JPH06232267A - 半導体集積回路装置の設計方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の設計方法

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JPH06232267A
JPH06232267A JP5016246A JP1624693A JPH06232267A JP H06232267 A JPH06232267 A JP H06232267A JP 5016246 A JP5016246 A JP 5016246A JP 1624693 A JP1624693 A JP 1624693A JP H06232267 A JPH06232267 A JP H06232267A
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JP
Japan
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cell
basic
cells
basic cells
chip
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JP5016246A
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English (en)
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Noriyuki Oshima
敬之 大嶋
Toshiro Takahashi
敏郎 高橋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/90Bond pads, in general
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/90Bond pads, in general
    • H10W72/931Shapes of bond pads
    • H10W72/932Plan-view shape, i.e. in top view

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 論理LSIのI/Oセルの占有面積を縮小
し、LSIパッケージの多ピン化構造を容易ならしめる
設計方法を提供する。 【構成】 半導体チップ1上に入・出力用のバッファ回
路を構成するI/OセルSL1,SL2,…を配設するに
当り、チップの所定領域に複数個の第1の基本セル10
1,102,…、第2の基本セル201,202,…を
整列して設ける。所望のI/Oセルを構成するのに必要
なトランジスタ数に応じて、上記複数の基本セルから1
又は2以上の基本セルを選択してI/Oセル領域S1
2,…を区画する。そして、区画されたI/Oセル領
域S1,S2,…内の素子を使用して前記I/Oセルを形
成する配線パターンを設計する。前記複数個の第1,第
2の基本セルに対して一定の比率で、ボンディングパッ
ド2,2,…を、チップ1上に設けることにより多ピン
化構造が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体技術さらには半
導体集積回路装置の回路設計技術に適用して特に有効な
技術に関し、例えばゲートアレイ方式の論理LSIの入
・出力用のバッファ回路の設計に利用して有用な技術に
関する。
【0002】
【従来の技術】ゲートアレイ方式の論理LSIにあって
は、ボンディングパッドと、内部回路を構成する論理セ
ルとの間に、入力バッファ,出力バッファ,双方向性バ
ッファ等として機能するI/Oセルが介在され、これに
より当該LSIとそれ以外の機器との間の安定した信号
の遣り取りが行われるようになっている。そして、上記
論理LSIでは、1つのボンディングパッドに対応させ
て1つのI/Oセル形成領域(基本セル領域)が決定さ
れ、この基本セル領域内に設けられた複数のトランジス
タを配線パターンにて必要なだけ互いに導電接続させ
て、1つのI/Oセルを形成していた。従来の論理LS
IのI/Oセルの代表的な構造を図3に示す。この図に
示すように、1つのI/Oセルが形成される基本セル領
域(21,22…)は、出力MOS部と、プリバッファ
部とからなり、これら出力MOS部、プリバッファ部内
には、同一の素子パターン(基礎パターン)が繰り返し
配設されている(図示例では出力MOS部が6つの基礎
パターン20a〜20f、プリバッファ部が6つの基礎
パターン20a’〜20f’によって構成されてい
る)。そして各々の基本セル領域21,22…1つに対
して1つの割合でボンディングパッド31,32…が設
けられている。このようなI/Oセルのレイアウトパタ
ーンでは、I/Oセルの種類(大きさ)に係わらず、ボ
ンディングパッド31,32が、例えばチップ周辺部に
等間隔に設けられ、実装時にリードフレーム側の電極部
と、該ボンディングパッドとの接続が容易となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。即ち、I/Oセルの設計に実
際に使用されるトランジスタ数は、その機能(例えば入
力バッファ/出力バッファ/双方向性バッファの別、高
速用/低速用の別等)によって異なり、従って当該I/
Oセルの形成に必要な面積も異なってくる。即ち、図4
に示すように、I/Oセル(図には領域21に形成され
るI/OセルSL1が示されている)は、基本セル領域
(21)の一部分、即ち基本パターンのうちパターン2
0a〜20c,20a’〜20c’に設けられた一部の
トランジスタを、配線L20によって互いに導電接続さ
せるだけで形成されるため、基本セル領域内に使用され
ない素子が残っている余領域が生じ、チップ面積が有効
利用されていない。これは、ゲートアレイ方式のLSI
のI/Oセルでは、基本セル領域21,22…の大きさ
を、実際に形成されるI/Oセルの大きさと関係なく、
占有面積が最大のI/Oセル(トランジスタ数が最大の
セル)に合わせて決めているからである(図3,図4の
例では、夫々6つの基礎パターンで、1つのI/Oセル
の出力MOS部、プリバッファ部が構成されている)。
【0004】従って、半導体チップ上に、出力MOS部
/プリバッファ部共に基礎パターン2つ宛で構成できる
I/OセルSL1,3つ宛で構成できるI/OセルS
2,5つ宛で構成できるI/OセルSL3,6つ宛で構
成できるI/OセルSL4…を形成するのであれば、夫
々のセルの大きさに拘らず、図3に示すように、6つ宛
の基礎パターンを有する基本セル領域21,22,2
3,24…に、夫々のI/Oセルを形成することとな
り、I/Oセルの構成に関与しない余領域が多数存在す
ることとなる。
【0005】又、上記のように基本セル領域を、最大の
セルに合わせて大きく形成しておく必要があるため、こ
れに対応して設けられるボンディングパッドの数も限ら
れてしまい、チップサイズを増大させずに、製品LSI
の多ピン化を図ることが困難であった。本発明は、かか
る事情に鑑みてなされたもので、論理LSIのI/Oセ
ル1つ当りの占有面積を縮小し、もって、LSIパッケ
ージの多ピン化構造を容易ならしめる半導体集積回路装
置の設計方法を提供することをその主たる目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。即ち、半導体チップ上に入・出力用のバッ
ファ回路を構成するI/Oセルを配設するに当り、チッ
プの所定領域に整列して設けられた複数の基本セルか
ら、当該所望のI/Oセルを構成するのに必要なトラン
ジスタ数に応じて1又は2以上の基本セルを選択し、該
選択した基本セルによってI/Oセル領域を区画し、こ
のように区画したI/Oセル領域の素子を使用して当該
I/Oセルを形成する配線パターンを設計するようにし
た。
【0007】
【作用】I/Oセルが形成される領域の大きさを、当該
セルの実際の大きさに応じて決定することができるの
で、余領域が少なくなり、チップの周辺部にI/Oセル
を効率良く配設することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。図1は、本発明が適用されたゲートアレイ
方式の論理LSIが形成された半導体チップ1の周辺部
分を示す拡大図であり、図2は当該チップ1全体のレイ
アウトを示す平面図である。これらの図に示すように、
チップ1の外周部分には多数のボンディングパッド2,
2…が等間隔で設けられている。ボンディングパッド
2,2…の内側(図1では下側)の領域には、これに沿
って出力MOS部(第1のバッファ部)3が設けられ、
更にその内側に、プリバッファ部(第2のバッファ部)
4が該出力MOS部3から所定間隔dだけ隔てて設けら
れている。そして出力MOS部3、プリバッファ部4間
は、配線L1,L2…にて互いに導電接続されて、所望の
機能を有するI/Oセルを構成するようになっている。
【0009】具体的には、前記出力MOS部3には、入
力保護回路や、信号伝達経路を切り換えるためのゲート
部を構成するnMOSトランジスタが多数形成されてい
る。一方、上記プリバッファ部4には多数のn形MOS
トランジスタやp形MOSトランジスタが形成され、こ
の部分の配線パターン(図示省略)を変えることによっ
て、I/Oセル内に、入力バッファ回路,出力バッファ
回路,双方向性バッファ回路の何れかが構成可能とされ
ている。
【0010】ところで、本実施例のI/Oセルは、上記
出力MOS部3を構成する多数の基本セル(第1の基本
セル)101,102,103,104…、及び、プリ
バッファ部4を構成する多数の基本セル(第2の基本セ
ル)201,202,203,204…の、所定個数宛
の組合せによって構成されたセル領域内のトランジスタ
等の素子を使用して構成される。今、当該LSIチップ
内で面積最大のI/Oセルを形成するのに、上記第1の
基本セル,第2の基本セルを6つ宛必要とすると仮定す
る。前述した従来の論理LSIの設計方法では、各基本
セル領域を、この最大のI/Oセルが形成できる大きさ
(図1の第1基本セル6つ分,第2基本セル6つ分に相
当)とし、この中に実際に1つのI/Oセルを形成して
いた(図3,図4)。これに対し、本実施例の論理LS
Iでは、実際に形成されるI/Oセルの大きさに応じ
て、以下のように基本セルを選択してI/Oセルを形成
している。
【0011】先ず、当該論理LSIに形成されるI/O
セルの平均的な大きさより若干大きいセル面積(例えば
4個の第1,4個の第2の基本セル)を1つの基本セル
群(図中2点鎖線で示す)とし、このセル群1つに対し
て1つ宛ボンディングパッド2,2,…を配置してお
く。そして、実際に形成されるI/Oセル(図1中のS
1,SL2…)の大きさに合わせて、前記多数の基本セ
ル101,102,103,…から1又は2以上の隣接
する基本セルを、各I/Oセル毎に所定個数宛選択し、
選択した基本セルによって、I/Oセル毎の領域(セル
領域S1,S2…)を区画し、斯く区画した領域内のトラ
ンジスタ等の素子を使用して、夫々のI/Oセルを形成
する配線パターンを設計するようにした。
【0012】一例として、半導体チップ1上に、例え
ば、第1,第2の基本セルが2つで構成可能なI/Oセ
ルSL1,3つで構成可能なI/OセルSL2,5つで構
成可能なI/OセルSL3,……と云う具合いに順次形
成する場合を考える。このとき、第1,第2の基本セル
101,102,201,202でセル領域S1を区画
しこの中のトランジスタを用いてI/OセルS1を構成
する。又、第1,第2の基本セル104,105,10
6,204,205,206でセル領域S2を区画し、
第1,第2の基本セル108〜112,208〜212
でセル領域S3を区画し、夫々のセル領域S2,S3内の
トランジスタを用いてI/OセルSL2,SL3を構成す
る。以下同様に、そのI/Oセルの大きさ(例えばトラ
ンジスタ数)に応じてセル領域を区画し、その中の素子
を所望の配線パターンでつないで当該I/Oセルを構成
していく。そして、ボンディングパッド2,2…とI/
Oセルが、配線L11,L12,L13…により1対1の関係
で導電接続される。尚、上記のようにI/Oセル間に未
使用の基本セルS0を介在しておくことによって、各セ
ル間で電源用の配線を分離することができるようにな
る。
【0013】このようなレイアウトでI/Oセルを構成
すると、従来の手法ではI/Oセルの構成に関与しなか
った素子領域を、有効に利用することができ、チップの
入・出力段の高集積化が図られ、当該LSIの多ピン化
が達成される。尚、個々の第1,第2基本セルは、互い
に隣接する基本セルと同一パターン、若くは、ミラー反
転したパターンとなるようにすれば、その設計効率がよ
い。
【0014】以上説明したように、本実施例の論理LS
Iでは、I/Oセルを構成する基本セルの数を、固定値
とせずに、該I/Oセルの大きさ(例えばトランジスタ
数)によって適宜選択し得るようにしたので、I/Oセ
ルの構成に寄与しない基本セルの数が低減される。又、
I/Oセルが形成される領域の高集積化を見越して、パ
ッドの数を増やしておくことができ、チップの多ピン化
が図られる。
【0015】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上
記実施例では、ボンディングパッドを、4つの基本セル
に対して1つ設けるようにしたが、当該LSIチップ上
に設置されるI/Oセルの種類やその比率等に応じて、
これらの比を変更してもよい。又、本実施例では、基本
セルを、出力MOS部と、プリバッファ部とに分けて構
成した例を示したが、これらを合わせて1つの基本セル
として単純化してもよい。又、本実施例では、ボンディ
ングパッドが半導体チップの周辺部に形成されている論
理LSIを例に説明したが、チップはこれに限ることは
なく、例えば、ボンディングパッドが、論理セルが整列
している格子上に点在するLSIチップにも本発明は適
用可能である。以上の説明では主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である論理
LSIの設計技術に適用した場合について説明したが、
この発明はそれに限定されるものでなく、半導体集積回
路装置の設計技術一般に利用することができる。
【0016】
【発明の効果】論理LSIのI/Oセル1つ当りの占有
面積が縮小され、LSIパッケージの多ピン化構造が可
能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されたゲートアレイ方式の論理L
SIが形成された半導体チップの周辺部分を示す拡大図
である。
【図2】半導体チップの全体のレイアウトを示す平面図
である。
【図3】従来のゲートアレイ方式の論理LSIが形成さ
れた半導体チップの周辺部分を示す拡大図である。
【図4】従来の論理LSIの1つの基本セルに形成され
たI/Oセルの配線パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 ボンディングパッド 3 出力MOS部 4 プリバッファ部 101,102,… 第1の基本セル 201,202,… 第2の基本セル S1,S2,S3,S4,… セル領域 SL1,SL2,SL3,SL4,… I/Oセル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップ上に入・出力用のバッファ
    回路を構成するI/Oセルを配設するに当り、チップの
    所定領域に複数個の基本セルを整列して設け、斯く設け
    られた基本セルから、当該所望のI/Oセルを構成する
    のに必要なトランジスタ数に応じて1又は2以上の基本
    セルを選択し、斯く選択した基本セルによってI/Oセ
    ル領域を区画し、斯く区画したI/Oセル領域内の素子
    を使用して前記I/Oセルを形成する配線パターンを設
    計するようにしたことを特徴とする半導体集積回路装置
    の設計方法。
  2. 【請求項2】 前記基本セルを、nMOSトランジスタ
    からなる第1の基本セル部と、nMOSトランジスタ及
    びpMOSトランジスタからなる第2の基本セル部とに
    分けて形成することを特徴とする請求項1に記載の半導
    体集積回路装置の設計方法。
  3. 【請求項3】 前記複数個の基本セルに対して一定の比
    率で、ボンディングパッドを、前記チップ上に設けるこ
    とを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体集積回路
    装置の設計方法。
JP5016246A 1993-02-03 1993-02-03 半導体集積回路装置の設計方法 Pending JPH06232267A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6727596B2 (en) 2001-03-19 2004-04-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor integrated circuit
JP2006294651A (ja) * 2005-04-05 2006-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路装置及びこれに備えるi/oセル

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6727596B2 (en) 2001-03-19 2004-04-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor integrated circuit
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