JP4792093B2 - Switching box circuit, switching block circuit, and FPGA circuit - Google Patents
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本発明は、スイッチングボックス回路、スイッチングブロック回路、およびFPGA回路に関する。 The present invention relates to a switching box circuit, a switching block circuit, and an FPGA circuit.
近年、電子のスピン自由度を利用したスピンエレクトロニクスデバイスの研究開発が盛んに行われている。トンネル磁気抵抗効果(TMR)を基礎とする研究開発が盛んに行われ、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)やハードディスクドライブ(HDD)の再生ヘッドなどに応用されるに至っている。さらに、半導体と磁性体とを結合したスピントランジスタが注目されている。 In recent years, research and development of spin electronics devices using the spin degree of freedom of electrons has been actively conducted. Research and development based on the tunnel magnetoresistive effect (TMR) has been actively conducted and has been applied to reproducing heads of magnetic random access memories (MRAM) and hard disk drives (HDD). Further, a spin transistor in which a semiconductor and a magnetic material are combined is attracting attention.
現在の半導体技術を基にしたリコンフィギャラブル論理回路として、FPGA(Field Programmable Gate Array)と呼ばれる集積回路がある。FPGAは、内部のSRAMに情報を蓄え、このメモリに記憶された内容により、リコンフィギュラブル論理回路の論理と結線とを制御することができる。このように、ソフトウエアで論理を変更できるため、ハードウエアを作製後に回路の修正が可能となる。複雑化する集積回路を短納期で安価に実現する手段として、近年急速に伸びている。 As a reconfigurable logic circuit based on the current semiconductor technology, there is an integrated circuit called FPGA (Field Programmable Gate Array). The FPGA stores information in the internal SRAM, and can control the logic and connection of the reconfigurable logic circuit according to the contents stored in the memory. Thus, since the logic can be changed by software, the circuit can be corrected after the hardware is manufactured. In recent years, it has been rapidly growing as a means for realizing complicated integrated circuits with a short delivery time and at a low cost.
スイッチングボックス回路は、4方向から来る信号線の結線方法を記憶させておき、信号線の入力と出力および信号線間の結線と断線を決定する回路である(例えば、非特許文献1参照)。このスイッチングボックス回路を有する回路は、メモリを書き換えることにより任意の結線方法を実現できる。 The switching box circuit is a circuit that stores connection methods of signal lines coming from four directions and determines connection and disconnection between signal lines and signal lines (see, for example, Non-Patent Document 1). The circuit having this switching box circuit can realize an arbitrary connection method by rewriting the memory.
このスイッチングボックス回路を半導体のCMOS技術によって作製する場合、従来は、情報を記憶するメモリとしてSRAMが用いられている。このため、素子数が多くなってしまうという問題がある。また、大量のSRAMを使用しているため、動作をしていないときでもリーク電流による消費電力が大きくなってしまう。そのため、高集積化しにくい回路となっている。また、スイッチングボックス回路で多くのパストランジスタを使用するため回路規模は非常に大きくなってしまい、高集積化を妨げる要因の一つとなっている。更に、SRAMは電源を切ると情報が失われてしまう揮発性メモリであるため、電源投入をする毎に外部メモリに蓄えていた情報を書き込む必要がある。このため、電源投入時に手間と時間がかかるという課題がある。また、電源切断時に情報を蓄えておくための外部メモリを確保しておく必要があり、外部メモリのために消費電力および容積が必要になるという課題がある。このため、システム全体での高集積化および低消費電力化を妨げる要因の一つとなっている。 When this switching box circuit is manufactured by a semiconductor CMOS technology, an SRAM is conventionally used as a memory for storing information. For this reason, there exists a problem that the number of elements will increase. In addition, since a large amount of SRAM is used, power consumption due to leakage current increases even when no operation is performed. Therefore, the circuit is difficult to be highly integrated. In addition, since many pass transistors are used in the switching box circuit, the circuit scale becomes very large, which is one of the factors hindering high integration. Furthermore, since the SRAM is a volatile memory in which information is lost when the power is turned off, it is necessary to write the information stored in the external memory every time the power is turned on. For this reason, there is a problem that it takes time and effort when the power is turned on. In addition, it is necessary to secure an external memory for storing information when the power is turned off, and there is a problem that power consumption and volume are required for the external memory. For this reason, this is one of the factors that hinder high integration and low power consumption in the entire system.
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、高集積化および低消費電力化が可能なスイッチングボックス回路、スイッチングブロック回路、およびFPGA回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a switching box circuit, a switching block circuit, and an FPGA circuit capable of high integration and low power consumption.
本発明の第1の態様によるスイッチングボックス回路は、第1乃至第4の方向にそれぞれ設けられた第1乃至第n(≧1)の信号線と、前記第1乃至第4の方向にそれぞれ設けられた第1乃至第nの入出力部であって、各方向における第i(1≦i≦n)の入出力部は、一端が対応する方向の第iの信号線に接続する第1乃至第nの入出力部と、第1乃至第2nの接続端子と、前記第1乃至第4の方向にそれぞれ設けられ、各方向において前記第1乃至第nの入出力部のそれぞれと、前記第1乃至第2nの接続端子のそれぞれを接続するためにそれらの間に1個ずつ設けられ、ゲートにクロック信号を受ける2n2個のスピンMOSFETと、を備えていることを特徴とする。 The switching box circuit according to the first aspect of the present invention includes first to nth (≧ 1) signal lines provided in the first to fourth directions, respectively, and the first to fourth directions, respectively. The i th (1 ≦ i ≦ n) input / output units in each direction are connected to the i th signal line in the corresponding direction. An nth input / output unit, first to second n connection terminals, and first to fourth directions, respectively, and each of the first to nth input / output units in each direction; In order to connect each of the 1st to 2nth connection terminals, one is provided between them, and 2n 2 spin MOSFETs receiving a clock signal at their gates are provided.
また、本発明の第2の態様によるスイッチングブロック回路は、第1乃至第4の方向にそれぞれ設けられ、それぞれがn本の信号線を含む第1乃至第m(≧2)の信号線群と、第1の態様の第1乃至第m(≧2)のスイッチングボックス回路と、を備え、前記第1乃至第4の方向における第i(1≦i≦m)の信号線群は第iのスイッチングボックス回路に接続されていることを特徴とする。 The switching block circuit according to the second aspect of the present invention includes first to mth (≧ 2) signal line groups each provided in the first to fourth directions, each including n signal lines. And the first to mth (≧ 2) switching box circuits of the first aspect, wherein the i th (1 ≦ i ≦ m) signal line group in the first to fourth directions is the i th It is connected to a switching box circuit.
また、本発明の第3の態様によるFPGA回路は、第2の態様のスイッチングブロック回路と、ルックアップテーブルを含むクラスターロジックブロック回路と、前記スイッチングブロック回路と前記クラスターロジックブロック回路とを接続するコネクションブロック回路とを備えていることを特徴とする。 An FPGA circuit according to a third aspect of the present invention includes a switching block circuit according to the second aspect, a cluster logic block circuit including a lookup table, and a connection for connecting the switching block circuit and the cluster logic block circuit. And a block circuit.
本発明によれば、高集積化および低消費電力化が可能となる。 According to the present invention, high integration and low power consumption can be achieved.
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、図面は模式的なものであり、各部分の大きさ、各電圧の高さおよび各時間の長さ、部分間の大きさの比
率、電圧間の比率、時間の間隔などは現実のものとは異なる。また、図面の相互間においても、同じ部分を指す場合であっても、互いの寸法や比率が異なって示されている部分もある。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. However, the drawings are schematic, and the size of each part, the height of each voltage and the length of each time, the size ratio between parts, the ratio between voltages, the time interval, etc. are actual. Is different. In addition, even among the drawings, even if the same parts are indicated, there are some parts that are shown in different sizes and ratios.
また、信号の電圧において、高電圧をHレベル、低電圧をLレベルとする。Hレベルは、電源電圧Vddの半分より高い電圧を表し、Lレベルは、電源電圧Vddの半分より低い電圧を表す。 In the signal voltage, a high voltage is set to H level and a low voltage is set to L level. The H level represents a voltage higher than half of the power supply voltage Vdd, and the L level represents a voltage lower than half of the power supply voltage Vdd.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるスイッチングボックス回路を図1に示す。一般に、スイッチングボックス回路は、4方向からの信号線が合流する領域において、結線と断線を決定する回路である。この実施形態のスイッチングボックス回路1は、4本の信号線SL1、SL2、SL3、SL4の結線と断線を決定するものであって、2個の接続端子101、102と、4個の入出力部121〜124と、8個のn型スピンMOSFET141〜148とを有している。
(First embodiment)
A switching box circuit according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. Generally, a switching box circuit is a circuit that determines connection and disconnection in a region where signal lines from four directions meet. The
4本の信号線SL1、SL2、SL3、SL4は、4方向に1本ずつ配置される構成となっている。図1においては、上方には信号線SL1が、左方には信号線SL2が、下方には信号線SL3が、右方には信号線SL4が配置される。各信号線SLi(i=1,・・・4)に入出部12iが接続される。各入出力部12i(i=1,・・・4)に2個のスピンMOSFET142i−1、142iのそれぞれの一端が接続される。4個のスピンMOSFET142i−1(i=1,・・・4)の他端は接続端子101に接続され、4個のスピンMOSFET142i(i=1,・・・4)の他端は接続端子102に接続される。したがって、任意の一つの信号線は、入出力部、スピンMOSFET、接続端子、スピンMOSFET、入出力部を通して他の任意の信号線と接続することができる。例えば、信号線SL1は、入出力部121、スピンMOSFET141、接続端子101、スピンMOSFET143、入出力部122からなるルートを通して信号線SL2と接続される。なお、信号線SL1と信号線SL2は、入出力部121、スピンMOSFET142、接続端子102、スピンMOSFET144、入出力部122からなるもう一つの経路を通しても接続される。このように、任意の信号線は、本実施形態のスイッチングボックス回路1において、接続端子を通して、他の信号線と接続され、その接続の経路は2通りある。そして、各経路においては、接続端子を挟んで2個のスピンMOSFETが直列に接続された構成となっている。
The four signal lines SL 1 , SL 2 , SL 3 , SL 4 are arranged one by one in four directions. In Figure 1, the signal line SL 1 is upward, the signal line SL 2 is leftward, the downward signal line SL 3, the right signal line SL 4 is arranged. The input /
各スピンMOSFET141〜148は、通常のMOSFETのソース電極とドレイン電極に強磁性体を用いた構成、もしくは通常のMOSFETのソース電極とドレイン電極上に強磁性体を付加した構成、を有しており、強磁性体と半導体を組み合わせた構造を持つ。ソース電極とドレイン電極の強磁性体の磁化の向き、もしくはソース電極とドレイン電極上に付加された強磁性体の磁化の向きによりスピンMOSFETの特性、例えば、2つの強磁性体間の抵抗値が異なるため、ロジックの中に不揮発メモリを内蔵することができる。このように、スピンMOSFETは素子内部にメモリ機能を有しているため、小面積でスイッチングボックス回路を構成できる。また、強磁性体を用いてメモリ機能を実現しているため、メモリは不揮発であり、電源投入する毎にスイッチングボックス回路のメモリへの書き込みをしなくて済む。また、内部に不揮発メモリを有しているため、動作していない場合は電源を切断することが可能になり、低消費電力なスイッチングボックス回路を構築できる。 Each of the spin MOSFETs 14 1 to 14 8 has a configuration in which a ferromagnetic material is used for a source electrode and a drain electrode of a normal MOSFET, or a configuration in which a ferromagnetic material is added on the source electrode and the drain electrode of a normal MOSFET. It has a structure that combines a ferromagnet and a semiconductor. Depending on the direction of magnetization of the ferromagnetic material of the source electrode and the drain electrode or the direction of magnetization of the ferromagnetic material added on the source electrode and the drain electrode, the characteristics of the spin MOSFET, for example, the resistance value between the two ferromagnetic materials can be determined. Because of the difference, a non-volatile memory can be built in the logic. Thus, since the spin MOSFET has a memory function inside the element, a switching box circuit can be configured with a small area. Further, since the memory function is realized by using a ferromagnetic material, the memory is non-volatile, and it is not necessary to write to the memory of the switching box circuit every time the power is turned on. Further, since it has a nonvolatile memory inside, it is possible to cut off the power supply when it is not operating, and a switching box circuit with low power consumption can be constructed.
スピンMOSFETのソース電極およびドレイン電極の強磁性体の磁化の向き、もしくはソース電極上およびドレイン電極上の強磁性体の磁化の向きは略平行か略反平行のいずれかになっており、2つの強磁性体間の抵抗も低抵抗と高抵抗のいずれかの状態になっている。ソース電極およびドレイン電極の強磁性体間の抵抗値において、低抵抗の場合を低抵抗状態、高抵抗の場合を高抵抗状態と呼ぶ。本発明の各実施形態においては、スピンMOSFETが高抵抗状態のときに信号線間は断線と判断され、低抵抗状態の時に信号線間は導通と判断される。 The direction of magnetization of the ferromagnetic material on the source electrode and the drain electrode of the spin MOSFET, or the direction of magnetization of the ferromagnetic material on the source electrode and the drain electrode is either substantially parallel or substantially antiparallel. The resistance between the ferromagnets is either in a low resistance state or a high resistance state. Regarding the resistance value between the ferromagnetic materials of the source electrode and the drain electrode, a low resistance state is called a low resistance state, and a high resistance state is called a high resistance state. In each embodiment of the present invention, the signal lines are determined to be disconnected when the spin MOSFET is in the high resistance state, and the signal lines are determined to be conductive when the spin MOSFET is in the low resistance state.
上述したように、本実施形態では、信号線の接続が4方向全てに接続されている。そして、信号線間には、直列接続された2個のスピンMOSFETが設けられている。直列接続されたスピンMOSFETが2個とも低抵抗状態であれば、結線状態と判定される。また、直列接続された2個のスピンMOSFETのうち、1個以上が高抵抗状態であれば、電流が流れにくいため断線状態と判定される。本実施形態においては、各スピンMOSFETのゲートには共通のCLOCK信号(クロック信号)が印加される。すなわち、各スピンMOSFETのゲートに同時にCLOCK信号(クロック信号)が印加される。本実施形態では各スピンMOSFETはn型スピンMOSFETであるので、CLOCK信号(クロック信号)がHレベルの時に、スピンMOSFETが導通し、スイッチングボックス回路の動作を行い、出力を決定する。したがって、スピンMOSFETが導通状態であっても、信号線間は、この信号線間にある少なくとも1個のスピンMOSFETが高抵抗状態のときに断線状態と判断され、直列に接続された2つのスピンMOSFETがともに低抵抗状態との時に結線状態と判断される。 As described above, in this embodiment, signal lines are connected in all four directions. Two spin MOSFETs connected in series are provided between the signal lines. If both of the spin MOSFETs connected in series are in a low resistance state, it is determined as a connected state. In addition, if one or more of the two spin MOSFETs connected in series are in a high resistance state, it is determined that the wire is disconnected because current does not easily flow. In this embodiment, a common CLOCK signal (clock signal) is applied to the gates of the spin MOSFETs. That is, a CLOCK signal (clock signal) is simultaneously applied to the gates of the spin MOSFETs. In this embodiment, since each spin MOSFET is an n-type spin MOSFET, when the CLOCK signal (clock signal) is at an H level, the spin MOSFET conducts, operates the switching box circuit, and determines the output. Therefore, even if the spin MOSFET is in a conductive state, the signal line is determined to be disconnected when at least one spin MOSFET between the signal lines is in a high resistance state, and two spins connected in series When both MOSFETs are in the low resistance state, it is determined that the connection state is established.
次に、本実施形態のスイッチングボックス回路1の結線状態の一例を図2に示す。この例においては、左方の信号線SL2と上方の信号線SL1とを結線するとともに下方の信号線SL3と右方向の信号線SL4とを結線した場合を示す。それ以外の経路は断線を表す。図2において、点線で示すスピンMOSFET141、143、146、148は低抵抗状態を示し、実線で示すスピンMOSFET142、144、145、147は高抵抗状態を示す。信号線間の直列にあるすべてのスピンMOSFETが低抵抗状態である場合に、その信号線間が結線となる。信号線間にある2つのスピンMOSFETうちのいずれかが高抵抗状態である場合に、その信号線間は断線となる。
Next, an example of the connection state of the
次に、本実施形態のスイッチングボックス回路1の入出力部12の一具体例を図3に示す。この具体例の入出力部12は、入力部12a、メモリ部12b、および出力部12cを備えている。メモリ部12bは、ENABLE信号とENABLE信号に相補的なNOT−ENABLE信号を出力する。ENABLE信号とNOT−ENABLE信号は入力部12aおよび出力部12cに出力され、入力部12aと出力部12cのいずれか一方だけが導通となるように接続される。
Next, FIG. 3 shows a specific example of the input /
次に、入力部12aの一具体例を図4に示す。この具体例の入力部12aは、通常のp型MOSFET12a1と、通常のn型MOSFET12a2からなるトランスファーゲートである。p型MOSFET12a1のゲートにENABLE信号が入力され、n型MOSFET12a2のゲートにはNOT−ENABLE信号が入力される。したがって、この入力部12aは、ENABLE信号がLレベルで、NOT−ENABLE信号がHレベルの時に導通状態となるが、ENABLEがHレベルで、NOT−ENABLEがLレベルのときに断線状態となる。
Next, a specific example of the
次に、出力部12cの一具体例を図5に示す。この具体例の出力部12cは、p型MOSFET12c1と、センスアンプ12c2と、バッファ12c3と、p型MOSFET12c4およびn型MOSFET12c5からなるトランスファーゲートと、を備えている。p型MOSFET12c1は、ゲートにENABLE信号を受け、ソースに電源電圧Vddが印加されドレインがスピンMOSFETに接続される。センスアンプ12c2は、NOT−ENABLE信号に基づいて動作し、参照電圧と比較することにより、スピンMOSFETからの出力を検出する。バッファ12c3は、センスアンプ12c2の出力を安定化してトランスファーゲートに送出する。トランスファーゲートのp型MOSFET12c4およびn型MOSFET12c5のゲートにはNOT−ENABLE信号およびENABLE信号がそれぞれ印加される。
Next, a specific example of the
このような構成の出力部12cにおいては、NOT−ENABLE信号がLレベルで、ENABLE信号がHレベルのときに、低抵抗状態のスピンMOSFETに接続された入力部12aの電圧を、センスアンプ12c2で検出し、バッファで電圧を安定化し、トランスファーゲートを介して信号線側に出力する。出力部12cは、NOT−ENABLE信号がHレベルで、ENABLE信号がLレベルのときに、断線となる。なお、図5に示す参照電圧はVdd/2程度の電圧であり、動作マージンが最も高くなるように決められる。
In the
次に、メモリ部12bの一具体例を図6に示す。この具体例のメモリ部12bは、p型MOSFET12b1、12b2と、n型スピンMOSFET12b3と、n型MOSFET12b4と、インバータ12b5と、を備えている。p型MOSFET12b1、12b2と、n型スピンMOSFET12b3と、n型MOSFET12b4とは、この順番で直列に接続される。p型MOSFET12b1のソースには電源電圧Vddが印加され、n型MOSFET12b4のソースは接地される。そして、p型MOSFET12b1のゲートにはNOT−READ信号が印加され、n型MOSFET12b4のゲートにはREAD信号が印加される。また、p型MOSFET12b2と、n型スピンMOSFET12b3とは、ゲートが共通の1/2端子に接続され、p型MOSFET12b2のドレインと、n型スピンMOSFET12b3のドレインの接続ノードからENABLE信号が出力され、このENABLE信号をインバータ12b5によって反転することにより、NOT−ENABLE信号を得ている。
A specific example of the
スピンMOSFET12b3のゲートに接続される1/2端子には、電源電圧Vddの半分Vdd/2程度の電圧が印加されている。READ信号がHレベル、NOT−READ信号がLレベルのときに、スピンMOSFET12b3に電源が供給され、トランジスタ動作を行う。このときに、スピンMOSFET12b3が低抵抗状態であれば、ENABLE信号がLレベルになり、スピンMOSFET12b3が高抵抗状態であれば、ENABLE信号がHレベルになる。
The 1/2 terminal connected to the gate of the spin MOSFET12b 3, half Vdd / 2 about the power supply voltage Vdd is applied. READ signal is H level, when NOT-READ signal is at the L level, power is supplied to the spin MOSFET12b 3, performs the transistor operation. At this time, if the
他方、READ信号がLレベル、NOT−READ信号がHレベルの時には、スピンMOSFET12b3に電源が供給されないため、メモリ部12bの消費電力は極端に小さくなる。電源が供給されてなくても、スピンMOSFET12b3は不揮発性の記憶であるため、記憶内容は保持されている。
On the other hand, READ signal is L level, when the NOT-READ signal is at H level, since the power supply to the spin MOSFET12b 3 not supplied, the power consumption of the
なお、ENABLE信号線は電気的に浮遊しているので、スピンMOSFET12b3に電源が供給されなくても、ENABLE信号の電圧は保持されている。そのため、READ信号がLレベル、NOT−READ信号がHレベルの時においても、ENABLE信号の出力は保持される。 Incidentally, the ENABLE signal lines since the electrically floating, without electric power is supplied to the spin MOSFET12b 3, the voltage of the ENABLE signal is held. Therefore, even when the READ signal is L level and the NOT-READ signal is H level, the output of the ENABLE signal is held.
次に、スピンMOSFETの抵抗状態を書き換える場合は、スピン注入磁化反転による反転電流以上の電流を流すことにより、磁化の向きを反転させることにより行う。磁化の向きの反転は、スピンMOSFETに流す電流の向きを変化させることによって行う。スピンMOSFETの抵抗状態の書き換えを、図7を参照して説明する。図7は、スピンMOSFETの抵抗状態の書き換え回路の一具体例を示す回路図である。 Next, when the resistance state of the spin MOSFET is rewritten, the direction of magnetization is reversed by passing a current equal to or greater than the reversal current due to the spin injection magnetization reversal. The reversal of the direction of magnetization is performed by changing the direction of the current flowing through the spin MOSFET. The rewriting of the resistance state of the spin MOSFET will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific example of the resistance state rewriting circuit of the spin MOSFET.
アドレス部40からの2本のアドレス線421、422はそれぞれ、接続端子101、102に接続している4つのスピンMOSFETのゲートに接続される。すなわち、アドレス線421は、接続端子101に接続している4つのスピンMOSFET141、143、145、147のゲートに接続され、アドレス線422は、接続端子102に接続している4つのスピンMOSFET142、144、146、148のゲートに接続される。ドライバー/シンカー部50からの2本の電流線521、522は、2個の接続端子101、102にそれぞれ接続される。ドライバー/シンカー部60からの4本の電流線621、622、623、624は、4つの入出力部121、122、123、124の、スピンMOSFET側の端子にそれぞれ接続される。
Two address lines 42 1 and 42 2 from the
スピン注入磁化反転により書き込む場合は、アドレス部40によって、書き換えるスピンMOSFETに接続されているアドレス線に電圧(アドレス信号)を印加し、書き換えるスピンMOSFETを導通状態にする。そして、書き換えるスピンMOSFETに接続されている電流線にスピン注入磁化反転するための電流値以上の書き換え電流を流すことにより、書き換えを行う。ここで、ドライバー/シンカー部50からドライバー/シンカー部60の向き、もしくはドライバー/シンカー部60からドライバー/シンカー部50の向きに、1個のスピンMOSFETだけに電流を流す。具体的な電流経路を図8に示す。図8は、書き換えるスピンMOSFETを、スピンMOSFET146とした電流経路の一例を示す。図8においては、アドレス線422を選択することにより、スピンMOSFET142、144、146、148が導通し、ドライバー/シンカー部50から接続端子102を通してドライバー/シンカー部60に電流を流すことにより、書き換え電流が、書き換えるMOSFET146に流れる。このような書き換えの動作により、任意のスピンMOSFETの抵抗状態を書き換えることができる。
When writing is performed by spin injection magnetization reversal, the
本実施形態のスイッチングボックス回路1では、MOSFETとスピンMOSFETを合わせた素子数は、80個となる。これに対して、CMOSだけで構成した従来のスイッチングボックス回路の素子数は、104個となる。したがって、スピンMOSFETを用いた本実施形態のスイッチングボックス回路1は、CMOSを用いた従来のスイッチングボックス回路に比べて、77%の素子数で構成することができる。そして、回路の面積は、おおよそ素子数に依存するため、素子数が少ないほど回路面積も小さい。スピンMOSFETを用いた本実施形態のスイッチングボックス回路1は、小面積のスイッチングボックス回路となる。
In the
本実施形態のスイッチングボックス回路1を用いて構成したスイッチングブロック回路100の一具体例の回路図を図9に示す。この具体例のスイッチングブロック回路100においては、4方向にそれぞれm本の信号線が設けられている。上方にはm本の信号線SL11〜SL1m、左方にはm本の信号線SL21〜SL2m、下方にはm本の信号線SL31〜SL3m、右方にはm本の信号線SL41〜SL4mが設けられている。そして、4本の信号線SL1i、SL2i、SL3i、SL4i(i=1,・・・,m)の交差領域には、本実施形態のスイッチングボックス回路1が設けられている。この具体例のスイッチングブロック回路100は、小面積のスイッチングボックス回路を用いているので、小面積のスイッチングブロック回路となる。
FIG. 9 shows a circuit diagram of a specific example of the
また、上記スイッチングブロック回路100を用いて構成したFPGA(Field Programmable Gate Array)回路200の一具体例を図10に示す。この具体例のFPGA回路200は、複数のスイッチングブロック(SB)回路100と、論理回路の役割を果たしルックアップテーブル等を含む複数のクラスターロジックブロック(CLB)回路120と、スイッチングブロック回路100とクラスターロジックブロック回路120とを接続する複数のコネクションボックス(CB)回路140とを備えている。すなわち、この具体例においては、各スイッチングブロック回路100は、一つのクラスターブロジックロック回路120と、少なくとも1つのコネクションボックス回路140を介して接続される。この具体例のFPGA回路も、小面積のFPGA回路となる。
A specific example of an FPGA (Field Programmable Gate Array)
以上説明したように、本実施形態によれば、高集積化および低消費電力化が可能な、スイッチングボックス回路、スイッチングブロック回路、およびFPGA回路を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a switching box circuit, a switching block circuit, and an FPGA circuit that can achieve high integration and low power consumption.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態によるスイッチングボックス回路を説明する。第1実施形態のスイッチングボックス回路においては、スピンMOSFET141〜148はn型スピンMOSFETであった。本実施形態のスイッチングボックス回路は、第1実施形態のスイッチングボックス回路において、スピンMOSFET141〜148をp型スピンMOSFETとした構成となっている。
(Second Embodiment)
Next, a switching box circuit according to a second embodiment of the present invention will be described. In the switching box circuit of the first embodiment, the spin MOSFETs 14 1 to 14 8 are n-type spin MOSFETs. The switching box circuit of this embodiment has a configuration in which the spin MOSFETs 14 1 to 14 8 are p-type spin MOSFETs in the switching box circuit of the first embodiment.
このため、第1実施形態のスイッチングボックス回路とは、各入出力部12i(i=1,・・・,4)のメモリ部12bおよび出力部12cの構成が異なっている。
For this reason, the configuration of the
本実施形態に係る出力部12cの一具体例を図11に示す。この具体例の出力部12cは、図5に示す出力部12cにおいて、p型MOSFET12c1をn型MOSFET12cA1に置き換えた構成となっている。このn型MOSFET12cA1は、ドレインがスピンMOSFETに接続され、ソースが接地され、ゲートにNOT−ENABLE信号を受ける。
A specific example of the
また、本実施形態に係るメモリ部12bの一具体例を図12に示す。この具体例のメモリ部12は、図6に示すメモリ部12bのp型MOSFET12b2およびn型スピンMOSFET12b3を、p型スピンMOSFET12bA2およびn型MOSFET12bA3にそれぞれ置き換えた構成となっている。
FIG. 12 shows a specific example of the
この具体例のメモリ部12bにおいて、READ信号がHレベル、NOT−READ信号がLレベルのときに、スピンMOSFET12bA3に電源が供給され、トランジスタ動作を行う。このときに、スピンMOSFET12bA3が低抵抗状態であれば、ENABLE信号がHレベルになり、スピンMOSFET12bA3が高抵抗状態であれば、ENABLE信号がLレベルになる。
In the
なお、本実施形態においては、p型スピンMOSFET141〜148のゲートに印加されるCLOCK信号(クロック信号)のLレベルの時にp型スピンMOSFET141〜148が導通する以外は、第1実施形態と同様の動作をする。 In the present embodiment, except that the p-type spin MOSFET 14 1 to 14 8 at L-level of the CLOCK signal applied to the gate of the p-type spin MOSFET 14 1 to 14 8 (clock signal) is conducting, the first embodiment Operates in the same way as the form.
本実施形態のスイッチングボックス回路も、第1実施形態と同様に、CMOSを用いた従来のスイッチングボックス回路の場合の77%の素子数で構成することができ、占有する回路面積も小さくことが可能となり、集積化することができる。また、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、低消費電力化が可能になる。 Similarly to the first embodiment, the switching box circuit of this embodiment can be configured with 77% of the number of elements in the case of the conventional switching box circuit using CMOS, and the occupied circuit area can be reduced. And can be integrated. Also in the present embodiment, low power consumption can be achieved as in the first embodiment.
そして、第1実施形態と同様に、本実施形態のスイッチングボックス回路を用いることにより、スイッチングブロック回路を構成することも可能であり、このスイッチングブロック回路を用いることにより、FPGA回路を構成することもできる。 Similarly to the first embodiment, a switching block circuit can be configured by using the switching box circuit of the present embodiment, and an FPGA circuit can be configured by using this switching block circuit. it can.
以上説明したように、本実施形態によれば、高集積化および低消費電力化が可能な、スイッチングボックス回路、スイッチングブロック回路、およびFPGA回路を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a switching box circuit, a switching block circuit, and an FPGA circuit that can achieve high integration and low power consumption.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態によるスイッチングボックス回路1Aを、図13を参照して説明する。第1および第2実施形態のスイッチングボックス回路1Aは、4方向にそれぞれ1本の信号線が配置されていたが、本実施形態のスイッチングボックス回路は、4方向にそれぞれ2本の信号線が配置された構成となっている。すなわち、上方には2本の信号線SL11、SL12が配置され、左方には2本の信号線SL21、SL22が配置され、下方には2本の信号線SL31、SL32が配置され、右方には2本の信号線SL41、SL42が配置される。そして、本実施形態においては、各信号線SLij(i,j=1,2)に対応して1個の入出力部12ijが設けられている。また、本実施形態においては、4個の接続端子101〜104と、32個のn型スピンMOSFET14ijk(i=1,・・・,4、j=1,2、k=1,・・・,4)を備えている。
(Third embodiment)
Next, a
本実施形態においては、各入出力部12ij(i=1,・・・,4、j=1,2)は、接続端子10k(k=1,・・・,4)に、スピンMOSFET14ijkを介して接続される。 In the present embodiment, each input / output unit 12 ij (i = 1,..., 4, j = 1, 2) is connected to the connection terminal 10 k (k = 1,..., 4) with the spin MOSFET 14. connected via ijk .
このように構成された本実施形態においては、ある方向の任意の信号線は、各接続端子を通して、他の方向の任意の信号線と接続され、その接続の経路は4通りある。そして、各経路においては、接続端子を間に挟んで2個のスピンMOSFETが直列に接続された構成となっている。したがって、本実施形態のスイッチングボックス回路も第1実施形態のスイッチングボックス回路と同様に、任意の方向の、任意の信号線へ結線することができる。 In the present embodiment configured as described above, an arbitrary signal line in a certain direction is connected to an arbitrary signal line in the other direction through each connection terminal, and there are four connection paths. Each path has a configuration in which two spin MOSFETs are connected in series with a connection terminal interposed therebetween. Therefore, similarly to the switching box circuit of the first embodiment, the switching box circuit of this embodiment can be connected to any signal line in any direction.
本実施形態によるスイッチングボックス回路では、MOSFETとスピンMOSFETを合わせた素子数は、176個となる。CMOSだけで構成した従来のスイッチングボックス回路では、416個となる。このため、本実施形態のスイッチングボックス回路も、第1実施形態と同様に、CMOSを用いた従来のスイッチングボックス回路に比べて、42%の素子数で構成することができ、占有する回路面積も小さくことが可能となり、集積化することができる。また、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、低消費電力化が可能になる。 In the switching box circuit according to the present embodiment, the total number of elements including the MOSFET and the spin MOSFET is 176. In a conventional switching box circuit composed only of CMOS, the number is 416. For this reason, the switching box circuit of this embodiment can also be configured with 42% of the number of elements as compared with the conventional switching box circuit using CMOS, as in the first embodiment, and the occupied circuit area is also large. It can be made smaller and can be integrated. Also in the present embodiment, low power consumption can be achieved as in the first embodiment.
そして、第1実施形態と同様に、本実施形態のスイッチングボックス回路1Aを用いて、スイッチングブロック回路を構成することも可能であり、このスイッチングブロック回路を用いることにより、FPGA回路を構成することもできる。本実施形態のスイッチングボックス回路1Aを用いて構成したスイッチングブロック回路の一具体例を図14に示す。この具体例のスイッチングブロック回路は、4方向にそれぞれ2m本の信号線が配置される。上方には2m本の信号線SL1 i(i=1,・・・,2m)が配置され、左方には2m本の信号線SL2 i(i=1,・・・,2m)が配置され、下方には2m本の信号線SL3 i(i=1,・・・,2m)が配置され、右方には2m本の信号線SL4 i(i=1,・・・,2m)が配置される。また、この具体例のスイッチングブロック回路においては、本実施形態のm個のスイッチングボックス回路1A1〜1Amが設けられている。2本の信号線SLi 2j−1、SLi 2j(i=1,・・・,4、j=1,・・・,m)が対となって、スイッチングボックス回路1Ajに接続された構成となっている。この具体例のスイッチングブロック回路も小面積のスイッチングブロック回路となる。
Similarly to the first embodiment, a switching block circuit can be configured by using the
また、第1実施形態で説明したと同様に、上記具体例のスイッチングブロック回路を用いてFPGA回路を構成することもできる。 Further, as described in the first embodiment, an FPGA circuit can be configured by using the switching block circuit of the specific example.
なお、本実施形態においては、スピンMOSFETはn型スピンMOSFETであったが、第2実施形態で説明したように、p型スピンMOSFETを用いてスイッチングブロック回路、スイッチングブロック回路、およびFPGA回路を構成することができる。 In this embodiment, the spin MOSFET is an n-type spin MOSFET. However, as described in the second embodiment, a switching block circuit, a switching block circuit, and an FPGA circuit are configured using a p-type spin MOSFET. can do.
以上説明したように、本実施形態によれば、高集積化および低消費電力化が可能な、スイッチングボックス回路、スイッチングブロック回路、およびFPGA回路を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a switching box circuit, a switching block circuit, and an FPGA circuit that can achieve high integration and low power consumption.
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態によるスイッチングボックス回路を説明する。第3実施形態のスイッチングボックス回路においては、各方向に2本の信号線が配置されていた。本実施形態においては、各方向にn(>3)本の信号線が配置された構成となっている。
(Fourth embodiment)
Next, a switching box circuit according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In the switching box circuit of the third embodiment, two signal lines are arranged in each direction. In the present embodiment, n (> 3) signal lines are arranged in each direction.
第3実施形態の説明からわかるように、本実施形態のスイッチングボックス回路においては、各方向の各信号線に対応して1個の入出力部が設けられるとともに、2n個の接続端子が設けられる。そして、各入出力部と各接続端子は、1個のスピンMOSFETを介して接続される構成となる。すなわち、各方向に対応して2n2(=n×2n)個のスピンMOSFETが設けられる。 As can be seen from the description of the third embodiment, in the switching box circuit of the present embodiment, one input / output unit is provided corresponding to each signal line in each direction, and 2n connection terminals are provided. . Each input / output unit and each connection terminal are connected via one spin MOSFET. That is, 2n 2 (= n × 2n) spin MOSFETs are provided corresponding to each direction.
このように構成された本実施形態も、ある方向の任意の信号線は、各接続端子を通して、他の方向の任意の信号線と接続され、その接続の経路は2n通りある。そして、各経路においては、2個のスピンMOSFETが直列に接続された構成となっている。したがって、本実施形態のスイッチングボックス回路も第1実施形態のスイッチングボックス回路と同様に、任意の方向の、任意の信号線へ結線することができる。 Also in this embodiment configured as described above, an arbitrary signal line in a certain direction is connected to an arbitrary signal line in the other direction through each connection terminal, and there are 2n connection paths. In each path, two spin MOSFETs are connected in series. Therefore, similarly to the switching box circuit of the first embodiment, the switching box circuit of this embodiment can be connected to any signal line in any direction.
本実施形態によるスイッチングボックス回路では、MOSFETとスピンMOSFETを合わせた素子数は、(8n2+72n)個となる。従来のCMOSだけで構成したスイッチングボックス回路の場合は、素子数は、104n2個となる。スピンMOSFETを用いてスイッチングボックス回路を構成した場合と、CMOSだけでスイッチングボックス回路を構成した場合における信号線の本数nと、素子数との関係を図15に示す。この図15からわかるように、スピンMOSFETを用いてスイッチングボックス回路を構成した場合は、CMOSだけでスイッチングボックス回路を構成した場合に比べて、信号線の本数nが増えるにつれて、素子数を大幅に減らすことが可能になる。 In the switching box circuit according to the present embodiment, the total number of elements including the MOSFET and the spin MOSFET is (8n 2 + 72n). For switching box circuit constituted by a conventional CMOS, the number of elements is 2 or 104n. FIG. 15 shows the relationship between the number n of signal lines and the number of elements when a switching box circuit is configured using spin MOSFETs and when a switching box circuit is configured only by CMOS. As can be seen from FIG. 15, when the switching box circuit is configured by using the spin MOSFET, the number of elements is greatly increased as the number of signal lines n is increased as compared with the case where the switching box circuit is configured by only CMOS. It becomes possible to reduce.
このように、本実施形態のスイッチングボックス回路は、CMOSだけを用いたスイッチングボックス回路に比べて、大幅に少ない素子数で構成することが可能となり、占有する回路面積も小さくことができ、集積化することが可能となる。また、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、低消費電力化が可能になる。 As described above, the switching box circuit of the present embodiment can be configured with a significantly smaller number of elements, and can occupy a smaller circuit area than the switching box circuit using only CMOS, and can be integrated. It becomes possible to do. Also in the present embodiment, low power consumption can be achieved as in the first embodiment.
そして、第1実施形態と同様に、本実施形態のスイッチングボックス回路を用いて、スイッチングブロック回路を構成することも可能であり、このスイッチングブロック回路を用いることにより、FPGA回路を構成することもできる。本実施形態のスイッチングボックス回路を用いて構成したスイッチングブロック回路の一具体例を図16に示す。この具体例のスイッチングブロック回路は、4方向にそれぞれm組の信号線群が配置され、各信号線群はn本の信号線からなっている。上方にはm組の信号線群SLG1 i(i=1,・・・,m)が配置され、左方にはm組の信号線群SLG2 i(i=1,・・・,m)が配置され、下方にはm組の信号線群SLG3 i(i=1,・・・,m)が配置され、右方にはm組の信号線群SLG4 i(i=1,・・・,m)が配置される。各信号線群SLGi j(i=1,・・・,4、j=1,・・・,m)はn本の信号線からなっている。 As in the first embodiment, a switching block circuit can be configured by using the switching box circuit of the present embodiment, and an FPGA circuit can also be configured by using this switching block circuit. . A specific example of a switching block circuit configured using the switching box circuit of this embodiment is shown in FIG. In the switching block circuit of this specific example, m signal line groups are arranged in four directions, and each signal line group is composed of n signal lines. M sets of signal line groups upwards SLG 1 i (i = 1, ···, m) is disposed on the left m sets of signal line groups SLG 2 i (i = 1, ···, m ) are arranged, SLG m sets of signal lines on the lower side 3 i (i = 1, ··· , m) is located, m sets of signal line groups to the right SLG 4 i (i = 1, ..., m) are arranged. Each signal line group SLG i j (i = 1,..., 4, j = 1,..., M) is composed of n signal lines.
また、この具体例のスイッチングブロック回路においては、本実施形態のm個のスイッチングボックス回路1B1〜1Bmが設けられている。各信号線群SLGi j(i=1,・・・,4、j=1,・・・,m)が、スイッチングボックス回路1Bjに接続された構成となっている。この具体例のスイッチングブロック回路も小面積のスイッチングブロック回路となる。 In the switching block circuit of this embodiment is, m-number of switching box circuit 1B 1 ~1B m of this embodiment is provided. Each signal line group SLG i j (i = 1,..., 4, j = 1,..., M) is connected to the switching box circuit 1B j . The switching block circuit of this specific example is also a switching block circuit with a small area.
また、第1実施形態で説明したと同様に、上記具体例のスイッチングブロック回路を用いてFPGA回路を構成することもできる。 Further, as described in the first embodiment, an FPGA circuit can be configured by using the switching block circuit of the specific example.
なお、本実施形態においては、スピンMOSFETはn型スピンMOSFETであったが、第2実施形態で説明したように、p型スピンMOSFETを用いてスイッチングブロック回路、スイッチングブロック回路、およびFPGA回路を構成することができる。 In this embodiment, the spin MOSFET is an n-type spin MOSFET. However, as described in the second embodiment, a switching block circuit, a switching block circuit, and an FPGA circuit are configured using a p-type spin MOSFET. can do.
以上説明したように、本実施形態によれば、高集積化および低消費電力化が可能な、スイッチングボックス回路、スイッチングブロック回路、およびFPGA回路を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a switching box circuit, a switching block circuit, and an FPGA circuit that can achieve high integration and low power consumption.
なお、本明細書においては、MOSFETは、酸化物以外のゲート絶縁膜、例えば、窒化膜または高誘電体絶縁膜を用いた電界効果トランジスタを意味する。 In the present specification, MOSFET means a field effect transistor using a gate insulating film other than an oxide, for example, a nitride film or a high dielectric insulating film.
本発明の各実施形態によれば、不揮発な磁性体メモリを有するスピンMOSFETを用いているために、電源を切る直前の状態を保持することが可能となるとともに電源を投入した直後から回路動作を始めることが可能となり、電源投入直後の待ち時間を解消することができるという効果、および回路動作を停止している待機時には電源を切ることによる低消費電力の効果を奏することができる。 According to each embodiment of the present invention, since a spin MOSFET having a non-volatile magnetic memory is used, the state immediately before turning off the power can be maintained and the circuit operation can be performed immediately after turning on the power. It is possible to start, and it is possible to eliminate the waiting time immediately after the power is turned on, and to reduce the power consumption by turning off the power when the circuit operation is stopped.
また、本発明の各実施形態のスイッチングボックス回路をリコンフィギャラブル論理回路に用いることにより、高集積な回路を作製することができるという効果を奏することができる。 In addition, by using the switching box circuit of each embodiment of the present invention for a reconfigurable logic circuit, an effect that a highly integrated circuit can be manufactured can be obtained.
1 スイッチングボックス回路
1A スイッチングボックス回路
101〜104 接続端子
121〜124 入出力部
141〜148 スピンMOSFET
SL1〜SL4 信号線
1
SL 1 ~SL 4 signal line
Claims (9)
前記第1乃至第4の方向にそれぞれ設けられた第1乃至第nの入出力部であって、各方向における第i(1≦i≦n)の入出力部は、一端が対応する方向の第iの信号線に接続する第1乃至第nの入出力部と、
第1乃至第2nの接続端子と、
前記第1乃至第4の方向にそれぞれ設けられ、各方向において前記第1乃至第nの入出力部のそれぞれと、前記第1乃至第2nの接続端子のそれぞれを接続するためにそれらの間に1個ずつ設けられ、ゲートにクロック信号を受ける2n2個のスピンMOSFETと、
を備えていることを特徴とするスイッチングボックス回路。 First to nth (≧ 1) signal lines respectively provided in first to fourth directions;
The first to nth input / output units provided in the first to fourth directions, respectively, wherein the i-th (1 ≦ i ≦ n) input / output unit in each direction has a direction corresponding to one end. First to nth input / output units connected to the i-th signal line;
First to 2n connection terminals;
Provided in each of the first to fourth directions, and in order to connect each of the first to nth input / output units and each of the first to second n connection terminals in each direction. 2n 2 spin MOSFETs provided one by one and receiving a clock signal at the gate;
A switching box circuit comprising:
前記第1乃至第2nの接続端子に電気的に接続された第1のドライバー/シンカー部と、
前記第1乃至第nの入出力部と前記スピンMOSFETとの間に電気的に接続された第2のドライバー/シンカー部と、
を備え、
前記第1および第2のドライバー/シンカー部は、前記アドレス部によって導通状態にされたスピンMOSFETから一つのスピンMOSFETを選択して、この選択したスピンMOSFETに電流を流し、前記スピンMOSFETに書き込みを行うことを特徴とする請求項1記載のスイッチングボックス回路。 An address unit that sends the address signal to the gates of all the spin MOSFETs connected to one of the first to second n connection terminals, and makes it conductive;
A first driver / sinker unit electrically connected to the first to second n connection terminals;
A second driver / sinker unit electrically connected between the first to nth input / output units and the spin MOSFET;
With
The first and second driver / sinker units select one spin MOSFET from the spin MOSFETs made conductive by the address unit, pass a current through the selected spin MOSFET, and write to the spin MOSFET. The switching box circuit according to claim 1, wherein the switching box circuit is performed.
前記入力部は、第3のp型MOSFETと、第2のn型MOSFETとを含み、前記第2の制御信号に基づいて前記電気信号を通過させるトランスファーゲートであり、
前記出力部は、接続するスピンMOSFETからの電気信号を第1入力端子に受け参照電圧を第2入力端子に受けるセンスアンプと、前記第2の制御信号に基づいて動作し、ソースに電源電圧が印加されドレインが前記センスアンプの第1入力端子に接続される第4のp型MOSFETと、第5のp型MOSFETおよび第3のn型MOSFETを含み前記第2の制御信号に基づいて前記センスアンプの出力を通過させるトランスファーゲートと、
を備えていることを特徴とする請求項4記載のスイッチングボックス回路。 The memory unit includes a first p-type MOSFET that receives a first control signal at a gate and is applied with a power supply voltage at a source, and a predetermined voltage that is applied to a gate and the source at a drain of the first p-type MOSFET. A second p-type MOSFET to be connected; a first n-type spin MOSFET in which the predetermined voltage is applied to a gate and a drain is connected to a drain of the second p-type MOSFET; A first n-type MOSFET having a drain connected to a source of the first n-type spin MOSFET and having a source grounded, which receives an inverted signal of the control signal, and an inverter; a drain of the second p-type MOSFET; A second control signal is output from a connection node with the drain of the first n-type spin MOSFET, and the inverter receives the second control signal and receives the second control signal. It outputs an inverted signal of the control signal,
The input unit includes a third p-type MOSFET and a second n-type MOSFET, and is a transfer gate that allows the electrical signal to pass based on the second control signal,
The output unit operates based on the second control signal, a sense amplifier that receives an electrical signal from a connected spin MOSFET at a first input terminal and receives a reference voltage at a second input terminal, and a power supply voltage is applied to a source. And a fourth p-type MOSFET having a drain connected to the first input terminal of the sense amplifier, a fifth p-type MOSFET, and a third n-type MOSFET. The sense is based on the second control signal. A transfer gate that passes the output of the amplifier;
The switching box circuit according to claim 4, further comprising:
ゲートに第1の制御信号を受けソースに電源電圧が印加される第1のp型MOSFETと、
ゲートに所定の電圧が印加されソースが前記第1のp型MOSFETのドレインに接続される第1のp型スピンMOSFETと、
ゲートに前記所定の電圧が印加されドレインが前記第1のp型スピンMOSFETのドレインに接続される第1のn型MOSFETと、
ゲートに前記第1の制御信号の反転信号を受けドレインが前記第1のn型MOSFETのソースに接続されソースが接地される第2のn型MOSFETと、
インバータと、
を備え、前記第1のp型スピンMOSFETのドレインと前記第1のn型MOSFETのドレインとの接続ノードから第2の制御信号を出力し、前記インバータは前記第2の制御信号を受け前記第2の制御信号の反転信号を出力し、
前記入力部は、
第2のp型MOSFETと、第3のn型MOSFETとを含み前記第2の制御信号に基づいて前記電気信号を通過させるトランスファーゲートであり、
前記出力部は、
接続するスピンMOSFETからの電気信号を第1入力端子に受け参照電圧を第2入力端子に受けるセンスアンプと、
前記第2の制御信号に基づいて動作しソースが接地されドレインが前記センスアンプの第1入力端子に接続される第4のn型MOSFETと、
第3のp型MOSFETと、第5のn型MOSFETとを含み、前記第2の制御信号に基づいて前記センスアンプの出力を通過させるトランスファーゲートと、
を備えていることを特徴とする請求項6記載のスイッチングボックス回路。 The memory unit is
A first p-type MOSFET that receives a first control signal at its gate and is applied with a power supply voltage at its source;
A first p-type spin MOSFET in which a predetermined voltage is applied to a gate and a source is connected to a drain of the first p-type MOSFET;
A first n-type MOSFET whose gate is applied with the predetermined voltage and whose drain is connected to the drain of the first p-type spin MOSFET;
A second n-type MOSFET having a gate receiving an inverted signal of the first control signal and a drain connected to the source of the first n-type MOSFET and a source grounded;
An inverter;
A second control signal is output from a connection node between the drain of the first p-type spin MOSFET and the drain of the first n-type MOSFET, and the inverter receives the second control signal and outputs the second control signal. 2 to output the inverted signal of the control signal,
The input unit is
A transfer gate including a second p-type MOSFET and a third n-type MOSFET and allowing the electrical signal to pass based on the second control signal;
The output unit is
A sense amplifier that receives an electrical signal from a connected spin MOSFET at a first input terminal and a reference voltage at a second input terminal;
A fourth n-type MOSFET that operates based on the second control signal and has a source grounded and a drain connected to the first input terminal of the sense amplifier;
A transfer gate including a third p-type MOSFET and a fifth n-type MOSFET and passing the output of the sense amplifier based on the second control signal;
The switching box circuit according to claim 6, further comprising:
請求項1乃至7のいずれかに記載の第1乃至第m(≧2)のスイッチングボックス回路と、
を備え、
前記第1乃至第4の方向における第i(1≦i≦m)の信号線群は第iのスイッチングボックス回路に接続されていることを特徴とするスイッチングブロック回路。 First to m-th (≧ 2) signal line groups each provided in first to fourth directions, each including n signal lines;
A first to mth (≧ 2) switching box circuit according to any one of claims 1 to 7,
With
A switching block circuit, wherein an i-th (1 ≦ i ≦ m) signal line group in the first to fourth directions is connected to an i-th switching box circuit.
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