JP3245663B2 - Logic circuit - Google Patents

Logic circuit

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JP3245663B2
JP3245663B2 JP01774494A JP1774494A JP3245663B2 JP 3245663 B2 JP3245663 B2 JP 3245663B2 JP 01774494 A JP01774494 A JP 01774494A JP 1774494 A JP1774494 A JP 1774494A JP 3245663 B2 JP3245663 B2 JP 3245663B2
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power supply
supply line
low
threshold
logic circuit
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康之 松谷
伸一郎 武藤
隆国 道関
順三 山田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、低電圧で動作可能な
論理回路に関し、特に、動作時は低しきい値の電界効果
トランジスタからなる低しきい値論理回路で高速動作を
実現し、非動作時には高しきい値の電力制御用電界効果
トランジスタをオフすることにより低リーク特性を実現
する論理回路の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a logic circuit operable at a low voltage, and more particularly, to a high-speed operation realized by a low-threshold logic circuit comprising a low-threshold field-effect transistor during operation. The present invention relates to an improvement of a logic circuit that realizes low leakage characteristics by turning off a high threshold power control field effect transistor during operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、各種電子機器の携帯化の要求に応
えるべく、集積回路の低電圧動作化が進められている。
この種の回路例として、アイ・イー・イー「”1V Hig
h-Speed Digital Circuit Technology With 0.5μm Mu
lti-Threshold CMOS”Proceedings of IEEE A
SIC CONFERENCE PP.186-189,SEPT.199
3.」に示されているMT−CMOS(Multi-Threshold
CMOS)回路を図5に示す。
2. Description of the Related Art In recent years, low voltage operation of integrated circuits has been promoted in order to meet the demand for portability of various electronic devices.
As an example of this type of circuit, IEE "" 1V Hig
h-Speed Digital Circuit Technology With 0.5μm Mu
lti-Threshold CMOS ”Proceedings of IEEE A
SIC CONFERENCE PP.186-189, SEPT.199
MT-CMOS (Multi-Threshold
A CMOS (CMOS) circuit is shown in FIG.

【0003】同図において、Gは論理ゲートであり、低
しきい値のPチャネルMOSFET(LVth−PMOS
FET)・Q3,Q4およびNチャネルMOSFET
(LVth−NMOSFET)・Q5,Q6により構成さ
れている。論理ゲートGの電源端子の一方には高電位の
疑似電源線VDDVが接続され、他方には低電位の疑似
電源線GNDVが接続されている。そして、疑似電源線
VDDVと実電源線(高電位)VDDとの間に高しきい
値のPチャネルMOSFET(HVth−PMOSFE
T:電力制御用MOSFET)・Q1が接続され、疑似
電源線GNDVと実電源線GND(低電位:接地電位)
との間に高しきい値のNチャネルMOSFET(HVth
−NMOSFET:電力制御用MOSFET)・Q2が
接続されている。また、LVth−PMOSFET・Q
3,Q4のバックゲート(基板電位)は実電源線VDD
に接続され、LVth−NMOSFET・Q5,Q6のバ
ックゲートは実電源線GNDに接続され、HVth−PM
OSFET・Q1のバックゲートは実電源線VDDに接
続され、HVth−NMOSFET・Q2のバックゲート
は実電源線GNDに接続されている。なお、同図におい
て、SLAおよびSLBは制御線であり、Q1およびQ
2のゲートに接続されている。また、論理ゲートGは、
同様にして複数接続されている。
In FIG. 1, G denotes a logic gate, which is a low-threshold P-channel MOSFET (LV th -PMOS).
FET) · Q3, Q4 and N-channel MOSFET
(LV th -NMOSFET) · Q5, Q6. One of the power supply terminals of the logic gate G is connected to a high-potential pseudo power supply line VDDV, and the other is connected to a low-potential pseudo power supply line GNDV. A high-threshold P-channel MOSFET (HV th -PMOSFE) is provided between the pseudo power supply line VDDV and the real power supply line (high potential) VDD.
T: power control MOSFET). Q1 is connected, and the pseudo power supply line GNDV and the real power supply line GND (low potential: ground potential)
Between the high threshold N-channel MOSFET (HV th
-NMOSFET: power control MOSFET) · Q2 is connected. Also, LV th -PMOSFET · Q
3, the back gate (substrate potential) of Q4 is the actual power supply line VDD.
And the back gates of the LV th -NMOSFETs Q5 and Q6 are connected to the real power supply line GND, and the HV th -PM
The back gate of the OSFET Q1 is connected to the real power line VDD, and the back gate of the HV th -NMOSFET Q2 is connected to the real power line GND. Note that, in the figure, SLA and SLB are control lines, and Q1 and Q
2 gates. The logic gate G is
Similarly, multiple connections are made.

【0004】このMT−CMOS回路では、通常動作
時、SLAを低電位にし、SLBを高電位にする。これ
により、Q1およびQ2が導通し、VDDVおよびGN
DVがVDDおよびGNDに接続される。この場合、論
理ゲートGは低しきい値のMOSFET・Q3〜Q6で
構成されているため、1V程度の低い電源電圧でも高速
に動作することが可能となる。HVth−MOSFET・
Q1,Q2は一般的プロセスで用いられるVth=0.5
〜0.7Vとする。LVth−MOSFET・Q3〜Q6
は、製造バラツキがあってもノーマリオンにならないよ
うに、Vth=0.2〜0.3V程度とする。このときの
論理ゲートGの遅延を図6に示す。論理ゲートをHVth
−MOSFETで構成した場合、すなわち通常の論理ゲ
ートでは、電源電圧1V程度の時に急減に遅延が劣化す
る。これに対して、LVth−MOSFETのみで構成し
た論理ゲートGでは、その遅延が緩やかな劣化しか示さ
ない。このため、電源電圧1V程度において、LVth
MOSFETのみで構成した論理ゲートGはHVth−M
OSFETで構成した論理ゲートの3倍以上の速度を示
す。これにより、図5に示したMT−CMOS回路で
は、電源電圧1V付近での速度特性が、HVth−MOS
FETで構成した通常の論理ゲートに対し、大幅に改善
されていることが分かる。
In this MT-CMOS circuit, during normal operation, SLA is set to a low potential and SLB is set to a high potential. As a result, Q1 and Q2 become conductive, and VDDV and GN
DV is connected to VDD and GND. In this case, since the logic gate G is constituted by the MOSFETs Q3 to Q6 having a low threshold value, it is possible to operate at high speed even with a power supply voltage as low as about 1V. HV th -MOSFET ・
Q1 and Q2 are V th = 0.5 used in a general process.
To 0.7V. LV th -MOSFET Q3-Q6
Is set to about Vth = 0.2 to 0.3 V so that the transistor does not become normally on even if there is manufacturing variation. FIG. 6 shows the delay of the logic gate G at this time. Logic gate is set to HV th
In the case of using a MOSFET, that is, in the case of a normal logic gate, the delay rapidly deteriorates when the power supply voltage is about 1 V. On the other hand, in the logic gate G composed of only the LV th -MOSFET, the delay shows only a gradual deterioration. Therefore, at a power supply voltage of about 1 V, LV th
The logic gate G composed of only the MOSFET is HV th -M
The speed is three times or more that of a logic gate constituted by an OSFET. As a result, in the MT-CMOS circuit shown in FIG. 5, the speed characteristic near the power supply voltage 1 V is different from the HV th -MOS
It can be seen that this is greatly improved over a normal logic gate constituted by FETs.

【0005】しかし、LVth−MOSFETのリーク電
流はHVth−MOSFETの1000倍以上となり、非
動作時(スタンバイ時)の消費電流は無視し得なくな
る。すなわち、低しきい値のMOSFETを使用する場
合、そのスタンバイ時のリーク電流が極めて大きくなる
ことが問題となる。このため、このMT−CMOS回路
では、次のような方法で上述した問題を回避している。
すなわち、スタンバイ時には、SLAを高電位にし、S
LBを低電位にし、Q1およびQ2を遮断することによ
り、論理ゲートGのLVth−MOSFET・Q3〜Q6
で生じるリーク電流をカットする。この場合、HVth
MOSFET・Q1およびQ2のみのリーク電流となる
ため、スタンバイ時の電力はLVth−MOSFETのみ
で構成した回路に対し1/1000以下となる。このよ
うに、このMT−CMOS回路を用いると、低電源電圧
のときの高速動作とスタンバイ時の低電力を同時に実現
することができるという利点を有する。
However, the leakage current of the LV th -MOSFET is 1000 times or more that of the HV th -MOSFET, and the current consumption during non-operation (at the time of standby) cannot be ignored. That is, when a MOSFET with a low threshold value is used, there is a problem that the leakage current during standby is extremely large. Therefore, in the MT-CMOS circuit, the above-described problem is avoided by the following method.
That is, at the time of standby, SLA is set to a high potential,
The LB and a low potential, by blocking the Q1 and Q2, LV th -MOSFET · logic gate G Q3 to Q6
Cuts the leakage current generated by In this case, HV th
Since the leakage current of only MOSFET · Q1 and Q2, becomes 1/1000 or less with respect to circuit power during standby is configured only with LV th matrix memory. As described above, the use of the MT-CMOS circuit has an advantage that high-speed operation at a low power supply voltage and low power at a standby time can be simultaneously realized.

【0006】ところで、このMT−CMOS回路では、
疑似電源線VDDV,GNDV、疑似電源線VDDV,
GNDVと実電源線VDD,GNDとの間に入る電力制
御用MOSFET・Q1,Q2およびそれらの制御線S
LA,SLBが必要となり、そのままでは一般のCAD
では取り扱うことができない。そこで、図7に示すよう
な、MT−CMOS対応のスタンダードセル(論理セ
ル)が提案されている。本図は、スタンダードセルSL
0〜SLn+1を配置して、MT−CMOS回路を構成
した例を示している。本スタンダードセルは、セル内に
電源線VDD,GNDの他に疑似電源線VDDV,GN
DVや制御線SLA,SLBを有しており、セルを並べ
るだけで自動的にそれらを接続できる構成となってい
る。なお、各セルに電圧を供給するパワーセルSL0,
SLn+1には、制御線SLA,SLBで制御される高
しきい値の電力制御用MOSFET・Q1,Q2が配置
されている。このスタンダードセルを用いると、HVth
−MOSFETで構成された通常のCMOS論理セルと
同様のレイアウトをすることにより、自動的にMT−C
MOS回路を構成することができる。
By the way, in this MT-CMOS circuit,
The pseudo power supply lines VDDV, GNDV, the pseudo power supply lines VDDV,
Power control MOSFETs Q1 and Q2 between GNDV and actual power supply lines VDD and GND and their control lines S
LA and SLB are required, and general CAD
Can not handle. Therefore, a standard cell (logic cell) compatible with MT-CMOS as shown in FIG. 7 has been proposed. This figure shows the standard cell SL
An example is shown in which 0 to SLn + 1 are arranged to configure an MT-CMOS circuit. This standard cell has pseudo power supply lines VDDV, GND in addition to power supply lines VDD, GND in the cell.
It has a DV and control lines SLA and SLB, and can be automatically connected just by arranging cells. Note that power cells SL0, SL0, which supply a voltage to each cell,
In SLn + 1, high threshold power control MOSFETs Q1 and Q2 controlled by control lines SLA and SLB are arranged. When this standard cell is used, HV th
-By laying out the same layout as a normal CMOS logic cell composed of MOSFETs, the MT-C
A MOS circuit can be configured.

【0007】スタンダードセルSL1〜SLnはそれぞ
れ論理機能を持った論理ゲートG1〜Gnを内蔵してい
る。論理ゲートG1〜GnはLVth−MOSFETで構
成されている。論理ゲートG1〜Gnの電源端子の一方
には高電位の疑似電源線VDDVが接続され、他方には
低電位の疑似電源線GNDVが接続されている。疑似電
源線VDDV,GNDVは、実電源線VDD,GNDか
ら、Q1,Q2を介して電流の供給を受ける。また、ス
タンダードセルSL1〜SLnの保有する実電源線VD
DおよびGNDには、論理ゲートG1〜GnにおけるL
th−PMOSFETおよびNMOSFETの基板電位
をとるための基板電位固定用コンタクトCTVおよびC
TGが設けられている。
The standard cells SL1 to SLn include logic gates G1 to Gn each having a logic function. Logic gates G1~Gn is constituted by LV th matrix memory. One of the power supply terminals of the logic gates G1 to Gn is connected to a high-potential pseudo power supply line VDDV, and the other is connected to a low-potential pseudo power supply line GNDV. The pseudo power supply lines VDDV and GNDV receive current supply from the real power supply lines VDD and GND via Q1 and Q2. Further, the actual power supply line VD held by the standard cells SL1 to SLn
D and GND have L at logic gates G1 to Gn.
Vth- substrate potential fixing contacts CTV and C for obtaining substrate potentials of PMOSFET and NMOSFET
A TG is provided.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のMT−CMOS回路では、スタンダードセル
SL1〜SLn内に実電源線VDD,実電源線GND,
疑似電源線VDDV,疑似電源線GNDVの4本の配線
が必要となり、スタンダードセルSL1〜SLnの占有
面積が大きくなる。また、HVth−MOSFETで構成
された通常のCMOS論理セルは電源線,GND線のみ
からなるため、このCMOS論理セルを用いた回路レイ
アウトをそのままMT−CMOS回路へ応用することが
できず、設計効率が悪化する。
However, in such a conventional MT-CMOS circuit, the actual power supply line VDD, the actual power supply line GND,
Four wirings of the pseudo power supply line VDDV and the pseudo power supply line GNDV are required, and the occupied area of the standard cells SL1 to SLn increases. Further, since a normal CMOS logic cell composed of HV th -MOSFETs includes only a power supply line and a GND line, a circuit layout using this CMOS logic cell cannot be directly applied to an MT-CMOS circuit, and the Efficiency deteriorates.

【0009】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、論理セルの
低面積化を図ることができ、また設計効率が悪化するこ
とのない論理回路を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem. It is an object of the present invention to reduce the area of a logic cell and to reduce the design efficiency of a logic circuit. Is to provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、低しきい値のPチャネルおよびN
チャネル形の電界効果トランジスタからなる低しきい値
論理回路と、この低しきい値論理回路の電源端子の一方
および他方に接続された第1および第2の疑似電源線
と、第1の疑似電源線と第1の実電源線との間に接続さ
れた高しきい値の第1の電界効果トランジスタと、第2
の疑似電源線と第2の実電源線との間に接続された高し
きい値の第2の電界効果トランジスタとを備えた論理回
路において、低しきい値論理回路におけるPチャネル形
の電界効果トランジスタのバックゲートを第1の疑似電
源線に接続するようにし、低しきい値論理回路における
Nチャネル形の電界効果トランジスタのバックゲートを
第2の疑似電源線に接続するようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION To achieve this object, the present invention provides a low threshold P channel and N channel.
A low-threshold logic circuit composed of a channel-type field-effect transistor; first and second pseudo power lines connected to one and the other of the power supply terminals of the low-threshold logic circuit; A high-threshold first field-effect transistor connected between the first line and the first real power supply line;
Circuit having a high threshold value second field effect transistor connected between the pseudo power supply line and the second real power supply line, the P-channel type field effect in the low threshold value logic circuit The back gate of the transistor is connected to the first pseudo power supply line, and the back gate of the N-channel field effect transistor in the low threshold voltage logic circuit is connected to the second pseudo power supply line. .

【0011】[0011]

【作用】したがってこの発明によれば、低しきい値論理
回路におけるPチャネル形の電界効果トランジスタおよ
びNチャネル形の電界効果トランジスタの基板電位が、
第1の疑似電源線および第2の疑似電源線よりとられ
る。
Therefore, according to the present invention, the substrate potentials of the P-channel field-effect transistor and the N-channel field-effect transistor in the low threshold voltage logic circuit are
It is taken from the first pseudo power supply line and the second pseudo power supply line.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。図1はこの発明の一実施例を示す図である。同図に
おいて、Gは論理ゲートであり、LVth−PMOSFE
T・Q3,Q4およびLVth−NMOSFET・Q5,
Q6により構成されている。論理ゲートGの電源端子の
一方には高電位の疑似電源線VDDVが接続され、他方
には低電位の疑似電源線GNDVが接続されている。そ
して、疑似電源線VDDVと実電源線VDDとの間にH
th−PMOSFET・Q1が接続され、疑似電源線G
NDVと実電源線GNDとの間にHVth−NMOSFE
T・Q2が接続されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on embodiments. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, G is a logic gate, and LV th -PMOSFE
T • Q3, Q4 and LV th -NMOSFET • Q5
Q6. One of the power supply terminals of the logic gate G is connected to a high-potential pseudo power supply line VDDV, and the other is connected to a low-potential pseudo power supply line GNDV. Then, H is applied between the pseudo power supply line VDDV and the actual power supply line VDD.
Vth- PMOSFET Q1 is connected to the pseudo power supply line G
HV th −NMOS FE between NDV and actual power supply line GND
T · Q2 is connected.

【0013】ここで、図5に示した従来の回路と異なる
点は、LVth−PMOSFET・Q3,Q4のバックゲ
ートが実電源線VDDではなく、疑似電源線VDDVに
接続され、LVth−NMOSFET・Q5,Q6のバッ
クゲートが実電源線GNDではなく、疑似電源線GND
Vに接続されている点である。なお、HVth−PMOS
FET・Q1のバックゲートは実電源線VDDに接続さ
れ、HVth−NMOSFET・Q2のバックゲートは実
電源線GNDに接続され、制御線SLAおよびSLBが
Q1およびQ2のゲートに接続されている点、および論
理ゲートGが同様にして複数接続されている点は、図5
に示した従来の回路と同じである。
Here, the difference from the conventional circuit shown in FIG. 5 is that the back gates of the LV th -PMOSFETs Q3 and Q4 are connected not to the actual power supply line VDD but to the pseudo power supply line VDDV, and the LV th -NMOSFET The back gates of Q5 and Q6 are not real power lines GND but pseudo power lines GND
V is connected to V. HV th -PMOS
The back gate of the FET Q1 is connected to the real power line VDD, the back gate of the HV th -NMOSFET Q2 is connected to the real power line GND, and the control lines SLA and SLB are connected to the gates of Q1 and Q2. , And a plurality of logic gates G are similarly connected.
Is the same as the conventional circuit shown in FIG.

【0014】このMT−CMOS回路においても、従来
の回路と同様、通常動作時、SLAを低電位にし、SL
Bを高電位にする。これにより、Q1およびQ2が導通
し、VDDVおよびGNDVがVDDおよびGNDに接
続される。この時、LVth−PMOSFET・Q3,Q
4の基板電位がVDDVよりとられ、LVth−NMOS
FET・Q5,Q6の基板電位がGNDVよりとられ
る。この場合、論理ゲートGは低しきい値のMOSFE
T・Q3〜Q6で構成されているため、1V程度の低い
電源電圧でも高速に動作することが可能となる。また、
スタンバイ時には、HVth−PMOSFET・Q1,Q
2をオフすることにより、低リーク特性が実現される。
In this MT-CMOS circuit, as in the conventional circuit, during normal operation, SLA is set to a low potential and SL
B is set to a high potential. As a result, Q1 and Q2 conduct, and VDDV and GNDV are connected to VDD and GND. At this time, LV th -PMOSFETs Q3, Q
The substrate potential of 4 is taken from VDDV, LV th -NMOS
The substrate potentials of the FETs Q5 and Q6 are taken from GNDV. In this case, the logic gate G is a low threshold MOSFE
Since it is composed of T.Q3 to Q6, it can operate at high speed even with a low power supply voltage of about 1V. Also,
During standby, the HV th -PMOSFETs Q1, Q
By turning off 2, a low leak characteristic is realized.

【0015】図2はこのMT−CMOS回路を実際のレ
イアウトパターンにした図である。すなわち、スタンダ
ードセルSL0’〜SLn+1’を配置して、MT−C
MOS回路を構成した例を示している。スタンダードセ
ルSL1’〜SLn’はそれぞれ論理機能を持った論理
ゲートG1〜Gnを内蔵している。論理ゲートG1〜G
nはLVth−MOSFETで構成されている。論理ゲー
トG1〜Gnの電源端子の一方には高電位の疑似電源線
VDDVが接続され、他方には低電位の疑似電源線GN
DVが接続されている。疑似電源線VDDV,GNDV
は、パワーセルSL0’,SLn+1’の保有する実電
源線VDD,GNDから、Q1,Q2を介して電流の供
給を受ける。また、スタンダードセルSL1’〜SL
n’の保有する疑似電源線VDDVおよびGNDVに
は、論理ゲートG1〜GnにおけるLVth−PMOSF
ETおよびNMOSFETの基板電位をとるための基板
電位固定用コンタクトCTVおよびCTGが設けられて
いる。
FIG. 2 is a diagram showing the MT-CMOS circuit as an actual layout pattern. That is, the standard cells SL0 'to SLn + 1' are arranged and the MT-C
1 shows an example in which a MOS circuit is configured. The standard cells SL1 'to SLn' include logic gates G1 to Gn each having a logic function. Logic gates G1 to G
n is constituted by an LV th -MOSFET. One of the power supply terminals of the logic gates G1 to Gn is connected to a high-potential pseudo power supply line VDDV, and the other is connected to a low-potential pseudo power supply line GN.
DV is connected. Pseudo power supply lines VDDV, GNDV
Receives current supply from the real power supply lines VDD and GND held by the power cells SL0 ′ and SLn + 1 ′ via Q1 and Q2. In addition, the standard cells SL1 'to SL
The pseudo power supply lines VDDV and GNDV held by n ′ are connected to LV th -PMOSF in the logic gates G1 to Gn.
Substrate potential fixing contacts CTV and CTG for obtaining the substrate potential of the ET and the NMOSFET are provided.

【0016】このMT−CMOS回路では、スタンダー
ドセルSL1’〜SLn’内に疑似電源線VDDV,G
NDVの2本の配線を設けるのみでよく、すなわち実電
源線VDD,GNDを省略することができ、スタンダー
ドセルSL1’〜SLn’の低面積化を図ることができ
る。本実施例では、実際のレイアウトの結果、従来のM
T−CMOS回路に比べ、15%程度の低面積化が可能
となることが判った。また、本実施例によれば、スタン
ダードセルSL1’〜SLn’がHVth−MOSFET
で構成された通常の論理セルと同様の構成となるため、
この通常の論理セルを用いた回路レイアウトをそのまま
応用することができ、設計効率が悪化することがなくな
る。
In this MT-CMOS circuit, pseudo power supply lines VDDV, G are provided in standard cells SL1 'to SLn'.
It is only necessary to provide two wirings of NDV, that is, the actual power supply lines VDD and GND can be omitted, and the area of the standard cells SL1 'to SLn' can be reduced. In this embodiment, as a result of the actual layout, the conventional M
It has been found that the area can be reduced by about 15% as compared with the T-CMOS circuit. According to the present embodiment, the standard cells SL1 ′ to SLn ′ are HV th -MOSFETs.
Since the configuration is the same as a normal logic cell configured with
The circuit layout using the normal logic cells can be applied as it is, and the design efficiency does not deteriorate.

【0017】図3はHVth−MOSFETで構成された
通常のCMOS論理セルを用いたときのレイアウトパタ
ーンの例である。G1’〜Gn’は通常のCMOS論理
ゲートである。また、SL0”,SLn+1”は通常の
パワーセルである。この場合、論理ゲートG1’〜G
n’内のトランジスタを不純物濃度を変更することによ
り低しきい値化し、パワーセルSL0”,SLn+1”
を図2に示したパワーセルSL0’,SLn+1’に置
き換えれば、図2と同様のMT−CMOS回路となる。
このことから、図4に示すように、過去にすでに通常C
MOSで設計した回路ブロックまたはマクロセル(機能
回路ブロック)BL内のトランジスタを不純物濃度を変
更することにより低しきい値化し、かつHVth−MOS
FET・Q1,Q2およびインバータINVを加えるこ
とにより本発明に係るMT−CMOS回路になり、低電
源電圧で高速かつスタンバイ時には低リークである特性
を持たせることができる。
FIG. 3 shows an example of a layout pattern when a normal CMOS logic cell composed of HV th -MOSFET is used. G1 'to Gn' are normal CMOS logic gates. SL0 ″ and SLn + 1 ″ are normal power cells. In this case, the logic gates G1 'to G1
By changing the impurity concentration of the transistor in n ', the threshold value is lowered, and the power cells SL0 ", SLn + 1"
Is replaced with the power cells SL0 'and SLn + 1' shown in FIG. 2, an MT-CMOS circuit similar to that of FIG. 2 can be obtained.
From this, as shown in FIG.
The threshold value of a transistor in a circuit block or macro cell (functional circuit block) BL designed by MOS is lowered by changing the impurity concentration, and HV th -MOS
By adding the FETs Q1 and Q2 and the inverter INV, the MT-CMOS circuit according to the present invention can be made to have characteristics of low power supply voltage, high speed, and low leakage during standby.

【0018】なお、上述した実施例において、論理ゲー
トG1〜Gnは、種々の論理ゲート(例えば、アンドゲ
ート、オアゲート、ナンドゲート、ノアゲートなど)が
考えられ、各種論理ゲートを複数接続した構成としても
よい。また、上述した実施例においては、Q1,Q2、
論理ゲートG1〜Gnを構成するトランジスタをMOS
FETとしたが、すなわち絶縁ゲート形の電界効果トラ
ンジスタとしたが、接合形の電界効果トランジスタを用
いてもよい。また、電源セルSL0’,SLn+1’
は、必ずしも端に設ける必要はなく、任意の位置に配置
してよい。
In the above-described embodiment, the logic gates G1 to Gn may be various logic gates (for example, an AND gate, an OR gate, a NAND gate, a NOR gate, etc.) and may have a configuration in which a plurality of various logic gates are connected. . In the above-described embodiment, Q1, Q2,
The transistors forming the logic gates G1 to Gn are MOS
Although the FET is used, that is, an insulated gate field effect transistor is used, a junction field effect transistor may be used. In addition, power supply cells SL0 'and SLn + 1'
Need not necessarily be provided at the end, and may be arranged at any position.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、低しきい値論理回路におけるPチャネル
形の電界効果トランジスタのバックゲートを第1の疑似
電源線に接続するようにし、低しきい値論理回路におけ
るNチャネル形の電界効果トランジスタのバックゲート
を第2の疑似電源線に接続するようにしたので、低しき
い値論理回路におけるPチャネル形の電界効果トランジ
スタおよびNチャネル形の電界効果トランジスタの基板
電位が第1の疑似電源線および第2の疑似電源線よりと
られるものとなり、論理セル内から実電源線を省略する
ことが可能となり、論理セルの低面積化を図ることがで
きるようになる。また、論理セルをHVth−MOSFE
Tで構成された通常の論理セルと同様の構成とすること
が可能となるため、この通常の論理セルを用いた回路レ
イアウトをそのまま応用することができ、設計効率が悪
化することがなくなる。
As apparent from the above description, according to the present invention, the back gate of the P-channel field effect transistor in the low threshold voltage logic circuit is connected to the first pseudo power supply line, Since the back gate of the N-channel field effect transistor in the low threshold logic circuit is connected to the second pseudo power supply line, the P channel field effect transistor and the N channel type in the low threshold logic circuit are connected. The substrate potential of the field effect transistor is taken from the first pseudo power supply line and the second pseudo power supply line, so that the actual power supply line can be omitted from the logic cell, and the area of the logic cell can be reduced. Will be able to do it. Further, the logic cell is set to HV th -MOSFE
Since the configuration can be the same as that of a normal logic cell formed by T, the circuit layout using the normal logic cell can be applied as it is, and the design efficiency does not deteriorate.

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

【図1】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したMT−CMOS回路を実際のレイ
アウトパターンにした図である。
FIG. 2 is a diagram showing the MT-CMOS circuit shown in FIG. 1 in an actual layout pattern.

【図3】HVth−MOSFETで構成された通常のCM
OS論理セルを用いたときのレイアウトパターンを例示
する図である。
FIG. 3 shows a normal CM composed of HV th -MOSFETs
FIG. 9 is a diagram illustrating a layout pattern when an OS logic cell is used.

【図4】過去にすでに通常CMOSで設計された機能回
路ブロックに対する本発明の適用例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an application example of the present invention to a functional circuit block already designed in the normal CMOS in the past.

【図5】従来のMT−CMOS回路を例示する図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a conventional MT-CMOS circuit.

【図6】論理ゲートの遅延の比較を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a comparison of delays of logic gates.

【図7】MT−CMOS対応のスタンダードセルを用い
た従来の回路例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a conventional circuit example using a standard cell compatible with MT-CMOS.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1 電力制御用MOSFET(H
th−PMOSFET) Q2 電力制御用MOSFET(H
th−NMOSFET) Q3,Q4 PチャネルMOSFET(L
th−PMOSFET) Q5,Q6 NチャネルMOSFET(L
th−NMOSFET) VDD 実電源線(高電位) GND 実電源線(低電位) VDDV 疑似電源線(高電位) GNDV 疑似電源線(低電位) SLA,SLB 制御線 CTV,CTG 基板電位固定用コンタクト SL0’〜SLn+1’ スタンダードセル G1〜Gn 論理ゲート
Q1 Power control MOSFET (H
Vth- PMOSFET) Q2 Power control MOSFET (H
Vth- NMOSFET) Q3, Q4 P-channel MOSFET (L
Vth- PMOSFET) Q5, Q6 N-channel MOSFET (L
Vth- NMOSFET) VDD Real power line (high potential) GND Real power line (low potential) VDDV Pseudo power line (high potential) GNDV Pseudo power line (low potential) SLA, SLB Control line CTV, CTG Substrate potential fixing contact SL0'-SLn + 1 'Standard cells G1-Gn Logic gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 順三 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/0948 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Junzo Yamada 1-6, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03K 19 / 0948

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 低しきい値のPチャネルおよびNチャネ
ル形の電界効果トランジスタからなる低しきい値論理回
路と、この低しきい値論理回路の電源端子の一方および
他方に接続された第1および第2の疑似電源線と、前記
第1の疑似電源線と第1の実電源線との間に接続された
高しきい値の第1の電界効果トランジスタと、前記第2
の疑似電源線と第2の実電源線との間に接続された高し
きい値の第2の電界効果トランジスタとを備えた論理回
路において、 前記低しきい値論理回路におけるPチャネル形の電界効
果トランジスタのバックゲートが前記第1の疑似電源線
に接続され、 前記低しきい値論理回路におけるNチャネル形の電界効
果トランジスタのバックゲートが前記第2の疑似電源線
に接続されていることを特徴とする論理回路。
1. A low-threshold logic circuit comprising low-threshold P-channel and N-channel field effect transistors, and a first power supply terminal connected to one and the other of a power supply terminal of the low-threshold logic circuit. And a second pseudo power supply line; a high threshold first field effect transistor connected between the first pseudo power supply line and the first real power supply line;
A high threshold second field effect transistor connected between the pseudo power supply line and the second real power supply line, wherein the P-channel type electric field in the low threshold value logic circuit is provided. The back gate of the effect transistor is connected to the first pseudo power supply line, and the back gate of the N-channel field effect transistor in the low threshold voltage logic circuit is connected to the second pseudo power supply line. Logic circuit to be characterized.
【請求項2】 低しきい値のPチャネルおよびNチャネ
ル形の電界効果トランジスタからなる第1〜第Nの低し
きい値論理回路と、この第1〜第Nの低しきい値論理回
路の電源端子の一方および他方に接続された第1および
第2の疑似電源線と、前記第1の疑似電源線と第1の実
電源線との間に接続された高しきい値の第1の電界効果
トランジスタと、前記第2の疑似電源線と第2の実電源
線との間に接続された高しきい値の第2の電界効果トラ
ンジスタとを備えた論理回路において、 前記第1〜第Nの低しきい値論理回路におけるPチャネ
ル形の電界効果トランジスタのバックゲートが前記第1
の疑似電源線に接続され、 前記第1〜第Nの低しきい値論理回路におけるNチャネ
ル形の電界効果トランジスタのバックゲートが前記第2
の疑似電源線に接続されていることを特徴とする論理回
路。
2. A first to N-th low threshold logic circuit comprising P-channel and N-channel field effect transistors having low thresholds, and a first to N-th low threshold logic circuit. First and second pseudo power supply lines connected to one and the other of the power supply terminals; and a high threshold first power supply connected between the first pseudo power supply line and the first real power supply line. A logic circuit comprising a field-effect transistor and a high-threshold second field-effect transistor connected between the second pseudo power supply line and the second real power supply line; The back gate of the P-channel type field effect transistor in the N low threshold logic circuit is the first gate.
And a back gate of an N-channel field effect transistor in the first to Nth low threshold voltage logic circuits is connected to the second power supply line.
A logic circuit, wherein the logic circuit is connected to a pseudo power supply line.
【請求項3】 請求項1又は2において、低しきい値の
PチャネルおよびNチャネル形の電界効果トランジス
タ、高しきい値の第1および第2の電界効果トランジス
タがMOSFETであることを特徴とする論理回路。
3. The device according to claim 1, wherein the low-threshold P-channel and N-channel field-effect transistors and the high-threshold first and second field-effect transistors are MOSFETs. Logic circuit.
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