JPH0681034B2 - Logic LSI - Google Patents

Logic LSI

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JPH0681034B2
JPH0681034B2 JP59054203A JP5420384A JPH0681034B2 JP H0681034 B2 JPH0681034 B2 JP H0681034B2 JP 59054203 A JP59054203 A JP 59054203A JP 5420384 A JP5420384 A JP 5420384A JP H0681034 B2 JPH0681034 B2 JP H0681034B2
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power supply
ntl
logic
layer
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恒夫 三谷
修一 石井
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Hitachi Ltd
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/082Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using bipolar transistors
    • H03K19/086Emitter coupled logic

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] この発明は、信号形成技術さらにはマスタスライス法に
より形成されるゲートアレイのようなLSI(大規模集積
回路)における信号形成回路に適用して特に有効な技術
に関し、例えばノン・スレッショールド・ロジック回路
を基本回路とする論理LSIにおけるクロック形成回路に
利用して有効な技術に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention is particularly effective when applied to a signal forming circuit in an LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as a gate array formed by a master slice method. The present invention relates to a technique effective for use in, for example, a clock forming circuit in a logic LSI having a non-threshold logic circuit as a basic circuit.

[背景技術] 従来、例えばマスタスライス法により形成される論理LS
I(以下マスタスライスLSIと称する)を構成する基本回
路として、ECL(エミッタ・カップルド・ロジック)回
路や、第1図に示すようなノン・スレッショールド・ロ
ジック回路(以下NTL回路と称する)が提案されてい
る。
BACKGROUND ART Conventionally, for example, a logical LS formed by a master slice method.
ECL (emitter coupled logic) circuits and non-threshold logic circuits (hereinafter referred to as NTL circuits) as shown in FIG. 1 are used as basic circuits constituting I (hereinafter referred to as master slice LSI). Is proposed.

第1図において、Q1は入力トランジスタで、この入力ト
ランジスタQ1のコレクタは抵抗R1を介して電源電圧VCC
(グランドレベル)に、また、入力トランジスタQ1のエ
ミッタは抵抗R2を介して例えば−2Vのような電源電圧V
EEiに接続される。そして、入力トランジスタQ1のベー
スに入力電圧Vinが供給されるようにされている。Q
2は、上記入力トランジスタQ1のコレクタと抵抗R1との
接続ノードn1の電位をベースに受けて動作される出力ト
ランジスタである。この出力トランジスタQ2とこれのエ
ミッタ側に接続された抵抗R3とによってエミッタフォロ
ワが構成されている。
In FIG. 1, Q 1 is an input transistor, and the collector of this input transistor Q 1 is connected to the power supply voltage V CC via the resistor R 1.
(Ground level), and the emitter of the input transistor Q 1 is connected to the power supply voltage V such as −2V via the resistor R 2.
Connected to EE i. Then, the input voltage Vin is supplied to the base of the input transistor Q 1 . Q
Reference numeral 2 is an output transistor which operates by receiving the potential of a connection node n 1 between the collector of the input transistor Q 1 and the resistor R 1 as a base. The output transistor Q 2 and the resistor R 3 connected to the emitter side of the output transistor Q 2 form an emitter follower.

上記NTL回路は、入力電圧Vinが、例えば−1.4Vから−0.
8Vに向って変化されると、トランジスタQ1に流されるコ
レクタ電流が増加して、ノードn1の電位が抵抗R1の電圧
ドロップにより低下される。そのため、出力トランジス
タQ2が、そのコレクタ電流が減少されるように動作さ
れ、出力電圧Voutが、−0.8Vから−1.4Vに向かって変化
される。このとき、出力電圧Voutは入力電圧Vinの変化
に応答して素早く変化させられる。つまり、NTL回路
は、しきい値電圧を有しないようにされており、これに
よって動作速度がECL回路よりも速くなるようにされて
いる。
The NTL circuit has an input voltage Vin of, for example, −1.4V to −0.
When changed toward 8V, the collector current passed through the transistor Q 1 increases and the potential of the node n 1 is lowered by the voltage drop of the resistor R 1 . Therefore, the output transistor Q 2 is operated so that its collector current is reduced, and the output voltage Vout is changed from −0.8V to −1.4V. At this time, the output voltage Vout is quickly changed in response to the change of the input voltage Vin. That is, the NTL circuit is designed not to have a threshold voltage, and thereby the operating speed is made faster than that of the ECL circuit.

なお、図面には入力トランジスタQ1が一つのみ示されて
いるが、マスタスライスLSIでは、一般に上記抵抗R1とR
2との間にトランジスタQ1と並列に、複数個の入力トラ
ンジスタが用意されていて、多入力NORゲートに構成さ
れる。また、エミッタフォロワのトランジスタ、抵抗を
複数個用意することによって、多出力ゲートに構成され
る。
Although only one input transistor Q 1 is shown in the drawing, in the master slice LSI, the resistors R 1 and R 1 are generally used.
A plurality of input transistors are provided in parallel with the transistor Q 1 between the two and configured as a multi-input NOR gate. In addition, a multi-output gate is formed by preparing a plurality of emitter follower transistors and resistors.

しかしながら、ECL回路(もしくはCML回路)は、周知の
ように出力信号として、オア(OR)出力の他にノア(NO
R)出力が得られるのに対し、第1図に示すNTL回路で
は、ノア出力しか取り出せない。そのため、NTL回路を
基本回路とするマスタスライスLSI内において、互いに
逆相関係にある相補的な信号、例えばクロックCK,▲
▼を必要とするような場合には、第2図に示すよう
に、2つのNTL回路G1,G2を使って、一方のNTL回路G1
ら出力されるクロック▲▼を他方のNTL回路G2で反
転させることによって、相補的な信号▲▼とCKを発
生させざるを得なかった。
However, as is well known, the ECL circuit (or CML circuit) outputs an NOR signal (NO) in addition to the OR (OR) output as an output signal.
R) output is obtained, whereas the NTL circuit shown in FIG. 1 can take out only NOR output. Therefore, in a master slice LSI whose basic circuit is an NTL circuit, complementary signals such as clock CK,
When ▼ is required, as shown in FIG. 2, two NTL circuits G 1 and G 2 are used, and the clock ▲ ▼ output from one NTL circuit G 1 is used for the other NTL circuit G 1. By inverting with G 2 , complementary signals ▲ ▼ and CK had to be generated.

しかし、上記のようにNTL回路G1,G2を2段接続して相補
的な信号▲▼,CKを形成すると、後段のNTL回路G2
おけるゲート遅延によって、信号CKの立下がりと立上が
りの信号▲▼よりもゲート遅延時間分だけ遅れて、
2つの信号間のスキューが大きくなってしまう。その結
果、信号のサイクルをあまり小さくすることができない
ので、この信号(クロック)によって動作される論理回
路の動作速度も速くすることができず、マスタスライス
によって構成される論理LSIの高速化の妨げとなってい
た。
However, when the NTL circuits G 1 and G 2 are connected in two stages to form complementary signals ▲ ▼ and CK as described above, the gate delay in the NTL circuit G 2 in the subsequent stage causes the signal CK to fall and rise. Delayed from the signal ▲ ▼ by the gate delay time,
The skew between the two signals becomes large. As a result, the cycle of the signal cannot be reduced so much that the operation speed of the logic circuit operated by this signal (clock) cannot be increased, which impedes the speedup of the logic LSI configured by the master slice. It was.

[発明の目的] この発明の目的は、NTL回路を基本回路とするマスタス
ライスLSIにおいて、相補的な信号を形成する場合に、
信号のスキューを小さくさせ、これによって高速動作可
能な論理LSIを提供できるようにすることにある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a complementary signal in a master slice LSI having an NTL circuit as a basic circuit.
It is intended to provide a logic LSI capable of operating at high speed by reducing signal skew.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述およ添附図面から明らかにな
るであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

[発明の概要] 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
を説明すれば、下記のとおりである。
[Outline of Invention] The outline of a typical invention disclosed in the present application will be described below.

すなわち、NTL回路を基本回路とするマスタスライスLSI
において、隣接して設けられた複数個のNTL回路を構成
するための素子を使って一つのECL回路を構成し、このE
CL回路に基準の信号を入れてオア出力側のエミッタフォ
ロワとノア出力側のエミッタフォロワとから、それぞれ
互いに逆相関係の相補的信号を取り出すようにすること
によって、相補的な2つの信号のスキューを少なくし、
これによって、例えば内部ロジック回路を動作させるク
ロックを形成した場合に、スキューの少ない分だけクロ
ックサイクルを短くしてLSIを高速動作させることがで
きるようにするという上記目的を達成するものである。
That is, a master slice LSI whose basic circuit is the NTL circuit
In the above, a single ECL circuit is formed by using the elements for forming a plurality of NTL circuits provided adjacent to each other.
Skew between two complementary signals by inserting a reference signal into the CL circuit and extracting complementary signals in opposite phase relationship from the OR output side emitter follower and the NOR output side emitter follower, respectively. Less,
Thus, for example, when a clock for operating the internal logic circuit is formed, the clock cycle is shortened by a small amount of skew so that the LSI can operate at high speed.

[実施例] この実施例では、第1図に示すような入力トランジスタ
Q1と並列に3個の入力トランジスタが接続されてなる3
入力ノアゲート回路を構成可能なNTL回路が内部ロジッ
ク回路の基本回路として使用され、これによってマスタ
スライスLSIが構成されるようになっている。すなわ
ち、単結晶シリコンのような半導体チップ上には、第1
図のようなNTL回路を構成するトランジスタQ1,Q2および
抵抗R1〜R3となるべき素子が、一つの矩形状の単位セル
領域内に形成されている。そして、この単位セル領域CC
が、第3図に示すように4個対称的に配設されてブロッ
クBが構成され、このブロックBがマトリックス状に配
設されることにより、内部ロジック回路部が構成される
ようになっている。
Example In this example, an input transistor as shown in FIG. 1 is used.
Three input transistors connected in parallel with Q 1 3
An NTL circuit that can configure an input NOR gate circuit is used as a basic circuit of an internal logic circuit, and thereby a master slice LSI is configured. That is, on a semiconductor chip such as single crystal silicon, the first
Elements to be transistors Q 1 and Q 2 and resistors R 1 to R 3 that form the NTL circuit as shown in the figure are formed in one rectangular unit cell region. And this unit cell area CC
However, as shown in FIG. 3, four blocks are symmetrically arranged to form a block B, and by arranging the blocks B in a matrix, an internal logic circuit section is formed. There is.

上記ブロックBは、4個のNTL基本回路セルにより構成
されているため、それらの内部のトランジスタ素子と抵
抗素子を使って、マスタスライスによる配線形成時に適
当な素子間を接続してやることにより、例えば第4図に
示すようなECL回路を容易に構成することができる。
Since the block B is composed of four NTL basic circuit cells, the internal elements of these blocks are used to connect appropriate elements during wiring formation by the master slice. An ECL circuit as shown in FIG. 4 can be easily constructed.

この実施例では、このようにして4個のNTL基本回路を
使って第4図に示すようなECL回路を構成し、その入力
トランジスタQ11〜Q13に例えば基準クロックCK0を入れ
てやり、オア側のエミッタフォロワEF1からクロックCK
を取り出すとともに、ノア側のエミッタフォロワEF2
らクロック▲▼を取り出して、内部ロジック回路部
内に構成されたフリップフロップのような回路に供給す
るようになっている。しかして、ECL回路では、オア側
とノア側とで素子の接続構成が、対称的であるため、ゲ
ート遅延時間も同じになる。
In this embodiment, an ECL circuit as shown in FIG. 4 is constructed by using the four NTL basic circuits in this way, and the reference clock CK 0 is input to the input transistors Q 11 to Q 13 of the ECL circuit, Clock CK from the emitter follower EF 1 on the OR side
In addition to taking out the clock, the clock ▲ ▼ is taken out from the emitter follower EF 2 on the NOR side and supplied to a circuit such as a flip-flop configured in the internal logic circuit section. However, in the ECL circuit, since the connection configurations of the elements on the OR side and the NOR side are symmetrical, the gate delay time is also the same.

従って、このようにECL回路を用いて、互いに逆相関の
2つの相補的信号(クロック)CK,▲▼を形成すれ
ば、第2図に示したように、NTLゲート回路G1,G2を2段
接続してクロックCKと▲▼を形成する場合に比べ
て、信号のスキューが少なくなり、その分クロックサイ
クルを短くしてやることができる。
Therefore, if two complementary signals (clocks) CK, ▲, which are anti-correlated with each other are formed by using the ECL circuit as described above, the NTL gate circuits G 1 and G 2 can be formed as shown in FIG. Compared with the case where two stages are connected to form the clock CK and ▲ ▼, the signal skew is reduced, and the clock cycle can be shortened accordingly.

しかも、上記のようなクロックCK,▲▼を形成するE
CL回路は、マスタスライスLSIの内部ロジック回路部内
の任意の箇所に適当な数だけ構成してやることができ
る。
Moreover, E that forms the clock CK, ▲ ▼ as described above
The CL circuit can be configured in an appropriate number at any place in the internal logic circuit section of the master slice LSI.

また、上記の場合、クロック形成回路は複数個のフリッ
プフロップやゲート回路に対して共通に設けられる。そ
のため、エミッタフォロワEF1やEF2に流される電流の大
きさが異なってくる。そこで、負荷電流の大きさに応じ
て、各基本回路セルCC内の出力トランジスタとなる素子
や抵抗素子を適当な数だけ組み合せて、第4図に示され
ているエミッタフォロワEF1とEF2の出力トランジスタQ
21,Q22と抵抗R31,R32を形成して、電流密度が一定にな
るようにする。
Further, in the above case, the clock forming circuit is commonly provided for a plurality of flip-flops and gate circuits. Therefore, the magnitude of the current flowing through the emitter followers EF 1 and EF 2 will be different. Therefore, depending on the magnitude of the load current, combine the appropriate number of elements and resistance elements that will be the output transistors in each basic circuit cell CC, and use the emitter followers EF 1 and EF 2 shown in FIG. Output transistor Q
21 and Q 22 and resistors R 31 and R 32 are formed so that the current density becomes constant.

上記の場合、各NTL基本回路セルCC内に、予めファンア
ウト数、すなわち負荷電流の大きさによってエミッタフ
ォロワ出力トランジスタQ2や抵抗R3の大きさを変えるこ
とができるように、これらのトランジスタや抵抗を構成
するための素子を複数個設けておくことが考えられる。
従って、このように各基本回路セル内に予め複数個用意
されたトランジスタや抵抗を利用して、上記のごとくEC
L回路からなるクロック形成回路を構成するトランジス
タQ21,Q22や抵抗R31,R32の大きさを変えてやるようにす
れば、電流密度等の制御性の良い設計が行なえる。
In the above case, in each NTL basic circuit cell CC, the size of the emitter follower output transistor Q 2 and the resistor R 3 can be changed in advance depending on the number of fan-outs, that is, the size of the load current. It is conceivable to provide a plurality of elements for forming a resistor.
Therefore, using a plurality of transistors and resistors prepared in advance in each basic circuit cell as described above, the EC
If the sizes of the transistors Q 21 and Q 22 and the resistors R 31 and R 32 that form the clock forming circuit including the L circuit are changed, a design with good controllability such as current density can be performed.

なお、第4図に示されているトランジスタQ3やQ4にベー
ス電位を与えるための抵抗分割回路に設けられているダ
イオードD1は、いずれかの基本回路セル内のバイポーラ
トランジス(例えばQ1)を使って、そのベース・コレク
タ間を短絡し、ベース・エミッタ間のPN接合を利用する
ことで構成することができるので、特別にダイオード素
子を予め各基本回路セル内に設けておく必要がないこと
はいうまでもない。
It should be noted that the diode D 1 provided in the resistance division circuit for applying the base potential to the transistors Q 3 and Q 4 shown in FIG. 4 is a bipolar transistor (for example, Q 1 ) Is used to short-circuit the base-collector and use the PN junction between the base-emitter, it is necessary to specially provide a diode element in advance in each basic circuit cell. It goes without saying that there is no such thing.

ところで、上記のようにして、NTL基本回路セルを使っ
て、第4図のようなECL回路を構成する場合、その電源
電圧VEEの引込みが問題となる。つまり、第1図のよう
なNTL回路では、−2Vのような比較的低い電源電圧VEEi
があればよいので、NTL回路のみで内部ロジック回路を
構成する場合には、電源電圧VCCを供給する電源ライン
とともに、電源電圧VEEiを供給する電源ラインを設けて
やればよかった。これに対し、上記実施例のクロック形
成回路(第4図)では、VEEiよりも低い−3Vのような電
圧VEEを供給する必要がある。しかも、前述したごとく
クロック形成回路を内部ロジック回路部内の任意の箇所
に構成できるようにするには、予め電源電圧VEEを供給
するVEEラインも、VCCラインと同様に内部ロジック回路
部内に適当な間隔で、しかも他の電源ライン等と短絡さ
れないように配設してやる必要がある。
By the way, when the NTL basic circuit cell is used to form the ECL circuit as shown in FIG. 4 as described above, the pull-in of the power supply voltage V EE becomes a problem. That is, in the NTL circuit as shown in FIG. 1, a relatively low power supply voltage V EE i such as −2 V
Therefore, when the internal logic circuit is composed of only the NTL circuit, it suffices to provide a power supply line for supplying the power supply voltage V CC and a power supply line for supplying the power supply voltage V EE i. On the other hand, in the clock forming circuit (FIG. 4) of the above-mentioned embodiment, it is necessary to supply the voltage V EE such as −3V which is lower than V EE i. Moreover, as described above, in order to be able to configure the clock forming circuit at any location in the internal logic circuit section, the V EE line that supplies the power supply voltage V EE in advance must be provided in the internal logic circuit section as well as the V CC line. It is necessary to arrange them at appropriate intervals so that they are not short-circuited with other power supply lines or the like.

第5図には、そのような電源ラインのレイアウト方式の
一実施例が示されている。
FIG. 5 shows an embodiment of such a power line layout method.

なお、この実施例では、内部ロジック回路部内でのロジ
ック動作に伴なう局所的な電流の増大、減少を、内部ロ
ジック回路部全体で相互に補ってなることにより、内部
ロジック回路部の電源電圧の変動を抑えるような工夫も
なされている。すなわち、論理LSIの内部ロジック回路
部では、回路のロジック動作に伴なって局所的に大きな
電流が流され、その回路が接続されているVCCラインやV
EEiラインにノイズが発生することがある。しかして、
内部ロジック回路部内において、局所的な電流の増大減
少があったとしても、全体としての平均的な電流はほぼ
一定であることが多い。
In this embodiment, the local increase / decrease in the current due to the logic operation in the internal logic circuit section is mutually compensated by the entire internal logic circuit section. It is also devised to suppress fluctuations in the. That is, in the internal logic circuit part of the logic LSI, a large current is locally flowed along with the logic operation of the circuit, and the V CC line or V
Noise may occur on the EE i line. Then,
Even if there is a local increase / decrease in current in the internal logic circuit section, the average current as a whole is almost constant in many cases.

そこで、この実施例では、第5図に示すように内部ロジ
ック回路部ILC内にVCCラインLCとVEEiラインLiを格子状
に配設することによって、局所的な電流の増大、減少を
全体で相互に補うことができるようにされている。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, by arranging the V CC line L C and the V EE i line Li in a grid pattern in the internal logic circuit unit ILC, the local current is increased or decreased. It is designed to be able to complement each other as a whole.

内部ロジック回路部ILC内には、前述したように、4個
のNTL基本回路セルCCが互いに隣接して配設されてなる
第3図のようなブロックBが、マトリックス状に配設さ
れている。VGR1〜VGRnおよびVGL1〜VGLnは、外部から供
給される電源電圧VEEに基づいてNTL回路に必要な電圧V
EEiを発生する電源回路である。この電源回路VGR1〜VGR
nおよびVGL1〜VGLnは、内部ロジック回路部ICLの両側
に、各ブロック列B11,B12,‥‥B1m;B21,B22,‥‥B2m;〜
Bn1,Bn2,‥‥Bnmに対応してそれぞれ設けられている。
In the internal logic circuit unit ILC, as described above, the blocks B as shown in FIG. 3 in which four NTL basic circuit cells CC are arranged adjacent to each other are arranged in a matrix. . VGR 1 to VGRn and VGL 1 to VGLn are the voltage V NT required for the NTL circuit based on the externally supplied power supply voltage V EE.
It is a power supply circuit that generates EE i. This power supply circuit VGR 1- VGR
n and VGL 1 to VGLn are located on both sides of the internal logic circuit unit ICL, and each block row B 11 , B 12 , ... B 1 m; B 21 , B 22 ... B 2 m;
Bn 1 , Bn 2 , ... Bnm are provided corresponding to each.

また、上記各ブロック列に対応して、電源電圧VCCを供
給する電源ラインLc1〜Lcnと電源電圧VEEiを供給する電
源ラインLi1〜Linが横方向に配設されている。また、上
記各電源ラインLc1〜Lcn間を接続するラインlc1〜lckお
よび電源ラインLi1〜Lin間を接続するラインli1〜lik
が、それぞれ縦方向に交互に配設され、各々対応するラ
インとの交叉点で横方向の電源ラインLc,Liに短絡され
ている。これによって、内部ロジック回路部ILC内に格
子状に配設された電源ライン網が形成される。この場
合、電源ラインLc1〜Lcnとli1〜likとの短絡および電源
ラインLi1〜Linとlc1〜lckとの短絡を防止するため、特
に制限されないが、アルミの三層配線技術が適用され、
電源ラインLc1〜LcnとLi1〜Linは三層目のアルミニウム
層によって形成され、ラインlc1〜lckとli1〜likは二層
目のアルミニウム層によって形成され、各々の交叉点で
はスルーホールを介して接続がなされている。
Further, power supply lines Lc 1 to Lcn for supplying the power supply voltage V CC and power supply lines Li 1 to Lin for supplying the power supply voltage V EE i are arranged in the lateral direction corresponding to each of the block columns. The line connecting the line lc 1 ~lck and power lines Li 1 ~Lin for connecting the respective power lines Lc 1 ~Lcn li 1 ~lik
Are alternately arranged in the vertical direction, and are short-circuited to the power supply lines Lc, Li in the horizontal direction at intersections with the corresponding lines. As a result, a power supply line network arranged in a grid pattern is formed in the internal logic circuit unit ILC. In this case, to prevent a short circuit between the power supply lines Lc 1 to Lcn and li 1 to lik and a short circuit between the power supply lines Li 1 to Lin and lc 1 to lck, although not particularly limited, aluminum three-layer wiring technology is applied. Is
The power supply lines Lc 1 to Lcn and Li 1 to Lin are formed by the third aluminum layer, and the lines lc 1 to lck and li 1 to lik are formed by the second aluminum layer, and through holes are formed at each intersection. Is connected via.

そして、上記電源ラインLc1〜Lcnの一部(図面ではL
c2)を置き換えた形で、電源電圧VEEを供給する電源ラ
インLEEが、三層目のアルミによって適当な電源回路内
から引き出されて横方向に形成されている。この電源ラ
インLEEが各ブロック列に対し適当な間隔で複数本形成
されることにより、内部ロジック回路部ILC内の所望の
箇所に、第4図に示されているようなクロック形成回路
を構成できるようにされている。
Then, a part of the above power lines Lc 1 to Lcn (L in the drawing
c 2) in the form of replacing the power supply voltage V EE power line L EE supplies is formed laterally drawn from a suitable power supply circuit by a third layer of aluminum. By forming a plurality of power supply lines L EE at appropriate intervals for each block row, a clock forming circuit as shown in FIG. 4 is formed at a desired position in the internal logic circuit section ILC. It is made possible.

ただしこの場合、電源ラインLEEは、−3Vのような電源
電圧VEEを供給するものであるので、−2Vのような電源
電圧VEEiや0Vのような電源電圧VCCとは分離する必要が
あり、二層目のアルミからなる上記電源ラインlc1〜lck
やli1〜likとは接続されないようになっている。また、
横方向に形成された電源電圧VEEを供給する電源ラインL
EEから、クロック形成回路を構成する素子への電源電圧
の引き込みは、電源ラインLc1〜LcnやLi1〜linから各NT
L回路内へ電源電圧の引き込みと同じように、二層目の
アルミと一層目のアルミを使って行なわれる。
However, in this case, since the power supply line L EE supplies the power supply voltage V EE such as −3 V, it is separated from the power supply voltage V EE i such as −2 V and the power supply voltage V CC such as 0 V. It is necessary to use the above power supply line lc 1 -lck made of the second layer of aluminum
And li 1 ~ lik are not connected. Also,
Power supply line L that supplies the power supply voltage V EE formed in the lateral direction
The power supply voltage is drawn from EE to the elements that make up the clock generation circuit by each power line Lc 1 to Lcn or Li 1 to lin.
Similar to pulling the power supply voltage into the L circuit, it is performed by using the aluminum of the second layer and the aluminum of the first layer.

一方、各NTL回路内の素子間およびNTL回路間を接続する
信号線は、主として一層目のアルミと二層目のアルミに
よって行なわれる。なお、上記横方向の電源ラインLc,L
iおよびLEEや縦方向の電源ラインlc,liは、三層目と二
層目のアルミによってそれぞれ形成されているため、上
記NTL基本回路セルからなるブロックBの上方に配設さ
せることができる。これに対し、一層目のアルミからな
る信号線は、素子領域に直接接触させるおそれがあるの
で、NTL基本回路セルの上に自由に配設することはでき
ない。そこで、各セル間を接続する信号線の配設領域を
確保するため、上記実施例では、各ブロック列B11‥‥B
1m:B21‥‥B2m;〜Bn1‥‥Bnm間に、適当な幅を有する配
線領域が設けられている。
On the other hand, the signal lines connecting the elements in each NTL circuit and the NTL circuits are mainly made of aluminum in the first layer and aluminum in the second layer. In addition, the horizontal power lines Lc, L
Since i and L EE and the vertical power supply lines lc and li are respectively formed by the third and second layers of aluminum, they can be arranged above the block B including the NTL basic circuit cells. . On the other hand, since the signal line made of aluminum in the first layer may directly contact the element region, it cannot be freely arranged on the NTL basic circuit cell. Therefore, in order to secure a region for arranging the signal line connecting between the cells, in the above embodiment, each block row B 11 ...
A wiring region having an appropriate width is provided between 1 m: B 21 ... B 2 m; ~ Bn 1 ... Bnm.

[効果] NTL回路を基本回路とするマスタスライスLSIにおいて、
隣接して設けられた複数個のNTL基本回路セル内の素子
を使って一つのECL回路を構成し、このECL回路に基準の
信号を入れてオア出力側のエミッタフォロワとノア出力
側のエミッタフォロワとから、それぞれ互いに逆相関係
の相補的信号を取り出すように構成してなるので、相補
的な2つの信号のスキューが少なくなるという作用によ
り、内部ロジック回路を動作させるクロックを形成した
場合に、スキューの少ない分だけクロックサイクルを短
くしてLSIを高速動作させることができようになるとい
う効果がある。
[Effect] In a master slice LSI whose basic circuit is an NTL circuit,
A single ECL circuit is constructed by using the elements in a plurality of NTL basic circuit cells provided adjacent to each other, and a reference signal is input to this ECL circuit to output an emitter follower on the OR output side and an emitter follower on the NOR output side. Therefore, since complementary signals having mutually opposite phase relations are taken out, the skew of the two complementary signals is reduced, and when a clock for operating the internal logic circuit is formed, There is an effect that it becomes possible to operate the LSI at high speed by shortening the clock cycle as much as the skew is small.

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、本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。例えばクロックを形成す
るECL回路の構成は第4図のものに限らず、種々の変形
例が考えられる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor. For example, the configuration of the ECL circuit that forms the clock is not limited to that shown in FIG. 4, and various modifications can be considered.

第4図のQ3ベース、Q4ベースに与える電圧も各ECL回路
内で抵抗、ダイオードにより発生させるのではなく、LS
I周辺に一個または複数個の電源回路を構成し、内部ロ
ジック回路部ILC内に電源配線を設けて各ECL回路のQ3
ース、Q4ベースに供給することも考えられる。
The voltage applied to the Q 3 base and Q 4 base in Fig. 4 is not generated by resistors or diodes in each ECL circuit, but by LS.
Constitute one or more of the power supply circuit to the peripheral I, Q 3 bases of the ECL circuit is provided power supply wiring to the internal logic circuit unit ILC, it is conceivable to supply the Q 4 base.

各種電源電圧も電源回路を用いず、外部から直接与える
ことも考えられる。
Various power supply voltages may be directly applied from the outside without using the power supply circuit.

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

第1図は、マスタスライスLSIのロジック部の基本回路
となるNTL回路の一例を示す回路図、 第2図は、NTL回路を使ったクロック形成回路の構成例
を示す構成図、 第3図は、本発明を適用したマスタスライスLSIのロジ
ック部の基本構成の一例を示す説明図、 第4図は、ECL回路を用いたクロック形成回路の構成例
を示す回路図、 第5図は、内部ロジック回路部の電源ラインのレイアウ
ト方式の一例を示す平面説明図である。 Q1,Q11〜Q13……入力トランジスタ、Q2,Q21,Q22……エ
ミッタフォロワ出力トランジスタ、EF1,EF2……エミッ
タフォロワ、CC……NTL基本回路セル、B……ブロッ
ク、VGR1〜VGRn,VGL1〜VGLn……電源回路、Lc1〜Lcn…
…電源ライン(VCCライン)、Li1〜Lin……電源ライン
(VEEiライン)、LEE……電源ライン(VEEライン)。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of an NTL circuit which is a basic circuit of a logic unit of a master slice LSI, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of a clock forming circuit using the NTL circuit, and FIG. An explanatory diagram showing an example of a basic configuration of a logic unit of a master slice LSI to which the present invention is applied, FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a clock forming circuit using an ECL circuit, and FIG. 5 is an internal logic. It is a plane explanatory view showing an example of a layout method of a power supply line of a circuit part. Q 1, Q 11 ~Q 13 ...... input transistor, Q 2, Q 21, Q 22 ...... emitter follower output transistors, EF 1, EF 2 ...... emitter follower, CC ...... NTL basic circuit cells, B ...... block , VGR 1 to VGRn, VGL 1 to VGLn ... Power supply circuit, Lc 1 to Lcn ...
… Power line (V CC line), Li 1 ~ Lin …… Power line (V EE i line), L EE … Power line (V EE line).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 19/00 A 8941−5J 19/173 9383−5J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication location H03K 19/00 A 8941-5J 19/173 9383-5J

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ノン・スレッショールド・ロジック回路を
構成するに必要な素子が作り込まれてなるNTL基本セル
と、それぞれ外部電源端子からの電源電圧に応じて上記
NTL基本セル用電源電圧を形成する複数の電源電圧回路
とを備え、マスタスライス法により結線して所望の論理
機能を実現する論理LSIであって、 横方向に対応する電源回路における同じ機能の出力端子
が、横方向に延長される第3層目アルミニュウム配線に
より接続されてなるとともに、かかる第3層目アルミニ
ュウム配線がスルーホールを介して縦方向の第2層目ア
ルミニュウム層に接続されることよって網目状電源配線
が構成されてなり、 上記NTL基本セルを用いてNTL回路により構成される内部
ロジック部に対する電源供給及び信号供給とが第1層目
と第2層目のアルミニュウム配線層により行われ、 隣接した複数個のNTL基本セルを用いて構成されたエミ
ッタ・カップルド・ロジック回路によって上記内部ロジ
ック部で使用される互いに逆相関係の相補信号が発生さ
れてなるとともに、かかるエミッタ・カップルド・ロジ
ック用の電源供給線が、NTL回路用の前記第3、第1、
第2層目のアルミニュウム配線層からなる電源供給線と
は分離してなる第3層目のアルミニュウム配線層から構
成されていることを特徴とする論理LSI。
1. An NTL basic cell in which elements necessary for constructing a non-threshold logic circuit are formed, and the above-mentioned NTL basic cell depending on a power supply voltage from an external power supply terminal.
A logic LSI that has a plurality of power supply voltage circuits that form the power supply voltage for the NTL basic cell and that realizes the desired logic function by connecting using the master slice method, and outputs the same function in the power supply circuit that corresponds to the horizontal direction. The terminals are connected by the third-layer aluminum wiring extending in the horizontal direction, and the third-layer aluminum wiring is connected to the second-layer aluminum layer in the vertical direction through the through holes. The mesh power supply wiring is configured, and the power supply and the signal supply to the internal logic portion configured by the NTL circuit using the above NTL basic cell are performed by the first and second aluminum wiring layers. , The reverse of each other used in the internal logic section by the emitter coupled logic circuit configured by using multiple adjacent NTL basic cells. With complementary signal relationship is being generated, the power supply line for such emitter-coupled logic is, the third for NTL circuit, first,
A logic LSI characterized in that it is composed of a third-layer aluminum wiring layer separated from a power supply line composed of a second-layer aluminum wiring layer.
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