説明

半導体回路及び半導体回路装置

【課題】 外部から瞬間的なパルスが入力されてもレジスタ等を復旧することが可能な半
導体回路及び半導体回路装置を提供する。
【解決手段】 外部と入出力情報を受け渡す端子部21aと、前記端子部21aの入力電
圧と、第1の参照電圧とを比較し、前記端子部21aの入力電圧が前記第1の参照電圧よ
り高い場合に、第1の信号を送信する第1のI/Oディテクタ部21bと、前記第1の信
号を受信した場合に、リセット信号を送信するリセット部24と、I/Oディテクタ部2
1bからの信号をラッチするラッチ部を具備することを特徴とする半導体回路。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体回路に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体の微細化に伴いIC(Integrated Circuit)内部の動
作電圧は低く(例えば、1.3V〜1.8V程度)なっている。一方、IC外部とのイン
ターフェイス信号の電圧レベルはそれよりも高い(例えば、3V程度)。そのため、IC
で使用する電源は複数の電圧が必要となることが多い。また、ICを組み込むシステムで
は、さらに高電位の電源が使用されることがあり、ICで使用する電源を用意するために
複数のレギュレータなどの電圧変換器が必要となる。このレギュレータによる電圧は、外
部からのノイズの影響を受けずに常に安定している必要があるが、例えば静電気のような
ESD(Electrostatic Discharge:静電気放電)ノイズに対し
ての対策が不十分であった。
【0003】
これに対して、レギュレータによって昇降圧された電圧に対するESDノイズ耐性を高
めたレギュレータ回路を内蔵した半導体装置がある。(例えば、特許文献1参照)
しかし、外部との情報のやりとりをする入出力部(例えば、パソコンのキーボードや携
帯電話の各種ボタンなど、以降I/O部という)からのESDノイズへの対策はなされてい
ない。したがって、入出力部から瞬間的なESDノイズ等のパルスが入力されると、レジ
スタ等の記憶部が破壊されると、その破壊されたレジスタ等を復旧することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−23346号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、外部から瞬間的なパルスが入力されてもレジスタ等を復旧することが可能な
半導体回路及び半導体回路装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、外部と入出力情報を受け渡す端子部と、前記端子部の入力電
圧と、第1の参照電圧とを比較し、前記端子部の入力電圧が前記第1の参照電圧より高い
場合に、第1の信号を送信する第1のI/Oディテクタ部と、I/Oディテクタ部の検出
信号をラッチするラッチ部と、前記第1の信号を受信した場合に、リセット信号を送信す
るリセット部と、を具備することを特徴とする半導体回路が提供される。
【0007】
また、本発明の別の一態様によれば、入出力操作がなされる入出力部と、第1の記憶領
域を有し、前記入出力部からの信号をもとに、所望の動作を行う半導体回路部と、前記半
導体回路部内に設けられ、前記入出力部との入出力情報を受け渡す端子部と、前記端子部
の入力電圧と、第1の参照電圧とを比較し、前記端子部の入力電圧が前記第1の参照電圧
より高い場合に、第1の信号を送信する第1のI/Oディテクタ部と、前記端子部の入力
電圧と、第2の参照電圧とを比較し、前記端子部の入力電圧が前記第1の参照電圧より低
い場合に、前記第1の信号を送信する第2のI/Oディテクタ部と、前記半導体回路部内
に設けられ、前記半導体回路の入力電圧が、第3の参照電圧以下の場合に、前記第1の信
号を送信するパワーオンリセット部と、前記半導体回路部内に設けられ、前記半導体回路
内のロジック回路を構成するロジック回路部と、前記ロジック回路部の入力電圧と、第4
の参照電圧とを比較し、前記ロジック回路部の入力電圧が前記第4の参照電圧より低い場
合に前記第1の信号を送信するVDDディテクタ部と、前記半導体回路部内に設けられ、
前記半導体回路内の電圧を制御するレギュレータ部と、前記レギュレータ部の入力電圧と
、第5の参照電圧とを比較し、前記レギュレータ部の入力電圧が、第5の参照電圧より低
い場合に、前記第1の信号を送信するバッテリーローディテクタ部と、前記第1のI/O
ディテクタ部、前記第2のI/Oディテクタ部、前記パワーオンリセット部、前記VDD
ディテクタ部及び前記バッテリローディテクタ部の、少なくとも1つから前記第1の信号
を受信した場合に、前記リセット信号送信する前記リセット部と前記半導体回路部内に設
けられ、前記リセット信号を受信した場合に、割り込み信号を送信するシステムコントロ
ーラ部と、前記第1のI/Oディテクタ部及び前記第2のI/Oディテクタ部から出力さ
れる信号をラッチするラッチ部と、第2の記憶領域を有するホスト部とを具備し、前記ホ
スト部は、前記割り込み信号を受信した場合と前記ラッチ部に信号を受信した場合に、前
記半導体回路の前記第1の記憶領域の記憶内容を、第2の記憶領域の記憶内容に書き換え
るとともに、前記ラッチ部をリセットすることを特徴とする半導体回路装置が提供される

【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、外部から瞬間的なパルスが入力されてもレジスタを復旧することが可
能な半導体回路及び半導体回路装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の半導体回路装置の全体構成図である。
【図2】本発明の実施例1に係る半導体回路の詳細回路図である。
【図3】本発明の実施例1に係るタイミングチャート図である。
【図4】本発明の実施例1に係るキー入出力部の詳細回路図である。
【図5】本発明の実施例1に係るキー入出力部の詳細回路図である。
【図6】本発明の実施例2に係るキー入出力部の詳細回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当
部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【実施例1】
【0011】
以下本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0012】
図1は本発明の第1の実施の形態に係る全体構成図である。入出力部10(例えば、パ
ソコンのキーボードや、携帯電話の操作ボタンなど)からキー入力がなされると、半導体
回路20のキー入出力部21がそのキー入力信号を受け、その結果をシステムコントロー
ラ部22に送信する。システムコントローラ部22は、キー入出力部21から送信された
信号を受信し、その信号を基に、例えばシステム記憶部25(例えば、レジスタ)に情報
を書き込む。さらに、記憶部25の記憶内容を、ホスト部30のホスト制御部31に接続
されるマスタ記憶部32に書き込む。
【0013】
ここで、例えば、キー入出力部21にESDノイズ等のパルスが入力された場合を想定
する。キー入出力部21にESDノイズ等のパルスが入力されると、システム記憶部25
の情報が破壊される等の状況が発生する可能性がある。この時、キー入出力部21がリセ
ット部24にESDノイズ等が入力されたことを通知することにより、リセット部24は
システムコントローラ部22にリセット信号を送信する。そして、システムコントローラ
部22は割り込み信号(以降、IRQとする。)をホスト部30に送信する。ホスト部3
0はIRQを受信すると、マスタ記憶部32の情報をシステムコントローラ部22を介し
てシステム記憶部25に送信し、システム記憶25の情報をマスタ記憶部32の情報に書
き換える。これにより、破壊等されたシステム記憶部25の情報を復元することができる

【0014】
更に、レギュレータ部23にESDノイズ等のパルスが入力された場合においても、同
様にシステム記憶部25の情報を復元することができる。
【0015】
次に、本実施の形態の半導体回路20の詳細について、図2を参照して説明する。
【0016】
キー入出力部21は、半導体回路20への電源VCCから抵抗R1を介した電源VCC1
が供給される。また入出力部10から受信した信号を、半導体回路20に入力するための
受け渡しをする端子部21aと、端子部21aの入力電圧と基準電圧(以降、BGRとす
る)とを比較し、端子部21aの入力電圧がBGRより高い場合はLレベルの信号をリセ
ット部24に送信するI/Oディテクタ部21bと、入力端子部21aの入力電圧がBG
Rより低い場合はLレベルの信号をリセット部24に送信するI/Oディテクタ部21c
とから構成される。なお、上記各BGR及び、以降に記す各BGRは、それぞれ同一の値
でもよいし、異なっていてもよい。
【0017】
具体的には、端子部21aは、NMOS1のソースが接地され、PMOS1のソースが
端子部21aの入力電源に接続されるインバータINV1と、一端がインバータINV1の
出力側に接続され、他端が端子部21aの入力電源に接続されるダイオードD1と、一端
が接地され他端がインバータINV1の出力側に接続されるダイードD2とから構成され
る。
【0018】
I/Oディテクタ部21bは、コンパレータCOMP1と、一端が端子部21aの入力
電源VCC1に接続され、他端がコンパレータCOMP1の反転入力端子に接続される可
変抵抗R3と、一端が接地され、他端がコンパレータCOMP1の反転入力端子に接続さ
れる抵抗R4とから構成され、コンパレータCOMP1の正転入力端子には、BGRが入
力される。
【0019】
I/Oディテクタ部21cは、コンパレータCOMP2と、一端が端子部21aの入力
電源VCC1に接続され、他端がコンパレータCOMP2の正転入力端子に接続される可
変抵抗R5と、一端が接地され、他端がコンパレータCOMP2の正転入力端子に接続さ
れる抵抗R6とから構成され、コンパレータCOMP2の反転入力端子には、BGRが入
力される。
【0020】
つまり、端子部21aに可変抵抗R3とR4、および可変抵抗R5とR6でそれぞれ分
圧される電圧に対してBGRより高い又は低いという異常な電圧がかかった場合に、Lレ
ベルの信号をリセット部24に送信する。それ以外の場合は正常状態を意味するHレベル
の信号をリセット部24に送信する。なお、端子部21aの入力電圧は、半導体回路20
の入力電圧と同一系統の電圧でもよいし、別系統の入力電圧でもよい。
【0021】
レギュレータ部23は、半導体回路20のレギュレータ部23で電圧変換された電圧を
ロジック回路電源の電圧VDDとしているレギュレータ部23dと、半導体回路20の電
源VCCの電圧とBGRとを比較し、レギュレータ部23の入力電圧VCCの可変抵抗R
7とR8で分圧された電圧がBGRより高い場合にHレベルの信号をリセット部24に送
信するバッテリーロー部23a(以降、BLD部23aとする)と、半導体回路20の入
力電圧VCCが一定電圧(例えば、1.35V以上)になった場合にHレベルの信号をリ
セット部24に送信するパワーオンリセット部23b(以降、POR部23bとする)と
、半導体回路20内の他のロジック回路の入力電圧VDDの可変抵抗R9とR10で分圧
された電圧とBGRとを比較し、ロジック回路の入力電圧がBGRより低い場合はLレベ
ルの信号をリセット部24に送信するVDDディテクタ部23cとを有する。
【0022】
具体的には、BLD部23aは、コンパレータCOMP3と、一端がVCCの入力電源
に接続され、他端がコンパレータCOMP3の正転入力端子に接続される可変抵抗R7と
、一端が接地され、他端がコンパレータCOMP3の正転入力端子に接続される抵抗R8
とから構成され、コンパレータCOMP3の反転入力端子には、BGRが入力される。
【0023】
VDDディテクタ部23cは、コンパレータCOMP4と、一端がロジック回路電源VD
Dのレギュレータ出力に接続され、他端がコンパレータCOMP4の正転入力端子に接続
される可変抵抗R9と、一端が接地され、他端がコンパレータCOMP4の正転入力端子
に接続される抵抗R10とから構成され、コンパレータCOMP4の反転入力端子には、
BGRが入力される。
【0024】
POR部23bは、コンパレータCOMP5と、一端がPOR部23bの入力電源に接
続され、他端がNMOS2のドレイン及びコンパレータCOMP5の入力端子に接続され
る抵抗R11から構成される。NMOS2は半導体回路20の入力電源が一定電圧(例え
ば1.35V)以上になるとONし、コンパレータCOMP5からHレベルの信号が送信
される。
【0025】
つまり、BLD23a、POR部23b及びVDDディテクタ部23cは、いずれも、
各入力電圧が通常稼動状態であればHレベルの信号をリセット部24に送信し、通常稼動
状態と異なる場合はLレベルの信号をリセット部24に送信する。
【0026】
リセット部24は、上記各ディテクタ部から送信される信号の論理積演算を行う。具体
的には、上記各ディテクタ部から全てHレベルの信号、つまり、端子部21aの入力電圧
VCC1が正常で、かつ、レギュレータ部23の入力電圧VCCがBGRよりも高く、半
導体回路20の入力電圧VCCがBGRよりも高く、ロジック回路電源VDDの電圧もB
GRよりも高いという通常稼動状態、の場合、正常を意味するHレベルの信号をシステム
コントローラ22に送信する。
【0027】
一方、端子部21aの入力電圧VCC1、半導体回路20の入力電圧VCC、またはレ
ギュレータ部23の出力電源VDDのいずれかが異常、又は通常稼動状態と異なる場合は
、Lレベルの信号をシステムコントローラ22に送信する。
【0028】
システムコントローラ22は、このLレベルの信号を受信するかラッチ部の信号を受信
すると、ホスト部30にIRQを送信し、IRQを受信したホスト部30は、上記のよう
に、マスタ記憶部32の情報をシステムコントローラ部22を介してシステム記憶部25
に送信し、システム記憶部25に記憶されている情報をマスタ記憶部32の情報に書き換
え、またIRQおよびラッチ部26の信号をリセットする。
【0029】
以上により、レギュレータ部23に係る入力電圧の異常以外の、入出力部10に起因す
る入力電圧の異常が発生した場合においても、破壊されたシステム記憶部25の情報を復
元することができる。
【0030】
次に、本実施の形態のリセット制御のタイミングチャートについて、図3を参照して説
明する。
【0031】
まず、半導体回路20に電源が投入されて半導体回路20が初期設定を実施し、起動す
るまでの流れを説明する。半導体回路20に電源が投入されると、半導体回路20の入力
電圧VCC、POR部23bの入力電圧、レギュレータ部の出力電圧VDD、及びキー入
力部の入力電圧VCC1がそれぞれ立ち上がる。そしてt1でこれらの入力電圧が全て立
ち上がると、リセット部24はリセット解除信号(Hレベルの信号)をシステムコントロ
ーラ部22に送信する。システムコントローラ部22はそのリセット解除信号を受信する
と、t2でホスト部にIRQを送信する。このIRQをホスト部が受信すると、半導体回
路20の初期設定が開始する。以上により半導体回路20が起動される。
【0032】
次に、キー入出力部21にESDノイズ等のパルスが入力された場合の流れについて説
明する。t3でキー入出力部21にESDノイズ等が入力されると、I/Oディテクタ部
21bは、Lレベルの信号をリセット部24に送信すると同時にラッチ部の信号をHに保
持する。リセット部24は、t4でそのLレベルの信号を受信する。そして、t5でキー
入力部の入力電圧が正常に復帰すると、I/Oディテクタ部21bはHレベルの信号をリ
セット部24に送信する。リセット部24はそのHレベルの信号を受信すると、t7でシ
ステムコントローラ部22にリセット解除信号(Hレベルの信号)を送信する。システム
コントローラ部22は、リセット部24からのHレベルの信号を受信するとIRQをホス
ト部30に送信する。そして、ホスト部30はシステムコントローラ部22からのIRQ
を受信すると、システム記憶部25に記憶されている情報を、マスタ記憶部32に記憶し
ている情報に書き換え、t8でIRQ信号とラッチ部の信号のリセットを行う。
【0033】
これにより、ESDノイズ等で破壊されたシステム記憶部25の情報をもとの状態に復
元することが可能になる。
【0034】
なお、本実施の形態では、図2に示すように端子部21aは出力端子であるが、図4に
示すように入力端子であってもよいし、また、図5に示すように入出力端子であってもよ
い。図5(a)は入出力端子の入力側にI/Oディテクタ部を接続した例であり、図5(
b)は入出力端子の入力側と出力側の双方にI/Oディテクタを接続した例である。
【0035】
本実施の形態によれば、半導体回路20の入力電源VCC、レギュレータ部の出力電源
VDD及び、ロジック回路の入力電源VCC1にのるESDノイズ等のパルスだけでなく
、入出力部等の外部(半導体回路20の外部)からキー入出力部21等を介して入力され
るESDノイズ等のパルスに対しても、そのESDノイズ等のパルスを検知することが可
能になり、その結果、システムコントローラ部22からホスト部30にIRQを送信する
ことで、ESDノイズ等のパルスにより破壊されたシステム記憶部の記憶内容(レジスタ
等)を、破壊される前の状態に復元することが可能になる。
【実施例2】
【0036】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、第1の実施の形態
との相違する内容についてのみ説明し、第1の実施の形態と同様の内容については説明を
省略する。
【0037】
図6は本発明の第2の実施の形態に係る半導体回路20の構成図である。本実施の形態
が、第1の実施の形態と異なる点は、第1の実施の形態では、入力端子(又は出力端子、
又は入出力端子)を1つ設けていたが、本実施の形態では、同端子を複数個設けている点
である。
【0038】
なお、図6では、入出力端子の入力側と出力側の双方にI/Oディテクタ部21b及び
21cを接続しているが、第1の実施の形態の図5(a)のように入出力端子の入力側だ
けにI/Oディテクタ部21b及び21cを接続してもよいし、出力側だけにI/Oディ
テクタ部21b及び21cを接続(不図示)してもよい。
【0039】
このように、同端子を複数個設けることで、例えば、パソコンのキーボードや、携帯電
話の操作ボタンなど、複数の入力部を有する情報処理装置に対しても、実施例1同様の効
果が得られる。
【0040】
本発明の例は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で、各構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の
構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上述の実施形態に開
示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要
素を適宜組み合わせてもよい。
【0041】
また、本発明では電源電圧を、1.3−1.8Vの範囲での制御回路について記載してい
るが、0<X≦1.8 (x=動作電圧)でも同様の事ができる。
【符号の説明】
【0042】
10 入出力部
20 半導体回路
21 キー入出力部
21a 端子部
21b、21c I/Oディテクタ部
22 システムコントローラ部
23 レギュレータ部
23a BLD部
23b POR部
23c VDDディテクタ部
23d ロジック回路電源VDD用レギュレータ部
24 リセット部
25 システム記憶部
26 ラッチ部
30 ホスト部
31 ホスト制御部
32 マスタ記憶部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部と入出力情報を受け渡す端子部と、
前記端子部の入力電圧と、第1の参照電圧とを比較し、前記端子部の入力電圧が前記第
1の参照電圧より高い場合に、第1の信号を送信する第1のI/Oディテクタ部と、
前記I/Oディテクタ部の検出信号をラッチするラッチ部と、
前記第1の信号を受信した場合に、リセット信号を送信するリセット部と、
を具備することを特徴とする半導体回路。
【請求項2】
前記端子部の入力電圧と、第2の参照電圧とを比較し、前記端子部の入力電圧が前記第
1の参照電圧より低い場合に、前記第1の信号を送信する第2のI/Oディテクタ部と、
前記第2のI/Oディテクタ部が送信する前記第1の信号を受信した場合に、前記リセ
ット信号を送信する前記リセット部を具備することを特徴とする請求項1に記載の半導体
回路。
【請求項3】
前記半導体回路の入力電圧が、第3の参照電圧以下の場合に、前記第1の信号を送信す
るパワーオンリセット部と、
前記半導体回路内のロジック回路を構成するロジック回路部と、
前記ロジック回路部の入力電圧と、第4の参照電圧とを比較し、前記ロジック回路部の
入力電圧が前記第4の参照電圧より低い場合に前記第1の信号を送信するVDDディテク
タ部と、
前記半導体回路内の電圧を制御するレギュレータ部と、
前記レギュレータ部の入力電圧と、第5の参照電圧とを比較し、前記レギュレータ部の
入力電圧が、第5の参照電圧より低い場合に、前記第1の信号を送信するバッテリーロー
ディテクタ部と、
を更に具備し、
前記第2のI/Oディテクタ部、前記パワーオンリセット部、前記バッテリーローディ
テクタ部及び前記VDDディテクタ部の、少なくとも1つから前記第1の信号を受信した
場合に、前記リセット信号送信する前記リセット部と
を具備することを特徴とする請求項2に記載の半導体回路。
【請求項4】
前記端子部を複数具備することを特徴とする請求項1乃至3に記載の半導体回路。
【請求項5】
前記リセット信号を受信するシステムコントローラ部を更に具備することを特徴とする
請求項1乃至4に記載の半導体回路。
【請求項6】
入出力操作がなされる入出力部と、
第1の記憶領域を有し、前記入出力部からの信号をもとに、所望の動作を行う半導体回
路部と、
前記半導体回路部内に設けられ、前記入出力部との入出力情報を受け渡す端子部と、
前記端子部の入力電圧と、第1の参照電圧とを比較し、前記端子部の入力電圧が前記第
1の参照電圧より高い場合に、第1の信号を送信する第1のI/Oディテクタ部と、
前記端子部の入力電圧と、第2の参照電圧とを比較し、前記端子部の入力電圧が前記第
1の参照電圧より低い場合に、前記第1の信号を送信する第2のI/Oディテクタ部と、
前記半導体回路部内に設けられ、前記半導体回路の入力電圧が、第3の参照電圧以下の
場合に、前記第1の信号を送信するパワーオンリセット部と、
前記半導体回路部内に設けられ、前記半導体回路内のロジック回路を構成するロジック
回路部と、
前記ロジック回路部の入力電圧と、第4の参照電圧とを比較し、前記ロジック回路部の
入力電圧が前記第4の参照電圧より低い場合に前記第1の信号を送信するVDDディテク
タ部と、
前記半導体回路部内に設けられ、前記半導体回路内の電圧を制御するレギュレータ部と

前記レギュレータ部の入力電圧と、第5の参照電圧とを比較し、前記レギュレータ部の
入力電圧が、第5の参照電圧より低い場合に、前記第1の信号を送信するバッテリーロー
ディテクタ部と、
前記第1のI/Oディテクタ部、前記第2のI/Oディテクタ部、前記パワーオンリセ
ット部、前記バッテリーローディテクタ部及び前記VDDディテクタ部の、少なくとも1
つから前記第1の信号を受信した場合に、前記リセット信号送信する前記リセット部と
前記半導体回路部内に設けられ、前記リセット信号を受信した場合に、割り込み信号を
送信するシステムコントローラ部と、前記第1のI/Oディテクタ部及び前記第2のI/
Oディテクタ部から出力される信号をラッチするラッチ部と、 第2の記憶領域を有する
ホスト部と、
を具備し、
前記ホスト部は、前記割り込み信号を受信した場合に、前記半導体回路の前記第1の記
憶領域の記憶内容を、第2の記憶領域の記憶内容に書き換えるとともに、ラッチ部のデー
タをリセットする
ことを特徴とする半導体回路装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−139334(P2011−139334A)
【公開日】平成23年7月14日(2011.7.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−298513(P2009−298513)
【出願日】平成21年12月28日(2009.12.28)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】