JPH06275718A - ゲートアレイ回路 - Google Patents

ゲートアレイ回路

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JPH06275718A
JPH06275718A JP5977793A JP5977793A JPH06275718A JP H06275718 A JPH06275718 A JP H06275718A JP 5977793 A JP5977793 A JP 5977793A JP 5977793 A JP5977793 A JP 5977793A JP H06275718 A JPH06275718 A JP H06275718A
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JP
Japan
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fpga
gate array
rom
circuit
masked
Prior art date
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Pending
Application number
JP5977793A
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English (en)
Inventor
Takeo Niifuna
剛夫 新舟
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】マスクドゲートアレイの有する、動作スピード
が高く、ゲート数が多い等の利点と、FPGAの有す
る、ユーザの手元で所望の回路をプログラム可能である
という利点を共に活かす。 【構成】マスクドゲートアレイ(GA)12とSRAM型
のFPGA32とを同一ASICチップ11内に設け、上記
SRAM型のFPGA32の配線情報を記憶した不揮発メ
モリとしてのROM14を上記ASICチップ11に接続し
て構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マスクドゲートアレイ
とユーザが所望の回路をプログラムできるFPGAとを
有するゲートアレイ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、一般のゲートアレイに代表される
マスクドASICに対して、ユーザが設計現場で所望の
回路をプログラムしてそのまま使用できるPLD(Prog
rammable Logic Device )やFPGA(Field Programm
able Gate Array )などのプログラマブルASICが注
目されている。このうちFPGAは、上記一般のゲート
アレイ(以下「マスクドGA」と称する)に比してユー
ザが手元で簡単に所望の回路をプログラムできるために
開発の手間、費用、期間等を大幅に低減することができ
るため、マスクドGAを量産する前の論理検証及び試作
用デバイスとして利用されることが多い。一般的にマス
クドGAは大量生産向け、FPGAは多品種少量生産向
けであるということができる。また、現在の時点でFP
GAは、動作スピード、ゲート数、ファンアウトの発生
等の点でマスクドGAに比してまだ制限が多く、同様の
性能を得るところまでには至っていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、FPGAを
試作用として開発した後にそのFPGAに基づいてマス
クドGAを製作すると、FPGAとマスクドGAの特性
の違いにより、マスクドGAではゲート数に無駄が生じ
たり、オーバースペックになる可能性が高いという問題
があった。
【0004】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、マスクドGAの有
する、動作スピードが高く、ゲート数が多い等の利点
と、FPGAの有する、ユーザの手元で所望の回路をプ
ログラム可能であるという利点を共に活かすことが可能
なゲートアレイ回路を提供することにある。
【0005】ところで、上記FPGAにおけるプログラ
ム素子は、SRAMのデータが“1”か“0”かによっ
て使用する配線を選択するようにしてプログラマブル配
線の情報をSRAMに記憶するSRAM型のものと、バ
イポーラPLDに使用されているヒューズと逆の機能を
有し、出荷前は非導通で、ユーザがプログラムすると導
通するアンチヒューズ型のものの2つに大別することが
できる。SRAM型のFPGAは何回でも書換えが可能
であるが、アンチヒューズ型のFPGAはワンタイムと
なる。したがって、以下本発明では簡単に回路の訂正が
可能なSRAM型のFPGAに限って話を進めるものと
する。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】すなわち本発明
は、
【0007】(1) マスクドGAとSRAM型のFP
GAとを同一集積回路内に設け、上記SRAM型のFP
GAの配線情報を記憶したROMを上記集積回路に接続
して構成するようにしたものである。
【0008】このような構成としたことにより、基本的
に変更が有り得ない回路をマスクドGAで実現する一
方、変更が有り得る回路はその配線情報をROMに書込
むことでFPGAにより実現し、必要によりROMの配
線情報を書換えることで回路の変更を簡易に実行するこ
とができるので、おおよそ全体の機能は同じだが軽微に
機能が異なる複数のASICを同じ集積回路チップで実
現することができる。 (2) 上記(1)項において、上記マスクドGAとF
PGAとで異なる電圧の電源端子を設けるようにしたも
のである。
【0009】このような構成としたことにより、動作ス
ピードの点で劣るFPGAの電源電圧をマスクドGAよ
り上げ、集積回路全体での動作スピードを向上させると
共に、集積回路全体での電力消費を均一化して動作の信
頼性を確保する。
【0010】(3) 上記(2)項において、上記マス
クドゲートアレイとFPGAとで予め異なった供給電圧
で最適化した素子パターンのマスタを有するようにした
ものである。このような構成としたことにより、集積回
路全体での動作スピードをさらにより向上させることが
可能となる。
【0011】(4) 上記(1)項において、上記RO
Mはそれぞれ上記SRAM型のFPGAに対する異なる
配線情報を記憶した複数個からなり、上記マスクドGA
及びFPGAと同一集積回路内に設けられ、上記複数の
ROMのいずれか1つを選択して上記FPGAと接続す
る切換選択手段を備えるようにしたものである。
【0012】このような構成としたことにより、マスク
ドGAの回路を共通として、上記切換選択手段で複数の
ROMのいずれか1つを選択するだけで、上記FPGA
の回路構成を変更することができるため、FPGA部分
の回路変更を簡単に実現することができる。
【0013】(5) 上記(4)項から派生したもの
で、SRAM型のFPGAと、それぞれ上記SRAM型
のFPGAに対する異なる配線情報を記憶した複数のR
OMと、上記FPGAと同一集積回路内に設けられ、上
記複数のROMのいずれか1つを選択して上記FPGA
と接続する切換選択手段とを備えるようにしたものであ
る。
【0014】このような構成としたことにより、従来は
FPGAで実現する回路を変更する度に配線情報を記憶
したROMチップを人手で交換していたが、その手間を
省くことができ、上記回路の変更を容易に行なうことが
可能となる。
【0015】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
【0016】図1は本発明の一実施例に係るFPGA内
蔵ASICの基本的な概念を示すもので、11がASIC
チップである。このASICチップ11内には、マスクド
GA12とSRAM型のFPGA13とが設けられ、このF
PGA13に対して配線情報を記憶した不揮発メモリとし
てのROM14が外部接続される。
【0017】上記のような構成にあっては、マスクドG
A12のFPGA13に対する優位性であるところの動作ス
ピードの高さ、ゲート数の多さ、ファンアウトの多さ及
び大量生産のし易さと、FPGA13のマスクドGA12に
対する優位性であるところの回路変更時の開発期間の短
さ、開発費の少なさ及び少量多品種生産の双方を得るこ
とができる。
【0018】すなわち、機能がすでに決定されていて変
更がないと思われる回路をマスクドGA12で実現する一
方、変更がありそうな回路、例えばシミュレーションだ
けでなく実チップで動作を確認したい回路、ディレイ等
の実製品で調整が必要な回路、仕様変更があり得る回路
等をFPGA13で実現する。
【0019】このことにより、動作スピード、ゲート
数、ファンアウトはマスクドGAのレベルとしながら、
回路変更時は外部接続されたROM14を交換するか、或
いは内部の配線情報を書換えることにより、期間、開発
費はFPGAのレベルに抑えることが可能となり、回路
変更時にASICチップ11自体を変更する必要がなくな
る。
【0020】また、ASIC全体としては同様の機能を
有しながら、軽微な機能のみが異なるASICが少量ず
つ多品種に渡って必要な場合にも、ROM14のみを変更
することで1種類のASICチップ11で対応することが
できる。次いで上記一実施例の他の構成例を図2,図3
を用いて説明する。
【0021】図2は上記図1のASICチップ11のマス
クドGA12に電源電圧VL を、FPGA13に上記電源電
圧VL より高い電源電圧VH を別系統でそれぞれ供給す
る場合を他の構成例として示すものである。
【0022】一般にFPGAはマスクドGAに比して動
作スピードの点で劣るため、マスクドGA12に供給する
電源電圧VL より高い電源電圧VH をFPGA13へ供給
し、FPGA13を高速動作させれば、ASICチップ11
全体としての動作スピードを向上することができる。
【0023】また、マスクドGA12とFPGA13それぞ
れに供給する電圧値を予め決定しておき、それぞれ決定
した電圧値で最適化したマスタを用いて素子パターンを
形成しておけば、さらなる高速動作が可能となる。
【0024】さらに、回路の変更の有無より消費電力の
点を優先して考えて、高速動作する回路をマスクドGA
12に、低速で動作させる回路をFPGA13に配置し、か
つマスクドGA12に供給する電源電圧をFPGA13に供
給する電源電圧より低く設定すれば、ASICチップ11
全体の消費電力を低く均一化することが可能となり、回
路の動作上の信頼性を確保することができる。
【0025】また図3は、図1のASICチップ11に対
して複数、例えば2つのROM14a,14bを設け、これ
らROM14a,14bの一方を切換選択するためのROM
選択部21をASICチップ11内に設けるようにした場合
を他の構成例として示すものである。
【0026】ROM選択部21は、ASICチップ11外部
から与えられるROM選択信号CSに応じてROM14a
へのイネーブル信号CAあるいはROM14bへのイネー
ブル信号CBを送出する。
【0027】ROM14a,14bは、共にFPGA13とデ
ータライン(D)及びクロックライン(CK)で接続さ
れており、それぞれFPGA13で実現させるための異な
る回路の配線情報をデータとして記憶している。
【0028】このような構成にあって、ROM選択部21
がROM選択信号CSによりイネーブル信号CA,CB
の一方をオンとすると、オンとされた側のROM14aあ
るいはROM14bが内部に記憶している配線情報をFP
GA13へ読出し、所望する回路を実現するものである。
【0029】ROM14aに記憶されている配線情報とR
OM14bに記憶されている配線情報は異なるものであ
り、したがってROM14aが選択された場合とROM14
bが選択された場合とではFPGA13で実現される回路
の構成が異なる。そのため、外部からROM選択部21へ
のROM選択信号CSを切換えるだけで、FPGA13で
実現する回路の構成を簡単に変更することができる。
【0030】さらに、この図3の構成から派生して、マ
スクドGAを有さないFPGAチップに対してそれぞれ
配線情報を記憶した複数のROMを選択的に接続するこ
とが考えられる。以下、これを本発明の他の実施例とし
て図4により説明する。
【0031】図4はその基本的な概念を示すもので、31
がASICチップである。このASICチップ31は、S
RAM型のFPGA32とROM選択部33が設けられ、こ
れらFPGA32とROM選択部33に対して配線情報を記
憶した不揮発メモリとしての複数、例えば2つのROM
34a,34bが外部接続される。
【0032】ROM選択部33は、ASICチップ31外部
から与えられるROM選択信号CSに応じてROM34a
へのイネーブル信号CAあるいはROM34bへのイネー
ブル信号CBを送出する。
【0033】ROM34a,34bは、共にFPGA32とデ
ータライン(D)及びクロックライン(CK)で接続さ
れており、それぞれFPGA32で実現させるための異な
る回路の配線情報をデータとして記憶している。
【0034】このような構成にあっては、FPGA32が
ROM選択信号CSによりイネーブル信号CA,CBの
一方をオンとすると、オンとされた側のROM34aある
いはROM34bが内部に記憶している配線情報をFPG
A32へ読出し、所望する回路を実現する。ROM34aに
記憶されている配線情報とROM34bに記憶されている
配線情報は異なるものであり、したがってROM34aが
選択された場合とROM34bが選択された場合とではF
PGA32で実現される回路の構成が異なる。そのため、
外部からFPGA32へのROM選択信号CSを切換える
だけで、FPGA32で実現する回路の構成を簡単に変更
することができ、ROMの差替えや書換えの作業を行な
う必要がなくなる。
【0035】
【発明の効果】以上に述べた如く本発明によれば、マス
クドゲートアレイの有する、動作スピードが高く、ゲー
ト数が多い等の利点と、FPGAの有する、ユーザの手
元で所望の回路をプログラム可能であるという利点を共
に活かすことが可能なゲートアレイ回路を提供すること
ができる。
【0036】また本発明によれば、従来はFPGAで実
現する回路を変更する度に配線情報を記憶したROMチ
ップを人手で交換していたが、その手間を省くことがで
き、上記回路の変更を容易に行なうことが可能なゲート
アレイ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る基本概念を示すブロッ
ク図。
【図2】同実施例の他の構成例を示すブロック図。
【図3】同実施例の他の構成例を示すブロック図。
【図4】本発明の他の実施例に係る基本概念を示すブロ
ック図。
【符号の説明】
11,31…ASICチップ、12…マスクドGA、13,32…
FPGA、14,14a,14b,34a,34b…ROM、21,
33…ROM選択部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスクドゲートアレイとSRAM型のF
    PGAとを同一集積回路内に設け、上記SRAM型のF
    PGAの配線情報を記憶したROMを上記集積回路に接
    続してなることを特徴とするゲートアレイ回路。
  2. 【請求項2】 上記マスクドゲートアレイとFPGAと
    で異なる電圧の電源端子を設けたことを特徴とする請求
    項1記載のゲートアレイ回路。
  3. 【請求項3】 上記マスクドゲートアレイとFPGAと
    で予め異なった供給電圧で最適化した素子パターンのマ
    スタを有することを特徴とする請求項2記載のゲートア
    レイ回路。
  4. 【請求項4】 上記ROMはそれぞれ上記SRAM型の
    FPGAに対する異なる配線情報を記憶した複数個から
    なり、 上記マスクドゲートアレイ及びFPGAと同一集積回路
    内に設けられ、上記複数のROMのいずれか1つを選択
    して上記FPGAと接続する切換選択手段を備えたこと
    を特徴とする請求項1記載のゲートアレイ回路。
  5. 【請求項5】 SRAM型のFPGAと、 それぞれ上記SRAM型のFPGAに対する異なる配線
    情報を記憶した複数のROMと、 上記FPGAと同一集積回路内に設けられ、上記複数の
    ROMのいずれか1つを選択して上記FPGAと接続す
    る切換選択手段とを具備したことを特徴とするゲートア
    レイ回路。
JP5977793A 1993-03-19 1993-03-19 ゲートアレイ回路 Pending JPH06275718A (ja)

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