JP3436229B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3436229B2
JP3436229B2 JP2000029201A JP2000029201A JP3436229B2 JP 3436229 B2 JP3436229 B2 JP 3436229B2 JP 2000029201 A JP2000029201 A JP 2000029201A JP 2000029201 A JP2000029201 A JP 2000029201A JP 3436229 B2 JP3436229 B2 JP 3436229B2
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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】本発明は3つの電源系を内蔵して
いるレベルシフト回路内蔵型半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a level shift circuit built-in type semiconductor device having three power supply systems built therein.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の3つの電源系を使う半導体装置の
入出力(I/O)セルにおいては、図3のように第一の
電源端子(vdd1)がチップA(25)につながり、
第一の電源端子(vdd1)と第二の電源端子(vdd
2)がレベルシフト回路のあるチップB(26)に接続
されている。また第三の電源端子手段(vdd3)と第
一の電源端子手段(vdd1)がレベルシフト回路ある
チップC(27)に接続されている。第一の電源端子
(vdd1)のあるチップA(25)の出力を第二の電
源端子(vdd2)の電圧にするためにチップBは第一
の電源端子(vdd1)の電圧を持つ信号Xを第一の電
源端子(vdd1)と第二の電源端子(vdd2)が第
一段目の入力回路に接続され、第二の電源端子手段(v
dd2)が第二段目の入力回路に接続されている。この
とき第二の電源端子(vdd2)の電圧は第一の電源端
子(vdd1)の電圧よりも高いものとする。チップA
からの信号Xを第二の電源端子(vdd2)の電圧で外
部に出力する場合にはレベルシフト専用のICであるチ
ップBを図のように接続し、信号Xを第一の電源端子
(vdd1)の電圧から第二の電源端子(vdd2)の
電圧に変換していた。
2. Description of the Related Art In a conventional input / output (I / O) cell of a semiconductor device using three power supply systems, a first power supply terminal (vdd1) is connected to a chip A (25) as shown in FIG.
The first power supply terminal (vdd1) and the second power supply terminal (vdd
2) is connected to a chip B (26) having a level shift circuit. The third power supply terminal means (vdd3) and the first power supply terminal means (vdd1) are connected to the chip C (27) which is the level shift circuit. In order to set the output of the chip A (25) having the first power supply terminal (vdd1) to the voltage of the second power supply terminal (vdd2), the chip B outputs the signal X having the voltage of the first power supply terminal (vdd1). The first power supply terminal (vdd1) and the second power supply terminal (vdd2) are connected to the first stage input circuit, and the second power supply terminal means (v
dd2) is connected to the second stage input circuit. At this time, the voltage of the second power supply terminal (vdd2) is higher than the voltage of the first power supply terminal (vdd1). Chip A
In the case of outputting the signal X from the IC to the outside at the voltage of the second power supply terminal (vdd2), the chip B, which is an IC dedicated to the level shift, is connected as shown in the figure, and the signal X is connected to the first power supply terminal (vdd1). ) Voltage was converted to the voltage of the second power supply terminal (vdd2).

【0003】また第一の電源端子手段(vdd1)の信
号X2を第三の電源端子手段(vdd3)の電圧に変換
するためには、第一の電源端子手段(vdd1)の電圧
から第三の電源端子手段(vdd3)の電圧に変換する
専用のレベルシフト用ICであるチップCを図のように
接続し、信号X2を第一の電源端子(vdd1)の電圧
から第三の電源端子手段(vdd3)の電圧に変換して
いた。
In order to convert the signal X2 of the first power supply terminal means (vdd1) into the voltage of the third power supply terminal means (vdd3), the voltage of the first power supply terminal means (vdd1) is changed to the third voltage. A chip C, which is a dedicated level shift IC for converting the voltage of the power supply terminal means (vdd3), is connected as shown in the figure, and the signal X2 is changed from the voltage of the first power supply terminal (vdd1) to the third power supply terminal means ( It was converted to the voltage of vdd3).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の回路構成
の問題点としては、 (1)第一の電源端子(vdd1)の電圧から第二の電
源端子(vdd2)の電圧に変換するためのIC(チッ
プBレベルシフト回路)が別に必要になりコストが高く
なる。
However, the problems of the conventional circuit configuration are: (1) An IC for converting the voltage of the first power supply terminal (vdd1) into the voltage of the second power supply terminal (vdd2). (Chip B level shift circuit) is additionally required, resulting in high cost.

【0005】(2)第一の電源端子(vdd1)の電圧
から第三の電源端子(vdd3)の電圧に変換するため
のIC(チップCレベルシフト回路)が別に必要になり
コストが高くなる。
(2) An IC (chip C level shift circuit) for converting the voltage of the first power supply terminal (vdd1) into the voltage of the third power supply terminal (vdd3) is additionally required, which increases the cost.

【0006】(3)I/O数が多いと必然的に前記の電
圧を変換するためのIC(チップBレベルシフト回路お
よびチップCレベルシフト回路)の数が増加しプリント
基板も大きくせざるを得ず、これが更に多くのコスト増
加を招く。
(3) If the number of I / Os is large, the number of ICs (chip B level shift circuit and chip C level shift circuit) for converting the above voltage is inevitably increased, and the printed circuit board must be enlarged. Not, which leads to a further increase in cost.

【0007】(4)前記電圧を変換するためのIC(チ
ップ3レベルシフト回路およびチップC)を信号が通る
ために速度が極めて遅くなる。(約800ns)等、性
能、価格の面での問題が大であった。
(4) Since the signal passes through the IC (chip 3 level shift circuit and chip C) for converting the voltage, the speed becomes extremely slow. (About 800 ns) and so on, there were major problems in terms of performance and price.

【0008】(5)更に、チップB及びチップCへ接続
されるVdd1、Vdd2及びVdd3の電源線は、図
3のように複雑に引き回して配線する必要があった。
(5) Further, the power supply lines of Vdd1, Vdd2 and Vdd3 connected to the chips B and C need to be routed in a complicated manner as shown in FIG.

【0009】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、電圧を変換するた
めのレベルシフト回路を内蔵したコストが安く、かつス
ピードが速い高性能な半導体装置を提供し、更に、いた
ずらに配線の複雑化やそれによるチップ面積の増加を招
くこともなくレベルシフト回路を備えた半導体装置を提
供することにある。
Therefore, the present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a high-performance semiconductor device which has a built-in level shift circuit for converting a voltage at a low cost and a high speed. Further, it is to provide a semiconductor device including a level shift circuit without inconveniently causing complicated wiring and an increase in chip area.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
内部ロジックと、前記内部ロジックの外周部をそれぞれ
一周するようにとり囲むようにして設けられた、接地配
線、第1の電源系配線と、少なくとも第2及び第3の電
源系配線を含む複数の電源系配線によって前記内部ロジ
ックの外周部を一周するよう形成された概略リング状配
線と、前記接地配線、前記第1の電源系配線及び前記第
2の電源系配線を有する第1の入出力セル部と、前記接
地配線、前記第1の電源系配線及び前記第3の電源系配
線を有する第2の入出力セル部とを有する半導体装置
であって、前記第1の電源系の信号を前記第2の電源系
の信号にレベルシフトする第1のレベルシフト回路を、
前記接地配線、前記第1の電源系配線及び前記第2の電
源系配線のうち隣接する2つの配線で挟まれた領域に設
け、前記第1の電源系の信号を前記第3の電源系の信号
にレベルシフトする第2のレベルシフト回路を、前記接
地配線、前記第1の電源系配線及び前記第3の電源系配
線のうち隣接する2つの配線で挟まれた領域に設けたこ
とを特徴とする。
The semiconductor device of the present invention comprises:
The internal logic, the ground wiring, the first power supply system wiring, and the at least second and third power wirings, which are provided so as to surround the internal logic so as to make one round respectively.
The internal logic is made possible by a plurality of power system wirings including a power system wiring.
A ring-shaped arrangement formed around the outer circumference of the rack.
Line, the ground wiring, the first power supply system wiring and the second power supply system wiring, a first input / output cell section, the ground wiring, the first power supply system wiring, and the third power supply a second input-output cell unit having a system wiring, a semiconductor device having a, a first level shift circuit for level-shifting a signal of the first power supply system to the signal of the second power supply system,
The signal of the first power supply system is provided in a region sandwiched by two adjacent wirings of the ground wiring, the first power supply system wiring, and the second power supply system wiring, and the signal of the first power supply system is supplied to the third power supply system. A second level shift circuit for level shifting to a signal is provided in a region sandwiched by two adjacent wirings of the ground wiring, the first power supply wiring and the third power supply wiring. And

【0011】また、前記記載の半導体装置において、前
記第1の入出力セル部は、前記接地配線、前記第1の電
源系配線及び前記第2の電源系配線の外側に設けられた
第1の出力パッドと、前記接地配線及び前記第1の電源
系配線で挟まれた領域に設けられ、前記第1の電源系の
信号を前記第2の電源系の信号にレベルシフトする第2
のレベルシフト回路と、前記第1の電源系配線及び前記
第2の電源系配線で囲まれた領域に設けられ、前記第2
の電源系の信号にレベルシフトされた信号を入力とし、
出力信号を前記出力パッドへ出力する第1のインバータ
回路とを有し、前記第2の入出力セル部は、前記接地配
線、前記第1の電源系配線及び前記第3の電源系配線の
外側に設けられた第2の出力パッドと、前記接地配線及
び前記第1の電源系配線で挟まれた領域に設けられ、前
記第1の電源系の信号を前記第3の電源系の信号にレベ
ルシフトする第2のレベルシフト回路と、前記第1の電
源系配線及び前記第3の電源系配線で囲まれた領域に設
けられ、前記第3の電源系の信号にレベルシフトされた
信号を入力とし、出力信号を前記第2の出力パッドへ出
力する第2のインバータ回路とを有することを特徴とす
る。また、前記記載の半導体装置において、前記第2の
電源系配線と前記第3の電源系配線とが電気的に絶縁さ
れていることを特徴とする。
Further, in the above-described semiconductor device, the first input / output cell portion is a first wiring provided outside the ground wiring, the first power system wiring and the second power system wiring. A second device provided in a region sandwiched between the output pad, the ground wiring and the first power system wiring, and level-shifting the signal of the first power system to the signal of the second power system.
Of the level shift circuit, the first power supply system wiring and the second power supply system wiring, and the second power supply system wiring.
Input the level-shifted signal to the power system signal of
A second inverter circuit for outputting an output signal to the output pad, wherein the second input / output cell section is outside the ground wiring, the first power supply system wiring, and the third power supply system wiring. Is provided in a region sandwiched between the second output pad provided on the second power pad and the ground wiring and the first power supply system wiring, and the signal of the first power supply system is leveled to the signal of the third power supply system. A second level shift circuit for shifting is provided in a region surrounded by the first power supply system wiring and the third power supply system wiring, and a signal level-shifted to the signal of the third power supply system is input. And a second inverter circuit for outputting an output signal to the second output pad. In the semiconductor device of the forth, before Symbol second power supply system line and the third power supply system wiring is characterized in that it is electrically insulated.

【0012】また、前記記載の半導体装置において、前
記第2の電源系の電圧は前記第1の電源系の電圧よりも高
く、前記第3の電源系の電圧は前記第1の電源系の電圧
よりも高いことを特徴とする。
In the semiconductor device described above, the voltage of the second power supply system is higher than the voltage of the first power supply system, and the voltage of the third power supply system is the voltage of the first power supply system. It is characterized by higher than.

【0013】更に、前記記載の半導体装置において、前
記第2の電源系の電圧は、前記第3の電源系の電圧とは
概略異なる値であることを特徴とする。
Further, the semiconductor device described above is characterized in that the voltage of the second power supply system is substantially different from the voltage of the third power supply system.

【0014】[0014]

【作用】本発明の上記の構成による特徴を以下に第1図
と図2において説明する。図1において、第一の電源端
子(vdd1)(2)と第二の電源端子(vdd2)
(1)をチップに接続し、また接地端子(3)を接続す
る。そして第三の電源端子手段(vdd3)(28)も
チップに接続する。ここで第二の電源端子手段(vdd
2)と第三の電源端子手段(vdd3)は図に示される
ようにお互いに分離されている。
The features of the above-described structure of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, the first power supply terminal (vdd1) (2) and the second power supply terminal (vdd2)
Connect (1) to the chip and also connect the ground terminal (3). And the third power supply terminal means (vdd3) (28) is also connected to the chip. Here, the second power supply terminal means (vdd
2) and the third power supply terminal means (vdd3) are separated from each other as shown in the figure.

【0015】第一の電源端子手段(vdd1)から第二
の電源端子手段(vdd2)の電圧に信号を変換するに
は、図2に示されるレベルシフト手段を図1の中のチッ
プ周辺部のI/Oセル(23)列の中に図のように配置
し、レベルシフト手段の出力を第二の電源端子(vdd
2)を電源とする次段のインパータ(第一のPchトラ
ンジスタ9、第一のNchトランジスタ、10)の入力
にいれる。インパーク手段の出力はそのままパッドに出
される。
In order to convert the signal from the first power supply terminal means (vdd1) to the voltage of the second power supply terminal means (vdd2), the level shift means shown in FIG. The I / O cells (23) are arranged in the column as shown in the figure, and the output of the level shift means is connected to the second power supply terminal (vdd
It is input to the input of the next-stage implanter (first Pch transistor 9, first Nch transistor, 10) that uses 2) as a power source. The output of the in-park means is directly output to the pad.

【0016】これにより第一の電源端子(vdd1)の
電圧から第二の電源端子(vdd2)の電圧に変換する
ためのICを外につける必要がなくなり、また前記電圧
を変換するためのIC(チップBレベルシフト回路)を
信号が通らずに前記半導体装置の中だけで信号の変換が
可能となるため、従来に比べ約800nsにたいし約2
0nsのディレイですむため極めて高速化が可能となる
特徴を有する。
As a result, there is no need to attach an IC for converting the voltage of the first power supply terminal (vdd1) to the voltage of the second power supply terminal (vdd2) to the outside, and the IC (for converting the voltage is Since the signal can be converted only in the semiconductor device without passing the signal through the chip B level shift circuit), it is about 2 to about 800 ns as compared with the conventional one.
Since it requires a delay of 0 ns, it has the feature that extremely high speed is possible.

【0017】また第一の電源端子手段(vdd1)から
第三の電源端子手段(vdd3)の電圧に信号を変換す
るには、同様にしてレベルシフト手段(12)をI/O
セルの29の位置にいれる。このことにより第一の電源
端子(vdd1)の電圧から第三の電源端子手段(vd
d3)の電圧に変換するためのICを外につける必要が
なくなり、また前記電圧を変換するためのIC(チップ
Cレベルシフト回路)を信号が通らずに前記半導体装置
の中だけで信号の変換が可能となるため、従来に比べ約
800nsにたいし約200nsのディレイですむため
極めて高速化が可能となる特徴を有する。
Further, in order to convert a signal from the first power supply terminal means (vdd1) to the voltage of the third power supply terminal means (vdd3), the level shift means (12) is similarly operated by the I / O.
Place it at position 29 in the cell. As a result, the voltage of the first power supply terminal (vdd1) is changed to the third power supply terminal means (vd1).
There is no need to attach an IC for converting the voltage of d3) to the outside, and a signal conversion is performed only within the semiconductor device without passing through the IC (chip C level shift circuit) for converting the voltage. Therefore, the delay is about 200 ns, which is about 800 ns as compared with the conventional one, and therefore the speed can be extremely increased.

【0018】[0018]

【実施例】図1は本発明の実施例の半導体装置のレイア
ウト図である。また図2は図1のレベルシフト手段の回
路図を示したものである。
1 is a layout diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of the level shift means shown in FIG.

【0019】また図4は図2のレベルシフト手段の動作
を分かりやすく説明するためのタイミングチャート図で
ある。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the level shift means of FIG. 2 in an easy-to-understand manner.

【0020】図1、図2および図4に従って詳しく説明
を進めることにする。
A detailed description will be given with reference to FIGS. 1, 2 and 4.

【0021】図1において、第二の電源端子(vdd
2)はチップの最外周を回っており、第一の電源端子
(vdd1)はその内側を回っている。そして接地端子
(vss)は更にその内側を回っている。
In FIG. 1, the second power supply terminal (vdd
2) is around the outermost periphery of the chip, and the first power supply terminal (vdd1) is inside thereof. The ground terminal (vss) is further inside.

【0022】第一の電源端子(vdd1)はPAD
(2)より供給され、チップ内部のロジックに接続され
ており、第二の電源端子(vdd2)もPAD(1)よ
り供給されている。接地端子(vss)はPAD(3)
につながり、チップの内部のロジックに接続されてい
る。
The first power supply terminal (vdd1) is a PAD
It is supplied from (2) and is connected to the logic inside the chip, and the second power supply terminal (vdd2) is also supplied from PAD (1). Ground terminal (vss) is PAD (3)
Connected to the internal logic of the chip.

【0023】また第三の電源端子手段(vdd3)はパ
ッド28に接続されており、ここからレベルシフト手段
のあるI/Oセルに電圧を供給している。
The third power supply terminal means (vdd3) is connected to the pad 28 and supplies a voltage to the I / O cell having the level shift means.

【0024】チップの周辺部にはI/Oセル(23)が
並んでいる。またチップのコーナー部(4、5、6、
7)はI/Oセル(22)はおくことが出来ないので、
通常は電源線である第一の電源端子(vdd1)、第二
の電源端子(vdd2)と接地端子(vss)を回して
いるだけである。
I / O cells (23) are arranged in the peripheral portion of the chip. Also, the corners of the chip (4,5, 6,
In 7), I / O cell (22) cannot be placed, so
Normally, only the first power supply terminal (vdd1), the second power supply terminal (vdd2) and the ground terminal (vss) which are power supply lines are turned.

【0025】次に本発明の内容を分かりやすく説明する
ためにまず図2のレベルシフト手段の回路図を図4のタ
イミングチャート図に従って説明をすることにする。こ
こでは第一の電源端子手段の電圧から第二の電源端子手
段の電圧に変換する場合を扱うが、これは第一の電源端
子手段の電圧から第三の電源端子手段(vdd3)の電
圧に変換するときにも全く同様の仕組みで行われる。
Next, in order to explain the contents of the present invention in an easy-to-understand manner, the circuit diagram of the level shift means shown in FIG. 2 will be described first with reference to the timing chart of FIG. Here, the case where the voltage of the first power supply terminal means is converted to the voltage of the second power supply terminal means is dealt with, but this is changed from the voltage of the first power supply terminal means to the voltage of the third power supply terminal means (vdd3). The same mechanism is used when converting.

【0026】図2のレベルシフト手段の回路図におい
て、第一の電源端子手段(vdd1)と第二の電源端子
手段があり、第一の音源端子手段(vdd1)を電源と
し、第一の入力端子(IA)が入力である第一のインバ
ータ手段(Pchトランジスタ13、Nchトランジス
タ14)、第二の電源端子(vdd2)をソース端子と
している第一のPchトランジスタ(15)、前記第一
のPchトランジスタ(15)のドレイン端子をソース
端子とし、ゲート端子が前記第一の入力端子(IA)に
接続されている第二のPchトランジスタ(16)、第
一の入力端子がゲート端子に接続され、ソース端子が接
地され、またドレイン端子が前記第二のPchトランジ
スタ(16)のドレイン端子に接続されている第三のN
chトランジスタ(17)、第二の電源端子をソース端
子とし、第二のPchトランジスタ(16)のドレイン
端子がゲート端子に接続されている第四のPchトラン
ジスタ(18)、前記第四のPchトランジスタ(1
8)のドレイン端子をソース端子とし、ゲート端子が第
一のインバータ手段の出力に接続されている第五のPc
hトランジスタ(19)、前記第五のPchトランジス
タ(19)のドレイン端子がドレイン端子につながり、
前記第一のインバータ手段の出力がゲート端子につなが
り、ソース端子が接地されている第六のNchトランジ
スタ(20)、前記第二のPchトランジスタ(16)
のドレイン端子がゲート端子につながっている前記第四
のPchトランジスタ(18)、前記第五のPchトラ
ンジスタ(19)のドレイン端子を入力とし、第二の電
源端子(vdd2)を電源とする第二のインバータ手段
(Pchトランジスタ21、Nchトランジスタ22)
の構成を有している。図1の中にあるレベルシフト手段
の構成の一例として図2のレベルシフト手段の回路図を
上げたが、レベルシフト手段の構成の仕方はこの実施例
だけに限定されるのではなく、この例は一例である。
In the circuit diagram of the level shift means of FIG. 2, there are a first power supply terminal means (vdd1) and a second power supply terminal means, and the first sound source terminal means (vdd1) is used as a power source and the first input is used. The first inverter means (Pch transistor 13, Nch transistor 14) whose terminal (IA) is an input, the first Pch transistor (15) whose second power source terminal (vdd2) is a source terminal, and the first Pch. A drain terminal of the transistor (15) is used as a source terminal, a gate terminal is connected to the first input terminal (IA), a second Pch transistor (16), and a first input terminal is connected to a gate terminal; A source terminal is grounded, and a drain terminal is connected to the drain terminal of the second Pch transistor (16).
a fourth Pch transistor (18) in which the ch transistor (17) uses the second power supply terminal as a source terminal and the drain terminal of the second Pch transistor (16) is connected to the gate terminal; and the fourth Pch transistor. (1
A fifth Pc in which the drain terminal of 8) is used as a source terminal and the gate terminal is connected to the output of the first inverter means.
The drain terminal of the h transistor (19) and the fifth Pch transistor (19) is connected to the drain terminal,
A sixth Nch transistor (20) whose output terminal is connected to a gate terminal and whose source terminal is grounded, and a second Pch transistor (16).
The second Pch transistor (18), whose drain terminal is connected to the gate terminal, receives the drain terminals of the fourth Pch transistor (18) and the fifth Pch transistor (19) and uses the second power supply terminal (vdd2) as a power source. Inverter means (Pch transistor 21, Nch transistor 22)
It has the configuration of. Although the circuit diagram of the level shift means of FIG. 2 is shown as an example of the configuration of the level shift means in FIG. 1, the way of configuring the level shift means is not limited to this embodiment but this example. Is an example.

【0027】次に図4のタイミングチャート図に従って
説明を続けることとする。図4においてIAは第一の電
源端子(vdd1)の電源系の信号である。この信号を
レベルシフト手段を用いて第二の電源端子(vdd2)
の電源系の信号に変換する場合において、IAがLから
Hに変化した時を考えるとする。IAがLから第一の電
源端子(vdd1)の電源系であるHに変化すると第六
のNchトランジスタ(20)がONするために信号e
が第二の電源端子手段の電源系のHからLにさがり、こ
れによって出力Xが第二の電源端子手段の電圧系のHに
なる。それにともなって第一のPchトランジスタ(1
5)もONになり、また第二のPchトランジスタ(1
6)はON、第三のNchトランジスタ(17)はOF
Fになるので信号fは第二の電源端子手段の電圧系のH
になって第四のPchトランジスタ(18)をOFFに
する。この様にして第一の電源端子手段(vdd1)の
電圧系の信号が第二の電源端子手段の電圧系の信号に変
換されるのである。この変換にかかる時間は約20ns
であるが、もしもこの変換を別のそとづけのICで行う
とすると、出力の部分とチップの外の負荷容量を駆動す
る時間とレベルシフト手段のICの入力部の時間及び変
換に要する時間及び出力に要する時間を合せて約800
nsの時間を要することになり、レベルシフト手段を前
記半導体の中に入れることは性能の面で大変な効果があ
る。また上記レベルシフト手段はI/Oセル部分におい
て使うために、これを半導体装置の周辺部にあるI/O
セルにいれることで変換は高速にできる。
Next, the description will be continued with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 4, IA is a power supply system signal of the first power supply terminal (vdd1). This signal is supplied to the second power supply terminal (vdd2) by using the level shift means.
Consider the case where IA changes from L to H in the case of converting into a power supply system signal. When IA changes from L to H, which is the power supply system of the first power supply terminal (vdd1), the sixth Nch transistor (20) is turned on, so that the signal e
Goes from H of the power supply system of the second power supply terminal means to L, whereby the output X becomes H of the voltage system of the second power supply terminal means. Accordingly, the first Pch transistor (1
5) is also turned on, and the second Pch transistor (1
6) is ON, the third Nch transistor (17) is OF
Since it becomes F, the signal f becomes H of the voltage system of the second power supply terminal means.
Then, the fourth Pch transistor (18) is turned off. In this way, the voltage system signal of the first power supply terminal means (vdd1) is converted into the voltage system signal of the second power supply terminal means. This conversion takes about 20 ns
However, if this conversion is performed by another IC attached, the time for driving the output part and the load capacitance outside the chip, the time for the input part of the IC of the level shift means, and the time required for the conversion. And the time required for output is about 800
Since it takes ns time, putting the level shift means in the semiconductor has a great effect in terms of performance. Further, since the level shift means is used in the I / O cell portion, the level shift means is provided in the I / O peripheral portion of the semiconductor device.
By putting in the cell, the conversion can be done at high speed.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の上記の構成
によれば第一の電源端子(vdd1)(2)と第二の電
源端子(vdd2)(1)をチップに接続し、また接地
端子(3)を接続する。第三の電源端子手段(vdd
3)も接続されており、ここからレベルシフト手段のあ
るI/Oセルに電圧を供給し、図2に示されるレベルシ
フト手段を図1の中のチップ周辺部のI/Oセル(2
3)列の中に図のように配置し、レベルシフト手段の出
力を第二の電源端子(vdd2)を電源とする次段のイ
ンバータ(第一のPchトランジスタ9、第一のNch
トランジスタ、10)の入力にいれる。また第三の電源
端子手段(vdd3)に接続されたレベルシフト手段を
図1の中のチップ周辺部のI/Oセル(29)列の中に
図のように配置し、レベルシフト手段の出力を第三の電
源端子手段(vdd3)を電源とする次段のインバータ
(第一のPchトランジスタ9、第一のNchトランジ
スタ、10)の入力にいれる。
As described above, according to the above configuration of the present invention, the first power supply terminal (vdd1) (2) and the second power supply terminal (vdd2) (1) are connected to the chip, and Connect the ground terminal (3). Third power supply terminal means (vdd
3) is also connected to supply voltage to the I / O cell having the level shift means, and the level shift means shown in FIG. 2 is connected to the I / O cell (2) in the peripheral portion of the chip in FIG.
3) Arranged in the column as shown in the figure, and the output of the level shift means uses the second power supply terminal (vdd2) as a power source for the next-stage inverter (first Pch transistor 9, first Nch).
Input to the transistor, 10). Further, the level shift means connected to the third power supply terminal means (vdd3) is arranged in the I / O cell (29) column in the peripheral portion of the chip in FIG. 1 as shown in the figure to output the level shift means. To the input of the next-stage inverter (first Pch transistor 9, first Nch transistor, 10) which uses the third power supply terminal means (vdd3) as a power supply.

【0029】インバータ手段の出力はそのままパッドに
出すことにより、第一の電源端子(vdd1)の電圧か
ら第二の電源端子(vdd2)の電圧に変換するための
ICを外につける必要がなくなり、また前記電圧を変換
するためのそとづけのICを信号が通らずに前記半導体
装置の中だけで信号の変換が可能となるため、従来に比
べ約800nsにたいし約20nsのディレイですむた
め極めて高速化が可能となる。更に、I/Oセル内部に
既に設けられているVdd1、Vdd2及びVss配線
から直にレベルシフト回路への電源配線をすることがで
きるので、いたずらに配線の複雑化やそれによるチップ
面積の増加を招くこともない。またこれらの効果は第一
の電源端子手段−の電圧から第三の電源端子手段(vd
d3)の電圧に変換するときにも全く同じことがいえ
る。そのうえそとづけのチップが不要になることのコス
トの低減化が可能等の特徴をもちその効果は絶大なもの
がある。
By directly outputting the output of the inverter means to the pad, it is not necessary to attach an IC for converting the voltage of the first power supply terminal (vdd1) to the voltage of the second power supply terminal (vdd2) to the outside. In addition, since the signal can be converted only within the semiconductor device without passing through a signal-transmission IC for converting the voltage, a delay of about 20 ns is required as compared with the conventional one, which is about 20 ns. Extremely high speed is possible. Furthermore, since the power supply wiring to the level shift circuit can be directly made from the Vdd1, Vdd2 and Vss wiring already provided inside the I / O cell, the wiring is complicated and the chip area is increased. There is no invitation. Further, these effects are obtained by changing the voltage of the first power supply terminal means-to the third power supply terminal means (vd
The same can be said when converting to the voltage of d3). In addition, it has a feature that the cost of reducing the need for a chip is eliminated, and the effect is enormous.

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

【図1】本発明の一実施例を示す半導体装置のレイアウ
ト図。
FIG. 1 is a layout diagram of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例のなかに使われているレベル
シフト手段の回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram of a level shift means used in one embodiment of the present invention.

【図3】従来の回路図の一例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional circuit diagram.

【図4】図2の動作を示したタイミングチャート図。FIG. 4 is a timing chart showing the operation of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第二の電源端子(vdd2)のPAD 2…第一の電源端子(vdd1)のPAD 3…接地端子(vss)のPAD 4、5、6、7…半導体装置のコーナー部 8…レベルシフト手段 9…Pchトランジスタ 10…Nchトランジスタ 11…出力パッド 12…ロジック部 13、21…P型MOSトランジスタ 14、22…N型MOSトランジスタ 15…第一のPchトランジスタ 16…第二のPchトランジスタ(16) 17…第三のPchトランジスタ(17) 18…第四のPchトランジスタ(18) 19…第五のPchトランジスタ(19) 20…第六のPchトランジスタ(20) 23…I/Oセル部 25…チップA 26…チップB 27…チップC 28…第三の電源端子手段(vdd3) 29…第三の電源端子手段(vdd3)系のレベルシフ
ト手段を持つI/Oセル
1 ... PAD of second power supply terminal (vdd2) 2 ... PAD of first power supply terminal (vdd1) 3 ... PAD of ground terminal (vss) 4, 5, 6, 7 ... Corner portion 8 of semiconductor device ... Level shift Means 9 ... Pch transistor 10 ... Nch transistor 11 ... Output pad 12 ... Logic part 13, 21 ... P-type MOS transistor 14, 22 ... N-type MOS transistor 15 ... First Pch transistor 16 ... Second Pch transistor (16) 17 ... Third Pch transistor (17) 18 ... Fourth Pch transistor (18) 19 ... Fifth Pch transistor (19) 20 ... Sixth Pch transistor (20) 23 ... I / O cell section 25 ... Chip A 26 ... Chip B 27 ... Chip C 28 ... Third power supply terminal means (vdd3) 29 ... Third power supply terminal means (vdd) I / O cell having a) system level shifting means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−255317(JP,A) 特開 平2−89345(JP,A) 特開 平1−93145(JP,A) 特開 平1−196917(JP,A) 特開 平2−84815(JP,A) 特開 昭63−168896(JP,A) 特開 昭54−23340(JP,A) 特開 昭63−152220(JP,A)   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page       (56) References Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-255317 (JP, A)                 JP-A-2-89345 (JP, A)                 JP-A-1-93145 (JP, A)                 JP-A-1-196917 (JP, A)                 JP-A-2-84815 (JP, A)                 JP 63-168896 (JP, A)                 JP 54-23340 (JP, A)                 JP-A-63-152220 (JP, A)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内部ロジックと、 前記内部ロジックの外周部をそれぞれ一周するようにと
り囲むようにして設けられた、接地配線、第1の電源系
配線少なくとも第2及び第3の電源系配線を含む複数の電源
系配線によって前記内部ロジックの外周部を一周するよ
う形成された概略リング状配線と、 前記接地配線、前記第1の電源系配線及び前記第2の電
源系配線を有する第1の入出力セル部と、 前記接地配線、前記第1の電源系配線及び前記第3の電
源系配線を有する第2の入出力セル部とを有する半導
体装置であって、 前記第1の電源系の信号を前記第2の電源系の信号にレ
ベルシフトする第1のレベルシフト回路を、前記接地配
線、前記第1の電源系配線及び前記第2の電源系配線の
うち隣接する2つの配線で挟まれた領域に設け、 前記第1の電源系の信号を前記第3の電源系の信号にレ
ベルシフトする第2のレベルシフト回路を、前記接地配
線、前記第1の電源系配線及び前記第3の電源系配線の
うち隣接する2つの配線で挟まれた領域に設けたことを
特徴とする半導体装置。
1. An internal logic, and a ground wiring, a first power supply system wiring , and at least a second and a third power supply system wiring, which are provided so as to surround the outer peripheral portion of the internal logic so as to make one round respectively. Multiple power supplies
The system wiring will go around the outer peripheral portion of the internal logic.
A first input / output cell portion having a substantially ring-shaped wiring formed as described above, the ground wiring, the first power supply system wiring and the second power supply system wiring, the ground wiring, the first power supply system and wiring and the second input-output cell unit having a third power supply system line, a semiconductor device having a first level shift the signal of the first power supply system to the signal of the second power supply system 1 level shift circuit is provided in a region sandwiched by two adjacent wirings of the ground wiring, the first power supply system wiring and the second power supply system wiring, and a signal of the first power supply system is provided. A second level shift circuit for level-shifting to the signal of the third power supply system is sandwiched between two adjacent wirings among the ground wiring, the first power supply wiring and the third power supply wiring. A semiconductor device provided in a region.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記第1の入出力セル部は、 前記接地配線、前記第1の電源系配線及び前記第2の電
源系配線の外側に設けられた第1の出力パッドと、 前記接地配線及び前記第1の電源系配線で挟まれた領域
に設けられた前記のレベルシフト回路と、 前記第1の電源系配線及び前記第2の電源系配線で囲ま
れた領域に設けられ、前記第2の電源系の信号にレベル
シフトされた信号を入力とし、出力信号を前記出力パッ
ドへ出力する第1のインバータ回路とを有し、 前記第2の入出力セル部は、 前記接地配線、前記第1の電源系配線及び前記第3の電
源系配線の外側に設けられた第2の出力パッドと、 前記接地配線及び前記第1の電源系配線で挟まれた領域
に設けられた前記第2のレベルシフト回路と、 前記第1の電源系配線及び前記第3の電源系配線で囲ま
れた領域に設けられ、前記第3の電源系の信号にレベル
シフトされた信号を入力とし、出力信号を前記第2の出
力パッドへ出力する第2のインバータ回路とを有する
ことを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first input / output cell section is provided outside the ground wiring, the first power supply system wiring, and the second power supply system wiring. A first output pad; the first level shift circuit provided in a region sandwiched by the ground wiring and the first power system wiring; the first power system wiring and the second power system provided in a region surrounded by lines as input the second signal to the level-shifted signal of the power supply system having a first inverter circuit for outputting an output signal to said output pad, wherein the first The second input / output cell unit includes a second output pad provided outside the ground wiring, the first power system wiring and the third power system wiring, the ground wiring and the first power system. the second level shift provided in a region between the wiring A circuit, provided in a region surrounded by the first power supply system wiring and the third power supply system wiring, having a signal level-shifted to the signal of the third power supply system as an input, and an output signal being the output signal; wherein a has a second inverter circuit for outputting to the second output pad, a.
【請求項3】 請求項2に記載の半導体装置において 記第2の電源系配線と前記第3の電源系配線とが電気
的に絶縁されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to 3. The method of claim 2, before Symbol semiconductor device in which the second power supply system line and said third power supply system wiring is characterized in that it is electrically insulated.
【請求項4】 請求項2又は3に記載の半導体装置にお
いて、 前記第2の電源系の電圧は前記第1の電源系の電圧より
も高く、前記第3の電源系の電圧は前記第1の電源系の
電圧よりも高いことを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 2 or 3, wherein the second voltage of the power supply system is higher than the voltage of the first power supply system, the third voltage power supply system is the first The semiconductor device is characterized by having a voltage higher than that of the power supply system of.
【請求項5】 請求項4に記載の半導体装置において、
前記第2の電源系の電圧は、前記第3の電源系の電圧と
は概略異なる値であることを特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4,
The semiconductor device, wherein the voltage of the second power supply system has a value that is substantially different from the voltage of the third power supply system.
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