JPH0923151A - ゲートアレイ半導体装置 - Google Patents
ゲートアレイ半導体装置Info
- Publication number
- JPH0923151A JPH0923151A JP7195985A JP19598595A JPH0923151A JP H0923151 A JPH0923151 A JP H0923151A JP 7195985 A JP7195985 A JP 7195985A JP 19598595 A JP19598595 A JP 19598595A JP H0923151 A JPH0923151 A JP H0923151A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate array
- semiconductor device
- block
- array semiconductor
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 23
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Logic Circuits (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パス・トランジスタ・ロジックを使用するに
最適なセルを有するゲートアレイ半導体装置を提供す
る。 【構成】 複数のトランジスタにより構成された規格化
されたセルを多数個予め配列しておき、任意に選択され
た特定の配線を行なうことにより特定の機能を実現する
ゲートアレイ半導体装置において、前記規格化されたセ
ル内が、パス・トランジスタ・ロジック用のブロック1
1とラッチ用のブロック12とからなるように構成した
ものである。これにより、パス・トランジスタ・ロジッ
クに最適なセルを形成し、消費電力の節約を図る。
最適なセルを有するゲートアレイ半導体装置を提供す
る。 【構成】 複数のトランジスタにより構成された規格化
されたセルを多数個予め配列しておき、任意に選択され
た特定の配線を行なうことにより特定の機能を実現する
ゲートアレイ半導体装置において、前記規格化されたセ
ル内が、パス・トランジスタ・ロジック用のブロック1
1とラッチ用のブロック12とからなるように構成した
ものである。これにより、パス・トランジスタ・ロジッ
クに最適なセルを形成し、消費電力の節約を図る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ASIC(applic
ation specific integrated circuit :特定用途向け集
積回路)の基本セル構成に係り、特に、予め多数のトラ
ンジスタを敷きつめたマスタースライスを作っておき、
配線により特定の機能を実現するLSI、すなわちゲー
トアレイ半導体装置に関する。
ation specific integrated circuit :特定用途向け集
積回路)の基本セル構成に係り、特に、予め多数のトラ
ンジスタを敷きつめたマスタースライスを作っておき、
配線により特定の機能を実現するLSI、すなわちゲー
トアレイ半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、予め多数のトランジスタを作っ
ておいて、必要に応じてトランジスタ同士を配線し、特
定の機能を実現するロジックLSIとしてゲートアレイ
装置が知られている。このゲートアレイ装置では、1つ
のチップに多数のゲートが配列してあり、LSI製造プ
ロセスの最後の工程で配線用のマスクを変更するだけで
ユーザの多様な要求に応えるように作られている。この
デバイスでは、特定の要求に合ったように最初から設定
されていないためにむだな部分が生じ、その結果、集積
度は一般に劣るが、最終の配線工程だけでユーザの要求
に応じたLSIができるので、短納期という特色があ
り、ASICの主流となっている。
ておいて、必要に応じてトランジスタ同士を配線し、特
定の機能を実現するロジックLSIとしてゲートアレイ
装置が知られている。このゲートアレイ装置では、1つ
のチップに多数のゲートが配列してあり、LSI製造プ
ロセスの最後の工程で配線用のマスクを変更するだけで
ユーザの多様な要求に応えるように作られている。この
デバイスでは、特定の要求に合ったように最初から設定
されていないためにむだな部分が生じ、その結果、集積
度は一般に劣るが、最終の配線工程だけでユーザの要求
に応じたLSIができるので、短納期という特色があ
り、ASICの主流となっている。
【0003】ゲートアレイ装置を作る場合、、規格化さ
れた基本セルと呼ばれる最小単位を設計し、これを多数
個並べるということを行なう。アレイをデジタル回路で
構成する場合、トランジスタにMOSFETを使うこと
が多く、通常は、nMOSFETを2個、pMOSFE
Tを2個用い、計4個のトランジスタを基本単位にして
基本セルを構成している。図11はこのゲートアレイ装
置の基本セルを示す図であり、このセルはpMOSFE
Tのトランジスタユニット1とnMOSFETのトラン
ジスタユニット2の2個のユニットよりなり、一方のト
ランジスタユニット1には、3つのエリアのpドープの
ソース・ドレイン拡散層5間に2つの例えばポリシリコ
ンのゲート6を介在させ、2つのpMOSFETを作っ
ている。この場合、中央の拡散層5は両FETの共通電
極となる。また、他方のトランジスタユニット2には、
同様に3つのエリアのnドープのソース・ドレイン拡散
層3間に2つの例えばポリシリコンのゲート4を介在さ
せ、2つのnMOSFETを作っている。尚、図中、四
角い黒塗りの部分はコンタクト部15である。
れた基本セルと呼ばれる最小単位を設計し、これを多数
個並べるということを行なう。アレイをデジタル回路で
構成する場合、トランジスタにMOSFETを使うこと
が多く、通常は、nMOSFETを2個、pMOSFE
Tを2個用い、計4個のトランジスタを基本単位にして
基本セルを構成している。図11はこのゲートアレイ装
置の基本セルを示す図であり、このセルはpMOSFE
Tのトランジスタユニット1とnMOSFETのトラン
ジスタユニット2の2個のユニットよりなり、一方のト
ランジスタユニット1には、3つのエリアのpドープの
ソース・ドレイン拡散層5間に2つの例えばポリシリコ
ンのゲート6を介在させ、2つのpMOSFETを作っ
ている。この場合、中央の拡散層5は両FETの共通電
極となる。また、他方のトランジスタユニット2には、
同様に3つのエリアのnドープのソース・ドレイン拡散
層3間に2つの例えばポリシリコンのゲート4を介在さ
せ、2つのnMOSFETを作っている。尚、図中、四
角い黒塗りの部分はコンタクト部15である。
【0004】この基本セルを1ゲートと呼び、LSIの
規模はゲート数で表す。従って、nMOSとpMOSの
数はLSI内部でほぼ同数で1:1の割合になってい
る。基本セルがこのような割合になっている理由は、N
AND回路や図12に示すインバータ等のような最も基
本的な回路においては、nMOSFET7とpMOSF
ET8が同数になっているためである。図12(A)は
インバータを示すブロック図、図12(B)はインバー
タの回路構成図である。現在LSIにおいて最も問題に
なっているのはLSIの低消費電力化である。電池駆動
型の携帯機器を考えれば、これは明らかである。さて、
消費電力が比較的少ないことから、一般的には、図12
のようなnMOSFETとpMOSFETを組み合わせ
るCMOS(complementary MOSFET's)が採用されてい
るが、このCMOS回路の場合、図13のように出力が
0→1、1→0と反転するとき、nMOSFET、pM
OSFETが同時にON状態になる場合が瞬間的に生
じ、このとき貫通電流Iが発生し、従って、消費電力の
増大が避けられない。
規模はゲート数で表す。従って、nMOSとpMOSの
数はLSI内部でほぼ同数で1:1の割合になってい
る。基本セルがこのような割合になっている理由は、N
AND回路や図12に示すインバータ等のような最も基
本的な回路においては、nMOSFET7とpMOSF
ET8が同数になっているためである。図12(A)は
インバータを示すブロック図、図12(B)はインバー
タの回路構成図である。現在LSIにおいて最も問題に
なっているのはLSIの低消費電力化である。電池駆動
型の携帯機器を考えれば、これは明らかである。さて、
消費電力が比較的少ないことから、一般的には、図12
のようなnMOSFETとpMOSFETを組み合わせ
るCMOS(complementary MOSFET's)が採用されてい
るが、このCMOS回路の場合、図13のように出力が
0→1、1→0と反転するとき、nMOSFET、pM
OSFETが同時にON状態になる場合が瞬間的に生
じ、このとき貫通電流Iが発生し、従って、消費電力の
増大が避けられない。
【0005】この貫通電流はスイッチング回数に比例す
るので、LSIの動作周波数が増えるにしたがって増加
する。また特定の機能を実現するときに、CMOS回路
ではトランジスタの規模が比較的大きくなり、トランジ
スタの充放電に使用する電力が大きくなるのみならず、
占有面積も大きくなる。このようにCMOS回路では消
費電力が大きいために、最近にあっては別の回路構成が
検討されている。その方法のひとつに、パス・トランジ
スタ・ロジックを使用する方法がある。このパス・トラ
ンジスタ・ロジックは図14のようにオン、オフの機能
のみを持つ2つの例えばnMOSFETのパス・トラン
ジスタ7、7を組み合わせて論理を作るもので、CMO
S回路のように貫通電流が発生しないため、消費電力が
非常に小さい。ここで、[INバー]は、[IN]の反
転極性であり、論理表は[IN]が”0”の時[OU
T]は”1”となり、[IN]が”1”の時は[OU
T]が”0”となる。
るので、LSIの動作周波数が増えるにしたがって増加
する。また特定の機能を実現するときに、CMOS回路
ではトランジスタの規模が比較的大きくなり、トランジ
スタの充放電に使用する電力が大きくなるのみならず、
占有面積も大きくなる。このようにCMOS回路では消
費電力が大きいために、最近にあっては別の回路構成が
検討されている。その方法のひとつに、パス・トランジ
スタ・ロジックを使用する方法がある。このパス・トラ
ンジスタ・ロジックは図14のようにオン、オフの機能
のみを持つ2つの例えばnMOSFETのパス・トラン
ジスタ7、7を組み合わせて論理を作るもので、CMO
S回路のように貫通電流が発生しないため、消費電力が
非常に小さい。ここで、[INバー]は、[IN]の反
転極性であり、論理表は[IN]が”0”の時[OU
T]は”1”となり、[IN]が”1”の時は[OU
T]が”0”となる。
【0006】また、このようなパス・トランジスタ・ロ
ジックを用いると、同じ機能を実現するのでもCMOS
回路に比べてトランジスタ数が少なくてすみ、LSIの
面積を減らすことができる。また、このパス・トランジ
スタには、電子がキャリアとなると動作速度が大きくな
ることからnMOSFETを用いることが多い。ところ
で、この種のパス・トランジスタ・ロジックを用いる
と、トランジスタを1つ通る毎にトランジスタの閾値電
圧分だけ電圧が低下するので、あるひと塊の機能を実現
した回路の単位、すなわち回路セルの最終段で電圧をも
とに戻す必要がある。そこで、最終段に電圧をもとに戻
すラッチ回路をつけるのが普通である。つまり回路セル
の構成は図15のようにパス・トランジスタ・ロジック
部9とラッチ回路10とよりなる。このラッチ回路はさ
まざまな提案がなされているが、最も簡単な方法はイン
バータを2つ組み合わせる方法である。従って、この部
分だけCMOSFET構造となり、貫通電流が発生する
が、しかし全体としてはCMOSの数が大幅に減り、L
SIの消費電流が減少する。
ジックを用いると、同じ機能を実現するのでもCMOS
回路に比べてトランジスタ数が少なくてすみ、LSIの
面積を減らすことができる。また、このパス・トランジ
スタには、電子がキャリアとなると動作速度が大きくな
ることからnMOSFETを用いることが多い。ところ
で、この種のパス・トランジスタ・ロジックを用いる
と、トランジスタを1つ通る毎にトランジスタの閾値電
圧分だけ電圧が低下するので、あるひと塊の機能を実現
した回路の単位、すなわち回路セルの最終段で電圧をも
とに戻す必要がある。そこで、最終段に電圧をもとに戻
すラッチ回路をつけるのが普通である。つまり回路セル
の構成は図15のようにパス・トランジスタ・ロジック
部9とラッチ回路10とよりなる。このラッチ回路はさ
まざまな提案がなされているが、最も簡単な方法はイン
バータを2つ組み合わせる方法である。従って、この部
分だけCMOSFET構造となり、貫通電流が発生する
が、しかし全体としてはCMOSの数が大幅に減り、L
SIの消費電流が減少する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】さて、このようなパス
・トランジスタ・ロジックの技術は、ゲートアレイのよ
うに基本セルが規格化されておらずにLSIの試作プロ
セスを初めから行なうようなASIC、すなわちフルカ
スタムLSIでは試みられているが、今後ゲートアレイ
にも適用されていくことが予想される。このとき問題に
なるのがゲートアレイのトランジスタの使用効率であ
る。ゲートアレイの基本セルはnMOS、pMOSが
1:1の比率で構成されているが、この比率はCMOS
回路で最適になるように設計されており、パス・トラン
ジスタ・ロジックを現状のゲートアレイにそのまま適用
すると、使用効率が減り、LSIの面積が増大する。従
って、新しい回路に合わせて、nMOS、pMOSの比
率を最適化する必要がある。本発明は、以上のような問
題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもの
であり、その目的はパス・トランジスタ・ロジックを使
用するのに最適なセルを有するゲートアレイ半導体装置
を提供することにある。
・トランジスタ・ロジックの技術は、ゲートアレイのよ
うに基本セルが規格化されておらずにLSIの試作プロ
セスを初めから行なうようなASIC、すなわちフルカ
スタムLSIでは試みられているが、今後ゲートアレイ
にも適用されていくことが予想される。このとき問題に
なるのがゲートアレイのトランジスタの使用効率であ
る。ゲートアレイの基本セルはnMOS、pMOSが
1:1の比率で構成されているが、この比率はCMOS
回路で最適になるように設計されており、パス・トラン
ジスタ・ロジックを現状のゲートアレイにそのまま適用
すると、使用効率が減り、LSIの面積が増大する。従
って、新しい回路に合わせて、nMOS、pMOSの比
率を最適化する必要がある。本発明は、以上のような問
題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもの
であり、その目的はパス・トランジスタ・ロジックを使
用するのに最適なセルを有するゲートアレイ半導体装置
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、複数のトランジスタにより構成された
規格化されたセルを多数個予め配列しておき、任意に選
択された特定の配線を行なうことにより特定の機能を実
現するゲートアレイ半導体装置において、前記規格化さ
れたセル内が、パス・トランジスタ・ロジック用のブロ
ックとラッチ用のブロックとからなるように構成したも
のである。
解決するために、複数のトランジスタにより構成された
規格化されたセルを多数個予め配列しておき、任意に選
択された特定の配線を行なうことにより特定の機能を実
現するゲートアレイ半導体装置において、前記規格化さ
れたセル内が、パス・トランジスタ・ロジック用のブロ
ックとラッチ用のブロックとからなるように構成したも
のである。
【0009】本発明は、以上のように構成することによ
り、パス・トランジスタ・ロジック用のブロックは、例
えばnMOSFETだけで形成され、ラッチ用のブロッ
クは、例えば同数のnMOSFETとpMOSFETに
より形成される。これにより、トランジスタの使用効率
を高め、且つ消費電力の少ないパス・トランジスタ・ロ
ジックを用いたゲートアレイ半導体装置を実現すること
ができる。この場合、パス・トランジスタ・ロジック用
のブロックでは少なくとも4個以上のnMOSFETが
用いられ、ラッチ用のブロックではnMOSFETとp
MOSFETを2個ずつ用い、CMOS構造とする。ま
た、セルを構成する複数のトランジスタブロックを一列
に配列させておくことにより、CMOSFETの通常ゲ
ートアレイとパス・トランジスタ・ロジックを用いたゲ
ートアレイを同じマスタースラインで切り替えることが
可能となる。
り、パス・トランジスタ・ロジック用のブロックは、例
えばnMOSFETだけで形成され、ラッチ用のブロッ
クは、例えば同数のnMOSFETとpMOSFETに
より形成される。これにより、トランジスタの使用効率
を高め、且つ消費電力の少ないパス・トランジスタ・ロ
ジックを用いたゲートアレイ半導体装置を実現すること
ができる。この場合、パス・トランジスタ・ロジック用
のブロックでは少なくとも4個以上のnMOSFETが
用いられ、ラッチ用のブロックではnMOSFETとp
MOSFETを2個ずつ用い、CMOS構造とする。ま
た、セルを構成する複数のトランジスタブロックを一列
に配列させておくことにより、CMOSFETの通常ゲ
ートアレイとパス・トランジスタ・ロジックを用いたゲ
ートアレイを同じマスタースラインで切り替えることが
可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るゲートアレ
イ半導体装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。図1は本発明の第1の実施例に係るゲートアレイ半
導体装置の基本セルを示す図、図2はパス・トランジス
タ・ロジックのブロック回路図、図3は図1に示す基本
セルの具体的配線を示す配線図である。なお、従来の装
置構成と同一部分については同一符号を付して説明す
る。本発明の基本は、一方の型のトランジスタ、例えば
パス・トランジスタ・ロジックを作るのに最適なnMO
SFETの数を他方の型のトランジスタ、すなわちpM
OSFETの数よりも多くした点にある。
イ半導体装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。図1は本発明の第1の実施例に係るゲートアレイ半
導体装置の基本セルを示す図、図2はパス・トランジス
タ・ロジックのブロック回路図、図3は図1に示す基本
セルの具体的配線を示す配線図である。なお、従来の装
置構成と同一部分については同一符号を付して説明す
る。本発明の基本は、一方の型のトランジスタ、例えば
パス・トランジスタ・ロジックを作るのに最適なnMO
SFETの数を他方の型のトランジスタ、すなわちpM
OSFETの数よりも多くした点にある。
【0011】図1に示すように図示例においては、基本
セルは3つのnMOSFETのトランジスタユニット
2、2、2と1つのpMOSFETのトランジスタユニ
ット1の計4つのユニットで構成されており、nMOS
FETの各トランジスタユニット2には、それぞれ3つ
のエリアのn型不純物ドープのソース・ドレイン拡散層
3、3、3間に2つの例えばポリシリコンのゲート4、
4を介在させて設け、2つのnMOSFETを作ってい
る。そして、残りの1つのpMOSFETのトランジス
タユニット1には、同様に3つのエリアのp型不純物ド
ープのソース・ドレイン拡散層5、5、5間に2つの例
えばポリシリコンのゲート6、6を介在させて設け、2
つのpMOSFETを作っている。
セルは3つのnMOSFETのトランジスタユニット
2、2、2と1つのpMOSFETのトランジスタユニ
ット1の計4つのユニットで構成されており、nMOS
FETの各トランジスタユニット2には、それぞれ3つ
のエリアのn型不純物ドープのソース・ドレイン拡散層
3、3、3間に2つの例えばポリシリコンのゲート4、
4を介在させて設け、2つのnMOSFETを作ってい
る。そして、残りの1つのpMOSFETのトランジス
タユニット1には、同様に3つのエリアのp型不純物ド
ープのソース・ドレイン拡散層5、5、5間に2つの例
えばポリシリコンのゲート6、6を介在させて設け、2
つのpMOSFETを作っている。
【0012】従って、ここでは6個のnMOSFETと
2個のpMOSFETで1つの基本セルが形成されるこ
とになる。図1のように配置をすると、左側の2つのユ
ニット2、2の4個のnMOSFETでパス・トランジ
スタ・ロジック用のブロック11を形成し、右側の2つ
のユニット2、1の2個のnMOSFETと、2個のp
MOSFETでラッチ用のブロック12を形成する。こ
のように左側にパス・トランジスタ・ロジック用のブロ
ック11、右側にラッチ用のブロック12を配置するの
は信号が左から右に進むのが自然であり、この信号の流
れに沿って配置しており、セル内部の回路設計のミスを
減らせるからである。また、パス・トランジスタ・ロジ
ック用のブロック11は、上述のようにnMOSFET
の2個ずつの2つのグループ(ユニット)にまとめられ
ている。それぞれのユニットのnMOSFETはソース
・ドレイン拡散層を共有しており、パス・トランジスタ
・ロジックを構成するのに、最も効率がよくなるように
形成されている。この配列形態は従来のセルの形状をそ
のまま反映しており、技術の連続性がある。
2個のpMOSFETで1つの基本セルが形成されるこ
とになる。図1のように配置をすると、左側の2つのユ
ニット2、2の4個のnMOSFETでパス・トランジ
スタ・ロジック用のブロック11を形成し、右側の2つ
のユニット2、1の2個のnMOSFETと、2個のp
MOSFETでラッチ用のブロック12を形成する。こ
のように左側にパス・トランジスタ・ロジック用のブロ
ック11、右側にラッチ用のブロック12を配置するの
は信号が左から右に進むのが自然であり、この信号の流
れに沿って配置しており、セル内部の回路設計のミスを
減らせるからである。また、パス・トランジスタ・ロジ
ック用のブロック11は、上述のようにnMOSFET
の2個ずつの2つのグループ(ユニット)にまとめられ
ている。それぞれのユニットのnMOSFETはソース
・ドレイン拡散層を共有しており、パス・トランジスタ
・ロジックを構成するのに、最も効率がよくなるように
形成されている。この配列形態は従来のセルの形状をそ
のまま反映しており、技術の連続性がある。
【0013】ここで典型的な配線例を図2及び図3に示
す。図2(A)は論理素子によるブロック構成図を示し
ている。ここでは、A、Bの2つの入力を排他論理和を
Ex.OR素子13でとり、その出力とC入力をNAN
D素子14に入力して、出力Fを得ている。この回路を
トランジスタで組むと図2(B)に示すように接続され
る。また、このような回路構成を行なうための具体的な
配線は、図3に示される。図3において、斜線で示すエ
リアは金属配線16を示し、四角い黒塗りの部分はコン
タクト部15を示す。また、図2(A)中の各nMOS
FET7A、7B、7C、7Dはブロック11に対応し
て示されている。なお、図3中の右側半分はラッチ用の
ブロック12のFETの接続状態を示している。
す。図2(A)は論理素子によるブロック構成図を示し
ている。ここでは、A、Bの2つの入力を排他論理和を
Ex.OR素子13でとり、その出力とC入力をNAN
D素子14に入力して、出力Fを得ている。この回路を
トランジスタで組むと図2(B)に示すように接続され
る。また、このような回路構成を行なうための具体的な
配線は、図3に示される。図3において、斜線で示すエ
リアは金属配線16を示し、四角い黒塗りの部分はコン
タクト部15を示す。また、図2(A)中の各nMOS
FET7A、7B、7C、7Dはブロック11に対応し
て示されている。なお、図3中の右側半分はラッチ用の
ブロック12のFETの接続状態を示している。
【0014】このように例えば6個のnMOSFETと
2個のpMOSFETで1つの基本セルを構成すること
によって、パス・トランジスタ・ロジックを使った回路
セルを無理なく作ることができる。通常は、4個のパス
・トランジスタでほとんどの回路セルを形成することが
できるが、4個で足りない場合は、複数の上記したよう
な基本セルを用いて、回路セルを形成する。最近のゲー
トアレイの例では、メモリに敷きつめたトランジスタの
かなりの割合を用いるといった例が多くなっている。従
って、図1に示すような基本セルにした結果、ロジック
部分の面積が減っても、メモリ部の面積が増えてしまっ
ては問題となる。しかしながら、図1の基本セル構成は
基本的にメモリの面積を増加させることはない。
2個のpMOSFETで1つの基本セルを構成すること
によって、パス・トランジスタ・ロジックを使った回路
セルを無理なく作ることができる。通常は、4個のパス
・トランジスタでほとんどの回路セルを形成することが
できるが、4個で足りない場合は、複数の上記したよう
な基本セルを用いて、回路セルを形成する。最近のゲー
トアレイの例では、メモリに敷きつめたトランジスタの
かなりの割合を用いるといった例が多くなっている。従
って、図1に示すような基本セルにした結果、ロジック
部分の面積が減っても、メモリ部の面積が増えてしまっ
ては問題となる。しかしながら、図1の基本セル構成は
基本的にメモリの面積を増加させることはない。
【0015】図4及び図5に従来のゲートアレイ半導体
装置を用いた1ビット分の回路図を示し、1ビットのメ
モリは6個のトランジスタ(図4)或いは8個のトラン
ジスタ(図5)で形成される。ビット線及びワード線間
に基本セルの各トランジスタが電気的に接続されてお
り、図4は各トランスファーゲート17に1個のnMO
SFET7を使用した場合の構成を示し、各インバータ
18には、それぞれ1個ずつのnMOSFET7とpM
OSFET8を使用している。図5は各トランスファー
ゲート17に1個ずつのnMOSFET7とpMOSF
ET8を使用した場合の構成を示し、各インバータ18
には、同様にそれぞれ1個ずつのnMOSFET7とp
MOSFET8を使用している。
装置を用いた1ビット分の回路図を示し、1ビットのメ
モリは6個のトランジスタ(図4)或いは8個のトラン
ジスタ(図5)で形成される。ビット線及びワード線間
に基本セルの各トランジスタが電気的に接続されてお
り、図4は各トランスファーゲート17に1個のnMO
SFET7を使用した場合の構成を示し、各インバータ
18には、それぞれ1個ずつのnMOSFET7とpM
OSFET8を使用している。図5は各トランスファー
ゲート17に1個ずつのnMOSFET7とpMOSF
ET8を使用した場合の構成を示し、各インバータ18
には、同様にそれぞれ1個ずつのnMOSFET7とp
MOSFET8を使用している。
【0016】これに対して、図6は本発明に係る装置の
基本セルを用いた時の1ビット分の回路図を示し、全部
で8個のトランジスタが用いられ、各トランスファーゲ
ート17にはそれぞれ2個ずつのnMOSFET7、7
を用いている。そして、各インバータ18には、nMO
SFET7とpMOSFET8を1個ずつ用いている。
すなわち、本発明ではメモリの面積は増やすことなく従
来と変わらず、ロジック部分の面積と消費電力を大幅に
減らすことが可能となる。尚、図4に示す従来装置と同
様に6個のトランジスタで1ビットメモリを構成しても
良いが、図6では特性性能を向上させるために8個の全
てのトランジスタを使用した場合の接続例を示した。
基本セルを用いた時の1ビット分の回路図を示し、全部
で8個のトランジスタが用いられ、各トランスファーゲ
ート17にはそれぞれ2個ずつのnMOSFET7、7
を用いている。そして、各インバータ18には、nMO
SFET7とpMOSFET8を1個ずつ用いている。
すなわち、本発明ではメモリの面積は増やすことなく従
来と変わらず、ロジック部分の面積と消費電力を大幅に
減らすことが可能となる。尚、図4に示す従来装置と同
様に6個のトランジスタで1ビットメモリを構成しても
良いが、図6では特性性能を向上させるために8個の全
てのトランジスタを使用した場合の接続例を示した。
【0017】上記実施例では、基本セルのパス・トラン
ジスタ・ロジックに用いるトランジスタの数は、4個の
場合であるが、4個以上用いる場合には、ロジック用の
nMOSFETの数を4個以上に必要なだけ増やしてお
くようにする。図7はこれに対応したものであり、本発
明装置の第2の実施例の平面図である。ここで、パス・
トランジスタ・ロジック用のブロック11の2つのnM
OSFETトランジスタユニット2、2は、それぞれ4
つのソース・ドレイン拡散層3と3つのゲート4とによ
り構成される3つのnMOSFET2により形成され、
ロジック用のブロック11全体で6つのnMOSFET
2となる。
ジスタ・ロジックに用いるトランジスタの数は、4個の
場合であるが、4個以上用いる場合には、ロジック用の
nMOSFETの数を4個以上に必要なだけ増やしてお
くようにする。図7はこれに対応したものであり、本発
明装置の第2の実施例の平面図である。ここで、パス・
トランジスタ・ロジック用のブロック11の2つのnM
OSFETトランジスタユニット2、2は、それぞれ4
つのソース・ドレイン拡散層3と3つのゲート4とによ
り構成される3つのnMOSFET2により形成され、
ロジック用のブロック11全体で6つのnMOSFET
2となる。
【0018】この場合、nMOSFETの数は必ず偶数
になるように増やすのが好ましく、その理由は、パス・
トランジスタ・ロジックの場合、例えば[X]という信
号を用いると、その反転のXバーという信号をも同時に
使用する可能性が高く、入力が2個ずつ増加していくか
らである。尚、ラッチ用のブロック12の構成は、図1
に示す第1の実施例の場合と同様に2個のpMOSFE
Tと2個のnMOSFETにより構成されている。
になるように増やすのが好ましく、その理由は、パス・
トランジスタ・ロジックの場合、例えば[X]という信
号を用いると、その反転のXバーという信号をも同時に
使用する可能性が高く、入力が2個ずつ増加していくか
らである。尚、ラッチ用のブロック12の構成は、図1
に示す第1の実施例の場合と同様に2個のpMOSFE
Tと2個のnMOSFETにより構成されている。
【0019】ところで、図1及び図7に示すように各ト
ランジスタユニットを配列して多数の基本セルを並べる
とpMOSFETがnMOSFETの中に孤立してしま
い、pMOSFETが存在しているnウェルの電位が影
響を受け、pMOSFETの動作が不安定になる可能性
がある。従って、セル中のトランジスタユニットを固め
て配置するのではなく、信号の流れ方向に沿って横或い
は縦に一列に並べるようにしてもよい。図8はこのよう
に配列した本発明装置の第3の実施例を示す平面図であ
る。この図示例では、信号が上から下へ流れる場合も示
しており、この流れる方向に沿ってnMOSFETのト
ランジスタユニット2、nMOSFETのトランジスタ
ユニット2、pMOSFETのトランジスタユニット1
及びnMOSFETのトランジスタユニット2の順で直
線状に配列している。そして、上部の2つのnMOSF
ETのトランジスタユニット2、2がパス・トランジス
タ・ロジック用のブロック11を形成し、下の2つのト
ランジスタユニット1、2がラッチ用のブロック12を
形成している。
ランジスタユニットを配列して多数の基本セルを並べる
とpMOSFETがnMOSFETの中に孤立してしま
い、pMOSFETが存在しているnウェルの電位が影
響を受け、pMOSFETの動作が不安定になる可能性
がある。従って、セル中のトランジスタユニットを固め
て配置するのではなく、信号の流れ方向に沿って横或い
は縦に一列に並べるようにしてもよい。図8はこのよう
に配列した本発明装置の第3の実施例を示す平面図であ
る。この図示例では、信号が上から下へ流れる場合も示
しており、この流れる方向に沿ってnMOSFETのト
ランジスタユニット2、nMOSFETのトランジスタ
ユニット2、pMOSFETのトランジスタユニット1
及びnMOSFETのトランジスタユニット2の順で直
線状に配列している。そして、上部の2つのnMOSF
ETのトランジスタユニット2、2がパス・トランジス
タ・ロジック用のブロック11を形成し、下の2つのト
ランジスタユニット1、2がラッチ用のブロック12を
形成している。
【0020】このような構成の基で多数の基本セルを配
列すると、pMOSFETが横一列に並ぶことになり、
動作の不安定性を回避することができる。ここでパス・
トランジスタ・ロジック用のブロック11を上に持って
きた理由は、第1の実施例にて電流の流れ方向を考慮し
たと同様に上から下に自然に信号が流れるようにするた
めである。
列すると、pMOSFETが横一列に並ぶことになり、
動作の不安定性を回避することができる。ここでパス・
トランジスタ・ロジック用のブロック11を上に持って
きた理由は、第1の実施例にて電流の流れ方向を考慮し
たと同様に上から下に自然に信号が流れるようにするた
めである。
【0021】図8のような構成をとることにより、別の
技術的効果も発生する。すなわち従来の基本セルでCM
OSFET回路セルを使った場合、図9のように敷きつ
めた基本セルの列の一部をCMOSロジック回路部20
として用い、残りを単なる配線部21として使う場合が
多い。配線部21に指定された部分のトランジスタは全
く使われない。従って、図8に示すような構成をとった
場合、図10に示すようにnMOSFETの2列を配線
部21に指定すると、CMOSロジック回路部20を通
常のCMOSFETのゲートアレイとまったく同じに使
用できる。従って、顧客の要望によって、CMOSFE
Tの通常ゲートアレイとパス・トランジスタ・ロジック
を用いたゲートアレイを同じマスタースライスで切り替
えができることになり、コスト削減効果が大きい。ここ
で重要なのはCMOS回路セル内部の配線を従来と同様
にし、全く変更することがない点である。
技術的効果も発生する。すなわち従来の基本セルでCM
OSFET回路セルを使った場合、図9のように敷きつ
めた基本セルの列の一部をCMOSロジック回路部20
として用い、残りを単なる配線部21として使う場合が
多い。配線部21に指定された部分のトランジスタは全
く使われない。従って、図8に示すような構成をとった
場合、図10に示すようにnMOSFETの2列を配線
部21に指定すると、CMOSロジック回路部20を通
常のCMOSFETのゲートアレイとまったく同じに使
用できる。従って、顧客の要望によって、CMOSFE
Tの通常ゲートアレイとパス・トランジスタ・ロジック
を用いたゲートアレイを同じマスタースライスで切り替
えができることになり、コスト削減効果が大きい。ここ
で重要なのはCMOS回路セル内部の配線を従来と同様
にし、全く変更することがない点である。
【0022】尚、第1、第2及び第3の実施例ともにパ
ス・トランジスタ・ロジック部にnMOSFETを使用
する場合を例として上げたが、pMOSFETの方が作
り易いという場合は、パス・トランジスタ・ロジック部
にpMOSFETを使用することも可能である。この場
合は基本セルは、例えばnMOSFETが2個、pMO
SFETが6個以上という構成になる。また、上記各実
施例ともに基本セルにCMOSFETを含んでいるの
で、回路セルが用意されていれば、CMOSFETセル
のみ、パス・トランジスタ・ロジック・セルのみ、或い
は両者混在のLSIをそれぞれ作ることが可能である。
ス・トランジスタ・ロジック部にnMOSFETを使用
する場合を例として上げたが、pMOSFETの方が作
り易いという場合は、パス・トランジスタ・ロジック部
にpMOSFETを使用することも可能である。この場
合は基本セルは、例えばnMOSFETが2個、pMO
SFETが6個以上という構成になる。また、上記各実
施例ともに基本セルにCMOSFETを含んでいるの
で、回路セルが用意されていれば、CMOSFETセル
のみ、パス・トランジスタ・ロジック・セルのみ、或い
は両者混在のLSIをそれぞれ作ることが可能である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のゲートア
レイ半導体装置によれば、次のように優れた作用効果を
発揮することができる。パス・トランジスタ・ロジック
を使用するに最適な構造とすることができるので、スイ
ッチング時の貫通電流をなくして消費電力を軽減できる
のみならず、トランジスタの使用効率を向上させること
ができ、装置の占有面積も減少させることができる。ま
た、パス・トランジスタ・ロジックにnMOSFETを
用いた場合には、動作速度を高く維持した状態で、上記
した消費電力の節減効果等を図ることができる。更に、
トランジスタユニットを一列に配列することにより、セ
ル内部の配線を変更することなく、従来のCMOSFE
Tのゲートアレイと同様に使用することができる。
レイ半導体装置によれば、次のように優れた作用効果を
発揮することができる。パス・トランジスタ・ロジック
を使用するに最適な構造とすることができるので、スイ
ッチング時の貫通電流をなくして消費電力を軽減できる
のみならず、トランジスタの使用効率を向上させること
ができ、装置の占有面積も減少させることができる。ま
た、パス・トランジスタ・ロジックにnMOSFETを
用いた場合には、動作速度を高く維持した状態で、上記
した消費電力の節減効果等を図ることができる。更に、
トランジスタユニットを一列に配列することにより、セ
ル内部の配線を変更することなく、従来のCMOSFE
Tのゲートアレイと同様に使用することができる。
【図1】本発明の第1の実施例に係るゲートアレイ半導
体装置の基本セルを示す図である。
体装置の基本セルを示す図である。
【図2】パス・トランジスタ・ロジックのブロック回路
図である。
図である。
【図3】図1に示す基本セルの具体的配線を示す配線図
である。
である。
【図4】従来のゲートアレイ半導体装置を用いた1ビッ
トのメモリを示す回路図である。
トのメモリを示す回路図である。
【図5】従来のゲートアレイ半導体装置を用いた1ビッ
トのメモリを示す回路図である。
トのメモリを示す回路図である。
【図6】本発明のゲートアレイ半導体装置を用いた1ビ
ットのメモリを示す回路図である。
ットのメモリを示す回路図である。
【図7】本発明装置の第2の実施例の基本セルを示す図
である。
である。
【図8】本発明装置の第3の実施例の基本セルを示す図
である。
である。
【図9】従来の装置を用いた場合の配線部の指定例を示
す図である。
す図である。
【図10】本発明装置の第3の実施例を用いた場合の配
線部の指定例を示す図である。
線部の指定例を示す図である。
【図11】従来のゲートアレイ半導体装置の基本セルの
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図12】CMOSのインバータの回路図である。
【図13】インバータの貫通電流を示す図である。
【図14】パス・トランジスタ・ロジックによるインバ
ータを示す回路図である。
ータを示す回路図である。
【図15】パス・トランジスタ・ロジックを使った回路
セルの基本構成図である。
セルの基本構成図である。
1…pMOSFETのトランジスタユニット、2…nM
OSFETのトランジスタユニット、3…nドープのソ
ース・ドレイン拡散層、4…ゲート、5…pドープのソ
ース ・ドレイン拡散層、6…ゲート、7…nMOSF
ET、 8…pMOSFET、11… パス・トランジ
スタ・ロジック用のブロック、12…ラッチ用のブロッ
ク。
OSFETのトランジスタユニット、3…nドープのソ
ース・ドレイン拡散層、4…ゲート、5…pドープのソ
ース ・ドレイン拡散層、6…ゲート、7…nMOSF
ET、 8…pMOSFET、11… パス・トランジ
スタ・ロジック用のブロック、12…ラッチ用のブロッ
ク。
Claims (6)
- 【請求項1】 複数のトランジスタにより構成された規
格化されたセルを多数個予め配列しておき、任意に選択
された特定の配線を行なうことにより特定の機能を実現
するゲートアレイ半導体装置において、前記規格化され
たセル内が、パス・トランジスタ・ロジック用のブロッ
クとラッチ用のブロックとからなることを特徴とするゲ
ートアレイ半導体装置。 - 【請求項2】 前記パス・トランジスタ・ロジック用の
ブロックのトランジスタがnMOSFETであることを
特徴とする請求項1記載のゲートアレイ半導体装置。 - 【請求項3】 前記パス・トランジスタ・ロジック用の
ブロックのトランジスタの数が少なくとも4個以上ある
ことを特徴とする請求項1または2記載のゲートアレイ
半導体装置。 - 【請求項4】 前記ラッチ用のブロックのトランジスタ
の数が、nMOSFETが2個、pMOSFETが2個
であることを特徴とする請求項1乃至3記載のゲートア
レイ半導体装置。 - 【請求項5】 前記セル内が、nMOSFETとpMO
SFETを含み、いずれか一方の型のMOSFETの数
が他方の型のMOSFETより偶数個多いことを特徴と
する請求項1乃至4記載のゲートアレイ半導体装置。 - 【請求項6】 複数のトランジスタを含む複数のトラン
ジスタユニットにより構成された規格化されたセルを多
数個予め配列しておき、任意に選択された特定の配線を
行なうことにより特定の機能を実現するゲートアレイ半
導体装置において、前記規格化されたセル内が、パス・
トランジスタ・ロジック用のブロックとラッチ用のブロ
ックからなると共に前記各トランジスタユニットは全体
を通じて一列に配列されていることを特徴とするゲート
アレイ半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7195985A JPH0923151A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | ゲートアレイ半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7195985A JPH0923151A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | ゲートアレイ半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0923151A true JPH0923151A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=16350302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7195985A Pending JPH0923151A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | ゲートアレイ半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0923151A (ja) |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP7195985A patent/JPH0923151A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2126479C (en) | Symmetrical multi-layer metal logic array with continuous substrate taps and extension portions for increased gate density | |
| US6359472B2 (en) | Semiconductor integrated circuit and its fabrication method | |
| US4884118A (en) | Double metal HCMOS compacted array | |
| WO1992022924A1 (en) | Basic cell architecture for mask programmable gate array | |
| JPS61182244A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
| JP2003188361A (ja) | ゲートアレイ構造の半導体集積回路 | |
| US20020020857A1 (en) | Gate array layout for interconnect | |
| JP3771283B2 (ja) | 半導体集積回路装置 | |
| JPS6251316A (ja) | 一方向導通形スイツチング回路 | |
| US5404035A (en) | Multi-voltage-level master-slice integrated circuit | |
| JPS61144056A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
| US5404034A (en) | Symmetrical multi-layer metal logic array with continuous substrate taps | |
| JPH0923151A (ja) | ゲートアレイ半導体装置 | |
| US6097042A (en) | Symmetrical multi-layer metal logic array employing single gate connection pad region transistors | |
| JP3883319B2 (ja) | 待機時電流減少回路 | |
| US6483131B1 (en) | High density and high speed cell array architecture | |
| JPH0818021A (ja) | ゲートアレイ型集積回路 | |
| US5701021A (en) | Cell architecture for mixed signal applications | |
| JPH06101551B2 (ja) | Cmos集積回路装置 | |
| JPH02309673A (ja) | 半導体集積回路 | |
| JPH02268464A (ja) | ゲートアレイの基本セル | |
| JPH0566743B2 (ja) | ||
| JPS6080251A (ja) | ゲ−トアレイ大規模集積回路装置 | |
| JPH03217055A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
| JPH0548052A (ja) | 半導体装置 |