JP2540178B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JP2540178B2
JP2540178B2 JP62333717A JP33371787A JP2540178B2 JP 2540178 B2 JP2540178 B2 JP 2540178B2 JP 62333717 A JP62333717 A JP 62333717A JP 33371787 A JP33371787 A JP 33371787A JP 2540178 B2 JP2540178 B2 JP 2540178B2
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【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段 作用 実施例 本発明の実施例(第1〜3図) 発明の効果 〔概 要〕 半導体集積回路に関し、 負荷となる容量を減少させて実装密度の向上を図ると
ともに、配線抵抗を減少させて応答速度の高速化を図っ
た半導体集積回路を提供することを目的とし、 複数の論理演算ブロックと一つのクロックバッファと
を有し、前記論理演算ブロックのそれぞれは、入力ゲー
ト部、出力バッファ、一導電型の伝達トランジスタ及び
他導電型のプリチャージトランジスタを備え、前記入力
ゲート部は、複数の入力信号を論理演算して所定の選択
信号を生成し、前記伝達トランジスタは、ゲートに前記
選択信号を受けるとともに、ソース又はドレインの一方
に前記クロックバッファから出力されるクロック信号を
受け、かつ、ソース又はドレインの他方を前記出力バッ
ファの入力側に接続し、前記プリチャージトランジスタ
は、ゲートに前記クロック信号の逆相信号を受け、ドレ
インをHレベル相当の電源電位に接続するとともに、ソ
ースを前記出力バッファの入力側に接続し、前記出力バ
ッファは、前記クロック信号に同期して前記選択信号と
同一論理の信号を出力することを特徴とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Table of Contents] Outline Industrial field of use Conventional technology Problems to be solved by the invention Means for solving problems Problems Working Examples Working examples of the present invention (Figs. 1 to 3) [Advantages of the Invention] [Outline] Regarding a semiconductor integrated circuit, it is intended to provide a semiconductor integrated circuit in which load capacitance is reduced to improve packaging density, and wiring resistance is reduced to increase response speed. For the purpose of, a plurality of logical operation blocks and one clock buffer are provided, and each of the logical operation blocks includes an input gate unit, an output buffer, a one conductivity type transfer transistor and another conductivity type precharge transistor. The input gate unit logically operates a plurality of input signals to generate a predetermined selection signal, and the transfer transistor receives the selection signal at its gate and One of a source and a drain receives a clock signal output from the clock buffer, and the other of the source and the drain is connected to an input side of the output buffer, and the precharge transistor has a gate which is an inverse of the clock signal. A phase signal is received, a drain is connected to a power supply potential equivalent to H level, a source is connected to an input side of the output buffer, and the output buffer is a signal having the same logic as the selection signal in synchronization with the clock signal. Is output.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、半導体集積回路に係り、詳しくは、多数の
単純な回路パターンが繰返されて構成された繰返し回
路、例えばゲートアレイやプログラマブル・ロジック・
アレイ等の半導体集積回路に関する。
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly, to a repetitive circuit configured by repeating a large number of simple circuit patterns, such as a gate array or a programmable logic circuit.
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit such as an array.

近時、半導体集積回路は集積化が容易なディジタル値
を扱ういわゆるディジタル集積回路が主流をなしてお
り、扱うデータ量の増加に伴って、処理速度の高速化が
要求されている。例えば、半導体記憶装置、いわゆるメ
モリでは容量がメガビットの時代となり、データの入出
力に要する時間が無視できない。この場合、所定のメモ
リセルを選択するアドレスデコーダを構成するゲート素
子の数も増加して半導体集積回路のチップ面積に占める
割合が大きくなっており、チップ上の配線抵抗や分布容
量等による処理速度の低下が発生することもある。この
ような高い集積密度の半導体集積回路は単純な回路パタ
ーンの繰り返しにより実現されており、メモリの他、ゲ
ート・アレイやプログラマブル・ロジック・アレイ等各
種のアレイロジックが実用化されている。
In recent years, so-called digital integrated circuits that handle digital values that are easy to integrate have become the mainstream of semiconductor integrated circuits, and higher processing speeds are required as the amount of data to be handled increases. For example, in semiconductor memory devices, so-called memories, the capacity is in the megabit era, and the time required for data input / output cannot be ignored. In this case, the number of gate elements forming the address decoder for selecting a predetermined memory cell is also increasing, and the ratio of the gate element to the chip area of the semiconductor integrated circuit is increasing, and the processing speed due to the wiring resistance and distributed capacitance on the chip is increased. May decrease. Such a semiconductor integrated circuit having a high integration density is realized by repeating a simple circuit pattern, and various array logics such as a gate array and a programmable logic array have been put to practical use in addition to a memory.

また、ディジタル信号処理は、一般に基準となるタイ
ミングを指示するクロック信号に基づいて行われてお
り、前述のアドレスデコーダでは外部アドレスデータが
確定した後、クロック信号のタイミングに従って所定の
メモリセルが選択されている。このようなクロック信号
のタイミングはディジタル信号処理系が複雑かつ高速に
なるほど重要であり、わずかなタイミングのずれ、すな
わち、配線の抵抗、容量負荷等によるディレイがあって
も処理系に及ぼす影響は大きく、場合によっては正常な
処理が行われないこともある。したがって、クロック信
号のタイミングにディレイが発生する要因となる配線抵
抗および容量負荷等を減少させることに工夫が払われて
いる。
In addition, digital signal processing is generally performed based on a clock signal that indicates a reference timing. In the above address decoder, after the external address data is determined, a predetermined memory cell is selected according to the timing of the clock signal. ing. The timing of such a clock signal is more important as the digital signal processing system becomes more complicated and faster, and even if there is a slight timing deviation, that is, a delay due to wiring resistance, capacitive load, etc., it has a great influence on the processing system. , In some cases, normal processing may not be performed. Therefore, some efforts have been made to reduce the wiring resistance, the capacitive load, and the like that cause a delay in the timing of the clock signal.

また、半導体集積回路を構成するロジックにはある限
られた時間、例えばクロック信号がHレベルの期間のみ
出力の論理レベルを保持するいわゆるダイナミックロジ
ックも用いられており、このようなダイナミックロジッ
クではクロック信号の速度に追従してディジタル処理が
行われるため、処理速度を向上させるためにはロジック
回路をクロック信号に対して速やかに応答させる必要が
ある。
In addition, a so-called dynamic logic that holds an output logic level only for a limited time, for example, a period when a clock signal is at an H level, is also used in a logic that configures a semiconductor integrated circuit. Since the digital processing is performed following the speed of, the logic circuit must promptly respond to the clock signal in order to improve the processing speed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種の半導体集積回路としては、例えば、前
述のようなメモリセルを選択するアドレスデコーダがあ
る。このアドレスデコーダではメモリセルを選択するタ
イミングを指示するクロック信号が入力されており、ク
ロック信号はアドレスデコーダを構成する各ゲート素子
の入力端子に導かれる。すなわち、一つのクロック信号
は多数のゲート素子に入力されており、MOSトランジス
タで構成されたゲートの場合は入力容量が大きいことか
らクロック信号をドライブする回路(以下、クロックド
ライバという)の負荷容量が増大する。したがって、高
速動作が要求された場合、ゲート幅を大きくして大きな
負荷電流を扱うことのできる高速用MOSトランジスタが
用いられ、レイアウト上もクロックドライバから各ゲー
ト素子までの距離がなるべく均等で最小となるように配
慮して設計されている。
As a conventional semiconductor integrated circuit of this type, for example, there is an address decoder for selecting a memory cell as described above. A clock signal for instructing the timing of selecting a memory cell is input to this address decoder, and the clock signal is guided to the input terminal of each gate element forming the address decoder. That is, one clock signal is input to many gate elements, and in the case of a gate composed of MOS transistors, the input capacitance is large, so the load capacitance of the circuit that drives the clock signal (hereinafter referred to as the clock driver) Increase. Therefore, when high-speed operation is required, a high-speed MOS transistor that can handle a large load current by increasing the gate width is used, and the distance from the clock driver to each gate element should be as even and minimum as possible in layout. It is designed with consideration.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、このような従来の半導体集積回路にあ
っては、高速動作が要求された場合、ゲート幅を大きく
した高速用MOSトランジスタを用いていたため、実装密
度をより高めて配線抵抗や容量負荷を減少させることは
困難であるという問題点があった。
However, in such a conventional semiconductor integrated circuit, when high-speed operation is required, a high-speed MOS transistor with a large gate width is used, so that the packaging density is further increased to reduce wiring resistance and capacitive load. There was a problem that it was difficult to do.

すなわち、ゲート幅を大きくして高速動作させること
は素子自体の面積が大きくなることを意味している。ま
た、レイアウト上の制約も多く、場合によってはチップ
面積を有効に利用できないこともあり、実装密度の向上
には限界がある。
That is, increasing the gate width and operating at high speed means increasing the area of the device itself. Further, there are many restrictions on the layout, and in some cases, the chip area cannot be effectively used, and there is a limit to the improvement of the packaging density.

そこで本発明は、負荷容量を減少させて実装密度の向
上を図るとともに、配線抵抗を減少させて応答速度の高
速化を図った半導体集積回路を提供することを目的とし
ている。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit in which the load capacitance is reduced to improve the packaging density and the wiring resistance is reduced to increase the response speed.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明による半導体集積回路は上記目的達成のため、
複数の論理演算ブロックと一つのクロックバッファとを
有し、前記論理演算ブロックのそれぞれは、入力ゲート
部、出力バッファ、一導電型の伝達トランジスタ及び他
導電型のプリチャージトランジスタを備え、前記入力ゲ
ート部は、複数の入力信号を論理演算して所定の選択信
号を生成し、前記伝達トランジスタは、ゲートに前記選
択信号を受けるとともに、ソース又はドレインの一方に
前記クロックバッファから出力されるクロック信号を受
け、かつ、ソース又はドレインの他方を前記出力バッフ
ァの入力側に接続し、前記プリチャージトランジスタ
は、ゲートに前記クロック信号の逆相信号を受け、ドレ
インをHレベル相当の電源電位に接続するとともに、ソ
ースを前記出力バッファの入力側に接続し、前記出力バ
ッファは、前記クロック信号に同期して前記選択信号と
同一論理の信号を出力することを特徴とする。又は、複
数の論理演算ブロックと一つのクロックバッファとを有
し、前記論理演算ブロックのそれぞれは、入力ゲート
部、出力バッファ、一導電型の伝達トランジスタ及び他
導電型のプリディスチャージトランジスタを備え、前記
入力ゲート部は、複数の入力信号を論理演算して所定の
選択信号を生成し、前記伝達トランジスタは、ゲートに
前記選択信号を受けるとともに、ソース又はドレインの
一方に前記クロックバッファから出力されるクロック信
号を受け、かつ、ソース又はドレインの他方を前記出力
バッファの入力側に接続し、前記プリディスチャージト
ランジスタは、ゲートに前記クロック信号の逆相信号を
受け、ドレインをLレベル相当の電源電位に接続すると
ともに、ソースを前記出力バッファの入力側に接続し、
前記出力バッファは、前記クロック信号に同期して前記
選択信号と同一論理の信号を出力することを特徴とす
る。
The semiconductor integrated circuit according to the present invention achieves the above object,
The logic operation block includes a plurality of logic operation blocks and one clock buffer, each of the logic operation blocks includes an input gate unit, an output buffer, a transfer transistor of one conductivity type, and a precharge transistor of another conductivity type. The unit logically operates a plurality of input signals to generate a predetermined selection signal, and the transfer transistor receives the selection signal at a gate and receives a clock signal output from the clock buffer at one of a source and a drain. The precharge transistor receives the other of the source and the drain to the input side of the output buffer, receives the reverse phase signal of the clock signal at the gate, and connects the drain to the power supply potential corresponding to the H level. , The source is connected to the input side of the output buffer, and the output buffer is In synchronization with the click signal and outputs a signal of the selection signal the same logic. Alternatively, it has a plurality of logical operation blocks and one clock buffer, each of the logical operation blocks includes an input gate unit, an output buffer, a transfer transistor of one conductivity type and a pre-discharge transistor of another conductivity type, The input gate unit logically operates a plurality of input signals to generate a predetermined selection signal, and the transfer transistor receives the selection signal at a gate and outputs a clock output from the clock buffer to one of a source and a drain. A signal is received, and the other one of the source and the drain is connected to the input side of the output buffer, the pre-discharge transistor receives the signal in reverse phase of the clock signal at the gate, and the drain is connected to the power supply potential corresponding to the L level. And connect the source to the input side of the output buffer,
The output buffer outputs a signal having the same logic as the selection signal in synchronization with the clock signal.

〔作 用〕(Operation)

このような構成において、まず、一つの論理演算ブロ
ックの動作に着目すると、クロック信号のHレベル期間
では、プリチャージトランジスタがオンするため、出力
バッファの入力側がHレベル相当の電源電位にプリチャ
ージされ、Hレベルになる。いま、入力ゲート部で選択
信号が生成されたとすると、この選択信号を受けて伝達
トランジスタがオンし、クロック信号のレベル(Hレベ
ル)が出力バッファの入力側に伝達されようとするが、
同入力側はすでにHレベルにプリチャージされているた
め、伝達トランジスタから同入力側への電流、すなわち
クロックバッファからの駆動電流は流れない。かかる状
態は、すべての論理演算ブロックについても同様であ
る。
In such a configuration, first, focusing on the operation of one logical operation block, since the precharge transistor is turned on during the H level period of the clock signal, the input side of the output buffer is precharged to the power supply potential equivalent to the H level. , H level. Now, assuming that a selection signal is generated in the input gate unit, the transmission transistor is turned on upon receiving this selection signal, and the level (H level) of the clock signal is about to be transmitted to the input side of the output buffer.
Since the input side is already precharged to the H level, the current from the transfer transistor to the input side, that is, the drive current from the clock buffer does not flow. This state is the same for all logical operation blocks.

一方、クロック信号のLレベル期間では、プリチャー
ジトランジスタ又はプリディスチャージトランジスタが
すべてオフ状態になる。いま、一つの入力ゲート部で選
択信号が生成されたとすると、この選択信号を受けて伝
達トランジスタがオンするが、現在のクロック信号はL
レベルであるから、このLレベルに向けて出力バッファ
の入力側の電荷が引き抜かれる。すなわち、出力バッフ
ァの入力側からクロックバッファに向けて放電電流が流
れる。この放電電流は、クロックバッファの負荷電流で
あるので、結局、クロックバッファによって出力バッフ
ァの入力側(負荷容量)が駆動されることになる。ここ
で、クロックバッファの駆動負荷の大きさは、オン状態
の伝達トランジスタの個数で決まり、その個数は常に1
個であるから、駆動負荷はきわめて小さな値である。し
たがって、本願発明によれば、クロックバッファの駆動
負荷がきわめて小さいので、動作速度を犠牲にすること
なく、クロックバッファのサイズを縮小できる。又は、
同一のサイズであれば、より一層の高速動作を達成でき
る。
On the other hand, during the L level period of the clock signal, all the precharge transistors or the predischarge transistors are turned off. Now, assuming that a selection signal is generated by one input gate unit, the transmission transistor is turned on in response to this selection signal, but the current clock signal is L
Since this is a level, the charge on the input side of the output buffer is extracted toward this L level. That is, the discharge current flows from the input side of the output buffer toward the clock buffer. Since this discharge current is the load current of the clock buffer, the input side (load capacity) of the output buffer is eventually driven by the clock buffer. Here, the driving load of the clock buffer is determined by the number of transfer transistors in the ON state, and the number is always 1
Since they are individual, the driving load is a very small value. Therefore, according to the present invention, since the driving load of the clock buffer is extremely small, the size of the clock buffer can be reduced without sacrificing the operating speed. Or
With the same size, a higher speed operation can be achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に基づいて説明するが、説明の都
合上、最初に、第1図を参照しながら本実施例で用いる
基本ロジックを説明する。第1図において、図中(a)
はLレベルを伝達する基本ロジックであり、図中(b)
はHレベルを伝達する基本ロジックである。これらは基
本ロジックを形成するMOSトランジスタの特性を考慮し
た場合、LレベルおよびHレベルの伝達にそれぞれ適し
た構成とすることが望ましいためであるが、詳細は後述
する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. For convenience of description, first, the basic logic used in this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, (a) in the figure
Is a basic logic for transmitting the L level, and is shown in FIG.
Is a basic logic for transmitting H level. This is because it is desirable to have a configuration suitable for each of the L level and H level transmissions in consideration of the characteristics of the MOS transistor forming the basic logic, which will be described later in detail.

第1図(a)は基本ロジックであり、データ信号INは
Nチャネル(以下、単にNchという)のMOSトランジスタ
(以下、単にTrという)1のゲートに接続されており、
Tr1のソースにはクロック信号CK1が入力される。Tr1の
ドレインからは出力信号OUTが取り出され、Tr1のドレイ
ンにはPチャネル(以下、単にPchという)のTr2のソー
スが接続される。Tr2のドレインには高レベルの電源電
圧Vccが印加され、Tr2のゲートにはクロック信号▲
▼が入力される。なお、出力信号OUTは後段のTrのゲ
ート容量をドライブするものであるが、図中ではこの後
段のTrは省略してある。Tr2はクロック信号▲▼
がLレベルの期間導通し、後段のTrのゲート容量を予め
プリチャージして出力信号OUTをHレベル、すなわち電
源電圧Vccにする。
FIG. 1 (a) shows the basic logic, in which the data signal IN is connected to the gate of an N-channel (hereinafter simply referred to as Nch) MOS transistor (hereinafter simply referred to as Tr) 1,
The clock signal CK1 is input to the source of Tr1. The output signal OUT is taken out from the drain of Tr1, and the source of Tr2 of P channel (hereinafter simply referred to as Pch) is connected to the drain of Tr1. A high level power supply voltage Vcc is applied to the drain of Tr2, and a clock signal ▲ is applied to the gate of Tr2.
▼ is entered. The output signal OUT drives the gate capacitance of the Tr at the latter stage, but the Tr at the latter stage is omitted in the figure. Tr2 is a clock signal ▲ ▼
Becomes conductive during the L level, and the gate capacitance of the subsequent Tr is precharged to set the output signal OUT to the H level, that is, the power supply voltage Vcc.

いま、データ信号INがHレベルであるとき、クロック
信号CK1がLレベルになるとTr1が導通し、後段のTrにプ
リチャージされた電荷はTr1のチャネルを通りクロック
信号CK1のドライバへ放出される。すなわち、Tr1が導通
したときのみ後段のTrゲート容量がクロック信号CK1の
負荷となり、クロック信号CK1がLレベルの期間だけ出
力信号OUTがLレベルとなる。一方、Tr1が絶縁状態のと
きはクロック信号CK1と出力信号OUTの間は遮断されてお
り、後段のTrのゲート容量はクロック信号CK1の負荷と
はならない。すなわち、Tr1が導通したとき、換言する
とデータ信号INがHレベルでかつクロック信号CK1がL
レベルとなったときのみ、後段のTrがクロック信号CK1
の負荷となる。したがって、データ信号INがLレベルで
後段に伝達する必要がないときは後段のTrのゲート容量
がクロック信号CK1の負荷とならない。すなわち、信号
データがHレベルとなって後段に伝達する必要があると
きのみ、クロック信号CK1に負荷が加わるのでクロック
信号CK1をドライブする回路(以下、単にクロックドラ
イバという)の負荷を軽減することができる。その結
果、クロックドライバを形成するTrを特別に大型化させ
る必要がなくなり、チップ専有面積を削減することがで
きるとともに、レイアウト上の自由度を拡大することが
できる。すなわち、高速動作を行いつつ実装密度の向上
を図ることを意図するものである。
Now, when the data signal IN is at the H level and the clock signal CK1 becomes the L level, the Tr1 becomes conductive, and the charges precharged in the Tr at the subsequent stage are discharged to the driver of the clock signal CK1 through the channel of the Tr1. That is, the Tr gate capacitance in the subsequent stage becomes the load of the clock signal CK1 only when Tr1 is conductive, and the output signal OUT becomes L level only while the clock signal CK1 is L level. On the other hand, when Tr1 is in the insulated state, the clock signal CK1 and the output signal OUT are cut off, and the gate capacitance of the subsequent Tr does not become a load of the clock signal CK1. That is, when Tr1 becomes conductive, in other words, the data signal IN is at H level and the clock signal CK1 is at L level.
Only when the level becomes the level, the Tr in the latter stage receives the clock signal CK1.
Becomes a load of. Therefore, when it is not necessary to transmit the data signal IN at the L level to the subsequent stage, the gate capacitance of the subsequent Tr does not become a load of the clock signal CK1. That is, since the load is added to the clock signal CK1 only when the signal data needs to be transmitted to the H level and transmitted to the subsequent stage, the load on the circuit that drives the clock signal CK1 (hereinafter, simply referred to as the clock driver) can be reduced. it can. As a result, it is not necessary to particularly increase the size of the Tr forming the clock driver, the area occupied by the chip can be reduced, and the degree of freedom in layout can be increased. That is, it is intended to improve the packaging density while performing a high speed operation.

第1図(b)は同図(a)がLレベルを伝達するロジ
ックであったのに対し、Hレベルを伝達するものであ
り、基本的な考え方は同一である。但し、同図(a)で
はTr1がクロック信号CK1に基づいてデータ信号INを伝達
するNchのトランジスタ(以下、トランスファトランジ
スタ:TFTrという)であったのに対し、同図(b)ではT
FTrとしてPchのTr11が設けられる。また、同図(a)で
はTr2がプリチャージを行うPchのトランジスタ(以下、
プリチャージトランジスタ:PCTrという)であったのに
対し、同図(b)では出力信号OUTを予めLレベル(GND
電位)に設定するプリディスチャージトランジスタ(以
下、PDTrという)としてNchのTr12が設けられる。この
場合、クロック信号CK2がHレベルの期間にプリディス
チャージを行っておき、データ信号▲▼がLレベル
でクロック信号▲▼がHレベルとなると、出力信
号OUTがHレベルとなる。すなわち、Tr11が導通したと
きのみ、クロック信号CK1に対して後段のTrのゲート容
量が負荷となり、Tr11が遮断状態のときは負荷とならな
い。したがって、同図(a)と同一の効果が期待でき
る。
1 (b) is a logic for transmitting L level, whereas FIG. 1 (a) is for transmitting H level, and the basic idea is the same. However, in the figure (a), Tr1 is an Nch transistor (hereinafter referred to as a transfer transistor: TFTr) that transmits the data signal IN based on the clock signal CK1, whereas in the figure (b), T1
Pch Tr11 is provided as the FTr. Further, in FIG. 4A, Tr2 is a Pch transistor (hereinafter,
Although it was a pre-charge transistor: PCTr), the output signal OUT was previously set to L level (GND) in the same figure (b).
An Nch Tr12 is provided as a pre-discharge transistor (hereinafter referred to as PDTr) set to a potential). In this case, when the clock signal CK2 is at the H level, pre-discharge is performed, and when the data signal ▼ is at the L level and the clock signal ▲ is at the H level, the output signal OUT is at the H level. That is, the gate capacitance of the Tr in the latter stage with respect to the clock signal CK1 becomes a load only when Tr11 is conductive, and does not become a load when Tr11 is in the cutoff state. Therefore, the same effect as that of FIG.

以下、上記基本ロジックを用いた実施例を説明する。 An embodiment using the above basic logic will be described below.

第2図は本発明に係る半導体集積回路の実施例を示す
図であり、基本ロジックをメモリセルのアドレスデコー
ダに適用したものである。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the present invention, in which the basic logic is applied to an address decoder of a memory cell.

まず、構成を説明する。第2図(a)において、21は
NAND型アドレスデコーダであり、NAND型アドレスデコー
ダ21は多数のデコーダ(論理演算ブロック)22a〜22nか
ら構成される。デコーダ22aは2入力のANDゲート(入力
ゲート部)23a、NchのMOSトランジスタ(一導電型の伝
達トランジスタ;以下、TFTrと略す)24a、PchのMOSト
ランジスタ(他導電型のプリチャージトランジスタ;以
下、PCTrと略す)25aおよび出力バッファ26aからなる。
ANDゲート23aの入力にはアドレス信号がそれぞれ入力さ
れ、各アドレス信号がHレベルになったときのみANDゲ
ート23aの出力がHレベルとなる。ANDゲート23aの出力
はTFTr24aのゲートに接続されており、TFTr24aのドレイ
ンには出力バッファ26aの入力端子が接続される。出力
バッファ26aの入力端子にはPCTr25aのソースが接続さ
れ、PCTr25aのドレインには電源電圧Vccが印加される。
なお、他のデコーダ22b〜22nも内部構成は同一であり、
デコーダ22nについては内部素子を23n〜26nの番号を付
して表している。各デコーダ22a〜22nは▲▼に
従ってデコードデータを出力しており、クロック信号CL
K1はクロックドライバ(クロックバッファ)27から出力
される。クロックドライバ27はクロック信号CLK1を反転
させて各デコーダ22a〜22nのTFTr24a〜24nのソースに入
力する。すなわち、クロックドライバ27は多数のTFTr24
a〜24nに接続される。また、クロック信号▲▼
は各デコーダ22a〜22nのPCTr25a〜25nのゲートに入力さ
れている。なお、この信号は図中破線で示すように、ク
ロックドライバ27の入力側から分枝させて与えてもよ
い。
First, the configuration will be described. In FIG. 2 (a), 21 is
This is a NAND type address decoder, and the NAND type address decoder 21 is composed of a large number of decoders (logical operation blocks) 22a to 22n. The decoder 22a includes a 2-input AND gate (input gate section) 23a, an Nch MOS transistor (one conductivity type transfer transistor; hereinafter abbreviated as TFTr) 24a, a Pch MOS transistor (other conductivity type precharge transistor; 25a and an output buffer 26a.
An address signal is input to the input of the AND gate 23a, and the output of the AND gate 23a becomes H level only when each address signal becomes H level. The output of the AND gate 23a is connected to the gate of TFTr24a, and the input terminal of the output buffer 26a is connected to the drain of TFTr24a. The source of PCTr25a is connected to the input terminal of the output buffer 26a, and the power supply voltage Vcc is applied to the drain of PCTr25a.
Note that the other decoders 22b to 22n have the same internal configuration,
Regarding the decoder 22n, the internal elements are represented by the numbers 23n to 26n. Each of the decoders 22a to 22n outputs the decoded data according to ▲ ▼, and the clock signal CL
K1 is output from the clock driver (clock buffer) 27. The clock driver 27 inverts the clock signal CLK1 and inputs it to the sources of the TFTrs 24a to 24n of the decoders 22a to 22n. That is, the clock driver 27 has a large number of TFTr24s.
Connected to a to 24n. Also, the clock signal ▲ ▼
Is input to the gates of the PCTrs 25a to 25n of the decoders 22a to 22n. Note that this signal may be branched from the input side of the clock driver 27 and given, as indicated by the broken line in the figure.

次に、作用を説明する。NAND型アドレスデコーダ22は
外部アドレスデータが設定されると、該当するメモリセ
ルを選択するものである。ここで、説明の都合上、デコ
ーダ22aについての作用を先に説明すると、ANDゲート23
aに入力されるアドレス信号が全てHレベルとなったと
きに出力バッファ26aの出力がHレベルとなる。このと
き、ANDゲート23aの出力はHレベルとなっており、TFTr
24aのゲートもHレベルである。
Next, the operation will be described. The NAND type address decoder 22 selects a corresponding memory cell when the external address data is set. Here, for convenience of explanation, the operation of the decoder 22a will be described first.
When all the address signals input to a become H level, the output of the output buffer 26a becomes H level. At this time, the output of the AND gate 23a is at H level, and TFTr
The gate of 24a is also at H level.

いま、クロック信号CLK1がLレベルであるとすると、
PCTr25aが導通し出力バッファ26の入力容量を電源電圧V
ccまでプリチャージする。このとき、クロック信号CLK1
はHレベルとなっているので、TFTr24aは遮断状態にな
っている。したがって、出力バッファ26aの入力側はH
レベルであり、デコーダ22aの出力はLレベルである。
クロック信号CLK1がHレベルになるとPCTr25aは遮断状
態となり、TFTr24aはドレイン、ソース間に出力バッフ
ァ26aの入力側のプリチャージ電圧(Vcc)が加わって導
通する。したがって、出力バッファ26aの入力側からTFT
r24aのチャネルを介してクロックドライバ27の出力側へ
電流が流れる。このとき、クロックドライバ27に負荷が
加わる。一方、TFTr24aのドレイン、ソース間にプリチ
ャージ電圧が印加されてもTFTr24aのゲートがHレベル
でないときはTFTr24aは導通しない。したがって、出力
バッファ26aの入力側のプリチャージ電圧はディスチャ
ージされずクロックドライバ27に負荷はかからない。す
なわち、前記基本原理で示したようにANDゲート23aの出
力がHレベル、換言すればメモリセルを選択する必要が
生じたデコーダ22aの出力バッファ26aのみがクロックド
ライバ27の負荷となる。因みに、従来のNAND型アドレス
デコーダは同図(b)に示すようにクロック信号CLK1の
クロックドライバ(インバータ28a、28bで構成される)
28が全てのNANDゲート29a〜29nをドライブする構成とな
っていたため、クロックドライバ28の負荷は各NANDゲー
ト29a〜29nの入力容量とNANDゲート29a〜29nの数の積で
表される値が常に加わっていた。したがって、高速応答
性を確保するためにはクロックドライバ28の出力段を構
成するTrを大型化する必要が生じ、レイアウト上の制約
や実装密度の低下を招来する原因となっていた。
Now, assuming that the clock signal CLK1 is at L level,
The PCTr25a becomes conductive and the input capacitance of the output buffer 26 is changed to the power supply voltage V
Precharge up to cc. At this time, the clock signal CLK1
Is at the H level, the TFTr24a is in the cutoff state. Therefore, the input side of the output buffer 26a is H
The output of the decoder 22a is at the L level.
When the clock signal CLK1 becomes H level, the PCTr25a is cut off, and the TFTr24a becomes conductive by applying the precharge voltage (Vcc) on the input side of the output buffer 26a between the drain and the source. Therefore, from the input side of the output buffer 26a, the TFT
Current flows to the output side of the clock driver 27 through the channel of r24a. At this time, a load is applied to the clock driver 27. On the other hand, even if a precharge voltage is applied between the drain and source of the TFTr24a, the TFTr24a does not conduct unless the gate of the TFTr24a is at the H level. Therefore, the precharge voltage on the input side of the output buffer 26a is not discharged and the clock driver 27 is not loaded. That is, as shown in the basic principle, the output of the AND gate 23a is at the H level, in other words, only the output buffer 26a of the decoder 22a which needs to select the memory cell becomes the load of the clock driver 27. Incidentally, a conventional NAND type address decoder has a clock driver for clock signal CLK1 (composed of inverters 28a and 28b) as shown in FIG.
Since 28 is configured to drive all the NAND gates 29a to 29n, the load of the clock driver 28 is always the value represented by the product of the input capacitance of each NAND gate 29a to 29n and the number of NAND gates 29a to 29n. I was joining. Therefore, in order to ensure high-speed response, it is necessary to increase the size of the Tr that constitutes the output stage of the clock driver 28, which causes restrictions on layout and a reduction in packaging density.

上記の不具合を具体的に説明すると、次のようにな
る。すなわち、負荷容量が大きい場合、配線抵抗および
クロックドライバ28の出力インピーダンスの和と負荷容
量の積で決まる遅延時定数が大きくなるため、高速動作
を行うためには配線抵抗およびクロックドライバ28の出
力インピーダンスを小さくする必要がある。例えば、配
線抵抗を小さくするにはパターンを太くするあるいは距
離を短くする等が考えられるが、実装密度の向上という
点から一般にパターンは細く短く設計することが望まし
い。また、クロックドライバ28から各NANDゲート29a〜2
9nまでの距離もなるべく等しくする必要があることか
ら、パターンの短距離化には限界がある。さらに、クロ
ックドライバ28の出力インピーダンスを小さくするには
クロックドライバ28の出力段を構成するMOSトランジス
タが大電流を扱うことができるようにゲート幅を大きく
設計することが一般的であるが、MOSトランジスタの素
子面積が大きくなることから高密度化を困難にする一因
となる。
The above problem will be specifically described as follows. That is, when the load capacitance is large, the delay time constant determined by the product of the sum of the wiring resistance and the output impedance of the clock driver 28 and the load capacitance is large. Needs to be small. For example, in order to reduce the wiring resistance, the pattern may be thickened or the distance may be shortened, but it is generally desirable to design the pattern to be thin and short from the viewpoint of improving the mounting density. In addition, the clock driver 28 connects each NAND gate 29a-2
Since it is necessary to make the distances up to 9n as equal as possible, there is a limit to reducing the pattern distance. Further, in order to reduce the output impedance of the clock driver 28, it is common to design the gate width to be large so that the MOS transistor forming the output stage of the clock driver 28 can handle a large current. Since the device area of the device becomes large, it becomes a factor that makes it difficult to achieve high density.

これに対して本実施例では、あるデコーダ22aの入力
アドレスが全てHレベルとなったときのみクロックドラ
イバ27に負荷がかかるように構成したので、従来のよう
に常に全てのゲート容量が負荷となるような場合に比較
して大幅に負荷容量を減少させることができる。したが
って、高速応答性を確保しつつ、クロックドライバ27を
必要最小限のチップ面積で構成することができるととも
に、クロックドライバ27のレイアウト上の自由度を大幅
に拡大させることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the clock driver 27 is configured to be loaded only when all the input addresses of a certain decoder 22a become H level, so that all gate capacitances are always loaded as in the conventional case. The load capacity can be significantly reduced as compared to such a case. Therefore, while ensuring high-speed response, the clock driver 27 can be configured with a minimum required chip area, and the degree of freedom in layout of the clock driver 27 can be greatly expanded.

上記NAND型アドレスデコーダではHレベル伝達を行う
基本ロジックを適用したが、次にLレベル伝達を行う基
本ロジックをNOR型アドレスデコーダに適用した場合を
説明する。
Although the basic logic for transmitting the H level is applied to the NAND type address decoder, the case where the basic logic for transmitting the L level is applied to the NOR type address decoder will be described next.

第3図(a)において、31はNOR型アドレスデコーダ
であり、第2図(a)に示したNAND型アドレスデコーダ
と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。NOR型アドレスデコーダ31は多数のデコーダ(複数
の論理演算ブロック)32a〜32nから構成され、デコーダ
32aは2入力のORゲート(入力ゲート部)33a、PchのMOS
トランジスタ(一導電型の伝達トランジスタ;以下、TF
Trと略す)34a、NchのMOSトランジスタ(他導電型のプ
リディスチャージトランジスタ;以下、PDTrと略す)35
aおよび出力バッファ26aからなる。デコーダ32aはクロ
ック信号CLK1のタイミングに従ってデコードデータを出
力しており、クロック信号CLK1はクロックドライバ27に
入力される。クロックドライバ27の出力はTFTr34aのド
レインに接続され、クロック信号CLK1はPDTr35aのゲー
トに接続される。なお、他のデコーダ32b〜32nについて
も内部構成は同一であり、デコーダ32nについては内部
素子を33n〜35n、26nの番号を付して表している。
In FIG. 3 (a), reference numeral 31 is a NOR type address decoder. The same components as those of the NAND type address decoder shown in FIG. 2 (a) are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The NOR type address decoder 31 is composed of a large number of decoders (a plurality of logical operation blocks) 32a to 32n.
32a is a 2-input OR gate (input gate section) 33a, Pch MOS
Transistor (single conductivity type transfer transistor; hereinafter TF
34a, Nch MOS transistor (other conductivity type pre-discharge transistor; hereinafter abbreviated as PDTr) 35a
a and output buffer 26a. The decoder 32a outputs decoded data according to the timing of the clock signal CLK1, and the clock signal CLK1 is input to the clock driver 27. The output of the clock driver 27 is connected to the drain of TFTr34a, and the clock signal CLK1 is connected to the gate of PDTr35a. The other decoders 32b to 32n have the same internal configuration, and the decoders 32n are represented by the internal elements numbered 33n to 35n and 26n.

因みに、従来のNOR型アドレスデコーダは同図(b)
に示すように2段のバッファ35a、35bからなるクロック
ドライバ35が全てのNORゲート36a〜36nをドライブする
構成となっていたため、クロックドライバ(インバータ
35a、35bで構成される)35の負荷は常に大きなものとな
っていた。なお、37a〜37nは各出力バッファである。
By the way, the conventional NOR type address decoder is shown in FIG.
Since the clock driver 35 including the two-stage buffers 35a and 35b drives all the NOR gates 36a to 36n as shown in FIG.
The load of 35) (composed of 35a and 35b) was always large. Note that 37a to 37n are output buffers.

したがって、従来のNAND型アドレスデコーダと同様に
レイアウト上の制約や実装密度の低下を招来する原因と
なっていた。
Therefore, as in the case of the conventional NAND type address decoder, it has been a cause of layout restrictions and reduction of packaging density.

これに対して本実施例では、あるデコーダ32aが選択
されていないときのみクロックドライバ27に負荷がかる
ように構成したので、クロックドライバ27の負荷容量を
大幅に減少させることができる。したがって、高速応答
性を確保しつつクロックドライバ27を必要最小限のチッ
プ面積で構成することができるとともに、クロックドラ
イバ27のレイアウト上の自由度を大幅に拡大させること
ができる。
On the other hand, in the present embodiment, since the clock driver 27 is loaded only when a certain decoder 32a is not selected, the load capacity of the clock driver 27 can be greatly reduced. Therefore, the clock driver 27 can be configured with the minimum required chip area while ensuring high-speed response, and the degree of freedom in layout of the clock driver 27 can be greatly expanded.

〔効 果〕[Effect]

本願発明によれば、クロックバッファの駆動負荷がき
わめて小さいので、動作速度を犠牲にすることなく、ク
ロックバッファのサイズを縮小できる。又は、同一のサ
イズであれば、より一層の高速動作を達成できる。
According to the present invention, since the driving load of the clock buffer is extremely small, the size of the clock buffer can be reduced without sacrificing the operating speed. Alternatively, if the size is the same, a higher speed operation can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の基本ロジックの構成図、第2図は本発
明の実施例の構成図、第3図は本発明の他の実施例の構
成図である。 22a〜22n:多数のデコーダ(論理演算ブロック)、23a:2
入力のANDゲート(入力ゲート部)、24a:NchのMOSトラ
ンジスタ(一導電型の伝達トランジスタ)、25a:PchのM
OSトランジスタ(他導電型のプリチャージトランジス
タ)、26a:出力バッファ、32a〜32n:多数のデコーダ
(複数の論理演算ブロック)、33a:2入力のORゲート
(入力ゲート部)、34a:PchのMOSトランジスタ(一導電
型の伝達トランジスタ)、35a:NchのMOSトランジスタ
(他導電型のプリディスチャージトランジスタ)。
FIG. 1 is a block diagram of the basic logic of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of another embodiment of the present invention. 22a-22n: Many decoders (logical operation blocks), 23a: 2
Input AND gate (input gate part), 24a: Nch MOS transistor (one conductivity type transfer transistor), 25a: Pch M
OS transistor (other conductivity type precharge transistor), 26a: output buffer, 32a to 32n: multiple decoders (multiple logic operation blocks), 33a: 2-input OR gate (input gate section), 34a: Pch MOS Transistor (one conductivity type transfer transistor), 35a: Nch MOS transistor (other conductivity type pre-discharge transistor).

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の論理演算ブロックと一つのクロック
バッファとを有し、 前記論理演算ブロックのそれぞれは、入力ゲート部、出
力バッファ、一導電型の伝達トランジスタ及び他導電型
のプリチャージトランジスタを備え、 前記入力ゲート部は、複数の入力信号を論理演算して所
定の選択信号を生成し、 前記伝達トランジスタは、ゲートに前記選択信号を受け
るとともに、ソース又はドレインの一方に前記クロック
バッファから出力されるクロック信号を受け、かつ、ソ
ース又はドレインの他方を前記出力バッファの入力側に
接続し、 前記プリチャージトランジスタは、ゲートに前記クロッ
ク信号の逆相信号を受け、ドレインをHレベル相当の電
源電位に接続するとともに、ソースを前記出力バッファ
の入力側に接続し、 前記出力バッファは、前記クロック信号に同期して前記
選択信号と同一論理の信号を出力することを特徴とする
半導体集積回路。
1. A plurality of logical operation blocks and one clock buffer, each of the logical operation blocks including an input gate unit, an output buffer, a transfer transistor of one conductivity type and a precharge transistor of another conductivity type. The input gate unit logically operates a plurality of input signals to generate a predetermined selection signal, and the transfer transistor receives the selection signal at a gate and outputs from the clock buffer to one of a source and a drain. The precharge transistor is connected to the input side of the output buffer, the gate of the precharge transistor receives a reverse phase signal of the clock signal, and the drain of the precharge transistor has a power supply equivalent to an H level. The output buffer is connected to the potential and the source is connected to the input side of the output buffer. § The semiconductor integrated circuit, characterized in that in synchronization with the clock signal and outputs a signal of the selection signal the same logic.
【請求項2】複数の論理演算ブロックと一つのクロック
バッファとを有し、 前記論理演算ブロックのそれぞれは、入力ゲート部、出
力バッファ、一導電型の伝達トランジスタ及び他導電型
のプリディスチャージトランジスタを備え、 前記入力ゲート部は、複数の入力信号を論理演算して所
定の選択信号を生成し、 前記伝達トランジスタは、ゲートに前記選択信号を受け
るとともに、ソース又はドレインの一方に前記クロック
バッファから出力されるクロック信号を受け、かつ、ソ
ース又はドレインの他方を前記出力バッファの入力側に
接続し、 前記プリディスチャージトランジスタは、ゲートに前記
クロック信号の逆相信号を受け、ドレインをLレベル相
当の電源電位に接続するとともに、ソースを前記出力バ
ッファの入力側に接続し、 前記出力バッファは、前記クロック信号に同期して前記
選択信号と同一論理の信号を出力することを特徴とする
半導体集積回路。
2. A plurality of logical operation blocks and one clock buffer are provided, and each of the logical operation blocks includes an input gate unit, an output buffer, a transfer transistor of one conductivity type, and a pre-discharge transistor of another conductivity type. The input gate unit logically operates a plurality of input signals to generate a predetermined selection signal, and the transfer transistor receives the selection signal at a gate and outputs from the clock buffer to one of a source and a drain. The pre-discharge transistor receives the clock signal of the opposite phase to the clock signal and the drain of which is connected to the input side of the output buffer. A source is connected to the input side of the output buffer while being connected to a potential Serial output buffer, a semiconductor integrated circuit and outputs a signal of the selection signal the same logic in synchronization with the clock signal.
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