半导体装置、显示装置、数据处理系统以及半导体装置的控制系统的制作方法

本发明的一个方式涉及一种半导体装置及显示装置等。注意，本发明的一个方式不局限于上述。本说明书等所公开的发明的一个方式的涉及一种物体、方法或制造方法。此外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。由此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的的例子可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置(存储器)、这些装置的驱动方法或者这些装置的制造方法。

背景技术：

1、对通过组合将氧化物半导体用于沟道形成区域的晶体管(以下称为os晶体管)与将硅用于沟道形成区域的晶体管(以下称为si晶体管)来能够保持对应于数据的电荷的半导体装置已在进行技术开发。

2、通过使该半导体装置具有对保持在触发器等中的程序或数据进行保存(也称为保留、储存或备份)或加载(也称为恢复、再生或重建)的结构，可以利用电源门控等实现低功耗化。因此，已在应用于cpu(中央处理器)等半导体装置(例如参照专利文献1)。

3、在cpu等半导体装置中，通过逐次执行对应于程序或数据的处理，执行一系列处理(任务)。

4、cpu等半导体装置进行处理所需的数据或通过该处理而获取的数据在外围电路与cpu之间被收发。作为外围电路，根据用户的要求使用各种各样的外围电路。作为外围电路，例如可以举出dram(dynamic random access memory)接口、pci(peripheral componentinterface)、dma(direct memory access)、网络接口、音频接口等。

5、在执行多个任务的情况下，通过将各任务分割成较小处理单位来依次执行各任务的处理单位，形成仿佛同时执行多个任务的状态。为了执行该处理，准备多个寄存器库(通用寄存器组)，根据各任务切换寄存器库来执行任务。

6、此外，在从程序的主例程转到子例程的情况下，在切换寄存器库之后执行该子例程的处理，在子例程的处理结束后，将寄存器库切换为原始的寄存器库，然后执行主例程的处理。

7、[先行技术文献]

8、[专利文献]

9、[专利文献1]日本专利申请公开第2013-9297号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、在cpu等半导体装置中，如果在对待复杂处理时寄存器库不足，就需要将对应于任务的寄存器的数据一旦写入到外部存储器，并且在再次执行该任务时将该数据从外部存储器恢复到寄存器。在此情况下，外部存储器与寄存器之间的数据写入及恢复需要功耗。通过准备大量的寄存器库，可以抑制外部存储器与寄存器之间的功耗，但是这会导致电路布局面积的增大。

3、此外，在cpu等半导体装置中，当执行多个任务时，不需要在每个任务中所有外围电路都工作。例如，在cpu等半导体装置的处理中，当与特定的外围电路进行数据收发时，其他外围电路基本上处于空闲状态。于是，对其他外围电路进行电源门控以降低功耗的结构是有效的。但是，为了利用外围电路而需要进行各种设定，并需要将设定数据储存在设置在该外围电路中的设定寄存器。因此，当外围电路从电源门控恢复时，需要将该设定数据再次储存在设定寄存器。这种工作在执行电源门控时就成为损耗，由此即使实施电源门控，功耗降低效果也减少。

4、本发明的一个方式的目的之一是提供新颖的半导体装置等。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够抑制电路布局面积的增大的具有新颖的结构的半导体装置等。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种在低功耗化方面占优势的具有新颖的结构的半导体装置等。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种运算性能优异的具有新颖的结构的半导体装置等。

5、注意，本发明的一个方式的目的不局限于上述目的。上述目的并不妨碍其他目的的存在。其他目的是上面没有提到而将在下面的记载中进行说明的目的。本领域技术人员可以从说明书或附图等的记载中导出并适当抽出上面没有提到的目的。注意，本发明的一个方式实现上述目的及/或其他目的中的至少一个目的。

6、解决技术问题的手段

7、本发明的一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括状态控制部及处理器内核，处理器内核包括运算部及包括保持输入输出于运算部的数据的寄存器的寄存器部，寄存器包括触发器及多个数据保持电路，触发器包括包含沟道形成区域的半导体层由硅构成的第一晶体管，触发器的输入端子与多个数据保持电路中的每一个的输出端子电连接，触发器的输出端子与多个数据保持电路中的每一个的输入端子电连接，多个数据保持电路包括包含沟道形成区域的半导体层由氧化物半导体构成的第二晶体管，数据保持电路各自具有通过使第二晶体管成为非导通状态而保持对应于处理器内核所执行的多个任务的数据所对应的电位的功能，并且状态控制部相应处理器内核所执行的多个任务根据多个数据保持电路所保持的数据而改写触发器所具有的数据。

8、本发明的一个方式优选是一种半导体装置，其中在从平面看时多个数据保持电路包括与触发器重叠的区域。

9、本发明的一个方式优选是一种半导体装置，其中在从平面看时触发器彼此远离。

10、本发明的一个方式优选是一种半导体装置，其中氧化物半导体包含in、ga以及zn。

11、在本发明的一个方式中，优选的是，上述半导体装置包括存储装置，其中存储装置设置在包括数据保持电路的层上。

12、在本发明的一个方式中，优选的是，上述半导体装置包括积和运算装置，其中积和运算装置所包括的数据保持部设置在包括数据保持电路的层中。

13、本发明的一个方式是一种显示装置，该显示装置包括上述半导体装置及显示部，显示部包括像素电路，像素电路所包括的晶体管中的包含沟道形成区域的半导体层由氧化物半导体构成。

14、本发明的一个方式是一种数据处理系统，该数据处理系统使用上述半导体装置进行包括多个任务的切换的数据处理，即使在根据多个上述任务进行程序处理时执行另一任务插档还有另一任务插档的工作，也根据被中断的数据重新开始原始任务的处理。

15、本发明的一个方式是一种使用上述半导体装置切换活性状态和电源门控状态的半导体装置的控制系统，该半导体装置的控制系统包括多个外围电路、对应于外围电路的多个状态控制部以及对应于状态控制部的多个缓冲寄存器，缓冲寄存器具有保持写入到状态控制部所具有的设定寄存器的设定数据的功能，在多个外围电路中，通过从缓冲寄存器向设定寄存器同时转送设定数据，执行活性状态和电源门控状态的切换。

16、注意，本发明的其他方式记载于下面所述的实施方式中的说明及附图中。

17、发明效果

18、本发明的一个方式可以提供新颖的半导体装置等。此外，本发明的一个方式可以提供一种能够抑制电路布局面积的增大的具有新颖的结构的半导体装置等。此外，本发明的一个方式可以提供一种在低功耗化方面占优势的具有新颖的结构的半导体装置等。此外，本发明的一个方式可以提供一种运算性能优异的具有新颖的结构的半导体装置等。

19、注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。此外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽出上述以外的效果。