JP6202842B2 - 半導体集積回路および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路および制御方法に関するものである。

近年の半導体集積回路の規模の増大に伴い、回路が消費する電力も増加している。回路が消費する電力としては、ダイナミック電力とスタティック電力とが存在する。ダイナミック電力は、信号の変化でトランジスタが動作して流れる電流によって生じる電力である。ダイナミック電力は、信号変化の総数を抑えることで削減可能であり、電力削減の対策として該当回路の不要な期間のクロックの供給を遮断するクロックゲーティング技術が広く用いられている。一方、スタティック電力は、トランジスタの信号変化がない場合でもトランジスタに電流が流れてしまうリーク電流によって生じる電力（以下、リーク電力）である。このリーク電流を削減するにはトランジスタに供給する電源電圧を小さく制限するか、遮断してしまう方法が有効である。このためリーク電流の削減を目的とした電源遮断技術が一般に広く用いられるようになっている。

ここで、チップ内全域のトランジスタへ電力供給を行う電源配線をグローバル電源配線といい、グローバル電源配線の中で一部の回路ブロックのトランジスタへ電源を供給している電源配線部分をローカル電源配線というものとする。電源遮断技術とは、電源遮断の対象となる回路ブロックのローカル電源配線とグローバル電源配線との間に、トランジスタなどで構成された電源スイッチを接続して電気的に分離可能にし、必要に応じてスイッチを切り替えて電源の供給と遮断を制御する技術である。電源が遮断された回路ブロックではリーク電流が流れなくなり、リーク電力の削減が可能となる。

電源遮断の対象となる回路ブロックでは、一旦電源が遮断されるとブロック内の容量に蓄積されていた電荷は時間と共に放電して減少し、なくなってしまう。そのため、電源遮断を行った後、再び回路動作させるためには、回路ブロック内の容量に再び電荷を蓄積する必要がある。このとき、回路ブロックが持っている容量の分だけ電荷を供給する必要があり、このときに電力を消費することになる。この電荷を供給することをチャージといい、チャージで生じる電力をチャージ電力という。したがって、電源遮断中はリーク電力が発生しないが、電源遮断した回路ブロックを一回復帰させるたびにチャージ電力が発生してしまう。

電源遮断の対象となる回路ブロックの数に比例して単位時間当たりの復帰の回数も増える。したがって、電源遮断の対象となる回路ブロックが増えれば、リーク電力の削減率に比べチャージ電力による電力の増加率が無視できないほど増加し、電源遮断技術による電力削減効果が少なくなってしまう。

このような問題点に対して、例えば特許文献１には、電源遮断の要求に対して、電源遮断制御を行う回路のリーク電力がチャージ電力を超えるタイミングを判断し、適切な電源遮断制御のタイミングを決定する技術が開示されている。このタイミングの判断は、電源遮断制御を行う回路の内部容量を模した容量部とリーク電流を模した電流源を別途設けることで実現している。電源遮断の要求される期間中に、電流源によって容量部にかかる電圧が所望の電圧値まで上昇したタイミングを電源遮断すべきタイミングとして、電源遮断制御をしている。

特開２００８−７２５６６号公報

しかしながら、特許文献１のように、タイミングモニタ回路が被制御回路とは別に設けられた場合、被制御回路とタイミングモニタ回路とで回路構成や配線、配置などが異なってしまう。そのため、タイミングモニタ回路が被制御回路と同等の特性を実現するのは困難であり、結果として、特性が異なる回路を用いることになり、実際に制御される電源遮断のタイミングが、適切な電源遮断のタイミングからずれるおそれが生じる。

本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、適切なタイミングで電源遮断の制御を行うことができるようにする。

本発明の半導体集積回路は、電源制御可能な回路ブロックと、前記回路ブロックの動作条件を取得する動作条件取得手段と、前記動作条件取得手段により取得された動作条件に応じて、前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報とを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された電力情報に基づいて消費電力が小さくなるように前記回路ブロックに電源を供給するか否かを判定する電源制御判定手段と、前記電源制御判定手段により判定された結果に基づいて、前記回路ブロックの電源制御を行う電源制御手段と、を有し、前記動作条件取得手段は、前記回路ブロックの半導体の特性のばらつきを示す情報を取得するプロセス情報取得手段と、前記回路ブロックに供給される電源電圧に関する情報を取得する供給電源電圧情報取得手段と、前記回路ブロックの温度に関する情報を取得する温度情報取得手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、適切なタイミングで電源遮断の制御を行うことができる。

第１の実施形態の半導体集積回路の構成例を示すブロック図である。 動作条件取得部の構成例を示す図である。 チャージ電力情報のテーブルの一例を示す図である。 単位時間当たりのリーク電力情報のテーブルの一例を示す図である。 チャージ電力情報の取得の動作を示すフローチャートである。 アイドル期間当たりのリーク電力情報の取得の動作を示すフローチャートである。 アイドル期間の一例を示す図である。 第２の実施形態の半導体集積回路の構成例を示すブロック図である。 チャージ電力情報の算出の動作を示すフローチャートである。 アイドル期間当たりのリーク電力情報の取得の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
＜構成例＞
図１は、本実施形態の半導体集積回路１００の構成例を示すブロック図である。
半導体集積回路１００は、電源制御可能な回路ブロック１０１、動作条件取得部１０２、電力情報算出部１０３、電源制御判定部１０４、電源制御部１０５を有している。また、半導体集積回路１００は、アイドル期間取得部１０６および電力情報テーブル１０７を有している。

動作条件取得部１０２は、回路ブロック１０１の供給電源電圧情報、温度情報、プロセス情報および、回路ブロック１０１のＩＤ情報を取得し、電力情報算出部１０３に出力する。
供給電源電圧情報とは、回路ブロック１０１に供給される電源電圧に関する情報、具体的には電圧値である。また、プロセス情報とは、プロセス毎のトランジスタの特性のばらつきを示す情報、具体的にはプロセス毎にトランジスタが有する基準値からのばらつきを示す情報である。また、ＩＤ情報とは、電源制御の対象となる回路ブロック毎に割り当てられ、回路ブロック１０１を識別するための情報である。プロセス情報、供給電源電圧情報および温度情報は、回路ブロック１０１の動作条件であり、以下では合わせてＰＶＴ（Ｐｒｏｃｅｓｓ、Ｖｏｌｔａｇｅ、Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）情報というものとする。

図２は、動作条件取得部１０２の構成例を示す図である。図２に示すように、動作条件取得部１０２は、プロセス情報取得部２０１と、供給電源電圧情報取得部２０２と、温度情報取得部２０３と、ＩＤ情報記憶部２０４とを有している。
プロセス情報取得部２０１は、例えば、リングオシレータと基準クロック生成部とカウンタとにより実現可能である。供給電源電圧情報取得部２０２は、例えば、電圧計で実現可能である。温度情報取得部２０３は、例えば、温度センサで実現可能である。ＩＤ情報記憶部２０４は、例えばメモリにより実現可能である。

アイドル期間取得部１０６は、回路ブロック１０１のアイドル期間情報を取得し、取得したアイドル期間情報を格納し、電力情報算出部１０３に出力する。アイドル期間情報には、例えば、回路ブロック１０１が処理を行わないアイドル状態である期間の時間情報が含まれている。なお、本実施形態では、アイドル状態で生じる電流は、リーク電流のみとして説明する。

電力情報テーブル１０７には、例えば、回路ブロック１０１の電力情報として、チャージ電力情報と単位時間当たりに生じるリーク電力情報が格納されている。
チャージ電力情報は、図３に示すような回路ブロック１０１のＰＶＴ情報に応じたチャージ電力値を持ち、ｉｄ＿１〜ｉｄ＿Ｎのような回路ブロック１０１のＩＤ情報毎に対応付けられている。なお、Ｎは１以上の自然数である。

また、チャージ電力情報の構成は、供給電源電圧情報と温度情報による二次元配列の情報が、プロセス情報毎に用意されている。プロセス情報は、例えば、リングオシレータの出力の周期が、実機と設計値との間で生じる差分を示したものであり、ＰＲ１，ＰＲ２，・・・，ＰＲＭという形式で用意される。なお、Ｍは１以上の自然数である。また、各プロセス情報の値は、ＰＲ１＜ＰＲ２＜・・・＜ＰＲＭとなるように用意されているものとする。

単位時間当たりに生じるリーク電力情報は、図４に示すような回路ブロック１０１のＰＶＴ情報に応じた単位時間当たりのリーク電力値を持ち、ｉｄ＿１〜ｉｄ＿Ｎのような回路ブロック１０１のＩＤ情報毎に対応付けられている。なお、Ｎは１以上の自然数である。

また、リーク電力情報の構成は、供給電源電圧情報と温度情報による二次元配列の情報が、プロセス情報毎に用意されている。プロセス情報は、例えば、リングオシレータの出力の周期が、実機と設計値との間で生じる差分を示したものであり、ＰＲ１，ＰＲ２，・・・，ＰＲＭという形式で用意される。また、各プロセス情報の値は、ＰＲ１＜ＰＲ２＜・・・＜ＰＲＭとなるように用意されているものとする。

なお、本実施形態における電力情報テーブル１０７に格納されるＰＶＴ情報の格納形式は、これに限定されるものではなく、例えば、半導体集積回路毎にプロセス情報が一種類のみであっても構わない。

電力情報算出部１０３には、ＰＶＴ情報と、アイドル期間情報と、電力情報テーブル１０７に格納されている電力情報が入力される。これらの入力により、電力情報算出部１０３は、ＰＶＴ情報に基づいてチャージ電力情報を取得すると共に、ＰＶＴ情報に基づいてアイドル期間に生じるリーク電力情報を取得する。電力情報算出部１０３は取得したチャージ電力情報およびリーク電力情報を電源制御判定部１０４に出力する。

また、電力情報算出部１０３は、取得したＰＶＴ情報やＩＤ情報、取得した電力情報を格納するための電力情報記憶部１１１を有する。電力情報記憶部１１１は、チャージ電力およびリーク電力に関する書き込み完了フラグおよびアイドル期間情報を格納する領域を備えている。
電力情報算出部１０３は、電力情報記憶部１１１に必要な情報を格納した際に、書き込み完了フラグのビットを１とする。以降、この処理を「１値を与えている」というものとする。
また、電力情報算出部１０３は、チャージ電力情報およびアイドル期間に生じるリーク電力情報を電源制御判定部１０４に出力した際に、書き込み完了フラグのビットを０とする。以降、この処理を「０値を与えている」というものとする。

電源制御判定部１０４は、電力情報算出部１０３から出力されたチャージ電力情報とアイドル期間に生じるリーク電力情報に基づいて回路ブロック１０１の消費電力が小さくなるように回路ブロック１０１に電源を供給するか否かを判定する。ここでは、電源制御判定部１０４は、チャージ電力情報とリーク電力情報に基づいて、電源遮断の命令があった場合に実行を許可するか否かを示す電源制御判定信号を電源制御部１０５に出力する。

電源制御部１０５は、電源制御判定部１０４により判定された結果に基づいて、回路ブロック１０１の電源制御を行う。ここでは、電源制御部１０５は、電源制御判定信号と電源制御要求信号とを入力とし、電源制御信号を出力する。なお、電源制御要求信号は、回路ブロック１０１の電源遮断を実施する命令が含まれており、例えば、回路ブロック１０１の処理に応じてＣＰＵから出力される信号である。また、電源制御信号には、回路ブロック１０１の電源スイッチ１０８を導通または切断させる信号が含まれている。

回路ブロック１０１への電源の供給は、グローバル電源配線１０９から行われる。回路ブロック１０１は、ローカル電源配線１１０が接続されており、ローカル電源配線１１０とグローバル電源配線１０９との間には少なくとも一つ以上の電源スイッチ１０８が接続されている。
電源スイッチ１０８は、例えば、ＰＭＯＳトランジスタで構成されており、ＰＭＯＳトランジスタのソース端子がグローバル電源配線１０９に、ドレイン端子がローカル電源配線１１０に接続されている。

＜動作例＞
次に、上述したように構成される半導体集積回路１００の動作例について説明する。
動作条件取得部１０２では、回路ブロック１０１に関するＰＶＴ情報を取得する。
なお、ＰＶＴ情報の取得は、以下のように行う。
プロセス情報は、例えば、動作条件取得部１０２のプロセス情報取得部２０１が有するリングオシレータと基準クロック生成部とカウンタとを用いて取得する。具体的には、リングオシレータを用いて遅延時間を示す周期的な信号を生成し、生成した信号の周期よりも速い基準クロックを用いて、リングオシレータが生成する信号の周期が基準クロックの何倍であるかをカウントすることで、遅延時間のずれを検知する。この遅延時間のずれを用いて、トランジスタの伝搬遅延時間を検出し、検出した伝搬遅延時間をプロセス情報として取得する。
なお、プロセス情報取得部２０１は、上述した手段によって取得する場合に限られない。例えば、プロセス情報取得部２０１にメモリを持たせ、メモリに半導体集積回路１００の製造時に取得可能なプロセス情報を予め記憶させておくことによりプロセス情報を取得してもよい。

供給電源電圧情報は、例えば、動作条件取得部１０２の供給電源電圧情報取得部２０２が有する電圧計を用いて取得する。回路ブロック１０１へ電源を供給するローカル電源配線１１０と、接地されている配線との間に生じる電位差を電圧計で測定することにより、その回路ブロックの供給電源電圧情報を取得することができる。
温度情報は、例えば、動作条件取得部１０２の温度情報取得部２０３が有する温度センサで回路ブロック１０１の温度を測定することによって取得することができる。
また、回路ブロック単位に割り当てられたＩＤ情報も、例えば、動作条件取得部１０２が有するＩＤ情報記憶部２０４に予め格納しておくことができる。

なお、動作条件取得部１０２がＰＶＴ情報を取得する場合、周辺に配置される他ブロックからの影響が最小となるように取得する。そのために、例えば、動作条件取得部１０２を、回路ブロック１０１の中心部に配置することで、周辺に配置される他ブロックの影響の偏りが抑制されたＰＶＴ情報を取得することができる。
動作条件取得部１０２は、取得したＰＶＴ情報とＩＤ情報を電力情報算出部１０３に出力する。

電力情報算出部１０３は、ＰＶＴ情報に応じたチャージ電力情報とアイドル期間に生じるリーク電力情報とを算出することで、取得する。
ここでは、まず、電力情報算出部１０３がチャージ電力情報を算出する処理について図５を参照して説明する。
ステップＳ５０１では、電力情報算出部１０３は、電力情報記憶部１１１の書き込み完了フラグが１値であるかを判定する。書き込み完了フラグが１値でない場合には、ステップＳ５０２〜ステップＳ５０６を実行する。

ステップＳ５０２では、電力情報算出部１０３は、動作条件取得部１０２から出力されたプロセス情報を電力情報記憶部１１１に格納する。本実施形態では、このとき取得したプロセス情報をＰＲｘとする。
ステップＳ５０３では、電力情報算出部１０３は、動作条件取得部１０２から出力された供給電源電圧情報を電力情報記憶部１１１に格納する。

ステップＳ５０４では、電力情報算出部１０３は、動作条件取得部１０２から出力された温度情報を電力情報記憶部１１１に格納する。
ステップＳ５０５では、電力情報算出部１０３は、取得したＩＤ情報を電力情報記憶部１１１に格納する。
ステップＳ５０６では、電力情報算出部１０３は、書き込み完了フラグを１値にする。

一方、ステップＳ５０１において、書き込み完了フラグが１値である場合は、ステップＳ５０７、ステップＳ５０８を実行する。
ステップＳ５０７では、電力情報算出部１０３は、ＰＶＴ情報に応じたチャージ電力情報を算出する。
具体的には、まず、電力情報算出部１０３は、電力情報記憶部１１１に格納されているＰＶＴ情報を、電力情報テーブル１０７に示される形式に変換する。ここで、電力情報テーブル１０７には、図３に示すように、プロセス情報がＰＲ１、ＰＲ２、・・・、ＰＲＭと記載されている。本実施形態では、例えば、ステップＳ５０２で取得したプロセス情報ＰＲｘが、ＰＲ１＜ＰＲｘ＜ＰＲ２の関係である場合を想定する。

電力情報テーブル１０７に記載されるプロセス情報ＰＲ１、ＰＲ２は離散的な数値情報であるため、｜ＰＲｘ−ＰＲ１｜＜｜ＰＲ２−ＰＲｘ｜である場合は格納されているプロセス情報ＰＲｘをプロセス情報ＰＲ１の数値に変換する。また、｜ＰＲｘ−ＰＲ１｜≧｜ＰＲ２−ＰＲｘ｜である場合は格納されているプロセス情報ＰＲｘをプロセス情報ＰＲ２の数値に変換する。

また、図３に示す電力情報テーブル１０７では、供給電源電圧情報が小数第一位までの形式で記載され、温度情報は整数の形式で記載されている。
このときの変換は、例えば、電力情報記憶部１１１に格納された供給電源電圧情報の値が０．９４Ｖである場合、電力情報テーブル１０７の形式が小数第一位であるため、小数第二位を四捨五入して、格納されている供給電源電圧情報を０．９Ｖに変換する。
同様に、電力情報記憶部１１１に格納された温度情報の値が、４７．８℃である場合、電力情報テーブル１０７の形式が整数であるため、小数第一位を四捨五入して、格納されている温度情報を４８℃に変換する。
ただし、ＰＶＴ情報の変換手段は、上述したような方法に限定されない。

電力情報算出部１０３は、変換したＰＶＴ情報およびＩＤ情報に基づいて回路ブロック１０１のチャージ電力情報を電力情報テーブル１０７から算出する。例えば、電力情報記憶部１１１に格納されているＰＶＴ情報およびＩＤ情報が、ＰＲ１、０．９Ｖ、４８℃、ｉｄ＿１であった場合、図３に示す電力情報テーブルからチャージ電力情報が２５．２９ｎＷとして算出される。

ステップＳ５０８では、電力情報算出部１０３は、算出したチャージ電力情報を電力情報記憶部１１１に格納する。
以上のような処理によって、回路ブロック１０１が電源復帰する際に必要となるチャージ電力情報を算出することができる。

次に、電力情報算出部１０３がアイドル期間のリーク電力情報を算出する処理について図６を参照して説明する。
ステップＳ６０１では、電力情報算出部１０３は、電力情報記憶部１１１の書き込み完了フラグが１値であるかを判定する。書き込み完了フラグが１値でない場合には、ステップＳ６０２〜ステップＳ６０６を実行する。

ステップＳ６０２では、電力情報算出部１０３は、動作条件取得部１０２から出力されたプロセス情報を電力情報記憶部１１１に格納する。
ステップＳ６０３では、電力情報算出部１０３は、動作条件取得部１０２から出力された供給電源電圧情報を電力情報記憶部１１１に格納する。

ステップＳ６０４では、電力情報算出部１０３は、動作条件取得部１０２から出力された温度情報を電力情報記憶部１１１に格納する。
ステップＳ６０５では、電力情報算出部１０３は、取得したＩＤ情報を電力情報記憶部１１１に格納する。
ステップＳ６０６では、電力情報算出部１０３は、書き込み完了フラグを１値にする。

一方、ステップＳ６０１において、書き込み完了フラグが１値である場合は、ステップＳ６０７、ステップＳ６０８を実行する。
ステップＳ６０７では、電力情報算出部１０３は、ＰＶＴ情報に応じたアイドル期間に生じるリーク電力情報を算出する。
具体的には、まず、電力情報算出部１０３は、電力情報記憶部１１１に格納されているＰＶＴ情報を、電力情報テーブル１０７に示される形式に変換する。変換の方法については、上述したチャージ電力情報を算出する場合と同様であるため、その説明を省略する。

電力情報算出部１０３は、変換したＰＶＴ情報およびＩＤ情報に基づいて電力情報テーブル１０７に格納されている回路ブロック１０１の単位時間当たりのリーク電力情報を取得する。なお、単位時間当たりのリーク電力情報の取得は、チャージ電力情報と同様であり、その説明を省略する。

加えて、電力情報算出部１０３は、アイドル期間取得部１０６から、回路ブロック１０１が処理を行わない電源遮断可能なアイドル期間情報を取得し、電力情報記憶部１１１に格納する。ここで、アイドル期間取得部１０６がアイドル期間情報を取得する処理について説明する。
例えば、回路ブロック１０１が画像処理ＩＰのようなブロックである場合、回路ブロック１０１の動作は、処理対象の画像に応じた特定の周期性を有する動作となる。したがって、アイドル期間取得部１０６は、この周期性から、水平方向・垂直方向の各処理動作の同期のために生じる、回路ブロック１０１が動作しない期間をアイドル期間として予め取得することが可能である。

具体的には、図７に示すように水平・垂直方向の１回の処理に対して、周期的な処理の開始と終了のタイミングは予め決まっている。したがって、水平同期、垂直同期の周期的なタイミングや長さは、処理する映像信号や画角から取得することが可能である。なお、図７では、ｈａが水平同期で生じるアイドル期間を示し、ｖａは垂直同期で生じるアイドル期間を示している。

また、アイドル期間取得部１０６は、複数回の回路ブロックの処理動作で生じるアイドル期間やコンフィグレーション情報に基づいて、アイドル期間の発生タイミングのプロファイル情報を取得し、一連のアイドル期間の発生タイミングと長さを取得してもよい。
そのため、例えば、電力情報算出部１０３が回路ブロック１０１から処理の終了時に通知信号を受けるか、もしくは処理のライン数をカウンタで数えることによって、実際の回路ブロック１０１のアイドル期間の開始タイミングを把握することができる。

電力情報算出部１０３は、アイドル期間取得部１０６からアイドル期間情報を取得し、電力情報記憶部１１１に格納する。電力情報算出部１０３は、単位時間当たりのリーク電力情報とアイドル期間情報とに基づいてアイドル期間で生じるリーク電力情報を算出する。アイドル期間で生じるリーク電力情報は、単位時間当たりのリーク電力情報とアイドル期間情報を乗算することによって算出することができる。

ステップＳ６０８では、電力情報算出部１０３は、算出したアイドル期間で生じるリーク電力情報を電力情報記憶部１１１に格納する。
以上のような処理によって、アイドル期間に電源を供給した際に生じるリーク電力情報の算出することができる。

電力情報算出部１０３は、算出したチャージ電力情報およびアイドル期間で生じるリーク電力情報を電力情報記憶部１１１に格納し、格納した電力情報を電源制御判定部１０４に出力する。なお、電力情報算出部１０３は、チャージ電力情報およびアイドル期間で生じるリーク電力情報を電力情報記憶部１１１に格納したときに、書き込み完了フラグを０値にする。

電源制御判定部１０４は、電源制御対象となる回路ブロック１０１のチャージ電力情報とアイドル期間で生じるリーク電力情報とに基づいて、電源遮断制御を行った場合と行わない場合とでどちらの消費電力が小さくなるかを判定し、電源制御判定信号を出力する。具体的には、例えば、電源制御判定部１０４が比較器を有し、非反転入力側にチャージ電力情報を、反転入力側にアイドル期間で生じるリーク電力情報を入力する。電源制御判定部１０４は、比較器により二つの入力の比較を行い、比較結果が正となる場合には電源供給を実施させる電源制御判定信号を出力し、比較結果が負となる場合には電源遮断を実施させる電源制御判定信号を出力する。

電源制御部１０５は、電源制御判定部１０４から出力された電源制御判定信号と、回路ブロック１０１が処理動作をしない期間に電源遮断の要求を示す電源制御要求信号とを入力として、電源制御信号の出力を行う。
電源制御判定信号が電源遮断を実施させる信号の場合で且つ、電源制御要求信号が電源遮断を要求する信号であった場合には、電源制御部１０５は回路ブロック１０１の電源を遮断する電源制御信号を出力する。
電源制御判定信号が電源供給を実施させる信号の場合で且つ、電源制御要求信号が電源遮断を要求する信号であった場合は、電源制御部１０５は回路ブロック１０１の電源を供給する電源制御信号を出力する。
電源制御判定信号が電源遮断を実施させる信号の場合で且つ、電源制御要求信号が電源復帰を要求する信号であった場合は、電源制御部１０５は回路ブロック１０１の電源を供給する電源制御信号を出力する。
電源制御判定信号が電源供給を実施させる信号の場合で且つ、電源制御要求信号が電源復帰を要求する信号であった場合は、電源制御部１０５は回路ブロック１０１の電源を供給する電源制御信号を出力する。

電源スイッチ１０８は、電源制御部１０５から出力される電源制御信号に基づいて動作する。
電源制御信号が電源を遮断する信号であれば、電源スイッチ１０８は、ローカル電源配線１１０とグローバル電源配線１０９の接続を遮断する。
電源制御信号が電源を供給する信号であれば、電源スイッチ１０８は、ローカル電源配線１１０とグローバル電源配線１０９の接続を導通させる。

以上のように、本実施形態によれば、電源遮断の対象となる回路ブロック１０１のＰＶＴ情報の変化に応じて電源遮断制御のタイミングを判定することから、適切なタイミングで電源遮断の制御を行うことができるため、省電力化を図ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として、取得したＰＶＴ情報に基づいてチャージ電力情報およびリーク電力情報の補正を行うことができる半導体集積回路について説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成は、同一符号を付して、その説明を省略する。
＜構成例＞
図８は、本実施形態の半導体集積回路８００の構成例を示すブロック図である。
半導体集積回路８００は、第１の実施形態の半導体集積回路１００に、電力情報補正部８０１を追加した構成である。

電力情報補正部８０１は、電力情報算出部１０３からＰＶＴ情報が入力され、電力情報テーブル１０７からＰＶＴ情報に応じた電力情報が入力される。また、電力情報補正部８０１は、取得したＰＶＴ情報と電力情報とに基づいて補正した電力情報を、電力情報算出部１０３に出力する。

電力情報算出部１０３は、回路ブロック１０１のＰＶＴ情報、アイドル期間情報、電力情報補正部８０１により補正された電力情報を入力とし、回路ブロック１０１に関するチャージ電力情報とアイドル期間に生じるリーク電力情報とを算出する。電力情報算出部１０３は、算出したチャージ電力情報とアイドル期間に生じるリーク電力情報を電源制御判定部１０４に出力する。その他の構成は、第１の実施形態と同様であり、その説明を省略する。

＜動作例＞
次に、電力情報算出部１０３がＰＶＴ情報に基づいてチャージ電力情報とアイドル期間に生じるリーク電力情報とを算出する処理について説明する。なお、電力情報算出部１０３は、電力情報補正部８０１により補正された電力情報を用いて算出するが、この処理を図９および図１０を用いて説明する。

ここでは、まず、電力情報算出部１０３および電力情報補正部８０１によりチャージ電力情報を算出する処理について図９を参照して説明する。
ステップＳ９０１では、電力情報算出部１０３は、ＰＶＴ情報を取得する。この処理は、図５に示すステップＳ５０１、ステップＳ５０２、ステップＳ５０３、ステップＳ５０４、ステップＳ５０５およびステップＳ５０６と同様の処理である。電力情報算出部１０３は、取得したＰＶＴ情報を電力情報記憶部１１１に格納する。なお、ステップＳ５０１において、書き込み完了フラグが１値である場合は、ステップＳ９０２に進む。

ステップＳ９０２では、電力情報算出部１０３および電力情報補正部８０１は、チャージ電力情報を算出する。以下に具体的な手順を例示する。
ここで、チャージ電力Ｗｃは（式１）に示すような回路に印加される電圧Ｖｉｎと電荷のチャージがなされる回路の電気容量Ｃｃによって電力が求まることが知られている。

このうち、容量値に関して、回路はゲート酸化膜や拡散層、絶縁膜や金属など、異なる材質を組み合わせて構成されており、電気容量には温度依存性や電圧依存性があることが分かっている。なお、温度依存性は、温度変化により各材質の形状が膨張、収縮などすることで容量値の変動が生じる。また、電圧依存性は、電圧に応じて空乏層の幅が変動することから電気容量の変動が生じる。
そのため、ＰＶＴ情報に応じて変動する電気容量の容量値を算出することでチャージ電力情報の補正処理を実施できる。ここでは、電圧依存性を考慮した容量値の算出方法を例にして説明する。

まず、電力情報算出部１０３は、電力情報記憶部１１１に格納されているＰＶＴ情報のうち、プロセス情報と温度情報とを、電力情報テーブル１０７に示される形式に変換する。なお、変換の方法は、ステップＳ５０７と同様であるために、その説明を省略する。

次に、電力情報補正部８０１は、以下に示す一連の処理を行う。
プロセス情報および温度情報が変換された後、電力情報補正部８０１は、電力情報算出部１０３の電力情報記憶部１１１に格納された回路ブロック１０１のＰＶＴ情報を取得する。
電力情報補正部８０１は、取得したＰＶＴ情報のうち、供給電源電圧情報に対して、電力情報テーブル１０７の持つ値に近い２つの供給電源電圧情報を抽出する。電力情報補正部８０１は、この２つの供給電源電圧情報と電力情報記憶部１１１から取得したプロセス情報、温度情報、ＩＤ情報に応じたチャージ電力情報を補正演算により取得する。

例えば、電力情報記憶部１１１から取得した供給電源電圧情報が０．９４Ｖであった場合、電力情報補正部８０１は、小数第二位を切り上げおよび切り捨ての処理をすることで、１．０Ｖおよび０．９Ｖという値を取得することができる。なお、小数第二位を切り上げて得られた供給電源電圧情報をＶ１とし、小数第二位を切り捨てて得られた供給電源電圧をＶ２とする。このとき、例えば、プロセス情報がＰＲ１、温度情報が４８℃、２つの供給電源電圧情報が１．０Ｖと０．９Ｖ、ＩＤ情報がｉｄ＿１であると仮定する。この場合、電力情報補正部８０１は、図３に示す電力情報テーブル１０７からチャージ電力情報として３１．２２ｎＷと２５．２９ｎＷを取得する。

電力情報補正部８０１は、取得した２つのチャージ電力情報から回路ブロック１０１の容量値Ｃ［Ｆ］を算出する。回路ブロック１０１の容量値Ｃ［Ｆ］は、（式１）に基づき、Ｃ＝２＊Ｗｃ／Ｖ²により求めることができる。なお、Ｗｃは回路ブロック１０１のチャージ電力値［Ｗ］を示し、Ｖは回路ブロック１０１に供給される電源電圧値［Ｖ］を示している。

したがって、電力情報補正部８０１は、供給電源電圧値Ｖ１が１．０Ｖのときのチャージ電力値Ｗｃ１が３１．２２ｎＷであることから、容量値Ｃ１として６２．４４ｎＦを算出する。また、電力情報補正部８０１は、供給電源電圧値Ｖ２が０．９Ｖのときのチャージ電力値Ｗｃ２が２５．０６ｎＷであることから、容量値Ｃ２として６１．８８ｎＦを算出する。

ここで、ＭＯＳトランジスタは電源電圧に応じて内部容量が変動するため、対象となる電源電圧Ｖに応じた回路ブロック１０１の容量値Ｃの値を、供給電源電圧値Ｖ１、Ｖ２および容量値Ｃ１、Ｃ２を用いて求める。
例えば、電力情報補正部８０１は、電源電圧値Ｖに応じた容量値Ｃの変動を（式２）のような比例関係に近似して、供給電源電圧値Ｖ１、Ｖ２における容量値Ｃ１、Ｃ２と、電力情報記憶部１１１から取得した電源電圧値Ｖを用いて、求めることができる。

このため、供給電源電圧値Ｖを０．９４Ｖとすると、適用する回路ブロック１０１の容量値Ｃは６２．１０ｎＦとなる。なお、（式２）におけるαは、供給電源電圧Ｖに関する比例係数を示し、βは定数を示す。

電力情報補正部８０１は、算出した回路ブロック１０１の容量値Ｃを用いて、電力情報算出部１０３から取得したＰＶＴ情報に適したチャージ電力情報を算出する。例えば、取得した供給電源電圧情報が０．９４Ｖである場合、（式１）に示したチャージ電力値Ｗｃの関係式および容量値Ｃの６２．１０ｎＦを用いることで、チャージ電力値として２７．４４ｎＷを求めることができる。
このような処理により、電力情報算出部１０３および電力情報補正部８０１は、チャージ電力情報を算出することができる。

ステップＳ９０３では、電力情報算出部１０３は、ステップＳ９０２で算出したチャージ電力情報を電力情報記憶部１１１に格納する。具体的には、電力情報算出部１０３は、電力情報補正部８０１にて算出された回路ブロック１０１のチャージ電力情報を取得し、電力情報算出部１０３内部の電力情報記憶部１１１に格納する。
このような処理により、電力情報テーブル１０７が有するチャージ電力情報を補正することで、動作条件に適したチャージ電力情報の補正を行うことができる。

次に、電力情報算出部１０３および電力情報補正部８０１によりアイドル期間に生じるリーク電力情報を算出する処理について図１０を参照して説明する。
ステップＳ１００１では、電力情報算出部１０３は、ＰＶＴ情報を取得する。この処理は、図６に示すステップＳ６０１、ステップＳ６０２、ステップＳ６０３、ステップＳ６０４、ステップＳ６０５およびステップＳ６０６と同様の処理である。電力情報算出部１０３は、取得したＰＶＴ情報を電力情報記憶部１１１に格納する。なお、ステップＳ６０１において、書き込み完了フラグが１値である場合は、ステップＳ１００２に進む。

ステップＳ１００２では、電力情報算出部１０３および電力情報補正部８０１は、アイドル期間に生じるリーク電力情報を算出する。以下に具体的な手順を例示する。
ここで、リーク電流Ｉ_Lは温度が変化することによって、指数関数的に電流量が変化することが知られている。（式３）にその関係を示す。

なお、Ｉ₀は比例定数、Ｖｔは閾値電圧［Ｖ］、Ｑｅは電子の電荷量［Ｃ］、ｎは指数係数、ｋはボルツマン定数［Ｊ・Ｋ^-1］、Ｔは温度［℃］を示し、閾値電圧Ｖｔおよび指数係数ｎは、プロセスやトランジスタの構造毎に異なる値を持つ。
そのため、温度依存性を考慮したリーク電力の算出処理を行う。

まず、電力情報算出部１０３は、電力情報記憶部１１１に格納されているＰＶＴ情報のうち、プロセス情報と供給電源電圧情報とを、電力情報テーブル１０７に示される形式に変換する。なお、変換の方法は、ステップＳ６０７と同様であるために、その説明を省略する。
また、電力情報算出部１０３は、変換後の供給電源電圧情報と併せて、変換前の供給電源電圧情報も電力情報記憶部１１１に格納する。

次に、電力情報補正部８０１は、以下に示す一連の処理を行う。
供給電源電圧情報が変換された後、電力情報補正部８０１は、電力情報算出部１０３の電力情報記憶部１１１に格納された回路ブロック１０１のＰＶＴ情報を取得する。
電力情報補正部８０１は、取得した温度情報に対して、電力情報テーブル１０７の持つ値に近い２つの温度情報を抽出する。電力情報補正部８０１は、この２つの温度情報、プロセス情報、供給電源電圧情報、ＩＤ情報に応じた単位時間当たりのリーク電力情報を取得する。

例えば、電力情報記憶部１１１から取得した温度情報が４７．８℃であった場合、電力情報補正部８０１は、小数第一位を切り上げおよび切り捨ての処理をすることにより４８℃および４７℃という値を取得することができる。なお、小数第一位を切り上げて得られた温度情報をＴ１とし、小数第一位を切り捨てて得られた温度情報をＴ２とする。このとき、例えば、プロセス情報がＰＲ１、供給電源電圧情報が０．９Ｖ、２つの温度情報が４８℃と４７℃、ＩＤ情報がｉｄ＿１であると仮定する。この場合に、電力情報補正部８０１は、図４に示す電力情報テーブル１０７から単位時間当たりのリーク電力情報として、１８．００ｍＷと１７．４４ｍＷを取得する。

電力情報補正部８０１は、取得した２つの単位時間当たりのリーク電力情報から回路ブロック１０１のリーク電流に関する比例係数を算出する。
ここで、単位時間当たりのリーク電力は、（式４）に示す関係式で求めることができる。

なお、Ｗ_L［Ｗ］は単位時間当たりのリーク電力、Ｉ_Lt［Ａ］は単位時間当たりのリーク電流、Ｖ［Ｖ］は供給電源電圧を示す。
これより、単位時間当たりのリーク電力情報および対応する供給電源電圧情報に基づいて、４８℃における単位時間当たりのリーク電流Ｉ_L1が２０．００ｍＡ、４７℃における単位時間当たりのリーク電流Ｉ_L2が１９．３８ｍＡとなる。

（式３）に示したリーク電流の関係式と単位時間当たりのリーク電流Ｉ_L1、Ｉ_L2から、閾値電圧Ｖｔ［Ｖ］、電子の電荷量Ｑｅ［Ｃ］、指数係数ｎ、ボルツマン定数ｋ［Ｊ・Ｋ^-1］の間で（式５）が成り立つ。

更に、（式３）および（式５）の関係式を用いることで、（式３）に示される比例定数Ｉ₀は（式６）の関係が成り立ち、そこから、単位時間当たりのリーク電流に関する比例定数Ｉ₀＝６．９９＊１０^-3という値を求めることができる。

このような手順により、リーク電流の算出式に関する係数を算出することができる。
電力情報補正部８０１は、算出した（式５）の関係式および比例定数Ｉ₀の値に基づいて、電力情報算出部１０３から取得したＰＶＴ情報に適した単位時間当たりのリーク電力情報を算出する。例えば、取得した温度情報が４７．８℃である場合、単位時間当たりのリーク電流Ｉ_Lの関係式を用い、温度情報Ｔ＝４７．８［℃］に加え、（式５）の関係式と比例定数Ｉ₀＝６．９９＊１０^-3を代入する。この演算により、取得したＰＶＴ情報における単位時間当たりのリーク電流値として１９．８５ｍＡを求めることができる。
また、加えて、電力情報記憶部１１１に格納されている変換前の供給電源電圧情報が０．９４［Ｖ］であることと、（式４）の関係を用いて、単位時間当たりのリーク電力情報として１８．６６ｍＷを求めることができる。

さらに、アイドル期間取得部１０６によって、回路ブロック１０１が処理を行わない電源遮断可能なアイドル期間情報を取得する。なお、アイドル期間情報の取得は、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
電力情報算出部１０３は、アイドル期間取得部１０６からアイドル期間情報を取得し、電力情報記憶部１１１に格納する。電力情報算出部１０３は、アイドル期間情報と上述した単位時間当たりのリーク電力情報とに基づいて、アイドル期間で生じるリーク電力情報を算出する。アイドル期間で生じるリーク電力情報は、単位時間当たりのリーク電力情報とアイドル期間情報の乗算によって算出することができる。

ステップＳ１００３では、電力情報算出部１０３は、ステップＳ１００２で算出したアイドル期間で生じるリーク電力情報を電力情報記憶部１１１の回路ブロック１０１に対応する領域に格納する。具体的には、電力情報算出部１０３は、電力情報補正部８０１にて算出された回路ブロック１０１のリーク電力情報を、電力情報算出部１０３内部の電力情報記憶部１１１に格納する。
このような処理により、電力情報テーブル１０７が有する単位時間当たりのリーク電力情報を補正することで、動作条件に適したアイドル期間に生じるリーク電力情報の補正を行うことができる。

以上のように、電力情報テーブル１０７の電力情報に対して、取得したＰＶＴ情報に応じた補正をすることで、より適切な電源遮断制御を行うことができる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、上述した実施形態では、半導体集積回路は一つの回路ブロック１０１を有する場合について説明したが、この場合に限られず、複数の回路ブロックについてそれぞれ上述した方法を用いて制御することができる。
また、例えば、第２の実施形態において示した容量値Ｃや単位時間当たりのリーク電流Ｉ_Lなどの式は、上述した式に限定されるものではない。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するプログラムを、各種記憶媒体を介して半導体集積回路に供給し、半導体集積回路のコンピュータ（ＣＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１００：半導体集積回路 １０１：回路ブロック １０２：動作条件取得部 １０３：電力情報算出部 １０４：電源制御判定部 １０５：電源制御部 １０６：アイドル期間取得部 １０７：電力情報テーブル １０８：電源スイッチ １０９：グローバル電源配線 １１０：ローカル電源配線 １１１：電力情報記憶部 ２０１：プロセス情報取得部 ２０２：供給電源電圧情報取得部 ２０３：温度情報取得部 ２０４：ＩＤ情報記憶部 ８００：半導体集積回路 ８０１：電力情報補正部

Claims (11)

1. 電源制御可能な回路ブロックと、
   前記回路ブロックの動作条件を取得する動作条件取得手段と、
   前記動作条件取得手段により取得された動作条件に応じて、前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報とを取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された電力情報に基づいて消費電力が小さくなるように前記回路ブロックに電源を供給するか否かを判定する電源制御判定手段と、
   前記電源制御判定手段により判定された結果に基づいて、前記回路ブロックの電源制御を行う電源制御手段と、を有し、
   前記動作条件取得手段は、
   前記回路ブロックの半導体の特性のばらつきを示す情報を取得するプロセス情報取得手段と、
   前記回路ブロックに供給される電源電圧に関する情報を取得する供給電源電圧情報取得手段と、
   前記回路ブロックの温度に関する情報を取得する温度情報取得手段と、を有することを特徴とする半導体集積回路。
2. 電源制御可能な回路ブロックと、
   前記回路ブロックの動作条件を取得する動作条件取得手段と、
   前記動作条件取得手段により取得された動作条件に応じて、前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報とを取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された電力情報に基づいて消費電力が小さくなるように前記回路ブロックに電源を供給するか否かを判定する電源制御判定手段と、
   前記電源制御判定手段により判定された結果に基づいて、前記回路ブロックの電源制御を行う電源制御手段と、を有し、
   前記取得手段は、１つまたは複数のプロセス情報、供給電源電圧情報、温度情報に基づいて前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報を取得することを特徴とする半導体集積回路。
3. 電源制御可能な回路ブロックと、
   前記回路ブロックの動作条件を取得する動作条件取得手段と、
   前記動作条件取得手段により取得された動作条件に応じて、前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報とを取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された電力情報に基づいて消費電力が小さくなるように前記回路ブロックに電源を供給するか否かを判定する電源制御判定手段と、
   前記電源制御判定手段により判定された結果に基づいて、前記回路ブロックの電源制御を行う電源制御手段と、
   前記動作条件取得手段により取得された動作条件に基づいて、前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と、前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報と、を補正する電力情報補正手段と、を有することを特徴とする半導体集積回路。
4. 前記動作条件取得手段は、
   前記回路ブロックを識別する情報を記憶するＩＤ情報記憶手段を有することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の半導体集積回路。
5. 前記取得手段は、前記回路ブロックの動作条件、前記回路ブロックを識別する情報および電力情報を記憶する電力情報記憶手段を有することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の半導体集積回路。
6. 前記取得手段は、前記回路ブロックが処理を行わない電源遮断可能な期間に関する情報を取得することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の半導体集積回路。
7. 前記取得手段は、前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報と前記回路ブロックが処理を行わない電源遮断可能な期間に関する情報とに基づき、前記回路ブロックが処理を行わない電源遮断可能な期間に電源を供給した際に生じる消費電力を取得することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の半導体集積回路。
8. 前記電源制御判定手段は、前記回路ブロックが処理を行わない電源遮断可能な期間に電源を供給した際に生じる消費電力と、前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報とに基づいて、前記回路ブロックに電源を供給するか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の半導体集積回路。
9. 電源制御可能な回路ブロックを有する半導体集積回路の制御方法であって、
   前記回路ブロックの動作条件を取得する動作条件取得ステップと、
   前記動作条件取得ステップにより取得された動作条件に応じて、前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報とを取得する取得ステップと、
   前記取得ステップにより取得された電力情報に基づいて消費電力が小さくなるように前記回路ブロックに電源を供給するか否かを判定する電源制御判定ステップと、
   前記電源制御判定ステップにより判定された結果に基づいて、前記回路ブロックの電源制御を行う電源制御ステップと、を有し、
   前記動作条件取得ステップでは、
   前記回路ブロックの半導体の特性のばらつきを示す情報を取得するプロセス情報取得ステップと、
   前記回路ブロックに供給される電源電圧に関する情報を取得する供給電源電圧情報取得ステップと、
   前記回路ブロックの温度に関する情報を取得する温度情報取得ステップと、を有することを特徴とする制御方法。
10. 電源制御可能な回路ブロックを有する半導体集積回路の制御方法であって、
    前記回路ブロックの動作条件を取得する動作条件取得ステップと、
    前記動作条件取得ステップにより取得された動作条件に応じて、前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報とを取得する取得ステップと、
    前記取得ステップにより取得された電力情報に基づいて消費電力が小さくなるように前記回路ブロックに電源を供給するか否かを判定する電源制御判定ステップと、
    前記電源制御判定ステップにより判定された結果に基づいて、前記回路ブロックの電源制御を行う電源制御ステップと、を有し、
    前記取得ステップでは、１つまたは複数のプロセス情報、供給電源電圧情報、温度情報に基づいて前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報を取得することを特徴とする制御方法。
11. 電源制御可能な回路ブロックを有する半導体集積回路の制御方法であって、
    前記回路ブロックの動作条件を取得する動作条件取得ステップと、
    前記動作条件取得ステップにより取得された動作条件に応じて、前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報とを取得する取得ステップと、
    前記取得ステップにより取得された電力情報に基づいて消費電力が小さくなるように前記回路ブロックに電源を供給するか否かを判定する電源制御判定ステップと、
    前記電源制御判定ステップにより判定された結果に基づいて、前記回路ブロックの電源制御を行う電源制御ステップと、
    前記動作条件取得ステップにより取得された動作条件に基づいて、前記回路ブロックが電源復帰する際に必要となる電力情報と、前記回路ブロックに電源が供給されている状態で消費する電力情報と、を補正する電力情報補正ステップと、を有することを特徴とする制御方法。

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