WO1996008870A1 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
WO1996008870A1
WO1996008870A1 PCT/JP1995/001804 JP9501804W WO9608870A1 WO 1996008870 A1 WO1996008870 A1 WO 1996008870A1 JP 9501804 W JP9501804 W JP 9501804W WO 9608870 A1 WO9608870 A1 WO 9608870A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
source follower
capacitance
nmos
output
Prior art date
Application number
PCT/JP1995/001804
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Shibata
Tadahiro Ohmi
Tsutomu Nakai
Original Assignee
Tadashi Shibata
Tadahiro Ohmi
Tsutomu Nakai
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tadashi Shibata, Tadahiro Ohmi, Tsutomu Nakai filed Critical Tadashi Shibata
Publication of WO1996008870A1 publication Critical patent/WO1996008870A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/0185Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
    • H03K19/018507Interface arrangements
    • H03K19/018521Interface arrangements of complementary type, e.g. CMOS

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a buffer circuit capable of driving a large capacitive load at high speed.
  • an inverter composed of a transistor with a very large gate width is used as a buffer circuit.
  • increasing the gate width itself becomes a capacitive load, which requires a great deal of time to drive the buffer circuit itself, and ultimately makes high-speed driving impossible.
  • an object of the present invention is to realize a buffer circuit that can drive a large-capacity load at high speed. Disclosure of the invention
  • the present invention relates to at least a pair of NMOSs having source electrodes connected to each other and A drain electrode of the NMOS is supplied with a bias having a higher potential than a drain electrode of the PMOS, and the mutually connected source electrodes are connected to an input of a CM0S member;
  • a capacitive load is connected to an output of a CMOS inverter
  • the magnitude of the capacitive load is larger than a gate input capacitance of the CMOS inverter
  • a gate input capacitance of the CMOS inverter is provided.
  • the amount is set to be larger than the sum of the respective gate input capacitances of the NMOS and PMOS.
  • CMOS source follower circuit In order to drive a large capacitive load at high speed, a CMOS source follower circuit was taken up and its effectiveness was verified by a SPICE simulation. As a result, in addition to the “anti-mirror effect” in which the input gate capacitance is effectively invisible, there is also a “bootstrap effect” in which the output is positively fed back to the input side via the gate capacitance. It was found that this was effective for high-speed driving. Furthermore, it was found that large-capacity loads can be driven at high speed with a small number of stages by using a buffer circuit composed of a plurality of inverters, source followers, and inverters.
  • the magnitude of the capacitive load is set larger than the gate input capacitance of the CMOS inverter, and the gate input capacitance of the CMOS inverter is set to the gate input capacitance of each of the NMOS and PMOS.
  • FIG. 1 is a block diagram of a CMOS source follower buffer circuit.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a CMOS source follower's buffer circuit.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a CMOS source follower circuit, which is composed of a debris type NMOS and a PMOS.
  • Figure 4 is a graph showing the substrate bias effect dependence of the DC voltage transfer characteristics of a CMOS source follower circuit (debrisation threshold voltage is 1 V earth).
  • Figure 5 shows the output transient response when driving three types of capacitive loads in the basic
  • the input capacitance of the CMOS source follower circuit is 50 C (j is reduced by the anti-mirror effect.
  • the fall time of the input signal to the receiver is 20 psec.
  • FIG. 6 is a graph showing the dependence of the transient response of the basic chamber output on the source follower output load capacity.
  • FIG. 7 is a graph showing the load capacitance dependency of the transient response of the 50 CQ source follower output.
  • FIG. 8 is a graph showing the delay time of the CMOS source follower's buffer circuit with respect to the size m and the source follower size n when the capacitive load 100 is driven.
  • Figure 9 is a graph showing a transient response when driving the capacitive load 1 00 C 0 in CMO S source follower. Inba Yu Chiwein buffer circuit diagram ⁇ Biteichi Pas ring factor 3.
  • FIG. 10 is a CMOS source follower buffer circuit diagram and a graph showing a transient response when a load capacitance of 600 OCQ is driven by a tapper chain of a taping factor 3.
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
  • Reference numeral 101 denotes, for example, a CMOS inverter, which is composed of an NMOS 201 and a PMOS 202 having the structure shown in FIG. 2 and each having the device parameters shown in Table 1. This will be called the basic imperial evening.
  • Cjj shown in the symbol of 101 is the sum of the gate input capacitances of the NMOS and the PMOS. For example, in this example, it represents 2.6 fF.
  • 102 is also a CMO S invert, for example, and the symbol mCjj is written in the symbol because the channel width W of the NMOS and PMOS is m times the channel width of the basic impeller (the value in Table 1).
  • the impeller has a current drive power that is m times that of the basic inverter, and the input capacity is correspondingly larger.
  • Reference numeral 103 denotes a CMOS follower source follower circuit whose structure is shown in FIG.
  • the combination of 103 and 102 is the semiconductor device of the present invention, which is a buffer capable of driving a large capacitive load C L (104) at high speed with the output signal of the basic inverter having only a small current driving force. It is a circuit. The essence of the operation of this circuit lies in the 103 source follower circuit, and its operation will be described in detail below.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a CMOS source follower circuit.
  • the circuit configuration is similar to the CMOS Inverter, except that the positions of the NMOS 301 and the PMOS 302 have been interchanged.
  • Each transistor is of a debris-type, and ⁇ 303 follows V ⁇ 304 .
  • Voltage gain is slightly less than 1, t.
  • Figure 4 shows the results of the HSPICE simulation of the DC characteristics of the CMOS source follower circuit with the substrate concentration varied.
  • Substrate concentration 2 X In the case of 10 14 cnT 3 , the NMOS or PMOS operates within the triode region.
  • V () IJ end deviation from the characteristics of V IN (NMOS and PMOS thresholds are IV and IV, respectively.
  • V 1N 1 V PMOS becomes triode operation.
  • This characteristic (broken line) agrees very well with the result calculated analytically without taking the substrate bias effect into account.
  • the substrate concentration is 3>: 10 16 cnT 3 (solid line)
  • the results do not agree with the analytical calculation results, and are greatly deviated. This is because a substrate bias effect appears strongly on a substrate of 3 ⁇ 10 16 cm ⁇ . For this reason, the gain of the source follower slightly decreases. However, it can be seen that the substrate bias effect of the NMOS and the PMOS cancels out and the linearity is improved.
  • the inversion layer of each transistor that is, the channels 305 and 306 are electrically connected to ⁇ 303, and the potential thereof follows v 1N .
  • the effective input capacitance is (1 ⁇ ) c IN .
  • K is the voltage gain of the CMOS source follower circuit. Since K is negative in the inverting amplifier, the effective input capacitance increases and the operating speed decreases. This is the so-called Mira-Ichi effect.
  • the effective input capacitance is extremely small because of K ⁇ l. This is called the "anti-mirror effect".
  • Figure 5 shows the output transient response when three capacitive loads are driven by the basic impeller 501 (see Table 1).
  • C 0 in the figure indicates the input gate capacitance (2.6 fF) of the basic amplifier.
  • the rise time A is 27 psec (this is defined as ⁇ ) and C is 512 psec, which is a difference of about 19 times.
  • Fig. 6 shows the results of a calculation using HSPICE simulations for the circuit using the source follower shown in Fig. 5 and the difference in response due to the magnitude of the capacitive load hanging from the output of the source follower circuit.
  • V A is the input voltage of the source follower (602) of 50.
  • n 1 to 200, almost the same characteristics are obtained.
  • the output load capacitance 603 is increased (that is, n is increased), an overshoot phenomenon is observed. This is due to the so-called bootstrap effect.
  • the semiconductor device of the present invention shown in FIG. 1 is used to effectively utilize the current drive capability of the source follower described above, and a buffer circuit in which the source follower 103 and the impeller 102 are paired. It is. By doing so, the small voltage amplitude of the source follower 103 can be recovered by the impeller 102, and the large inverter can be driven by the large current drive capability of the source follower to complete Can be increased in current driving capability.
  • the delay time time to reach 90% of the final value
  • n the number of stages n is four.
  • the fastest when the a becomes time to 50% of the final value that defines a r d, the d Te number n is three.
  • the CM 0 S source follower 'buffer circuit 902 is driving the C L 901 faster than Inpa evening Chiwein.
  • FIG. This is a circuit for driving an even larger load 1001.
  • the source followers 1002, 1003 and Impa's 1004, 1005 are successively increased by four stages.
  • the semiconductor device of the present invention is extremely effective for realizing high-speed operation of a semiconductor super LSI. That is, the CMOS source follower circuit is effective for high-speed driving of a large-capacity load, that is, it has an anti-mirror effect and a bootstrap effect. Furthermore, the CMOS source follower circuit is paired with an inverter. Thus, it became clear that configuring the buffer circuit can increase the total current drive capability. As a result, when driving a capacitance load of 100 times or 600 times the gate capacitance of the CMOS inverter (basic inverter) of the minimum size, the CMOS source follower buffer circuit is more effective than the impeller group.
  • the CMOS source buffer circuit is an effective buffer circuit that can effectively reduce large capacity such as a bonding pad and a long bus line, and is extremely effective in realizing high-speed operation of a super LSI. .
  • the puffer circuit which is a semiconductor device of the present invention, is a combination of a source follower 103 and an inverter 102 as shown in FIG. 1 or a pair of a source follower and an inverter as shown in FIG. Are connected in two stages like 1002 and 1004 and 1003 and 1005. It goes without saying that this may be connected in more stages. In this case, it is necessary to always use the larger one in the later stage.
  • the input to the buffer circuit is “in” (101, 1007), and the load of the output is the capacitance (104, 100). 1), but this is only an example, and the output and input of any circuit may be used.
  • the output of the logic circuit may be input to the buffer circuit of the present invention, and the output of the buffer circuit may be connected to the input of the logic circuit.
  • a source follower is provided in the input stage, and the input capacitance is effectively made very small. Therefore, it is very effective to provide it at the output stage of a logic circuit whose capacitance load is to be minimized.
  • a single electron 'transistor' single electron transistor
  • uses the phenomenon of Coulomb's opening so it will not work unless the capacity of the transistor is extremely small. Therefore, the major problem is that the current driving force is small and the data reading is very slow.
  • the present invention is based on such a single 'electron' transistor. It can also be applied very effectively to the configured circuit output readout unit.
  • FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention.
  • a source follower is constituted by the NMOS 1101 and the PMOS 1102, and 1103 is a member for forming a pair with the source follower.
  • X 1 if both transistors are turned on, the circuit will be the same as in Figure 1.
  • both the NMOS and the PMOS constituting the source follower have been of the debris type, but the enhancement type may be used.
  • the configuration shown in Fig. 3 there is no need to use the configuration shown in Fig. 3 to reduce power consumption.
  • the operating speed is slower than in the case of the debris type.
  • the present invention it is possible to drive a load having a large capacity, such as a wiring existing in an VLSI chip or a circuit outside the chip, at a very high speed.

Abstract

A semiconductor device which can drive a large-capacitance load such as the wiring existing in a very large scale integrated circuit chip or a circuit outside the chip. In a circuit in which at least a pair of NMOS and PMOS transistors whose source electrodes are connected to each other, a bias having a higher potential than the bias given to the drain electrode of the PMOS is given to the drain electrode of the NMOS, the mutually connected source electrodes are connected to the input of a CMOS inverter, and a capacitive load is connected to the output of the CMOS inverter, the magnitude of the capacitive load is larger than the gate input capacitance of the CMOS inverter, and the gate input capacitance of the CMOS inverter is larger than the sum of the gate input capacitances of the NMOS and PMOS transistors.

Description

明細書 半導体装置  Description Semiconductor device
技術分野 Technical field
本発明は、 半導体装置に係り、 より詳細には、 大きな容量性の負荷を高速に駆 動することのできるバッファ回路に関するものである。 背景技術  The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a buffer circuit capable of driving a large capacitive load at high speed. Background art
近年の L S I技術の進歩には目を見張るものがある。 トランジスタの寸法は 益 微細化され、 そのゲート長は 0. 1 / mの領域にまで及んでいる。 このよつ に微細化、 高集積化が進む一方、 チップ上の回路は大規模になってきている。 こ のために、 配線容量が大きく、 回路全体の動作速度低下を招く大きな原因となつ ている。 例えば、 マイクロプロセッサでは、 チップ全体の動作を制御するシステ ムクロックが使われており、 これは通常 1つのクロック発生回路からチップ全体 に供給されている。 すなわち、 クロック供給用の配線は非常に長く、 数 c m程度 にも及ぶ場合があり、 こういったバスラインの非常に大きな容量負荷をいかに高 速に駆動するかが大きな問題となっている。 さらに、 出力バッファは、 基本ゲー トの数千倍から数万倍といつた外部負荷を駆動しなければならず、 出力段での信 号の遅れがシステム全体のスピードを决定する大きな要因となっている。  Recent advances in LSI technology have been remarkable. Transistor dimensions are getting smaller and smaller, with gate lengths down to 0.1 / m. While miniaturization and high integration are progressing, circuits on the chip are becoming larger. For this reason, the wiring capacitance is large, which is a major cause of a reduction in the operation speed of the entire circuit. For example, microprocessors use a system clock to control the operation of the entire chip, which is usually supplied from a single clock generation circuit to the entire chip. In other words, the clock supply wiring is very long, and can be as large as several cm, and how to drive such a very large capacitive load on a bus line at high speed is a major problem. Furthermore, the output buffer must drive an external load that is several thousand to tens of thousands of times the basic gate, and signal delay at the output stage is a major factor in determining the overall speed of the system. ing.
通常、 大容量負荷を駆動するために、 非常にゲ一ト幅の大きなトランジスタで 構成されたインパータをバッファ回路として用いる。 しかし、 ゲート幅を大きく するということは、 それ自体、 容量負荷となるため、 バッファ回路自身を駆動す るのに多大の時間を要し、 結局高速駆動は不可能となっている。  Normally, in order to drive a large-capacity load, an inverter composed of a transistor with a very large gate width is used as a buffer circuit. However, increasing the gate width itself becomes a capacitive load, which requires a great deal of time to drive the buffer circuit itself, and ultimately makes high-speed driving impossible.
そこで、 本発明の目的は、 大容量の負荷を高速に駆動できるバッファ回路を実 現することである。 発明の開示  Therefore, an object of the present invention is to realize a buffer circuit that can drive a large-capacity load at high speed. Disclosure of the invention
本発明は、 ソース電極が互いに接続された少なく とも一対の N M O S及び PMOSを有し、 前記 NMOSの ドレイ ン電極が前記 PMOSの ドレイン電極よ りも高い電位のバイアスが与えられ、 前記互に接続されたソース電極が C M 0 S ィンバ一夕の入力に接続され、 前記 CMOSインバー夕の出力に容量性の負荷が 接続された回路において、 前記容量性の負荷の大きさが前記 CMOSインバー夕 のゲート入力容量よりも大きく、 且つ、 前記 CMOSィンバ一夕のゲー卜入力容 量が前記 N M OS及び PMOSのそれぞれのゲート入力容量を合計したものより も大きく設定されていることを特徴とする。 作用 The present invention relates to at least a pair of NMOSs having source electrodes connected to each other and A drain electrode of the NMOS is supplied with a bias having a higher potential than a drain electrode of the PMOS, and the mutually connected source electrodes are connected to an input of a CM0S member; In a circuit in which a capacitive load is connected to an output of a CMOS inverter, the magnitude of the capacitive load is larger than a gate input capacitance of the CMOS inverter, and a gate input capacitance of the CMOS inverter is provided. The amount is set to be larger than the sum of the respective gate input capacitances of the NMOS and PMOS. Action
大きな容量負荷を高速に駆動するために、 CMOSソースフォロワ回路をとり あげ、 その有効性を S P I C Eシ ミ ュレーシ ョ ンで検証した。 その結果、 入力 ゲート容量が実効的に見えなくなるという 『アンチ . ミラー効果』 に加え、 出力 が入力側にゲート容量を介して正帰還される 『ブートストラップ効果』 も存在 し、 これらが大容量負荷の高速駆動に有効であることが分かった。 さらに、 バッ ファ回路をインバー夕 · ソースフォロワ · インバー夕の複数個連なった構成にす ることにより少数段で大容量負荷を高速に駆動できることが分かった。  In order to drive a large capacitive load at high speed, a CMOS source follower circuit was taken up and its effectiveness was verified by a SPICE simulation. As a result, in addition to the “anti-mirror effect” in which the input gate capacitance is effectively invisible, there is also a “bootstrap effect” in which the output is positively fed back to the input side via the gate capacitance. It was found that this was effective for high-speed driving. Furthermore, it was found that large-capacity loads can be driven at high speed with a small number of stages by using a buffer circuit composed of a plurality of inverters, source followers, and inverters.
そこで、 容量性の負荷の大きさを CMOSィンバ一タのゲ一卜入力容量よりも 大きく設定し、 且つ、 CMO Sイ ンパー夕のゲ一 ト入力容量を NMO S及び PMOSのそれぞれのゲート入力容量を合計したものよりも大きく設定すれば大 容量の負荷を高速に駆動できるバッファ回路を実現できる。 図面の簡単な説明  Therefore, the magnitude of the capacitive load is set larger than the gate input capacitance of the CMOS inverter, and the gate input capacitance of the CMOS inverter is set to the gate input capacitance of each of the NMOS and PMOS. By setting a value larger than the sum of the above, a buffer circuit capable of driving a large-capacity load at high speed can be realized. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 CMO Sソ一スフォロワ 'バッファ回路構成図である。  FIG. 1 is a block diagram of a CMOS source follower buffer circuit.
図 2は、 CMO Sソースフォロワ 'パツファ回路構造図である。  FIG. 2 is a circuit diagram of a CMOS source follower's buffer circuit.
図 3は、 CMOSソースフォロワ回路であり、 デブリーシヨン形の NMO Sと PMO Sとで構成されていることを示す回路図である。  FIG. 3 is a circuit diagram showing a CMOS source follower circuit, which is composed of a debris type NMOS and a PMOS.
図 4は、 CMOSソースフォロワ回路 (デブリ一ショ ン閾値電圧は土 1 V) 直 流電圧伝達特性の基板バイアス効果依存性を示すグラフである。  Figure 4 is a graph showing the substrate bias effect dependence of the DC voltage transfer characteristics of a CMOS source follower circuit (debrisation threshold voltage is 1 V earth).
図 5は、 3通りの容量負荷を基本ィンパ'一夕で駆動した場合の出力過渡応答を 示す図であり、 CMO Sソ一スフォロワ回路の入力容量 50 C(jがアンチ ' ミ ラー効果によって軽減されている。 ィンバ一夕への入力信号の立ち下がり時間は 20 p s e cである。 Figure 5 shows the output transient response when driving three types of capacitive loads in the basic The input capacitance of the CMOS source follower circuit is 50 C (j is reduced by the anti-mirror effect. The fall time of the input signal to the receiver is 20 psec.
図 6は、 基本ィンバ一夕出力過渡応答のソースフォロワ出力負荷容量依存性を 示すグラフである。  FIG. 6 is a graph showing the dependence of the transient response of the basic chamber output on the source follower output load capacity.
図 7は、 5 0 CQソースフォロワ出力過渡応答の負荷容量依存性を示すグラフ である。  FIG. 7 is a graph showing the load capacitance dependency of the transient response of the 50 CQ source follower output.
図 8は、 容量性負荷 1 00 を駆動する場合のィンバ一夕サイズ m及びソー スフォロワサイズ nに対する CMO Sソースフォロワ ' バッファ回路の遅延時間 を示すグラフである。  FIG. 8 is a graph showing the delay time of the CMOS source follower's buffer circuit with respect to the size m and the source follower size n when the capacitive load 100 is driven.
図 9は、 容量性負荷 1 00 C0を CMO Sソースフォロワ . バッファ回路図及 びテ一パリングファクタ 3のィンバー夕 ·チヱインで駆動したときの過渡応答を 示すグラフである。 Figure 9 is a graph showing a transient response when driving the capacitive load 1 00 C 0 in CMO S source follower. Inba Yu Chiwein buffer circuit diagram及Biteichi Pas ring factor 3.
図 1 0は、 負荷容量 600 O CQを CMOSソースフォロワ .バッファ回路図 及びテ一パリ ングファク夕 3のィンパー夕 ·チエインで駆動したときの過渡応答 を示すグラフである。  FIG. 10 is a CMOS source follower buffer circuit diagram and a graph showing a transient response when a load capacitance of 600 OCQ is driven by a tapper chain of a taping factor 3.
図 1 1は、 本発明の第 3の実施例を示す回路図である。  FIG. 11 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
(苻号の説明)  (Explanation of Shingo)
1 0 1、 1 0 2 CMO Sィンパ'一夕、  1 0 1, 1 0 2 CMO Simpa 'One Night,
1 03 ソースフォロワ回路、  1 03 Source follower circuit,
1 04、 1 00 1 容量負荷、  1 04, 1 00 1 Capacity load,
2 0 1、 30 1、 1 1 0 1、 1 1 04 NMOS、  210, 301, 1101, 1104 NMOS,
2 0 2、 30 2、 1 1 02、 1 1 05 PMOS、  202, 302, 1102, 1105 PMOS,
3 0 3 電圧  3 0 3 Voltage
304 電圧 VIN304 voltage V IN ,
30 5. 306 チャネル、  30 5.306 channels,
5 0 1 基本ィンバ一夕、  5 0 1 Basic event
5 0 2、 5 03、 90 1 容量性負荷、  5 0 2, 5 03, 90 1 Capacitive load,
5 04、 6 02、 70 1、 1 0 02、 1 00 3 ソースフ才ロワ、 601、 1004、 1005、 1 1 03 インバー夕、 5 04, 6 02, 70 1, 1002, 1003 601, 1004, 1005, 1 1 03 Inver evening,
603、 702 出力負荷容量、  603, 702 output load capacity,
902 CMO Sソースフォロワ 'ノペッファ回路、  902 CMO S Source Follower 'Nopeffer Circuit,
903. 1 006 ィンバータチ イン。  903.1 006 Invertachi Inn.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(実施例 1 )  (Example 1)
本発明の第 1の実施例を図 1に示す。 1 01は、 例えば CMOSインバー夕で あり、 図 2の構造をもつ、 NMOS 20 1、 PMOS 202より構成されてお り、 それぞれ表 1に示したデバイスパラメータをもっている。 これを基本イン パー夕と呼ぶことにする。 1 01の記号中に示した Cjjは、 NMOSと PMOS のゲ一卜入力容量を加えたもので、 例えばこの例では 2. 6 f Fを表している。 1 02も、 例えば CMO Sィンバークであり、 記号中に mCjjと書かれているの は、 NMO Sと PMOSのチャネル幅 Wが基本インパー夕のチャネル幅 (表 1の 値) の m倍になっていることを意味している。 その他のパラメータは基本イン ベータと同じであるため、 そのゲ一卜入力容量の和は mC^ (mx 2. 6 f F) となっている。 つまり、 基本インバー夕の m倍の電流駆動動力をもつインパ一夕 であり、 その分だけ入力容量も大きくなっているのである。  FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. Reference numeral 101 denotes, for example, a CMOS inverter, which is composed of an NMOS 201 and a PMOS 202 having the structure shown in FIG. 2 and each having the device parameters shown in Table 1. This will be called the basic imperial evening. Cjj shown in the symbol of 101 is the sum of the gate input capacitances of the NMOS and the PMOS. For example, in this example, it represents 2.6 fF. 102 is also a CMO S invert, for example, and the symbol mCjj is written in the symbol because the channel width W of the NMOS and PMOS is m times the channel width of the basic impeller (the value in Table 1). Means that Since the other parameters are the same as the basic incubator, the sum of the gate input capacitances is mC ^ (mx 2.6 fF). In other words, the impeller has a current drive power that is m times that of the basic inverter, and the input capacity is correspondingly larger.
1 03は CMO S構成のソ一スフォロワ回路であり、 その構造を図 3に示す。 1 03と 1 02とを組合わせたものが本発明の半導体装置で、 小さな電流駆動力 しか持たない基本インバー夕の出力信号で、 大きな容量負荷 CL ( 1 04) を高 速で駆動できるバッファ回路となっている。 この回路の動作の本質は、 1 03の ソースフォロワ回路にあり、 その動作について、 以下に詳しく説明する。 Reference numeral 103 denotes a CMOS follower source follower circuit whose structure is shown in FIG. The combination of 103 and 102 is the semiconductor device of the present invention, which is a buffer capable of driving a large capacitive load C L (104) at high speed with the output signal of the basic inverter having only a small current driving force. It is a circuit. The essence of the operation of this circuit lies in the 103 source follower circuit, and its operation will be described in detail below.
図 3に CMOSソ一スフォロワ回路の回路図を示す。 回路構成は CMOSィン ベータに似ているが、 NMOS 301と PMOS 302の位置を入れ替えたもの となっている。 各トランジスタはデブリーシ ヨ ン形で、 νουτ 3 0 3は V ΙΝ304に追従する。 電圧利得は僅かながら 1より小さ t、。 Figure 3 shows a circuit diagram of a CMOS source follower circuit. The circuit configuration is similar to the CMOS Inverter, except that the positions of the NMOS 301 and the PMOS 302 have been interchanged. Each transistor is of a debris-type, and νουτ303 follows VΙΝ304 . Voltage gain is slightly less than 1, t.
図 4は CMOSソースフォロワ回路の DC特性について、 基板濃度を変化させ て H S P I C Eシ ミ ュレーショ ンを行なつた結果である。 基板濃度が 2 X 1014cnT3の場合は NMOSもしくは PMOSが三極管領域で動作する範囲でFigure 4 shows the results of the HSPICE simulation of the DC characteristics of the CMOS source follower circuit with the substrate concentration varied. Substrate concentration 2 X In the case of 10 14 cnT 3 , the NMOS or PMOS operates within the triode region.
V()IJ了 =VINの特性からのずれが生じている (NMOS、 PMOSの閾値はそれ ぞれー I V, I Vであり、 V1N〉4V、 V1N、 1 Vの領域でそれぞれ NMOS, PMOSが三極管動作となる) 。 この特性 (破線) は基板バイアス効果を考慮に 入れないで解析的に計算した結果と非常に良く一致する。 一方、 基板濃度が 3 >: 1016cnT3の場合 (実線) は解析的な計算結果とは一致せず、 大きくずれてい る。 この原因は、 3 x 1016cm ϋの基板では基板バイアス効果が強く現れるた めである。 このためにソースフォロワのゲインが多少ながら減少する。 しかしな がら、 NMOSと PMOSの基板バイアス効果が相殺して、 線形性が改善してい ることが分かる。 V () IJ end = deviation from the characteristics of V IN (NMOS and PMOS thresholds are IV and IV, respectively. In the region of V 1N > 4V, V 1N , 1 V PMOS becomes triode operation). This characteristic (broken line) agrees very well with the result calculated analytically without taking the substrate bias effect into account. On the other hand, when the substrate concentration is 3>: 10 16 cnT 3 (solid line), the results do not agree with the analytical calculation results, and are greatly deviated. This is because a substrate bias effect appears strongly on a substrate of 3 × 10 16 cm ϋ . For this reason, the gain of the source follower slightly decreases. However, it can be seen that the substrate bias effect of the NMOS and the PMOS cancels out and the linearity is improved.
ところで、 この回路の最も注目すべきことは、 各トランジスタの反転層、 即ち チャネル 305、 306が電気的に νουτ303に繫がっており、 その電位が v1Nに追従することである。 すなわち、 これはゲート容量を充放電する必要がな いことを意味している。 実効入力容量は (1一 κ) cINとなる。 ここで、 Kは CMOSソースフォロワ回路の電圧利得である。 反転増幅器において Kは負なの で、 実効入力容量は増大し、 動作速度は遅くなる。 これが、 いわゆるミラ一効果 である。 一方、 ソ一スフォロワ回路の場合、 K^ lなので、 実効入力容量が非常 に小さくなる。 これを 『アンチ ' ミラー効果』 と呼ぶことにする。 By the way, the most remarkable thing about this circuit is that the inversion layer of each transistor, that is, the channels 305 and 306 are electrically connected to νουτ 303, and the potential thereof follows v 1N . This means that there is no need to charge and discharge the gate capacitance. The effective input capacitance is (1 κ) c IN . Where K is the voltage gain of the CMOS source follower circuit. Since K is negative in the inverting amplifier, the effective input capacitance increases and the operating speed decreases. This is the so-called Mira-Ichi effect. On the other hand, in the case of a source follower circuit, the effective input capacitance is extremely small because of K ^ l. This is called the "anti-mirror effect".
次にこの 『アンチ ' ミラー効果』 について説明する。 図 5は 3通りの容量負荷 を基本インパー夕 501 (表 1参照) で駆動した場合の出力過渡応答を示してい る。 入力 V ,には時刻 0に 20 p s e cで 5 Vから 0Vに立ち下がるパルスを入 力している。 図中の C0は基本ィンパ'一夕の入力ゲート容量 ( 2. 6 f F ) を示 している。 出力の容量性負荷が C0 (502 ) 、 51 CQ ( 503) の 2通りにつ いて見ると、 当然のことながら Aのノードの立ち上がりに比べ、 Cのノードのそ れが著しく遅くなつていることが分かる。 つまり、 インバー夕の電流駆動能力が 等しいため、 出力の容量性の負荷の大きい Cのノードの立ち上がりが遅れたので ある。 例えば、 最終値の 90%になる時間を立ち上がり時間て と定義すると、 Aで 27 p s e c (これを τ と定義する) 、 Cで 512 p s e cと約 1 9倍も の差となる。 (表 1) Next, the "anti-mirror effect" will be described. Figure 5 shows the output transient response when three capacitive loads are driven by the basic impeller 501 (see Table 1). At time 0, a pulse falling from 5 V to 0 V is input to input V at 20 psec. C 0 in the figure indicates the input gate capacitance (2.6 fF) of the basic amplifier. Looking at the two types of output capacitive loads C 0 (502) and 51 C Q (503), it is natural that the C node is significantly slower than the A node rising. You can see that there is. In other words, because the current drive capability in the inverter was the same, the rise of the node C with a large output capacitive load was delayed. For example, if the time to reach 90% of the final value is defined as the rise time, A is 27 psec (this is defined as τ) and C is 512 psec, which is a difference of about 19 times. (table 1)
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
(基本ィンパ'一夕のデバイス ' パラメータ)  (Basic imper 'overnight device' parameters)
次に基本ィンバ一夕の出力にゲート幅 5 0倍のソースフォロワ 5 0 4を接続し た場合のインバー夕の出力 (ここでは Bとした) の過渡応答を見てみる。 Bの ノ一ドには、 次段のソースフォロワ 5 0 4のゲート容量 5 0 とキャパシタの C(j、 すなわち合計 5 1 CQがぶら下がつているにもかかわらず、 その立ち上がり は Cのノ一ドの立ち上がり ( て ^= 5 1 2 p s e c ) よりもずつと速いことが分 かる。 のときて r= 92 p s e cであった。 これは次段のソースフォロワが D のノードの CQをすばやく駆動するために、 Cと Dのノードの電位が同時に上昇 してアンチ · ミラー効果が現われているのである。 すなわち、 Cと Dのノードの 電位が同時に上昇する結果、 ソースフォロワのゲート容量 5 O CQの両端は同電 位に保たれ、 電荷の充電が生じないため、 等価的にゲート入力容量 5 0 CQが見 えなくなるのである。 しかし、 Aのノードの応答に比べ遅れが見られるのは、 ソースフォロワの電圧利得が 1より小さいためである。 つまり、 完全に Cと Dの ノードの電位が一致して変化すれば、 ゲート容量 5 0 CQは等価的に 0となる。 ところ力、 実際にはソースフォロワの電圧利得が 1より小さいことにより、 Dの ノ ドの電位の変化が Bのノー ドの電位の変化よりも小さくなるので、 結果とし てわずかな電位差が入力容量 5 0 C0の両端に現れるからである。 シミュレーシ ヨ ンで C f を求めた結果、 約 8 9 C0であることが分かった。 又、 図 4から求 めたソースフォロワ回路の電圧利得 0. 8 4から、 CEFFは 5 0 CFL ( 1 — 0. 8 4 ) == 8 0 ^となり、 シミュレーション結果とよく一致している。 Next, let's look at the transient response of the output of the inverter (B in this case) when a source follower 504 with a gate width of 50 times is connected to the output of the basic chamber. The Roh one de of B, despite the next stage of the source follower 5 0 4 of the gate capacitance 5 0 and a capacitor C (j, i.e. a total of 5 1 C Q is One Burasaga, the rise in the C It can be seen that it is faster than the rise of the node (^ = 5 12 psec), where r = 92 psec, because the next-stage source follower changes the C Q of the D node. In order to drive quickly, the potentials of the C and D nodes rise at the same time and the anti-mirror effect appears, that is, the potentials of the C and D nodes rise at the same time, resulting in the gate capacitance of the source follower 5 Since both ends of O CQ are kept at the same potential and no charge is charged, the equivalent gate input capacitance of 50 C Q cannot be seen, but there is a delay compared to the response of node A. Because the voltage gain of the source follower is less than 1. That is, if the potentials of the nodes C and D completely change and match, the gate capacitance 50 CQ becomes equivalently 0. However, the force, in fact, the voltage gain of the source follower must be smaller than 1. As a result, the change in the potential of the node D becomes smaller than the change in the potential of the node B, and as a result, a slight potential difference appears at both ends of the input capacitance 50 C 0 . . in result of obtaining C f, it was found to be approximately 8 9 C 0 Additionally, since the voltage gain 0.8 4 in FIG. 4 KaraMotome meth source follower circuit, C EFF is 5 0 C FL (1 - 0. 8 4) == 8 0 ^, which is in good agreement with the simulation result.
図 6は図 5のソースフォロワを用いた回路において、 ソースフ才ロヮ回路の出 力にぶら下がつている容量負荷の大きさによる応答の違いを H S P I C Eシミュ レーションで計算した結果である。 図 6に示したのは、 初段のィンバ一夕 6 0 1 の出力電圧、 すなわち VAの変化である。 また VAは、 5 0 のソ一スフォロワ ( 6 0 2 ) の入力電圧になっている。 n = 1〜 2 0 0に対し、 すべてほぼ同様の 特性が得られている。 ここで注目すべきことは、 出力負荷容量 6 0 3を大きく (すなわち nを大きく) すると、 オーバーシュート現象が見られることである。 これはいわゆるブートストラップ効果によるものである。 つまり、 出力負荷容量 が大きくなるとソースフォロワの電流駆動能力は一定であるため vBのノードの 上昇する速度が遅くなり、 出力 vBが vAに追従しない (これは、 アンチ ' ミラー 効果が働かないことを意味している) 。 このために、 V ,のノードから大きな負 荷容量 5 1 C JJがそのまま見えることになる。 しかしながら、 一旦この容量が充 電されると、 VNの電位の上昇と共にブートストラップ効果により vAの電位が持 ち上げられる。 さらに、 VAの電位が持ち上げられることによって、 ソ一スフォ ロワの電流駆動能力が増大し、 vBの電位、 即ち出力負荷容量を高速に駆動でき る。 図 7はソ一スフォロワ 7 0 1の出力 Vnの変化を示している。 出力負荷容量 7 0 2が高速に駆動されており、 ソースフォロワの電流駆動能力が非常に大きい ことが分かる。 Fig. 6 shows the results of a calculation using HSPICE simulations for the circuit using the source follower shown in Fig. 5 and the difference in response due to the magnitude of the capacitive load hanging from the output of the source follower circuit. It is shown in FIG. 6, the first stage of Inba Isseki 6 0 1 of the output voltage, i.e. the change in V A. V A is the input voltage of the source follower (602) of 50. For n = 1 to 200, almost the same characteristics are obtained. It should be noted here that when the output load capacitance 603 is increased (that is, n is increased), an overshoot phenomenon is observed. This is due to the so-called bootstrap effect. In other words, as the output load capacitance increases, the current drive capability of the source follower is constant, so the speed at which the node of v B rises slows, and the output v B does not follow v A (this is because the anti-Miller effect works). Not mean). Therefore, the large load capacity 51 CJJ can be seen as it is from the node of V ,. However, once this capacitance is charged, the potential of V A is raised by the bootstrap effect together with the rise of the potential of V N. Furthermore, by the potential of the V A is lifted, increasing source one Sufo Roi current driving capability, v potential of B, that Ru can drive the output load capacitance at a high speed. Figure 7 shows the change in the output V n of source one source-follower 7 0 1. It can be seen that the output load capacity 702 is driven at high speed, and the current drive capability of the source follower is very large.
これまで述べてきたソースフォロワの持つ電流駆動能力を有効に利用するため のものが図 1に示した本発明の半導体装置で、 ソースフォロワ 1 0 3とィンパー 夕 1 0 2をペアにしたバッファ回路である。 こうすることによってソースフォロ ヮ 1 0 3の小さな電圧振幅をインパ'一タ 1 0 2で回復でき、 さらには、 ソ一スフ ォロワの大きな電流駆動能力で大きなィンバータを駆動してパツファ回路トータ ルでの電流駆動能力を大きくすることが可能となる。  The semiconductor device of the present invention shown in FIG. 1 is used to effectively utilize the current drive capability of the source follower described above, and a buffer circuit in which the source follower 103 and the impeller 102 are paired. It is. By doing so, the small voltage amplitude of the source follower 103 can be recovered by the impeller 102, and the large inverter can be driven by the large current drive capability of the source follower to complete Can be increased in current driving capability.
C L = 1 0 0 C Qに対してソースフォロワ 1 0 3のサイズ n及びィンバ一夕 1 0 2のサイズ mの最適値を調べた。 まず、 ソースフォロワサイズ nについて 5 〜 5 0の範囲でシミュレーションを行なつたが、 n = 1 0近辺で遅延時間て fが 最小になることが分かった。 次に、 n = 5, 1 0, 2 0に関してインバー夕サイ ズ mを変化させてシミュレーションを行なった。 図 8は、 1 0 0 CQに対して m を 2 0〜2 0 0の範囲で変化させたときの遅延時間て„を求めた結果である。 す ベての mに対して遅延時間て ^が最小となるのは、 n= 10の場合である。 さら に、 n = 10、 m= 60で rrの最小値、 て =3. 44て 0が得られる。 図中、 点線で示してあるて r= 3. 7 7 r0はインバータチェインのバッファで、 テーパ リングファクタを 3、 段数を 4としたときのものである。 (これは従来よく用い られるバッファ回路で、 各インバー夕のサイズを 3倍、 9倍、 2 7倍、 8 1倍と したものである。 ) すなわち CMOSソースフ才ロワ .バッファ回路は最も速い と考えられるィンパ一夕チェインよりも高速であることが分かる。 With respect to C L = 100 C Q , the optimum values of the size n of the source follower 103 and the size m of the Imbedah 102 were examined. First, a simulation was performed for the source follower size n in the range of 5 to 50, and it was found that the delay time f became minimum near n = 10. Next, for n = 5, 10, 0, 20 The simulation was performed by changing the size m. Fig. 8 shows the result of calculating the delay time „when m is changed in the range of 20 to 200 with respect to 100 CQ. Is minimum when n = 10. Furthermore, when n = 10 and m = 60, the minimum value of r r is obtained, and 3.44 and 0 are obtained. in certain and r = 3. 7 7 r 0 buffer inverter chain, the tapering factor 3, but when the 4 stages. (This is a buffer circuit used conventionally well, each inverter evening size Is 3 times, 9 times, 27 times, and 81 times.) That is, it can be seen that the CMOS source circuit lower-speed buffer circuit is faster than the fastest one-time chain.
図 9は C, = 100 C0の容量性負荷 901を n= 10、 m= 60の最適化され た C M 0 Sソースフォロワ 'バッファ回路 902とテ一パリ ングファクタ 3のィ ンバ一タチヱイン 903で駆動したときの過渡応答を調べたものである。 ィン バー夕チヱインにおいて、 遅延時間 (最終値の 90 %になる時間) は段数 n が 4段であるときに最も小さい。 又、 最終値の 50%になる時間を rdと定義す ると、 て dでは段数 nが 3段であるときに最速となる。 いずれにしても、 C M 0 Sソースフォロワ ' バッファ回路 902がインパー夕チヱインよりも高速 に CL901を駆動しているのが分かる。 Figure 9 shows a capacitive load 901 of C, = 100 C 0 with n = 10 and an optimized CM 0 S source follower 'buffer circuit 902 with m = 60 and an inverter 903 with a taping factor 3. It is a result of examining a transient response when driven. The delay time (time to reach 90% of the final value) is the smallest when the number of stages n is four. Also, the fastest when the a becomes time to 50% of the final value that defines a r d, the d Te number n is three. In any case, can be seen the CM 0 S source follower 'buffer circuit 902 is driving the C L 901 faster than Inpa evening Chiwein.
(実施例 2)  (Example 2)
次に本発明の第 2の実施例を図 10に示す。 これはさらに大きな負荷 1001 を駆動するための回路でソースフォロワ 1 002、 1 003とインパ'一夕 1004、 1005とを順次 4段繁いだ構成となっている。  Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIG. This is a circuit for driving an even larger load 1001. The source followers 1002, 1003 and Impa's 1004, 1005 are successively increased by four stages.
図 10は、 C, = 6000 C0の負荷容量を n = 10、 m=60の CMOSツー スフォロワ ' パツファ回路とテーパリ ングファクタ 3のインパータチェイ ン 1006で駆動したときの過渡応答を調べた結果である。 本実施例では、 ソース フォロワとインパータからなる図 1のようなバッファ回路を 2段、 カスケード接 続して使用している。 この場合においても CMO Sソースフォロワ 'バッファ回 路がィンバ一夕チエインよりも高速に Cj ^を駆動しており、 CMO Sソースフォ ロワ ·バッファ回路トータルでの電流駆動能力がィンバ一タチエインよりも大き いことが分かる。 以上、 第 1及び第 2の実施例で示したように、 本発明の半導体装置は、 半導体 超 L S Iの高速動作実現に極めて有効である。 即ち、 C M O Sソースフォロワ回 路が大容量負荷の高速駆動に有効である性質、 つまりアンチ · ミラー効果及び ブー トストラップ効果を有すること、 さらに、 C MO Sソースフォロワ回路をィ ンバー夕とペアにすることでバッファ回路を構成すると、 トータルでの電流駆動 能力を大きくできることを明らかになった。 これにより、 最小寸法の C M O Sィ ンバ一夕 (基本ィンバータ) のゲート容量の 1 0 0倍もしくは 6 0 0 0倍の容量 負荷を駆動する場合、 C M O Sソースフォロワ ·バッファ回路がインパー夕チェ インよりも高速に駆動できることを示した。 したがって、 C M O Sソースフ才ロ ヮ ·バッファ回路はボンディ ングパッ ドゃ長いバスラインなどの大きな容量を等 価的に軽減することができる有効なバッファ回路であり、 超 L S Iの高速動作実 現に極めて有効である。 10, C, = 6000 result of load capacity was examined transient response when driven with n = 10, m = 60 of the CMOS-to-source-follower 'Patsufa circuit and Tepari ring factor 3 in perturbation Chey emissions 1006 C 0 It is. In this embodiment, a two-stage cascaded buffer circuit as shown in FIG. 1 comprising a source follower and an impeller is used. Also in this case, the CMO S source follower's buffer circuit drives Cj ^ faster than the Imba overnight chain, and the current drive capability of the CMO S source follower / buffer circuit is larger than the EMBTA's chain. You can see that. As described above, as shown in the first and second embodiments, the semiconductor device of the present invention is extremely effective for realizing high-speed operation of a semiconductor super LSI. That is, the CMOS source follower circuit is effective for high-speed driving of a large-capacity load, that is, it has an anti-mirror effect and a bootstrap effect. Furthermore, the CMOS source follower circuit is paired with an inverter. Thus, it became clear that configuring the buffer circuit can increase the total current drive capability. As a result, when driving a capacitance load of 100 times or 600 times the gate capacitance of the CMOS inverter (basic inverter) of the minimum size, the CMOS source follower buffer circuit is more effective than the impeller group. It showed that it can be driven at high speed. Therefore, the CMOS source buffer circuit is an effective buffer circuit that can effectively reduce large capacity such as a bonding pad and a long bus line, and is extremely effective in realizing high-speed operation of a super LSI. .
本発明の半導体装置であるパッファ回路は、 図 1のようにソースフォロワ 1 0 3とインバー夕 1 0 2とを一段組合わせたもの、 あるいは図 1 0のように ソースフォロワとインバー夕とのペアを、 1 0 0 2と 1 0 0 4及び 1 0 0 3と 1 0 0 5のように 2段接続したものである。 これをもっと多段に繋いでもよいこ とは言うまでもない。 この場合、 必ず後段のもの程、 そのサイズは順次大きなも のを用いる'必要がある。 また、 図 1、 図 1 0の実施例では、 バッファ回路への入 カはィン 一夕 ( 1 0 1、 1 0 0 7 ) であり、 出力の負荷は容量 ( 1 0 4、 1 0 0 1 ) であるが、 これはあくまで例として示しただけであり、 それぞれいか なる回路の出力及び入力であってもよい。 例えば、 論理回路の出力が本発明のバ ッファ回路に入力され、 又、 バッファ回路の出力が論理回路の入力に繋がってい てもよい。 又、 本発明の回路は、 入力段にソースフォロワを設け、 その入力容量 を実効的に非常に小さく している。 従って、 容量負荷をできるだけ小さく したい 論理回路の出力段に設けることが非常に有効である。 例えば、 シングル .エレク トロン ' トランジスタ (single electron transistor) は、 クーロンフ'口ッケ一 ドという現象を利用しているため、 トランジスタ部の容量を非常に小さく しない と働かない。 従って、 電流駆動力が小さく、 データの読み出しが非常に遅いのが 大問題である。 本発明は、 このようなシングル 'エレク トロン ' トランジスタで 構成された回路出力の読み出し部にも非常に有効に応用できる。 The puffer circuit, which is a semiconductor device of the present invention, is a combination of a source follower 103 and an inverter 102 as shown in FIG. 1 or a pair of a source follower and an inverter as shown in FIG. Are connected in two stages like 1002 and 1004 and 1003 and 1005. It goes without saying that this may be connected in more stages. In this case, it is necessary to always use the larger one in the later stage. In the embodiments shown in FIGS. 1 and 10, the input to the buffer circuit is “in” (101, 1007), and the load of the output is the capacitance (104, 100). 1), but this is only an example, and the output and input of any circuit may be used. For example, the output of the logic circuit may be input to the buffer circuit of the present invention, and the output of the buffer circuit may be connected to the input of the logic circuit. In the circuit of the present invention, a source follower is provided in the input stage, and the input capacitance is effectively made very small. Therefore, it is very effective to provide it at the output stage of a logic circuit whose capacitance load is to be minimized. For example, a single electron 'transistor' (single electron transistor) uses the phenomenon of Coulomb's opening, so it will not work unless the capacity of the transistor is extremely small. Therefore, the major problem is that the current driving force is small and the data reading is very slow. The present invention is based on such a single 'electron' transistor. It can also be applied very effectively to the configured circuit output readout unit.
(実施例 3 )  (Example 3)
次に、 図 1 1 は本発明の第 3の実施例である。 この実施例では、 NMOS 1 1 0 1と PMOS 1 1 02とでソースフォロワを構成しており、 1 103はこれとペアを作るィンバ一夕である。 これにさらに NMO S 1 104 と PMOS 1 105とが追加されており、 そのゲー卜にはそれぞれ信号 Xとその 反転信号 X (バー) が印加されている。 つま り X = 0のときは、 NMOS 1 104、 PMOS 1 105ともに OFFとなり、 ソースフ才ロワに流れ る直流電流をカツ トできる。 これによつてパワー消費を減らすことができるので 有効である。 X= 1のときは、 両トランジスタともに ONにすると図 1と同じ回路 になる。  Next, FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a source follower is constituted by the NMOS 1101 and the PMOS 1102, and 1103 is a member for forming a pair with the source follower. An NMOS 1104 and a PMOS 1105 are added to the gate, and a signal X and its inverted signal X (bar) are respectively applied to the gates. That is, when X = 0, both NMOS 1104 and PMOS 1105 are turned off, and the DC current flowing to the source lower can be cut. This is effective because power consumption can be reduced. When X = 1, if both transistors are turned on, the circuit will be the same as in Figure 1.
これまで、 ソースフォロワを構成する NMOS、 PMOSはいずれもデブリ一 シヨン形としたが、 エンハンスメ ン ト形を用いてもよい。 この場合は、 パワー消 費削減のため図 3のような構成を用いる必要がない。 ただし、 この場合は動作速 度がデブリ一ション形の場合に比べて遅くなる。 産業上の利用可能性  Until now, both the NMOS and the PMOS constituting the source follower have been of the debris type, but the enhancement type may be used. In this case, there is no need to use the configuration shown in Fig. 3 to reduce power consumption. However, in this case, the operating speed is slower than in the case of the debris type. Industrial applicability
本発明によれば、 超 LS Iチップ内に存在する配線や、 チップ外の回路等の大 きな容量をもつ負荷を超高速に駆動することが可能となる。  According to the present invention, it is possible to drive a load having a large capacity, such as a wiring existing in an VLSI chip or a circuit outside the chip, at a very high speed.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1. ソース電極が互いに接続された少なくとも一対の N M 0 S及び P M 0 Sを 有し、 前記 NMOSのドレイン電極が前記 PMOSのドレイン電極よりも高い電 位のバイアスが与えられ、 前記互いに接続されたソース電極が CMOSインバー 夕の入力に接続され、 前記 CMO Sインバー夕の出力に容量性の負荷が接続され た回路において、 前記容量性の負荷の大きさが前記 CMOSインパータのゲ一卜 入力容量よりも大きく、 且つ、 前記 CMOSインバータのゲート入力容量が前記 NM OS及び PMOSのそれぞれの入力ゲー卜の容量を合計したものよりも大き く設定されていることを特徴とする半導体装置。 1. A source electrode has at least a pair of NM 0 S and PM 0 S connected to each other, and the NMOS drain electrode is biased to a higher potential than the PMOS drain electrode, and is connected to each other. In a circuit in which a source electrode is connected to an input of a CMOS inverter and a capacitive load is connected to an output of the CMOS inverter, the magnitude of the capacitive load is larger than the gate input capacitance of the CMOS inverter. Wherein the gate input capacitance of the CMOS inverter is set to be larger than the sum of the respective input gate capacitances of the NMOS and PMOS.
PCT/JP1995/001804 1994-09-12 1995-09-12 Semiconductor device WO1996008870A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24325894A JP3285109B2 (en) 1994-09-12 1994-09-12 Semiconductor device
JP6/243258 1994-09-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1996008870A1 true WO1996008870A1 (en) 1996-03-21

Family

ID=17101202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1995/001804 WO1996008870A1 (en) 1994-09-12 1995-09-12 Semiconductor device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP3285109B2 (en)
WO (1) WO1996008870A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002025819A1 (en) * 2000-09-21 2002-03-28 Microchip Technology Incorporated An apparatus for active high speed - low power analog voltage drive

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10224224A (en) * 1997-02-03 1998-08-21 Sunao Shibata Semiconductor arithmetic unit
JPH10283793A (en) * 1997-02-06 1998-10-23 Sunao Shibata Semiconductor circuit
JPH10257352A (en) 1997-03-15 1998-09-25 Sunao Shibata Semiconductor arithmetic circuit
JPH10260817A (en) 1997-03-15 1998-09-29 Sunao Shibata Semiconductor arithmetic circuit, and dta processor
JP4066211B2 (en) * 1997-06-06 2008-03-26 財団法人国際科学振興財団 Charge transfer amplifier circuit, voltage comparator and sense amplifier
JPH1196276A (en) 1997-09-22 1999-04-09 Sunao Shibata Semiconductor arithmetic circuit
US6847071B2 (en) 2001-06-06 2005-01-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device
JP4623286B2 (en) * 2005-03-25 2011-02-02 日本電気株式会社 Duty adjustment circuit
JP5719142B2 (en) * 2010-10-29 2015-05-13 ローム株式会社 Image display device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4754280A (en) * 1982-09-10 1988-06-28 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Attitude sensing system
EP0338379A2 (en) * 1988-04-12 1989-10-25 Nippon Steel Corporation Antenna apparatus and attitude control method
US5101356A (en) * 1989-11-21 1992-03-31 Unisys Corporation Moving vehicle attitude measuring system
US5245348A (en) * 1991-02-28 1993-09-14 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Tracking antenna system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02209011A (en) * 1989-02-09 1990-08-20 Agency Of Ind Science & Technol Gaas semiconductor circuit
JPH0385918A (en) * 1989-08-30 1991-04-11 Fuji Electric Co Ltd Large current/high speed driver circuit
US5206544A (en) * 1991-04-08 1993-04-27 International Business Machines Corporation CMOS off-chip driver with reduced signal swing and reduced power supply disturbance
JP2718290B2 (en) * 1991-06-28 1998-02-25 日本電気株式会社 LSI signal transmission method
JPH05243937A (en) * 1992-02-27 1993-09-21 Sharp Corp Signal output circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4754280A (en) * 1982-09-10 1988-06-28 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Attitude sensing system
EP0338379A2 (en) * 1988-04-12 1989-10-25 Nippon Steel Corporation Antenna apparatus and attitude control method
EP0608000A1 (en) * 1988-04-12 1994-07-27 Nippon Steel Corporation Antenna apparatus and attitude control method
US5101356A (en) * 1989-11-21 1992-03-31 Unisys Corporation Moving vehicle attitude measuring system
US5245348A (en) * 1991-02-28 1993-09-14 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Tracking antenna system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002025819A1 (en) * 2000-09-21 2002-03-28 Microchip Technology Incorporated An apparatus for active high speed - low power analog voltage drive

Also Published As

Publication number Publication date
JP3285109B2 (en) 2002-05-27
JPH0884062A (en) 1996-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7554379B2 (en) High-speed, low-power level shifter for mixed signal-level environments
EP1102402A1 (en) Level adjustment circuit and data output circuit thereof
JPH08251014A (en) Device with dynamic logic circuit and manufacture of its device as well as processing of signal
CN104638887A (en) Output driving circuit capable of realizing output high level conversion
EP0334050A2 (en) A GaAs two level differential current switch (DCS) circuit
WO1996008870A1 (en) Semiconductor device
US20030141919A1 (en) Active peaking using differential pairs of transistors
JP3017133B2 (en) Level shifter circuit
JP3436400B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JP2806335B2 (en) Logic circuit and semiconductor integrated circuit using the same
JP3227946B2 (en) Level conversion circuit
US6252426B1 (en) High speed logic family
US5311075A (en) Level shifting CMOS integrated circuits
JP2003324343A (en) Integrated circuit
JPH09205359A (en) Output circuit
JPS6010816A (en) Differential logic circuit
US20060104123A1 (en) Data latch
JP3086754B2 (en) Semiconductor logic integrated circuit
KR100964141B1 (en) Multiple-valued SET Logic Circuits
JP2923506B1 (en) Single electronic device integrated circuit device
JP2647587B2 (en) Semiconductor circuit
Kaviani et al. Design of Low Voltage and High-Speed BiCMOS Buffer for Driving Large Load Capacitor
JP2006060690A (en) Adaptive inverter
JPH07326959A (en) Semiconductor device
JP2580230B2 (en) Output circuit in integrated circuit device

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
ENP Entry into the national phase

Ref country code: US

Ref document number: 1997 809058

Date of ref document: 19970422

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

122 Ep: pct application non-entry in european phase