JPH02143458A - Gate array device - Google Patents

Gate array device

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JPH02143458A
JPH02143458A JP29675588A JP29675588A JPH02143458A JP H02143458 A JPH02143458 A JP H02143458A JP 29675588 A JP29675588 A JP 29675588A JP 29675588 A JP29675588 A JP 29675588A JP H02143458 A JPH02143458 A JP H02143458A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
logic
driver
basic cells
basic
cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP29675588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Sakamoto
坂本 安準
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH02143458A publication Critical patent/JPH02143458A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
    • H01L27/11803Masterslice integrated circuits using field effect technology
    • H01L27/11807CMOS gate arrays

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve gate transmission efficiency, and reduce delay time by arranging basic cells for logic and basic cells for driver in two different arrays, and connecting the basic cells for driver only with logic gates requiring high operating power. CONSTITUTION:A basic cell is separated by basic cells 11 for logic constituted of C-MOS's and basic cells 13 for driver constituted of bipolar transistors, which are arranged as arrays 12a-12e and 14a, 14b, respectively. The cell 13 is connected only with logic gate parts requiring high driving power at the time of operation. Thereby, the bipolar transistors for driver use can be effectively utilized, and the increase of delay time caused by connecting drivers with low load logic gates can be avoided.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、基本セルの構造が改良されたゲートアレイ装
置に関し、特に、相補型MOSトランジスタとバイポー
ラトランジスタとが集積されているBiCMO3型ゲー
トアレイ装置の改良に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a gate array device with an improved basic cell structure, and particularly to a BiCMO3 type gate array in which complementary MOS transistors and bipolar transistors are integrated. Concerning improvements to equipment.

(従来の技術) 従来のBiCMO3型ゲートアレイ装責では、第2図に
示すように、複数の基本セル1により構成された列アレ
イ2が、ウェハ3上に配列されている。符号4は入出力
用インターフェイスセルを示している。各々の列アレイ
2の周囲には、配線のためのスペースが設けられている
。尚、基本セル1の配列構造としては、図示の列状のも
のの他、マトリクス状等の種々の配列構造が採用されて
いる。
(Prior Art) In a conventional BiCMO3 type gate array device, as shown in FIG. 2, a column array 2 composed of a plurality of basic cells 1 is arranged on a wafer 3. Reference numeral 4 indicates an input/output interface cell. A space for wiring is provided around each column array 2. As the arrangement structure of the basic cells 1, various arrangement structures such as a matrix arrangement are adopted in addition to the column arrangement shown in the figure.

ところで、B iCMO3型ゲートアゲートアレイ装置
本セル1は、論理ゲートを構成するための複数個のMO
Sトランジスタと、ドライバ用の複数個のバイポーラト
ランジスタとが集積された構造を有する。これは、論理
の組立てをCMOSで行って消費電力を低減するととも
に、バイポーラトランジスタをドライバ用として用いる
ことにより高負荷の駆動を可能にするためである。
By the way, the B iCMO3 type gate agate array device cell 1 includes a plurality of MOs for forming a logic gate.
It has a structure in which an S transistor and a plurality of bipolar transistors for drivers are integrated. This is to reduce power consumption by assembling the logic using CMOS, and to enable driving of high loads by using bipolar transistors for drivers.

(発明が解決しようとする課題) 回路中に於いてバイポーラトランジスタを用いて駆動す
る必要があるゲート 即ち高駆動能力を必要とするゲー
トは、バスドライバ、クロックトライバ或いは論理ゲー
トに入力接続されている出力ゲート等であり、それらの
数はそれ程多いものではな、い、従って、かなりの数の
バイポーラトランジスタは使用せずともよいものであっ
た。即ち、従来のB iCMO3型ゲートアゲートアレ
イ装置分な数のバイポーラトランジスタが搭載されてい
ることが多く、無駄なバイポーラトランジスタを有する
ものであった。
(Problem to be Solved by the Invention) Gates that need to be driven using bipolar transistors in a circuit, that is, gates that require high driving ability, are input-connected to a bus driver, clock driver, or logic gate. The number of output gates and the like is not that large, so a considerable number of bipolar transistors could not be used. That is, the number of bipolar transistors that is equal to the number of conventional BiCMO3 type gate agate array devices is often mounted, resulting in unnecessary bipolar transistors.

この間圧を図面を参照してより具体的に説明する。従来
のB iCMO3型ゲートアゲートアレイ装置ルは、例
えば第4図に示す構成とされている。
This pressure will be explained in more detail with reference to the drawings. A conventional BiCMO3 type gate agate array device has a configuration shown in FIG. 4, for example.

この基本セルは、論理構成用の6個のMOSトランジス
タ21〜26と、2個のバイポーラトランジスタ27.
28とを有している。このような基本セルによって、第
3図に示すD型フリップフロップを構成する場合には、
4fIlの基本セルを用いなければならない。そのうち
の2個の基本セルではドライバ用バイポーラトランジス
タ27.28が使用されるが、残りの2個の基本セルで
はバイポーラトランジスタ27.28は使用されない。
This basic cell includes six MOS transistors 21 to 26 for logic configuration and two bipolar transistors 27 .
It has 28. When configuring the D-type flip-flop shown in FIG. 3 using such basic cells,
A basic cell of 4fl must be used. In two of these basic cells, driver bipolar transistors 27 and 28 are used, but in the remaining two basic cells, bipolar transistors 27 and 28 are not used.

このように、1個の基本セル内に1個以上のバイポーラ
トランジスタが存在しているため、多くの基本セルを用
いて出力端子の少ない論理ゲートを構成したような場合
には、多くのバイポーラトランジスタは使用されず、無
駄になってしまっていた。
In this way, one or more bipolar transistors exist in one basic cell, so if many basic cells are used to configure a logic gate with few output terminals, many bipolar transistors was not used and wasted.

また、低負荷ゲートにもかかわらず、ドライバ用バイポ
ーラトランジスタを使用した場合には、逆に遅延時間が
長くなることがあった。
Furthermore, even though the load gate is low, when a bipolar transistor for the driver is used, the delay time may become longer.

従って、従来のBiCMO3型ゲートアレイ装置では、
基本セル内にドライバ用バイポーラトランジスタが集積
されているため、ゲート使用効率が充分でなく、また場
合によっては遅延時間が長くなるという問題があった。
Therefore, in the conventional BiCMO3 type gate array device,
Since the driver bipolar transistor is integrated within the basic cell, there is a problem that the gate usage efficiency is not sufficient and the delay time becomes long in some cases.

更に、論理セルの設計が困難であり、バイポーラトラン
ジスタの設けられている位置に合わせて論理セルを設計
しなければならないという問題もあった。
Furthermore, there is a problem in that it is difficult to design the logic cell, and the logic cell must be designed in accordance with the position where the bipolar transistor is provided.

本発明の目的は、ゲート使用効率に優れ、遅延時間を短
縮することができ、しかも論理セルの設計が容易な構造
を備えたゲートアレイ装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gate array device having a structure that has excellent gate usage efficiency, can shorten delay time, and can easily design logic cells.

(課題を解決するための手段) 本発明のゲートアレイ装置は、論理ゲートを構成するた
めの複数個の論理用基本セルが配列された第1のアレイ
と、回路中の高負荷ゲートを駆動するための複数個のド
ライバ用基本セルが配列された第2のアレイとを備えて
おり、そのことにより上記目的が達成される。
(Means for Solving the Problems) A gate array device of the present invention includes a first array in which a plurality of basic logic cells for forming a logic gate are arranged, and a gate array device for driving high-load gates in a circuit. and a second array in which a plurality of driver basic cells are arranged, thereby achieving the above object.

(作用) 本発明は、すべての論理ゲートに必ずしもドライバセル
が必要とされないことに着目して成されたものであり、
基本セルを論理用基本セルとドライバ基本セルとに分か
ち、それぞれ別個に配列して第1、第2のアレイを構成
したものである。即ち、論理用基本セルとドライバ用基
本セルとが別個に第1、第2のアレイに配列されている
ので、高駆動能力が必要とされる論理ゲートにのみ、ド
ライバ用基本セルを接続すればよいので、ドライバ用基
本セルを有効に活用することができる。また、低負荷論
理ゲートにはドライバ用基本セルを接続せずに済むため
、低負荷ゲート部分に接続されたドライバ用基本セルに
よる遅延時間の増大も起こらない。
(Function) The present invention has been achieved by focusing on the fact that a driver cell is not necessarily required for all logic gates.
The basic cells are divided into logic basic cells and driver basic cells, which are arranged separately to form first and second arrays. That is, since the logic basic cells and the driver basic cells are arranged separately in the first and second arrays, it is only necessary to connect the driver basic cells to the logic gates that require high driving capability. Therefore, the driver basic cell can be effectively utilized. Further, since it is not necessary to connect the driver basic cell to the low load logic gate, there is no increase in delay time due to the driver basic cell connected to the low load gate portion.

(実施例) 第1図に本発明の一実施例を示す。本実施例では、シリ
コンウェハ10上に、論理ゲートを構成するための複数
個の論理用基本セル11が配列された第1のアレイ12
a〜12eが配列されている。また、高負荷ゲートを駆
動するために、複数個のドライバ用基本セル13が配列
された第2のアレイ14a、14bが、第1のアレイ1
2a〜12eとは別個に配列されている。
(Example) FIG. 1 shows an example of the present invention. In this embodiment, a first array 12 in which a plurality of logic basic cells 11 for configuring logic gates are arranged on a silicon wafer 10.
a to 12e are arranged. Further, in order to drive the high-load gate, the second arrays 14a and 14b in which a plurality of driver basic cells 13 are arranged are connected to the first array 1.
2a to 12e are arranged separately.

即ち、本実施例では、B iCMO3型ゲートアゲート
アレイ装置るにあたり、基本セルが、CMO8で構成さ
れた論理用基本セル11と、バイポーラトランジスタを
用いて構成されたドライバ用基本セル13とに分離され
ており、それぞれが第1のアレイ12a〜12e及び第
2のアレイ14a、14bとして配列されている。各ア
レイ12a〜12e、14a、14bはスペースを隔て
て配置されている。これは、配線用スペースを与えるた
めである0、tた、符号15a及び15bはそれぞれ、
入カフ/出力用インターフェイスセルを示す。
That is, in this embodiment, in the BiCMO3 type gate agate array device, the basic cells are separated into a logic basic cell 11 made up of CMO8 and a driver basic cell 13 made up of bipolar transistors. and are arranged as first arrays 12a to 12e and second arrays 14a and 14b, respectively. Each array 12a-12e, 14a, 14b is spaced apart. This is to provide space for wiring.0, t, symbols 15a and 15b are respectively
Input cuff/output interface cell is shown.

本実施例では、基本セルを構成する部分のうち論理ゲー
ト用のCMO8からなる論理用基本セル11と、バイポ
ーラトランジスタよりなるドライバ用基本セル13とが
別個に配列されているので、使用に際しては高駆動能力
を必要とされる論理ゲート部分にのみドライバ用基本セ
ル13を接続すればよい。即ち、必要な論理用基本セル
11にのみドライバ用基本セル13が接続されるので、
ドライバ用バイポーラトランジスタを有効に活用するこ
とが可能となる。また、低負荷部分の論理用基本セル1
1にドライバ用基本セル13を接続する必要がないため
、低負荷論理ゲートにドライバを接続することによる遅
延時間の増大を招く恐れもない。
In this embodiment, among the parts constituting the basic cell, a logic basic cell 11 consisting of a logic gate CMO 8 and a driver basic cell 13 consisting of a bipolar transistor are arranged separately, so that high It is sufficient to connect the driver basic cell 13 only to the logic gate portion that requires driving capability. That is, since the driver basic cell 13 is connected only to the necessary logic basic cell 11,
It becomes possible to effectively utilize the driver bipolar transistor. In addition, the logic basic cell 1 of the low load part
Since there is no need to connect the driver basic cell 13 to the logic gate 1, there is no risk of an increase in delay time caused by connecting the driver to the low-load logic gate.

更に、ドライバ用基本セル13に接続する必要のある論
理用基本セル11の数は比較的少ないので、ドライバ用
基本セル13の数を論理用基本セル11に比べて低減す
ることができるので、結果的には、未使用素子数を低減
する二とができ、集積度、ひいてはゲート使用効率を高
めることが可能となる。
Furthermore, since the number of logic basic cells 11 that need to be connected to the driver basic cells 13 is relatively small, the number of driver basic cells 13 can be reduced compared to the logic basic cells 11. Specifically, it is possible to reduce the number of unused elements, thereby increasing the degree of integration and gate usage efficiency.

このような本実施例の効果を図面を参照してより具体的
に説明する。
The effects of this embodiment will be explained in more detail with reference to the drawings.

本実施例では、第5図(a)に示す論理用基本セル11
と、同図(b)に示すドライバ用基本セル13とがそれ
ぞれ別個に第1、第2のアレイとして配列されている。
In this embodiment, the logic basic cell 11 shown in FIG.
and the basic driver cells 13 shown in FIG. 13(b) are arranged separately as first and second arrays.

論理用基本セル11は、4個のMOS)−ランジスタ3
1〜34により構成されている。他方、第5図(b)の
ドライバ用基本セル13には、2個のバイポーラトラン
ジスタ36.37が設けられている。
The logic basic cell 11 consists of four MOS) transistors 3
1 to 34. On the other hand, the driver basic cell 13 in FIG. 5(b) is provided with two bipolar transistors 36 and 37.

前述のように、従来のゲートアレイ装置を用いて例えば
第3図のD型フリップフロップを構成する場合には、基
本セル中に使用されないドライバ用トランジスタが存在
することになる。これに対して、本実施例によって第3
図のD型フリップフロップを構成する場合には、5個の
論理用基本セル11と2個のドライバ用基本せる13と
が用いられる。このように、本実施例では、必要数のバ
イポーラトランジスタのみを接続すればよいため、バイ
ポーラトランジスタの使用効率を高めることが可能とな
る。
As mentioned above, when constructing, for example, the D-type flip-flop shown in FIG. 3 using a conventional gate array device, there will be unused driver transistors in the basic cell. In contrast, in this embodiment, the third
When constructing the D-type flip-flop shown in the figure, five logic basic cells 11 and two driver basic cells 13 are used. In this way, in this embodiment, only the necessary number of bipolar transistors need be connected, so that it is possible to increase the usage efficiency of the bipolar transistors.

尚、図示の実施例では、論理用基本セル11及びドライ
バ用基本セル13を図面上横方向に列状に配列した第1
、第2のアレイ12a〜12e、14a、14bを示し
たが、各アレイの配列B様は図示の列状のものに限らず
、マトリクス状のものの他任意に変更し得ることは当然
である。
In the illustrated embodiment, the logic basic cells 11 and the driver basic cells 13 are arranged in rows in the horizontal direction in the drawing.
, the second arrays 12a to 12e, 14a, and 14b have been shown, but it goes without saying that the arrangement B of each array is not limited to the columnar arrangement shown, but may be arbitrarily changed in addition to the matrix arrangement.

(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、論理用基本セルとドラ
イバ用基本セルとが、そ゛れぞれ別個に、第1、第2の
アレイとして配列されているので、高駆動能力を必要と
する論理用基本セルにのみドライバ用基本セルを接続し
て用いることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the logic basic cells and the driver basic cells are arranged separately as the first and second arrays. A driver basic cell can be connected and used only to logic basic cells that require driving capability.

よって、従来例では低負荷の論理ゲートにドライバが接
続されて遅延時間が増大することがあったのに対し、本
発明では、低負荷の論理用基本セルにドライバ用基本セ
ルを接続しないで用いることが容易であるため、このよ
うな遅延時間の増大を効果的に防止することが可能とな
るや 更に、論理用基本セルに対して接続する必要のあ
るドライバ用基本セルの数が相対的に少ないことを考慮
し、ドライバ用基本セル数を論理用基本セル数に比べて
少なくしておけば、使用されない素子数を低減すること
ができ、ゲート使用効率を高めることが可能となる。
Therefore, in the conventional example, a driver is connected to a low-load logic gate, which may increase the delay time, whereas in the present invention, a driver basic cell is used without connecting a low-load logic basic cell. Since it is easy to do this, it becomes possible to effectively prevent such an increase in delay time, and furthermore, the number of driver basic cells that need to be connected to the logic basic cells can be relatively reduced. If the number of driver basic cells is made smaller than the number of logic basic cells, the number of unused elements can be reduced and gate usage efficiency can be increased.

更に、従来のゲートアレイ装置では、バイポーラトラン
ジスタの形成されている位置に合わせて論理セルの設計
を行わなければならなかったが、本発明ではドライバ用
基本セルは論理用基本セルと別個に第2のアレイとして
配列されているので、論理セルの設計も容易である。
Furthermore, in conventional gate array devices, the logic cells had to be designed according to the positions where the bipolar transistors were formed, but in the present invention, the driver basic cells are designed separately from the logic basic cells. Since the logic cells are arranged as an array, it is easy to design the logic cells.

4、 ・・  の   ’LM日 第1図は本発明の一実施例の部分を示す平面図、第2図
は従来例の略図的平面図、第3図は論理ゲートの一例を
示す回路図、第4図は従来例に於ける基本セルの構造の
一例を示す平面図、第5図(a)は論理用基本セルを示
す平面図、同図(b)はドライバ用基本セルを示す平面
図である。
4,...'LM day Figure 1 is a plan view showing a part of an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic plan view of a conventional example, and Figure 3 is a circuit diagram showing an example of a logic gate. FIG. 4 is a plan view showing an example of the structure of a basic cell in the conventional example, FIG. 5(a) is a plan view showing a logic basic cell, and FIG. 5(b) is a plan view showing a driver basic cell. It is.

11・・・論理用基本セル、12a〜12e・・・第1
のアレイ、13・・・ドライバ用基本セル、14a、1
4b・・・第2のアレイ。
11...Logic basic cells, 12a to 12e...first
array, 13...driver basic cell, 14a, 1
4b...Second array.

以上that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、論理ゲートを構成するための複数個の論理用基本セ
ルが配列された第1のアレイと、回路中の高負荷ゲート
を駆動するための複数個のドライバ用基本セルが配列さ
れた第2のアレイとを備えたゲートアレイ装置。
1. A first array in which a plurality of logic basic cells are arranged to form a logic gate, and a second array in which a plurality of driver basic cells to drive high-load gates in the circuit are arranged. A gate array device comprising an array of.
JP29675588A 1988-11-24 1988-11-24 Gate array device Pending JPH02143458A (en)

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