JPH07161190A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH07161190A
JPH07161190A JP5303725A JP30372593A JPH07161190A JP H07161190 A JPH07161190 A JP H07161190A JP 5303725 A JP5303725 A JP 5303725A JP 30372593 A JP30372593 A JP 30372593A JP H07161190 A JPH07161190 A JP H07161190A
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JP
Japan
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signal
cmos
input
gate
integrated circuit
Prior art date
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Application number
JP5303725A
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English (en)
Inventor
Tomoaki Yabe
友章 矢部
Kouichi Satou
項一 佐藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】CMOS型半導体集積回路の高速、低消費電力
化。 【構成】入力信号Ai(但し0≦i≦N−1)とチップ
イネーブル信号を受け、チップイネーブル時に、前記入
力信号Aiと同相になる出力信号Ai´及び該信号Ai
とは逆相の出力信号/Ai´を生成するN個の入力バッ
ファ回路と、2N個の信号Ai´、/Ai´のうちのM
個の信号Aj(但しAj=Aj´またはAj=/Aj´
の相補信号とし、0≦j≦M−1≦N−1)を受けるC
MOSゲートとを具備し、前記CMOSゲートの電源間
を貫通して流れるリーク電流は、前記信号Ajのすべて
の組み合わせに対して、該信号Ajがすべて低レベルの
ときに最小となり、前記入力バッファ回路は、前記チッ
プイネーブル信号がオフ状態のとき、前記信号Ai´、
/Ai´を低レベルにすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CMOS(相補MO
S)型の半導体集積回路に関し、特に電源電圧1V程度
の低電圧動作に向けて、しきい値電圧を複数種に振り分
けたMOSトランジスタを用い、イネーブル端子を持つ
半導体集積回路に使用される。
【0002】
【従来の技術】この種の先行技術としては、図2のよう
なものが考えられる。この図においてRはアドレス入力
バッファ、Sはプリデコーダである。入力バッファR0
はNORゲート11、インバータ12〜15からなり、
入力バッファR1 はNORゲート16、インバータ17
〜20からなる。
【0003】また、入力アドレスA0 、A1 はそれぞれ
入力バッファR0 、R1 に入力され、バッファR0 はア
ドレスA0 と同相の出力信号A0 ´と逆相の出力信号/
0´(図ではA0 ´の真上にバーが付されている。以
下同様)を生成する。同様にして、バッファR1 はアド
レスA1 を受けて、これと同相の出力信号A1 ´、逆相
の出力信号/A1 ´を生成する。
【0004】ここでNANDゲート11、16に入力さ
れる/CEはチップイネーブル信号で、これは、チップ
ディスエーブル時(/CEが高レベルつまり“H”の
時)に、NORゲート11、16の電源間の貫通電流を
低減する役目を持っている。バッファR0 、R1 で生成
された信号A0 ´、/A0 ´、A1 ´、/A1 ´は、次
にプリデコーダSj(j=0、1、2、3、)に入力さ
れる。プリデコーダSjは2入力NAND型CMOSゲ
ートで構成されている。これらのうちで代表して詳細に
示されたCMOSゲートS0 において、21は電源端子
である。
【0005】ここで図2の回路は、相異なる2種類のし
きい値電圧Vtn1 、Vtn2 を持つNMOSトランジス
タ、同じく相異なる2種類のしきい値電圧Vtp1 、V
tp2 を持つPMOSトランジスタから構成されている。
【0006】即ち、Vtn1 <Vtn2 、|Vtp1 |<|V
tp2 |とする。このことは特に、電源電圧1V付近での
低電圧動作において、回路を高速動作させるために、通
常のしきい値電圧例えばVtn2 =|Vtp2 |=0.8V
のMOSトランジスタのほかに、低しきい値電圧例えば
tn1 =|Vtp1 |=0.5VのMOSトランジスタ
を、回路の一部に導入することが目的(低しきい値電圧
で高速動作)である。
【0007】またこの時、プリデコーダSj(j=0、
1、2、3)を構成するNMOSトランジスタN1、N
2、PMOSトランジスタP1、P2については、NM
OSはしきい値電圧Vtn2 (高い)を持ち、PMOSは
しきい値電圧Vtp1 (低い)を持ち、ゲート、ソース間
電圧|Vgs|=0Vのときのドレイン電流をIp(P
MOS側)、In(NMOS側)とおくと、 Ip>In が満たされるように設定されている(図3参照)。この
ことは特に、電源電圧1V付近での低電圧におけるCM
OSゲートの動作速度を向上させるために、一部のMO
Sトランジスタを低しきい値電圧にしながら、プリデコ
ーダSj(j=0、1、2、3)のうちの非選択状態に
ある3つにおけるリーク電流を抑制するためである。
【0008】しかしながら図2の例では、チップイネー
ブル信号が“H”レベルのスタンバイ時に、例えばデコ
ーダS0 のPMOS側が非導通状態になるため、デコー
ダS0 では、しきい値電圧の高い側のNMOSトランジ
スタN1、N2ではなく、しきい値電圧の低いPMOS
トランジスタP1、P2の方で貫通電流がカットされる
形になり、リーク電流が増大する傾向になるという問題
があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたもので、前述のチップディスエーブル時
に、入力バッファの出力を入力とする一部の回路が、低
しきい値電圧のMOSトランジスタによって貫通電流を
カットするためにリーク電流の増大を招くという問題を
改善し、チップディスエーブル時にチップの消費電流を
小さくできる半導体集積回路を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段と作用】本発明は、入力信
号Ai(但し0≦i≦N−1)とチップイネーブル信号
を受け、チップイネーブル時に、前記入力信号Aiと同
相になる出力信号Ai´及び該信号Aiとは逆相の出力
信号/Ai´を生成するN個の入力バッファ回路と、2
N個の信号Ai´、/Ai´のうちのM個の信号Aj
(但しAj=Aj´またはAj=/Aj´とし、0≦j
≦M−1≦N−1)を受けるCMOSゲートとを具備
し、前記CMOSゲートの電源間を貫通して流れるリー
ク電流は、前記信号Ajの高レベル・低レベルに関する
すべての組み合わせに対して、該信号Ajがすべて低レ
ベルのときに最小となり、前記入力バッファ回路は、前
記チップイネーブル信号がオフ状態のとき、前記信号A
i´、/Ai´を低レベルにすることを特徴とする半導
体集積回路である。
【0011】すなわち本発明は、チップイネーブル時以
外のチップディスエーブル時に、入力バッファ回路の出
力である相補信号群を入力とする次段のCMOSゲート
回路(NMOSトランジスタのしきい値電圧が深く、P
MOSトランジスタのしきい値電圧が浅くなる)を、し
きい値電圧の深いNMOSトランジスタでオフすること
によって、上記CMOSゲートのリーク電流を減らし、
チップディスエーブル時の消費電流を低減するというも
のである。
【0012】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。図1はこの実施例の回路構成図であるが、これは
図2のものと対応させた場合の例であるから、対応部分
には同一符号を用いる。
【0013】図1において、Pはメモリのアドレス入力
バッファ、Sはプリデコーダである。アドレス入力バッ
ファP0 は、NORゲート31〜33、インバータ34
〜39からなり、アドレス入力A0 を受けてチップイネ
ーブル時にアドレスA0 と同相となる出力信号A0 ´、
及びこれとは逆相の出力信号/A0 ´を、信号線群31
へ選択的に出力する。同様にアドレス入力バッファP1
も上記P0 と同様の構成で、このバッファP1 はアドレ
ス入力A1 を受けてチップイネーブル時に、相補出力信
号A1 ´、/A1 ´を、信号線群31へ選択的に出力す
る。
【0014】2入力NANDゲートS0 には、信号線群
31から出力信号A0 ´、A1 ´が、相補MOS素子の
ゲートに選択的に入力される。NANDゲートS1 〜S
3 についても、信号線群31からの入力が異なるだけ
で、ゲートS0 と同様のことがいえる。
【0015】また図1の回路は、図2の場合と同様、低
電圧電源での高速動作のために、2種類のしきい値電圧
tn1 、Vtn2 (Vtn1 <Vtn2 )を持つNMOSトラ
ンジスタと、2種類のしきい値電圧Vtp1 、Vtp2 (V
tp1 <Vtp2 )を持つPMOSトランジスタとで構成さ
れている。
【0016】またプリデコーダSj(この場合はj=
0、1、2、3)において、PMOSトランジスタ、N
MOSトランジスタの静特性も、図2の場合と同様で、
図3に示される通りである。すなわち、PMOSトラン
ジスタP1、P2はしきい値電圧Vtp1 、NMOSトラ
ンジスタN1、N2はしきい値電圧Vtn2 を持ち、|V
tp1 |<Vtn2 で、オフリーク電流はIp>Inとなっ
て、PMOSトランジスタの方が大きくなるように設定
してある。その目的は、集積回路の電源電圧1V付近で
の低電圧におけるCMOSゲートSの動作速度を向上さ
せるために、PMOSトランジスタのしきい値電圧を低
く設定し、かつプリデコーダSj(j=0、1、2、
3)のうち、非選択(2つの入力が一緒に“H”となら
ない)の3つにおけるリーク電流の増加を抑制するため
であり、このことは図2のは場合と同様である。
【0017】本実施例において、図2のものと比べて特
徴的なことは、チップディスエーブル時(/CE=
“H”レベル)に、入力バッファP0 、P1 の相補出力
が皆“L”レベル(低レベル)となるように制御される
ことである。これにより、チップディスエーブル時に
は、プリデコーダSj(j=0、1、2、3)のすべて
が、NMOSトランジスタによってオフされ、オフリー
ク電流の大きなPMOSトランジスタによってオフされ
ることがなくなるので、スタンバイ時(ディスエーブル
時)の消費電流低減化に有効となるものである。
【0018】
【発明の効果】以上説明したごとく本発明によれば、低
電圧電源のCMOS型の集積回路動作の高速化を図るた
め、MOSトランジスタのしきい値電圧を異ならせる場
合において、低消費電力化が可能となる等の利点を有し
た半導体集積回路が提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路構成図。
【図2】本発明に至る改良前の集積回路構成図。
【図3】MOSトランジスタの特性図。
【符号の説明】
P(P0 、P1 )…アドレス入力バッファ、 S(S0 、S1 )…プリデコーダ(CMOSゲート)、 P1、P2…PMOSトランジスタ、N1、N2…NM
OSトランジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8839−5J H03K 19/094 B

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号Ai(但し0≦i≦N−1)とチ
    ップイネーブル信号を受け、チップイネーブル時に、前
    記入力信号Aiと同相になる出力信号Ai´及び該信号
    Aiとは逆相の出力信号/Ai´を生成するN個の入力
    バッファ回路と、2N個の信号Ai´、/Ai´のうち
    のM個の信号Aj(但しAj=Aj´またはAj=/A
    j´とし、0≦j≦M−1≦N−1)を受けるCMOS
    ゲートとを具備し、前記CMOSゲートの電源間を貫通
    して流れるリーク電流は、前記信号Ajの高レベル・低
    レベルに関するすべての組み合わせに対して、該信号A
    jがすべて低レベルのときに最小となり、前記入力バッ
    ファ回路は、前記チップイネーブル信号がオフ状態のと
    き、前記信号Ai´、/Ai´を低レベルにすることを
    特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】前記CMOSゲートを構成するPMOSト
    ランジスタ群とNMOSトランジスタ群とにおいて、該
    NMOSトランジスタ群の方が、ゲート、ソース間電圧
    が零のときのオフ・リーク電流値が小さいことを特徴と
    する請求項1に記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】前記CMOSゲートは1個以上であること
    を特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。
  4. 【請求項4】前記CMOSゲートは、前記信号Ai´、
    /Ai´の内の選択されたものが、PMOSトランジス
    タとNMOSトランジスタとの対として、これら対の選
    択されたものに供給されるCMOS型NANDゲートで
    あることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回
    路。
  5. 【請求項5】前記入力バッファ回路は、メモリにおいて
    信号Aiをアドレス入力とするアドレス入力バッファで
    あり、前記CMOSゲートは、プリデコーダであること
    を特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。
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