JPH07168803A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07168803A
JPH07168803A JP6172694A JP17269494A JPH07168803A JP H07168803 A JPH07168803 A JP H07168803A JP 6172694 A JP6172694 A JP 6172694A JP 17269494 A JP17269494 A JP 17269494A JP H07168803 A JPH07168803 A JP H07168803A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
input
cpu
signal
circuits
Prior art date
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Pending
Application number
JP6172694A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisao Sato
比佐夫 佐藤
Hiroyuki Yamashita
博行 山下
Yoshiyuki Miyayama
芳幸 宮山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH07168803A publication Critical patent/JPH07168803A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】各種応用に適したワンチップマイコンを提供す
る。 【構成】ワンチップマイコンと同一基板上に、ゲ−トア
レイ部と、ゲ−トアレイ部とチップ外部との信号をやり
取りする入出力部と、マイコン部に対して割込みをかけ
ることが可能となるように、ゲートアレイ部に隣接して
設けられた割込み信号の接続端子とを有する。 【効果】ゲ−トアレイ部を目的に応じて配線し、信号を
入出力することにより、マイコンを各種応用に適用させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、とく
にセルベースIC、あるいはASICマイコンと呼ばれ
る、ワンチップマイクロコンピュータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のワンチップマイコンは例えばイン
テル社の1983年版マイクロ・コントローラ・ハンド
ブックの第2章から第4章に示されている、MCS−4
8にみられるように入出力手段としては並列入出力ポー
ト、タイマといった多くの応用分野に共通に利用される
回路を固定的に具備していた。そして、各応用に際して
不足の回路は外部に付加し、マイクロ・コンピュータと
入出力ボートを介して接続していた。
【0003】また、特開昭57−124463号に見ら
れるものは、CPUをコアとして、I/Oポートを有
し、周辺にマスタースライスによりタンダムロジックを
構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術ではワンチップ・マイクロ・コンピュータが持ってい
る入出力機能が不足した場合、あるいはRAM,ROM
を外部に拡張しようとした場合には外部に付加する回路
が増加し、必要なICチップ数も増加し、装置の小型
化、低コスト化を阻んでいた。そこで本発明はこのよう
な問題点を解決するもので、その目的とするところは、
一つの基板上に、マイクロ・コンピュータと有機的に結
合し、かつ多様な応用の各々に最適な機能を持った周辺
回路を具備したワンチップ・マイクロ・コンピュータを
若干のマスクの変更で作成し、安価に供給することにあ
る。
【0005】また特開昭57−124463号によれ
ば、ランダムロジック部から信号を出力することができ
ない。
【0006】
【課題を解決するための手段】1つの基板上にCPUと
入出力手段を具備するワンチップ・マイクロ・コンピュ
ータにおいて、所望の論理を構成可能な基本論理セルを
有するゲ−トアレイ部と、ゲ−トアレイ部とチップ外部
との信号の入出力機能を有する入出力セルと、CPUと
ゲ−トアレイ部、及びゲ−トアレイ部と入出力セルを接
続する配線手段を有することを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明の上記の構成によれば、各々の応用に必
要な回路はGA部を使って作り、その回路を書き込んだ
アルミ配線マスクを使ってICを作成することにより、
CPUをコアとして、各応用に最適な周辺回路の機能を
持った半導体装置を提供できる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の実施例におけるチップのレイ
アウト図である。図中1はシリコン基板、2はRAM、
3はROM、4はCPU部、5は入出力ポートで8ビッ
ト並列入出力ポートであるが、外部にRAM,ROMを
拡張する際にはそれらを繋ぐバス端子となる。6はこれ
らを接続する内部データ・バスである。7はGA部を示
す。7以外の部分はマイクロ・コンピュータ部である。
GA部の中の8が入出力セルで各々パッド8´を持つ。
内部を横方向に並んでいる9がベーシック・セルであ
る。そして、これらの間の領域が配線領域になる。
【0009】本実施例に於けるGA部を更に詳しく述べ
る。
【0010】図2(a)はベーシック・セルの構造図で
ある。図2(b)はその等価回路を示す。本実施例はC
MOS構造である。16はNウェル(上側)とPウェル
(下側)の境を表わす。17はポリシリコン、18はポ
リシリコンとアルミのコンタクト、19はPチャネル拡
散、20はPチャネル拡散とアルミとのコンタクト、2
1,22はNチャネル拡散とそのコンタクト、23は高
電圧側の電源アルミ、24は低電圧側の電源アルミを示
す。等価回路図中の18´,22´,23´,24´は
構造図中の18,20,22,23,24に対応する。
25は3ケのPチャネルMOS型トランジスタ、26は
3ケのNチャネルMOS型トランジスタである。1つあ
るいは複数のベーシック・セルのMOS型トランジスタ
をアルミで接続し、セルと呼ばれる特定の論理機能を持
った最小単価をつくる。セルの例として3入力NAND
の構造図と等価回路図を各々図3(a)と(b)に示
す。図中27の黒い太い線はセルを作るためのアルミ配
線を示す。セルにはインバータ、バッファ、NAND、
NOR、シュミット・トリガを含むインターフェース用
セルラッチ、フリップ・フロップ等があり、ライブラリ
として登録されており、設計に際してはこのライブラリ
から必要な機能を持つセルを指定し、セル間の接続を行
なう。トランジスタの接続、セル間の接続はアルミ配線
で形成される。
【0011】入出力セルはGA部とチップの外との信号
の入出力を行う部分で、図4にその等価回路図を示す。
図中28はパッドで金線等をボンディングすることによ
りチップ外部と接続する。29はPチャネルのMOS型
トランジスタ。30はNチャネルのMOS型トランジス
タ。31はプルアップ抵抗用のPチャネルMOS型トラ
ンジスタで50KΩ程度のオン抵抗を持つ、32はプル
アップ抵抗の使用・不使用を決めるスイッチである。3
3は入力保護抵抗である。34〜36はGA部との接続
端子である。34〜36の接続端子の処理と32のスイ
ッチの開閉により次のような入出力の仕様を選ぶことが
できる。
【0012】入力の仕様:プルアップの有無 31に接続するインターフェイス用セルの選択によりT
TLレベル入力,CMOSレベル入力、シュミット・ト
リガ入力が選べる。
【0013】出力の仕様:コンプリメンタリ、Pチャネ
ル・オープン・ドレイン,Nチャネル・オープン・ドレ
イン,3ステート出力が選択できる。
【0014】次にCPU部とGA部の接続について説明
する。
【0015】図1に示すようにCPU部からGA部には
内部タイミング信号(バーS1,バーS2,バーS3,
バーS4,S2X,S3X)10、リセット信号(バー
RST)11、命令により発生する命令デコーデの出力
信号(MOVGA,MOVAG,SELGX,SELG
Y,IRO,IR1)12が、逆にGA部からCPU部
へは割り込み信号(バーINTRPT)13が接続でき
るよう接続端子がGA部の周辺に配置されている。又、
外部タイミング信号15と入出力ポート回路5の出力
(DB0,DB1……DB7)14と内部バス(U0V
〜U7V)6の接続端子も同様に配置されている。GA
部中の回路はこれら多くの信号とアルミ配線で容易に接
続できるが、これらはGA部を同じシリコン基板上に持
っていることによっている。
【0016】このようにアルミ・マスク1枚を変更する
ことにより、多様な入出力端子を持ち、CPUの各種の
信号で制御された任意の周辺回路を持つワンチップ・マ
イクロ・コンピュータを作ることが可能になる。
【0017】更にGA部とCPU部は上述した多くの信
号により緊密に結合される。例えば1つの命令MOVG
AでCPU部内のレジスタのデータをGA部に渡すこと
ができる。図5(a),(b)にこのタイミング図とG
A部の回路図を示した。図中37はクロック波形、38
は内部タイミング信号バーS4の波形、39は命令MO
VGAによって出力される信号(MOVGA)の波形、
41は内部バスの波形である。MOVGA命令実行中バ
ーS4に同期してレジスタの内容が内部バスに乗るので
38と39からストローグ信号40を作りフリップ・フ
ロップ((6)の43)に読み込む、42はフリップ・
フロップ43の出力波形を示す。MOVGAと同様にM
OVAG,SELGX,SELGYも各々命令MOVG
A,SELGX,SELGYを実行した時に出力される
信号である。これらの命令は命令の実行時間が入出力ポ
ートに対する入出力命令の実行時間より速くできる。こ
れはGA部が内部バスに直接接続できること、更にIC
の内部で信号が伝搬するため遅延が少ないことによって
いる。
【0018】図6に従来技術の一例であるインテル社の
MCSR −48を用い外部にROM,RAM,入出力ポ
ート拡張した応用例の回路図を示した。図中44はワン
チップ・マイクロ・コンピュータ、49はバス線で外部
に拡張されたROM46と入出力付のRAM47を繋い
でいる。バス49はアドレスの送出とデータの転送を時
分割で行う。ALE50はバス49上のアドレスをラッ
チするタイミングを示す信号である。RAM47は内部
にアドレス・ラッチを持っているがROM46はアドレ
ス・ラッチを持たないため外部にラッチ45が必要とな
る。48は入出力ポート回路である。この回路は応用に
よって様々な回路が考えられるが、一般に、IC等の部
品を多く必要とする部分である。このように従来は多く
の外付部品を必要としその結果部品コストが上昇し、更
にプリント基板上の広い面積を占有して装置の小型化を
阻んでいる。
【0019】これに対し、図1に示した本発明の実施例
のワンチップ・マイクロ・コンピュータを利用すれば上
記の欠点を改善できる。図7にその応用例である回路図
を示す。図中54は図1の実施例に示したワンチップ・
マイクロ・コンピュータで46がROM,51がRAM
である。49はROMとRAMを繋ぐデータ・バスであ
る。52はアドレス線で図6に於けるラッチ45をGA
部に作りその出力を入出力セルによりチップの外に引き
出したものである。前述のように入出力ポートDB0〜
DB7はGA部に接続可能であるため、GA部中のアド
レス・ラッチの入出力に繋ぐためICの外部で配続する
必要がなく、入出力セルを効率的に使用できる。このよ
うにして図6に示した応用例では必要だったラッチ用の
ICが不要になった。又、53は入出力ポート回路であ
るが、GA部に回路の一部を作ることにより、外付けす
る部品数を低減したり、あるいは全く無くすことも可能
である。又、CPU部はGA部を専用の命令により高速
に制御できるため高速の入出力処理も可能である。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば各応用
に必要な回路を組み込んだワンチップ・マイクロ・コン
ピュータを若干の枚数のマスクの変更により作成でき
る。これによりIC部品数を削減でき、低コスト化、小
型化を可能にする。又、高速の入出力制御ができるとい
う効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のワンチップ・マイクロ・コンピュー
タの一実施例を示すICチップのレイアウト図。
【図2】 (a)(b)は本発明のワンチップ・マイク
ロ・コンピュータを構成するゲート・アレイ部に使われ
るベーシック・セルの一実施例を示す構造図と等価回路
図。
【図3】 (a)(b)は本発明のワンチップ・マイク
ロ・コンピュータを構成するゲート・アレイ部に使われ
るベーシック・セルの一実施例を示す構造図と等価回路
図。
【図4】 本発明のワンチップ・マイクロ・コンピュー
タを構成するゲート・アレイ部に使われる入出力セルの
一実施例を示す等価回路図。
【図5】 図1に示した実施例の応用例を示すタイミン
グ図(a)と回路図(b)。
【図6】 従来のワンチップ・マイクロ・コンピュータ
の応用例を示す回路図。
【図7】 図1に示した実施例を図6と同じ応用例に適
応した回路図。
【符号の説明】
1‥‥シリコン基板 2・・・・RAM 3‥‥ROM 4‥‥CPU部 5‥‥入出力ポート回路 6‥‥内部バス 7‥‥ゲート・アレイ部 8‥‥入出力セル 9‥‥ベーシック・セル 44‥‥ワンチップ・マイクロ・コンピュータ 45‥‥アドレス・ラッチ 46‥‥ROM 47‥‥入出力付RAM 48‥‥入出力回路 51‥‥RAM 53‥‥入出力回路 54‥‥ワンチップ・マイクロ・コンピュータ
【手続補正書】
【提出日】平成6年8月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 半導体装置
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、とく
にセルベースIC、あるいはASICマイコンと呼ばれ
る、ワンチップマイコンとして構成した半導体装置に
する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、マイクロ・コンピュータ部と、所望の論理
回路を選択的に構成可能なゲート・アレイ部とを単一の
基板上に備えた半導体装置において、前記ゲート・アレ
イ部から前記マイクロ・コンピュータ部に割り込み信号
を伝送するための配線接続端子を設けてなることを特徴
とする
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【作用】本発明の上記の構成によれば、各々の応用に必
要な回路はGA部を使って作り、その回路を配線マスク
を使ってICを作成することにより、CPUに割り込み
信号を供給する周辺回路をGA部に容易に作成でき、C
PUをコアとして、各応用に最適な周辺回路の機能を持
ったワンチップの半導体装置を提供できる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、各応
用に必要な回路を組み込んだワンチップの半導体装置に
よりマイクロ・コンピュータを、若干の枚数のマスクの
変更により容易に作成できる。これによりIC部品数を
削減でき、低コスト化、小型化を可能にする。又、高速
の入出力制御ができるという効果も有する。特に、ゲー
ト・アレイ部からマイクロ・コンピュータ部に割り込み
信号を供給する配線接続端子を設けたので、マイクロ・
コンピュータ部にに割り込み信号を供給しなければなら
ない周辺回路を、ゲート・アレイ部に容易に構成するこ
とができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つの基板上にCPUと入出力手段を具
    備するワンチップ・マイクロ・コンピュータにおいて、
    所望の論理を構成可能な基本論理セルを有するゲ−トア
    レイ部と、前記ゲ−トアレイ部とチップ外部との信号の
    入出力機能を有する入出力セルと、前記CPUと前記ゲ
    −トアレイ部、及び前記ゲ−トアレイ部と前記入出力セ
    ルを接続する配線手段を有することを特徴とするワンチ
    ップ・マイクロ・コンピュータ。
JP6172694A 1994-07-25 1994-07-25 半導体装置 Pending JPH07168803A (ja)

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ID=15946627

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004040081A (ja) * 2002-03-29 2004-02-05 Altera Corp プログラマブル・ゲートアレイ部を備えたマスクプログラマブル論理装置

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JPS55115143A (en) * 1979-02-26 1980-09-04 Ibm Microprocessor capability expander
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