JPS62281443A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS62281443A
JPS62281443A JP12333186A JP12333186A JPS62281443A JP S62281443 A JPS62281443 A JP S62281443A JP 12333186 A JP12333186 A JP 12333186A JP 12333186 A JP12333186 A JP 12333186A JP S62281443 A JPS62281443 A JP S62281443A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
semiconductor integrated
integrated circuit
logic
basic cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP12333186A
Other languages
English (en)
Inventor
Manabu Shibata
学 柴田
Ken Uragami
浦上 憲
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP12333186A priority Critical patent/JPS62281443A/ja
Publication of JPS62281443A publication Critical patent/JPS62281443A/ja
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] この発明は、半導体集積回路装置技術、さらには論理用
半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するもの
で、たとえば、ゲートアレイに利用して有効な技術に関
するものである。
[従来の技術] 論理用の半導体集積回路装置を構成する場合、それが多
品種少量生産のものである場合には、たとえば日経マグ
ロウヒル社刊行「日経エレクトロニクス 1985年6
月3日号」151〜177頁(解説:1000億円市場
が間近に迫ったゲートアレイ)に記載されているような
ゲートアレイを使用するのが有利である。このゲートア
レイを使うことにより、配線パターンの変更だけでもっ
てユーザーからの多種多様な仕様要求に簡単に応じるこ
とができる。
第5図はそのゲートアレイの平面レイアウト構成の概要
を示す。
同図に示すように、ゲートアレイ1は、内部回路部2、
周辺回路部3、および端子パッド4を有する。
内部回路部2は、それぞれに所定の回路要素が形成され
た多数の基本セル21によって任意に構成される。この
内・部回路部2は、基本セル内および基本セル間などを
接続する配線パターンだけをユーザーからの注文仕様に
応じて決定することにより、任意の論理回路機能をもつ
ことができる。
22は配線領域であって、基本セル間の配線に利用され
る。
周辺回路部3は多数の人出力バッファ回路31を有する
。この人出力バッファ回路31は、内部回路部2と端子
バッド4との間に介在する一種のインターフェイスをな
すものであって、端子バッド4ごとに設けられている。
この入出力バッファ回路31も、ユーザーからの注文仕
様に応じて決定される配線パターンによって、入力専用
バッファ、出力専用バッファ、あるいは入出力兼用バッ
ファのいずれかの機能をもたせられるようになっている
第6図は上記基本セル21内にあらかじめ形成されてい
る回路要素の内容を示す。
同図に示すように、基本セル21内にはそれぞれ、複数
の0MO3)ランジスタMl−M2.M3−M4.M5
−M6と1対のバイポーラ・トランジスタQl、Q2、
および抵抗R1,R2があらかじめ半導体下地の形で形
成されている。これらの回路要素をユーザーからの注文
仕様に応じて適宜結線することにより、任意の論理回路
が構成されるようになっている。
第7図は上記基本セル21を用いてインバータを構成し
た例を示す。ここで構成されるインバータは、いわゆる
バイポーラ−CMOS型の論理回路であって、その入力
段側が低消費電力のCMOSトランジスタMS−M6に
よって、その出力段側か電流駆動容量の大きなバイポー
ラ・トランジスタQl、Q2によってそれぞれ構成され
ることにより、比較的低消費電力でありながら高駆動力
をもたせられている。Xはその論理入力、 はその論理
出力をそれぞれ示す。
以上のように、あらかじめ規格化された多数の基本セル
21を用いることによって、ユーザーからの仕様要求に
応じた、いわゆるセミ・カスタム・オーダーの半導体集
積回路装置を比較的簡単に構成することができる。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上述した技術には、次のような問題点の
あることが本発明者によってあきらかとされた。
すなわち、上述した基本セルを用いて構成される論理回
路の動作速度およびその出力駆動力は、その基本セル内
に形成される回路要素の形状、とくにそのサイズに大き
く依存する。たとえば、第6図および第7図に示した基
本セル21では、その出力段をなすバイポーラ・トラン
ジスタQl。
Q2を相補的に駆動するCMOSトランジスタM5−M
6の相互コンダクタンスGmを大きくすることによって
、電流駆動力が大きくて、容量性負荷の駆動速度が速く
、かつファンアウトを多くとれる論理回路を構成するこ
とができるよう゛になる。
しかし、各基本セル21内にそれぞれに形成されるCM
OSトランジスタのGmを大きくするためには、そのC
MOSトランジスタのサイズとくにW/L(ゲート幅/
チャンネル長)を増大させなければならず、これによっ
て各基本セル21のサイズがそれぞれに大きくなって集
積密度が低下してしまう、という問題が生じる。
また、各基本セル21内に形成されるCMOSトランジ
スタの相互コンダクタンスGmを増大させると、0MO
3)ランジスタから2つのバイポーラ・トランジスタの
いずれか一方に相補的に供給されるベース電流が増える
。すると、半導体集積回路装置全体としての消費電力が
大幅に増大し、これにともなって増大する発熱の放熱処
理が困難になる、という問題が生じる。
この場合、一部の基本セルだけについて、その中に形成
される回路要素のサイズを大きくすることにより、全体
の消費電力をそれほど増大させずに高駆動力論理回路を
含ませられるようにする、ということも考えられる。し
かし、この場合は、その高駆動力での論理回路を構成で
きるところが特定の基本セルのある箇所だけに制限され
てしまうので、ゲートアレイの大きな利点の一つである
回路設計の自由度が損なわれてしまう。また、2種類の
基本セルが混在することによって、配線設計が複雑にな
り、このためコンピュータなどによる配線設計の自動化
が困難になる、といったような別の問題が生じてしまう
本発明の目的は、ゲートアレイ本来の利点を損なうこと
なく、消費電力の大幅な増大をともなうことなく、さら
に1種類の基本セルだけでもって、通常の駆動力をもつ
論理回路とともに、とくに高駆動力の論理回路も選択的
に構成することができるようにする、という技術を提供
することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
[問題点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
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、任意に選択された基本セル内にて余った回路
要素を並列に接続することにより高駆動力をもつ論理回
路を構成する、というものである。
[作用コ 上記した手段によれば、基本セルが1種類だけであって
も、その基本セル内の回路要素の結線を操作するだけで
もって、高駆動力をもつ論理回路を選択的に構成するこ
とができる。これにより、ゲートアレイ本来の利点を損
なうことなく、1種類の基本セルだけでもって、通常の
駆動力をもつ論理回路とともに、とくに高駆動力の論理
回路も選択的に構成することができるようにする、とい
う目的が達成される。
[実施例] 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
なお、各図中、同一符号は同一あるいは相当部分を示す
第1図はこの発明による技術が適用されたゲートアレイ
の平面レイアウト状悪を示す。
先ず、同図に示すゲートアレイ1は、前述したものと同
様、内部回路部2、周辺回路部3、および端子バッド4
を有する。
内部回路部2は、それぞれに所定の回路要素が形成され
た多数の基本セル21によって任意に構成される。この
内部回路部2は、基本セル内および基本セル間などを接
続する配線パターンだけをユーザーからの注文仕様に応
じて決定することにより、任意の論理回路機能をもつこ
とができる。
22は配線領域であって、基本セル間の配線に利用され
る。
周辺回路部3は多数の人出力バッファ回路31を有する
。この入出力バッファ回路31は、内部回路部2と端子
バッド4との間に介在する一種のインターフェイスをな
すものであって、端子バッド4ごとに設けられている。
この入出力バッファ回路31も、ユーザーからの注文仕
様に応じて決定される配線パターンによって、入力専用
バッファ、出力専用バッファ、あるいは入出力兼用バッ
ファのいずれかの機能をもたせられるようになっている
第2図は上記基本セル21内にあらかじめ形成されてい
る回路要素の内容を示す。
同図に示すように、基本セル21内にはそれぞれ、複数
のCMOSトランジスタMIM2.M3−M4.M5−
M6と1対のバイポーラ・トランジスタQl、Q2、お
よび抵抗R1,R2があらかじめ半導体下地の形で形成
されている。これらの回路要素をユーザーからの注文仕
様に応じて適宜結線することにより、任意の論理回路が
構成されるようになっている。各基本セル21はすべて
同じ内容の回路要素を有する。
以上のように、あらかじめ1つの種類に規格化された多
数の基本セル21によって、ユーザーからの仕様要求に
応じた、いわゆるセミ・カスタム・オーダーの半導体集
積回路装置を比較的簡単に構成することができるように
なっている。
ここで、第3図は上記基本セル21を用いて高駆動力の
インバータを構成した例を示す。ここで構成されるイン
バータは、いわゆるバイポーラ−CMOS型の論理回路
であって、その入力段側が低消費電力のCMOSトラン
ジスタMl−M2゜M3−M4.MS−M6によって、
その出力段側か電流駆動容量の大きなバイポーラ・トラ
ンジスタQl、Q2によってそれぞれ構成されている。
Xはその論理入力、 はその論理出力をそれぞれ示す。
この場合、通常のインバータを構成するだけならば、第
7図に示したように、出力段のバイポーラ・トランジス
タQl、Q2のベース駆動電流を供給するためのCMO
Sトランジスタは1組だけで構成され、残りの2組のC
MOSトランジスタは余分となる。
しかし、第3図に示すインバータでは、その出力段のバ
イポーラ・トランジスタQl、Q2にベース駆動電流を
供給するために、3組のCMOSトランジスタMl−M
2.M3−M4.MS−M6の全部を並列に接続して1
つの駆動回路を構成し、この駆動回路でもって出力段の
バイポーラ・トランジスタQl、Q2にベース駆動電流
を供給するようにしである。これにより、バイポーラ・
トランジスタQl、Q2は、個々のCMO3)ランジス
タMl−M2.M3−M4.MS−Mがそれぞれに供給
することのできる駆動電流Inのほぼ3倍の駆動電流3
Iaをそのベースに供給されるようになる。この結果、
そのバイポーラ・トランジスタQl、Q2からなる出力
段は、第7図に示した通常のインバータのそれによりも
、大幅に大きな吸込電流IoLおよび吐き出し電流Io
Hを流すことができるようになる。
以上ようにして高駆動力をもなせられた論理回路は、そ
の入力段側における駆動力がとくに大きくされたことよ
って、その論理回路内部における伝達速度が速められる
ようになるとともに、その出力駆動力が増大させられて
、とくに容量性負荷の駆動速度が速められ、かつファン
アウトを大きくとることができるようになる。そして、
このような高駆動力の論理回路を必要に応じて適宜に構
成することにより、回路設計の最適化および設計自由度
の向上などが可能になる。
以上のようにして、基本セル21の内容が1種類だけで
あっても、その基本セル21内の回路要素の結線を操作
するだけでもって、高駆動力をもつ論理回路を選択的に
構成して配置することができる。これにより、ゲートア
レイ本来の利点を損なうことなく、消費電力の大幅な増
大をともなうことなく、さらに1種類の基本セルだけで
もって、通常の駆動力をもつ論理回路とともに、とくに
高駆動力の論理回路も選択的に自由に構成することがで
きるようになる。
第4図は、第2図に示した基本セル21を用いた2人力
不定論理積回′fi@(NAND回路)の構成例を示す
。同図に示す2人力不定論理積回路は、2人力の論理回
路を構成する際に余分となるCMOSトランジスタMl
−M2をM3−M4に並列に接続することによって、2
つの論理入力A、 Bの一方の入力Aだけを選択的に高
駆動力化かつ高速化させである。
以上、本発明者によってなされた発明を実施例にもとづ
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。たとえば、2以上の
基本セルにて余分となる回路要素を集めて1つの高駆動
力化された論理回路を構成してもよい。
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バイポーラ−CMO
S型のゲートアレイに適用した場合について説明したが
、それに限定されるものではなく、たとえば、MOS型
あるいはバイポーラ型のゲートアレイなどにも適用でき
る。
[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
すなわち、ゲートアレイ本来の利点を損なうことなく、
消費電力の大幅な増大をともなうことなく、さらに1種
類の基本セルだけでもって、通常の駆動力をもつ論理回
路とともに、とくに高駆動力の論理回路も選択的に自由
に構成することができるようになる、という効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による技術が適用されたゲートアレイ
の平面レイアウト構成の概要を示す図、第2図は第1図
に示したゲートアレイ内の基本セルにあらかじめ形成さ
れる回路要素の内容を示す図、 第3図は第2図に示した基本セルを用いて選択的に構成
される高駆動力インバータの構成例を示す図、 第4図は第2図に示した基本セルを用いて部分的に高速
化された2人力型論理回路の構成例を示す図、 第5図はこの発明に先立って検討されたゲートアレイの
平面レイアウト構成の概要を示す図、第6図は第5図に
示したゲートアレイ内の基本セルにあらかじめ形成され
る回路要素の内容を示す図、 第7図は第6図に示した基本セルを用いて構成される回
路例を示す図である。 1・・・半導体集積回路装置(ゲートアレイ)、2・・
・内部回路部、21・・・基本セル、3・・・周辺回路
部、4・・・端子パッド、Ml−M2、M3−M4.M
5−M6・・・回路要素(基本セル内にあらかじめ形成
されるCMO5)−ランジスタ)、Ql、Q2・・・回
路要素く基本セル内にあらかじめ形成されるCMO3t
−ランジスタ)第   1  図 33・′        〆4 / −プ・−′lr7レイ 2−因部旦オ孔 3−隆辷回ゴざ見 〈−¥孔・\′パ・′ご 2ツバ−て疹クル 22−−セどj求卆1瓢: 1ノ/  −ノ\七りフハ・ ゾぐフ□三1J・口Z/ 第  3  図 第  4  図 涛 ヒ「トロ 第  5  図 / −プ・−ドアレイ 2− 囚音俗回)5逼へ 3−田辷回了き部 うt −S 子・\?パッラド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、それぞれに所定の回路要素が形成された多数の基本
    セルによって任意の回路機能が構成された半導体集積回
    路装置であって、基本セル内にて余った回路要素を並列
    に接続することによって選択的に駆動力を増大させられ
    た論理回路が構成されていることを特徴とする半導体集
    積回路装置。 2、各基本セルにはそれぞれ、複数のCMOSトランジ
    スタと1対のバイポーラ・トランジスタが形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
    集積回路装置。
JP12333186A 1986-05-30 1986-05-30 半導体集積回路装置 Pending JPS62281443A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59163835A (ja) * 1983-03-08 1984-09-14 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 半導体装置
JPS59177944A (ja) * 1983-03-28 1984-10-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
JPS59177945A (ja) * 1983-03-28 1984-10-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置

Patent Citations (3)

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JPS59177944A (ja) * 1983-03-28 1984-10-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
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