JPH0457410A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH0457410A
JPH0457410A JP2166571A JP16657190A JPH0457410A JP H0457410 A JPH0457410 A JP H0457410A JP 2166571 A JP2166571 A JP 2166571A JP 16657190 A JP16657190 A JP 16657190A JP H0457410 A JPH0457410 A JP H0457410A
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JP
Japan
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circuit
ntl
power supply
supply voltage
wiring
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JP2166571A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Usami
光雄 宇佐美
Noboru Shiozawa
塩沢 昇
Kaoru Koyui
小結 薫
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To realize low power consumption and high speed by using an NTL circuit for a circuit with a light load and using an NTL circuit with an emitter follower output circuit added thereto for a circuit with a comparatively heavy load, and selecting a voltage used for the NTL circuit depending on the pre- stage circuit constitution. CONSTITUTION:An NTL circuit is used for a logic gate circuit having only a light load such as reception of input signals A, B and supply of an output signal C to only an input transistor(TR) Q3 of a logic gate circuit of a next stage. In such a case, an operating voltage -VEE1 is selected to be a small voltage as about -1.2V. The NTL circuit to an output section of which an emitter follower output circuit is added is used for a logic gate circuit having a comparatively heavy load such as reception of input signals A, B and supply of an output signal C to the input TR Q3 and plural logic gate circuits. That is, collector output signals of TRs Q1, Q2 are supplied to the base of an emitter follower output TR Q5. In such a case, an operating voltage -VEE2 is selected to be a large voltage as -2V.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路に関するもので、例えは、
NTL (ノン・スレツショルド・ロジック)回路を用
いた半導体集積回路に利用して有効な技術に関するもの
である。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and for example,
The present invention relates to a technology that is effective for use in semiconductor integrated circuits using NTL (non-threshold logic) circuits.

〔従来の技術〕 従来の高速バイポーラ型論理LSIは、ECL(エミッ
タ・カップリング・ロジック)を用いて構成されている
。ECL回路のようにスレッショルド電圧を参照して、
その11イレベル/ロウレベルの識別を行うものと異な
り、特定のロジックスレッショルドを持たないNTL 
(ノン・スレッショルド・ロジック)回路がある。NT
L回路にあっては、信号が複数のゲート回路を通して増
幅されるものであり、複数のゲート回路の入力出力伝達
特性がほぼ中心電圧で交叉すれば、この交叉点より高い
入力レベルは、順次増幅されることによって、最終的に
はハイレベル側に収束する。論理ゲート回路にあっては
、複数の論理ゲートが多段構成にされるので、上記NT
L回路の伝達特性1こバラツキがあっても、同様なバラ
ツキを持つ他の論理ゲート回路を通すことにより、その
レベル補正が行われるので、伝達特性のバラツキは実際
上はあまり問題にならない。
[Prior Art] A conventional high-speed bipolar logic LSI is constructed using ECL (emitter coupling logic). Referring to the threshold voltage like an ECL circuit,
Unlike those that distinguish between high level and low level, NTL does not have a specific logic threshold.
(non-threshold logic) circuit. N.T.
In an L circuit, a signal is amplified through multiple gate circuits, and if the input-output transfer characteristics of multiple gate circuits intersect at approximately the center voltage, input levels higher than this crossing point are sequentially amplified. Eventually, it converges to the high level side. In a logic gate circuit, a plurality of logic gates are arranged in a multi-stage configuration, so the above-mentioned NT
Even if there is a one-point variation in the transfer characteristic of the L circuit, the level is corrected by passing the signal through another logic gate circuit having a similar variation, so the variation in the transfer characteristic does not pose much of a problem in practice.

このようなNTL回路については、例えば昭和51年3
月20日ラジオ技術社発行、馬場玄式著「最新・電子デ
バイス事典」頁72がある。又、これに関する特許とし
ては、特公昭42−21132号、特公昭42−229
4号及び特公昭45−32005号がある。
Regarding such NTL circuits, for example,
Published by Radio Gijutsusha on May 20th, there is a page 72 of ``Encyclopedia of Latest Electronic Devices'' written by Genshiki Baba. In addition, patents related to this include Tokoku No. 42-21132 and Tokoku No. 42-229.
No. 4 and Special Publication No. 45-32005.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記ECL回路は、低振幅でトランジスタが非飽和でス
イッチングするため高速である反面、消費電力が大きく
、大集積化するとたちまち大電力になってしまうという
問題を有する。これに対してNTL回路は、低消費電力
で高速であり、大集積化に適している。しかしながら、
その負荷駆動能力は比較的弱い。
The ECL circuit described above has a problem in that, although it is high-speed because the transistors switch with low amplitude and unsaturated, it consumes a large amount of power, and when it is highly integrated, it quickly becomes large in power. On the other hand, NTL circuits have low power consumption and high speed, and are suitable for large scale integration. however,
Its load driving ability is relatively weak.

そこで、本願発明者等はNTL回路の負荷駆動能力を改
善したエミッタフォロワ出力回路を付加した回路(EF
/NTL)やエミッタフォロワ出力回路をアクティブ・
プルダウン回路に置き換えた、いわゆるSPL (スー
パー・プルダウン・ロジック)回路があることに着目し
て、これらを混在させて1つの回路システムを構成する
ことを考えた。この構成を採るとき、上記NTL回路と
NTL回路にエミッタフォロワ出力回路を付加した回路
やSPL回路とでは、信号レベルが異なるのでこれらの
回路間を直接に接続することがきない場合が生じるとい
う問題があるということが本発明者の検討によって明ら
かとなった。
Therefore, the inventors of the present application developed a circuit with an emitter follower output circuit (EF
/NTL) and emitter follower output circuit.
Focusing on the fact that there is a so-called SPL (super pull-down logic) circuit that replaces the pull-down circuit, we thought of combining these circuits to form a single circuit system. When adopting this configuration, there is a problem in that the signal levels of the NTL circuit and the SPL circuit and the NTL circuit added with an emitter follower output circuit are different, so it may not be possible to directly connect these circuits. The present inventor's studies have revealed that there is.

この発明の目的は、低消費電力化と高速化とを合わせ持
つ半導体集積回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that has both low power consumption and high speed.

この発明の他の目的は、大規模高速化を実現した半導体
集積回路を提供することにある。
Another object of the invention is to provide a semiconductor integrated circuit that achieves large-scale high-speed operation.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

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

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、負荷が軽い回路はNTL回路を用い、負荷が
比較的重い回路はエミッタフォロワ出力回路を付加した
NTL回路を用い、負荷が重い回路はSPL回路を用い
て1つの半導体集積回路を構成するとともに、上記NT
L回路のうちエミッタフォロワ出力回路又はSPL回路
により形成された出力信号を受けるものは、その動作電
圧とじてエミッタフォロワ出力回路又はSPL回路の動
作電圧を用いるようにする。
In other words, a circuit with a light load uses an NTL circuit, a circuit with a relatively heavy load uses an NTL circuit with an added emitter follower output circuit, and a circuit with a heavy load uses an SPL circuit to form one semiconductor integrated circuit. , the above NT
Among the L circuits, those receiving the output signal formed by the emitter follower output circuit or the SPL circuit use the operating voltage of the emitter follower output circuit or the SPL circuit as their operating voltage.

〔作 用〕[For production]

上記した手段によれば、NTL回路の特徴である低消費
電力と高速性を生かし、NTL回路に使用する電圧を前
段の回路構成に応じて切り換えるという単純な構成で信
号伝達速度を損なうことなく信号レベルの整合を図るこ
とができる。
According to the above-mentioned means, by taking advantage of the characteristics of the NTL circuit, such as low power consumption and high speed, the voltage used in the NTL circuit is switched according to the circuit configuration of the previous stage, and the signal transmission speed is not compromised. Level consistency can be achieved.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には、この発明に係る半導体集積回路の実施例の
ブロック図が示されている。同図の半導体集積回路LS
Iは、公知のバイポーラ型集積回路の製造技術によって
、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上において
形成される。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the present invention. Semiconductor integrated circuit LS in the same figure
I is formed on a single semiconductor substrate, such as single crystal silicon, by known bipolar integrated circuit manufacturing techniques.

この実施例の半導体集積回路LSIは、それぞれが特定
機能を持つようにされた機能ブロックB1ないしB29
を組み合わせて構成される。すなわち、機能ブロックB
1ないしB29は、それぞれが特定機能を持つ回路ブロ
ックであり、スタンダードセル又はマクロセルのように
予め登録されており、その中からユーザーが希望する機
能に応じたものが選ばれる。上記半導体集積回路LSI
は、そのチップ周辺部に入出力回路IOBが設けられる
The semiconductor integrated circuit LSI of this embodiment has functional blocks B1 to B29 each having a specific function.
It is composed of a combination of. That is, functional block B
1 to B29 are circuit blocks each having a specific function, and are registered in advance like standard cells or macro cells, from which one is selected according to the function desired by the user. The above semiconductor integrated circuit LSI
An input/output circuit IOB is provided at the periphery of the chip.

第2図には、上記各機能ブロックを構成する単位の論理
回路の一例が示されている。例えばNANDはナントゲ
ート回路であり、NORはノアゲート回路であり、SE
Lは複数の入力信号の中から1又は2の信号を選ぶセレ
クタ回路であり、DECは例えば4ビツトの信号を受け
て16通りの出力信号を形成するデコーダ回路であり、
AUは例えば4ビツトの算術演算ユニットである。上記
セレクタ回路SEL、デコーダ回路DEC及び算術演算
ユニットAUも、上記ナントゲート回路やノアゲート回
路のような単位ゲート回路の組み合わせから構成される
。上記機能ブロックB1ないしB29等は、上記第2図
に代表として例示的に示されているような各単位回路の
組み合わせから構成される。このように、予め用意され
ている特定機能を持つ回路ブロックB1ないしB29等
の組み合わせにより1つの半導体集積回路LSIが構成
される場合、最小単位の論理ゲート回路は、そのファン
アウト数及び配線長等により決まる負荷の大小が固定的
に決められるものとなっている。
FIG. 2 shows an example of a unit logic circuit constituting each of the above functional blocks. For example, NAND is a Nand gate circuit, NOR is a Nor gate circuit, and SE
L is a selector circuit that selects one or two signals from a plurality of input signals; DEC is a decoder circuit that receives, for example, a 4-bit signal and forms 16 output signals;
The AU is, for example, a 4-bit arithmetic unit. The selector circuit SEL, decoder circuit DEC, and arithmetic operation unit AU are also constructed from a combination of unit gate circuits such as the Nant gate circuit and the NOR gate circuit. The functional blocks B1 to B29, etc. are constructed from combinations of unit circuits as representatively shown in FIG. 2. In this way, when one semiconductor integrated circuit LSI is configured by a combination of circuit blocks B1 to B29 etc. with specific functions prepared in advance, the minimum unit of logic gate circuit is determined by its fan-out number, wiring length, etc. The magnitude of the load determined by this is fixedly determined.

このことに着目し、二の実施例の半導体集積回路LSI
における回路ブロックB1ないし829等を構成する最
小単位のゲート回路は、次のような組み合わせから構成
される。
Focusing on this, the semiconductor integrated circuit LSI of the second embodiment
The minimum unit gate circuits constituting the circuit blocks B1 to 829, etc., are composed of the following combinations.

第3図には、負荷が軽い場合の論理ゲート回路の一実施
例の回路図が示されている。
FIG. 3 shows a circuit diagram of an embodiment of the logic gate circuit when the load is light.

入力信号AとBを受け、その出力信号Cを次段の論理ゲ
ート回路の入力トランジスタQ3のみに供給するという
ように軽い負荷しかもたない論理ゲート回路としてはN
TL回路を用いる。すなわち、前段側のNTL回路は、
並列形態に接続されトランジスタQ1とQ2、これらの
トランジスタQ1とQ2の共通コレクタに設けられた抵
抗R1、共通エミッタに設けられた抵抗R2及びキャパ
シタC1とから構成される。トランジスタQ1とQ2の
ベースには入力信号AとBがそれぞれ供給される。この
最小単位の論理ゲート回路は、入力信号A又はBがハイ
レベルのとき、これらのトランジスタQ1又はQ2がオ
ン状態して共通接続されたコレクタからロウレベルの出
力信号Cを形成するのでノアゲート回路として動作する
As a logic gate circuit with a light load, such as receiving input signals A and B and supplying the output signal C only to the input transistor Q3 of the next stage logic gate circuit,
Uses TL circuit. In other words, the NTL circuit on the front stage side is
It is composed of transistors Q1 and Q2 connected in parallel, a resistor R1 provided at a common collector of these transistors Q1 and Q2, a resistor R2 provided at a common emitter, and a capacitor C1. Input signals A and B are supplied to the bases of transistors Q1 and Q2, respectively. This minimum unit logic gate circuit operates as a NOR gate circuit because when the input signal A or B is at high level, these transistors Q1 or Q2 are turned on and form a low level output signal C from the commonly connected collectors. do.

後段のNTL回路も、上記同様な2人力のノアゲート回
路からなり、その入力トランジスタQ3のベースには、
入力信号として前段回路の出力信号Cが供給され、入力
トランジスタQ4のベースには、図示しない他の同様な
NTL回路からの出力信号りが供給される。そして、後
段のNTL回路は、トランジスタQ3.Q4のコレクタ
から出力信号Eを送出する。
The subsequent NTL circuit also consists of a two-man NOR gate circuit similar to the above, and the base of its input transistor Q3 is
The output signal C of the previous stage circuit is supplied as an input signal, and the output signal from another similar NTL circuit (not shown) is supplied to the base of the input transistor Q4. The subsequent NTL circuit includes transistor Q3. Output signal E is sent from the collector of Q4.

このようなNTL回路は、動作電圧−VEEIが約−1
,2Vのような小さい電圧とされ、出力信号C,Dは、
第6図に示すように、ハイレベルHが接地電位のような
O■とされ、ロウレベルLが−0,5vにされる。抵抗
R1とR2は、上記のようなレベルを形成するようその
抵抗比が設定される。このように負荷が軽い論理ゲート
回路からなる場合、NTL回路を用いることにより、そ
の動作電圧及び信号振幅が小さいから低消費電力で超高
速動作を行うものである。
In such an NTL circuit, the operating voltage -VEEI is approximately -1
, 2V, and the output signals C and D are as follows.
As shown in FIG. 6, the high level H is set to O2, which is like a ground potential, and the low level L is set to -0.5V. The resistance ratio of the resistors R1 and R2 is set so as to form the above-mentioned level. In the case of a logic gate circuit with such a light load, by using an NTL circuit, the operating voltage and signal amplitude are small, so that ultra-high speed operation is performed with low power consumption.

第4図には、負荷が比較的重い場合の論理ゲート回路の
一実施例の回路図が示されている。
FIG. 4 shows a circuit diagram of an embodiment of a logic gate circuit with a relatively heavy load.

入力信号AとBを受け、その出力信号Cを次段の論理ゲ
ート回路の入力トランジスタQ3の他、図示しない他の
複数からなる論理ゲート回路の入力トランジスタに供給
するというように比較的重い負荷を持つ論理ゲート回路
としてはNTL回路の出力部にエミッタフォロワ出力回
路を付加する。
A relatively heavy load is applied by receiving input signals A and B and supplying the output signal C to the input transistor Q3 of the next-stage logic gate circuit as well as to the input transistors of a plurality of other logic gate circuits (not shown). As a logic gate circuit, an emitter follower output circuit is added to the output section of the NTL circuit.

すなわち、トランジスタQ1とQ2のコレクタ出力信号
は、エミッタフォロワ出力トランジスタQ5のベースに
伝えられる。このトランジスタQ5のエミッタには負荷
抵抗R5を設ける。このようにエミッタフォロワ出力ト
ランジスタを付加したNTL回路を本願ではEF/NT
L回路のように表す。このようにエミッタフォロワ出力
回路を付加した場合、第6図に示すように、前記のよう
なNTL回路のハイレベルとロウレベルは、出力トラン
ジスタQ5のエミッタ、ムース間電圧vBIIだけレベ
ルシフトされ、ハイレベルHが−0,8vに、ロウレベ
ルLが−1,3Vになる。 したがって、動作電圧が−
1,2vのままであると、 トランジスタQ5が動作で
きなくなるので、動作電圧−VEE2として一2■のよ
うな大きな電圧を用いる。
That is, the collector output signals of transistors Q1 and Q2 are transmitted to the base of emitter follower output transistor Q5. A load resistor R5 is provided at the emitter of this transistor Q5. In this application, the NTL circuit with an emitter follower output transistor added is called EF/NT.
It is expressed as an L circuit. When an emitter follower output circuit is added in this way, as shown in FIG. H becomes -0.8V and low level L becomes -1.3V. Therefore, the operating voltage is −
If it remains at 1.2V, the transistor Q5 will not be able to operate, so a large voltage such as 12V is used as the operating voltage -VEE2.

この実施例では、トランジスタQl、Q2及び抵抗R1
とR2並びにキャパシタC1からなる前段回路の動作電
圧を−VEEIを用いる。この理由は、入力信号A、B
がNTLレベルであるとき、−VEE、2のような大き
な電圧にすると、信号A又はBがロウレベルLの約−〇
、5Vのとき、 トランジスタQ1又はQ2がオフ状態
にできなくなるからである。したがって、入力信号Aや
BがEF/NTL回路や後述するようなSPL回路で形
成される場合には、それに応じて動作電圧は−VEE2
のようにされる。
In this example, transistors Ql, Q2 and resistor R1
-VEEI is used as the operating voltage of the front-stage circuit consisting of R2 and capacitor C1. The reason for this is that the input signals A and B
This is because if the voltage is set to a large voltage such as -VEE,2 when is at the NTL level, the transistor Q1 or Q2 cannot be turned off when the signal A or B is at the low level L of about -0.5V. Therefore, when input signals A and B are formed by an EF/NTL circuit or an SPL circuit as described later, the operating voltage is -VEE2
It is done like this.

上記のようなEF/NTL回路により形成した出力信号
Cを前記同様なNTL回路が受けるとき、その入力レベ
ルが上記のようにレベルシフトされているから、それに
応じて動作電圧も−VEE2(−2V)を供給して用い
るものである。すなわち、同じNTL回路でも前段の回
路構成によって、前記第3図のように動作電圧を−VE
EIとするものであるし、第4図のように−VEE2と
するものも存在することになる。第4図のように動作電
圧を前段回路に合わせて供給するという簡単な構成によ
ってレベル整合のためのレベルシフト回路等を設けるこ
となく、異なる回路形式の論理ゲート回路間で信号伝達
を高速に行うことができる。
When the similar NTL circuit receives the output signal C formed by the EF/NTL circuit as described above, its input level is level-shifted as described above, so the operating voltage also changes accordingly to -VEE2 (-2V ). In other words, even in the same NTL circuit, depending on the circuit configuration of the previous stage, the operating voltage can be changed to -VE as shown in FIG.
EI, and there are also -VEE2 as shown in FIG. As shown in Figure 4, a simple configuration in which the operating voltage is supplied in accordance with the previous stage circuit enables high-speed signal transmission between logic gate circuits of different circuit types without providing a level shift circuit for level matching. be able to.

すなわち、NTL回路は、前記のように固有のロジック
スレッショルド電圧を持たないから上記のように動作電
圧を切り換えるだけで、第6図のようにロウレベル側に
偏倚した入力信号をそのまま受けることができるものと
なる。
In other words, since the NTL circuit does not have a unique logic threshold voltage as described above, it can receive input signals that are biased toward the low level side as is, as shown in Figure 6, by simply switching the operating voltage as described above. becomes.

なお、この後段NTL回路の出力信号Eを軽負荷として
の他のNTL回路が受けるとき、その動作電圧は第4図
のような−VEE2 (−2V)ではなく第3図と同様
に−VEEI (1,2V)になるものである。
Note that when another NTL circuit with a light load receives the output signal E of this subsequent stage NTL circuit, its operating voltage is not -VEE2 (-2V) as in Fig. 4, but -VEEI (as in Fig. 3). 1.2V).

第5図には、負荷が重い場合の論理ゲート回路の一実施
例の回路図が示されている。
FIG. 5 shows a circuit diagram of an embodiment of the logic gate circuit when the load is heavy.

入力信号AとBを受け、その出力信号Cを次段の論理ゲ
ート回路の入力トランジスタQ3の他、図示しない他の
多数からなる論理ゲート回路の入力トランジスタに供給
するというように重い負荷を持つ論理ゲート回路、ある
いは第1図の入出力回路IOBに含まれる外部端子から
出力信号を送出する出力回路としては、エミッタフォロ
ワ出力回路をスーパー・プルダウン出力回路に置き換え
た、いわゆるSPL回路を用いる。すなわち、トランジ
スタQ1とQ2のコレクタ出力信号は、エミッタフォロ
ワ出力トランジスタQ5のベースに伝えられる。このト
ランジスタQ5のエミッタには負荷抵抗R5に代えて出
力トランジスタQ6が設けられる。このトランジスタQ
6のベースには、キャパシタC3を介してトランジスタ
Q1とQ2のエミッタ側の出力信号が伝えられる。そし
て、トランジスタQ6のベースとエミッタ間には抵抗R
6が設けられ、トランジスタQ7からバイアス電流が供
給される。トランジスタQ7のベースには、バイアス電
圧が供給され、トランジスタQ6のベースにベース、エ
ミッタ間電圧V B Eを供給する。このようにエミッ
タフォロワ出力)・ランジスタQ5とプッシュプル形態
にされた出力トランジスタQ6を設けることによって、
出力信号のハイレベルからロウレベルへの引き抜きも高
速にすることができ、より大きな負荷を高速に駆動する
ことができる。このようなスーパー・プルダウン出力回
路を用いたNTL回路を本願ではSPL (スーパー・
プルダウン・ロジック)回路のように表す。このような
SPL回路の場合、第6図に示すように、前記のような
NTL回路のハイレベルとロウレベルは、出力トランジ
スタQ5のエミッタ。
A logic circuit that has a heavy load such as receiving input signals A and B and supplying the output signal C to the input transistor Q3 of the next stage logic gate circuit as well as the input transistor of a logic gate circuit consisting of many other logic gate circuits (not shown). A so-called SPL circuit in which an emitter follower output circuit is replaced with a super pull-down output circuit is used as a gate circuit or an output circuit that sends an output signal from an external terminal included in the input/output circuit IOB of FIG. 1. That is, the collector output signals of transistors Q1 and Q2 are transmitted to the base of emitter follower output transistor Q5. An output transistor Q6 is provided at the emitter of this transistor Q5 in place of the load resistor R5. This transistor Q
The emitter side output signals of the transistors Q1 and Q2 are transmitted to the base of the transistor 6 via the capacitor C3. A resistor R is connected between the base and emitter of transistor Q6.
6 is provided, and a bias current is supplied from transistor Q7. A bias voltage is supplied to the base of the transistor Q7, and a base-emitter voltage V B E is supplied to the base of the transistor Q6. By providing the emitter follower output) transistor Q5 and the push-pull output transistor Q6,
The output signal can also be drawn from a high level to a low level at high speed, and a larger load can be driven at high speed. In this application, we refer to an NTL circuit using such a super pull-down output circuit as SPL (super pull-down output circuit).
(pull-down logic) circuit. In the case of such an SPL circuit, as shown in FIG. 6, the high level and low level of the above-mentioned NTL circuit are connected to the emitter of the output transistor Q5.

ベース間電圧V□だけレベルシフトされ、ハイレベルH
が一〇、8Vに、ロウレベルLが−1,3■になる。 
したがって、動作電圧が−1,2vのままであると、ト
ランジスタQ5.Q6が動作できなくなるので、動作電
圧−VEE2として一2vのような大きな電圧を用いる
。なお、出力側に設けられたトランジスタQ8は、レベ
ルリミッタ用トランジスタであり、そのベースにリミッ
タ電圧VBLを供給することによって、出力信号Cのア
ンダーシュートの発生を防止ないし軽減するためのもの
であり、アンダーシュートが問題にならないなら省略し
てもよい。出力信号Cのアンダーシュートが問題になる
とき、他の回路によりそれを防止ないし軽減させる構成
としてもよい。
The level is shifted by the base-to-base voltage V□, and the high level H
When the voltage becomes 10.8V, the low level L becomes -1.3■.
Therefore, if the operating voltage remains at -1.2v, transistor Q5. Since Q6 cannot operate, a large voltage such as -2V is used as the operating voltage -VEE2. Note that the transistor Q8 provided on the output side is a level limiter transistor, and is used to prevent or reduce the occurrence of undershoot in the output signal C by supplying the limiter voltage VBL to its base. It can be omitted if undershoot is not a problem. When undershoot of the output signal C becomes a problem, it may be configured to prevent or reduce it using another circuit.

この実施例では、トランジスタQ1.Q2及び抵抗R1
とR2並びにキャパシタC1からなる前段回路の動作電
圧を−VEE2を用いている。これは、入力信号A、B
が例えば前記EF/NTL回路又は上記SPL回路によ
り形成された出力信号である場合に対応している。入力
信号A又はBがNTLレベルであるとき、−VEE2の
ような大きな電圧にすると、信号A又はBがロウレベル
Lの約−〇、5vのとき、トランジスタQ1又はQ2が
オフ状態にできなくなるから第9図に示す様に−VEE
Iを用いる。
In this embodiment, transistor Q1. Q2 and resistor R1
-VEE2 is used as the operating voltage of the front-stage circuit consisting of R2 and capacitor C1. This is the input signal A, B
This corresponds to the case where, for example, is an output signal formed by the EF/NTL circuit or the SPL circuit. When the input signal A or B is at the NTL level, if a large voltage such as -VEE2 is applied, the transistor Q1 or Q2 will not be able to turn off when the signal A or B is at the low level L of about -0.5V. -VEE as shown in Figure 9
Use I.

上記のようなSPL回路を前記同様なNTL回路が受け
るとき、その入力レベルが上記のようにレベルシフトさ
れているから、それに応して動作電圧も−VEE2(−
2V)を供給して用いるものである。すなわち、同しN
TL回路でも前段の回路構成によって、前記第3図のよ
うに動作電圧を−VEEIとするものもあるし、前記第
4図や第5図のように−VEE2とするものも存在する
ことになる。第5図のように動作電圧を前段回路に合わ
せて供給するという簡単な構成によってレベル整合のた
めのレベルシフト回路等を設けることなく、異なる回路
形式の論理ゲート回路間で信号伝達を高速に行うことが
できる。すなわち、前記同様にNTL回路は、前記のよ
うに固有のロジックスレンショルド電圧を持たないから
上記のように動作電圧を切り換えるだけで、第6図のよ
うにロウレベル側に偏倚した入力信号をそのまま受ける
ことができるものとなる。
When the above-mentioned SPL circuit is received by the above-mentioned similar NTL circuit, since its input level is level-shifted as above, the operating voltage is also -VEE2(-
2V) is used. That is, the same N
Depending on the circuit configuration of the previous stage, some TL circuits have an operating voltage of -VEEI as shown in Figure 3, and others have -VEE2 as shown in Figures 4 and 5. . As shown in Figure 5, a simple configuration in which the operating voltage is supplied in accordance with the previous stage circuit enables high-speed signal transmission between logic gate circuits of different circuit types without providing a level shift circuit for level matching. be able to. In other words, as mentioned above, since the NTL circuit does not have a unique logic threshold voltage as mentioned above, it simply switches the operating voltage as described above and receives the input signal that is biased toward the low level side as is as shown in Fig. 6. become something that can be done.

なお、この後段NTL回路の出力信号Eを軽負荷として
の他のNTL回路が受けるとき、その動作電圧は第5図
のような−VEE2 (−2V)ではなく第9図に示す
様に−VEEI  (−1,2V)こなるものである。
Note that when another NTL circuit with a light load receives the output signal E of this subsequent-stage NTL circuit, its operating voltage is not -VEE2 (-2V) as shown in Fig. 5, but -VEEI as shown in Fig. 9. (-1, 2V).

この場合、回路ブロックの入力部には、−VEE2を電
源電圧とするNTL回路が用いられ、内部には、−VE
EIを電源電圧とするNTLが用いられることにより、
当該回路ブロックの低消費電力化を図ることができる。
In this case, an NTL circuit with -VEE2 as the power supply voltage is used at the input section of the circuit block, and -VEE2 is used internally.
By using NTL with EI as the power supply voltage,
The power consumption of the circuit block can be reduced.

第10図(A)、10図(B)及び10図(C)は、互
いに接続される回路ブロック間の配線長に応じて論理回
路を使い分けた場合の一実施例を示している。第10図
(A)は、第1図に示す回路ブロックB1とB3を、比
較的短い配線長を有する配線し1を介して結合する場合
を示している。
FIGS. 10(A), 10(B), and 10(C) show an embodiment in which logic circuits are used differently depending on the wiring length between circuit blocks that are connected to each other. FIG. 10(A) shows a case where the circuit blocks B1 and B3 shown in FIG. 1 are coupled via a wiring line 1 having a relatively short wiring length.

配線の負荷容量は、その配線長が長い程大きくなる。配
線し1の負荷容量は比較的小さいから、これを駆動する
ために回路ブロックBl内に設けられた出力回路は、N
TL回路とされる。回路ブロックB3内に設けられた入
力回路もNTL回路とされる。従って第10図(A)に
示す様なブロック間結合は、第3図に示す様な回路構成
によって実現できる。第10図(B)は、第1図に示す
回路ブロックB1とB18を、比較的長い配線長を有す
る配線し2を介して結合する場合を示している。配線L
2の負荷容量は比較的大きいから、これを駆動するため
に回路ブロックBl内に設けられた出力回路は、EF/
NTL回路とされる。回路ブロックB18内に設けられ
た入力回路はNTL回路とされる。従って、第10図(
B)に示す様なブロック間結合は、第4図に示す様な回
路構成によって実現できる。第10図(C)は、第1図
に示す回路ブロックB1とB29とを、かなり長い配線
長を有する配線L3を介して結合する場合を示している
。配線し3の負荷容量は太きいがら、これを駆動するた
めに回路ブロックBl内に設けられた出力回路はSPL
回路とされる。回路ブロックB29内に設けられた入力
回路はNTL回路とされる。従って、第10図(C)に
示す様なブロック間結合は、第5図又は第9図に示す回
路構成によって実現できる。
The load capacity of a wiring increases as the wiring length increases. Since the load capacitance of wiring line 1 is relatively small, the output circuit provided in circuit block Bl to drive it is N
It is considered to be a TL circuit. The input circuit provided in circuit block B3 is also an NTL circuit. Therefore, inter-block coupling as shown in FIG. 10(A) can be realized by a circuit configuration as shown in FIG. FIG. 10(B) shows a case where the circuit blocks B1 and B18 shown in FIG. 1 are coupled via a wiring liner 2 having a relatively long wiring length. Wiring L
Since the load capacitance of 2 is relatively large, the output circuit provided in circuit block Bl to drive this is EF/2.
It is considered to be an NTL circuit. The input circuit provided in circuit block B18 is an NTL circuit. Therefore, Fig. 10 (
Inter-block coupling as shown in B) can be realized by a circuit configuration as shown in FIG. FIG. 10(C) shows a case where circuit blocks B1 and B29 shown in FIG. 1 are coupled via a wiring L3 having a considerably long wiring length. Although the load capacitance of wiring 3 is large, the output circuit provided in circuit block Bl to drive it is SPL.
It is considered a circuit. The input circuit provided in circuit block B29 is an NTL circuit. Therefore, the inter-block coupling as shown in FIG. 10(C) can be realized by the circuit configuration shown in FIG. 5 or FIG. 9.

第6図には、NTL回路とFE/NTL回路及びSPL
回路の動作電圧と出力信号レベルの−例第6図には、N
TL回路とFE/NTL回路及びSPL回路の動作電圧
と出力信号レベルの一例が示されている。このようにレ
ベルが異なる論理ゲート回路間においても、前記説明し
たようにNTL回路側の動作電圧−VEElをEF/N
TL回路又はSPL回路の動作電圧−VEE2に切り換
えることによって、上記E F /NT L回路又はS
PL回路の出力信号をそのまま受けてNTLレベルの出
力信号を形成することができる。このため、このように
動作電圧を−VEE2にしたNTL回路は、論理機能と
レベル変換機能とを合わせ持つものとなる。
Figure 6 shows the NTL circuit, FE/NTL circuit, and SPL circuit.
An example of the circuit operating voltage and output signal level is shown in Figure 6.
Examples of operating voltages and output signal levels of the TL circuit, FE/NTL circuit, and SPL circuit are shown. Even between logic gate circuits with different levels, as explained above, the operating voltage -VEEl on the NTL circuit side is set to EF/N.
By switching the operating voltage of the TL circuit or SPL circuit to -VEE2, the above E F /NT L circuit or S
It is possible to directly receive the output signal of the PL circuit and form an NTL level output signal. Therefore, the NTL circuit whose operating voltage is -VEE2 has both a logic function and a level conversion function.

第7図には、この発明に係るNTL回路の他の一実施例
の回路図が示されている。
FIG. 7 shows a circuit diagram of another embodiment of the NTL circuit according to the present invention.

この実施例では、入力トランジスタQ1ないしQ4をそ
のエミッタとコレクタとを逆にしたリバーストランジス
タを用いる。すなわち、第8図の概略素子構造断面図に
示すように、通常のエミッタ領域6 (N”)をコレク
タCとして用い、通常のコレクタ領域4をエミッタEと
して用いる。P型領域5はベースBである。1は半導体
基板でありP型から構成される。その表面にはN+のコ
レクタ埋込層2が設けられる。その表面に素子形成領域
としてのN−型のエピタキシャル成長層4が形成される
。このエピタキシャル成長層4やコレクタ埋込層2及び
オーミックコンタクト7とがエミッタEを構成するもの
となる。上記エピタキシャル成長層4は、P型の分離領
域3によって他の素子と電気的に分離される。
In this embodiment, reverse transistors in which the emitters and collectors of the input transistors Q1 to Q4 are reversed are used. That is, as shown in the schematic cross-sectional view of the device structure in FIG. Reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate of P type. An N+ collector buried layer 2 is provided on its surface. An N− type epitaxial growth layer 4 as an element formation region is formed on its surface. This epitaxial growth layer 4, collector buried layer 2, and ohmic contact 7 constitute an emitter E. The epitaxial growth layer 4 is electrically isolated from other elements by a P-type isolation region 3.

この実施例のようにリバーストランジス゛りとしたとき
、パッケージ等から発生されたα線LYがコレクタ6と
ベース5の接合部に照射される確率が小さくなり、第7
図に示したNTL回路の出力信号C及びEに発生するノ
イズレベルを小さくできる。すなわち、入力信号A、B
がロウレベルのとき、トランジスタQ1とQ2はオフ状
態になり、出力信号Cはハイレベルになっている。この
とき、トランジスタQl、Q2のコレクタ部にα線が照
射されると、それに対応してキャリアが発生し、等測的
にコレクタ部に電流吸い込み回路が付加されたことにな
る。この結果、出力信号CはトランジスタQl、Q2が
オフ状態であるにも係わらず一時的にロウレベルに低下
してしまう。この実施例のように入力トランジスタとし
てリバーストランジスタ構成とすると、上記α線照射L
Yが行われる確率を通常のトランジスタ構成とする場合
に比べて大幅に小さくすることができる。
When a reverse transistor is used as in this embodiment, the probability that the α rays LY generated from the package etc. will be irradiated to the joint between the collector 6 and the base 5 is reduced, and the seventh
The noise level generated in the output signals C and E of the NTL circuit shown in the figure can be reduced. That is, input signals A, B
When C is at a low level, transistors Q1 and Q2 are turned off, and the output signal C is at a high level. At this time, when the collector portions of the transistors Ql and Q2 are irradiated with α rays, carriers are generated correspondingly, and a current sinking circuit is isometrically added to the collector portions. As a result, the output signal C temporarily drops to a low level even though the transistors Ql and Q2 are in the off state. If a reverse transistor configuration is used as the input transistor as in this embodiment, the α-ray irradiation L
The probability that Y will be performed can be significantly reduced compared to the case of using a normal transistor configuration.

上記α線照射により発生するノイズは、−時的なもので
あり、抵抗R1からの電流供給により出力信号Cはハイ
レベルに回復する。しかしながら、信号Cを受ける論理
ゲート回路がランチ回路を構成している場合、ラッチ回
路が反転して誤動作してしまう虞れがある。したがって
、上記のようにリバーストランジスタを入力トランジス
タとして用いる回路は、その出力信号がタイミング信号
に同期して取り込まれて保持される回路やランチ回路に
供給されるものに限定するものであってもよい。
The noise generated by the α-ray irradiation is temporary, and the output signal C is restored to a high level by the current supply from the resistor R1. However, if the logic gate circuit receiving signal C constitutes a launch circuit, there is a risk that the latch circuit will be inverted and malfunction. Therefore, a circuit using a reverse transistor as an input transistor as described above may be limited to a circuit whose output signal is captured and held in synchronization with a timing signal or is supplied to a launch circuit. .

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 (1)負荷が軽い回路はNTL回路を用い、負荷が比較
的重い回路はEF/NTL回路を用い、負荷が重い回路
はSPL回路を用いてディジタル情報処理回路を構成す
るとともに、上記NTL回路のうちEF/NTL回路又
はSPL回路により形成された出力信号を受けるものは
、その動作電圧としてEF/NTL回路又はSPL回路
における出力回路の動作電圧を用いることによって、低
消費電力で高速の大規模半導体集積回路を形成すること
ができるという効果が得られる。
The effects obtained from the above examples are as follows. That is, (1) A circuit with a light load uses an NTL circuit, a circuit with a relatively heavy load uses an EF/NTL circuit, a circuit with a heavy load uses an SPL circuit to configure a digital information processing circuit, and the above-mentioned NTL Among the circuits, those that receive the output signal formed by the EF/NTL circuit or SPL circuit can achieve high-speed large-scale operation with low power consumption by using the operating voltage of the output circuit in the EF/NTL circuit or SPL circuit as its operating voltage. The effect is that a large-scale semiconductor integrated circuit can be formed.

(2)上記のような動作電圧の切り換えにより、異なる
信号レベルを持つ論理ゲート回路間を直接接続するもの
であるから、レベル変換回路が不要になりNTL回路の
特長を生かした高集積化と高速化を実現できるという効
果が得られる。
(2) By switching the operating voltage as described above, logic gate circuits with different signal levels are directly connected, eliminating the need for a level conversion circuit and achieving high integration and high speed by taking advantage of the features of NTL circuits. This has the effect of realizing the

(3)上記NTL回路を構成するトランジスタとして、
通常のエミッタ領域をコレクタとし、コレクタ領域をエ
ミッタとしたリバーストランジスタを用いることにより
α線照射により発生するノイズを低減できるという効果
が得られる。
(3) As a transistor constituting the above NTL circuit,
By using a reverse transistor in which a normal emitter region is used as a collector and a collector region is used as an emitter, it is possible to obtain the effect that noise generated by α-ray irradiation can be reduced.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、大規模半導体
集積回路LSIは、前記のようなマクロセル又はスタン
タートセルを組み合わせて構成するもの他、ゲートアレ
イにより構成してもよい。この場合、各論理ゲートとし
ては、前記SPL回路を構成するに必要な素子を作り込
んでおいて、その負荷条件に応じてNTL回路、EF/
NTL回路あるいはSPL回路を構成するようにすれば
よい。また、電源供給線も−VEEIとVEE2を用意
し、その入力信号レベルに応じていずれかの電源線を用
いるようにすればよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, a large-scale semiconductor integrated circuit LSI may be constructed not only by combining macro cells or standart cells as described above, but also by a gate array. In this case, as each logic gate, the elements necessary to configure the SPL circuit are built in, and depending on the load condition, an NTL circuit, an EF/EF/
An NTL circuit or an SPL circuit may be configured. Further, power supply lines -VEEI and VEE2 may be prepared, and either one of the power supply lines may be used depending on the input signal level.

例えば、第3図において、入力信号AがNTL回路によ
り形成され、入力信号BがEF/NTL回路又はSPL
回路により形成される場合、レベル変換回路として第4
図の後段回路のようなNTL回路を挿入してNTLレベ
ルに変換し、2つの入力信号のレベルを一致させればよ
い。また、第5図において、入力信号AがNTL回路で
形成される場合、そのNTL回路にレベル変換回路とし
てエミッタフォロワ出力トランジスタを付加すればよい
For example, in FIG. 3, input signal A is formed by an NTL circuit, and input signal B is formed by an EF/NTL circuit or an SPL circuit.
When formed by a circuit, a fourth level conversion circuit is used.
It is sufficient to insert an NTL circuit such as the latter circuit in the figure to convert the signal to an NTL level and match the levels of the two input signals. Further, in FIG. 5, when the input signal A is formed by an NTL circuit, an emitter follower output transistor may be added to the NTL circuit as a level conversion circuit.

第11図は、第1図に示す半導体集積回路に内蔵される
電源電圧発生回路8の具体的−実施例及び回路ブロック
に電源電圧を供給するための電源配線の一例を示してい
る。1チツプ上に形成される半導体集積回路は、外部か
らグランド電位及び−3Vの電源電圧が供給される。こ
れらの外部電源電圧に基づいて、上記電源電圧発生回路
8は、内部電源電圧(−1,2V及び−2V)を形成す
る。
FIG. 11 shows a specific embodiment of the power supply voltage generation circuit 8 built into the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 1, and an example of power supply wiring for supplying power supply voltage to the circuit blocks. A semiconductor integrated circuit formed on one chip is externally supplied with a ground potential and a power supply voltage of -3V. Based on these external power supply voltages, the power supply voltage generation circuit 8 generates internal power supply voltages (-1, 2V and -2V).

電源電圧発生回路8は、−0,4V及び−1,2〜′の
電圧を形成するための前段回路PCと、これらの電圧を
それぞれレベルシフトするための第1及び第2のレベル
シフト回路LS1.LS2とを含む。上記前段回路PC
は、−3Vの電源電圧に基づいて上記−〇、4Vの電圧
を形成するために用いられるトランジスタQll−Q1
4.抵抗R11R14及びタイオードD1と、 上記−
0,4Vの電圧をレベルシフトするだめのエミッタフォ
ロワ回路を構成するために用いられるトランジスタQ1
5及び抵抗R15が設けられる。レベルシフト回路LS
I及びLS2は同一構成とされる。例えばレベルシフト
回路LSIは、エミッタ共通の一対のトランジスタQ1
6及びQ17、共通エミッタ抵抗R18,コレクタ抵抗
R16,R17゜エミッタフォロワトランジスタQ18
.エミッタ抵抗R20,レベルシフトダイオードD2に
電流を供給するための抵抗R19及びトランジスタQ1
9を含む。この回路構成により、上記レベルシフトダイ
オードD2のカソードには、入力電圧0.4■からダイ
オードの順方向電圧降下分(0、8V) レベルシフト
された第1の内部電源電圧(−1,2V)が形成される
。 この第1の内部電源電圧(−1,2V)は、第1の
主配線MLIを介して、第1の副配線LSIに供給され
る。レベルシフト回路LS2に設けられたレベルシフト
ダイオードD3のカソードには、入力電圧−1,2vか
らダイオードの順方向電圧降下分(0,8V)レベルシ
フトされた第2の内部電源電圧(−2,OV)が形成さ
れる。 この第2の内部電源電圧(−2,OV)は、第
2の主配線ML2を介して、第2の副配線SL2に供給
される。
The power supply voltage generation circuit 8 includes a pre-stage circuit PC for generating voltages of -0, 4V and -1, 2 to ', and first and second level shift circuits LS1 for level-shifting these voltages, respectively. .. LS2. Above-mentioned front stage circuit PC
is the transistor Qll-Q1 used to form the voltage of -0,4V above based on the power supply voltage of -3V.
4. Resistor R11R14 and diode D1, and the above -
Transistor Q1 used to configure an emitter follower circuit for level shifting a voltage of 0.4V
5 and a resistor R15 are provided. Level shift circuit LS
I and LS2 have the same configuration. For example, the level shift circuit LSI has a pair of transistors Q1 with a common emitter.
6 and Q17, common emitter resistance R18, collector resistance R16, R17゜emitter follower transistor Q18
.. Emitter resistor R20, resistor R19 for supplying current to level shift diode D2, and transistor Q1
Contains 9. With this circuit configuration, the level-shifted first internal power supply voltage (-1, 2V) is applied to the cathode of the level shift diode D2 by a forward voltage drop of the diode (0, 8V) from the input voltage 0.4V. is formed. This first internal power supply voltage (-1, 2V) is supplied to the first sub-interconnect LSI via the first main interconnect MLI. The cathode of the level shift diode D3 provided in the level shift circuit LS2 is connected to a second internal power supply voltage (-2, OV) is formed. This second internal power supply voltage (-2, OV) is supplied to the second sub-line SL2 via the second main line ML2.

回路ブロック9内には、互いに同一構成の第1及び第2
のエミッタフォロワ付N ”I’ L回路EF/NTL
I及びEF/NTL2が例示的に示されている。これら
の回路の電源電圧端子T1は、選択的に、副配線SLI
に結合されている端子T3又は副配線SL2に結合され
ている端子T2に接続される。端子間を選択的に接続す
る方法としては、絶縁膜を介して多層構造とされた配線
間にスルーホールを形成した後、画配線を導電体で結合
する方法等がとられる。
Inside the circuit block 9, there are first and second circuits having the same configuration.
N “I” L circuit EF/NTL with emitter follower
I and EF/NTL2 are exemplarily shown. The power supply voltage terminal T1 of these circuits is selectively connected to the sub wiring SLI.
or to the terminal T2 coupled to the sub wiring SL2. As a method for selectively connecting the terminals, a method is used in which a through hole is formed between the wirings in a multilayer structure via an insulating film, and then the image wirings are connected with a conductor.

第12図は、内部電源電圧(−1,2V、−2V)をチ
ップ内の各回路ブロックに供給するための電源配線のレ
イアウトを示している。各ロジックセル列に対応して、
複数の副電源配線対(SLl、5L2)、  (SLI
’ 、SL2’ )が形成される。これら複数の電源配
線対に共通に一対の主電源配線(MLI、ML2)が形
される。副電源配線と主電源配線とは、スルーホールT
Hに形成された導電体を介して結合される。なお、第1
2図においてグランド電位供給配線は省略されているが
、上記副電源配線のレイアウトと同様に、各ロジックセ
ル上に形成することができる。
FIG. 12 shows the layout of power supply wiring for supplying internal power supply voltages (-1, 2V, -2V) to each circuit block within the chip. Corresponding to each logic cell column,
Multiple sub power supply wiring pairs (SLl, 5L2), (SLI
', SL2') are formed. A pair of main power supply wirings (MLI, ML2) is formed in common to these plurality of power supply wiring pairs. The sub power supply wiring and the main power supply wiring are through-hole T.
They are coupled via a conductor formed in H. In addition, the first
Although the ground potential supply wiring is omitted in FIG. 2, it can be formed on each logic cell similarly to the layout of the sub-power supply wiring described above.

NTL回路の他の構成例及び本発明が適用された半導体
チップがパッケージングされた構造等については、米国
特許出願M、Usami el al−5erialN
o、330.461が援用される。
Other configuration examples of NTL circuits and structures in which semiconductor chips to which the present invention is applied are packaged are described in U.S. Patent Application M, Usami El Al-5erialN.
o, 330.461 is incorporated by reference.

この発明は、バイポーラ型トランジスタを用いて構成さ
れるディジタル集積回路に広く利用することができる。
The present invention can be widely used in digital integrated circuits configured using bipolar transistors.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、負荷が軽い回路はNTL回路を用い、負荷が
比較的重い回路はEF/NTL回路を用い、負荷が重い
回路はSPL回路を用いてディジタル情報処理回路を構
成するとともに、上記NTL回路のうちEFF/NTL
回路又はSPL回路により形成された出力信号を受ける
ものは、その動作電圧としてEF/NTL回路又はSP
L回路における出力回路の動作電圧を用いることによっ
て、低消費電力で高速の大規模半導体集積回路装置を形
成することができる。
That is, circuits with light loads use NTL circuits, circuits with relatively heavy loads use EF/NTL circuits, and circuits with heavy loads use SPL circuits to configure digital information processing circuits. EFF/NTL
The circuit or SPL circuit that receives the output signal formed by the EF/NTL circuit or the
By using the operating voltage of the output circuit in the L circuit, a large-scale semiconductor integrated circuit device with low power consumption and high speed can be formed.

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

第1図は、この発明に係る半導体集積回路の一実施例の
概略ブロック図、 第2図は、上記各機能ブロックを構成する単位回路の一
例を示す論理回路図、 第3図は、負荷が軽い場合の論理ゲート回路の一実施例
を示す回路図、 第4図は、負荷が比較的重い場合の論理ゲート回路の一
実施例を示す回路図、 第5図は、負荷が重い場合の論理ゲート回路の一実施例
を示す回路図、 第6図は、NTL回路とEF/NTL回路とSPL回路
の信号レベルと動作電圧を説明するための概念図、 第7図は、この発明に係るNTL回路の他の一実施例を
示す回路図、 第8図は、その入力トランジスタの一実施例を示す概略
素子構造断面図、 第9図は負荷が重い場合の論理ゲート回路の他の実施例
を示す回路図、 第10図(A)、10図(B)及び1o図(C)は、こ
の発明の他の実施例を示す図、 第11図は、第1図に示す半導体集積回路に内蔵される
電源電圧発生回路の具体図及び回路ブロックに電源電圧
を供給するための電源配線の一例を示す図、 第12図は、内部電源電圧をチップ内の各回路ブロック
に供給するための電源配線のレイアウト図である。 LSI・・・大規模半導体集積回路装置、IOB・・入
出力回路、B1−B29・・・機能ブロック、NAND
・・ナントゲート回路、NOR・・・ノアゲート回路、
SEL・セレクタ回路、DEC・・・デコーダ回路、A
U  算術演算ユニット、1 基板、2・コレクタ埋込
層、3 分離領域、4・・エピタキシャル成長層(エミ
ッタ)、5・ベース領域、6・ コレクタ、7 オーミ
ンクコンタクト、8 電源電圧発生回路、9 ・回路ブ
ロック。 第 図 区 ℃ 味 昧
FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the present invention, FIG. 2 is a logic circuit diagram showing an example of a unit circuit constituting each of the above functional blocks, and FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a logic gate circuit when the load is relatively heavy. FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the logic gate circuit when the load is relatively heavy. FIG. 6 is a circuit diagram showing one embodiment of the gate circuit. FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the signal levels and operating voltages of the NTL circuit, EF/NTL circuit, and SPL circuit. FIG. 7 is the NTL circuit according to the present invention. A circuit diagram showing another embodiment of the circuit, FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the element structure showing one embodiment of the input transistor, and FIG. 9 shows another embodiment of the logic gate circuit when the load is heavy. 10(A), 10(B) and 1o(C) are diagrams showing other embodiments of the present invention, and FIG. 11 is a circuit diagram showing a circuit diagram built in the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 12 is a diagram showing an example of the power supply wiring for supplying the power supply voltage to the circuit blocks, and a diagram showing an example of the power supply wiring for supplying the internal power supply voltage to each circuit block in the chip. FIG. LSI...large-scale semiconductor integrated circuit device, IOB...input/output circuit, B1-B29...functional block, NAND
...Nant gate circuit, NOR...Nor gate circuit,
SEL/selector circuit, DEC...decoder circuit, A
U Arithmetic operation unit, 1. Substrate, 2. Collector buried layer, 3. Isolation region, 4. Epitaxial growth layer (emitter), 5. Base region, 6. Collector, 7. Ohmink contact, 8. Power supply voltage generation circuit, 9. circuit block. Figure section ℃ Taste

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1の負電源電圧によって駆動される第1のNTL
回路と、 上記第1の負電源電圧より低い第2の負電源電圧によっ
て駆動され、上記第1のNTL回路の出力信号を第1の
配線に供給するためのエミッタフォロワ出力回路と、 上記第1の配線を介して供給される信号を入力信号とし
、上記第2の負電源電圧によって駆動される第2のNT
L回路とを有することを特徴とする半導体集積回路。 2、上記第1の負電源電圧によって駆動される第3及び
第4のNTL回路と、 上記第3のNTL回路の出力端子と上記第4のNTL回
路の入力端子とを結合するための第2の配線を含み、 さらに、上記第1の配線の負荷容量は、上記第2の配線
の負荷容量よりも大きいことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の半導体集積回路。 3、互いに位相反転された信号によって相補的に動作し
、上記第2の負電源電圧によって駆動される直列接続形
態の第1及び第2のバイポーラトランジスタを含むSP
L回路と、 上記SPL回路の出力端子と上記第2の負電源電圧によ
って駆動される第5のNTL回路の入力端子を結合する
ための第3の配線とを含み、さらに、上記第3の配線の
負荷容量は上記第1の配線の負荷容量よりも大きいこと
を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体集積回
路。 4、上記第1及び第2の負電源電圧を、上記第2の負電
源電圧よりも低い第3の負電源電圧に基づいて形成する
ための電源電圧形成回路を含み、さらに、上記第3の負
電源電圧は上記半導体集積回路の外部から供給されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の半導体集積
回路。 5、上記第5のNTL回路の出力信号がその入力端子に
供給され、上記第1の負電源電圧によって駆動される第
6のNTL回路をさらに含むことを特徴とする特許請求
の範囲第3項記載の半導体集積回路。 6、上記半導体集積回路は複数の回路ブロックを含み、 上記エミッタフォロワ出力回路は第1の回路ブロックの
出力回路を構成し、上記第2のNTL回路は第2の回路
ブロックの入力回路を構成することを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載の半導体集積回路。 7、上記SPL回路は第3の回路ブロックの出力回路を
構成し、 上記第5のNTL回路は第4の回路ブロックの入力回路
を構成し、 上記第6のNTL回路は上記第4の回路ブロックの内部
回路を構成することを特徴とする特許請求の範囲第6項
記載の半導体集積回路。 8、第1の負電源電圧によって、駆動される第1のNT
L回路と、 上記第1の負電源電圧より低い第2の負電源電圧によっ
て駆動され、上記第1のNTL回路の出力信号を第1の
配線に供給するためのエミッタフォロワ出力回路と、 上記第1の配線を介して供給される信号を入力信号とし
、上記第2の負電源電圧によって駆動される第2のNT
L回路と、 上記第1の負電源電圧によって駆動される第3及び第4
のNTL回路と、 上記第3のNTL回路の出力端子と上記第4のNTL回
路の入力端子とを結合するための第2の配線とを含み、 さらに上記第1の配線の配線長は、上記第2の配線の配
線長よりも長いことを特徴とする半導体集積回路。 9、互いに位相反転された信号によって相補的に動作し
、上記第2の負電源電圧によって駆動される直列接続形
態の第1及び第2のバイポーラトランジスタを含むSP
L回路と、 上記SPL回路の出力端子と上記第2の負電源電圧によ
って駆動される第5のNTL回路の入力端子を結合する
ための第3の配線とを含み、さらに、上記第3の配線の
配線長は上記第1の配線の配線長よりも長いことを特徴
とする特許請求の範囲第8項記載の半導体集積回路。 10、上記第1及び第2の負電源電圧を、上記第2の負
電源電圧よりも低い第3の負電源電圧に基づいて形成す
るための電源電圧形成回路を含み、さらに、上記第3の
負電源電圧は上記半導体集積回路の外部から供給される
ことを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の半導体集
積回路。 11、上記第5のNTL回路の出力信号がその入力端子
に供給され、上記第1の負電源電圧によって駆動される
第6のNTL回路をさらに含むことを特徴とする特許請
求の範囲第9項記載の半導体集積回路。 12、上記半導体集積回路は複数の回路ブロックを含み
、 上記エミッタフォロワ出力回路は第1の回路ブロックの
出力回路を構成し、上記第2のNTL回路は第2の回路
ブロックの入力回路を構成することを特徴とする特許請
求の範囲第11項記載の半導体集積回路。 13、上記SPL回路は第3の回路ブロックの出力回路
を構成し、 上記第5のNTL回路は第4の回路ブロックの入力回路
を構成し、上記第6のNTL回路は上記第4の回路ブロ
ックの内部回路を構成することを特徴とする特許請求の
範囲第12項記載の半導体集積回路。
[Claims] 1. First NTL driven by first negative power supply voltage
an emitter follower output circuit driven by a second negative power supply voltage lower than the first negative power supply voltage and for supplying the output signal of the first NTL circuit to the first wiring; The second NT is driven by the second negative power supply voltage, with the signal supplied via the wiring as an input signal.
A semiconductor integrated circuit characterized by having an L circuit. 2. Third and fourth NTL circuits driven by the first negative power supply voltage, and a second NTL circuit for coupling the output terminal of the third NTL circuit and the input terminal of the fourth NTL circuit. 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising a wiring line of claim 1, further comprising a load capacitance of said first wiring line that is larger than a load capacity of said second wiring line. 3. An SP including first and second bipolar transistors connected in series that operate complementary to each other by signals whose phases are inverted with each other and are driven by the second negative power supply voltage.
L circuit; and a third wiring for coupling an output terminal of the SPL circuit and an input terminal of a fifth NTL circuit driven by the second negative power supply voltage, and further includes the third wiring. 3. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein the load capacity of the first wiring is larger than that of the first wiring. 4. A power supply voltage forming circuit for forming the first and second negative power supply voltages based on a third negative power supply voltage lower than the second negative power supply voltage; 4. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the negative power supply voltage is supplied from outside the semiconductor integrated circuit. 5. Claim 3, further comprising a sixth NTL circuit whose input terminal is supplied with the output signal of the fifth NTL circuit and is driven by the first negative power supply voltage. The semiconductor integrated circuit described. 6. The semiconductor integrated circuit includes a plurality of circuit blocks, the emitter follower output circuit forming an output circuit of the first circuit block, and the second NTL circuit forming an input circuit of the second circuit block. A semiconductor integrated circuit according to claim 5, characterized in that: 7. The SPL circuit constitutes an output circuit of the third circuit block, the fifth NTL circuit constitutes an input circuit of the fourth circuit block, and the sixth NTL circuit constitutes the fourth circuit block. 7. The semiconductor integrated circuit according to claim 6, comprising an internal circuit. 8. First NT driven by first negative power supply voltage
an emitter follower output circuit driven by a second negative power supply voltage lower than the first negative power supply voltage and for supplying the output signal of the first NTL circuit to the first wiring; a second NT that uses the signal supplied via the first wiring as an input signal and is driven by the second negative power supply voltage;
L circuit, and third and fourth circuits driven by the first negative power supply voltage.
and a second wiring for coupling the output terminal of the third NTL circuit and the input terminal of the fourth NTL circuit, and further the wiring length of the first wiring is as described above. A semiconductor integrated circuit characterized in that the length of the second wiring is longer than that of the second wiring. 9. An SP including first and second bipolar transistors connected in series, which operate complementary to each other by signals whose phases are inverted to each other and are driven by the second negative power supply voltage.
L circuit; and a third wiring for coupling an output terminal of the SPL circuit and an input terminal of a fifth NTL circuit driven by the second negative power supply voltage, and further includes the third wiring. 9. The semiconductor integrated circuit according to claim 8, wherein the wiring length is longer than the wiring length of the first wiring. 10, a power supply voltage forming circuit for forming the first and second negative power supply voltages based on a third negative power supply voltage lower than the second negative power supply voltage; 10. The semiconductor integrated circuit according to claim 9, wherein the negative power supply voltage is supplied from outside the semiconductor integrated circuit. 11. Claim 9, further comprising a sixth NTL circuit whose input terminal is supplied with the output signal of the fifth NTL circuit and driven by the first negative power supply voltage. The semiconductor integrated circuit described. 12. The semiconductor integrated circuit includes a plurality of circuit blocks, the emitter follower output circuit forming an output circuit of the first circuit block, and the second NTL circuit forming an input circuit of the second circuit block. A semiconductor integrated circuit according to claim 11, characterized in that: 13. The SPL circuit constitutes an output circuit of the third circuit block, the fifth NTL circuit constitutes an input circuit of the fourth circuit block, and the sixth NTL circuit constitutes the input circuit of the fourth circuit block. 13. The semiconductor integrated circuit according to claim 12, comprising an internal circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06142782A (en) * 1992-10-29 1994-05-24 Kobayashi Kogyo Kk Method and device for pressing steel plate
JP2008174236A (en) * 2008-04-07 2008-07-31 Nissan Diesel Motor Co Ltd Seat air conditioner for truck

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