JPH02309673A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はゲートアレイ方式の半導体集積回路に利用され
、特に、その基本セル構造を改善した半導体集積回路に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is applied to a gate array type semiconductor integrated circuit, and particularly relates to a semiconductor integrated circuit with an improved basic cell structure.
・〔概要〕
本発明は、ゲートアレイ方式の半導体集積回路において
、
基本セルを異なる長さのゲート幅を有する複数の電界効
果トランジスタで構成することにより、回路の要求に合
わせて合理的にチップ構成をできるようにしたものであ
る。・[Summary] The present invention provides a gate array type semiconductor integrated circuit in which a basic cell is composed of a plurality of field effect transistors having gate widths of different lengths, thereby achieving a rational chip configuration according to the circuit requirements. It was made possible to do this.
従来、相補型MO3)ランジスタ(CMO3)を用いた
ゲートアレイの基本セルは、第5図(a)およびら)に
示すように、ゲート幅の等しい二つまたは三つの長ゲー
ト幅ポリシリコン電極3をもつPチャネルMO3)ラン
ジスタ領域1とNチャネルMO3)ランジスタ領域2と
により構成されていた。Conventionally, a basic cell of a gate array using complementary MO3) transistors (CMO3) consists of two or three long gate width polysilicon electrodes 3 with equal gate widths, as shown in FIGS. 5(a) and 5(a). It was composed of a P-channel MO3) transistor region 1 and an N-channel MO3) transistor region 2.
前述した従来のCMOSゲートアレイは、第5図(a)
の場合、2人力のN A N DゲートまたはN0Rゲ
ートが1回路、もしくはインバータ2回路が一つの基本
セルで実現できる。しかし、第2図ら)に示すようなス
タティックRAMの1ビツト分の記憶回路を構成する場
合は、2セル必要である。The conventional CMOS gate array described above is shown in FIG. 5(a).
In this case, one NAND gate or N0R gate, or two inverter circuits, can be realized in one basic cell. However, when constructing a storage circuit for one bit of a static RAM as shown in FIG. 2, two cells are required.
ところで、第2図ら)に示されるスイッチ用のNチャネ
ルトランジスタ7は、記憶データを読み出したり書き込
んだりするときに、記憶ループに対するスイッチゲート
として用いられるのであり、通常の論理ゲートと同じ駆
動力を求められてはいない。また、第3図(b)に示す
ラッチ回路に用いられている二つのトランスファゲート
8についても、同様のことが言える。By the way, the switch N-channel transistor 7 shown in Figure 2) is used as a switch gate for the memory loop when reading or writing memory data, and requires the same driving force as a normal logic gate. I haven't been. Further, the same can be said about the two transfer gates 8 used in the latch circuit shown in FIG. 3(b).
すなわち、従来のゲートアレイのMOS)ランジスタは
、すべて同じゲート幅で設計されているので、SRAM
やラッチを多数構成する場合、必要以上にセル数やチッ
プ面積を占有することになり、基本セルの利用効率を低
下させる欠点がある。In other words, conventional gate array MOS) transistors are all designed with the same gate width, so SRAM
When configuring a large number of latches or latches, the number of cells and chip area will be occupied more than necessary, which has the disadvantage of reducing the utilization efficiency of basic cells.
本発明の目的は、前記の欠点を除去することにより、必
要以上にセル数やチップ面積を占有することなく、回路
要求に合わせて合理的にチップ構成ができるところのゲ
ートアレイ方式の半導体集積回路を提供することにある
。It is an object of the present invention to provide a gate array type semiconductor integrated circuit which eliminates the above-mentioned drawbacks and allows a chip to be configured rationally in accordance with circuit requirements without occupying an unnecessarily large number of cells or chip area. Our goal is to provide the following.
本発明は、アレイ状に配置された複数の基本セルを備え
たゲートアレイ方式の半導体集積回路にふいて、前記基
本セルは複数の異なるゲート幅を有する複数の電界効果
トランジスタで構成されたことを特徴とする。The present invention provides a gate array type semiconductor integrated circuit having a plurality of basic cells arranged in an array, wherein the basic cells are composed of a plurality of field effect transistors having a plurality of different gate widths. Features.
また、本発明は、前記基本セルを構成する電界効果トラ
ンジスタはPチャネルおよびNチャネル電界効果トラン
ジスタであり、長いゲート幅と短いゲート幅の同一導電
型の電界効果トランジスタによって構成されることがで
きる。Further, in the present invention, the field effect transistors constituting the basic cell are P-channel and N-channel field effect transistors, and can be configured by field effect transistors of the same conductivity type with a long gate width and a short gate width.
本発明は、例えば、CMOSゲートアレイの基本セルに
おいて、ゲート幅の長いPチャネルトランジスタおよび
Nチャネルトランジスタと、ゲート幅の短いPチャネル
トランジスタおよびNチャネルトランジスタとを含み、
メモリのスイッチ用トランジスタのように性能の要求さ
れないところには前記ゲート幅の短いトランジスタを用
いて回路が構成される。また、ゲート幅の短いトランジ
スタを組み合わせて、ゲート幅の長いトランジスタと同
様に性能が要求されるところに用いられる。For example, the present invention includes, in a basic cell of a CMOS gate array, a P-channel transistor and an N-channel transistor with a long gate width, and a P-channel transistor and an N-channel transistor with a short gate width,
Circuits are constructed using transistors with short gate widths in places where performance is not required, such as memory switch transistors. In addition, transistors with short gate widths are combined and used in places where the same performance as transistors with long gate widths is required.
従って、要求される回路特性に合わせて、ゲート幅の異
なるトランジスタを用いて基本セルを構成することによ
り、回路の要求に合わせて合理的にチップ構成を行うこ
とが可能となる。Therefore, by configuring a basic cell using transistors with different gate widths in accordance with the required circuit characteristics, it becomes possible to perform a rational chip configuration in accordance with the circuit requirements.
以下、本発明について図面を参照して説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図は本発明の第一実施例を示すレイアウトで、CM
OSゲートアレイの基本セルを示す。FIG. 1 is a layout showing a first embodiment of the present invention.
The basic cell of the OS gate array is shown.
本第二実施例の基本セルは、PチャネルMOSトランジ
スタ領域1に長ゲート幅ポリシリコンゲート電極3と、
短ゲート幅ポリシリコンゲート電極4ふよび5とにより
、長いゲート幅のトランジスタが2個と、短いゲート幅
のトランジスタが4個とが形成されている。Nチャネル
MO5)ランジスタ領域2についても同様である。本発
明の特徴は、第1図において、短ゲート幅ポリシリコン
電極4および5を有するMOS)ランジスタを設けたこ
とにある。The basic cell of the second embodiment includes a long gate width polysilicon gate electrode 3 in a P channel MOS transistor region 1,
The short gate width polysilicon gate electrodes 4 and 5 form two long gate width transistors and four short gate width transistors. The same applies to N-channel MO5) transistor region 2. A feature of the present invention is that, in FIG. 1, a MOS transistor with short gate width polysilicon electrodes 4 and 5 is provided.
第2図(a)は本発明の第二実施例を示す模式的レイア
ウト図右よび第2図(b)はその回路図で、SRAMの
1ビツトの記憶部分を示す。FIG. 2(a) is a schematic layout diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 2(b) is a circuit diagram thereof, showing a 1-bit storage portion of an SRAM.
本第二実施例は、第1図に示した第一実施例のCMOS
基本セルを第2図ら)のスタティックRAMの1ビツト
の記憶部分に、次のようにして適用したものである。This second embodiment is based on the CMOS of the first embodiment shown in FIG.
The basic cell is applied to the 1-bit storage portion of the static RAM shown in FIG. 2, etc., in the following manner.
まず、第2図(a)の2個のインバータ6は、第1図の
長ゲート幅ポリシリコン電極3を有する2個のPチャネ
ルトランジスタと、2個のNチャネルトランジスタとを
用いて構成される。また、2個のスイッチ用のNチャネ
ルトランジスタ7は、第1図のNチャネルMOSトラン
ジスタ領域2にある短ゲート幅ポリシリコンゲート電極
5を接地(GND)電位とすることにより、短いゲート
幅のNチャネルトランジスタが形成される。First, the two inverters 6 shown in FIG. 2(a) are constructed using two P-channel transistors having the long gate width polysilicon electrode 3 shown in FIG. 1, and two N-channel transistors. . In addition, the two N-channel transistors 7 for switches are constructed by setting the short gate width polysilicon gate electrode 5 in the N channel MOS transistor region 2 in FIG. 1 to the ground (GND) potential. A channel transistor is formed.
そして、実際の配線接続は、第一層配線9と第二層配線
10の二層配線を用い、第一配線9と下地のコンタクト
11と、第一層配線9および第二層配線10間のスルー
ホール12とを介して第2図(a)に示すように行われ
る。The actual wiring connection uses two-layer wiring of the first-layer wiring 9 and the second-layer wiring 10, and between the first wiring 9 and the underlying contact 11 and the first-layer wiring 9 and the second-layer wiring 10. This is done through the through hole 12 as shown in FIG. 2(a).
第2図(a)において、短いゲート幅のトランジスタは
、短ゲート幅ポリシリコンゲート電極5を接地電位(N
チャネルの場合)にしであるので、長いゲート幅のトラ
ンジスタの論理レベルの影響を受けない。In FIG. 2(a), a short gate width transistor has a short gate width polysilicon gate electrode 5 connected to a ground potential (N
(in the case of a channel), so it is not affected by the logic level of a transistor with a long gate width.
第3図(a)は本発明の第三実施例を示す模式的レイア
ウト図、および第3図ら〕はその回路図で、ラッチ回路
の場合を示す。FIG. 3(a) is a schematic layout diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIGS. 3(a) and 3(a) are circuit diagrams thereof, showing the case of a latch circuit.
本第三実施例は、第1図に示したCMO3基本セルを第
3図ら)のラッチ回路に、次のようにして適用したもの
である。In the third embodiment, the CMO3 basic cell shown in FIG. 1 is applied to the latch circuit of FIG. 3, etc. in the following manner.
本第三実施例は、第2図(a)に示した第二実施例と同
様に、短ゲート幅ポリシリコン電極4および5を有する
各2個のPチャネルおよびNチャネルトランジスタを用
いることで、第3図(a)に示す2個のトランスファゲ
ート8が構成される。この場合、PチャネルMOSトラ
ンジスタ領域1の短ゲート幅ポリシリコン電極5をVD
D電位にしておくことが必要である。The third embodiment uses two P-channel transistors and two N-channel transistors each having short gate width polysilicon electrodes 4 and 5, as in the second embodiment shown in FIG. 2(a). Two transfer gates 8 shown in FIG. 3(a) are constructed. In this case, the short gate width polysilicon electrode 5 of the P channel MOS transistor region 1 is connected to VD
It is necessary to keep it at D potential.
第4図(a)は本発明の第四実施例を示す模式的レイア
ウト図、および第4図ら)はその回路図で、3人力NA
ND回路を示す。FIG. 4(a) is a schematic layout diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4(a) is a circuit diagram thereof.
An ND circuit is shown.
本第四実施例は、第1図に示したCMO3基本セルを第
4図ら)の3人力NAND回路に適用したものである。In the fourth embodiment, the CMO3 basic cell shown in FIG. 1 is applied to the three-man power NAND circuit shown in FIG. 4, etc.).
本第四実施例では、前述の第一、第二および第三実施例
で示したような短ゲート幅のトランジスタが記憶回路や
ラッチ回路のスイッチゲートとしてのみ用いられるので
はないことを示している。The fourth embodiment shows that the short gate width transistors shown in the first, second and third embodiments are not only used as switch gates in memory circuits and latch circuits. .
すなわち、短いゲート幅のトランジスタの組み合わせに
より、長いゲート幅のトランジスタ1個分の駆動力を実
現することが可能となり、通常の論理ゲートの構成も一
つの基本セルで無駄なく行えることを示したものである
。In other words, by combining transistors with short gate widths, it is possible to achieve the driving power of one transistor with long gate widths, and it has been shown that ordinary logic gates can be configured with one basic cell without waste. It is.
以上の説明においては、ゲート幅を長、短二つ長さとし
たが、必要に応じてゲートの幅は三つ以上としてもよい
。In the above description, the gate widths are set to two lengths, one long and one short, but the gate widths may be three or more if necessary.
また、電界効果トランジスタとしては、MOSトランジ
スタを取り上げたけれども、化合物半導体電界効果トラ
ンジスタにも同様に適用することができる。Further, although a MOS transistor is used as a field effect transistor, the present invention can be similarly applied to a compound semiconductor field effect transistor.
以上説明したように、本発明は、例えば、CMOSゲー
トアレイの基本セル構造において、同一導電型のトラン
ジスタ領域において複数のゲート幅のトランジスタを形
成することにより、これら複数のゲート幅のMOS)ラ
ンジスタは長いゲート幅は論理ゲートの構成に適してお
り、短いゲート幅は記憶回路やラッチのスイッチゲート
に用いることができる。また、短いゲート幅のトランジ
スタの組み合わせで長いゲート幅のトランジスタと同様
の駆動力が得られるので短いゲート幅のトランジスタは
すべて回路構成に利用することが可能である。As explained above, the present invention is capable of, for example, forming transistors with a plurality of gate widths in a transistor region of the same conductivity type in the basic cell structure of a CMOS gate array. Long gate widths are suitable for constructing logic gates, while short gate widths can be used for switch gates in storage circuits and latches. Further, since a combination of transistors with short gate widths can provide the same driving force as transistors with long gate widths, all transistors with short gate widths can be used in the circuit configuration.
以上述べたように、本発明によれば、長、短、両ゲート
幅のトランジスタの組み合わせであらゆる回路に、有効
に基本セルを割りあてながら設計でき、その効果は大で
ある。As described above, according to the present invention, any circuit can be designed by effectively allocating basic cells by combining long, short, and both gate width transistors, and the effect is great.
第1図は本発明の第一実施例を示すレイアウト図。
第2図(a)は本発明の第二実施例を示す模式的レイア
ウト図。
第2図(b)はその回路図。
第3図(a)は本発明の第三実施例を示す模式的レイア
ウト図。
第3図ら)はその回路図。
第4図(a)は本発明の第四実施例を示す模式的レイア
ウト図。
第4図の)はその回路図。
第5図(a)および(b)は従来例を示すレイアウト図
。
1・・・PチャネルMOSトランジスタ領域、2・・・
NチャネルMO3)ランジスタ領域、3・・・長ゲート
幅ポリシリコンゲート電極、4.5・・・短ゲート幅ポ
リシリコンゲート電極、6・・・インバータ、7・・・
Nチャネルトランジスタ、8・・・トランスファゲ−ト
、9・・・第1層配線、10・・・第2層配線、11・
・・コンタクト、12・・・スルーホール。FIG. 1 is a layout diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2(a) is a schematic layout diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 2(b) is its circuit diagram. FIG. 3(a) is a schematic layout diagram showing a third embodiment of the present invention. Figure 3) is the circuit diagram. FIG. 4(a) is a schematic layout diagram showing a fourth embodiment of the present invention. ) in Figure 4 is its circuit diagram. FIGS. 5(a) and 5(b) are layout diagrams showing a conventional example. 1... P channel MOS transistor region, 2...
N-channel MO3) transistor region, 3... long gate width polysilicon gate electrode, 4.5... short gate width polysilicon gate electrode, 6... inverter, 7...
N-channel transistor, 8... Transfer gate, 9... First layer wiring, 10... Second layer wiring, 11.
...Contact, 12...Through hole.
Claims (1)
トアレイ方式の半導体集積回路において、前記基本セル
は複数の異なるゲート幅を有する複数の電界効果トラン
ジスタで構成された ことを特徴とする半導体集積回路。 2、前記基本セルを構成する電界効果トランジスタはP
チャネルおよびNチャネル電界効果トランジスタであり
、長いゲート幅と短いゲート幅の同一導電型の電界効果
トランジスタによって構成された請求項1記載の半導体
集積回路。[Claims] 1. In a gate array type semiconductor integrated circuit comprising a plurality of basic cells arranged in an array, the basic cells are composed of a plurality of field effect transistors having a plurality of different gate widths. A semiconductor integrated circuit characterized by: 2. The field effect transistor constituting the basic cell is P
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit is comprised of channel and N-channel field effect transistors having the same conductivity type and having a long gate width and a short gate width.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1131104A JP2808669B2 (en) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | Semiconductor integrated circuit |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02309673A true JPH02309673A (en) | 1990-12-25 |
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Cited By (3)
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KR100245816B1 (en) * | 1996-11-15 | 2000-03-02 | 윤종용 | Layout design of integrated circuit, especially datapath circuitry, using function cell formed with fixed basic cell and configurable interconnect networks |
JP2007043081A (en) * | 2005-07-07 | 2007-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device |
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-
1989
- 1989-05-24 JP JP1131104A patent/JP2808669B2/en not_active Expired - Fee Related
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