JPH04151870A - Cmos gate array - Google Patents

Cmos gate array

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JPH04151870A
JPH04151870A JP2277484A JP27748490A JPH04151870A JP H04151870 A JPH04151870 A JP H04151870A JP 2277484 A JP2277484 A JP 2277484A JP 27748490 A JP27748490 A JP 27748490A JP H04151870 A JPH04151870 A JP H04151870A
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JP
Japan
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transistor
conductivity type
chtr
transistors
gate length
Prior art date
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Application number
JP2277484A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsuhiko Ishibashi
敦彦 石橋
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize high speed operation and prevent the decrease of level of integration, by arranging a plurality of four kinds of transistors of different gate length so as to be adjacent to each other, and isolating transistor rows of different gate length, for a well whose conductivity type is different from a substrate. CONSTITUTION:Rows of P-channel transistors(Tr) 51a-51e, 81a-81e and raws of N-channel Tr's 61a-61e, 71a-71e of different gate length are arranged so as to be adjacent to each other. As to wells 54, 58 whose conductivity type is different from a substrate, Tr rows of different gate length are isolated. Further, a part of the rows of Tr's 51a-51e, 61a-61e of longer gate length is so constituted that it can be used as a wiring region for connecting macrocells. Thereby only the voltage of a power supply to be supplied to a transistor whose drain is connected with an output terminal of the macrocell can be increased, so that high speed operation can be realized and the decrease of level of integration is avoided.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は相補型論理機能素子を有するマスター・スラ
イス方式のゲートアレイに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a master slice type gate array having complementary logic functional elements.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、論理集積回路の高集積化、高速化の実現に対して
、回路を構成するトランジスタ(以下Trと記す)もゲ
ート長か0.8〜0.9μmのTr  (以下5ub−
μm T rと記す)から、0.5〜0.6 μmのT
r(以下half−μmTrと記す)へと微細化されつ
つある。ここでは、以下half−μmTrを用いたC
MOSゲートアレイの場合の構成例について説明する。
In recent years, with the realization of higher integration and higher speed of logic integrated circuits, the transistors (hereinafter referred to as Tr) that make up the circuit have also been changed to transistors (hereinafter referred to as Tr) with gate lengths of 0.8 to 0.9 μm (hereinafter referred to as 5ub-
μm T r ) to 0.5 to 0.6 μm T
r (hereinafter referred to as half-μmTr). Here, C using half-μmTr is described below.
A configuration example in the case of a MOS gate array will be described.

第4図は例えば特開昭57−176756号公報に示さ
れた従来のP−基板上に構成されたCMOSゲートアレ
イのトランジスタのレイアウトて、実現する論理回路に
対し共通でマスクと呼ばれる。
FIG. 4 shows the layout of transistors in a conventional CMOS gate array constructed on a P-substrate as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-176756, which is commonly called a mask for the logic circuit to be realized.

図において、(71a) 〜(71e)はhalf−μ
mのNチャネルTr(以下N chT rと記す)、(
81a)〜(81e)はhalf−μmのPチャネルT
r(以下P chT rと記す)で、(72a)〜(7
2e)はそれぞれhalf −1,t m N chT
 r(71a)〜(71e)のゲート電極、(73a)
〜(73f)はそれぞれhalf−μm N chT 
r (71a)〜(71e)のソースまたはトレイン電
極、(82a)〜(82e)はそれぞれhalf−μm
 P chT r (8]a)〜(81e)のゲート電
極、(83a) 〜(83f)はそれぞれhalf−μ
m P chT r(81a)〜(81e)のソースま
たはドレイン電極である。また、(84)はhalf−
μm P chT r (81a)〜(81e)のウェ
ル領域である。
In the figure, (71a) to (71e) are half-μ
m N channel Tr (hereinafter referred to as N chTr), (
81a) to (81e) are half-μm P channel T
r (hereinafter referred to as P chT r), (72a) to (7
2e) are half −1, t m N chT, respectively.
Gate electrodes of r (71a) to (71e), (73a)
~(73f) are each half-μm N chT
r (71a) to (71e) source or train electrodes, (82a) to (82e) are each half-μm
The gate electrodes of P chTr (8]a) to (81e), (83a) to (83f) are half-μ, respectively.
This is the source or drain electrode of m P chTr (81a) to (81e). Also, (84) is half-
These are the well regions of μm P chTr (81a) to (81e).

敷き詰め型のゲートアレイでは、同一のゲート長を持つ
P chT r及びN chT rが、ゲートアレイ内
部に一面に敷き詰められており、いくつかの隣接するP
chTr 、 NchTr 1対の列の内視数個でマク
ロセルの論理回路を形成する。それ以外のTrは全く動
作させず、その領域は、マクロセルとマクロセルを結線
する配線チャネルに使用する構成になっている。
In a spread type gate array, P chTr and N chTr with the same gate length are spread all over the inside of the gate array, and some adjacent P
A logic circuit of a macro cell is formed by a pair of columns of chTr and NchTr. The other transistors are not operated at all, and their regions are used as wiring channels for connecting macro cells.

さて、従来の技術によれば、論理回路を構成するTrの
ゲート長は、P chT r、 N chT rに対し
、それぞれ単一で、かつ、そのウェル領域はそれぞれで
かならずしも分離されていないので、一対の電源電圧し
か使用できない。
Now, according to the conventional technology, the gate length of the Tr constituting the logic circuit is the same for each of P chTr and N chTr, and the well regions thereof are not necessarily separated from each other. Only one pair of power supply voltages can be used.

では、次に第4図のトランジスタ上に構成する場合の論
理回路について説明する。
Next, a logic circuit constructed on the transistor shown in FIG. 4 will be explained.

第5図は例えば半加算器として機能する従来の論理回路
の回路図で、図において、(11)〜(17)はhaI
f−μm P chT r 、(21) 〜(27)は
half−μrn N chTr 、(1)はVDDl
、(2)はVSSIて、VDDI(1)とVSSI(2
)の電位差は3.3vである。
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional logic circuit that functions, for example, as a half adder. In the figure, (11) to (17) are haI
f-μm P chTr , (21) to (27) are half-μrn N chTr , (1) is VDDl
, (2) is VSSI, VDDI (1) and VSSI (2
) is 3.3v.

また、(31)、 (32)は入力端子、(33)、 
(34)は出力端子である。
Also, (31) and (32) are input terminals, (33),
(34) is an output terminal.

次に動作について説明する。入力端子(31)及び(3
2)に「ロウ」または「ハイ」の信号が入力されると、
haIf−μm P chT r (II)〜(15)
及びhalflt m N chT r (21)〜(
25)により所望の論理の反転論理が決定され、さらに
half−μm P chT r (16)(17)及
びhalf−μm N chT r(26)、 (27
)により、所望の論理が出力端子(33)、 (34)
に出力される。
Next, the operation will be explained. Input terminals (31) and (3
2) When a “low” or “high” signal is input,
haIf-μm P chTr (II) ~ (15)
and halflt m N chTr (21) ~(
25), the inverted logic of the desired logic is determined, and further half-μm P chTr (16) (17) and half-μm N chTr (26), (27
), the desired logic is output to the output terminals (33), (34)
is output to.

この出力端子(33)、 (34)には次段のマクロセ
ルの入力がいくつか接続されるが、特にゲートアレイに
おいてはマクロセルの配置・配線を自動で行なうために
、次段のマクロセルまての配線か長くなる場合が生し、
大きな寄生容量(43)(44)が出力端子(33)(
34)に付加されることになる。従ってT r (16
)、 (17)、 (26)、 (27)は、その他の
Tr(11)〜(15)、 (2+)〜(25)と異な
り、大きな寄生容量(43)(44)が接続された場合
でも、十分に充放電できるよう電流駆動の大きいことが
要求される。
Several inputs of the next-stage macrocells are connected to these output terminals (33) and (34), but especially in gate arrays, in order to automatically arrange and route the macrocells, the inputs of the next-stage macrocells are connected. The wiring may become long,
A large parasitic capacitance (43) (44) connects the output terminal (33) (
34). Therefore T r (16
), (17), (26), and (27) are different from other Tr (11) to (15), (2+) to (25) when large parasitic capacitances (43) and (44) are connected. However, a large current drive is required to enable sufficient charging and discharging.

ところか、従来技術によればhalf−μmTrを使用
する場合(7)VDD I (1) トVS S I 
(2) (7)?tt位差は信頼性の点から3.3vに
しなければならず、従来の5ub−μm T rを用い
てVDDとVSSの電位差を5.Ovにして回路を構成
する場合と比べると、ゲート長を縮小してドレイン電流
を増加させても、VDDとvSSの電位差は5.Ovか
ら3.3vに低下するので、結果として回路内ではトラ
ンジスタのドレイン電流値は増加しない。このことを第
6図の特性図について説明する。
On the other hand, according to the prior art, when using a half-μm Tr, (7) VDD I (1) VSSI
(2) (7)? The tt potential difference must be set to 3.3V from the viewpoint of reliability, and the potential difference between VDD and VSS is set to 5.3V using a conventional 5ub-μm Tr. Compared to the case where the circuit is configured with Ov, even if the gate length is reduced and the drain current is increased, the potential difference between VDD and vSS is 5. Since the voltage decreases from Ov to 3.3V, as a result, the drain current value of the transistor does not increase in the circuit. This will be explained with reference to the characteristic diagram in FIG.

第6図は例えばゲート幅が同一てゲート長のみ異なる2
種類のTrのトレイン電流特性図を示したもので、(a
)図がhalf−μm P chT r、(b)図が5
ub−μmPchTrの場合である。この特性図によれ
ば、half−μm P chT rは5ub−μm 
P chT rよりゲート長が小さいため、各ゲート・
ソース電圧に対するドレイン電流値は増加しているか、
half−μmP chT rを使用する回路の電源電
圧は3.3vなので、回路においてhalf−μm P
 chT rの流すことのできるドレイン電流の最大値
は第4図(a)の図中に示す点への値になり、これは第
4図(b)の図中に示した5ub−μm P chT 
rを使用する回路においてSubμm P chT r
の流すことのできるドレイン電流の最大値(点B)より
も小さい。このため、大きな容量をトランジスタか充放
電する場合は5ub−μmP chT rよりもhal
f−μm P chT rの方か充放電時間か長くなる
。これはN chT rの場合についても同様である。
Figure 6 shows, for example, two cases where the gate width is the same but only the gate length is different.
This figure shows the train current characteristics of different types of Tr. (a
) The figure is half-μm P chTr, (b) the figure is 5
This is the case for ub-μmPchTr. According to this characteristic diagram, half-μm P chTr is 5ub-μm
Since the gate length is smaller than P chT r, each gate
Is the drain current value increasing with respect to the source voltage?
Since the power supply voltage of the circuit using half-μmP chTr is 3.3V, half-μmP chTr is used in the circuit.
The maximum value of the drain current that can be passed through chTr is the value to the point shown in FIG. 4(a), and this is the value of the 5ub-μm P chT shown in FIG. 4(b).
In a circuit using r, Subμm P chT r
is smaller than the maximum value (point B) of the drain current that can flow. For this reason, when charging and discharging a large capacity using a transistor, the hal
f-μm P chTr The charging and discharging time is longer. This also applies to the case of N chT r.

以上のことより、half−μmTrのみてゲートアレ
イを構成すると、ゲート幅は共通なので、出力端子と接
続するTrの充放電時間か、マクロセルの遅延の大部分
を占めるので、高速化されないという問題点が生しる。
From the above, if a gate array is constructed using only half-μmTrs, since the gate width is common, the charging/discharging time of the Tr connected to the output terminal or most of the delay of the macro cell will be taken up, so there is a problem that the speed cannot be increased. is born.

〔発明か解決しようとする課題〕[Invention or problem to be solved]

従来のhalf−μmTrて構成されたCMOSゲート
アレイは以」二のように構成されていたのて、VDDと
VSSの電位差か3.3vと低くなっても、出力端子に
接続するTrの電流駆動力が低下しないよう、Trを2
並列、3並列と接続することか必要で、これはマクロセ
ル面積を増加させ、CMOSゲートアレイの集積度を低
下させるなとの問題点かあった。
The conventional CMOS gate array configured with a half-μm Tr was configured as shown below, so even if the potential difference between VDD and VSS is as low as 3.3V, the current drive of the Tr connected to the output terminal is still possible. To prevent power from decreasing, set Tr to 2.
It is necessary to connect them in parallel or three in parallel, which increases the macrocell area and has the problem of reducing the degree of integration of the CMOS gate array.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、従来のhalf−μmTrて回路を構成した
場合よりも高速化できるとともに、従来のhalf−μ
mTrのみて構成したゲートアレイと大l]な集積度の
低下を必要としないCMOSゲートアレイを得ることを
目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it can achieve higher speed than the conventional half-μm Tr circuit.
It is an object of the present invention to obtain a CMOS gate array that does not require a significant reduction in the degree of integration compared to a gate array constructed only of mTrs.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係るCMOSゲートアレイは、内部にマクロ
セルを構成するために、配置されるPchTr 、Nc
hTrそれぞれに対しゲート長の異なる4種類のTrそ
れぞれを相隣り合わせ列をなして複数個配列し、かつ基
板と異なる導電型のウェルに対してはゲート長の異なる
Tr列ごとに分離するとともに、ゲート長の長い方のト
ランジスタ列の−[−マクロセルとマクロセルとをつな
ぐ配線チャネルとして使用できるようにしたものである
In the CMOS gate array according to the present invention, PchTr, Nc
For each hTr, a plurality of four types of transistors with different gate lengths are arranged in adjacent rows, and for wells of a conductivity type different from the substrate, they are separated into rows of transistors with different gate lengths. It can be used as a wiring channel that connects the -[- macrocells of the longer transistor rows to each other.

〔作用〕[Effect]

この発明におけるゲート長の長い方のTr対には、ゲー
ト長の狭い方のTr対に供給される1対の電源の電圧値
より高い第2の1対の電源か供給され、ドレイン電流値
が増加し、出力端子に付加される容量の充放電時間を短
くする。
In this invention, the pair of transistors with a longer gate length is supplied with a second pair of power supplies higher in voltage value than the voltage value of the pair of power supplies supplied to the pair of transistors with a narrower gate length, so that the drain current value is increased. This shortens the charging and discharging time of the capacitor added to the output terminal.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例であるP−基板上に構成し
たCMOSゲートアレイのトランジスタのレイアウトで
ある。
FIG. 1 is a layout of transistors in a CMOS gate array constructed on a P-substrate according to an embodiment of the present invention.

図において、(51a) 〜(51e)は5ub−μm
 P chT rて、そのゲート電極は(52a)〜(
52e) 、ソースまたはドレイン電極は(53a) 
〜(53f)、(61a)〜(61e)は5ub−μm
 N chT rて、そのゲート電極は(62a)〜(
62e)、ソースまたはドレイン電極は(63a) 〜
(63f)、(71a)〜(71e)はhalf−μm
 N chT rて、そのゲート電極は(72a)〜(
72e)、ソースまたはドレイン電極は(73a)〜(
73f)、(8Ia)〜(81e)はhalfumPc
hTrて、そのゲート電極は(82a)〜(82e)、
ソースまたはトレイン電極は(83a)〜(83f)で
ある。
In the figure, (51a) to (51e) are 5ub-μm
P chTr, its gate electrode is (52a) ~ (
52e), the source or drain electrode is (53a)
~(53f), (61a) ~(61e) are 5ub-μm
NchTr, its gate electrode is (62a) ~ (
62e), the source or drain electrode is (63a) ~
(63f), (71a) to (71e) are half-μm
NchTr, its gate electrode is (72a) ~ (
72e), the source or drain electrodes are (73a) to (
73f), (8Ia) to (81e) are halfumPc
The gate electrodes of hTr are (82a) to (82e),
The source or train electrodes are (83a) to (83f).

図に示すように、本実施例においてはマスタに5ub−
μm T rとhalf−μm T rの2種類のゲー
ト長を持つTrを異なる列に配列し、P−基板を使用す
る場合は5ub−μm P chT rのウェル(54
)とhalf−μm P chT rのウェル(84)
を分離するとともに、5ub−μmTrのソースまたは
ドレイン電極(53a)〜(53f)及び(63a) 
〜(63f)の一部をマクロセルとマクロセルとをつな
ぐ配線の領域として使用する。
As shown in the figure, in this embodiment, the master
When transistors with two types of gate lengths, μm Tr and half-μm Tr, are arranged in different columns, and a P-substrate is used, a 5ub-μm PchTr well (54
) and half-μm P chTr wells (84)
and the source or drain electrodes (53a) to (53f) and (63a) of the 5ub-μm Tr.
A part of .about.(63f) is used as a wiring region connecting macro cells.

次に第1図において示したマスクに論理回路を実現する
場合について説明する。
Next, the case where a logic circuit is realized on the mask shown in FIG. 1 will be explained.

第3図はこの発明の一実施例による半加算器の回路図で
あり、図において、(11)〜(15)はhalfu 
m P chT r 、(21) 〜(25)はhal
f−μm N chT r 。
FIG. 3 is a circuit diagram of a half adder according to an embodiment of the present invention, in which (11) to (15) are half adders.
m P chTr , (21) to (25) are hal
f-μm NchTr.

(116)(117)は5ub−u m P chT 
r 、(126)(127)は5ub−μm N ch
T rである。また、(1)はVDD I、(2)+;
tVss 1、(+01) はVDD2、(102) 
ハVSS2て、VDDI(1)とVSSI(2)間の電
位差は3.3v、 V D D 2 (101)とV 
S S 2 (+02)間の電位差は5.Ovである。
(116) (117) is 5ub-um P chT
r, (126) (127) is 5ub-μm Nch
It is T r. Also, (1) is VDD I, (2) +;
tVss 1, (+01) is VDD2, (102)
At VSS2, the potential difference between VDDI (1) and VSSI (2) is 3.3V, and V D D 2 (101) and V
The potential difference between S S 2 (+02) is 5. It is Ov.

なお、本実施例ではP−基板上に構成する場合を考える
のて、VSSIとVSS2は同電位てOvとする。また
(31)、 (32)は入力端子、(33)、 (34
)は出力端子である。
In this embodiment, considering the case where the circuit is configured on a P-substrate, VSSI and VSS2 are assumed to be at the same potential Ov. In addition, (31) and (32) are input terminals, (33) and (34
) is the output terminal.

第3図において、出力端子(33)(34)と接続する
P chT r(116)(117)に供給されるV 
D D 2 (+01)は、T r(11)〜(15)
、 (21)〜(25)に供給される3、3vのVDD
I(])より高い5.Ovの電圧を与えるとともに、5
.OVの電圧のかかるT r(L12)、 (117)
、 (126)(127)は信頼性を保証するために5
ub−μmTrを使用する構成になっている。
In FIG. 3, the V supplied to P chTr (116) (117) connected to the output terminals (33) (34)
D D 2 (+01) is T r (11) to (15)
, 3.3v VDD supplied to (21) to (25)
Higher than I(])5. While applying a voltage of Ov,
.. T r (L12) where the voltage of OV is applied, (117)
, (126) and (127) are 5 to ensure reliability.
The configuration uses a ub-μm Tr.

次に動作について説明する。入力端子(31)、 (3
2)に「ロウ」または「ハイ」の信号が入力されると、
half−μm  P chT r (+1)〜(+5
)及びhalf−1−1mN chT r (2+)〜
(25)により所望の論理の反転論理が決定される。こ
の時T r(111)〜(15)、 (21)〜(25
)か充放電する容量は高々自己のTrの入力容量の4〜
6倍程度と小さく、充放電に要する時間はTrの電流駆
動力に対して変化か小さい。
Next, the operation will be explained. Input terminal (31), (3
2) When a “low” or “high” signal is input,
half-μm P chTr (+1) ~ (+5
) and half-1-1mN chTr (2+) ~
(25) determines the inverted logic of the desired logic. At this time T r (111) ~ (15), (21) ~ (25
) or the charging/discharging capacity is at most 4 to the input capacitance of the own Tr.
It is as small as about 6 times, and the time required for charging and discharging is a small change compared to the current driving force of the Tr.

一方、決定された反転論理は5ub−μm P chT
 r(116)(117ン及び5ub−μm N ch
T r (+26)(+27)lこより、反転されて所
望の論理となって出力端子(33)(34)に出力され
る。この出力端子(33)、 (34)にはT r(1
1)〜(15)、 (21)〜(25)か充放電する容
量よりも大きな寄生容量(43)(44)か付加される
。ところが、T r (116)、 (+17)のソー
スには3.3vのVDDI(1)よりも高い電位差を持
つ5.OvのVDD 2(+01)か印加されているの
で、T r(116)(117)のトレイン電流は前記
従来の第6図において説明したように、同一のゲート幅
ではT r(11) 〜(+5)、(21)〜(25)
のドレイン電流よりも多くてき、寄生容量(43) (
44)を従来よりも速く充電することかできる。その結
果、マクロセルの負荷容量依存性を改善することかでき
、ゲートアレイ内部を高速化できる。
On the other hand, the determined inversion logic is 5ub-μm P chT
r(116)(117n and 5ub-μm N ch
T r (+26)(+27)l is thereby inverted and outputted to the output terminals (33) (34) as desired logic. These output terminals (33) and (34) have T r(1
1) to (15), (21) to (25), or parasitic capacitances (43) and (44) larger than the charging/discharging capacity are added. However, the sources of T r (116) and (+17) have a potential difference higher than VDDI (1) of 3.3V. Since VDD 2 (+01) of Ov is applied, the train current of T r (116) (117) becomes T r (11) to ( +5), (21) to (25)
The parasitic capacitance (43) (
44) can be charged faster than before. As a result, the load capacitance dependence of the macrocell can be improved, and the speed inside the gate array can be increased.

次に、この第3図で説明した半加算器を第1図で説明し
たマスク上に実現する場合について説明する。
Next, a case where the half adder described in FIG. 3 is realized on the mask described in FIG. 1 will be described.

第2図は、本発明におけるCMOSゲーI・アレイの半
加算器のレイアウトであり、図において、(3)はコン
タクトホール、(4)はピアホール、(5)。
FIG. 2 is a layout of a half adder of a CMOS gate I array according to the present invention. In the figure, (3) is a contact hole, (4) is a peer hole, and (5) is a half adder.

(105)は第1層配線、(6)は第2層配線、(10
1)は第1層配線(5)で構成されたVDD2、(10
2)は第1層配線(5)で構成されたVSS2、(2)
は第1層配線(5)て構成されたVSSI、(1)は第
1層配線(5)で構成されたVDD Iである。また、
(52a)〜(52g)、 (62a)〜(62g)、
 (72a)〜(72g)、 (82a)〜(82g)
はそれぞれ5ub−μrn P chT r 、 5u
b−μmN chT r、 half−μm N ch
T r、 half−μm P chT rのゲート電
極、(53a)〜(53h)、 (63a) 〜(63
h)、(73a)〜(73h)、 (83a)〜(83
h)はそれぞれ5ub−μrn P cllTr、5u
b−μmNchTr、 half−μmNchTr、 
halfμm P chT rのソースまたはドレイン
電極であり、第1図と同一である。また、(11)〜(
+5)、  (21)〜(25)、 (+16)〜(1
17)、 (+26)〜(127)はそれぞれ、hal
f−μm P chT r、 half−μm N c
hT r、 5ub−、cz mPchTr 、 5u
b−μmNchTrてあり第3図の図中に示すTrに対
応している。
(105) is the first layer wiring, (6) is the second layer wiring, (10
1) is VDD2, (10
2) is VSS2 composed of the first layer wiring (5), (2)
VSSI is made up of the first layer wiring (5), and (1) is VDD I made up of the first layer wiring (5). Also,
(52a) ~ (52g), (62a) ~ (62g),
(72a) ~ (72g), (82a) ~ (82g)
are 5ub-μrn P chTr and 5u, respectively.
b-μmN chTr, half-μmN ch
T r, half-μm P ch T r gate electrode, (53a) to (53h), (63a) to (63
h), (73a) to (73h), (83a) to (83
h) are 5ub-μrn P cllTr and 5u, respectively.
b-μmNchTr, half-μmNchTr,
This is the source or drain electrode of half μm P chT r, and is the same as in FIG. Also, (11) ~ (
+5), (21)~(25), (+16)~(1
17), (+26) to (127) are hal
f-μm P chTr, half-μm N c
hTr, 5ub-, cz mPchTr, 5u
The b-μm NchTr corresponds to the Tr shown in FIG.

本実施例によれば、第2図において出力端子(33) 
(34)と接続する5ub−μm T r (I]6)
 〜(117)。
According to this embodiment, the output terminal (33) in FIG.
5ub-μm T r (I]6) connected to (34)
~(117).

(+26) 〜(+27)のみhalf−μm T r
(11)〜(15)、 (2+)〜(25)と異なる列
に配置することにより、Subμm、PchTrのウェ
ル[第1図(54)]とhalf−μmP chT r
のウェル[第1図(84)]を完全に分離できるので、
電圧の異なるVDDI(1)とVDD2(+01)を同
時に使用することが可能になるだけてなく、 5ub−
μm T r (116)〜(+17)、 (126)
〜(127)と接続する第1層配線(105)数はha
lf −1t m T r(11)〜(15)(21)
〜(25)と接続する第1層配線(5)数よりも格段に
少ないので、5ub−μmTrのソースまたはドレイン
電極(53a) 〜(53h)、 (63a) 〜(6
3h)の大半の領域をマクロセル内部の配線領域として
てはなくマクロセルとマクロセルを配線する配線チャネ
ルとして使用することが可能である。
(+26) ~ (+27) only half-μm T r
By arranging (11) to (15) and (2+) to (25) in different columns, Subμm and PchTr wells [Figure 1 (54)] and half-μmPchTr
Since the wells [Fig. 1 (84)] can be completely separated,
Not only is it possible to use VDDI (1) and VDD2 (+01) with different voltages at the same time, but also 5ub-
μm T r (116) ~ (+17), (126)
The number of first layer wirings (105) connected to ~(127) is ha
lf -1t m T r (11) - (15) (21)
Since the number is much smaller than the number of first layer wirings (5) connected to ~(25), the 5ub-μm Tr source or drain electrodes (53a) ~(53h), (63a) ~(6
It is possible to use most of the area 3h) not as a wiring area inside the macrocell but as a wiring channel for wiring between macrocells.

一般にマクロセルにおいては、出力端子とドレインの接
続するトランジスタはインバータ回路を構成している場
合か多い。従って本実施例を用いれば、5ub−μmT
r領域のいくらかを配線チャネルに利用できる結果、集
積度を大巾に低下させることなく、VDDI・VSSl
とVDD2−VSS2の2つの電源を用いてhalf−
μmTrと5ub−μmの2種類のTrにより構成した
従来より高速な回路を構成できるゲートアレイか得られ
る。
Generally, in a macro cell, a transistor whose output terminal and drain are connected often constitutes an inverter circuit. Therefore, if this example is used, 5ub-μmT
As a result of being able to utilize some of the r area for interconnect channels, VDDI and VSSL can be
half- using two power supplies: and VDD2-VSS2
It is possible to obtain a gate array that can constitute a faster circuit than the conventional one, which is composed of two types of transistors, .mu.m Tr and 5 ub-.mu.m.

なお、上記実施例ては、5ub−μmTrのソースまた
はドレイン電極(53a) 〜(53h)、 (63a
) 〜(63h)をhalf−μmTrのソースまたは
トレイン電極(73a)〜(73h)、 (83a)〜
(83b)と異なる形状にした場合を示したか、同し形
状にしても良<、5ub−μmTrの一部を配線チャネ
ルに利用てきる。
In addition, in the above embodiment, the source or drain electrodes (53a) to (53h), (63a
) ~(63h) as the source or train electrode of half-μmTr (73a) ~(73h), (83a) ~
A case where the shape is different from (83b) is shown, or the same shape may be used. A part of the 5 ub-μm Tr can be used for the wiring channel.

また、上記実施例てはP−基板の場合を示したか、n−
基板でも絶縁体を基板とした薄膜トランジスタのような
場合でも良く、特にn−基板の場合は5ub−μm N
 chT rのウェルとhalf−μm N ahTr
のウェルか分離されるレイアウトであれば良い。
In addition, the above embodiments show the case of a P-substrate, or the case of an n-substrate.
The substrate may be a thin film transistor using an insulator as the substrate, and in particular, in the case of an n-substrate, 5ub-μm N
chTr well and half-μm NahTr
A layout that separates the wells is fine.

また、上記実施例ては3v系電源のhalf−μmTr
と5■系電源5ub−μmTrの場合を示したか、振幅
動作の保証されている電圧値か異なり、ゲト長か異なる
Trを使用するのであれば他のゲト長てあっても良く、
例えば2v系0.2〜0.3μmTrと3v系0.5〜
0.6μm T rを使用する場合でも上記実施例と同
様の効果を奏する。
In addition, in the above embodiment, the half-μmTr of the 3V power supply
and 5) The case of a 5 ub-μm Tr system power supply is shown, or if the voltage value with which the amplitude operation is guaranteed is different, and if a Tr with a different gate length is used, other gate lengths may be used.
For example, 2v system 0.2~0.3μmTr and 3v system 0.5~
Even when using 0.6 μm Tr, the same effects as in the above embodiment can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、CMOSゲトアレイ内
部に配置されるトランジスタ列をそれぞれゲート長の異
なるPチャネルトランジスタの列及びNチャネルトラン
ジスタの列を相隣り合わせて配列し、かつ基板と異なる
導電型のウェルに対してはゲート長の異なるトランジス
タ列ごとに分離し、さらにゲート長の長い方のトランジ
スタ列の一部をマクロセルとマクロセルとをつなぐ配線
領域として使用できるように構成したので、マクロセル
の出力端子とドレインが接続されているトランジスタに
供給される電源の電圧のみ高くすることができ、従来よ
り高速化てきるとともに、従来のものと大きく集積度の
低下することのないCMOSゲートアレイが得られると
いう効果がある。
As described above, according to the present invention, the transistor rows arranged inside the CMOS gate array include a row of P-channel transistors and a row of N-channel transistors having different gate lengths, and are arranged next to each other, and are of a conductivity type different from that of the substrate. The well is separated into transistor rows with different gate lengths, and a part of the transistor row with the longer gate length can be used as a wiring area between macro cells, so that the output terminals of the macro cells can be connected to each other. It is possible to increase only the voltage of the power supply supplied to the transistor whose drain and drain are connected, making it possible to obtain a CMOS gate array that is faster than conventional ones and does not have a large degree of integration compared to conventional ones. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例によるCMOSケートアレ
イのトランジスタのレイアウトを示す平面図、第2図は
この発明の一実施例によるCMOSゲートアレイ上に半
加算器を構成した場合のレイアウトを示す平面図、第3
図はこの発明の一実施例による半加算器の回路図、第4
図は従来のCMOSゲートアレイのトランジスタのレイ
アウトを示す平面図、第5図は従来の半加算器の回路図
、第6図(a)、 (b)はトランジスタのトレイン特
性を示す特性図である。 図において、(1)はVDDI、(2)はVSSI、(
+01)はVDD2、(+02)はVSS2、(3)は
コンタクトホール、(4)はピアホール、(5)(+0
5)は第1層配線、6は第2層配線、(51a)〜(5
1e)。 (116)、 (117)は5ub−μm P chT
 r 、(61a) 〜(61e)。 (126)(127)は5ub−μm N chT r
 、 (71a)〜(71e)(2]) 〜(25)は
half−μmNchTr 、(81a) 〜(81e
)。 (11) 〜(15)はhalf−μm P chT 
rを示す。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a plan view showing a layout of transistors in a CMOS gate array according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a layout when a half adder is configured on a CMOS gate array according to an embodiment of the present invention. Figure, 3rd
FIG. 4 is a circuit diagram of a half adder according to an embodiment of the present invention.
The figure is a plan view showing the layout of transistors in a conventional CMOS gate array, Figure 5 is a circuit diagram of a conventional half adder, and Figures 6 (a) and (b) are characteristic diagrams showing the train characteristics of transistors. . In the figure, (1) is VDDI, (2) is VSSI, (
+01) is VDD2, (+02) is VSS2, (3) is contact hole, (4) is peer hole, (5) (+0
5) is the first layer wiring, 6 is the second layer wiring, (51a) to (5
1e). (116), (117) are 5ub-μm P chT
r, (61a) to (61e). (126) (127) is 5 ub-μm N chTr
, (71a) to (71e) (2]) to (25) are half-μmNchTr, (81a) to (81e
). (11) to (15) are half-μm P chT
Indicates r. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  第1導電型の半導体基板と、この半導体基板の一部に
形成された第2導電型の第1の半導体領域と、前記半導
体基板の一部に形成され前記第1の半導体領域と分離さ
れた第2導電型の第2の半導体領域と、前記第1の半導
体領域に形成された第1導電型の第1のトランジスタと
、前記半導体基板の一部に形成さた第2導電型の第2の
トランジスタと、前記第2の半導体領域に形成され第1
のトランジスタよりチャネル長の長い第1導電型の第3
のトランジスタと、前記半導体基板の一部に形成され第
2のトランジスタよりチャネル長の長い第2導電型の第
4のトランジスタと、第1の高電位側電源及び低電位側
電源と、前記第1の高電位側電源と低電位側電源の間の
電位差よりも高い電位差に設定された第2の高電位側電
源及び低電位側電源とを備え、前記第1のトランジスタ
、第2のトランジスタ、第4のトランジスタ、第3のト
ランジスタがそれぞれ相隣合って列をなして複数個並ぶ
ように配設し、前記複数個の対の内の所要個数の対を用
いて論理機能を有するセルを構成するとともに、上記第
3及び第4のトランジスタの一部を前記論理機能を有す
るセル相互を配線する配線チャネル領域として使用した
ことを特徴とするCMOSゲートアレイ。
a semiconductor substrate of a first conductivity type; a first semiconductor region of a second conductivity type formed in a part of the semiconductor substrate; and a first semiconductor region formed in a part of the semiconductor substrate and separated from the first semiconductor region. a second semiconductor region of a second conductivity type; a first transistor of a first conductivity type formed in the first semiconductor region; and a second transistor of a second conductivity type formed in a portion of the semiconductor substrate. a transistor formed in the second semiconductor region and a first transistor formed in the second semiconductor region;
The third transistor of the first conductivity type has a longer channel length than the transistor of
a fourth transistor of a second conductivity type formed in a part of the semiconductor substrate and having a longer channel length than the second transistor; a first high potential side power supply and a low potential side power supply; a second high-potential power source and a low-potential power source that are set to a higher potential difference than the potential difference between the high-potential power source and the low-potential power source; A plurality of transistors No. 4 and No. 4 and a third transistor are arranged in a row next to each other, and a required number of pairs among the plurality of pairs are used to constitute a cell having a logic function. Further, a CMOS gate array characterized in that a part of the third and fourth transistors is used as a wiring channel region for interconnecting the cells having the logic function.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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