JPS6238858B2 - - Google Patents

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JPS6238858B2
JPS6238858B2 JP52011959A JP1195977A JPS6238858B2 JP S6238858 B2 JPS6238858 B2 JP S6238858B2 JP 52011959 A JP52011959 A JP 52011959A JP 1195977 A JP1195977 A JP 1195977A JP S6238858 B2 JPS6238858 B2 JP S6238858B2
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JP
Japan
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array
logic
lines
diodes
outputs
Prior art date
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JP52011959A
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Japanese (ja)
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JPS5396781A (en
Inventor
Kenji Kani
Hiroshi Shiba
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集積回路装置に関し、特に論理積アレ
ーと論理和アレーよりなるプログラマブルロジツ
クアレー(PLA)部と論理回路を含む周辺回路
とを同一半導体チツプ上に集積化形成した半導体
モノリシツク集積回路装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an integrated circuit device, and in particular to a method for integrating a programmable logic array (PLA) section consisting of an AND array and an OR array and peripheral circuits including logic circuits on the same semiconductor chip. The present invention relates to a semiconductor monolithic integrated circuit device.

任意の論理関数を実現する装置として、論理積
アレーと論理和アレーとから成り、論理定義に従
つて容易に論理を変更できるプログラマブル・ロ
ジツク・アレー(PLA)と呼ばれる集積化論理
装置が用いられている。第1図から第3図に、こ
の装置の実現例を示す。例として次の(1)式で与え
られる論理について考える。
An integrated logic device called a programmable logic array (PLA), which consists of an AND array and an OR array and whose logic can be easily changed according to the logic definition, is used as a device to realize arbitrary logic functions. There is. Examples of implementation of this device are shown in FIGS. 1 to 3. As an example, consider the logic given by the following equation (1).

(1)式の論理をPLAにより実現するには、第1
図に示す如く、論理積アレー1において入力
x1,x2,x3,x4に相当する列線X1,X2,X3,
X4を縦に、出力z1〜z10に相当する行線Z1〜Z10
を横に配する。そして入力x1〜x4の反転入力
1〜4を得るために反転回路I1〜I4を通して同
様に列線1〜4を配置する。出力線Z1〜Z10
はそれぞれ負荷抵抗R1〜R10を介して電源線Vcc
に共通接続されている。そして(1)式の論理に応じ
て行線と列線との交点をダイオードにより接続す
る。この際、例えば入力線としての列線はシリコ
ンチツプ上に設けられた多結晶シリコン層より成
る第1層配線により構成され、その上には、絶縁
層を介して出力線としての行線がアルミにより第
2層配線が構成される。第1層配線のシリコン層
には、行列線の各交点のすべてに予めPN接合ダ
イオードが形成されており、論理機能に従つて、
行列線の交点の列線に形成されたダイオードと、
行線である上部アルミ配線層とを、絶縁層にスル
ーホールを設けて接続することにより、論理積ア
レー1が構成される。
In order to realize the logic of equation (1) using PLA, the first step is
As shown in the figure, input in AND array 1
Column lines X1, X2, X3, corresponding to x1, x2, x3, x4,
Lines Z1 to Z10 corresponding to outputs z1 to z10 with X4 vertically
Place next to it. Column lines 1-4 are similarly arranged through inverting circuits I1-I4 to obtain inverted inputs 1-4 of inputs x1-x4. Output line Z1~Z10
are connected to the power supply line Vcc through load resistors R1 to R10, respectively.
are commonly connected. Then, the intersections of the row lines and column lines are connected by diodes according to the logic of equation (1). In this case, for example, the column lines as input lines are constructed from a first layer wiring made of a polycrystalline silicon layer provided on a silicon chip, and the row lines as output lines are formed on top of the first layer wiring made of a polycrystalline silicon layer provided on a silicon chip. The second layer wiring is configured. In the silicon layer of the first layer wiring, PN junction diodes are formed in advance at all intersections of matrix lines, and according to the logic function,
diodes formed in the column lines at the intersections of the matrix lines;
The AND array 1 is constructed by connecting the row lines to the upper aluminum wiring layer by providing through holes in the insulating layer.

次に論理和アレー2においては、論理積アレー
1の出力z1〜z10に相当する行線Z1〜Z10がその
まゝ行線として用いられ、論理和アレー2の出力
y1〜y5として列線Y1〜Y5が反転回路I1′〜I5′を介
して設けられる。そして論理積アレー1と同様(1)
式に従つてダイオードにより行列線の所定の交点
で行列線が接続される。この場合も、行線Z1〜
Z10は第2層配線アルミ配線であり、第1層配線
のシリコン層である列線Y1〜Y5の行列線の交点
に相当する箇所に形成されたダイオードと絶縁層
のスルーホールを介して行列線が接続されること
になる。一般に多くの論理関数をPLAを用いて
容易に実現できるようにしたのが第2図である。
第2図では、第1図に示した論理積アレーと論理
和アレーとに加えて、入力バツフア群11と出力
バツフア群12を加えて1つの集積化チツプを構
成している。論理積アレーの入力xの数をn個、
出力zの数をP個、論理和アレーの出力yの数を
m個とすると、第2図の論理装置により の範囲内で任意の組み合せ論理を実現できる。
Next, in the OR array 2, the row lines Z1 to Z10 corresponding to the outputs z1 to z10 of the AND array 1 are used as row lines, and the outputs of the OR array 2 are used as row lines.
Column lines Y1 to Y5 are provided as y1 to y5 via inverting circuits I1' to I5'. And similar to AND array 1 (1)
The matrix lines are connected by diodes at predetermined intersections of the matrix lines according to the formula. In this case as well, the row line Z1~
Z10 is the second layer wiring aluminum wiring, and the matrix line is connected through the diode formed at the intersection of the matrix lines of the column lines Y1 to Y5, which is the silicon layer of the first layer wiring, and the through hole of the insulating layer. will be connected. Figure 2 shows how many logical functions can generally be easily realized using PLA.
In FIG. 2, in addition to the AND array and OR array shown in FIG. 1, an input buffer group 11 and an output buffer group 12 are added to form one integrated chip. The number of inputs x of the AND array is n,
If the number of outputs z is P and the number of outputs y of the OR array is m, then according to the logic device in Fig. 2, Any combinatorial logic can be realized within the range of .

第3図は第2図の出力バツフア群の一部を、フ
リツプフロツプ群21におきかえ、フリツプフロ
ツプ群の出力22を入力バツフア群23の一部に
戻すことにより順次回路を構成できるようにした
例を示しており、かゝる回路もすべて同一半導体
チツプ上にモノリシツクIC化されている。
FIG. 3 shows an example in which a part of the output buffer group in FIG. 2 is replaced with a flip-flop group 21, and the output 22 of the flip-flop group is returned to a part of the input buffer group 23, so that a circuit can be constructed sequentially. All such circuits are integrated into monolithic ICs on the same semiconductor chip.

ところで、一般に集積回路装置はチツプ面積を
大きくすれば歩留りが低下するので、できるだけ
チツプ面積を小さくするような構成が望ましく上
述の第1乃至第3図に示された装置のチツプ面積
も小さくする必要がある。
By the way, in general, as the chip area of an integrated circuit device increases, the yield decreases, so it is desirable to have a configuration that reduces the chip area as much as possible, and it is also necessary to reduce the chip area of the devices shown in FIGS. 1 to 3 above. There is.

本発明の目的は、より少ないチツプ面積で構成
したモノリシツク型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 monolithic integrated circuit device constructed with a smaller chip area.

すなわち上記第(2)式の論理を実現するために
は、従来の装置によればP行n列の論理積アレー
とP行m列の論理和アレーとを必要とするので合
計P(m+n)個ダイオードを要する。本発明の
目的はこのダイオード数をP(m+n)個より充
分小さい数に減少させて必要なチツプ面積を小さ
くした装置を提供することである。
In other words, in order to realize the logic of equation (2) above, the conventional device requires an AND array with P rows and n columns and an OR array with P rows and m columns, so the total number is P(m+n). Requires multiple diodes. An object of the present invention is to provide a device in which the number of diodes is reduced to a number sufficiently smaller than P(m+n), thereby reducing the required chip area.

本発明はx1……xnからなるnビツトの入力信
号が並列に印加される積項部と、一辺からのみ該
集項部からのz1……zlからなる出力ビツトが印加
され、これをうけてy1……ymからなるmビツト
の出力信号を他辺の出力線から並列に取り出され
る和項部とを有するプログラマブルロジツクアレ
イを含む集積回路装置において、前記和項部に配
置されるダイオードのうち同一の出力線に接続さ
れるダイオードが連続するように前記積項部にお
ける出力ビツトを並びかえたことを特徴としてい
る。以下、本発明の実施例につき図面を参照して
詳細に説明する。
The present invention has a product term section to which n-bit input signals consisting of x1... In an integrated circuit device including a programmable logic array having a sum term part from which an m-bit output signal consisting of y1...ym is taken out in parallel from an output line on the other side, one of the diodes arranged in the sum term part It is characterized in that the output bits in the product term section are rearranged so that diodes connected to the same output line are continuous. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第4図は前記第1図と同一の論理機能すなわち
(1)式で示される機能を本発明の目的に従つて実現
した第1の実施例を示す。すなわち第4図では論
理積アレー31は第1図1の行を入れかえて論理
和アレー32の行列線の交点の接続個所をまとめ
て配置し、残余の領域では行列線を省略し、その
領域ぶんだけPLAの面積を縮少している。この
ため論理和アレー32はわずか2列で充分とな
り、ダイオード数は第1図の場合の130個に比べ
100個ですむことになり、多大な利点となる。
FIG. 4 has the same logical function as the above-mentioned FIG.
A first embodiment will be described in which the function expressed by equation (1) is realized in accordance with the purpose of the present invention. In other words, in FIG. 4, the AND array 31 replaces the rows in FIG. Only the area of PLA is reduced. Therefore, only two columns of OR array 32 are sufficient, and the number of diodes is compared to 130 in the case of Figure 1.
Only 100 pieces are required, which is a huge advantage.

第2の実施例を第5図に示すこの図では論理積
アレー41は第4図の10行に加えて、Z5=x1x2
を実現する行43を重複して作成しているので11
行となつている、しかしこのため論理和アレー4
2はわずか1列で充分となつている。ダイオード
数は第1図の場合の130個に比べ99個で良い。
A second embodiment is shown in FIG. 5. In this figure, the AND array 41 has Z5=x1x2
11 because the line 43 that realizes is created duplicated.
row, but because of this the disjunction array 4
2, only one row is sufficient. The number of diodes is only 99, compared to 130 in the case of Figure 1.

第3の実施例を第6図に示す。これは第5図を
もとにして論理和アレー51において入力x4
(52)をx1,x2,x3とは逆側から与えるように
したものである。これによりダイオード数は77個
ですむ。以上3つの実施例からわかるように本発
明では、第2層目の行線Z1〜Z10の配線パターン
を変更し、従つて行列線の交点に相当する第一層
配線中のダイオードのスルーホール位置(第1,
2層配線間の絶縁層の開孔)の変更によつて小さ
いチツプ面積で論理関数を実現している。従つて
利用者がチツプ完成後論理定義に従つて任意の論
理関数を実現する集積化装置(フイールド・プロ
グラマブル・ロジツク・アレーと云われる)を構
成することは難しい。しかし乍ら第2図12又は
第3図24の出力バツフア群および第3図21の
フリツプフロツプ群についてはマスタスライス構
成、すなわち複数のトランジスタと抵抗から成る
基本セルをくりかえして作成しておき要求に応じ
てこれらを結線する配線パタンを定めるもの、を
採用して集積化チツプの汎用性を意図する場合に
はいずれにせよ配線パタンの変更を生じるので本
発明で行うアレー内の配線パタンの変更は可能と
なる。特に第7図のように入力バツフア群61、
論理積アレー62、論理和アレー63、出力バツ
フア群、フリツプフロツプ群を構成できるマスタ
パタン64とを1つのブロツク65としてこれを
くりかえして作成しておくことにより、大規模の
集積化論理装置を実現しようとする場合にはブロ
ツク間の配線パタンは目的とする論理によつて変
更せざるを得ないので、本発明の主旨が多いに生
かされることは明らかである。
A third embodiment is shown in FIG. This is based on the input x4 in the OR array 51 based on FIG.
(52) is given from the opposite side to x1, x2, and x3. This reduces the number of diodes to 77. As can be seen from the above three embodiments, in the present invention, the wiring pattern of the row lines Z1 to Z10 in the second layer is changed, and therefore the through-hole position of the diode in the first layer wiring corresponds to the intersection of the matrix lines. (First,
Logic functions are realized with a small chip area by changing the openings in the insulating layer between the two wiring layers. Therefore, after the chip is completed, it is difficult for the user to construct an integrated device (referred to as a field programmable logic array) that realizes an arbitrary logic function according to the logic definition. However, for the output buffer group shown in FIG. 2 12 or FIG. 3 24 and the flip-flop group shown in FIG. If the intention is to increase the versatility of the integrated chip by determining the wiring pattern for connecting these wires, the wiring pattern will have to be changed in any case, so it is possible to change the wiring pattern within the array according to the present invention. becomes. In particular, as shown in FIG. 7, the input buffer group 61,
By repeatedly creating a master pattern 64 that can form an AND array 62, an OR array 63, an output buffer group, and a flip-flop group as one block 65, it is possible to realize a large-scale integrated logic device. In this case, the wiring pattern between blocks must be changed depending on the intended logic, so it is clear that the gist of the present invention can be put to good use.

本発明は、以上のように論理積アレーと論理和
アレーとを含む集積化装置を従来より小さい面積
で実現できる構成を提供している。
As described above, the present invention provides a configuration in which an integrated device including an AND array and an OR array can be realized in a smaller area than before.

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

第1図は従来用いられている論理積アレーと論
理和アレーの1例回路図、第2図は従来用いられ
ている論理積アレーと論理和アレーを含む汎用組
み合せ論理装置、第3図は従来用いられている論
理積アレーと論理和アレーを含む汎用順序論理装
置、第4図、第5図、第6図はそれぞれ本発明の
実施例を示す論理装置、第7図は本発明の利点が
生かされる論理装置の例である。 図において、31,41,51は論理積アレ
ー、32,42,52は論理和アレー、X,Yは
列線、Zは行線、xは入力、yは出力をそれぞれ
示す。
Figure 1 is a circuit diagram of an example of a conventionally used AND array and OR array, Figure 2 is a general-purpose combinatorial logic device including a conventionally used AND array and OR array, and Figure 3 is a conventional circuit diagram. A general-purpose sequential logic device including an AND array and an OR array used, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 each show a logic device showing an embodiment of the present invention, and FIG. This is an example of a logical device being utilized. In the figure, 31, 41, and 51 are AND arrays, 32, 42, and 52 are OR arrays, X and Y are column lines, Z is a row line, x is an input, and y is an output, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 nビツトの入力信号が並列に印加され、lビ
ツトの論理積信号を並列に出力する積項部と、該
積項部からの前記lビツトの論理積出力信号を一
辺にうけ他辺からmビツトの論理和信号を並列に
出力する和項部とを有し、前記和項部の行列線の
交点の接続個所をまとめて配置し、残余の領域で
は行列線を省略したプログラマブルロジツクアレ
イを含むことを特徴とする集積回路装置。
1 A product term section to which n-bit input signals are applied in parallel and outputs an l-bit AND signal in parallel; A programmable logic array has a sum term section that outputs OR signals of bits in parallel, and connects the intersections of the matrix lines of the sum term section together, and omit the matrix lines in the remaining area. An integrated circuit device comprising:
JP1195977A 1977-02-04 1977-02-04 Integrated circuit device Granted JPS5396781A (en)

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JPS5396781A JPS5396781A (en) 1978-08-24
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