JP2006080675A - Semiconductor integrated circuit and layout design method thereof - Google Patents

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英治 判
Hiroaki Suzuki
宏明 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce leakage current of a semiconductor integrated circuit independently of a threshold voltage of its MOS transistors. <P>SOLUTION: The semiconductor integrated circuit 1 is provided with a NAND gate unit 10 comprising a high speed operation 2-input NAND gate 2 and a control Nch MOS transistor NS1. The NAND gate 2 comprises Pch MOS transistors P1, P2, and Nch MOS transistors N1, N2. A control signal SG1 is given to the gate of the control Nch MOS transistor NS1, the control signal SG1 having a voltage of +V1 the same as a voltage of a high level power supply Vdd in the case of a "High level" and having a voltage of -V2 greater than the absolute voltage of the threshold voltage of the transistor in the case of a "Low level". In the case of the "High level", the control Nch MOS transistor NS1 is turned on and the NAND gate 2 is activated. Whereas, in the case of the "Low level", the control Nch MOS transistor NS1 is turned off and the NAND gate 2 is deactivated. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、制御用トランジスタを備える論理回路や増幅回路に係り、リーク電流を低減できる半導体集積回路及びそのレイアウト設計方法に関する。   The present invention relates to a logic circuit and an amplifier circuit including control transistors, and more particularly to a semiconductor integrated circuit capable of reducing leakage current and a layout design method thereof.

近年、LSIの微細化、低電圧化、及び高集積度化の進展に伴い、MOSトランジスタの閾値電圧(Vth)は低下の一途を辿っている。この低Vth化により、トランジスタのサブスレッショルド・リーク電流が増大し、携帯電話や携帯端末等の機器ではバッテリー寿命が短くなり、MPU等ではオフ時のリーク電流が動作時の電流レベルと同等或いはそれ以上になり消費電力の増大をもたらしている。   In recent years, the threshold voltage (Vth) of MOS transistors has been steadily decreasing along with the progress of miniaturization, lower voltage, and higher integration of LSI. This low Vth increases the sub-threshold leakage current of the transistor, shortens the battery life in devices such as mobile phones and portable terminals, and in the MPU, the leakage current at the time of off is equal to or equal to the current level during operation. This leads to an increase in power consumption.

このリーク電流を削減する手法として、例えば、NANDゲートやラッチ回路などの論理回路の動作を制御する制御用MOSトランジスタのVthを論理回路を構成するMOSトランジスタのVthよりも大きくしている(例えば、特許文献1参照。)。   As a technique for reducing this leakage current, for example, the Vth of a control MOS transistor for controlling the operation of a logic circuit such as a NAND gate or a latch circuit is made larger than the Vth of a MOS transistor constituting the logic circuit (for example, (See Patent Document 1).

ところが、制御用MOSトランジスタのVthを大きくするとトランジスタのオン抵抗が大きくなり、論理回路から低電位側電源へ流れる電流量が減少し論理回路の高速動作が困難になるという問題点がある。また、オン抵抗を小さくするために制御用MOS MOSトランジスタのゲート長(Lg)を一定に保ちながら、ゲート幅(Wg)を大きくすると論理回路のチップ面積が増大するという問題点がある。
特開平10−261946号公報(頁9、図7及び図8)
However, when Vth of the control MOS transistor is increased, the on-resistance of the transistor increases, and there is a problem that the amount of current flowing from the logic circuit to the low-potential side power source decreases and high-speed operation of the logic circuit becomes difficult. Further, there is a problem that if the gate width (Wg) is increased while the gate length (Lg) of the control MOS MOS transistor is kept constant in order to reduce the on-resistance, the chip area of the logic circuit increases.
JP-A-10-261946 (page 9, FIG. 7 and FIG. 8)

本発明は、MOSトランジスタの閾値電圧によらずリーク電流を低減できる半導体集積回路及びそのレイアウト設計方法を提供する。   The present invention provides a semiconductor integrated circuit capable of reducing leakage current regardless of the threshold voltage of a MOS transistor and a layout design method thereof.

上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体集積回路は、高電位側電源に接続された論理回路と、前記論理回路と低電位側電源の間に設けられ、閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により前記論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる制御用トランジスタとを具備することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor integrated circuit of one embodiment of the present invention includes a logic circuit connected to a high-potential-side power supply and a threshold voltage provided between the logic circuit and the low-potential-side power supply. A control transistor that stops the operation of the logic circuit by a control signal voltage that is larger than the absolute value of the threshold voltage that is input when turned off, and that operates the logic circuit by the control signal voltage that is input when turned on It is characterized by doing.

更に、上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体集積回路のレイアウト設計方法は、素子情報、回路接続情報、プロセス情報、レイアウト情報を参照してフロアプランのよるレイアウトを行うステップと、前記レイアウト情報にそって通常動作セルを配置するステップと、配置された前記通常動作セルが、高速動作仕様を満足するかの第1の動作速度判定を行い、許容できない場合には、閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる制御用トランジスタを備え、前記通常動作セルと同じ占有面積で、且つ同一形状のトランジスタを有する高速セルに置き換えるステップと、前記レイアウト情報にそって信号・電源配線を配線配置するステップと、配線配置された前記通常動作セルが、前記高速動作仕様を満足するかの第2の動作速度判定を行い、許容できない場合には、前記閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により前記論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる前記制御用トランジスタを備え、前記通常動作セルと同じ占有面積で、且つ同一形状のトランジスタを有する前記高速セルに置き換え、前記高速セルに信号配線を配線配置するステップとを具備することを特徴とする。   Furthermore, in order to achieve the above object, a layout design method for a semiconductor integrated circuit according to one embodiment of the present invention includes a step of performing layout according to a floor plan with reference to element information, circuit connection information, process information, and layout information. , Arranging a normal operation cell in accordance with the layout information, and performing a first operation speed determination as to whether or not the arranged normal operation cell satisfies a high-speed operation specification. A control transistor for stopping the operation of the logic circuit with a control signal voltage larger than the absolute value of the threshold voltage input when turned off, and for operating the logic circuit with the control signal voltage input when turned on And replacing the high-speed cell with a transistor having the same occupation area and the same shape as the normal operation cell; If the signal / power supply wiring is arranged according to the out information, and the second operation speed determination is made as to whether the normal operation cell arranged in the wiring satisfies the high-speed operation specification. The operation of the logic circuit is stopped by a control signal voltage that has the threshold voltage and is larger than the absolute value of the threshold voltage that is input when turned off, and operates the logic circuit by the control signal voltage that is input when turned on A step of replacing the high-speed cell with the transistor for control, having the same occupied area as the normal operation cell, and having the same shape, and arranging a signal line in the high-speed cell. .

本発明によれば、MOSトランジスタの閾値電圧によらずリーク電流を低減できる半導体集積回路及びそのレイアウト設計方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit capable of reducing a leakage current regardless of the threshold voltage of a MOS transistor and a layout design method thereof.

以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、本発明の実施例1に係る半導体集積回路について、図面を参照して説明する。図1は半導体集積回路を示す回路図、図2は制御用Nch MOSトランジスタのゲートに入力される制御信号レベルを示す図である。本実施例では論理回路としてNANDゲートを用いている。   First, a semiconductor integrated circuit according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit, and FIG. 2 is a diagram showing a control signal level input to the gate of a control Nch MOS transistor. In this embodiment, a NAND gate is used as the logic circuit.

図1に示すように、半導体集積回路1には、高速動作用2入力NANDゲート2と制御用Nch MOSトランジスタNS1から構成されるNANDゲート部10が設けられている。NANDゲート2は、Pch MOSトランジスタP1、P2、及びNch MOSトランジスタN1、N2から構成されている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor integrated circuit 1 is provided with a NAND gate portion 10 composed of a high-speed operation 2-input NAND gate 2 and a control Nch MOS transistor NS1. The NAND gate 2 includes Pch MOS transistors P1, P2 and Nch MOS transistors N1, N2.

Pch MOSトランジスタP1は、ソースが高電位側電源Vddに接続され、ゲートに入力信号A1が入力される。Nch MOSトランジスタN1は、ドレインがPch MOSトランジスタP1のドレインに接続され、ゲートに入力信号A1が入力される。Pch MOSトランジスタP2は、ソースが高電位側電源Vddに接続され、ゲートに入力信号B1が入力される。Nch MOSトランジスタN2は、ドレインがNch MOSトランジスタN1のソースに接続され、ゲートに入力信号B1が入力される。そして、Pch MOSトランジスタP1のドレインとNch MOSトランジスタN1のドレインの間の接続ノードはPch MOSトランジスタP2のドレインに接続され、Pch MOSトランジスタP2のドレインから出力信号Out1が出力される。   The source of the Pch MOS transistor P1 is connected to the high potential side power supply Vdd, and the input signal A1 is input to the gate. The Nch MOS transistor N1 has a drain connected to the drain of the Pch MOS transistor P1, and an input signal A1 is input to the gate. The source of the Pch MOS transistor P2 is connected to the high potential side power supply Vdd, and the input signal B1 is input to the gate. The Nch MOS transistor N2 has a drain connected to the source of the Nch MOS transistor N1, and an input signal B1 input to the gate. A connection node between the drain of the Pch MOS transistor P1 and the drain of the Nch MOS transistor N1 is connected to the drain of the Pch MOS transistor P2, and the output signal Out1 is output from the drain of the Pch MOS transistor P2.

制御用Nch MOSトランジスタNS1は、ドレインがNch MOSトランジスタN2のソースに接続され、ソースが低電位側電源Vssに接続され、ゲートに制御信号GS1が入力され、NANDゲート2のオン・オフ動作を制御する。ここで、Pch MOSトランジスタP1、P2、Nch MOSトランジスタN1、N2、及び制御用Nch MOSトランジスタNS1の閾値電圧の絶対値(|Vth|)は、NANDゲート2を高速動作させるために、例えば、0.15V(通常動作用トランジスタ 0.3V)と小さな値に設定されている。   In the control Nch MOS transistor NS1, the drain is connected to the source of the Nch MOS transistor N2, the source is connected to the low potential side power supply Vss, the gate is supplied with the control signal GS1, and the on / off operation of the NAND gate 2 is controlled. To do. Here, the absolute value (| Vth |) of the threshold voltage of the Pch MOS transistors P1 and P2, the Nch MOS transistors N1 and N2, and the control Nch MOS transistor NS1 is, for example, 0 to operate the NAND gate 2 at high speed. .15V (normal operation transistor 0.3V) is set to a small value.

図2に示すように、制御用Nch MOSトランジスタNS1のゲートには、“High”レベルの時に高電位側電源Vddと同じ電圧の+V1、及び“Low”レベルの時に−V2の電圧を有する制御信号SG1が入力される。制御用Nch MOSトランジスタNS1は、“High”レベルの時にオンし、NANDゲート2が動作する。一方、“Low”レベルの時にオフし、NANDゲート2が動作を停止する。   As shown in FIG. 2, a control signal having a voltage of + V1 which is the same voltage as the high-potential-side power supply Vdd at the “High” level and −V2 at the “Low” level is applied to the gate of the control Nch MOS transistor NS1. SG1 is input. The control Nch MOS transistor NS1 is turned on when it is at “High” level, and the NAND gate 2 operates. On the other hand, it is turned off at the “Low” level, and the NAND gate 2 stops its operation.

ここで、−V2の絶対値|−V2|と制御用Nch MOSトランジスタNS1の閾値電圧Vth1の絶対値|Vth1|の関係は、
|−V2|>|Vth1|・・・・・・・・・・式(1)
を満足するように設定されている。
Here, the relationship between the absolute value | V2 | of -V2 and the absolute value | Vth1 | of the threshold voltage Vth1 of the control Nch MOS transistor NS1 is
| -V2 |> | Vth1 | ... Formula (1)
Is set to satisfy.

上述したように、本実施例の半導体集積回路では、NANDゲート2のオン・オフ動作を制御する制御用Nch MOSトランジスタNS1のゲートに入力する制御信号SG1の“Low”レベル時の電圧(−V2)を|−V2|>|Vth1|に設定されている。このため、制御信号SG1の“Low”レベルの時に制御用Nch MOSトランジスタNS1のゲートに印加される電圧は、閾値電圧Vth1よりも|Vth1|×2以上(−)側にシフトされる。したがって、NANDゲート2を高速動作させながら、制御用Nch MOSトランジスタNS1のチャネル層を十分蓄積状態(accumulation mode)にすることができ、オフ時のリーク電流を大幅に低減できる。   As described above, in the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment, the voltage (−V2) at the time of the “Low” level of the control signal SG1 input to the gate of the control Nch MOS transistor NS1 that controls the on / off operation of the NAND gate 2. ) Is set to | −V2 |> | Vth1 |. Therefore, the voltage applied to the gate of the control Nch MOS transistor NS1 when the control signal SG1 is at the “Low” level is shifted from the threshold voltage Vth1 to | Vth1 | × 2 or more (−) side. Therefore, the channel layer of the control Nch MOS transistor NS1 can be brought into a sufficiently accumulated state (accumulation mode) while operating the NAND gate 2 at high speed, and the leakage current at the off time can be greatly reduced.

なお、本実施例では、Vthの小さいMOSトランジスタを用いた高速用NANDゲートに適用しているが、Vthが比較的大きな通常動作用或いは低消費電力用NANDゲートにも適用できる。また、論理回路としてNANDゲートを例にして説明したが、インバータ、ANDゲート、ORゲート、NORゲートなどのゲート回路や、フリップフロップ、レジスター、カウンタなどの順序回路等にも適用できる。更に、ゲート絶縁膜にシリコン酸化膜を用いたPch MOSトランジスタ及びNch MOSトランジスタを用いているが、シリコン酸化膜を窒化したSiNxOy膜、シリコン窒化膜(Si)/シリコン酸化膜の積層膜、或いは高誘電体膜(High−Kゲート絶縁膜)を用いたPch MISトランジスタ及びNch MISトランジスタを用いてもよい。なお、この高誘電体膜としては、Hf(ハフニウム)、Zr(ジルコニウム)、La(ランタニウム)の酸化物、或いはそのシリケート物(例えばHfSiON)等を用いる。 Although this embodiment is applied to a high-speed NAND gate using a MOS transistor having a small Vth, it can also be applied to a normal operation or low power consumption NAND gate having a relatively large Vth. Although the NAND gate is described as an example of the logic circuit, the present invention can be applied to a gate circuit such as an inverter, an AND gate, an OR gate, and a NOR gate, a sequential circuit such as a flip-flop, a register, and a counter. Furthermore, although a Pch MOS transistor and an Nch MOS transistor using a silicon oxide film as a gate insulating film are used, a SiNxOy film obtained by nitriding a silicon oxide film, a laminated film of a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) / silicon oxide film Alternatively, a Pch MIS transistor and an Nch MIS transistor using a high dielectric film (High-K gate insulating film) may be used. As the high dielectric film, an oxide of Hf (hafnium), Zr (zirconium), La (lanthanum), or a silicate thereof (for example, HfSiON) is used.

次に、本発明の実施例2に係る半導体集積回路について、図面を参照して説明する。図3は半導体集積回路を示す回路図、図4は制御用Nch MOSトランジスタのゲートに入力される制御信号レベルを示す図である。本実施例では論理回路として高速動作用NANDゲート及び低消費電力用NANDゲートを設けている。   Next, a semiconductor integrated circuit according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit, and FIG. 4 is a diagram showing a control signal level input to the gate of the control Nch MOS transistor. In this embodiment, a NAND gate for high speed operation and a NAND gate for low power consumption are provided as logic circuits.

以下、実施例1と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。   In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted, and only different portions are described.

図3に示すように、半導体集積回路1aは、2入力NANDゲート2aと制御用Nch MOSトランジスタNS11から構成される高速動作用NANDゲート部11、及び2入力NANDゲート2bと制御用Nch MOSトランジスタNS21から構成される低消費電力用NANDゲート部12が設けられている。NANDゲート2aは、Pch MOSトランジスタP11、P12、及びNch MOSトランジスタN11、N12から構成され、NANDゲート2bは、Pch MOSトランジスタP21、P22、及びNch MOSトランジスタN21、N22から構成されている。   As shown in FIG. 3, the semiconductor integrated circuit 1a includes a two-input NAND gate 2a and a control Nch MOS transistor NS11, a high-speed operation NAND gate unit 11, and a two-input NAND gate 2b and a control Nch MOS transistor NS21. A low power consumption NAND gate section 12 is provided. The NAND gate 2a is composed of Pch MOS transistors P11 and P12 and Nch MOS transistors N11 and N12, and the NAND gate 2b is composed of Pch MOS transistors P21 and P22 and Nch MOS transistors N21 and N22.

Pch MOSトランジスタP11は、ソースが高電位側電源Vddに接続され、ゲートに入力信号A2が入力される。Nch MOSトランジスタN11は、ドレインがPch MOSトランジスタP11のドレインに接続され、ゲートに入力信号A2が入力される。Pch MOSトランジスタP12は、ソースが高電位側電源Vddに接続され、ゲートに入力信号B2が入力される。Nch MOSトランジスタN12は、ドレインがNch MOSトランジスタN11のソースに接続され、ゲートに入力信号B2が入力される。そして、Pch MOSトランジスタP11のドレインとNch MOSトランジスタN11のドレインの間の接続ノードはPch MOSトランジスタP12のドレインに接続され、Pch MOSトランジスタP12のドレインから出力信号Out2が出力される。   The source of the Pch MOS transistor P11 is connected to the high potential side power supply Vdd, and the input signal A2 is input to the gate. The Nch MOS transistor N11 has a drain connected to the drain of the Pch MOS transistor P11 and an input signal A2 input to the gate. The source of the Pch MOS transistor P12 is connected to the high potential side power supply Vdd, and the input signal B2 is input to the gate. The Nch MOS transistor N12 has a drain connected to the source of the Nch MOS transistor N11 and an input signal B2 input to the gate. A connection node between the drain of the Pch MOS transistor P11 and the drain of the Nch MOS transistor N11 is connected to the drain of the Pch MOS transistor P12, and the output signal Out2 is output from the drain of the Pch MOS transistor P12.

制御用Nch MOSトランジスタNS11は、ドレインがNch MOSトランジスタN12のソースに接続され、ソースが低電位側電源Vssに接続され、ゲートに制御信号GS1が入力され、NANDゲート2aのオン・オフ動作を制御する。   In the control Nch MOS transistor NS11, the drain is connected to the source of the Nch MOS transistor N12, the source is connected to the low potential side power supply Vss, the control signal GS1 is input to the gate, and the on / off operation of the NAND gate 2a is controlled. To do.

Pch MOSトランジスタP21は、ソースが高電位側電源Vddに接続され、ゲートに入力信号A3が入力される。Nch MOSトランジスタN21は、ドレインがPch MOSトランジスタP21のドレインに接続され、ゲートに入力信号A3が入力される。Pch MOSトランジスタP22は、ソースが高電位側電源Vddに接続され、ゲートに入力信号B3が入力される。Nch MOSトランジスタN22は、ドレインがNch MOSトランジスタN21のソースに接続され、ゲートに入力信号B3が入力される。そして、Pch MOSトランジスタP21のドレインとNch MOSトランジスタN21のドレインの間の接続ノードはPch MOSトランジスタP22のドレインに接続され、Pch MOSトランジスタP22のドレインから出力信号Out3が出力される。   In the Pch MOS transistor P21, the source is connected to the high potential side power supply Vdd, and the input signal A3 is input to the gate. The Nch MOS transistor N21 has a drain connected to the drain of the Pch MOS transistor P21 and an input signal A3 input to the gate. In the Pch MOS transistor P22, the source is connected to the high potential side power supply Vdd, and the input signal B3 is input to the gate. The Nch MOS transistor N22 has a drain connected to the source of the Nch MOS transistor N21, and an input signal B3 input to the gate. A connection node between the drain of the Pch MOS transistor P21 and the drain of the Nch MOS transistor N21 is connected to the drain of the Pch MOS transistor P22, and the output signal Out3 is output from the drain of the Pch MOS transistor P22.

制御用Nch MOSトランジスタNS21は、ドレインがNch MOSトランジスタN22のソースに接続され、ソースが低電位側電源Vssに接続され、ゲートに制御信号GS2が入力され、NANDゲート2bのオン・オフ動作を制御する。   In the control Nch MOS transistor NS21, the drain is connected to the source of the Nch MOS transistor N22, the source is connected to the low potential side power supply Vss, the control signal GS2 is input to the gate, and the on / off operation of the NAND gate 2b is controlled. To do.

ここで、Pch MOSトランジスタP11、P12、Nch MOSトランジスタN11、N12、及び制御用Nch MOSトランジスタNS11の閾値電圧の絶対値(|Vth|)は、NANDゲート2aを高速動作させるために、例えば、0.15Vと小さな値に設定されている。一方、Pch MOSトランジスタP21、P22、Nch MOSトランジスタN21、N22、及び制御用Nch MOSトランジスタNS21の閾値電圧の絶対値(|Vth|)は、NANDゲート2bを低消費電力動作させるために、例えば、0.5Vに設定されている。   Here, the absolute value (| Vth |) of the threshold voltage of the Pch MOS transistors P11 and P12, the Nch MOS transistors N11 and N12, and the control Nch MOS transistor NS11 is, for example, 0 to operate the NAND gate 2a at high speed. It is set to a small value of .15V. On the other hand, the absolute value (| Vth |) of the threshold voltage of the Pch MOS transistors P21 and P22, the Nch MOS transistors N21 and N22, and the control Nch MOS transistor NS21 is, for example, It is set to 0.5V.

図4に示すように、制御用Nch MOSトランジスタNS21のゲートには、“High”レベルの時に高電位側電源Vddと同じ電圧+V1、及び“Low”レベルの時に0Vの電圧を有する制御信号SG2が入力される。制御用Nch MOSトランジスタNS21は、“High”レベルの時にオンし、NANDゲート2bが動作する。一方、“Low”レベルの時にオフし、NANDゲート2bが動作を停止する。そして、制御用Nch MOSトランジスタNS11のゲートには、図2と同様に制御信号SG1が入力される。   As shown in FIG. 4, the control signal SG2 having the same voltage + V1 as that of the high potential side power supply Vdd at the “High” level and the voltage of 0V at the “Low” level is applied to the gate of the control Nch MOS transistor NS21. Entered. The control Nch MOS transistor NS21 is turned on at the “High” level, and the NAND gate 2b operates. On the other hand, it is turned off at the “Low” level, and the NAND gate 2b stops operating. The control signal SG1 is input to the gate of the control Nch MOS transistor NS11 as in FIG.

上述したように、本実施例の半導体集積回路では、NANDゲート2aのオン・オフ動作を制御する制御用Nch MOSトランジスタNS11のゲートに入力する制御信号SG1の“Low”レベル時の電圧(−V2)を|−V2|>|Vth1|に設定し、 NANDゲート2bのオン・オフ動作を制御する制御用Nch MOSトランジスタNS21のゲートに入力する制御信号SG2の“Low”レベル時の電圧を0Vに設定している。このため、制御信号SG1の“Low”レベル時に制御用Nch MOSトランジスタNS11のゲートに印加される電圧は、閾値電圧Vth1よりも|Vth1|×2以上(−)側にシフトされ、制御信号SG2の“Low”レベル時に制御用Nch MOSトランジスタNS21のゲートに印加される電圧は0Vで、制御用Nch MOSトランジスタNS21の閾値電圧0.5よりも|Vth1|×2以上(−)側にシフトされている。したがって、NANDゲート2aを高速動作させ、且つNANDゲート2bを低消費電力動作させながら、制御用Nch MOSトランジスタNS11、NS21のチャネル層を十分蓄積状態(accumulation mode)にすることができ、オフ時のリーク電流を大幅に低減できる。   As described above, in the semiconductor integrated circuit of this embodiment, the voltage (−V2) at the time of the “Low” level of the control signal SG1 input to the gate of the control Nch MOS transistor NS11 that controls the on / off operation of the NAND gate 2a. ) Is set to | −V2 |> | Vth1 |, and the voltage at the time of “Low” level of the control signal SG2 input to the gate of the control Nch MOS transistor NS21 for controlling the on / off operation of the NAND gate 2b is set to 0V. It is set. Therefore, the voltage applied to the gate of the control Nch MOS transistor NS11 when the control signal SG1 is at the “Low” level is shifted from the threshold voltage Vth1 to | Vth1 | × 2 or more (−) side, and the control signal SG2 The voltage applied to the gate of the control Nch MOS transistor NS21 at the “Low” level is 0V, shifted from the threshold voltage 0.5 of the control Nch MOS transistor NS21 to | Vth1 | × 2 or more (−) side. Yes. Therefore, the channel layers of the control Nch MOS transistors NS11 and NS21 can be sufficiently accumulated (accumulation mode) while the NAND gate 2a is operated at high speed and the NAND gate 2b is operated at low power consumption. Leakage current can be greatly reduced.

次に、本発明の実施例3に係る半導体集積回路について、図面を参照して説明する。図5は半導体集積回路を示す回路図、図6は制御用Pch MOSトランジスタのゲートに入力される制御信号レベルを示す図である。本実施例では負電源を用いている。   Next, a semiconductor integrated circuit according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit, and FIG. 6 is a diagram showing a control signal level inputted to the gate of the control Pch MOS transistor. In this embodiment, a negative power source is used.

図5に示すように、半導体集積回路1bには、高速動作用2入力NANDゲート2cと制御用Pch MOSトランジスタPS31から構成されるNANDゲート部10aが設けられている。NANDゲート2cは、Nch MOSトランジスタN31、N32、及びPch MOSトランジスタP31、P32から構成されている。   As shown in FIG. 5, the semiconductor integrated circuit 1b is provided with a NAND gate portion 10a composed of a high-speed operation 2-input NAND gate 2c and a control Pch MOS transistor PS31. The NAND gate 2c is composed of Nch MOS transistors N31 and N32 and Pch MOS transistors P31 and P32.

Nch MOSトランジスタN31は、ドレインが低電位側電源Vssに接続され、ゲートに入力信号A4が入力される。Pch MOSトランジスタP31は、ソースがNch MOSトランジスタN31のソースに接続され、ゲートに入力信号A4が入力される。Nch MOSトランジスタN32は、ドレインが低電位側電源Vssに接続され、ゲートに入力信号B4が入力される。Pch MOSトランジスタP32は、ソースがPch MOSトランジスタP31のドレインに接続され、ゲートに入力信号B4が入力される。制御用Pch MOSトランジスタPS31は、ソースがPch MOSトランジスタP32のドレインに接続され、ドレインが負の高電位側電源−Vddに接続され、ゲートに制御信号SG3が入力され、NANDゲート2cのオン・オフ動作を制御する。   The Nch MOS transistor N31 has a drain connected to the low potential side power supply Vss and an input signal A4 input to the gate. The source of the Pch MOS transistor P31 is connected to the source of the Nch MOS transistor N31, and the input signal A4 is input to the gate. The Nch MOS transistor N32 has a drain connected to the low potential side power supply Vss and an input signal B4 input to the gate. The source of the Pch MOS transistor P32 is connected to the drain of the Pch MOS transistor P31, and the input signal B4 is input to the gate. In the control Pch MOS transistor PS31, the source is connected to the drain of the Pch MOS transistor P32, the drain is connected to the negative high potential side power source -Vdd, the control signal SG3 is input to the gate, and the NAND gate 2c is turned on / off Control the behavior.

ここで、 Nch MOSトランジスタN31、N32、Pch MOSトランジスタP31、P32、及び制御用Pch MOSトランジスタPS31の閾値電圧の絶対値(|Vth|)は、NANDゲート2cを高速動作させるために、例えば、0.15V(通常動作の閾値電圧 0.3V)と小さな値に設定されている。   Here, the absolute value (| Vth |) of the threshold voltage of the Nch MOS transistors N31 and N32, the Pch MOS transistors P31 and P32, and the control Pch MOS transistor PS31 is, for example, 0 to operate the NAND gate 2c at high speed. .15V (threshold voltage for normal operation 0.3V) is set to a small value.

図6に示すように、制御用Pch MOSトランジスタPS31のゲートには、“High”レベルの時に+V3の電圧、及び“Low”レベルの時に負の高電位側電源−Vddと同じ電圧(−V4)を有する制御信号SG3が入力される。制御用Pch MOSトランジスタPS31は、“Low”レベルの時にオンし、NANDゲート2cが動作する。一方、“High”レベルの時にオフし、NANDゲート2cが動作を停止する。   As shown in FIG. 6, the gate of the control Pch MOS transistor PS31 has a voltage of + V3 at the “High” level and the same voltage (−V4) as the negative high potential power supply −Vdd at the “Low” level. The control signal SG3 having is input. The control Pch MOS transistor PS31 is turned on at the “Low” level, and the NAND gate 2c operates. On the other hand, it is turned off at the “High” level, and the NAND gate 2c stops operating.

ここで、+V3の絶対値|+V3|と制御用Pch MOSトランジスタPS31の閾値電圧−Vth2の絶対値|−Vth2|の関係は、
|+V3|>|−Vth2|・・・・・・・・・・式(2)
を満足するように設定されている。
Here, the relationship between the absolute value | + V3 | of + V3 and the absolute value | -Vth2 | of the threshold voltage −Vth2 of the control Pch MOS transistor PS31 is
| + V3 |> | −Vth2 | ・ ・ ・ ・ ・ Formula (2)
Is set to satisfy.

上述したように、本実施例の半導体集積回路では、NANDゲート2cのオン・オフ動作を制御する制御用Pch MOSトランジスタPS31のゲートに入力する制御信号GS3の“High”レベル時の電圧(+V3)を|+V3|>|−Vth2|に設定されている。このため、制御信号SG3の“High”レベル時に制御用Pch MOSトランジスタPS31のゲートに印加される電圧は、閾値電圧−Vth3よりも|−Vth2|×2以上(+)側にシフトされる。したがって、NANDゲート2cを高速動作させながら、制御用Pch MOSトランジスタPS31のチャネル層を十分蓄積状態(accumulation mode)にすることができ、オフ時のリーク電流を大幅に低減できる。   As described above, in the semiconductor integrated circuit of this embodiment, the voltage (+ V3) at the time of “High” level of the control signal GS3 input to the gate of the control Pch MOS transistor PS31 that controls the on / off operation of the NAND gate 2c. Is set to | + V3 |> | −Vth2 |. Therefore, the voltage applied to the gate of the control Pch MOS transistor PS31 when the control signal SG3 is at “High” level is shifted from the threshold voltage −Vth3 to | −Vth2 | × 2 or more (+) side. Therefore, the channel layer of the control Pch MOS transistor PS31 can be sufficiently accumulated (accumulation mode) while operating the NAND gate 2c at high speed, and the leakage current at the off time can be greatly reduced.

次に、本発明の実施例4に係る半導体集積回路について、図面を参照して説明する。図7はコンパレータを示す回路図である。   Next, a semiconductor integrated circuit according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a circuit diagram showing the comparator.

図7に示すように、高速コンパレータ4は、増幅部13と制御用Nch MOSトランジスタNS3から構成されている。増幅部13は、Pch MOSトランジスタP41、P42、及びNch MOSトランジスタN41、N42から構成されている。なお、コンパレータは比較増幅回路とも呼称される。   As shown in FIG. 7, the high-speed comparator 4 includes an amplifying unit 13 and a control Nch MOS transistor NS3. The amplifying unit 13 includes Pch MOS transistors P41 and P42 and Nch MOS transistors N41 and N42. The comparator is also referred to as a comparison amplifier circuit.

Pch MOSトランジスタP41は、ソースが高電位側電源Vddに接続され、ゲートがドレインに接続されている。Pch MOSトランジスタP42は、ソースが高電位側電源Vddに接続され、ゲートがPch MOSトランジスタP41のゲートに接続されている。Pch MOSトランジスタP41及びP42は、カレントミラー回路を構成している。Nch MOSトランジスタN41は、ドレインがPch MOSトランジスタP41のドレインに接続され、ゲートに入力電位Vinが入力される。Nch MOSトランジスタN42は、ドレインがPch MOSトランジスタP42のドレインに接続され、ゲートに基準電位Vrefが入力される。制御用Nch MOSトランジスタNS3は、ドレインがNch MOSトランジスタN41、N42のソースに接続され、ソースが低電位側電源Vssに接続され、ゲートに制御信号SG1が入力され、コンパレータ4のオン・オフ動作を制御する。そして、Pch MOSトランジスタP42のドレインとNch MOSトランジスタN42のドレインの間の接続ノードから比較増幅された出力信号Out4が出力される。   The Pch MOS transistor P41 has a source connected to the high potential side power supply Vdd and a gate connected to the drain. The Pch MOS transistor P42 has a source connected to the high potential side power supply Vdd and a gate connected to the gate of the Pch MOS transistor P41. Pch MOS transistors P41 and P42 constitute a current mirror circuit. The Nch MOS transistor N41 has a drain connected to the drain of the Pch MOS transistor P41 and an input potential Vin input to the gate. The Nch MOS transistor N42 has a drain connected to the drain of the Pch MOS transistor P42 and a reference potential Vref input to the gate. In the control Nch MOS transistor NS3, the drain is connected to the sources of the Nch MOS transistors N41 and N42, the source is connected to the low potential side power supply Vss, the control signal SG1 is input to the gate, and the comparator 4 is turned on / off. Control. Then, a comparatively amplified output signal Out4 is output from a connection node between the drain of the Pch MOS transistor P42 and the drain of the Nch MOS transistor N42.

ここで、Pch MOSトランジスタP41、P42、Nch MOSトランジスタN41、N42、及び制御用Nch MOSトランジスタNS3の閾値電圧の絶対値(|Vth|)は、コンパレータ4を高速動作させるために、例えば、0.2Vと小さな値に設定されている。   Here, the absolute values (| Vth |) of the threshold voltages of the Pch MOS transistors P41 and P42, the Nch MOS transistors N41 and N42, and the control Nch MOS transistor NS3 are, for example, 0. It is set to a small value of 2V.

制御用Nch MOSトランジスタNS3のゲートには、“High”レベルの時に高電位側電源Vddと同じ電圧の+V1、及び“Low”レベルの時に−V2の電圧を有する制御信号SG1が入力される。制御用Nch MOSトランジスタNS3は、“High”レベルの時にオンし、コンパレータ4が動作する。一方、“Low”レベルの時にオフし、コンパレータ4が動作を停止する。   A control signal SG1 having a voltage of + V1 which is the same voltage as that of the high-potential power supply Vdd at the “High” level and a voltage of −V2 at the “Low” level is input to the gate of the control Nch MOS transistor NS3. The control Nch MOS transistor NS3 is turned on when it is at “High” level, and the comparator 4 operates. On the other hand, it is turned off at the “Low” level, and the comparator 4 stops its operation.

ここで、−V2の絶対値|−V2|と制御用Nch MOSトランジスタNS3の閾値電圧Vth3の絶対値|Vth3|の関係は、
|−V2|>|Vth3|・・・・・・・・・・式(3)
を満足するように設定されている。
Here, the relationship between the absolute value | V2 | of -V2 and the absolute value | Vth3 | of the threshold voltage Vth3 of the control Nch MOS transistor NS3 is
| −V2 | >> | Vth3 | ・ ・ ・ ・ ・ Formula (3)
Is set to satisfy.

上述したように、本実施例の半導体集積回路では、コンパレータ4のオン・オフ動作を制御する制御用Nch MOSトランジスタNS3のゲートに入力する制御信号SG1の“Low”レベル時の電圧(−V2)を|−V2|>|Vth3|に設定されている。このため、制御信号SG1の“Low”レベルの時に制御用Nch MOSトランジスタNS3のゲートに印加される電圧は、閾値電圧Vth1よりも|Vth3|×2以上(−)側にシフトされる。したがって、コンパレータ4を高速動作させながら、制御用Nch MOSトランジスタNS3のチャネル層を十分蓄積状態(accumulation mode)にすることができ、オフ時のリーク電流を大幅に低減できる。   As described above, in the semiconductor integrated circuit of this embodiment, the voltage (−V2) at the time of “Low” level of the control signal SG1 input to the gate of the control Nch MOS transistor NS3 that controls the on / off operation of the comparator 4 Is set to | −V2 |> | Vth3 |. Therefore, the voltage applied to the gate of the control Nch MOS transistor NS3 when the control signal SG1 is at the “Low” level is shifted from the threshold voltage Vth1 to | Vth3 | × 2 or more (−) side. Therefore, the channel layer of the control Nch MOS transistor NS3 can be brought into a sufficiently accumulated state (accumulation mode) while operating the comparator 4 at high speed, and the leakage current at the time of off can be greatly reduced.

なお、本実施例では、高速コンパレータについて説明したが、制御用トランジスタを備えた増幅回路、例えば、差動増幅段を有する高速アンプなどにも適用できる。   In this embodiment, the high-speed comparator has been described. However, the present invention can be applied to an amplifier circuit including a control transistor, for example, a high-speed amplifier having a differential amplifier stage.

次に、本発明の実施例5に係る半導体集積回路及びそのレイアウト設計方法について、図面を参照して説明する。図8は半導体集積回路のレイアウト設計方法を示す動作フローチャート、図9は通常動作NANDゲートセルを示す回路図、図10は高速NANDゲートセルを示す回路図、図11は半導体集積回路を示す回路図である。   Next, a semiconductor integrated circuit and a layout design method thereof according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to the drawings. 8 is an operation flowchart showing a layout design method of a semiconductor integrated circuit, FIG. 9 is a circuit diagram showing a normal operation NAND gate cell, FIG. 10 is a circuit diagram showing a high-speed NAND gate cell, and FIG. 11 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit. .

以下、実施例1と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。   In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted, and only different portions are described.

図8に示すように、レイアウト設計方法の動作フローチャートでは、まず、素子特性情報、回路接続情報、プロセス情報、レイアウト情報等を参照してフロアプランによるレイアウトを行う(ステップS1)。   As shown in FIG. 8, in the operation flowchart of the layout design method, first, layout by a floor plan is performed with reference to element characteristic information, circuit connection information, process information, layout information, and the like (step S1).

次に、レイアウト情報にそって通常動作セルを配置する。配置するセルとしては、例えば、図9に示すように、MOSトランジスタの閾値電圧(Vth)の絶対値が0.3Vである通常動作NANDゲートセルNANDC1を用いる。なお、制御用Nch MOSトランジスタNS21は、ドレインとソース間が短絡され、ゲートには制御信号が入力されない。ここで、図示していないが、他の通常動作セルも制御用Nch MOSトランジスタのドレインとソース間が短絡され、ゲートには制御信号が入力されない。(ステップS2)。   Next, normal operation cells are arranged according to the layout information. As the cell to be arranged, for example, as shown in FIG. 9, a normal operation NAND gate cell NANDC1 in which the absolute value of the threshold voltage (Vth) of the MOS transistor is 0.3V is used. In the control Nch MOS transistor NS21, the drain and source are short-circuited, and no control signal is input to the gate. Although not shown here, the drain and source of the control Nch MOS transistor are also short-circuited in other normal operation cells, and no control signal is input to the gate. (Step S2).

続いて、配置された通常動作セルが高速動作仕様を満足するかの第1の動作速度判定を行う(ステップS3)。許容できる場合は、次のステップに進む。許容できない場合は、高速セルに置き換える。置き換えるセルとしては、例えば、図10に示すように、通常動作NANDゲートセルNANDC1と同じ占有面積を有し、且つ通常動作NANDゲートセルNANDC1を構成するトランジスタと同一形状で、トランジスタの閾値電圧(Vth)の絶対値が0.15Vである高速NANDゲートセルNANDC2を用いる(ステップS4)。   Subsequently, a first operation speed determination is performed as to whether the arranged normal operation cell satisfies the high-speed operation specification (step S3). If it is acceptable, go to the next step. If it is not acceptable, replace it with a fast cell. As a cell to be replaced, for example, as shown in FIG. 10, it has the same occupied area as the normal operation NAND gate cell NANDC1, and has the same shape as the transistor constituting the normal operation NAND gate cell NANDC1, and has a threshold voltage (Vth) of the transistor. A high-speed NAND gate cell NANDC2 having an absolute value of 0.15V is used (step S4).

次に、図11に示すように、半導体集積回路1cの高速ゲートセルへの置き換え領域(1回目)7aにあるセルは、例えば、通常動作インバータセルINVC1から高速インバータセルINVC2、通常動作NORゲートセルNORC1から高速NORゲートセルNORC2、通常動作NANDゲートセルNANDC1から高速NANDゲートセルNANDC2へそれぞれ置き換えられる。ここで、置き換えたセルには、制御回路6から出力された制御信号GS1が入力される。なお、通常動作インバータセルINVC1と高速インバータセルINVC2、通常動作NORゲートセルNORC1と高速NORゲートセルNORC2も同じ占有面積を有し、且つ構成するトランジスタも同一形状である。そして、レイアウト設計した部分の信号・電源配線の配置を行う(ステップS5)。   Next, as shown in FIG. 11, the cells in the replacement region (first time) 7a of the semiconductor integrated circuit 1c for the high-speed gate cell are, for example, from the normal operation inverter cell INVC1 to the high-speed inverter cell INVC2 and from the normal operation NOR gate cell NORC1. The high-speed NOR gate cell NORC2 and the normal operation NAND gate cell NANDC1 are replaced with the high-speed NAND gate cell NANDC2. Here, the control signal GS1 output from the control circuit 6 is input to the replaced cell. Note that the normal operation inverter cell INVC1 and the high-speed inverter cell INVC2, the normal operation NOR gate cell NORC1 and the high-speed NOR gate cell NORC2 have the same occupied area, and the transistors constituting the same also have the same shape. Then, the signal / power wiring of the layout designed part is arranged (step S5).

続いて、信号・電源配線の配線配置された通常動作セルが高速動作仕様を満足するかの第2の動作速度判定を行う(ステップS6)。許容できる場合は、ステップを終了する。許容できない場合は、高速セルに置き換える。置き換えるセルとしては、例えば、図11に示すように、半導体集積回路1cの高速ゲートセルへの置き換え領域(2回目)7bにあるセルは、例えば、通常動作インバータセルINVC1から高速インバータセルINVC2へ置き換えられる。(ステップS7)。   Subsequently, a second operation speed determination is performed as to whether or not the normal operation cell in which the signal / power supply lines are arranged satisfies the high-speed operation specification (step S6). If acceptable, end the step. If it is not acceptable, replace it with a fast cell. As the replacement cell, for example, as shown in FIG. 11, the cell in the replacement region (second time) 7b for the high-speed gate cell of the semiconductor integrated circuit 1c is replaced by, for example, the normal operation inverter cell INVC1 to the high-speed inverter cell INVC2. . (Step S7).

次に、高速ゲートセルへの置き換えたセルは、信号配線の配線配置を行い、制御回路6から出力された制御信号GS1と置き換えたセルとを接続する(ステップS8)。   Next, the cell replaced with the high-speed gate cell performs the wiring arrangement of the signal wiring and connects the replaced cell with the control signal GS1 output from the control circuit 6 (step S8).

上述したように、本実施例の半導体集積回路及びそのレイアウト設計方法では、まず、フロアプランによるレイアウトを行い、次に、通常動作セルを配置する。続いて、高速動作を要求される領域のセルを同じ占有面積を有し、且つ同一形状のトランジスタを有する高速セルに通常動作セル配置後及び信号・電源配線の配線配置後にそれぞれ置き換えている。このため、レイアウト設計領域の変更を伴わずに、セルの最適配置を行うことができ、且つ半導体集積回路の要求性能を満足させながら、回路全体の消費電流を抑制することができる。   As described above, in the semiconductor integrated circuit and the layout design method thereof according to the present embodiment, the layout is first performed according to the floor plan, and then the normal operation cells are arranged. Subsequently, the cells in the region requiring high-speed operation are replaced with high-speed cells having the same occupied area and having the same shape transistor after the normal operation cell arrangement and after the signal / power supply wiring arrangement. For this reason, it is possible to optimally arrange cells without changing the layout design area, and to suppress the current consumption of the entire circuit while satisfying the required performance of the semiconductor integrated circuit.

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the invention.

例えば、実施例では、論理回路やコンパレータを構成するトランジスタをMOSトランジスタで構成しているが、論理回路、コンパレータ、或いは増幅回路を構成するトランジスタをバイポーラトランジスタやBiCMOSで構成してもよい。   For example, in the embodiment, the transistors constituting the logic circuit and the comparator are composed of MOS transistors, but the transistors constituting the logic circuit, the comparator, and the amplifier circuit may be composed of a bipolar transistor and BiCMOS.

本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
(付記1) 高電位側電源に接続され、閾値電圧の絶対値を有するNch MOSトランジスタ及びPch MOSトランジスタをそれぞれ複数備える論理回路と、前記論理回路と低電位側電源の間に設けられ、前記閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により前記論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる制御用Nch MOSトランジスタとを具備する半導体集積回路。
The present invention can be configured as described in the following supplementary notes.
(Supplementary note 1) A logic circuit connected to a high potential side power supply and having a plurality of Nch MOS transistors and Pch MOS transistors each having an absolute value of a threshold voltage; provided between the logic circuit and the low potential side power supply; For controlling the logic circuit to stop the operation of the logic circuit by a control signal voltage that is larger than the absolute value of the threshold voltage inputted at the time of turning off and to operate the logic circuit by the control signal voltage inputted at the time of turning on A semiconductor integrated circuit comprising an Nch MOS transistor.

(付記2) 低電位側電源に接続され、閾値電圧の絶対値を有するNch MOSトランジスタ及びPch MOSトランジスタをそれぞれ複数備える論理回路と、前記論理回路と負の高電位側電源の間に設けられ、前記閾値電圧とは極性の異なる閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により前記論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる制御用Pch MOSトランジスタとを具備する半導体集積回路。 (Supplementary Note 2) A logic circuit that is connected to a low-potential side power supply and has a plurality of Nch MOS transistors and Pch MOS transistors each having an absolute value of a threshold voltage, and is provided between the logic circuit and the negative high-potential side power supply, The control signal voltage that has a threshold voltage different in polarity from the threshold voltage, stops the operation of the logic circuit by a control signal voltage that is larger than the absolute value of the threshold voltage that is input when turned off, and that is input when turned on And a control Pch MOS transistor for operating the logic circuit.

(付記3) 高電位側電源に接続され、閾値電圧の絶対値を有するNch MOSトランジスタ及びPch MOSトランジスタをそれぞれ複数備える増幅部と、前記増幅部と低電位側電源の間に設けられ、前記閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により前記増幅部の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記増幅部を動作させる制御用Nch MOSトランジスタとを具備する半導体集積回路。 (Supplementary Note 3) An amplifying unit that is connected to a high-potential-side power supply and includes a plurality of Nch MOS transistors and Pch MOS transistors each having an absolute value of a threshold voltage, and provided between the amplifying unit and the low-potential-side power source, Control for stopping the operation of the amplifying unit by a control signal voltage having a voltage and larger than the absolute value of the threshold voltage inputted at the time of off, and operating the amplifying unit by the control signal voltage inputted at the time of on A semiconductor integrated circuit comprising an Nch MOS transistor.

(付記4) 素子情報、回路接続情報、プロセス情報、レイアウト情報を参照してフロアプランのよるレイアウトを行うステップと、前記レイアウト情報にそって通常動作セルを配置するステップと、配置された前記通常動作セルが、高速動作仕様を満足するかの第1の動作速度判定を行い、許容できない場合には、閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる制御用Nch MOSトランジスタを備え、前記通常動作セルと同じ占有面積で、且つ同一形状のトランジスタを有する高速セルに置き換えるステップと、前記レイアウト情報にそって信号・電源配線を配線配置するステップと、配置配線された前記通常動作セルが、前記高速動作仕様を満足するかの第2の動作速度判定を行い、許容できない場合には、前記閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により前記論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる前記制御用Nch MOSトランジスタを備え、前記通常動作セルと同じ占有面積で、且つ同一形状のトランジスタを有する前記高速セルに置き換え、前記高速セルに信号配線を配線配置するステップとを具備する半導体集積回路のレイアウト設計方法。 (Additional remark 4) The step which performs layout by a floor plan with reference to element information, circuit connection information, process information, layout information, the step which arrange | positions a normal operation cell according to the said layout information, The said normal arranged A first operation speed determination is made as to whether the operation cell satisfies the high-speed operation specification. If the operation cell is unacceptable, the control cell voltage has a threshold voltage and is greater than the absolute value of the threshold voltage input when the operation cell is off. A control Nch MOS transistor for stopping the operation of the logic circuit and operating the logic circuit by the control signal voltage input when turned on, and having the same occupied area and the same shape as the normal operation cell A step of replacing with a high-speed cell, a step of laying out signal / power supply wiring in accordance with the layout information, and a placement If the wired normal operation cell satisfies the high-speed operation specification, a second operation speed determination is performed. If the normal operation cell is not allowable, the normal operation cell has the threshold voltage and the absolute value of the threshold voltage input when turned off. The control Nch MOS transistor for stopping the operation of the logic circuit by a control signal voltage larger than the value and operating the logic circuit by the control signal voltage inputted at the time of ON, and having the same occupied area as the normal operation cell And a layout design method for a semiconductor integrated circuit, comprising: replacing the high-speed cell having a transistor with the same shape, and arranging a signal wiring in the high-speed cell.

本発明の実施例1に係る半導体集積回路を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る制御用Nch MOSトランジスタのゲートに入力される制御信号レベルを示す図。The figure which shows the control signal level input into the gate of the control Nch MOS transistor which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る半導体集積回路を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施例2に係る制御用Nch MOSトランジスタのゲートに入力される制御信号レベルを示す図。The figure which shows the control signal level input into the gate of the control Nch MOS transistor which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る半導体集積回路を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施例3に係る制御用Pch MOSトランジスタのゲートに入力される制御信号レベルを示す図。The figure which shows the control signal level input into the gate of the control Pch MOS transistor which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係るコンパレータを示す回路図Circuit diagram showing a comparator according to Embodiment 4 of the present invention. 本発明の実施例5に係る半導体集積回路のレイアウト設計方法を示す動作フローチャート。10 is an operation flowchart showing a layout design method for a semiconductor integrated circuit according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の実施例5に係る通常動作NANDゲートセルを示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram showing a normal operation NAND gate cell according to Embodiment 5 of the present invention; 本発明の実施例5に係る高速NANDゲートセルを示す回路図。FIG. 9 is a circuit diagram showing a high-speed NAND gate cell according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の実施例5に係る半導体集積回路を示す回路図。FIG. 9 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、1a、1b、1c 半導体集積回路
2、2a、2b、2c NANDゲート
4 コンパレータ
5 フリップフロップ
7a 高速ゲートセルへの置き換え領域(1回目)
7b 高速ゲートセルへの置き換え領域(2回目)
11、11a 初段部
10、10a NANDゲート部
11 高速NANDゲート部
12 低消費電力用NANDゲート部
13 増幅部
A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4 入力信号
GS1、GS2、GS3、GS4 制御信号
INVC1 通常動作インバータセル
INVC2 高速インバータセル
N1、N2、N11、N12、N21、N22、N31、N32、N41、N42 Nch MOSトランジスタ
NANDC1 通常動作NANDゲートセル
NANDC2 高速NANDゲートセル
NORC1 通常動作NORゲートセル
NORC2 高速NORゲートセル
NS1、NS3、NS11、NS21 制御用Nch MOSトランジスタ
Out1、Out1a、Out2、Out3、Out4 出力信号
P1、P2、P11、P12、P21、P22、P31、P32、P41、P42 Pch MOSトランジスタ
PS31 制御用Pch MOSトランジスタ
Vdd 高電位側電源
Vin 入力電圧
Vref 基準電位
Vss 低電位側電源
1, 1a, 1b, 1c Semiconductor integrated circuit 2, 2a, 2b, 2c NAND gate 4 Comparator 5 Flip-flop 7a Replacement region for high-speed gate cell (first time)
7b Replacement area for high-speed gate cells (second time)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 11a First stage part 10, 10a NAND gate part 11 High speed NAND gate part 12 Low power consumption NAND gate part 13 Amplification part A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3, B4 Input signal GS1, GS2, GS3, GS4 Control signal INVC1 Normal operation inverter cell INVC2 High speed inverter cells N1, N2, N11, N12, N21, N22, N31, N32, N41, N42 Nch MOS transistor NANDC1 Normal operation NAND gate cell NANDC2 Normal operation NOR gate cell NORC2 High speed NOR gate cells NS1, NS3, NS11, NS21 Nch MOS transistors for control Out1, Out1a, Out2, Out3, Out4 Output signals P1, P2, P11, P12, P21 P22, P31, P32, P41, P42 Pch MOS transistor PS31 control Pch MOS transistor Vdd high-potential-side power supply Vin input voltage Vref reference potential Vss low potential side power supply

Claims (5)

高電位側電源に接続された論理回路と、
前記論理回路と低電位側電源の間に設けられ、閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により前記論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる制御用トランジスタと
を具備することを特徴とする半導体集積回路。
A logic circuit connected to the high potential side power supply;
Provided between the logic circuit and the low-potential side power supply, has a threshold voltage, stops the operation of the logic circuit by a control signal voltage larger than the absolute value of the threshold voltage input when turned off, and inputs when turned on And a control transistor for operating the logic circuit by the control signal voltage.
高電位側電源に接続され、第1の閾値電圧の絶対値を有するNch MOSトランジスタ及びPch MOSトランジスタをそれぞれ複数備える第1の論理回路と、
前記第1の論理回路と低電位側電源の間に設けられ、前記第1の閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記第1の閾値電圧の絶対値よりも大きな第1の制御信号電圧により前記第1の論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記第1の制御信号電圧により前記第1の論理回路を動作させる第1の制御用Nch MOSトランジスタと、
高電位側電源に接続され、第1の閾値電圧の絶対値よりも大きな第2の閾値電圧の絶対値を有するNch MOSトランジスタ及びPch MOSトランジスタをそれぞれ複数備える第2の論理回路と、
前記第2の論理回路と低電位側電源の間に設けられ、前記第2の閾値電圧を有し、前記第1の制御信号とは異なる第2の制御信号が入力され、オフ時に入力される前記第2の制御信号電圧により前記第2の論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記第2の制御信号電圧により前記第2の論理回路を動作させる第2の制御用Nch MOSトランジスタと
を具備することを特徴とする半導体集積回路。
A first logic circuit connected to a high-potential-side power supply and including a plurality of Nch MOS transistors and Pch MOS transistors each having an absolute value of a first threshold voltage;
A first control signal voltage that is provided between the first logic circuit and the low-potential-side power supply, has the first threshold voltage, and is larger than the absolute value of the first threshold voltage that is input when turned off. To stop the operation of the first logic circuit, and to operate the first logic circuit by the first control signal voltage input when turned on,
A second logic circuit connected to a high-potential side power supply and including a plurality of Nch MOS transistors and Pch MOS transistors each having an absolute value of a second threshold voltage larger than the absolute value of the first threshold voltage;
A second control signal that is provided between the second logic circuit and the low-potential-side power supply, has the second threshold voltage, and is different from the first control signal, and is input when turned off. The second control Nch MOS transistor which stops the operation of the second logic circuit by the second control signal voltage and operates the second logic circuit by the second control signal voltage inputted at the time of ON. A semiconductor integrated circuit comprising:
低電位側電源に接続された論理回路と、
前記論理回路と負の高電位側電源の間に設けられ、閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により前記論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる制御用トランジスタと
を具備することを特徴とする半導体集積回路。
A logic circuit connected to the low potential side power supply;
Provided between the logic circuit and the negative high-potential side power supply, has a threshold voltage, and stops the operation of the logic circuit by a control signal voltage larger than the absolute value of the threshold voltage input when turned off. A semiconductor integrated circuit, comprising: a control transistor that operates the logic circuit by the control signal voltage that is sometimes input.
高電位側電源に接続された増幅部と、
前記増幅部と低電位側電源の間に設けられ、閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により前記増幅部の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記増幅部を動作させる制御用トランジスタと
を具備することを特徴とする半導体集積回路。
An amplifier connected to the high-potential side power supply;
Provided between the amplifying unit and the low-potential side power supply, has a threshold voltage, stops the operation of the amplifying unit by a control signal voltage larger than the absolute value of the threshold voltage input when turned off, and inputs when turned on And a control transistor for operating the amplifier by the control signal voltage.
素子情報、回路接続情報、プロセス情報、レイアウト情報を参照してフロアプランのよるレイアウトを行うステップと、
前記レイアウト情報にそって通常動作セルを配置するステップと、
配置された前記通常動作セルが、高速動作仕様を満足するかの第1の動作速度判定を行い、許容できない場合には、閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる制御用トランジスタを備え、前記通常動作セルと同じ占有面積で、且つ同一形状のトランジスタを有する高速セルに置き換えるステップと、
前記レイアウト情報にそって信号・電源配線を配線配置するステップと、
配線配置された前記通常動作セルが、前記高速動作仕様を満足するかの第2の動作速度判定を行い、許容できない場合には、前記閾値電圧を有し、オフ時に入力される前記閾値電圧の絶対値よりも大きな制御信号電圧により前記論理回路の動作を停止させ、オン時に入力される前記制御信号電圧により前記論理回路を動作させる前記制御用トランジスタを備え、前記通常動作セルと同じ占有面積で、且つ同一形状のトランジスタを有する前記高速セルに置き換え、前記高速セルに信号配線を配線配置するステップと
を具備することを特徴とする半導体集積回路のレイアウト設計方法。
A step of performing layout according to a floor plan with reference to element information, circuit connection information, process information, layout information,
Arranging normal operation cells in accordance with the layout information;
A first operation speed determination is made as to whether or not the arranged normal operation cell satisfies the high-speed operation specification. If the normal operation cell is not acceptable, the normal operation cell has a threshold voltage, and is based on an absolute value of the threshold voltage input when turned off. And a control transistor for stopping the operation of the logic circuit by a large control signal voltage and operating the logic circuit by the control signal voltage inputted at the time of ON, having the same occupied area as the normal operation cell and having the same shape Replacing a fast cell with a transistor;
Wiring the signal / power wiring along the layout information; and
The normal operation cell arranged in wiring performs a second operation speed determination as to whether or not the high-speed operation specification is satisfied. If the normal operation cell is not allowable, the normal operation cell has the threshold voltage and is input when the threshold voltage is off. The control transistor for stopping the operation of the logic circuit by a control signal voltage larger than an absolute value and for operating the logic circuit by the control signal voltage inputted at the time of ON is provided with the same occupied area as the normal operation cell. And a layout design method for a semiconductor integrated circuit, comprising: replacing the high-speed cell having a transistor with the same shape, and arranging a signal wiring in the high-speed cell.
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