JPH0573167A - Semiconductor logic integrated circuit - Google Patents
Semiconductor logic integrated circuitInfo
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- JPH0573167A JPH0573167A JP3235818A JP23581891A JPH0573167A JP H0573167 A JPH0573167 A JP H0573167A JP 3235818 A JP3235818 A JP 3235818A JP 23581891 A JP23581891 A JP 23581891A JP H0573167 A JPH0573167 A JP H0573167A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体論理集積回路に関
し、特に高速に同期して動作するクロック・ドライバを
有する半導体論理集積回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor logic integrated circuit, and more particularly to a semiconductor logic integrated circuit having a clock driver which operates synchronously at high speed.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のゲートアレーまたはスタンダード
セル方式LSIなどの半導体論理集積回路においてマス
タ・クロックドライバは、アイ・イー・イー・イー(I
EEE),1990,シー・アイ・シー・シー(CIC
C)16.4に記載されている図3の論理ICチップ7
の平面模式図に示す様に外部からのクロックCLKをマ
スタ・クロックドライバ1aで受けて一本の太いクロッ
ク配線3にクロックCLKを通すと共に、途中から複数
の節点Nを介してローカル・バッファ5に入力し、バッ
ファ5の出力信号SBをカウンタ2の入力端に入力して
いた。2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor logic integrated circuit such as a gate array or standard cell type LSI, a master clock driver is an I / E / I (I
EEE), 1990, CIC C (CIC
C) Logic IC chip 7 of FIG. 3 described in 16.4
As shown in the schematic plan view of FIG. 2, the master clock driver 1a receives the clock CLK from the outside, passes the clock CLK to one thick clock wiring 3, and at the same time, to the local buffer 5 via a plurality of nodes N. Then, the output signal SB of the buffer 5 is input to the input terminal of the counter 2.
【0003】ここで、クロックドライバ1aからカウン
タ2までのスキューを小さくするために、クロック配線
3として通常の信号線よりも幅の太い配線を用いたり、
ローカル・バッファ5の出力端を短絡させる等の工夫を
行っているが、クロック配線3にはICチップ7の基板
との間に配線容量CSが延在する。Here, in order to reduce the skew from the clock driver 1a to the counter 2, as the clock wiring 3, a wiring wider than a normal signal line is used, or
Although the output terminal of the local buffer 5 is short-circuited, the clock wiring 3 has a wiring capacitance CS extending between the clock wiring 3 and the substrate of the IC chip 7.
【0004】また、一方ではアイ・イー・イー・イー
(IEEE),1989,シー・アイ・シー・シー(C
ICC)15.4に記載されているように、図3の論理
ICチップ7マスタ・クロックドライバ1aから、4個
のローカル・バッファ群5a〜5dに接続し、そこから
カウンタ2の各入力端子に接続している。On the other hand, on the other hand, IEE, 1989, CICC (C
ICC) 15.4, the logic IC chip 7 master clock driver 1a of FIG. 3 is connected to four local buffer groups 5a to 5d, and from there to each input terminal of the counter 2. Connected.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体論理集積
回路では、クロックが50MHz以上の高速で動作する
場合に、配線の信頼性が劣化し寿命が短いという問題点
があった。The conventional semiconductor logic integrated circuit has a problem that the reliability of the wiring is deteriorated and the life thereof is short when the clock operates at a high speed of 50 MHz or more.
【0006】例えば、半導体の配線にアルミを用いた場
合は、米軍規格(MIL−M−38510)では定常電
流密度として平方cm当り500,000A以下とする
ことになっている。通常、信号が電源電位とグランド電
位の間でスイングする半導体論理ゲートではパルス性の
電流が流れるため、上記電流密度に比べマージンをと
り、例えば平方cm当り200,000Aを制限値とす
る。配線に流れる電流値をI,クロック動作周波数を
f,負荷容量をC,電源電圧をVとするとI=fCVと
なる。For example, when aluminum is used for semiconductor wiring, the US military standard (MIL-M-38510) requires that the steady-state current density be 500,000 A or less per square cm. Normally, a pulsed current flows in a semiconductor logic gate in which a signal swings between a power supply potential and a ground potential. Therefore, a margin is taken as compared with the above current density, and the limit value is set to 200,000 A per square cm, for example. If the current value flowing through the wiring is I, the clock operating frequency is f, the load capacitance is C, and the power supply voltage is V, then I = fCV.
【0007】例えば図3のクロック配線3の配線長Lを
10mm,配線膜厚0.5μm,配線幅W1μm当りの
配線容量を0.2pF/mm,カウンタ2等のクロック
端子等のゲート負荷容量を1個当り0.1pFとしV=
5Vの場合に電流制限から許容の負荷容量を計算する
と、f=50MHzではC=4pFとなり、配線容量C
Sが2pFなので残りの2pFに対応して1μm幅当り
20個のゲートが接続できるが、f=100MHzでは
C=2pFとなり、配線容量CSのみで配線電流の制限
を越えてしまうので、クロック配線3にゲートを接続で
きる余裕はない。従って、動作高速になり論理ICチッ
プ7のサイズが大きくなるに従い、設計が難しくなると
いう問題点があった。For example, the wiring length L of the clock wiring 3 in FIG. 3 is 10 mm, the wiring film thickness is 0.5 μm, the wiring capacitance per wiring width W 1 μm is 0.2 pF / mm, and the gate load capacitance such as the clock terminal of the counter 2 is 0.1 pF per unit and V =
When the allowable load capacitance is calculated from the current limit in the case of 5 V, C = 4 pF at f = 50 MHz, and the wiring capacitance C
Since S is 2 pF, 20 gates can be connected per 1 μm width corresponding to the remaining 2 pF, but at f = 100 MHz, C = 2 pF, and the wiring capacitance CS alone exceeds the wiring current limit. There is no room to connect the gate to. Therefore, there is a problem that the design becomes difficult as the operation speed becomes higher and the size of the logic IC chip 7 becomes larger.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体論理集積
回路は、外部のクロックを入力して互に等しく位相のづ
れた複数の多分周クロックを出力するマスタ・クロック
ドライバと、前記多分周クロックをそれぞれ伝達する複
数の信号配線と、前記多分周クロックを入力し内部の論
理回路に内部クロック信号を供給する他入力排他的論理
和ゲートとを半導体チップ上に有して構成されている。SUMMARY OF THE INVENTION A semiconductor logic integrated circuit according to the present invention comprises a master clock driver for inputting an external clock and outputting a plurality of multi-divided clocks having the same phase with each other, and the multi-divided clock. On a semiconductor chip, and a plurality of signal wirings for transmitting each of the above, and another input exclusive OR gate for inputting the multi-divided clock and supplying an internal clock signal to an internal logic circuit.
【0009】[0009]
【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。図1は本発明の一実施例のチップ平面模式図
である。本実施例の論理ICチップ6は、外部のクロッ
クCLKを入力して互に位相が90度ずれた2つの2分
周クロックCLKU,CLKDを出力するマスタ・クロ
ックドライバ1と、2分周クロックCLKU,CKLD
をそれぞれ伝達するクロック配線5U,5Dと、クロッ
ク配線内の分岐節点NU,NDに接続するローカル・ク
ロックドライバ5U,5Dを介してクロックCLKU,
CLKDを入力する複数のEXORゲート・カウンタ2
Gとを有している。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view of a chip according to an embodiment of the present invention. The logic IC chip 6 of the present embodiment has a master clock driver 1 that inputs an external clock CLK and outputs two divided clocks CLKU and CLKD that are 90 degrees out of phase with each other, and a divided clock CLKU. , CKLD
Through the clock wirings 5U and 5D, and local clock drivers 5U and 5D connected to branch nodes NU and ND in the clock wirings, respectively.
Multiple EXOR gate counters 2 to input CLKD
G and.
【0010】図2(a),(b)は図1の論理ICチッ
プの動作を説明するための回路図および各信号のタイミ
ングチャートである。図2(a)に示すようにマスタ・
クロックドライバ1は、クロックCLKを入力してその
立ち上り時点tUに同期するD型フリップフロップのア
ップカウンタ1Uと、立ち下り時点tDに同期するダウ
ンカウンタ1Dとを有している。ここでトランジスタQ
U,QDはそれぞれのフリップフロップの電源投入時の
クロック出力CLKU,CLKDを“L”レベルに固定
する初期設定用トランジスタである。FIGS. 2A and 2B are a circuit diagram and a timing chart of each signal for explaining the operation of the logic IC chip of FIG. As shown in FIG.
The clock driver 1 has an up-counter 1U of a D-type flip-flop which receives the clock CLK and is synchronized with its rising time tU, and a down-counter 1D which is synchronized with its falling time tD. Where transistor Q
U and QD are initial setting transistors for fixing the clock outputs CLKU and CLKD when the power of each flip-flop is turned on to the "L" level.
【0011】次に図2(b)を用いて回路の動作を説明
すると、ICチップ10の外部からクロック信号CLK
をクロックCLKの立ち上がりに同期して出力信号CL
KUが変化するアップカウンタ1Uおよび立ち下がりに
同期して動作するダウンカウンタ1Dに入力し、さらに
各カウンタ1U,1Dの反転出力端QBとデータ入力端
Dとを接続し、初期値設定用トランジスタQU,QDの
ドレインが電源に接続されているので、電源投入時には
QB端が“L”レベルに、また正転出力端が“H”レベ
ルに設定される。すると各カウンタ1U,1Dの出力端
Qの出力クロック波形CLKU,CLKDは、入力のク
ロックCLKに対し半分の周波数でかつ位相が互に90
度ずれた波形となり、この二つのクロックCLKU,C
LKDをEXORゲート・カウンタ2GのEXORゲー
ト4を通すと、ゲート出力信号SOは元のクロックCL
Kと同一波形となる。Next, the operation of the circuit will be described with reference to FIG. 2B. The clock signal CLK is supplied from the outside of the IC chip 10.
Output signal CL in synchronization with the rising edge of clock CLK
Input to the up-counter 1U in which KU changes and the down-counter 1D that operates in synchronization with the fall, and further connect the inverting output terminals QB and the data input terminals D of the counters 1U and 1D, and set the initial value setting transistor QU. , QD have their drains connected to the power supply, so that when the power is turned on, the QB terminal is set to the "L" level and the non-inverted output terminal is set to the "H" level. Then, the output clock waveforms CLKU and CLKD at the output terminals Q of the counters 1U and 1D are half the frequency of the input clock CLK and are 90 degrees in phase with each other.
The waveforms are shifted, and these two clocks CLKU, C
When LKD is passed through the EXOR gate 4 of the EXOR gate counter 2G, the gate output signal SO is the original clock CL.
It has the same waveform as K.
【0012】従って従来は立ち上り,立ち下りがともに
10nsであるためにマスタクロック周波数fが50M
Hzが限度であった論理ICチップでも、本実施例によ
ると2分周波数CLKU,CLKDを50MHzにでき
るのでマスタクロック周波数fを倍の100MHzにで
きる。Therefore, the master clock frequency f is 50 M because the rising and falling edges are both 10 ns in the past.
Even in the logic IC chip whose frequency is limited to Hz, according to the present embodiment, the dichotomous frequencies CLKU and CLKD can be set to 50 MHz, so that the master clock frequency f can be doubled to 100 MHz.
【0013】本実施例ではマスタ・クロックドライバ1
から2分周クロックCLKU,CLKDを出力し2本の
クロック配線3U,3Dを介して2入力のEXORゲー
ト4に入力したが、4分周クロックにして4本のクロッ
ク配線を介して4入力のEXORゲートに入力すると、
マスタクロック周波数fを200MHzにできる。In this embodiment, the master clock driver 1
The divided clocks CLKU and CLKD are output from the input terminal to the 2-input EXOR gate 4 through the two clock wirings 3U and 3D, but the divided clock is divided into 4 and the 4-input clocks are input through the four clock wirings. When input to the EXOR gate,
The master clock frequency f can be set to 200 MHz.
【0014】また、本実施例ではローカル・クロックド
ライバ5U,5Dを介してクロック分岐節点NU,ND
とEXORゲート4の入力端を接続したが、論理ICの
規模が小さい場合はクロックドライバ5U,5Dを省略
してもよく、チップ面積が小さくできる。In this embodiment, the clock branch nodes NU and ND are connected via the local clock drivers 5U and 5D.
Although the input terminals of the EXOR gate 4 are connected to each other, if the scale of the logic IC is small, the clock drivers 5U and 5D may be omitted and the chip area can be reduced.
【0015】[0015]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は入力周波
数を多分周し、互に位相のずれた複数本のクロック配線
をEXORゲートの入力の手前まで組で配線することに
より、クロック配線の電流密度を下げ、配線の信頼性を
向上させることができるという効果がある。As described above, according to the present invention, the input frequency is divided into multiple frequencies, and a plurality of clock wirings which are out of phase with each other are wired as a group up to the input of the EXOR gate. There is an effect that the current density can be reduced and the reliability of the wiring can be improved.
【図1】本発明の一実施例のチップ平面模式図である。FIG. 1 is a schematic plan view of a chip according to an embodiment of the present invention.
【図2】(a),(b)は図1の論理ICチップの動作
を説明するための回路図および各信号のタイミングチャ
ートである。2A and 2B are a circuit diagram and a timing chart of each signal for explaining the operation of the logic IC chip of FIG.
【図3】従来の半導体論理集積回路の一例のチップ平面
模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view of a chip of an example of a conventional semiconductor logic integrated circuit.
【図4】従来の半導体論理集積回路の他の例の回路図で
ある。FIG. 4 is a circuit diagram of another example of a conventional semiconductor logic integrated circuit.
1 マスタ・クロックドライバ 2 カウンタ 2G EXORゲート・カウンタ 3D,3U クロック配線 4 EXORゲート 5U,5D ローカル・クロックドライバ 6 論理ICチップ CLK クロック CLKD,CLKU 2分周クロック ND,NU 分岐節点 QD,QU トランジスタ SO EXORゲート出力信号 tD 立ち下り時点 tU 立ち上り時点 1 Master Clock Driver 2 Counter 2G EXOR Gate Counter 3D, 3U Clock Wiring 4 EXOR Gate 5U, 5D Local Clock Driver 6 Logic IC Chip CLK Clock CLKD, CLKU 2 Divided Clock ND, NU Branch Node QD, QU Transistor SO EXOR gate output signal tD falling time tU rising time
Claims (2)
相のづれた複数の多分周クロックを出力するマスタ・ク
ロックドライバと、前記多分周クロックをそれぞれ伝達
する複数の信号配線と、前記多分周クロックを入力し内
部の論理回路に内部クロック信号を供給する多入力排他
的論理和ゲートとを半導体チップ上に有することを特徴
とする半導体論理集積回路。1. A master clock driver which inputs an external clock and outputs a plurality of multi-divided clocks which are in phase with each other, a plurality of signal wirings which respectively transmit the multi-divided clock, and the multi-divided clock. A semiconductor logic integrated circuit having a multi-input exclusive OR gate for inputting a clock and supplying an internal clock signal to an internal logic circuit on a semiconductor chip.
ロックを入力する2分周アップカウンタと2分周ダウン
カウンタとを有し、それぞれの出力する2分周クロック
が、それぞれ2本の信号配線の分岐節点とローカル・ク
ロックドライバを介して2入力排他的論理和ゲートに供
給されることを特徴とする請求項1記載の半導体論理集
積回路。2. The master clock driver has a divide-by-two up counter and a divide-by-2 down counter for inputting an external clock, and each divide-by-two clock output by each has two signal wirings. 2. The semiconductor logic integrated circuit according to claim 1, wherein the two-input exclusive OR gate is supplied via a branch node and a local clock driver.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3235818A JPH0573167A (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Semiconductor logic integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3235818A JPH0573167A (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Semiconductor logic integrated circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0573167A true JPH0573167A (en) | 1993-03-26 |
Family
ID=16991713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3235818A Pending JPH0573167A (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Semiconductor logic integrated circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0573167A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7612599B2 (en) | 2007-09-21 | 2009-11-03 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
US9331705B2 (en) | 2014-01-16 | 2016-05-03 | Fujitsu Limited | Timing adjustment circuit, clock generation circuit, and method for timing adjustment |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP3235818A patent/JPH0573167A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7612599B2 (en) | 2007-09-21 | 2009-11-03 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
US9331705B2 (en) | 2014-01-16 | 2016-05-03 | Fujitsu Limited | Timing adjustment circuit, clock generation circuit, and method for timing adjustment |
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