JPH04130659A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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Publication number
JPH04130659A
JPH04130659A JP2252524A JP25252490A JPH04130659A JP H04130659 A JPH04130659 A JP H04130659A JP 2252524 A JP2252524 A JP 2252524A JP 25252490 A JP25252490 A JP 25252490A JP H04130659 A JPH04130659 A JP H04130659A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bus line
transistor
discharge
potential
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP2252524A
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English (en)
Inventor
Ryohei Kaneda
金田 良平
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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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〕 半導体集積回路に関し、 ディスチャージトランジスタのゲート電位の変化率を抑
えることにより、GND電位の上昇変動を抑制すること
を目的とし、 共通基板上に複数のユニットを形成し、該ユニット間を
複数ビットのハス線で接続するとともに、該バス線の各
線と高電位側電源線との間にブリチャージトランジスタ
を介在し、且つ、該ハス線の各線と低電位側電源線との
間にディスチャージトランジスタを介在し、所定のタイ
ミング信号に従って前記プリチャージトランジスタを導
通してバス線電位を高電位にプリチャージするとともに
、所定のゲート出力に従って前記ディスチャージトラン
ジスタを導通してバス線電位を低電位にディスチャージ
する半導体集積回路において、前記ディスチャージトラ
ンジスタの入力時定数もしくは前記所定のゲートの出力
時定数を大きくしたことを特徴とし、 好ましくは、前記ハス線の各線ごとのディスチャージト
ランジスタの各入力時定数に差を持たせたことを特徴と
し、 好ましくは、前記ディスチャージトランジスタの各々を
駆動する前記所定のゲートの各出力時定数に差を持たせ
たことを特徴とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路、特にハス線動作を高速化し
た半導体集積回路に関する。
半導体集積回路が大規模化すると、集積回路内の各ユニ
ット間を接続するハス線の引き回しが長くなり、線路抵
抗や容量が増大する結果、バス線の電位変化が遅くなっ
てしまう。これは、半導体集積回路の動作速度を向上す
る上での阻害要因となるので、解決が求められる。
〔従来の技術〕
大規模半導体集積回路のバス線動作を高速化する技術と
して「ダイナミックな動作をするバス線」が知られてい
る。
以下、この従来技術を説明すると、第4図は半導体集積
回路のチップレイアウトであり、この例では、機能別の
ユニットブロック10〜14が複数個配置され、各ブロ
ック間が複数ビット(例えば32ピッ日幅のバス線15
で接続されている。
チップの中央部付近に配置されたプロ・7り12にはプ
リチャージ回路12aが設けられており、また、バス線
15に対してデータ出力機能を有するいくつかのブロッ
ク(例えば13.14)にはそれぞれディスチャージ回
路13a、14aが設けられている。
第5図はlビット分のハス構成図であり、ビット線B、
(jはOll、2、・・・・・・31、以下間1)は、
プリチャージ回路12aのB、ビット用のプリチャージ
トランジスタPT、を介して高電位側電源1Vccに接
続されるとともに、ディスチャージ回路13a、14a
の各B、ビット用のディスチャージトランジスタDTi
、、 、DTj、、を介して低電位側電源線GNDに接
続されている。なお、13bおよび16はバス線上のデ
ータを読み込むための回路である。
プリチャージトランジスタPT、にはnチャネル型のF
ETトランジスタが使用され、所定の周期でハイ論理を
繰り返すタイミング信号φ、がインバータで反転された
後、ゲートに加えられる。
すなわち、プリチャージトランジスタPT、は、タイミ
ング信号φ1のハイ論理期間に従って導通し、バス線電
位を周期的にVccにプリチャージする。
一方、ディスチャージトランジスタDT、、、、D T
 ; l 4にはnチャネル型のFETトランジスタが
使用され、それぞれNORゲートG1l3、Gir<の
出力によって駆動される。NORゲートの各出力論理は
、上記φ、に対して所定の位相遅れでハイ論理を繰り返
すタイミング信号φ。、出力イネーブル信号ENO,,
ENO,、および出力データD。、D2の各論理によっ
て決定され、例えばφ。=ロー論理、ENo0=ハイ論
理、且つ、D0=ロー論理の時に、NORゲートG11
.の出力がハイ論理になってディスチャージトランジス
タDT18.が導通し、バス線電位をGNDに゛ディス
チャージする。これにより、データD0の論理(ロー論
理)がバス線上に出力される。
すなわち、かかるバス線の基本動作は、第6図に示すよ
うに、タイミング信号φ1の周期でバス線の電位がVc
c (ハイ論理)にセットされるとともに、出力データ
の論理(ロー論理)に従ってバス線の電位がGND (
ロー論理)にセントされる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来の半導体集積回路にあっては、
バス線のビ・ノド数分のディスチャージトランジスタを
備え、多ビツトデータ列のビット論理の並びに応じて当
該ディスチャージトランジスタ群を選択的に導通させる
構成となっていたため、例えば、データ中のロー論理ビ
ットの割合が多い場合には、ロー論理ビット数分のディ
スチャージトランジスタが同時に導通する結果、GND
電位が上昇変動してバス線動作を不安定化させるといっ
た問題点があった。
ここで、第7図は32ビット幅のバス線とそのディスチ
ャージ回路の構成図である。多ビツトデータ列の各ビッ
トD0、Dl、・・・・・・D31をロー論理にすると
、当該ロー論理ピントのディスチャージトランジスタが
導通して放電電流がGNDに流れ込むが、導通トランジ
スタの数が多い場合には、多量の電流が短時間にGND
に流れ込む結果、GND系のインダクタンス成分により
、過渡電流の変化率(di/dt)に相当する電圧だけ
GND電位が瞬間的に上昇する。
第8図は1つのディスチャージトランジスタの断面図で
ある。寄生バイポーラトランジスタは、ドレイン電極、
ソース電極およびウェル抵抗を介してウェルコンタクト
の間に形成される。
ディスチャージトランジスタの微細化(ゲート長の短縮
)は、同時に寄生バイポーラトランジスタのベース長も
短くする。
今、GND電位が上昇すると、ウェル抵抗のためにゲー
ト下とソースの電位間に差がつき、これは、寄生バイポ
ーラトランジスタを導通させる方向に作用する。一方、
微細化に伴うベース長の短縮効果も、寄生バイポーラト
ランジスタの導通をより促進する方向に作用する。した
がって、GND電位が上昇変動した場合には、ハイ論理
のバス線の電荷が、当該バス線に繋がる寄生バイポーラ
トランジスタを介してディスチャージされる結果、パス
線動作が不安定化する。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
ディスチャージトランジスタのゲート電位の変化率を抑
えることにより、GND電位の上昇変動を抑制すること
を目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するために、共通基板上に複
数のユニットを形成し、該ユニット間を複数ビットのバ
ス線で接続するとともに、該ハス線の各線と高電位側電
源線との間にプリチャージトランジスタを介在し、且つ
、該バス線の各線と低電位側電源線との間にディスチャ
ージトランジスタを介在し、所定のタイミング信号に従
って前記プリチャージトランジスタを導通してバス線電
位を高電位にプリチャージするとともに、所定のゲート
出力に従って前記ディスチャージトランジスタを導通し
てバス線電位を低電位にディスチャージする半導体集積
回路において、前記ディスチャージトランジスタの入力
時定数もしくは前記所定のゲートの出力時定数を大きく
したことを特徴とし、 好ましくは、前記バス線の各線ごとのディスチャージト
ランジスタの各入力時定数に差を持たせたことを特徴と
し、 好ましくは、前記ディスチャージトランジスタの各々を
駆動する前記所定のゲートの各出力時定数に差を持たせ
たことを特徴とする。
〔作用〕
本発明では、ディスチャージトランジスタのゲート電位
の変化率が入力時定数、もしくは所定のゲートの出力時
定数に応して小さく抑えられる。
このため、ディスチャージトランジスタのオン抵抗の減
少変化が該変化率に応じて緩やかになり、したがって、
ディスチャージトランジスタ1個あたりの過渡電流の変
化率(di/dt)が抑えられる結果、多数のディスチ
ャージトランジスタが同時に導通した場合のGND電位
の変動が抑制される。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1〜3図は本発明に係る半導体集積回路の一実施例を
示す図である。
第1図において、20.21は共通の基板上に形成され
たユニットであり、例えば、マイクロコンピュータの各
機能別回路[実行ユニット、μROMユニット、キャッ
シュ(RAM)ユニット、制御ユニットなど]が3亥当
する。
ユニット間は複数ビット (例えば32ビツト)のバス
線22で接続されており、基板の中央部付近に位置する
ユニット20にはプリチャージ回路23が含まれ、また
、バス線22に対してデータの出力機能を有するユニッ
ト21にはディスチャージ回路24が含まれている。
プリチャージ回路23は、バス線22のビット数分のp
チャネル型MOSトランジスタ(プリチャージトランジ
スタ)Tpo〜Tp31を備えるとともに、所定のタイ
ミング信号(第6図の信号φ1参照)に従って全てのト
ランジスタT po〜TP31を導通させるインバータ
ゲート25を備え、所定のタイミング信号の繰り返し間
隔でバス線22を高電位側電源線Vccに接続し、バス
線22の電位を周期的にVccにプリチャージ(ハイ論
理)する。
一方、ディスチャージ回路24は、バス線22のビット
数分のnチャネル型MOSトランジスタ(ディスチャー
ジトランジスタ) Tno xTn、、、を備えるとと
もに、出力データ列(32ビツト)の論理の並びに従っ
てトランジスタ’l’n、、−Tn3.を選択的に導通
させる32個のNORゲート(所定のゲ))Go〜G、
1を備え、出力データ列のロー論理ビットに対応したト
ランジスタを介してバス線22を選択的に低電位側電源
線GNDに接続し、バス線22の選択ビット線電位をG
NDにディスチャージ(ロー論理)する。
すなわち、バスm22の論理が、プリチャージトランジ
スタT P o〜TpIIによって周期的にハイ論理に
されるとともに、ディスチャージトランジスタTn0〜
Tn!、によって選択的にロー論理にされ、これにより
、32ピントデータの論理がバス線22上に出力される
ここで、32個のNORゲーゲート−031の各出力と
ディスチャージトランジスタTn0〜Tn3のゲート間
には、それぞれ抵抗素子R0〜R31が挿入されている
第2図は1つのNORゲート(例えばGo)とそれに繋
がるディスチャージトランジスタTn0を示す図であり
、両者は抵抗素子R0を介して接続されている。
ディスチャージトランジスタTn0のゲート電位の変化
率は、当該トランジスタの入力時定数によって決まり、
時定数が大きいほど変化率が小さくなる。すなわち、時
定数を大きくするとゲート電位が徐々に変化するように
なる。入力時定数は入力抵抗骨とトランジスタのゲート
容量分とによって決まり、ここでは、抵抗素子R0によ
って入力抵抗骨を増大している。なお、NORゲートの
オン抵抗を大きくすること、言い換えればNORゲート
の出力時定数を大きくすることによっても、同様にして
ディスチャージトランジスタのゲート電位の変化率を小
さくすることができる。
このようにゲート電位の変化率を小さくすれば、第2図
に示すように、ディスチャージトランジスタの過渡電流
の変化率(di/dt)を抑えることができ、すなわち
、過渡電流の上昇変化の傾斜を緩やかにすることができ
、GND系のインダクタンス成分によるGND電位の上
昇変動を抑制することができる。
したがって、寄生バイポーラトランジスタの不本意な導
通を回避でき、バス線22の動作を安定化することがで
きる。
なお、32個の抵抗素子R0〜R31の値に差を付けた
り、あるいは、32個のNORゲートG o〜G3Iの
出力時定数の大きさに差を付けたりすると、ディスチャ
ージトランジスタのそれぞれの導通タイミングをずらす
ことができ、第3図に示すように、トランジスタごとの
過渡電流10、i、、i2、・・・・・・に時間差を付
けることができる。
こうすると、GNDに流れ込む電流の瞬時値を低減する
ことができ、より好ましいものとすることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ディスチャージトランジスタの入力時
定数、もしくは、該ディスチャージトランジスタを駆動
するための所定のゲートの出力時定数を大きくしたので
、ディスチャージトランジスタのゲート電位の変化率を
抑えることができ、GND電位の上昇変動を抑制するこ
とができる。
したがって、寄生バイポーラトランジスタの不本意な導
通を回避してバス線の動作を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
第1〜3図は本発明に係る半導体集積回路の一実施例を
示す図であり、 第1図はその全体構成図、 第2図はその要部構成図、 第3図はその時間差を持たせた過渡電流特性図、第4〜
8図は従来例を示す図であり、 第4図はそのレイアウト図、 第5図はそのバス線の要部構成図、 第6図はそのハス線の基本動作タイミング図、第7図は
その32ビット幅ハス線のディスチャージ回路図、 第8図はそのディスチャージトランジスタの断面図であ
る。 Tp0〜Tpz1・・・・・プリチャージトランジスタ
、 Tno〜Tn、、・・・・・・ディスチャージトランジ
スタ、 G0〜Gffl・・・・・・NORゲート(所定のゲー
ト)、 R0〜R31・・・・−抵抗素子、 20.21・・・−・ユニット、 22・・・・・・バス線、 23・・・・−・プリチャージ回路、 24・・・・・・ディスチャージ回路、25・・・・・
・インバータゲート。 第 図 一実施例の要部構成図 第 図 を 一実施例の時間差を持たせた過渡電流特性図第 図 従来例のレイアウト図 第 図 nビット幅バス 従来例のnビット幅バス線のディスチャージ回路図第7

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)共通基板上に複数のユニットを形成し、該ユニッ
    ト間を複数ビットのバス線で接続するとともに、 該バス線の各線と高電位側電源線との間にプリチャージ
    トランジスタを介在し、 且つ、該バス線の各線と低電位側電源線との間にディス
    チャージトランジスタを介在し、所定のタイミング信号
    に従って前記プリチャージトランジスタを導通してバス
    線電位を高電位にプリチャージするとともに、 所定のゲート出力に従って前記ディスチャージトランジ
    スタを導通してバス線電位を低電位にディスチャージす
    る半導体集積回路において、前記ディスチャージトラン
    ジスタの入力時定数もしくは前記所定のゲートの出力時
    定数を大きくしたことを特徴とする半導体集積回路。
  2. (2)前記バス線の各線ごとのディスチャージトランジ
    スタの各入力時定数に差を持たせたことを特徴とする請
    求項(1)記載の半導体集積回路。
  3. (3)前記ディスチャージトランジスタの各々を駆動す
    る前記所定のゲートの各出力時定数に差を持たせたこと
    を特徴とする請求項(1)記載の半導体集積回路。
JP2252524A 1990-09-20 1990-09-20 半導体集積回路 Pending JPH04130659A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6057729A (en) * 1997-06-17 2000-05-02 Nec Corporation Power circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6057729A (en) * 1997-06-17 2000-05-02 Nec Corporation Power circuit

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