JP2003101397A - 半導体セル - Google Patents
半導体セルInfo
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- JP2003101397A JP2003101397A JP2001290728A JP2001290728A JP2003101397A JP 2003101397 A JP2003101397 A JP 2003101397A JP 2001290728 A JP2001290728 A JP 2001290728A JP 2001290728 A JP2001290728 A JP 2001290728A JP 2003101397 A JP2003101397 A JP 2003101397A
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Abstract
を具備し、更に単一の論理回路とスイッチ部を分離配置
する半導体セルを提供する。 【解決手段】 閾値電圧の低いMOSトランジスタの組
み合わせで構成したNAND回路5と、NAND回路5
と電源Vdd線および基準電源Vss線の間に介在する
閾値電圧の高いMOSトランジスタの組み合わせで構成
したスイッチ部13を分離して配置する。
Description
ンジスタを組み合わせて構成される半導体セルに関す
る。
は、閾値電圧の低いトランジスタで回路を構成する必要
がある。ところが、トランジスタの閾値電圧が低くなる
ほど、スタンバイ時のリーク電流が増大するという問題
がある。この問題を回避するために、回路の高速動作と
スタンバイ時の低リーク電流を同時に達成できるMT
(Multiple Threshold volta
ge)−CMOS回路が提案されている。
を示す図である。図7の回路は、仮想電源VDD1と仮
想接地線VSS1との間に接続される閾値電圧の低い複
数のトランジスタで構成されたLow−Vth論理回路
101と論理回路103等と、仮想電源線VDD1と電
源線VDDとの間に接続された閾値の高いMOSトラン
ジスタM101と、仮想接地線VSS1と接地線VSS
との間に接続された閾値の高いMOSトランジスタM1
03とを備えている。
SトランジスタM101、M103がいずれもオンし、
例えばLow−Vth論理回路101および論理回路1
03に電源電圧が供給される。Low−Vth論理回路
101は閾値電圧の低いトランジスタで構成されている
ため、高速に動作する。
図7中信号Eと、この信号Eと反転特性を有する信号E
aにより、MOSトランジスタM101、M103がい
ずれもオフし、電源線から接地線にいたるリークパスが
遮断され、リーク電流が少なくなる。
のA点とB点の電位変動は、仮想電源線と仮想接地線に
つながる論理回路の内、どの論理回路が同時に動作する
か決められないため、特定できず各論理回路の特性が決
まらないという問題が有った。
対応するスイッチ部を具備し、更に単一の論理回路とこ
れに対応するスイッチ部を分離配置する半導体セルを提
供することを目的とする。
閾値電圧の低いMOSトランジスタの組み合わせで構成
された単一の論理回路と、第1の基準電圧源線と前記論
理回路間および第2の基準電圧源線と前記論理回路間に
介在し、閾値電圧の高いMOSトランジスタの組み合わ
せで構成されるスイッチ部と、を具備し、前記論理回路
と前記スイッチ部を分離配置し、前記論理回路が動作時
は、前記スイッチ部はオンされ、前記論理回路がスタン
バイ時は、前記スイッチ部はオフされるよう制御される
ことを特徴とする。
論理回路毎に、それぞれ対応するスイッチ部を持つ。こ
うすることで、その単一の論理回路とその単一の論理回
路に対応するスイッチ部との接続点の電位変動が一意に
決まるため、その単一の論理回路の特性を判定できる。
それに対応するスイッチ部を分離配置する。
セルの第1の実施例の構成を示す。単一の論理回路5
は、2入力NAND回路の例である。以下、構成を説明
する。
ンネルMOSトランジスタM1,M2とNチャンネルM
OSトランジスタM3,M4の組み合わせで構成され
る。
接続され、これのソースは、トランジスタM2のソース
に接続され、これのドレインは、トランジスタM2のド
レインに接続されている。トランジスタM2のゲート
は、入力端3に接続され、これのドレインは、出力端7
に接続されている。
接続され、これのドレインは、出力端7に接続され、こ
れのソースは、トランジスタM4のドレインに接続され
ている。トランジスタM4のゲートは、入力端1に接続
されている。
ンネルMOSトランジスタM5とNチャンネルMOSト
ランジスタM6と、インバータ9からなる。
電圧源(本実施例では、電源Vdd)線に接続され、こ
れのゲートは、インバータ9の出力端に接続され、これ
のドレインは、トランジスタM1のソースに接続されて
いる。トランジスタM5のドレインとトランジスタM1
のソースの接続点をAとする。
電圧源(本実施例では、基準電圧源Vss)線に接続さ
れ、これのゲートは、コントロール信号入力端11とイ
ンバータ9の入力端に接続され、これのドレインは、ト
ランジスタM4のソースに接続されている。トランジス
タM6のドレインとトランジスタM4のソースの接続点
をBとする。
スタM5とM6に極性の異なるコントロール信号が供給
される構成でもよい。
時)、コントロール信号入力端11にハイの信号が供給
され、トランジスタM5とM6はオンとなる。NAND
回路部分5がスタンバイ時(待ち受け時)、コントロー
ル信号入力端11にローの信号が供給され、トランジス
タM5とM6はオフとなる。
ジスタM1〜M4で構成されているため、動作時は、高
速動作が可能である。そして、スタンバイ時、A点−B
点間に大きなリーク電流が流れおそれがある。しかしな
がらトランジスタM5とM6は閾値電圧が高いため、ト
ランジスタM5とM6のオフ時のリーク電流は小さいの
で、スタンバイ時にコントロール信号入力端11にロー
の信号を供給し、トランジスタM5とM6をオフにする
ことで、A点−B点間に流れるリーク電流の量は制限さ
れる。
の消費電力は、小さくなる。
成する閾値電圧の高いMOSトランジスタM5とM6
は、一般的にオン時、閾値電圧の低いMOSトランジス
タに比べ、単位ゲート幅あたりに流れる電流は少ない。
このためNAND回路5が動作時、NAND回路5を構
成するトランジスタM1〜M4に十分な電流を流すこと
を可能にするため、各トランジスタM5,M6のゲート
幅は、少なくとも各トランジスタM1,M2,M3,M
4のゲート幅より十分に大きくする必要がある。従って
従来のNAND回路セルの場合と比べて、本実施例の半
導体セルのサイズは、トランジスタM5,M6のサイズ
に依存して3〜5倍と大きくなってしまう。
A点−B点間に流れるリーク電流の量を制限するという
効果を持っていることは変わらない。
装置の従来のNAND回路セルの位置に置き換える場
合、本実施例の半導体セルが、他のセルとオーバーラッ
プすることになる。
位置に移動させるか、本発明の半導体セルを、オーバー
ラップしない位置に配置する必要が生じる。これは、信
号線を長くすることとなり、信号伝送の遅延を生じてし
まい、本発明の半導体セルのNAND動作の高速化とい
う効果が生かしきれなくなる。
示す如く、NAND回路5とスイッチ部13を分離させ
ることにする。これより、NAND回路5とスイッチ部
13を接続する接続線が長くなるが、接続線の両端は同
電位のため、NAND回路5のNAND動作に遅延を生
じることがない。
置に配置するに際して、図3に示す如く、NAND回路
5を本来の置き換え場所に配置し、スイッチ部13のみ
を空きスペースに配置することが可能となる。これによ
り、信号伝送の遅延増加につながる信号線の延びを生じ
ることなく、半導体セルは、高速にNANDの動作をす
る。
セルの第2の実施例の構成を示す。第1の実施例との違
いは、スイッチ部の構成である。本実施例では、並列接
続された2個のスイッチ部13a,13bを備えてい
る。
ャンネルMOSトランジスタM5,M7と、閾値電圧が
高いNチャンネルMOSトランジスタM6,M8と、イ
ンバータ9aとからなる。
電圧源(本実施例では、電源Vdd)線に接続され、こ
れのゲートは、インバータ9aの出力端に接続され、こ
れのドレインは、A点に接続されている。トランジスタ
M7のソースは、電源線に接続され、これのゲートは、
インバータ9aの出力端に接続され、これのドレイン
は、A点に接続されている。
電圧源(本実施例では、基準電圧源Vss)線に接続さ
れ、これのゲートは、コントロール信号入力端11とイ
ンバータ9aの入力端に接続され、これのドレインは、
B点に接続されている。トランジスタM8のソースは、
基準電圧源線に接続され、これのゲートは、コントロー
ル信号入力端11とインバータ9aの入力端に接続さ
れ、これのドレインは、B点に接続されている。
ャンネルMOSトランジスタM9,M11と、閾値電圧
の高いNチャンネルMOSトランジスタM10,M12
と、インバータ9bからなる。
続され、これのゲートは、インバータ9bの出力端に接
続され、これのドレインは、A点に接続されている。ト
ランジスタM11のソースは、電源線に接続され、これ
のゲートは、インバータ9bの出力端に接続され、これ
のドレインは、A点に接続されている。
源線に接続され、これのゲートは、コントロール信号入
力端11とインバータ9bの入力端に接続され、これの
ドレインは、B点に接続されている。トランジスタM1
2のソースは、基準電圧源線に接続され、これのゲート
は、コントロール信号入力端11とインバータ9bの入
力端に接続され、これのドレインは、B点に接続されて
いる。
アクティブで、ローのときがスタンバイとなる回路で説
明したが、インバータ9aと9bの入れ方を替えること
で、ローのときがスタンバイ、ハイのときがアクティブ
とすることももちろん可能である。
ンジスタM5,M7,M9,M11とトランジスタM
6,M8,M10,M12に対し、極性の異なるコント
ロール信号が供給される構成でもよい。
各トランジスタM5〜M12のサイズを小さくでき、ス
イッチ部13aと13bのそれぞれのサイズを小さくで
きる。更にNAND回路5の動作時、NAND回路5に
充分な電流を流せる。
A点−B点間に流れるリーク電流の量を制限する効果を
持っているのは変わらない。
に、NAND回路5とスイッチ部を分離するだけでな
く、スイッチ部13aと13bも分離する。スイッチ部
13aと13bは、並行に接続されているので、各スイ
ッチ部13a,13bとNAND回路5を接続する接続
線は長くなるが、各接続線の両端は同電位であるため、
NAND回路5のNAND動作に遅延を生じることがな
い。
するに際して、図6に示す如く、NAND回路5を本来
の置き換え場所に配置し、スイッチ部13a,13bを
空きスペースに配置することになる。このとき、スッチ
部13aと13bのサイズは、第1の実施例のスイッチ
部13に比べて小さいので、信号伝送の遅延を生じるこ
となく、スイッチ部13aと13bの配置場所の選択度
が大きくなる。
れに限定するものでなく、ゲート回路,AND回路,O
R回路,フリップフロップ等単一論理回路であればよ
い。
に分割した場合の説明を行ったが、この分割は2つに限
られるものでなく、同様な回路構成をとれば、3つ以上
に分割することができる。
理回路とこの単一の論理回路に対応するスイッチ部との
接続点の電位変動が一意に決まるため、この単一の論理
回路の特性が判定できる。
送を防止するとともに、リーク電流を小さくして、単一
の論理回路とこれに対応するスイッチ部を分離配置でき
るので、チップのレイアウトの自由度が増す。
す回路図である。
置のパターン図である。
す図である。
置のパターン図である。
る。
端、9,9a,9b・・インバータ、13,13a,1
3b・・スイッチ部、M1〜M12・・MOSトランジ
スタ。
Claims (2)
- 【請求項1】 閾値電圧の低いMOSトランジスタの組
み合わせで構成された単一の論理回路と、 第1の基準電圧源線と前記論理回路間および第2の基準
電圧源線と前記論理回路間に介在し、閾値電圧の高いM
OSトランジスタの組み合わせで構成されるスイッチ部
と、を具備し、 前記論理回路と前記スイッチ部を分離配置し、前記論理
回路が動作時は、前記スイッチ部はオンされ、前記論理
回路がスタンバイ時は、前記スイッチ部はオフされるよ
う制御されることを特徴とする半導体セル。 - 【請求項2】 前記スイッチ部が並列接続された複数の
スイッチ部からなり、その複数の前記スイッチ部も分離
配置することを特徴とする請求項1に記載の半導体セ
ル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001290728A JP2003101397A (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 半導体セル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001290728A JP2003101397A (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 半導体セル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003101397A true JP2003101397A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=19112992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001290728A Pending JP2003101397A (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 半導体セル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003101397A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2001
- 2001-09-25 JP JP2001290728A patent/JP2003101397A/ja active Pending
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