CLK is supplied to the FF 22 via the selector 32, the buffers 33 and 34, and the selector 35, and the delay time is the sum of the minimum delay time and the delay times of the buffer 33 and the buffer 34. It is. When the count value is “3”, the clock CLK is supplied to the FF 22 via the buffer 31, the selector 32, the buffers 33 and 34, and the selector 35, and the delay time is the minimum delay time, the buffer 31, the buffer 33, and the buffer. This is the sum of 34 delay times. As described above, the delay time of the clock supplied to the FF 22 can be changed.

図6は、第1遅延素子12の別の例の回路図である。この第1遅延素子12は、2ビット飽和カウンタ30と、インバータ41および42と、3個のゲーテッドインバータ44と、バッファ43と、を組み合わせた可変遅延素子である。2ビット飽和カウンタ30は、図5の回路と同じ動作を行う。3個のゲーテッドインバータ44の出力電流の合計は、インバータ41の出力電流よりも小さくなるように設計されている。2ビット飽和カウンタ30のカウント値によって、インバータ41の出力を打ち消す電流を出力するゲーテッドインバータ44の動作数を0個から3個の間で切り替える。ゲーテッドインバータ44の出力と、インバータ41の値は、ノードAで打ち消しあう。インバータ41の出力電流は、ゲーテッドインバータ44 の出力電流の合計よりも大きいため、最終的にはノードAの値はインバータ41で定まる値となるが、ノードAの信号波形の傾きはなだらかになる。動作するゲーテッドインバータ44の個数が多くなると、信号波形の傾きは緩くなる。インバータ42の論理閾値は一定のため、ノードAでの信号波形の傾きが緩いほど、インバータ41の入力からインバータ42の出力までの遅延時間は長くなる。ゲーテッドインバータ44の動作数を、2ビット飽和カウンタ30のカウント値で切り替えることによって、遅延時間を4段階に制御できる。   FIG. 6 is a circuit diagram of another example of the first delay element 12. The first delay element 12 is a variable delay element in which a 2-bit saturation counter 30, inverters 41 and 42, three gated inverters 44, and a buffer 43 are combined. The 2-bit saturation counter 30 performs the same operation as the circuit of FIG. The total output current of the three gated inverters 44 is designed to be smaller than the output current of the inverter 41. Depending on the count value of the 2-bit saturation counter 30, the number of operations of the gated inverter 44 that outputs a current that cancels the output of the inverter 41 is switched between 0 and 3. The output of the gated inverter 44 and the value of the inverter 41 cancel each other out at the node A. Since the output current of the inverter 41 is larger than the total output current of the gated inverter 44, the value of the node A finally becomes a value determined by the inverter 41, but the slope of the signal waveform of the node A becomes gentle. As the number of gated inverters 44 that operate increases, the slope of the signal waveform becomes gentle. Since the logical threshold value of the inverter 42 is constant, the delay time from the input of the inverter 41 to the output of the inverter 42 becomes longer as the slope of the signal waveform at the node A becomes gentler. By switching the number of operations of the gated inverter 44 by the count value of the 2-bit saturation counter 30, the delay time can be controlled in four stages.

図7は、図5および図6に示した2ビット飽和カウンタ30の回路例を示す図である。このような回路構成は広く知られているので、説明は省略するが、リセット信号RESETに応じてカウント値が0にリセットされ、エラー信号ERRORはHの時に、CLKに応じてカウント値が増加する。   FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit example of the 2-bit saturation counter 30 illustrated in FIGS. 5 and 6. Since such a circuit configuration is widely known, the description is omitted, but the count value is reset to 0 in response to the reset signal RESET, and the count value increases in response to CLK when the error signal ERROR is H. .

図8は、第2可変遅延素子13の回路図を示す図である。この回路は、図5に示した第1可変遅延素子12と類似の回路構成を有し、2ビット飽和カウンタが設けられていないこと、および前段にバッファ36が設けられていることが異なる。バッファ36は、第2可変遅延素子13の遅延時間の最小値を所定値以上に設定するために設けられる。セレクタ32および35における選択は、データDSのビットであるVDDCODE0およびVDDCODE1の値に応じて決定される。   FIG. 8 is a diagram showing a circuit diagram of the second variable delay element 13. This circuit has a circuit configuration similar to that of the first variable delay element 12 shown in FIG. 5, except that a 2-bit saturation counter is not provided and a buffer 36 is provided in the preceding stage. The buffer 36 is provided to set the minimum value of the delay time of the second variable delay element 13 to a predetermined value or more. The selection in the selectors 32 and 35 is determined according to the values of VDDCODE0 and VDDCODE1 which are bits of the data DS.

第2可変遅延素子13の遅延時間は、半導体装置の集積回路の安定マージンを見越した時間に設定する。遅延時間が多いと安全マージンが大きくなり、エラーが発生しづらくなるが、その分動作周波数が落ちるため、回路の目的に応じて値を設定する。半導体素子を動作させる電源電圧を変化させることによって、第2可変遅延素子13の遅延時間を変化させることができ、安全マージンと動作周波数のトレードオフを回避できる。例えば、動作周波数を高くする必要がある時には、電源電圧を高くして許容できる安全マージンを小さくする。これについて、より詳しく説明する。   The delay time of the second variable delay element 13 is set to a time that allows for the stability margin of the integrated circuit of the semiconductor device. If the delay time is long, the safety margin becomes large and it becomes difficult to generate an error. However, since the operating frequency is lowered accordingly, the value is set according to the purpose of the circuit. By changing the power supply voltage for operating the semiconductor element, the delay time of the second variable delay element 13 can be changed, and the trade-off between the safety margin and the operating frequency can be avoided. For example, when it is necessary to increase the operating frequency, the power margin is increased to reduce the allowable safety margin. This will be described in more detail.

図9は、半導体素子における、電源電圧と、遅延時間、および遅延時間のばらつき(σ)と遅延時間(μ)の比(σ/μ)の関係を示す図である。半導体素子では、動作電源電圧を下げると、遅延時間は指数関数的に増加する。また、同時に遅延時間のランダムばらつきは、遅延時間よりも急激に増加し、σ/μ(遅延時間ばらつき/遅延時間)は、電源電圧が低いほど大きい。つまり、電源電圧が低いほど回路の安定マージン、すなわち第2可変遅延素子13の遅延時間を大きくする必要がある。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the power supply voltage, delay time, and delay time variation (σ) to delay time (μ) ratio (σ / μ) in the semiconductor element. In a semiconductor device, the delay time increases exponentially when the operating power supply voltage is lowered. At the same time, random variation in delay time increases more rapidly than the delay time, and σ / μ (delay variation / delay time) increases as the power supply voltage decreases. That is, the lower the power supply voltage, the longer the circuit stability margin, that is, the delay time of the second variable delay element 13 needs to be increased.

図8に示した第2可変遅延素子13の回路では、データDSのビットであるVDDCODE0およびVDDCODE1の値に応じて、遅延量が設定される。そこで、第1実施形態の半導体装置の動作電源電圧に対応して、表1に示すように、VDDCODE0およびVDDCODE1の値を設定する。具体的には、電源電圧が0.80−1.20Vの比較的高い範囲の時には、VDDCODE0=0およびVDDCODE1=0にする。これにより、第2可変遅延素子13の遅延時間は最小になる。同様に、電源電圧が0.65−0.80Vの範囲の時には、VDDCODE0=1およびVDDCODE1=0にして、遅延時間を少し増加させる。電源電圧が0.50−0.65Vの範囲の時には、VDDCODE0=1およびVDDCODE1=0にして、遅延時間をさらに増加させ、電源電圧が0.35−0.50Vの範囲の時には、VDDCODE0=1およびVDDCODE1=1にして、遅延時間を最大にする。   In the circuit of the second variable delay element 13 shown in FIG. 8, the delay amount is set according to the values of VDDCODE0 and VDDCODE1 which are bits of the data DS. Therefore, the values of VDDCODE0 and VDDCODE1 are set as shown in Table 1 corresponding to the operating power supply voltage of the semiconductor device of the first embodiment. Specifically, when the power supply voltage is in a relatively high range of 0.80 to 1.20 V, VDDCODE0 = 0 and VDDCODE1 = 0. As a result, the delay time of the second variable delay element 13 is minimized. Similarly, when the power supply voltage is in the range of 0.65 to 0.80 V, the delay time is slightly increased by setting VDDCODE0 = 1 and VDDCODE1 = 0. When the power supply voltage is in the range of 0.50-0.65V, VDDCODE0 = 1 and VDDCODE1 = 0 are set to further increase the delay time. When the power supply voltage is in the range of 0.35-0.50V, VDDCODE0 = 1 And VDDCODE1 = 1 to maximize the delay time.

Figure 0005582064
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また、あらかじめ回路の動作条件が定まっている場合は、第2可変遅延素子13の遅延時間を回路設計時に固定し、単純な遅延素子を用いてもよい。   If the circuit operating conditions are determined in advance, the delay time of the second variable delay element 13 may be fixed at the time of circuit design, and a simple delay element may be used.

なお、可変遅延素子は、遅延時間が上記のように設定できるものであれば、どのようなものでも使用可能であり、図示した回路を用いる必要は無いが、回路規模の小さなものが望ましい。   Note that any variable delay element can be used as long as the delay time can be set as described above, and it is not necessary to use the illustrated circuit, but a small circuit scale is desirable.

図10は、第1実施形態の半導体装置の図4に示したタイミングエラー検出機能付き記憶素子の動作を示すタイムチャートである。CLKはクロック信号線3から供給されるクロックを、DATAは前段の組合せ回路から供給されるデータを、CLKAは第1遅延クロックを、QAは第1FF22の出力を、CLKBと第2遅延クロックを、QBは第2FF23の出力を、それぞれ示す。   FIG. 10 is a time chart illustrating the operation of the memory element with timing error detection function shown in FIG. 4 of the semiconductor device of the first embodiment. CLK is a clock supplied from the clock signal line 3, DATA is data supplied from the preceding combinational circuit, CLKA is the first delay clock, QA is the output of the first FF 22, CLKB and the second delay clock, QB indicates the output of the second FF 23, respectively.

前段の組合せ回路から出力されるDATAが、CLKより十分早く第1FF22および第2FF23に到着すれば、データの保持が問題なく可能である。しかし、前段の組合せ回路の出力の遅延時間が、回路ばらつき等の影響により長くなる場合がある。この場合、第2FF23は第2可変遅延素子13の遅延時間分、データの取り込みタイミングが遅れるので、第1FF22には期待していない値、第2FF23には期待している値が保持されることになる。第1FF22と第2FF23記憶素子の保持している値の違いを比較器24で検出し、ANDゲート25がERROR信号を発生する。このERROR信号が発生した場合、直ちに第1可変遅延素子12の遅延時間を増加させ、第1遅延クロックが遅延する。それにより、第1FF22と第2FF23の両方のデータ取り込みタイミングが遅れ、両者とも前段の論理回路の遅延時間増加に影響を受けることが無く、正しい値を保持することが可能である。   If DATA output from the preceding combinational circuit arrives at the first FF 22 and the second FF 23 sufficiently earlier than CLK, data can be retained without any problem. However, the delay time of the output of the preceding combination circuit may become longer due to the influence of circuit variations and the like. In this case, since the data fetch timing is delayed by the delay time of the second variable delay element 13 in the second FF 23, the expected value is held in the first FF 22 and the expected value is held in the second FF 23. Become. The comparator 24 detects the difference between the values held in the first FF 22 and the second FF 23 storage element, and the AND gate 25 generates an ERROR signal. When this ERROR signal is generated, the delay time of the first variable delay element 12 is immediately increased, and the first delay clock is delayed. As a result, the data fetch timing of both the first FF 22 and the second FF 23 is delayed, and both are not affected by the increase in the delay time of the logic circuit in the previous stage, and can hold a correct value.

図11は、第1実施形態の半導体装置において、電源投入後や動作電圧変更後の第1可変遅延素子12および第2可変遅延素子13の遅延時間を設定するキャリブレーション動作を示すフローチャートである。キャリブレーション動作は、第1実施形態の半導体装置内に含まれるタイミングエラー検出機能付き記憶素子および遅延素子に対して全て同時に行う。   FIG. 11 is a flowchart showing a calibration operation for setting the delay times of the first variable delay element 12 and the second variable delay element 13 after the power is turned on or the operating voltage is changed in the semiconductor device of the first embodiment. The calibration operation is simultaneously performed for all the memory elements with a timing error detection function and the delay elements included in the semiconductor device of the first embodiment.

ステップS1では、電源投入や動作電圧の変更を行う。   In step S1, the power is turned on and the operating voltage is changed.

ステップS2では、電源電圧に応じて、第2可変遅延素子13の遅延時間を、表1に示したように設定する。   In step S2, the delay time of the second variable delay element 13 is set as shown in Table 1 according to the power supply voltage.

ステップS3では、スキャンモードに設定し、スキャンチェーンを用いて、組み合わせ論理回路のうちクリティカルパスとなり得るパスの活性率が高くなるデータパターンを入力し、各段のFFおよびタイミングエラー検出機能付き記憶素子を、データに対応した状態に設定する。   In step S3, a scan mode is set, a data pattern that increases the activation rate of a path that can be a critical path in the combinational logic circuit is input using a scan chain, and each stage of FFs and storage elements with timing error detection function Is set to the state corresponding to the data.

ステップS4では、通常動作モードに変更した後、全回路部分にクロックCLKを供給して、少なくともFFおよびタイミングエラー検出機能付き記憶素子の段数に第1可変遅延素子の調整段数を乗じた数のクロック数以上、動作させる。これに応じて、各タイミングエラー検出機能付き記憶素子では、タイミングエラーチェックとその修正を行う。なお、上記のクロック数以上動作させた場合でも、第1可変遅延素子の遅延時間が正常に動作する範囲に入れば、それ以後ERROR信号は発生しないので、特に問題は発生しない。   In step S4, after changing to the normal operation mode, the clock CLK is supplied to all circuit portions, and at least the number of clocks obtained by multiplying the number of stages of the storage elements with FF and timing error detection function by the number of adjustment stages of the first variable delay element. Operate more than a few. In response to this, each storage element with a timing error detection function performs a timing error check and correction. Even when the number of clocks is operated more than the above-mentioned number, if the delay time of the first variable delay element falls within the normal operating range, the ERROR signal is not generated thereafter, so that no particular problem occurs.

図3に示すように、例えば、タイミングエラー検出機能付き記憶素子2Cにより可変遅延素子11A(第1可変遅延素子12と第2可変遅延素子13の組)の値遅延時間を変化させてタイミングエラーを修正した場合を考える。この場合、タイミングエラー検出機能付き記憶素子2C内の第2FF23の動作タイミングが遅くなるため、次段の組合せ回路1Cに入力する信号にも遅延が発生する。これにより、修正前はタイミングエラーが起こらなかった次段の組合せ回路1Cに、タイミングエラーが発生することがある。   As shown in FIG. 3, for example, the value error time of the variable delay element 11 </ b> A (the combination of the first variable delay element 12 and the second variable delay element 13) is changed by the memory element 2 </ b> C with the timing error detection function to thereby generate a timing error. Consider the case of correction. In this case, since the operation timing of the second FF 23 in the memory element 2C with the timing error detection function is delayed, a delay is also generated in the signal input to the next combinational circuit 1C. As a result, a timing error may occur in the next-stage combinational circuit 1C where the timing error did not occur before correction.

そこで、第1実施形態の半導体装置では、図3に示すように、出力の遅延時間が小さい(普通の)組合せ回路1Cの後段のFFも、可変遅延素子11Bを含むタイミングエラー検出機能付き記憶素子2Dとし、ラッチタイミングを調整できるようにする。上記のラッチタイミングの修正のためのクロック数以上動作させれば、直列に配置されたタイミングエラー検出機能付き記憶素子のタイミングエラーの補正が全段の回路に渡って行われる。   Therefore, in the semiconductor device according to the first embodiment, as shown in FIG. 3, the FF in the subsequent stage of the combinational circuit 1C with a small output delay time is also a memory element with a timing error detection function including the variable delay element 11B. 2D so that the latch timing can be adjusted. If the number of clocks for correcting the above latch timing is operated, the timing errors of the storage elements with the timing error detection function arranged in series are corrected over the circuits of all stages.

もちろん、組合せ回路1Cの出力の遅れが十分に小さく、たとえタイミングエラー検出機能付き記憶素子2Dのラッチタイミングを修正しても、組合せ回路1Cの後段のFFでのラッチが正常に行えるのであれば、タイミングエラー検出機能付き記憶素子2Dを設ける必要はない。   Of course, if the delay of the output of the combinational circuit 1C is sufficiently small, and even if the latch timing of the memory element 2D with the timing error detection function is corrected, the latch in the FF in the subsequent stage of the combinational circuit 1C can be normally performed. There is no need to provide the memory element 2D with the timing error detection function.

図12は、第2実施形態の半導体装置50の全体構成を示す図である。   FIG. 12 is a diagram illustrating an overall configuration of the semiconductor device 50 according to the second embodiment.

第2実施形態の半導体装置50は、データ入力端子51と、データ出力端子52と、エラー信号出力端子53と、を有する。他に、クロック入力端子、電源端子などを有するが、図示は省略している。さらに、第2実施形態の半導体装置50は、第1実施形態と同様に、同期式集積回路を搭載しており、組み合わせ回路62X、62Y、62Zなどと、FFなどの記憶素子63P−63Wと、出力用記憶素子64L−64Nと、出力用バッファ65L−65Nと、3入力ORゲート66と、を有する。組み合わせ回路62X、62Y、62Zなどと、記憶素子63P−63Wとが含まれる範囲61が、タイミングエラー補正範囲である。記憶素子63P−63Tは、必要に応じて図4に示したタイミングエラー検出機能付き記憶素子とする。記憶素子63U−63Wは、すべてタイミングエラー検出機能付き記憶素子であり、それぞれが発生したエラー信号ERRORが出力可能であり、出力されたエラー信号ERRORが3入力ORゲート66に入力される。記憶素子63U−63Wは、図4に示した回路に、エラー信号ERRORの出力端子を設けることにより、実現される。   The semiconductor device 50 according to the second embodiment includes a data input terminal 51, a data output terminal 52, and an error signal output terminal 53. In addition, although there are a clock input terminal, a power supply terminal, etc., illustration is omitted. Further, the semiconductor device 50 according to the second embodiment includes a synchronous integrated circuit as in the first embodiment, and includes combinational circuits 62X, 62Y, 62Z, and storage elements 63P-63W such as FFs. Output memory elements 64L-64N, output buffers 65L-65N, and a three-input OR gate 66 are provided. A range 61 including the combinational circuits 62X, 62Y, 62Z and the like and the storage elements 63P-63W is a timing error correction range. The storage elements 63P-63T are the storage elements with timing error detection function shown in FIG. 4 as necessary. The memory elements 63U to 63W are all memory elements with a timing error detection function, and can generate the error signal ERROR generated by each, and the output error signal ERROR is input to the three-input OR gate 66. The memory elements 63U-63W are realized by providing an output terminal for the error signal ERROR in the circuit shown in FIG.

記憶素子63P−63Rは、データ入力端子51からデータが供給され、出力は組合せ回路62Xおよび62Yに供給される。記憶素子63Sおよび63Tは、組合せ回路62Xおよび62Yからデータが供給され、出力は組合せ回路62Zに供給される。記憶素子63U−63Wは、組合せ回路62Zからデータが供給され、出力は出力用記憶素子64L−64Nに供給される。   The storage elements 63P-63R are supplied with data from the data input terminal 51, and the output is supplied to the combinational circuits 62X and 62Y. The storage elements 63S and 63T are supplied with data from the combinational circuits 62X and 62Y, and the output is supplied to the combinational circuit 62Z. The storage elements 63U-63W are supplied with data from the combinational circuit 62Z, and the output is supplied to the output storage elements 64L-64N.

第2実施形態では、タイミングエラー補正範囲内のタイミングエラー検出機能付き記憶素子について、第1実施形態と同様に、タイミングエラーの調整が行われる。そして、3入力ORゲート66は、タイミングエラー調整時にクロックCLKごとに記憶素子63U−63Wのいずれかでエラー信号ERRORが発生したことを示す信号をエラー信号出力端子53から出力する。   In the second embodiment, the timing error is adjusted for the memory element with a timing error detection function within the timing error correction range, as in the first embodiment. Then, the 3-input OR gate 66 outputs a signal indicating that the error signal ERROR is generated in any of the storage elements 63U to 63W for each clock CLK from the error signal output terminal 53 during the timing error adjustment.

タイミングエラー調整を行った場合、内部のタイミングエラーの状況によっては、補正結果が最終段に蓄積し、最終段のタイミングを補正しきれない事が起こり得る。また、出力用記憶素子64L−64Nの動作タイミングが大きく変化すると、第2実施形態の半導体装置と周辺回路の接続が困難となる。これらを回避するため、第2実施形態の半導体装置では、エラー信号出力端子53から出力されるエラー信号ERRORを監視して、記憶素子63U−63Wのすべてがエラー信号を発生しない状態になったかを確認する。もし、記憶素子63U−63Wのすべてがエラー信号を発生しない状態になっていない場合には、半導体装置50に電源を供給する図示していない電源回路の電圧を制御する。前述のように、電源回路の電圧を高くすれば、トランジスタの動作速度のばらつきが低減されるので、タイミングエラー検出機能付き記憶素子および可変遅延素子により補正が可能になる。   When the timing error adjustment is performed, depending on the internal timing error situation, the correction result may be accumulated in the final stage, and the final stage timing may not be corrected. Further, when the operation timing of the output storage elements 64L-64N changes greatly, it becomes difficult to connect the semiconductor device of the second embodiment and the peripheral circuit. In order to avoid these problems, in the semiconductor device of the second embodiment, the error signal ERROR output from the error signal output terminal 53 is monitored to determine whether all of the memory elements 63U-63W are in a state where no error signal is generated. Check. If all of the memory elements 63U-63W are not in a state that does not generate an error signal, the voltage of a power supply circuit (not shown) that supplies power to the semiconductor device 50 is controlled. As described above, if the voltage of the power supply circuit is increased, variations in the operation speed of the transistor are reduced, and therefore correction can be performed by the memory element with a timing error detection function and the variable delay element.

図13は、第2実施形態の半導体装置におけるキャリブレーション動作を示すフローチャートである。S11からS13は、図11に示した第1実施形態のキャリブレーション動作と同じ動作である。第2実施形態のキャリブレーション動作は、S14の後のステップS15で、最終段の記憶素子63U−63Wのすべてがエラー信号を発生しない状態になったかを確認する。エラー信号を発生しない状態になっていればキャリブレーションを終了し、エラー信号を発生する状態であればステップS16に進む。S16では、動作電源電圧を変更して、すなわち動作電源電圧を1段階増加させてステップS12に進み、記憶素子63U−63Wのすべてがエラー信号を発生しない状態になるまでS12からS16を繰り返す。   FIG. 13 is a flowchart showing the calibration operation in the semiconductor device of the second embodiment. S11 to S13 are the same operations as the calibration operation of the first embodiment shown in FIG. In the calibration operation of the second embodiment, in step S15 after S14, it is confirmed whether all the storage elements 63U-63W in the final stage are in a state where no error signal is generated. If the error signal is not generated, the calibration is terminated. If the error signal is generated, the process proceeds to step S16. In S16, the operating power supply voltage is changed, that is, the operating power supply voltage is increased by one step, and the process proceeds to Step S12, and S12 to S16 are repeated until all of the storage elements 63U-63W do not generate an error signal.

第1および第2実施形態の半導体装置は、タイミングエラーを検出する部分と、エラーを解消する部分を一つの回路として構成可能であり、この回路を既存のFFなどの記憶素子と置き換えることが可能である。   In the semiconductor devices of the first and second embodiments, the part that detects the timing error and the part that eliminates the error can be configured as one circuit, and this circuit can be replaced with an existing storage element such as an FF. It is.

第1および第2実施形態の半導体装置のランダムばらつきの対策を行う場合、半導体装置の電源投入時、もしくは一定動作時間毎に半導体装置の動作を止め、あらかじめ定められたセットアップエラーを誘発しやすい信号パターンを、スキャンチェーンなどを用いて設定し、得られたエラー情報を使用する。これによって、製造時のランダムばらつきだけではなく、経年劣化によるばらつき増加の補償にも使用できる。   When taking measures against random variations of the semiconductor devices of the first and second embodiments, a signal that easily causes a setup error to occur by stopping the operation of the semiconductor device when the semiconductor device is powered on or at a certain operation time. A pattern is set using a scan chain and the obtained error information is used. As a result, it can be used not only for random variations during manufacturing but also for compensation for variations due to aging.

さらに、経年劣化を考慮しない場合は、出荷時検査にてセットアップエラーを誘発しやすいパターンをスキャンチェーンを用いて各FFまたはタイミングエラー検出機能付き記憶素子に設定し、得られたエラー情報に応じて第1可変遅延素子12の遅延時間を設定する様に内部に書き込むことも可能である。   Furthermore, if you do not consider aging deterioration, set a pattern that easily induces setup errors in the inspection at the time of shipment to each FF or memory element with timing error detection function using a scan chain, and according to the obtained error information It is also possible to write inside so as to set the delay time of the first variable delay element 12.

また、設計時に動作解析等の結果により、あるパスではホールドエラーが起こりやすいと判明した場合にも、第1および第2実施形態の構成を適用可能である。この場合、第1可変遅延素子12の遅延時間をあらかじめ長めに設定した状態で設計し、ERROR信号を遅延時間減少信号として使用する。ホールドエラーが発生した場合、第1記憶素子12および第2記憶素子13の動作タイミングが早くなり、ホールドエラーが解消される。   Also, the configuration of the first and second embodiments can be applied even when it is determined that a hold error is likely to occur in a certain path based on the result of operation analysis or the like at the time of design. In this case, the first variable delay element 12 is designed with a long delay time set in advance, and the ERROR signal is used as the delay time reduction signal. When a hold error occurs, the operation timing of the first memory element 12 and the second memory element 13 is advanced, and the hold error is eliminated.

以上説明したように、第1および第2実施形態の半導体装置では、FFなどの記憶素子に、データが必要なタイミングより後についてしまうセットアップエラーまたはデータが必要なタイミングより早く書き換わってしまうホールドエラーが起こり得る箇所でタイミングエラーが発生した場合、記憶素子に供給するクロックの遅延時間を長くまたは短くする。これにより、記憶素子の動作タイミングが遅くまたは早くなり、セットアップエラーまたはホールドエラーを解消することが可能となる。   As described above, in the semiconductor devices of the first and second embodiments, the setup error that causes the data to be stored later than the required timing or the hold error that causes the data to be rewritten earlier than the required timing. In the case where a timing error occurs at a place where the error can occur, the delay time of the clock supplied to the memory element is lengthened or shortened. Thereby, the operation timing of the storage element is delayed or advanced, and it becomes possible to eliminate the setup error or the hold error.

図14は、第3実施形態の半導体装置の内部構成を説明する図である。   FIG. 14 is a diagram illustrating the internal configuration of the semiconductor device of the third embodiment.

第3実施形態の半導体装置は、第1実施形態と同様に、同期式集積回路を搭載しており、組み合わせ回路71A、71Bなどと、タイミングエラー検出機能付き記憶素子72A−72Cと、を有する。   Similar to the first embodiment, the semiconductor device according to the third embodiment includes a synchronous integrated circuit, and includes combinational circuits 71A and 71B and storage elements 72A to 72C with timing error detection function.

図15は、タイミングエラー検出機能付き記憶素子の回路図であり、タイミングエラー検出機能付き記憶素子72A−72Cは、それぞれ図15の回路構成を有する。図15に示すように、タイミングエラー検出機能付き記憶素子は、図4に示した回路と類似の構成を有し、第1可変遅延素子70が、次段のタイミングエラー検出機能付き記憶素子に接続されるクロック信号線に設けられていることが、図4の回路と異なり、他は同じである。タイミングエラー検出機能付き記憶素子72Aには、前段または入力端子からデータDATAが入力され、タイミングエラー検出機能付き記憶素子72Aの第2FF23の出力は組合せ回路71Aに出力される。タイミングエラー検出機能付き記憶素子72Bには、組合せ回路71Aの出力するデータが入力され、タイミングエラー検出機能付き記憶素子72Bの第2FF23の出力は組合せ回路71Bに出力される。タイミングエラー検出機能付き記憶素子72Cには、組合せ回路71Bの出力するデータが入力され、タイミングエラー検出機能付き記憶素子72Cの第2FF23の出力は次段の組合せ回路に出力される。   FIG. 15 is a circuit diagram of a memory element with a timing error detection function, and each of the memory elements 72A to 72C with a timing error detection function has the circuit configuration of FIG. As shown in FIG. 15, the memory element with timing error detection function has a configuration similar to the circuit shown in FIG. 4, and the first variable delay element 70 is connected to the memory element with timing error detection function in the next stage. Unlike the circuit shown in FIG. 4, the rest is the same as the clock signal line provided. Data DATA is input to the memory element 72A with the timing error detection function from the previous stage or the input terminal, and the output of the second FF 23 of the memory element 72A with the timing error detection function is output to the combinational circuit 71A. Data output from the combinational circuit 71A is input to the memory element 72B with timing error detection function, and the output of the second FF 23 of the storage element 72B with timing error detection function is output to the combinational circuit 71B. Data output from the combinational circuit 71B is input to the memory element 72C with the timing error detection function, and the output of the second FF 23 of the storage element 72C with the timing error detection function is output to the combinational circuit at the next stage.

また、タイミングエラー検出機能付き記憶素子72Aの第1可変遅延素子70は、クロック信号線または前段のタイミングエラー検出機能付き記憶素子から入力されたクロックCLKを遅延して第1遅延クロックを発生する。第1遅延クロックは、タイミングエラー検出機能付き記憶素子72Aの第1FF22に供給されると共に、次段のタイミングエラー検出機能付き記憶素子72Bに供給される。以下、同様に、各タイミングエラー検出機能付き記憶素子の第1可変遅延素子は直列に接続され、それぞれの出力は対応する第1FF22に供給される。   Further, the first variable delay element 70 of the memory element 72A with timing error detection function delays the clock CLK input from the clock signal line or the memory element with timing error detection function in the previous stage and generates a first delay clock. The first delay clock is supplied to the first FF 22 of the memory element 72A with a timing error detection function and also supplied to the memory element 72B with a timing error detection function in the next stage. Hereinafter, similarly, the first variable delay elements of the memory elements with timing error detection function are connected in series, and the respective outputs are supplied to the corresponding first FFs 22.

図16は、第3実施形態において、各タイミングエラー検出機能付き記憶素子の第1可変遅延素子を直列に接続して、各第1可変遅延素子で遅延した遅延クロックを各タイミングエラー検出機能付き記憶素子に供給する様子を示す。   FIG. 16 shows the third embodiment in which the first variable delay elements of the storage elements with timing error detection function are connected in series, and the delay clock delayed by each first variable delay element is stored with each timing error detection function. The state of supplying to the element is shown.

図16の(A)に示すように、各タイミングエラー検出機能付き記憶素子の第1可変遅延素子は直列に接続されているので、あるタイミングエラー検出機能付き記憶素子の第1可変遅延素子の遅延時間(ここでは2段目のタイミングエラー検出機能付き記憶素子の第1可変遅延素子)を調整する場合を考える。このような場合、第1および第2実施形態では、2段目のタイミングエラー検出機能付き記憶素子の第1可変遅延素子の遅延時間を修正すると、それに応じて第2FF23からのデータ出力も遅延するため、修正前はタイミングエラーが起こらなかった次段で、タイミングエラーが発生する場合があった。これに対して、第3実施形態では、図16の(B)に示すように、調整した遅延時間が後段の第1可変遅延素子に伝播される。そのため、後段における第1および第2FFによるラッチタイミングも遅延するため、タイミングエラーが発生しなかった後段のタイミングエラー検出機能付き記憶素子でタイミングエラーが発生することはない。   As shown in FIG. 16A, since the first variable delay elements of the memory elements with timing error detection function are connected in series, the delay of the first variable delay element of the memory element with timing error detection function Consider a case where the time (here, the first variable delay element of the memory element with the second stage timing error detection function) is adjusted. In such a case, in the first and second embodiments, when the delay time of the first variable delay element of the second-stage storage element with timing error detection function is corrected, the data output from the second FF 23 is also delayed accordingly. Therefore, a timing error may occur in the next stage where no timing error occurred before correction. In contrast, in the third embodiment, as shown in FIG. 16B, the adjusted delay time is propagated to the first variable delay element at the subsequent stage. Therefore, since the latch timing by the first and second FFs in the subsequent stage is also delayed, a timing error does not occur in the memory element with a timing error detection function in the subsequent stage where no timing error has occurred.

第3実施形態は、第1および第2実施形態と比べて、タイミングエラー修正の収束が早いという利点がある一方、直列に接続される第1可変遅延素子の遅延時間が累積するため、回路の接続に制限があるという欠点がある。設計時に回路動作順序があらかじめ決定している場合は第3実施形態の構成を用い、そうでない場合は第1実施形態の構成を使用することが望ましい。なお、第1実施形態の構成と、第3実施形態の構成は、同一半導体装置上に混在して作成することができる。   The third embodiment has an advantage that the timing error correction converges faster than the first and second embodiments, but the delay time of the first variable delay elements connected in series is accumulated. There is a disadvantage that connection is limited. When the circuit operation order is determined in advance at the time of design, it is desirable to use the configuration of the third embodiment, and otherwise use the configuration of the first embodiment. Note that the configuration of the first embodiment and the configuration of the third embodiment can be mixed on the same semiconductor device.

図17は、第4実施形態の半導体装置の16ビットのデータパス部分の回路構成を示す図である。この回路部分は、第1可変遅延素子12と、第2可変遅延素子13と、16組の第1FF23、第2FF23およびEXORゲート24と、16入力のORゲート26と、ANDゲート25と、を有する。この回路部分は、16のデータごとに図4の回路を設け、第1可変遅延素子12、第2可変遅延素子13およびANDゲート25を統合し、さらに16入力のORゲート26を設けたといえる。   FIG. 17 is a diagram illustrating a circuit configuration of a 16-bit data path portion of the semiconductor device according to the fourth embodiment. This circuit portion has a first variable delay element 12, a second variable delay element 13, 16 sets of first FF 23, second FF 23 and EXOR gate 24, 16-input OR gate 26, and AND gate 25. . In this circuit portion, it can be said that the circuit of FIG. 4 is provided for every 16 data, the first variable delay element 12, the second variable delay element 13, and the AND gate 25 are integrated, and further, an OR gate 26 of 16 inputs is provided.

第4実施形態のこの回路部分は、加算回路などのデータパスの出口などに設けられ、複数のビットのラッチタイミングが、1つの可変遅延クロックで共通に変更される。各組の第1FF23、第2FF23およびEXORゲート24で、各ビットのタイミングエラーをそれぞれ検知し、ORゲート26で16入力の論理和を演算することで、データパス内のいずれかのビットでエラーが発生したことを検知する。エラーがある場合は、第1可変遅延素子12の遅延時間を増やすことで、データパス出口のFFの動作タイミングを全てずらしてタイミングエラーを補償する。第4実施形態のように、第1可変遅延素子12、第2可変遅延素子13およびANDゲート25を統合することにより、これらの個数を低減でき、回路の面積効率を改善することが可能である。   This circuit portion of the fourth embodiment is provided at the exit of a data path such as an adder circuit, and the latch timing of a plurality of bits is commonly changed by one variable delay clock. The first FF 23, the second FF 23, and the EXOR gate 24 of each set detect the timing error of each bit, and the OR gate 26 calculates a logical sum of 16 inputs, so that an error occurs at any bit in the data path. Detect what happened. When there is an error, the delay time of the first variable delay element 12 is increased to compensate for the timing error by shifting all the operation timings of the FFs at the data path exit. By integrating the first variable delay element 12, the second variable delay element 13, and the AND gate 25 as in the fourth embodiment, it is possible to reduce the number of these elements and improve the circuit area efficiency. .

以上説明したように、第1から第4実施形態によれば、半導体回路設計において、タイミングエラーに起因する動作不良を減少させることができ、それにより、歩留まり改善、動作速度改善が図れる。   As described above, according to the first to fourth embodiments, it is possible to reduce malfunctions due to timing errors in semiconductor circuit design, thereby improving yield and operating speed.

半導体回路の微細化により、トランジスタの特性ばらつきは今後大きくなると予想されているため、第1から第4実施形態の構成は、その際の設計基準緩和に有効である。低電圧動作を目的とする場合においても、回路の遅延ばらつきは増加する傾向にあるため、第1から第4実施形態の構成が有効である。   Since the transistor characteristic variation is expected to increase in the future due to miniaturization of the semiconductor circuit, the configurations of the first to fourth embodiments are effective for relaxing the design criteria at that time. Even when aiming at low voltage operation, the delay variation of the circuit tends to increase, so the configurations of the first to fourth embodiments are effective.

第1から第4実施形態の構成によれば、トランジスタの特性のばらつきによるタイミングエラーを、設計時のマージンではなく、製造後の実際の性能に基づいて修正できる。これにより、余分な設計マージンがいらず、またマージン見積もりの手間がいらなくなる。
また、これまで提案されていた技術に比べ、FFなどの記憶素子を、図4などに記載した記憶素子に置き換えるだけで実装可能なため、既存の半導体回路設計手順に合致し、短い設計期間で設計可能である。
According to the configuration of the first to fourth embodiments, a timing error due to variations in transistor characteristics can be corrected based on actual performance after manufacture, not on a margin at the time of design. This eliminates the need for extra design margins and eliminates the need for margin estimation.
Compared to the technologies proposed so far, it is possible to mount memory elements such as FFs simply by replacing them with the memory elements described in FIG. Design is possible.

以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。   Although the embodiment has been described above, all examples and conditions described herein are described for the purpose of helping understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technology. It is not intended to limit the scope of the invention, and the construction of such examples in the specification does not indicate the advantages and disadvantages of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
組合せ回路と、
クロックに応じて、前記組合せ回路が出力するデータを取り込んで保持する1個以上の記憶素子と、
前記クロックを供給するクロック信号線と、を備え、
少なくとも1個の前記記憶素子は、
前記記憶素子に供給する前記クロックを遅延させ、遅延時間が可変の少なくとも1個の可変遅延素子を備え、
前記可変遅延素子が出力する遅延クロックに応じて、当該記憶素子が正常に動作するか否かを検出し、正常に動作するか否かの検出結果に応じて前記可変遅延素子の遅延時間を変化させるタイミングエラー検出機能付き記憶素子であることを特徴とする半導体装置。
(付記2)
前記可変遅延素子は、
前記クロックを遅延させて第1遅延クロックを出力し、遅延時間が可変の第1可変遅延素子と、
前記第1遅延クロックをさらに遅延させて第2遅延クロックを出力し、遅延時間が可変の第2遅延素子と、
前記第1可変遅延素子の遅延時間の設定値を変化させるカウンタと、を備え、
前記タイミングエラー検出機能付き記憶素子は、
前記第1遅延クロックに応じて、前記記憶素子に供給される前記データを取り込んで保持する第1記憶素子と、
前記第2遅延クロックに応じて、前記記憶素子に供給される前記データを取り込んで保持する第2記憶素子と、
前記第1記憶素子の保持したデータと前記第2記憶素子の保持したデータを比較する比較器と、をさらに備え、
前記可変遅延素子の前記カウンタは、前記比較器の比較結果に基づいて、カウント値を変化させる付記1記載の半導体装置。
(付記3)
前記第2遅延素子の遅延時間は、外部から設定可能である付記2記載の半導体装置。
(付記4)
前記第2遅延素子の遅延時間は、当該半導体装置の動作電圧に応じて設定される付記3記載の半導体装置。
(付記5)
前記第1遅延素子は、後段の前記第1記憶素子に前記クロックを供給する前記クロック信号線から分岐した、対応する前記第1記憶素子にのみ前記クロックを供給する前記クロック信号線に設けられる付記2から4のいずれか記載の半導体装置。
(付記6)
前記第1遅延素子は、後段の前記第1記憶素子に前記クロックを供給する前記クロック信号線に設けられる付記2から4のいずれか記載の半導体装置。
(付記7)
前記第2記憶素子は、スキャンチェーンを形成し、スキャンチェーンにより各第2記憶素子の保持する値が設定され、
前記タイミングエラー検出機能付き記憶素子は、前記スキャンチェーンにより前記第2記憶素子を所定の状態に設定した後、当該半導体装置を動作させた状態で、前記第1記憶素子および前記第2記憶素子が同じデータを取り込むか否かを検出する付記2から6のいずれか記載の半導体装置。
Hereinafter, the following additional notes will be disclosed with respect to the embodiment.
(Appendix 1)
A combinational circuit;
One or more storage elements that capture and hold data output from the combinational circuit in response to a clock;
A clock signal line for supplying the clock,
At least one of the storage elements is
Delaying the clock supplied to the memory element, comprising at least one variable delay element having a variable delay time;
According to the delay clock output from the variable delay element, it is detected whether the storage element operates normally, and the delay time of the variable delay element is changed according to the detection result of whether the storage element operates normally. A semiconductor device characterized by being a memory element with a timing error detection function.
(Appendix 2)
The variable delay element is
A first variable delay element that delays the clock and outputs a first delay clock, the delay time of which is variable;
A second delay element that further delays the first delay clock and outputs a second delay clock; and a variable delay time;
A counter that changes a set value of the delay time of the first variable delay element,
The memory element with the timing error detection function is:
A first storage element that captures and holds the data supplied to the storage element in response to the first delay clock;
A second memory element that captures and holds the data supplied to the memory element in response to the second delay clock;
A comparator that compares the data held in the first memory element with the data held in the second memory element;
The semiconductor device according to appendix 1, wherein the counter of the variable delay element changes a count value based on a comparison result of the comparator.
(Appendix 3)
The semiconductor device according to appendix 2, wherein the delay time of the second delay element can be set from the outside.
(Appendix 4)
The semiconductor device according to appendix 3, wherein a delay time of the second delay element is set according to an operating voltage of the semiconductor device.
(Appendix 5)
The first delay element is provided on the clock signal line that branches from the clock signal line that supplies the clock to the first memory element in the subsequent stage and that supplies the clock only to the corresponding first memory element. 5. The semiconductor device according to any one of 2 to 4.
(Appendix 6)
The semiconductor device according to any one of appendices 2 to 4, wherein the first delay element is provided in the clock signal line that supplies the clock to the first memory element in a subsequent stage.
(Appendix 7)
The second memory elements form a scan chain, and a value held by each second memory element is set by the scan chain,
The memory element with a timing error detection function is configured such that the first memory element and the second memory element are in a state where the semiconductor device is operated after the second memory element is set to a predetermined state by the scan chain. 7. The semiconductor device according to any one of appendices 2 to 6, which detects whether or not the same data is captured.

1A−1C 組合せ回路
2A,2B 記憶素子
2C,2D タイミングエラー検出機能付き記憶素子
11A,11B 可変遅延素子
12 第1可変遅延素子
13 第2可変遅延素子
22 第1記憶素子(FF)
23 第2記憶素子(FF)
24 EXORゲート
25 ANDゲート
1A-1C combinational circuit 2A, 2B storage element 2C, 2D storage element with timing error detection function 11A, 11B variable delay element 12 first variable delay element 13 second variable delay element 22 first storage element (FF)
23 Second memory element (FF)
24 EXOR gate 25 AND gate

Claims (4)

組合せ回路と、
クロックに応じて、前記組合せ回路が出力するデータを取り込んで保持する1個以上の記憶素子と、
前記クロックを供給するクロック信号線と、を備え、
少なくとも1個の前記記憶素子は、
前記記憶素子に供給する前記クロックを遅延させ、遅延時間が可変の少なくとも1個の可変遅延素子を、備え、
前記可変遅延素子が出力する遅延クロックに応じて、当該記憶素子が正常に動作するか否かを検出し、正常に動作するか否かの検出結果に応じて前記可変遅延素子の遅延時間を変化させるタイミングエラー検出機能付き記憶素子であり、
前記可変遅延素子は、
前記クロックを遅延させて第1遅延クロックを出力し、遅延時間が可変の第1遅延素子と、
前記第1遅延クロックをさらに遅延させて第2遅延クロックを出力し、遅延時間が可変の第2遅延素子と、
前記第1可変遅延素子の遅延時間の設定値を変化させるカウンタと、を備え、
前記タイミングエラー検出機能付き記憶素子は、
前記第1遅延クロックに応じて、前記記憶素子に供給される前記データを取り込んで保持する第1記憶素子と、
前記第2遅延クロックに応じて、前記記憶素子に供給される前記データを取り込んで保持する第2記憶素子と、
前記第1記憶素子の保持したデータと前記第2記憶素子の保持したデータを比較する比較器と、をさらに備え、
前記可変遅延素子の前記カウンタは、前記比較器の比較結果に基づいて、カウント値を変化させることを特徴とする半導体装置。
A combinational circuit;
One or more storage elements that capture and hold data output from the combinational circuit in response to a clock;
A clock signal line for supplying the clock,
At least one of the storage elements is
Delaying the clock supplied to the memory element, and comprising at least one variable delay element having a variable delay time,
According to the delay clock output from the variable delay element, it is detected whether the storage element operates normally, and the delay time of the variable delay element is changed according to the detection result of whether the storage element operates normally. Ri Oh timing error detection function storage element which,
The variable delay element is
A first delay element that delays the clock and outputs a first delay clock, the delay time being variable;
A second delay element that further delays the first delay clock and outputs a second delay clock; and a variable delay time;
A counter that changes a set value of the delay time of the first variable delay element,
The memory element with the timing error detection function is:
A first storage element that captures and holds the data supplied to the storage element in response to the first delay clock;
A second memory element that captures and holds the data supplied to the memory element in response to the second delay clock;
A comparator that compares the data held in the first memory element with the data held in the second memory element;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the counter of the variable delay element changes a count value based on a comparison result of the comparator .
前記第1遅延素子は、後段の前記第1記憶素子に前記クロックを供給する前記クロック信号線から分岐した、対応する前記第1記憶素子にのみ前記クロックを供給する前記クロック信号線に設けられる請求項記載の半導体装置。 The first delay element is provided in the clock signal line that branches from the clock signal line that supplies the clock to the first memory element in the subsequent stage and that supplies the clock only to the corresponding first memory element. Item 14. A semiconductor device according to Item 1 . 前記第1遅延素子は、後段の前記第1記憶素子に前記クロックを供給する前記クロック信号線に設けられる請求項1または2記載の半導体装置。 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first delay element is provided in the clock signal line that supplies the clock to the first memory element in a subsequent stage. 前記第2記憶素子は、スキャンチェーンを形成し、スキャンチェーンにより各第2記憶素子の保持する値が設定され、
前記タイミングエラー検出機能付き記憶素子は、前記スキャンチェーンにより前記第2記憶素子を所定の状態に設定した後、当該半導体装置を動作させた状態で、前記第1記憶素子および前記第2記憶素子が同じデータを取り込むか否かを検出する請求項1から3のいずれか1項記載の半導体装置。
The second memory elements form a scan chain, and a value held by each second memory element is set by the scan chain,
The memory element with a timing error detection function is configured such that the first memory element and the second memory element are in a state where the semiconductor device is operated after the second memory element is set to a predetermined state by the scan chain. the semiconductor device of any one of claims 1 to detect whether capture the same data 3.
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