JPH03218668A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH03218668A
JPH03218668A JP2299530A JP29953090A JPH03218668A JP H03218668 A JPH03218668 A JP H03218668A JP 2299530 A JP2299530 A JP 2299530A JP 29953090 A JP29953090 A JP 29953090A JP H03218668 A JPH03218668 A JP H03218668A
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JP
Japan
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transistor
wiring
logic
circuit
transistors
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JP2299530A
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English (en)
Inventor
Takeshi Nakada
豪 中田
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption
    • H03K19/0016Arrangements for reducing power consumption by using a control or a clock signal, e.g. in order to apply power supply
    • 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
    • H01L27/11801Masterslice integrated circuits using bipolar technology
    • HELECTRICITY
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    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/082Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using bipolar transistors
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路装置に関し、特に、マスタースライス
方式により製造されるECL型のゲートアレイに関する
〔従来の技術〕
ECL型ゲートアレイにおいては、複数の抵抗と複数の
トランジスタを含む基本セルがマトリクス状に配置され
ているマスター基板を用い、配線工程において、1乃至
複数個の基本セルを用いて必要な論理ブロックを構成し
さらに論理ブロック間を接続することにより目的の機能
を有する集積回路装置を得ている。
第4図は、従来例の基本セルにより構成された論理回路
を示す回路図である。同図において、Q11〜Q13は
npnバイポーラトランジスタ、R1〜R13は抵抗で
あって、これらの各素子は配線工程を経ることにより図
のような回路構成に接続されたものである。
この論理回路は、高位側電源GNDと低位側電源VER
との間に配置され、また、ベースが定電流回路用バイア
ス電源VDに接続されたトランジスタQ13により定電
流が供給されている。
入力信号V + nは、基準電圧VREFとして比較さ
れ、その結果が反転出力信号゛V==、非反転出力信号
V 6 u tとしてトランジスタQl l,Ql 2
のコレクタから出力される。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、この論理回路を構成するに当たって基本セル
内において、定電流源用に使用すべきトランジスタと差
動回路を構成チベきトランジスタとは予め定められてお
り、また、各トランジスタと接続さるべき抵抗もそれぞ
れ予め定められていた。したがって、従来例にあっては
、1つの論理機能を有する回路は1種類の動作特性を有
する回路としてしか実現できなかった。
このように、従来のECLゲートアレイでは、使用され
る論理回路は、素子の配置上のあるいは数量的制限によ
り1通りの回路が構成できるだけであったので、動作速
度および消費電力の面で満足すべき集積回路装置は実現
できなかった。
即ち、この種の集積回路装置においては、同一機能の論
理回路が複数個用いられるところ、それらの論理回路は
仮令同一機能のものであっても、用いられる回路上の位
置により要求される動作速度には差があるのであるが、
従来例では、同一の論理機能を同一の回路構成により実
現していたため、ある回路では動作速度が不足し、また
、ある回路では不必要に大きな電力を消費していたので
ある。
よって、本発明の目的とするところは、消費電力を極力
抑えつつ、必要個所の論理回路の動作速度のみを高める
ことができるようにして、全体として消費電力が抑制さ
れ、動作が高速化されたECL型集積回路装置を提供す
ることである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のマスタースライス方式ECL集積回路装置は、
複数の抵抗および複数のトランジスタとを含む基本セル
が複数個配置されているマスターチップに配線を旅すこ
とによって所望の機能の論理回路が実現できるものであ
って、前記基本セルに対する配線を変更することにより
各トランジスタに流れる電流を幾通りかに選択できるよ
うになされている。その際に、トランジスタに流れる電
流が変更されてもそのトランジスタを含んで構成される
論理回路の論理振幅は変わらないようになされている。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の一実施例によるECLゲートアレイと
してのマスク基板の一部を示す平面図である。このマス
タ基板100は複数の行および列状、すなわちマトリク
ス状に配置された多数の基本セル10を有する。各基本
セルは基本的に同一構成であるので、第1図には一つの
セル10のみが示されている。
基本セル10は三個のNPN}ランジスタQ1,Q2,
Q3と、トランジスタQ1のコレクタ負荷抵抗として用
いられる二つの抵抗Rl,R2と、トランシスタQ2の
コレクタ負荷抵抗として用いられる二つの抵抗’R3,
R4と、トランジスタQ3のエミッタ抵抗として用いら
れる二つの抵抗R5,R6とを有する。抵抗R1乃至R
6は、本実施例では、半導体基板上を覆う絶縁膜(共に
図示せず)上に形成された多結晶シリコン層で形成され
る(所謂ボリシリ抵抗である)。抵抗R1乃至R4は互
いに同一の抵抗値であり、抵抗R5,R6も互いに同一
の抵抗値を有する。トランジスタQl,Q2はそれぞれ
N形フレクタ領域QIC,Q2C,P形ベース領域QI
B,Q2B,およびN形エミッタ領域QIE,Q2Eを
有する。
トランジスタQ3もN形コレクタ領域Q3C,P形ベー
ス領域Q3Bを有するが、ベース領域Q3Bには二つの
N形エミッタ領域Q3E1,Q3E2が同一の面積をも
って形成されている。マスク基板10は図示しない。入
出力バッファ等の他の周辺回路部も有するが、本発明と
直接関係ないので省略する。
このように、本実施例による各基本セル10は、トラン
ジスタQl,Q2,Q3のそれぞれに対して2本ずつ抵
抗が割り当てられており、かつトランジスタQ3はEC
L回路における電流源トランジスタとして2個のエミッ
タ領域を有することを特徴としている。したがって、こ
の後実行される配線工程による配線を変更するたけで、
同一の論理機能を実行しかつその実行結果を同一の論理
振幅をもって出力する論理回路を高速動作型回路あるい
は低消費電力型回路として2種類構成することが可能と
なる。
すなわち、第2図は第4図に示した論理機能と同一の機
能を高速動作型回路として実現したものである。同図A
はそのための配線パターンレイアウトを示し、同図Bは
その等価回路図を示している。本実施例では、各素子間
の配線は2層のアルミニウム配線で実行される。高電位
電源電圧GND,低電位電源電圧Vゆおよび基準電圧V
ゆアを伝える配線20.21および22は2層目のアル
ミニウム配線で構成され、残りは1層目のアルミニウム
配線で構成される。
入力信号vl,,を伝える配線25はトランジスタQ1
のベースQIBに接続される。トランジスタQl,Q2
の夫々のエミッタQIE,02Eから導出された配線2
6−1.26−2は一つにまとめられてトランジスタQ
3のコレクタQ3Cに接続される。そのベースQ3Bに
はバイアス電圧Vヨを伝える配線27が接続される。ト
ランジスタQ3の二つのエミッタQ3E1,Q3E2か
ら夫々導出された配線28−1.28−2は一つにまと
められて抵抗R5,R6の夫々の一端に接続される。こ
れら琳抗R5,R6の夫々の他端は配線29に接続され
、この配線はVEE配線22に接続される。トランシス
タQ2のベースQ2Bは配線30を介してVREF配線
21に接続される。トランジスタQlのコレクタQIC
に接続された配線3lは反転出力■=として導出される
と共に抵抗Rl,R2の夫々の一端に接続されている。
抵抗Rl,R2の夫々の他端は配線33を介してGND
配線20に接続される。トランジスタQ2のコレクタQ
2Cは配線32を介して抵抗R3,R4の夫々の一端に
接続されるとともに非反転出力■。。、として導出され
る。抵抗R3,R4の夫々の他端は配線34を介してG
ND配線20に接続される。
かくして配線された第2図Aの構成は第2図Bの等価回
路図で示される。いまここで、抵抗R1〜R4の抵抗値
をそれぞれ3KΩとすると、トランジスタQl,Q2の
負荷抵抗はそれぞれ1、5KΩとなり、出力に電流を取
り出す時のドライブインピーダンスは抵抗素子を各1個
ずつ使い負荷抵抗を3KΩとしたときよりも低減でき、
高速動作が可能となる。ECL回路では、通常、内部論
理振幅は400〜800mV程度に設定されることが多
いが、ここでは論理振幅を600mVに設定したとする
と、トランジスタQ3のコレクタ電流〔第2図B中の■
〕としては、約0.4mAほどが必要となる。抵抗R5
,R6を並列接続したときの抵抗値を約IKΩ(1本当
たり、約2KΩ)とすると、トランジスタQ3の順方向
動作電圧VB.:を0,8■として、定電流回路用バイ
アス電源VBの電源VE6に対する電圧を1.2Vとす
れば、コレクタ電流は0. 4 m Aの定電流に設定
される。
一方、低消費電力型回路として構成する場合は、第3図
Aのように配線工程を経て配線される。なお、第2図で
同一構成部は同じ番号で示して説明を省略する。第2図
と異なる箇所は、バイアス電圧■3を伝える配線が27
′として示されるようにトランジスタQ3のベースQ3
Bととも一方のエミッタQ3F2にも接続されている。
他方のエミッタQ3E1から導出された配線28−2は
抵抗R6の一端のみに接続されている。さらに、トラン
ジスタQl,Q2の夫々のコレクタQIC,Q2Cから
導出された配線31’   32’はそれぞれ抵抗R2
,R3の一端のみに接続されている。
かくしてその等価回路は第3図Bで示される。
ここで、与えられる各電源電圧が第2図の場合と同じで
あるとすると、抵抗R6の抵抗値は約2KΩで、VB 
 VE,:間の電圧が1.2Vであるので、トランジス
タQ3は、0.2mAの定電流を供給することができる
。トランジスタQ3は流す電流の減少に応じてそのエミ
ッタ面積が小さくされる。
したがって、本回路では第1図(a)の回路例に比べて
、消費電力をほぼ半分とすることができる。
しかし、トランジスタQl,Q2の負荷抵抗は、3KΩ
であるので、その論理振幅は6 0 0mVとなって、
第2図の場合と変わることはない。
本発明は上記実施例に限定されないことは明らかである
。例えば、抵抗を1つずつ増加すれば、各トランジスタ
に流れる電流を3通りに設定できる。また、トランジス
タQ1のコレクタおよびエミッタにフレクタおよびエミ
ッタが接続される少なくとも1つのトランジスタを基本
セル10に含ませることもでき、この場合、2人力以上
の入力に対する論理動作が可能となる。出力V。。,,
V o u tの一方が不要なときは、対応する抵抗は
削除されそのコレクタはGND配線に接続される。
さらに、出力■。。、および/又は゛Vコ汀を受ける少
なくとも一つのエミッタホロワトランジスタを基本セル
10内の素子として有することもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、複数の抵抗および複数
のトランジスタを含む基本セルを複数個有するマスター
チップに対して配線を行うものであって、その配線を変
更することによりECL論理回路の論理振幅を変えるこ
となく該回路に流れる電流を幾通りかに選択しうるよう
にしたものであるので、本発明によれば、高速動作を要
する部分のみを大電流で駆動し、そうでない部分は低電
流で駆動することができる。従って、本発明によれば、
集積回路装置全体の消費電力を抑制しつつその全体の動
作速度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるECLゲートアレイと
してのマスク基板の一部を示す平面図、第2図A,Bは
夫々第1の配線例によるパターン平面図およびその等価
回路図、第3図A,Bは夫々第2の配線例によるパター
ン平面図およびその等価回路図、第4図は従来例を示す
回路図である。 R1〜R6,Rl l−Rl 3・・・・・・抵抗、Q
l,Q2,Ql 1〜Q13・・・・・・npnパイポ
ーラトランシスタ,Q3・・・・・・ダブルエミッタ型
npnバイボーラトランジスタ、GND・・・・・・高
位側電源、VB・・・・・・定電流回路用バイアス電源
、V88・・・・・・低電位側?源、v1■・・・・・
・入力信号、V 6 u l・・・・・・非反転出力信
号、゛Vπ・・・・・・反転出力信号、VREア・・・
・・・基準電圧。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数の抵抗および複数のトランジスタを含む基本セルが
    複数個配置され、該複数個の基本セルに対して配線を施
    すことによって所望の論理回路を構成できるマスタース
    ライス方式の半導体集積回路装置において、前記基本セ
    ルに対する配線を変更することにより、各トランジスタ
    に流れる電流を幾通りかに選択できるようになされてい
    ることを特徴とする半導体集積回路装置。
JP2299530A 1989-11-24 1990-11-05 半導体集積回路装置 Pending JPH03218668A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1-305493 1989-11-24
JP30549389 1989-11-24

Publications (1)

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JPH03218668A true JPH03218668A (ja) 1991-09-26

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ID=17945827

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