JPH01220521A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH01220521A
JPH01220521A JP63044991A JP4499188A JPH01220521A JP H01220521 A JPH01220521 A JP H01220521A JP 63044991 A JP63044991 A JP 63044991A JP 4499188 A JP4499188 A JP 4499188A JP H01220521 A JPH01220521 A JP H01220521A
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JP
Japan
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gate
load
transistor
wiring
cmos
Prior art date
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Pending
Application number
JP63044991A
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Japanese (ja)
Inventor
Masafumi Nakano
仲野 雅文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To minimize a gate delay time by forming an internal gate circuit format as a logic circuit consisting of only a CMOS transistor at a small load, and attaching the output stage of a bipolar transistor at a large load. CONSTITUTION:Since the wiring capacitance of wiring 6 is as small as less than Cs in the internal gate 2 of an LSI chip 1, a 2-input NAND circuit by only a CMOS transistor is shown. Circuits shown in dotted line show a nonuse bipolar transistor 5 and a nonuse specific impedance element, and the diffusion processes for those circuits are completed, and the logic circuit consisting of only the CMOS transistor is formed by changing the wiring, and since the wiring capacitance of a gate 3 is as large as more than Cs, the 2-input NAND circuit on which the output stage by the bipolar transistor is attached is formed. When the wiring is extended in such way and fan out is increased and the load is increased, it is possible to reduce the dependency of the gate delay time for the load by attaching the output stage consisting of the bipolar transistor with high driving capacity.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCMOS型トランジスタとバイポーラ型トラン
ジスタを同一チップ上に形成された半導体集積回路装置
に関し;特にゲートアレイ型半導体集積回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device in which a CMOS transistor and a bipolar transistor are formed on the same chip; in particular, it relates to a gate array type semiconductor integrated circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のゲートアレイ型LSIは、全ての内部ゲ
ートの構成がCMOS型トランジスタによる論理回路と
、バイポーラ型トランジスタによる出力段から構成され
ている。
Conventionally, in this type of gate array type LSI, all internal gates are composed of a logic circuit using CMOS type transistors and an output stage using bipolar type transistors.

第3図はかかる従来の一例を説明するためのゲートアレ
イ型LSIチップの回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a gate array type LSI chip for explaining an example of such a conventional technique.

第3図に示すように、かかるLSIチップ11はCMO
S型トランジスタとバイポーラ型トランジスタを同一チ
ップ上に形成したゲートアレイ型LSIであり、CMO
S型トランジスタの論理回路部は二人力NAND回路を
形成する内部ゲート13を有し、これらを配線16で接
続する一方、PチャネルMOS)ランリスタとNチャネ
ルMOSトランジスタとの間にはある特定のインピーダ
ンス回路14を接続し且つNチャネルMoSトランジス
タとグランドとの間にはある特定のインピーダンス回路
14′を接続して構成される。しかも、内部ゲート13
の出力段はnpnバイポーラトランジスタ15によって
トーテムポール回路の形式で構成される。
As shown in FIG. 3, this LSI chip 11 is a CMO
It is a gate array type LSI in which an S type transistor and a bipolar type transistor are formed on the same chip, and it is a CMO
The logic circuit section of the S-type transistor has an internal gate 13 forming a two-way NAND circuit, and these are connected by a wiring 16, while a certain impedance is connected between the P-channel MOS (Run Lister) and the N-channel MOS transistor. A specific impedance circuit 14' is connected between the N-channel MoS transistor and the ground. Furthermore, internal gate 13
The output stage of is configured by an npn bipolar transistor 15 in the form of a totem pole circuit.

第4図は第3図に示すLSIチップの負荷容量に対する
ゲート遅延時間の特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram of gate delay time with respect to load capacitance of the LSI chip shown in FIG. 3.

第4図に示すように、17はCMOS型トランジスタで
構成された内部ゲートの遅延特性を表わし、18はバイ
ポーラ・CMO3混在型の内部ゲートの遅延特性を表わ
している。負荷容量が0〜C5まではCMOS型トラン
ジスタのみの内部ゲートのみの方が遅延時間(tpa)
が少なく、負荷容量が大、すなわちC3以上になるとバ
イポーラ・CMO3混在型の内部ゲートの方が遅延時間
が少なくなる。
As shown in FIG. 4, reference numeral 17 represents the delay characteristic of an internal gate composed of a CMOS transistor, and reference numeral 18 represents a delay characteristic of a bipolar/CMO3 mixed internal gate. When the load capacitance is from 0 to C5, the delay time (tpa) is longer when using only the internal gate of a CMOS transistor.
When the load capacity is small and the load capacitance is large, that is, C3 or higher, the bipolar/CMO3 mixed internal gate has a shorter delay time.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来のCMOS型トランジスタとバイポーラ型
トランジスタを同一チップ上に形成したゲートアレイ型
LSIの内部ゲートは、負荷容量が小さい時、出力段の
バイポーラ型トランジスタのなめCM OS型トランジ
スタのみによるゲート回路よりもゲート遅延時間がおそ
くなるという欠点があり、しかも消費電力が大きいとい
う欠点がある。
When the load capacitance is small, the internal gate of the above-mentioned conventional gate array type LSI in which a CMOS transistor and a bipolar transistor are formed on the same chip is more efficient than a gate circuit using only a CMOS transistor. However, the gate delay time is slow, and the power consumption is large.

本発明の目的は、負荷容量の大小に応じてゲート遅延時
間を小さくし且つ低消費電力の半導体集積回路装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device that reduces gate delay time depending on the magnitude of load capacitance and consumes low power.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の半導体s、積回路装置、すなわちゲートアレイ
LSIは、配線容量やファンアウト等の負荷が小さいと
き内部ゲートにCMOS型トランジスタのみの論理回路
を使用し、配線容量とファンアウト数の負荷の大きいと
き、内部ゲートをCMOS型トランジスタとバイポーラ
型トランジスタによって構成している。
The semiconductor integrated circuit device of the present invention, that is, the gate array LSI uses a logic circuit consisting only of CMOS type transistors for the internal gate when the load such as wiring capacitance and fanout is small, and the load of wiring capacitance and fanout number is reduced. When the size is large, the internal gate is composed of a CMOS type transistor and a bipolar type transistor.

特に、CMOS型トランジスタのみの内部ゲートと、C
MOS型トランジスタの内部ゲートに出力段としてバイ
ポーラ型トランジスタのバッファ回路を付加した内部ゲ
ートとを負荷状態によってコンタクトおよび配線を用い
接続変更を可能とするものである。
In particular, the internal gates of only CMOS transistors and C
It is possible to change the connection between the internal gate of a MOS transistor and the internal gate to which a buffer circuit of a bipolar transistor is added as an output stage using contacts and wiring depending on the load condition.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第一の実施例を示すLSIチップの回
路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an LSI chip showing a first embodiment of the present invention.

第1図に示すように、1は基板上にCMOS型トランジ
スタとバイポーラ型トランジスタとを混在して形成した
ゲートアレイLSIであり、このLSIチップ1におけ
る内部ゲート2は配線6の配線容量がC5以下と小さい
なめ、CMOS型トランジスタのみで形成された2人力
NAND回路を示す。この内部ゲート2のうち点線で示
す回路は、未使用のバイポーラ型トランジスタ5と未使
用のある特定のインピーダンス素子4を示すが、これら
の回路は拡散工程まで終了しており、配線を変更するこ
とによってCMOS型トランジスタのみの論理回路を形
成している。また、内部ゲート3は配線7の配線容量が
太きくCs以上であるため、CMOS型トランジスタの
内部ゲート回路にバイポーラ型トランジスタによって構
成される出力段を付加した2人力NAND回路3を形成
している。このような内部ゲート3のように、配線長が
長くなりファンアウトが多くなって負荷が大きくなると
、負荷の駆動能力の高いバイポーラ型トランジスタによ
る出力段を付加することによって、負荷に対するゲート
遅延時間の依存性を小さくしている。
As shown in FIG. 1, 1 is a gate array LSI formed on a substrate by a mixture of CMOS transistors and bipolar transistors, and the internal gate 2 in this LSI chip 1 has a wiring capacitance of wiring 6 of less than C5. The small image shows a two-man NAND circuit formed only with CMOS transistors. The circuit shown by the dotted line in this internal gate 2 shows an unused bipolar transistor 5 and a certain unused impedance element 4, but these circuits have already been completed up to the diffusion process, and the wiring cannot be changed. This forms a logic circuit consisting only of CMOS type transistors. In addition, since the wiring capacitance of the wiring 7 in the internal gate 3 is thick and exceeds Cs, a two-man NAND circuit 3 is formed by adding an output stage constituted by a bipolar transistor to the internal gate circuit of a CMOS transistor. . As with the internal gate 3, when the wiring length increases and the fan-out increases, resulting in a large load, adding an output stage using bipolar transistors with high load driving ability reduces the gate delay time for the load. Dependency is reduced.

第2図は本発明の第二の実施例を示すLSIチップの回
路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of an LSI chip showing a second embodiment of the present invention.

第2図に示すように、かかるLSIデツプ1の内部ゲー
ト2は配線の負荷容量が小さいため、CMOS型トラン
ジスタのみで形成された2人力NANDゲートを示して
おり、内部ゲート3は配線とファンアウト数の負荷が大
きいため、CMOS型トランジスタの内部ゲート回路に
バイポーラ型トランジスタによって構成される出力段を
付加した2人力N A N Dゲートを示している。
As shown in FIG. 2, the internal gate 2 of the LSI deep 1 is a two-man NAND gate formed only with CMOS transistors because the load capacitance of the wiring is small, and the internal gate 3 is connected to the wiring and fan-out. Since the load on the number is large, a two-man power NAND gate is shown in which an output stage composed of bipolar transistors is added to the internal gate circuit of a CMOS transistor.

また、出力バッファ回路8はさらに負荷容量が大きいと
き、出力段のバイポーラ型トランジスタにバイポーラ型
トランジスタ9を並列接続して構成された内部ゲートで
あり、この出力バッファ8に接続された出力パッド10
はCMOS型トランジスタとバイポーラ型トランジスタ
とを同一チップ上に形成したLSIチップ1の外部に信
号を取り出すためのパッドを示している。
Furthermore, when the load capacitance is large, the output buffer circuit 8 is an internal gate configured by connecting a bipolar transistor 9 in parallel to a bipolar transistor in the output stage, and an output pad 10 connected to the output buffer 8.
1 shows a pad for taking out a signal to the outside of an LSI chip 1 in which a CMOS transistor and a bipolar transistor are formed on the same chip.

このように、本実施例はCMOS型トランジスタのみの
内部ゲート回路の方が負荷の状態によってバイポーラ・
CMO3混在型の内部ゲートよりもゲート遅延時間の速
いときがあることに注目し、負荷状態によって接続変更
しうるように構成している。
In this way, in this embodiment, the internal gate circuit consisting only of CMOS transistors is more likely to be bipolar depending on the load condition.
Noting that the gate delay time is sometimes faster than that of the CMO3 mixed internal gate, the configuration is such that the connection can be changed depending on the load condition.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の半導体集積回路装置は、
内部ゲートの回路形式を負荷が小さい時はCMOS型ト
ランジスタのみの論理回路とし、負荷が大きい時はCM
OS型トランジスタの論理回路にバイポーラ型トランジ
スタの出力段を付加した回路形式とすることにより、内
部ゲートのゲート遅延時間を最小にすることができ、且
つCMOS型トランジスタのみで形成された内部ゲート
は従来のバイポーラ・CMO8型の内部ゲートよりも低
消費電力化できるという効果がある。
As explained above, the semiconductor integrated circuit device of the present invention includes
The circuit format of the internal gate is a logic circuit with only CMOS type transistors when the load is small, and a CM type transistor when the load is large.
By adding a bipolar transistor output stage to the OS transistor logic circuit, the gate delay time of the internal gate can be minimized, and the internal gate formed only with CMOS transistors is different from the conventional one. This has the effect of lower power consumption than the bipolar CMO8 type internal gate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第一の実施例を示すゲーI・アレイ型
LSIチップの回路図、第2図は本発明の第二の実施例
を示ずLSIチップの回路図、第3図は従来の一例を示
すゲートアレイ型LSIチップの回路図、第4図は第3
図に示すLSIチップの負荷容量に対するゲート遅延時
間の特性図である。 1・・・LSIチップ、2・・・CMOS型トランジス
タのみの内部ゲート、3・・・CMOS)ランリスタと
バイポーラトランジスタとかちなる内部ゲート(通常の
内部ゲート)、4・・・未使用インピーダンス回路、5
・・・未使用バイポーラ型トランジスタ、6・・・負荷
容量の小さい配線、7・・・負荷容量の大きい配線、8
・・・出力バッファ、9・・・出力段追加のバイポーラ
型トランジスタ、10・・・出力パッド。 代理人 弁理士  内 原  音
FIG. 1 is a circuit diagram of a game I array type LSI chip showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of an LSI chip not showing a second embodiment of the present invention, and FIG. A circuit diagram of a gate array type LSI chip showing an example of the conventional technology, Fig. 4 is the same as Fig. 3.
FIG. 3 is a characteristic diagram of gate delay time with respect to load capacitance of the LSI chip shown in the figure. 1...LSI chip, 2...Internal gate of CMOS type transistor only, 3...Internal gate consisting of CMOS) run lister and bipolar transistor (normal internal gate), 4...Unused impedance circuit, 5
... Unused bipolar transistor, 6... Wiring with small load capacity, 7... Wiring with large load capacity, 8
... Output buffer, 9... Bipolar transistor for additional output stage, 10... Output pad. Agent Patent Attorney Oto Uchihara

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  CMOS型トランジスタとバイポーラ型トランジスタ
を同一チップ上に有する半導体集積回路装置において、
配線容量やファンアウト数の負荷が小さいとき内部ゲー
トにCMOS型トランジスタのみの論理回路を使用し、
配線容量とファンアウト数の負荷の大きいとき内部ゲー
トをCMOS型トランジスタとバイポーラ型トランジス
タによって形成し、負荷状態によってコンタクトおよび
配線を用い接続変更しうるように構成することを特徴と
する半導体集積回路装置。
In a semiconductor integrated circuit device having a CMOS transistor and a bipolar transistor on the same chip,
When the load of wiring capacitance and fan-out number is small, use a logic circuit with only CMOS type transistors for the internal gate,
A semiconductor integrated circuit device characterized in that when the load of wiring capacitance and fan-out number is large, the internal gate is formed by a CMOS type transistor and a bipolar type transistor, and the connection can be changed using contacts and wiring depending on the load condition. .
JP63044991A 1988-02-26 1988-02-26 Semiconductor integrated circuit device Pending JPH01220521A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59175748A (en) * 1983-03-25 1984-10-04 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device
JPS59193627A (en) * 1983-04-15 1984-11-02 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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