JPH01287944A - ゲートアレイ装置 - Google Patents

ゲートアレイ装置

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JPH01287944A
JPH01287944A JP63117636A JP11763688A JPH01287944A JP H01287944 A JPH01287944 A JP H01287944A JP 63117636 A JP63117636 A JP 63117636A JP 11763688 A JP11763688 A JP 11763688A JP H01287944 A JPH01287944 A JP H01287944A
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雅也 玉村
Shinji Emori
江森 伸二
Yoshio Watabe
由夫 渡部
Isao Shimozuhama
下津浜 功
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] マスタスレーブ型フリップフロ71回路を構成するのに
適したゲートアレイに関し、 スレーブ部のセル内使用効率を向上し、マクロセルアレ
イ全体の集積度をあげることのできるゲートアレイ装置
を提供することを目的とし、複数のマクロセル・がマト
リクス状に配置され、マクロセル間を接続する配線が選
択的に形成されて論理回路を構成しているゲートアレイ
装置において、該複数のマクロセルがマスタスレーブフ
リップフロップ回路のマスタセルを構成することのでき
る面積の大きなマクロセルと、この面積の大きなマクロ
セルに近接配置され、マスタスレーブフリップフロップ
回路のスレーブセルを構成することのできる比較的面積
の小さなマクロセルとの対を複数含んでいるように構成
する。
[産業上の利用分野] 本発明はゲートアレイに関し、特にマスタスレーブ型フ
リップフロップ(FF)回路を構成するのに適したゲー
トアレイに関する。
[従来の技術] 第10図に従来技術によるゲートアレイ装置の構成例を
概略的に示す、短形のチップ101の周辺部には入出力
信号用および電源用の端子102が配列されている。端
子102の内側に配線領域103を介して、入出力部1
04が配置されている。入出力部104には、入出力信
号専用のセルが設けられる。中央部にマクロセルのアレ
イ105が設置されている。マクロセルは論理回路を構
成する単位のセルで、1つのマクロセルで通常OR回路
、NOR回路、排他的OR/N OR回路、AND/N
AND回路等を構成できる。アレイ105は同−構成の
マクロセルのマクトリス状規則的配置で構成され、マク
ロセル間を選択的に配線で接続することにより任意の論
理回路を構成する。
ゲートアレイ装置内での信号の流れは、第11図に示す
ように、入力端子102から入力した信号から110部
104の入力セルを介し、又は直接に内部のマクロセル
105に供給され、論理演算されて、I10部の出力セ
ル104を介して出力端子102に供給される。
一般的にゲートアレイは、同一のマクロセルをアレイ状
に配置する。同一マクロセルであることにより、位置的
に制約がなくなり、任意の回路をセルアレイ中とこにで
も構成できる。
一方1回路動作の高速性の面からみると多数のセルを使
うより、1つのセルでまかなう方が優れている。
例えば、基本ゲートしか構成できないセルで、マスタス
レーブフリップフロップ回路を作る場合、第12図のよ
うにゲートを8個(セルを8個)必要とする。信号が多
数のゲートを通るため、動作速度の低下につながる。
近年、高速動作の面からセル数を減らすことが望まれ、
1つのマクロセルで種々の回路を構成できるようにする
ため、マクロセル内の素子(トランジスタ、抵抗等)の
数が増加し、セルサイズが大きくなっている。
一般にゲートアレイで最も素子を必要とするのはマスタ
スレーブフリップフロップ回路である。
マスタスレーブ回路のマスク部とスレーブ部とは、極め
て相似性の高い構成をしているので1つのマスタスレー
ブフリップフロップを2つの同一構成のマクロセルで構
成することが行われている。
[発明が解決しようとする課題] マスタスレーブ型フリップフロ71回路においては、ス
レーブ部の素子(トランジスタ、ダイオード、抵抗、容
量等)の数はマスク部の素子数より少ないにも拘らず、
従来スレーブ部もマスク部と同一のマクロセルを使用し
て構成していたため、スレーブ部のマクロセル内では未
使用素子が多数存在し、マクロセル内の使用効率が低下
し、マクロセルアレイ全体の集積度が上がらないという
問題があった。
本発明の目的は、スレーブ部のセル内使用効率を向上し
、マクロセルアレイ全体の集積度を上げることのできる
ゲートアレイ装置を提供することを目的とする。
さらに、各回路のバイアスは、何本もの長居配線を延在
させるよりは、配線長をなるべく短くし、回路間の干渉
を防ぐ意味で、各回路の近傍で専用に形成することが望
まれる。
本発明の他の目的は、マクロセル群がマスタスレーブF
Fを構成できるマクロセル対とバイアス電源を構成でき
るマクロセルとを含むゲートアレイ装置を提供すること
である。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば第1図を参照して、マトリクス・状に配
置される複数のマクロセルが、マスタスレーブ型フリッ
プフロッグ回路のマスク部を構成することができる面積
の大きなマクロセル(1)と、マスタスレーブ型フリッ
プフロ71回路のスレーブ部を構成することができる比
較的面積の小さなマクロセル(2)との対を複数含むよ
うに構成する。
また、マスタスレーブFFを構成できるマクロセル対と
ともに、バイアス回路を構成できる面積のさらに小さな
マクロセルを含むように構成する。
[作用コ 本発明では、マスク部とスレーブ部とを大きな面積のセ
ルとそれより面積の小さいセルとで構成することにより
、スレーブ部での不使用素子の数を減じ、マクロセルア
レイ全体の集積度を上げることができる。
また、マスタスレーブFFを構成するマクロセル対とと
もに1節約した面積を利用してバイアス電源回路を構成
できるマクロセルを設けることにより、集積度を上げ、
バイアス電圧用の配線長を短くし、回路間の干渉を防止
することができる。
[実施例] 第1図は本発明の1実施例によるゲートアレイ装置のマ
クロセル群の基本構成となる2つのマクロセルを示す。
マスタスレーブフリップフロップ回路のマスク部を作る
ことのできるマクロセル1は、トランジスタ15ゲ、ダ
イオード1ケ、抵抗7ケがら構成されている。マスタス
レーブ型フリップフロ71回路のマスク部を構成した時
の未使用素子数は0ケである。
マスタスレーブ型フリップフロ71回路のスレーブ部を
構成できるマクロセル2は、トランジスタ10個、ダイ
オード1個、抵抗7個がら構成されている。他の回路を
作る便宜を考慮して、FFのスレーブ部を構成するのに
必要最少塵の素子数よりもトランジスタ1個、ダイオー
ド1個、抵抗1個分余分に含んでいる。マクロセル1に
比べてマクロセル2は素子数が少なく、セル面積ら小さ
い、マクロセル2とマクロセル1とは対を形成して近接
配置されている。
第1図においては大きなマクロセル1と小さなマクロセ
ル2とは同じ幅をもつよう構成され、小さなマクロセル
2は大きなマクロセル1よりも高さが低く構成されてい
る。このため、占有面積が小さくなっている。
第1図に示すような大小2つのマクロセル対を配置する
レイアウトの例を第2図、第3図、第4図、第5図に示
す。
第2図は、第1図に示すような大きなマクロセル1の列
および小さなマクロセル2の列を横に並べ、かつ縦方向
に大きなマクロセルの列A−小さなマクロセルの列B−
大きなマクロセルの列A−小さなマクロセルの列Bと繰
り返し配置したものである。マクロセル1と2との横方
向の長さは等しくされている。したがって1列Aと列B
には同数のマクロセルが並ぶ。
第3図は縦方向の組合わせを変えて、大きなマクロセル
の列A−小さなマクロセルの列B−小さなマクロセルの
列B−大きなマクロセルの列Aを基本繰り、返しパター
ンとしたものである。AA−BBと2つづつまとまり、
マクロセルへの入力、マクロセルからの出力をまとめた
い場合等に便宜な配列である。
第4図は、大きなマクロセル1の列A、および小さなマ
クロセル2の列B″を横に並べ、かつ縦方向に大きなマ
クロセルの列A−小さなマクロセルの列B゛−大きなマ
クロセルの列A−小さなマクロセルの列B゛と繰り返し
配置することでは第2図と同様の構成であるが、小さな
マクロセル2が第2図の場合と較べて90度回転した配
置である。短い辺を横方向にしているので、B−列の中
にはA列のマクロセル1と対応するマクロセル2と余分
に形成されたマクロセル2″とが含まれている。
マクロセルのアレイにはマスタスレーブFFのマスク部
を作る大きなマクロセル1とスレーブ部を作る小さなマ
クロセル2の他に別のマクロセルを配置することらでき
る。
第5図は3種のマクロセルを配置した例を示す。
マスク部用の大きなマクロセル1の列A−2種類のマク
ロセル2.3の混在する列X−マスク部用の大きなマク
ロセル1の列A−2種類のマクロセル2.3の混在する
列Xと繰り返し配置しである。
列Xの中では、横にマスタスレーブFFのスレーブ部を
作ることのできるマクロセル2を2つ並べた次により小
さなマクロセル3を1つ配置し、これを基本単位として
繰り返し配置している。より小さなマクロセル3は例え
ばバイアス電源回路を作ることのできるマクロセルであ
る。なお、別のマクロセル3は必ずしもスレーブ部用マ
クロセル2より小さくなくてもよい。
上記した第2−5図のごとく配置されたマクロセル群が
第10図に示したチップアレイ中のマクロセル群105
の部分に設けられたのが、本発明のICチップの全体構
成である。また第4.5図の場合、第1図に示した大き
なマクロセル1と小さなマクロセル2とは90″回転し
た状態で配置される。つまり、2つのマクロセル1.2
の幅が異なり、長さが路間−の配置である。
第1図に示すマクロセル対1.2を用いて構成できる論
理回路の例を第6図、第7図、第8図に示す。
第6図はセットリセット付2人力Dタイプマスタスレー
ブFFを作った場合を示す、大きなセル1内にセットリ
セット付2人力DタイプマスタスレーブFFのマスク部
を構成し、比較的小さなセル2内にスレーブ部を構成し
ている。大きなセル1内の未使用素子数は零である。比
較的小さなセル2は他の回路を作るときの便宜を考慮し
て設計され、マスタスレーブFFのスレーブ部を作る時
未使用素子はトランジスタ1個、ダイオード1個。
抵抗1個である。
第7図はOR/N OR回路を構成した場合を示す、大
きなセル1内に6人力OR/N OR回路を構成し、比
較的小さなセル2内に3人力OR/NOR回路を構成し
ている。
第8図は排他的OR/NOR回路を構成した場合を示す
、大きなマクロセル1内に2−3人力0R−EX−OR
/NOR回路を構成し、比較的小さなマクロセル2内に
EX−OR/NOR回路を構成している。比較的小さな
マクロセル2内の未使用素子数は零である。第6図、第
7図で未使用素子を残しても、この回路を構成できるよ
うにして1回F&設計の自由度を上げている。
第9図は第5図に示すバイアス電源回路用マクロセル3
内に構成するバイアス電源回路の例を示す、1つの参照
電圧VRから3つのバイアス電圧Vref1・”ref
2・”csを作っている。
以上、図中トランジスタとしてバイポーラ接合トランジ
スタを示したが、電界効果トランジスタ等他のトランジ
スタを用いることもできる。同様に、他の種々の素子を
用いてもよい、また回路形式としてECL回路を図示し
たが、例えばソースカッゲルト電界効果トランジスタ論
理(SCFL)等の他の回路形式を利用してもよい。
[発明の効果コ 本発明によれば、未使用素子数を低減してゲートアレイ
装置の集積度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例による面積の異なるマクロセル
対を示す概路上面図、 第2図、第3図、第4図、第5図はマクロセルの配置例
を示す概路上面図、 第6図、第7図、第8図は第1図の面積の異なるマクロ
セル対によって構成できる回路の例を示す概略回路結線
図、 第9図は、第5図に示すさらに小さな面積のマクロセル
3に構成できるバイアス電源回路の概略回路図。 第10図は、従来技術によるゲートアレイ装置のレイア
ウト例を示す上面図、 第11図は、ゲートアレイ装置内の信号の流れを示すブ
ロック図、 第12図は、基本ゲートでマスタスレーブFFを構成し
た時のブロックダイアダラムである。 図において 1  マスタスレーブFFのマスク部を作ることのでき
るマクロセル 2  マスタスレーブFFのスレーブ部を作ることので
きるマクロセル 3  他のマクロセル 第  1  図 マクロセル対の配置例 1      マクロセル対の
配置例 2第  2  図          第  
3  図マクロセル対の配置例 3       マク
ロセル対の配置例 4第  4  図        
    第  5  図マスタスレーブ FF 第  6  図 OR/N OR回路 第  7  図 排他的 OR/NOR回路 第  8  図 バイアス電源回路 第  9  図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、複数のマクロセルがマトリクス状に配置され、
    マクロセル間を接続する配線が選択的に形成されて論理
    回路を構成しているゲートアレイ装置において、 該複数のマクロセルがマスタスレーブフリップフロップ
    回路のマスタセルを構成することのできる面積の大きな
    マクロセル(1)と、この面積の大きなマクロセルに近
    接配置され、マスタスレーブフリップフロップ回路のス
    レーブセルを構成することのできる比較的面積の小さな
    マクロセル(2)との対を複数含んでいることを特徴と
    するゲートアレイ装置。
  2. (2)、前記面積の大きなマクロセル(1)と前記比較
    的面積の小さなマクロセルが共に、そのコレクタがそれ
    ぞれ電源ラインに抵抗を介して接続されうる第1のトラ
    ンジスタ対と、第1のトランジスタ対の出力ノード対に
    そのコレクタが接続されうる第2のトランジスタ対と、
    第1のトランジスタ対の共通エミッタ(ソース)ノード
    および第2のトランジスタ対の共通エミッタ(ソース)
    ノードにそのコレクタが接続されうる第3のトランジス
    タ対と、該第3のトランジスタ対の共通エミッタ(ソー
    ス)ノードに接続されうる電流源トランジスタと、 を有することを特徴とする請求項1記載のゲートアレイ
    装置。
  3. (3)、前記複数のマクロセルが、バイアス電源回路を
    構成することのできる面積の小さな第3のマクロセルを
    さらに含んでいることを特徴とする請求項1記載のゲー
    トアレイ装置。
  4. (4)、複数のマクロセルがマトリクス状に配置され、
    マクロセル間を接続する配線が選択的に形成されて論理
    回路を構成しているゲートアレイ装置において、 該複数のマクロセルが、マスタスレーブフリップフロッ
    プ回路のマスタセルを構成することのできる面積の大き
    なマクロセル(1)の列と、この面積の大きなマクロセ
    ルに近接配置され、マスタスレーブフリップフロップ回
    路のスレーブセルを構成することのできる比較的面積の
    小さなマクロセル(2)と他のマクロセルとの列の規則
    的な繰り返し配置を含むこと、 を特徴とするゲートアレイ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0563166A (ja) * 1991-08-30 1993-03-12 Nec Corp マスタスライス方式プリスケーラ回路
US8513999B2 (en) 2011-01-27 2013-08-20 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0563166A (ja) * 1991-08-30 1993-03-12 Nec Corp マスタスライス方式プリスケーラ回路
US8513999B2 (en) 2011-01-27 2013-08-20 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device

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