JPH0815258B2 - Programmable CMOS logic array - Google Patents

Programmable CMOS logic array

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JPH0815258B2
JPH0815258B2 JP61106470A JP10647086A JPH0815258B2 JP H0815258 B2 JPH0815258 B2 JP H0815258B2 JP 61106470 A JP61106470 A JP 61106470A JP 10647086 A JP10647086 A JP 10647086A JP H0815258 B2 JPH0815258 B2 JP H0815258B2
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input signal
array
nmos
signal line
pmos
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茂雄 久保木
保男 神長
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプログラム可能なCMOSロジツクアレイに係
り、特にCMOSゲートアレイに好適なプログラム可能なCM
OSロジツクアレイに関する。
The present invention relates to a programmable CMOS logic array, and more particularly to a programmable CM suitable for a CMOS gate array.
Regarding OS logic array.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、CMOSスタテツクロジツクアレイ(以後PLAと記
す)については、アイ・イー・イー・イー,ジヤーナル
オブ ソリツド ステート サーキツツ,エス シー
11,ナンバー3 (1976年)第365頁から第369頁(IEEE,
Journal of Solid-State Circuits,SC-11(1976)pp365
-369)において論じられている。そこでは、小型化のた
めAND,ORマトリツクスとも、負荷MOSをPMOSで、入力信
号線に対応するドライバMOSをNMOSで構成している。ま
た、通常のPLAと同様にANDマトリツクスとORマトリツク
スを別ブロツクとしてレイアウト配置している。ところ
が、この従来のレイアウト法においてはポリシリコン
(Poly-Si)層下のゲート酸化膜厚を変えて論理仕様プ
ログラムするため、論理仕様を変更し、設計変更すると
なると下地プロセス工程から変更になるため、設計変更
が容易でなく設計変更の容易性に対する配慮がなされて
いなかった。
Conventionally, CMOS status logic arrays (hereinafter referred to as PLA) have been used as IEE, Journal of Solid State Circuits, ESC.
11, Number 3 (1976) Pages 365 to 369 (IEEE,
Journal of Solid-State Circuits, SC-11 (1976) pp365
-369). Here, in order to reduce the size, both the AND and OR matrixes are configured by using a load MOS as a PMOS and a driver MOS corresponding to an input signal line as an NMOS. Also, as in the case of a normal PLA, the AND matrix and the OR matrix are laid out as separate blocks. However, in this conventional layout method, since the logic specification is programmed by changing the gate oxide film thickness under the polysilicon (Poly-Si) layer, if the logic specification is changed and the design is changed, the underlying process step is changed. , The design change was not easy, and no consideration was given to the ease of design change.

このように、従来は、設計開発時間の短縮、変更の容
易化、ゲート利用率に対する配慮が不足であつた。この
3つの要素の内3番目のゲート利用率の点は、ゲートア
レイの場合、複数個のPMOS,NMOSのペアを基本セルとし
て、該基本セルを規則正しくチツプ上に下地として配置
してあるので、特に重要である。
As described above, conventionally, the design development time was shortened, the change was facilitated, and the consideration of the gate utilization rate was insufficient. In the case of a gate array, the third point of the gate utilization rate among these three elements is that a plurality of pairs of PMOS and NMOS are used as basic cells and the basic cells are regularly arranged on the chip as a base. Especially important.

一方、以上の問題点を克服するため、特公昭60-57732
号,特公昭60-57733号が公にされている。これらの例で
は、通常のCMOS NANDゲートに改良を加えている。すな
わち、これらは従来の多入力NANDゲートにおいて、各PM
OSをそれぞれ正入力信号,反転入力信号が結線可能な2
個のPMOSペアで、各NMOSをそれぞれ正入力信号,反転入
力信号が結線可能な2個のNMOSペアで置換え、アレイ状
に形成したものである。
On the other hand, in order to overcome the above problems, Japanese Patent Publication No. 60-57732
No. 60-57733 is published. In these examples, improvements are made to a regular CMOS NAND gate. That is, these are the PMs in the conventional multi-input NAND gate.
OS can be connected to positive input signal and inverted input signal respectively 2
Each PMOS pair is formed by replacing each NMOS with two NMOS pairs in which a positive input signal and an inverted input signal can be connected.

この場合、スタテツクで消費電力が低い特徴を持つ
が、MOSトランジスタ数が通常ゲートの倍必要になり、
論理規模が相当大きくないと通常のゲートで構成した場
合に比べて面積効率が大幅に低下する恐れがある。ま
た、入力信号線数が増加すると、接地電源と出力点間に
直列に接続されるNMOSの数がふえるので、出力の立下り
デレイが増大するとともに、入力の論理スレツシヨルド
電圧VLTが高くなり、次段の出力ドライバの設計が困難
になる傾向がある。したがつて、通常入力信号線数に制
約を設けている。
In this case, it has a static and low power consumption characteristic, but the number of MOS transistors is usually twice that of the gate,
If the logic scale is not significantly large, there is a possibility that the area efficiency will be significantly reduced as compared with the case where it is configured with a normal gate. Further, as the number of input signal lines increases, the number of NMOSs connected in series between the ground power supply and the output point increases, so that the output delay delay increases and the input logic threshold voltage V LT increases. The design of the output driver in the next stage tends to be difficult. Therefore, the number of input signal lines is usually restricted.

ここで、ゲートアレイについて説明しておく。 Here, the gate array will be described.

ゲートアレイとは、LSIを製造する時に用いる10数枚
のマスクのうちで配線に相当するマスクのみを開発品種
に応じて作成して所望の電気回路動作を有するLSIを製
造するものである。
The gate array is for manufacturing an LSI having a desired electric circuit operation by creating only a mask corresponding to wiring out of a dozen or more masks used when manufacturing an LSI according to the development type.

従来のゲートアレイLSIの構成を第2図に示す。LSIチ
ツプ1は、その外周にボンテイングパッドおよび入出力
回路領域5を持ち、内部にはトランジスタ等の素子から
成る基本セル2をX軸方向に配列した基本セル列3を配
線領域4をはさんで繰返し配置した構成を採つている。
所望の電気回路動作を得るために、隣接した基本セル2
を1個あるいは数個結線してNANDゲートやフリツプフロ
ツプなど形成する。そして複数個の基本セル2で形成し
た各種論理ゲート間を論理図に従つて結線することによ
つて1つのLSIを形成する。
The structure of a conventional gate array LSI is shown in FIG. The LSI chip 1 has a bonding pad and an input / output circuit area 5 on the outer periphery thereof, and a basic cell row 3 in which basic cells 2 composed of elements such as transistors are arranged in the X-axis direction and a wiring area 4 are sandwiched inside. It adopts a configuration that is repeatedly arranged in.
Adjacent basic cells 2 to obtain the desired electric circuit operation
One or several wires are connected to form a NAND gate or flip-flop. Then, various logic gates formed by a plurality of basic cells 2 are connected according to a logic diagram to form one LSI.

第3図に一例として基本セル2の平面図を示す。基本
セル2は、P形MOSトランジスタのソースあるいはドレ
インとなるp+形領域6,N形MOSトランジスタのソースあ
るいはドレインとなるN+形領域7,N+形領域7を形成
するためにN形基板内に形成されるp-WELL領域12,p及び
N形MOSトランジスタで共有する2本のポリSiゲート電
極8,両トランジスタに電源を供給するVcc電源線10,GND
電源線11,ソースあるいはドレインとなるp+,N+拡散
層6,7とAl配線(図示せず)とを接続するためのコンタ
クト孔9及びゲート電極8とAl配線とを接続するための
コンタクト孔9′から構成されている。
FIG. 3 shows a plan view of the basic cell 2 as an example. The basic cell 2 is formed in an N-type substrate to form a p + type region 6 serving as a source or drain of a P-type MOS transistor, an N + type region 7 serving as a source or a drain of an N type MOS transistor, and an N + type region 7. P-WELL area 12, p and two poly-Si gate electrodes 8 shared by N-type MOS transistors, Vcc power line 10 and GND for supplying power to both transistors
A contact hole 9 for connecting the power supply line 11, p +, N + diffusion layers 6 and 7 serving as a source or a drain and an Al wiring (not shown) and a contact hole 9 for connecting a gate electrode 8 and the Al wiring. ’

基本セルの他の例として4入力型の平面図を第4図に
示す。前出の図面と同等物及び同一物は、同一符号で示
す。第3図の構成と大部分同じであるので構成の説明は
省略する。違う所は、ソースあるいはドレイン領域が同
一拡散層で形成される4連のPMOS及びNMOSから成つてい
ることである。したがつて、これに配線工程を施工する
ことにより4入力ゲートが1個形成できる。なお、第4
図では、ポリSiゲート電極8は実線で、ゲート電極上コ
ンタクト孔が打てる位置9′を丸印で示した。13は基板
バイアス付与用コンタクト孔位置、14はp-WELLバイアス
付与用コンタクト孔位置を示し、格子点はセル内配線用
配線チヤンネルを示す(配線領域上DA格子線と一致す
る)。
As another example of the basic cell, a 4-input type plan view is shown in FIG. The same or like parts as those in the above drawings are designated by the same reference numerals. Since the structure is almost the same as that of FIG. 3, the description of the structure is omitted. The difference is that the source or drain region is composed of four series of PMOS and NMOS formed by the same diffusion layer. Therefore, by applying a wiring process to this, one 4-input gate can be formed. The fourth
In the figure, the poly-Si gate electrode 8 is indicated by a solid line, and the position 9'where the contact hole on the gate electrode can be formed is indicated by a circle. Reference numeral 13 indicates the position of the contact hole for applying the substrate bias, 14 indicates the position of the contact hole for applying the p-WELL bias, and the lattice point indicates the wiring channel for the in-cell wiring (matches the DA lattice line on the wiring area).

第4図の平面図は、MOSシンボルを使つて第5図に示
すように表わすことができる。以後、図面の簡略化のた
め、配線パターンは本図の上に表わすことになる。
The plan view of FIG. 4 can be represented as shown in FIG. 5 using MOS symbols. Hereinafter, the wiring pattern will be shown on the top of this figure for simplification of the drawing.

第2図は従来の固定チヤンネル型ゲートアレイを示し
たものであるが、近年これとはアーキテクチヤが違う全
面敷き詰め型ゲートアレイが注目されている。これにつ
いては、アイ・イー・イー・イー・プロシーデング・オ
ブ カスタム インテグレーテツド サーキツト コン
フアレンス(1985年5月20〜23日)第15頁から第17頁
(Proceedings of IEEE 1985 Custom Integrated Circu
its Conterence)において論じられている。全面敷き詰
め型とは、チツプ内部領域全面に基本セルを配置し、チ
ヤンネル領域可変の特徴を最大限発揮して実装ゲート数
を増加させるものである。これを第6図のマスタチツプ
構成で説明する。チツプ50上の周辺領域51には、入出力
バツフアを含む外部セル52とボンデングパツド(図示せ
ず)が配置されている。内部領域54には基本セル53が全
面に敷き詰められている。したがつて、配線チヤンネル
は、基本セルの高さの単位で、あるいは前述の文献で述
べられているように基本セルに対称性を持たせることに
より、基本セルの半分の高さ単位で選択できるので、高
密度実装が可能になる。
FIG. 2 shows a conventional fixed channel type gate array, but in recent years, a fully spread type gate array having a different architecture from this has been attracting attention. For this, see I.E.E.Proceeding of Custom Integrated Circuit Conference Conference (May 20-23, 1985), pages 15 to 17 (Proceedings of IEEE 1985 Custom Integrated Circu).
its Conterence). The full-faced type is a type in which basic cells are arranged on the entire surface of the chip internal region, and the characteristics of the variable channel region are maximized to increase the number of mounted gates. This will be described with reference to the master chip configuration shown in FIG. In a peripheral area 51 on the chip 50, an external cell 52 including an input / output buffer and a bonding pad (not shown) are arranged. Basic cells 53 are laid all over the inner area 54. Therefore, the wiring channel can be selected in the unit of height of the basic cell, or by making the basic cell symmetrical as described in the above-mentioned document, in the unit of height of half the basic cell. Therefore, high-density mounting is possible.

また、大型のマクロセルは、従来の固定チヤンネル方
式に比べて大幅に高密度実装できるので、効果は大き
い。第6図では、ROM,RAM,PLAのマクロセルの他、ALUと
アナログのスーパーマクロも示した。全面敷き詰め型で
は、マクロセルは配置が自由で、容量も可変なためゲー
トアレイに好適な汎用性を備えている。
In addition, a large macro cell can be mounted at a significantly higher density than the conventional fixed channel method, so that the effect is great. In FIG. 6, in addition to the macro cells of ROM, RAM and PLA, ALU and analog super macros are also shown. In the all-overlaid type, the macrocells can be freely arranged and the capacity is variable, so that they have versatility suitable for a gate array.

本発明は、特にこの全面敷き詰め型ゲートアレイに好
適なプログラマブルCMOSロジツクアレイを提供するもの
である。
The present invention provides a programmable CMOS logic array which is particularly suitable for this all-overlaid gate array.

〔発明を解決しようとする問題点〕[Problems trying to solve the invention]

上記従来技術は、設計変更に対する容易性,汎用性,
小型化について配慮されておらず、特にゲートアレイな
どCMOS構造のセル構造を採用する場合、不適当な問題が
あつた。
The above-mentioned conventional technology is easy to design change, versatile,
No consideration was given to downsizing, and there was an inappropriate problem especially when a CMOS cell structure such as a gate array was adopted.

本発明の目的は、ゲートアレイなどCMOS構造のセルに
マツチして小型にでき、かつユーザ指定の容量に応じて
DA(Design Antomation)によりマクロセルへの展開を
容易にすることのできるプログラム可能なCMOSロジツク
アレイを提供することにある。
The object of the present invention is to make it possible to reduce the size by matching with a cell of CMOS structure such as a gate array, and according to the capacity specified by the user.
It is to provide a programmable CMOS logic array that can be easily expanded to a macro cell by DA (Design Antomation).

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、横型PLA回路において、ANDマトリツクスを
各出力信号線と一方の電源線との間に並列接続されたn
個のPMOS(またはNMOS)、及び出力信号線と他方の電源
線との間に接続された負荷MOSで構成し、ORマトリツク
スを、各出力信号線と他方の電源線との間に並列接続さ
れた各n個のNMOS(またはPMOS)、及び出力信号線と一
方の電源線との間に接続された負荷MOSで構成し、該PMO
S,NMOSのゲート電極に対応する入力信号線を切離して配
列しておき、配線層マスクで両者間を接続して論理プロ
グラムを行うようにしたものである。
According to the present invention, in a horizontal PLA circuit, an AND matrix is connected in parallel between each output signal line and one power supply line.
It consists of a PMOS (or NMOS) and a load MOS connected between the output signal line and the other power supply line, and OR matrix is connected in parallel between each output signal line and the other power supply line. Each of n NMOSs (or PMOSs) and a load MOS connected between the output signal line and one power supply line.
The input signal lines corresponding to the gate electrodes of the S and NMOS are separated and arranged, and the two are connected by a wiring layer mask to perform a logic program.

本発明の原理を示す入力信号線数n本、ターム線数1
本、出力信号線数m本のPLA回路が第1図に示されてい
る。このPLA回路は、ANDマトリツクス100とORマトリツ
クス101とによつて構成されている。このANDマトリツク
ス100は、インバータDR0〜DRn-1,負荷NMOS NL0〜N
Ll-1,出力ドライバBF0〜BFl-1及びn×l個のPMOSとに
よつて構成されている。一方、ORマトリツクス101は、
負荷PMOSPL0〜PLn-1,出力ドライバOB〜OBm-1,及びl
×m個のNMOSとによつて構成されている。以上の構成か
ら明らかなように、本発明では、PMOS(NMOS)数は1入
力、1タームにつき1個、NMOS(PMOS)数は1ターム、
1出力につき1個でよいので、従来のCMOSスタテツク型
に比べMOS数を半減することができる。
The number of input signal lines n and the number of term lines 1 showing the principle of the present invention
FIG. 1 shows a PLA circuit having one output signal line and m output signal lines. This PLA circuit is composed of an AND matrix 100 and an OR matrix 101. The AND matrix 100 includes inverters DR 0 to DR n-1 and load NMOS NL 0 to N.
L l-1, is constituted by One Manzanillo and output drivers BF 0 ~BF l-1 and n × l number of PMOS. On the other hand, OR Matrix 101
Load PMOS PL 0 to PL n-1 , output drivers OB to OB m-1 , and l
It is composed of × m NMOSs. As is apparent from the above configuration, in the present invention, the number of PMOS (NMOS) is 1 per input and 1 term, and the number of NMOS (PMOS) is 1 term,
Since one output is sufficient for one output, the number of MOSs can be reduced by half compared to the conventional CMOS static type.

なお、本構成では、PMOSまたはNMOSが多数、出力点と
電源線間に接続されるので、負荷MOSはレシオを考慮し
た設計をする必要がある。ゲートアレイでは、MOSサイ
ズが均一なので多数のMOSを直列接続することで、この
レシオ設計を行う。第1図では便宜上1個のMOSDEで示
した。また、負荷MOSの抵抗を制御することで、消費電
力と動作速度のトレードオフをはかることができる。
In this configuration, since many PMOSes or NMOSs are connected between the output point and the power supply line, it is necessary to design the load MOS in consideration of the ratio. In the gate array, since the MOS size is uniform, this ratio design is performed by connecting many MOSs in series. In FIG. 1, one MOSDE is shown for convenience. Also, by controlling the resistance of the load MOS, it is possible to make a trade-off between power consumption and operating speed.

〔作用〕[Action]

次に本発明の動作を説明する。まず、ANDアレイで
は、各入力信号線I0〜In-1に対応して同一出力信号線
Tj′に、Vcc電源ソース電極がつながれたn個のPMOSが
接続される。各PMOSのゲート電極8は、入力信号線と切
離されており、9′で示す位置にコンタクト孔を打つこ
と(第1図においては×印で示されている)により所望
のIiまたは▲▼と接続される。Ti′は入力信号I0
In-1〜In-1)に対しNAND論理出力、TiはAND論理
出力である。第1図の場合、下記の論理式にプログラム
されている。
Next, the operation of the present invention will be described. First, in the AND array, the same output signal line is assigned to each input signal line I 0 to I n-1.
N PMOSs connected to the Vcc power source electrode are connected to T j ′. The gate electrode 8 of each PMOS is separated from the input signal line, and a desired I i or ▲ can be obtained by forming a contact hole at the position 9 '(indicated by X in FIG. 1). Connected with ▼. T i ′ is the input signal I 0 ~
NAND logic output for I n-1 ( 0 to I n-1 ) and T i for AND logic output. In the case of FIG. 1, the following logical expression is programmed.

次に、ORアレイ101では、各ターム線T0〜Tl-1に対応
して同一出力信号線Oi′に、GND電源にソース電極がつ
ながれたl個のNMOSが接続される。この場合も前記と同
様に、各NMOSのゲート電極は9′で示す位置にコンタク
ト孔を打つことによつて所望のターム線Tiに接続する。
Oi′は入力信号(ターム信号)T0〜Tl-1に対してNORゲ
ートの機能を有する。出力ドライバOBi〜OBn-1の出力信
号線で見れば、全体はORアレイになる。
Next, in the OR array 101, l NMOSs whose source electrodes are connected to the GND power source are connected to the same output signal line O i ′ corresponding to each term line T 0 to T l−1 . Also in this case, similarly to the above, the gate electrode of each NMOS is connected to a desired term line T i by forming a contact hole at a position 9 '.
O i ′ has a NOR gate function for the input signals (term signals) T 0 to T l−1 . When viewed from the output signal lines of the output drivers OB i to OB n-1 , the whole becomes an OR array.

以上説明したように、本発明によればゲート電極I
i)につなぐことにより、すなわち配線パターン
のみで変更することができる。また、本発明によれば入
力信号数と出力信号数に開きがなければ、使用するPMOS
とNMOSはほぼ同じ数でよく、ゲートアレイのように基本
セルで構成する場合、実装率を向上することができる。
As described above, according to the present invention, the gate electrode I
It can be changed by connecting to i ( i ), that is, only by the wiring pattern. Further, according to the present invention, if there is no difference between the number of input signals and the number of output signals, the PMOS used
The number of NMOSs and the number of NMOSs may be almost the same, and when the basic cells are used like a gate array, the mounting rate can be improved.

さらに、本発明によればANDマトリツクスとORマトリ
ツクスが一体となつた単位PLAセルが可能になり、実装
密度が向上するとともに、DAによるマクロセル展開を容
易にする効果がある。
Furthermore, according to the present invention, a unit PLA cell in which an AND matrix and an OR matrix are integrated is possible, which has an effect of improving the packaging density and facilitating the macro cell expansion by DA.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.

第7図には、本発明の一実施例が示されている。 FIG. 7 shows an embodiment of the present invention.

本実施例は、第4,5図に示した基本セルをチツプ内部
領域全面に敷詰めた、全面ゲート敷詰め型ゲートアレイ
において、本発明に係るPLAマクロセルを構成したもの
である。第7図において、一点鎖線で示す53は4連のPM
OS,NMCSペアから成る基本セルで、X軸,Y軸方向に並設
されている。この下地の上に、配線パターンから成る論
理セルやマクロセルを配置して所望の電気回動作を得
る。ブロツク53内の配線パターンすなわち、論理セル
は、AND/OR一体化単位セル(2入力,2ターム,2出力),2
03は出力ドライバOB0〜OBm-1を構成するブロツク、201
は出力ドライバBF0〜BFl-1を構成するブロツク、202は
各2個の直列接続NMOSから成る負荷NMOS,NL0〜NLl-1
構成するブロツク、204はX軸方向にl/2個,Y軸方向にn/
2個あるいはm/2個の該一体化単位セルを並設して成るPL
Aマトリツクス・ブロツクである。また、第7図図示配
線パターンにおける実線は第1層目アルミ(A1)、
破線は第2層目アルミ(Al2)、×印は拡散層またはポ
リSiとA1を接続するためのコンタクト孔、○印はA
1とAl2を接続するため層間絶縁膜に開けるコンタク
ト孔である。拡散層あるいはポリSiとAl2とを接続する
ためには、まず、コンタクト孔×と○を該当箇所に打つ
て両者をA1でつなげばよい。
In this embodiment, a PLA macrocell according to the present invention is constructed in a full-gate-laid gate array in which the basic cells shown in FIGS. In FIG. 7, 53 indicated by a chain line is four PMs.
A basic cell consisting of a pair of OS and NMCS, which are arranged side by side in the X-axis and Y-axis directions. A logic cell or a macro cell composed of a wiring pattern is arranged on this base to obtain a desired electric circuit operation. The wiring pattern in the block 53, that is, the logic cell is an AND / OR integrated unit cell (2 inputs, 2 terms, 2 outputs), 2
03 is a block constituting the output drivers OB 0 to OB m-1 , 201
Is a block constituting the output drivers BF 0 to BF l-1 , 202 is a load NMOS consisting of two series-connected NMOSs, and NL 0 to NL l-1 is a block, and 204 is an l / 2 in the X-axis direction. N / n in the Y-axis direction
PL consisting of 2 or m / 2 integrated unit cells arranged in parallel
This is A matrix block. The solid line in the wiring pattern shown in FIG. 7 is the first layer aluminum (A1),
The broken line is the second layer aluminum (Al2), the X mark is the contact hole for connecting the diffusion layer or poly-Si and A1, and the O mark is A.
This is a contact hole formed in the interlayer insulating film for connecting 1 and Al2. In order to connect the diffusion layer or poly-Si to Al2, first, the contact holes x and ◯ are formed in the corresponding places, and both are connected by A1.

基本セル53内の4連のPMOSのうち、各2個がVcc電源
と出力信号線T0′,T1′との間に、ソース,ドレインが
接続される。すなわち、左側の2連のPMOSのドレインは
T0′側に、右側の2連のPMOSのドレインはT1′側につな
がれている。T0′信号線,T1′信号線はAl2でY軸方向
に配線され、その延長上に配置された出力ドライバのブ
ロツク201のゲート電極につながれる。該出力ドライバ
は、2個のPMOSの並列接続構成と2個のNMOSの並列接続
構成から成り、パワードライバを形成する。したがつ
て、1基本セルで2個のパワードライバが形成でき、
T0′,T1,T2′,T3′のピツチとパワードライバの配列
ピーチを合わせることができる。同時に、T0′,T1′は
負荷NMOSブロツク202に入力され、ゲート電極がVcc電源
に固定された直列接続の2個のNMOSでプルダウンされ
る。この場合も、T0′,T1′のピツチと負荷NMOSセルの
配列ピツチが合うようにできる。
Of the four PMOSs in the basic cell 53, two PMOSs each have a source and a drain connected between the Vcc power supply and the output signal lines T 0 ′ and T 1 ′. That is, the drains of the two PMOSs on the left are
To the T 0 ′ side, the drains of the two PMOSs on the right side are connected to the T 1 ′ side. The T 0 ′ signal line and the T 1 ′ signal line are wired in the Y-axis direction with Al2, and are connected to the gate electrode of the block 201 of the output driver arranged on the extension thereof. The output driver comprises a parallel connection structure of two PMOSs and a parallel connection structure of two NMOSs to form a power driver. Therefore, one basic cell can form two power drivers,
The pitches of T 0 ′, T 1 , T 2 ′, T 3 ′ and the array peach of the power driver can be matched. At the same time, T 0 ′ and T 1 ′ are input to the load NMOS block 202 and pulled down by two NMOSs connected in series whose gate electrodes are fixed to the Vcc power supply. Also in this case, the pitches of T 0 ′ and T 1 ′ and the arrangement pitch of the load NMOS cells can be matched.

一方、ORマトリツクスの出力信号線Oi′は、同一基本
セル内の4連のNMOSのうち、ソースがGND電位線につな
がれた各2個のNMOSの共通ドレインをコンタクト孔×を
通して共通に接続して、同一基本セル中のNMOS上をX軸
方向に配線される。すなわち、出力信号線O0′,O1′,
O2′,O3′…はNORゲート出力を構成する。ただし、出
力信号線Oi′に接続するプルアツプ用MOSセルは図示し
ていない。出力信号線O0,O1,O2,O3,…は出力ドライバ
ルセル203を介しているため、ターム入力T0,T1,T2,T3
対してOR論理出力となるのである。
On the other hand, the output signal line O i ′ of the OR matrix connects the common drains of the two NMOSs whose sources are connected to the GND potential line among the four NMOSs in the same basic cell in common through the contact hole ×. Then, the NMOSs in the same basic cell are wired in the X-axis direction. That is, the output signal lines O 0 ′, O 1 ′,
O 2 ′, O 3 ′ ... constitute the NOR gate output. However, the pull-up MOS cell connected to the output signal line O i ′ is not shown. Since the output signal lines O 0 , O 1 , O 2 , O 3 , ... Are passed through the output driver cell 203, they are OR logic outputs with respect to the term inputs T 0 , T 1 , T 2 , T 3 . .

論理プログラムは、次のようにして行う。まず、AND
マトリツクスについて説明する。ただし、同一出力信号
線Ti′に接続される2連のPM6Sのうち左側のPMOSが入力
信号線Ij用、右側のPMOSが入力信号線Ij+1
j+1用であるとする。論理プログラムは、PMOSのゲート
電極に所定の入力信号線を結線することにより行う。こ
の結線パターンは、×印コンタクト孔とA1配線層で
形成する。
The logic program is performed as follows. First, AND
The matrix will be described. However, of the two PM6S connected in series to the same output signal line T i ′, the left PMOS is for the input signal lines I j , j , and the right PMOS is for the input signal lines I j + 1 ,
Suppose it is for j + 1 . The logic program is performed by connecting a predetermined input signal line to the gate electrode of the PMOS. This connection pattern is formed by the X-shaped contact hole and the A1 wiring layer.

以上、述べた結線パターンは第7図において太い実線
と前記コンタクト孔で示されている。なお、前記プログ
ラムで、論理をとらないMOSは、ゲート電極をVccかGND
電位に固定して置く必要があるが、これらの結線パター
ンは第7図では簡単化のため省略した。以上述べた種々
の結線パターンは、たとえば1基本セルに対して数種の
セル(モデイフアイセルと呼ぶ)として用意しておき、
論理プログラム仕様に応じて、マトリツクス上に配置す
ればよく、DAによるPLAマクロセルの自動展開、生成が
容易になる特徴がある。
The connection pattern described above is shown by the thick solid line and the contact hole in FIG. In the above program, the MOS that does not take logic has the gate electrode Vcc or GND.
Although it is necessary to fix it at the electric potential, these connection patterns are omitted in FIG. 7 for simplification. The various connection patterns described above are prepared as, for example, several types of cells (called modi-eye cells) for one basic cell,
It can be placed on a matrix according to the logic program specifications, and has the feature that the automatic expansion and generation of PLA macrocells by DA is easy.

なお、動作については、第1図のと同じであるので説
明を割愛する。
The operation is the same as that shown in FIG. 1, and therefore its explanation is omitted.

第8図は、第7図の一実施例をブロツク図で示したも
のである。PLAマクロセルは、入力バツフアのブロツク2
10、AND/OR一体型単位セル53、出力ドライバのブロツク
201、ANDマトリツクス用負荷MOSブロツク202、出力ドラ
イバのブロツク203、及びORマトリツクス用負荷MOSブロ
ツク211から構成される。同図中の数値,記号は、基本
セルを単位としたX軸方向の個数とY軸方向の個数(段
数)を表わす。したがつて、入力信号数をn本、ターム
数をl、出力信号線数をm本とした場合、PLAマクロセ
ルのサイズは、(l/2+3)×n/2、または(l/2+3)
×m/2となる。該単位セル53のセル構造を第9図に示
す。これは、第7図における53の入出力信号の関係を表
わしたもので、単位セル内をA1で入力信号線Ii-1,I
i、及び出力信号線Oi-1,OiがX軸方向に走つてお
り、Y軸方向にAl2でターム線Tj-1,Tjが走つている。
FIG. 8 is a block diagram showing the embodiment of FIG. PLA macrocell is a block of input buffer 2
10, AND / OR integrated unit cell 53, output driver block
A load MOS block 202 for AND matrix 202, a block 203 for output driver, and a load MOS block 211 for OR matrix. Numerical values and symbols in the figure represent the number in the X-axis direction and the number in the Y-axis direction (the number of steps) in units of basic cells. Therefore, if the number of input signals is n, the number of terms is 1, and the number of output signal lines is m, the size of the PLA macrocell is (l / 2 + 3) × n / 2, or (l / 2 + 3).
× m / 2. The cell structure of the unit cell 53 is shown in FIG. This shows the relationship of the input / output signals of 53 in FIG. 7, and the input signal lines I i-1 , I in the unit cell are A1.
i , i , and the output signal lines O i-1 , O i run in the X-axis direction, and the term lines T j-1 , T j run with Al2 in the Y-axis direction.

このように、本実施例では、制御用配線がMOSトラン
ジスタ上を通るので、実装密度を高くすることができ
る。
In this way, in this embodiment, the control wiring passes over the MOS transistor, so that the packaging density can be increased.

第10図は他の実施例を示すもので、ANDマトリツクス
回路を示す。ただし、タームTiのAND論理部のみを示
す。本AND論理部は、PMOS P0,P1…Pn-1,出力ドライバB
Fi及び負荷NMOSを構成するNMOS NL00,NL01,NL02,NL03
ら構成される。本実施例は、負荷MOSを改良したもの
で、他の構成、動作については、前出の実施例と同じで
あるので説明を割愛する。
FIG. 10 shows another embodiment and shows an AND matrix circuit. However, only the AND logic part of the term T i is shown. This AND logic unit includes PMOS P 0 , P 1 ... P n-1 , output driver B
It consists of Fi and NMOS NL 00 , NL 01 , NL 02 , and NL 03 that compose the load NMOS. In this embodiment, the load MOS is improved, and other configurations and operations are the same as those in the above-mentioned embodiments, and therefore the description thereof will be omitted.

本実施例による負荷MOSは、ゲート電極が出力信号線T
i′に接続され、互いにソース,ドレインが直列接続さ
れ4連のNMOSから成る。出力信号線Ti′の“1"レベル電
圧VOHはPMOSと負荷NMOSのレシオにより2〜3V程度にな
る。したがつて、該NMOSのゲート電極の電圧レベルが2
〜3Vに押えられ、該NMOSの抵抗が大きくなり、消費直流
電流を低減することができる。
In the load MOS according to this embodiment, the gate electrode is the output signal line T
The source and drain are connected in series to each other and connected to i ', and are composed of four NMOSs. The "1" level voltage VOH of the output signal line T i ′ becomes about 2 to 3 V depending on the ratio between the PMOS and the load NMOS. Therefore, the voltage level of the gate electrode of the NMOS is 2
The resistance of the NMOS is increased by holding down to 3 V, and the direct current consumption can be reduced.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、ANDマトリツクス,ORマトリツクスを
互いに相補的MOSで形成でき、該両マトリツクス一体と
なつたレイアウト構成が可能となるので、CMOS構造のセ
ルを使うPLAを小形に形成できるとともに、DA(Design
Automation)によるPLAマクロセルの展開生成が容易に
なる。特に、全面ゲート敷詰め型ゲートアレイでPLAマ
クロセルを形成するとき大きな効果がある。
According to the present invention, the AND matrix and the OR matrix can be formed by complementary MOSs, and a layout configuration in which the both matrices are integrated is possible, so that a PLA using a cell having a CMOS structure can be formed in a small size and DA (Design
Automation) makes it easy to generate PLA macrocells. In particular, it has a great effect when forming a PLA macrocell with a gate array of full-scale gates.

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

第1図は本発明の原理を示す回路図、第2図は従来例を
示すチツプ平面図、第3図,第4図は基本セル例を示す
平面図、第5図は基本セルのパターン図、第6図は全面
ゲート敷詰め型デートアレイのチツプ平面図、第7図は
本発明の一実施例を示す結線図、第8図は第7図を補足
するブロツク図、第9図は第8図を補足するブロツク
図、第10図は他の実施例を示す回路図である。 100……ANDマトリツクス、101……ORマトリツクス、20
1,203……出力ドライバブロツク、202……負荷MOSブロ
ツク。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the principle of the present invention, FIG. 2 is a chip plan view showing a conventional example, FIGS. 3 and 4 are plan views showing basic cell examples, and FIG. 5 is a pattern diagram of basic cells. FIG. 6 is a chip plan view of a full-face gate spread type date array, FIG. 7 is a connection diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a block diagram supplementing FIG. 7, and FIG. A block diagram supplementing FIG. 8 and FIG. 10 are circuit diagrams showing another embodiment. 100 …… AND matrix, 101 …… OR matrix, 20
1,203 …… Output driver block, 202 …… Load MOS block.

───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 27/112 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 27/112

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】各n本の正入力信号線及び反転入力信号線
と、1本以上の出力信号線と、電源線と前記各出力信号
線との間に並列接続されたn個のPMOS(またはNMOS)ト
ランジスタと、前記各出力信号線とグランドとの間に接
続された抵抗素子または負荷MOSトランジスタとを具備
し、前記正入力信号線及び反転入力信号線の対に対し、
各1個の前記PMOS(またはNMOS)トランジスタを設け、
前記PMOS(またはNMOS)トランジスタのゲート電極に対
応する前記正入力信号線及び反転入力信号線を開放状態
で配列しておき、必要に応じ配線層マスクで前記正入力
信号線又は反転入力信号線のいずれかと接続して論理プ
ログラムを行なうことを特徴とするプログラム可能なCM
OSロジックアレイ。
1. Each of n positive input signal lines and inverting input signal lines, one or more output signal lines, and n PMOSs connected in parallel between a power source line and each of the output signal lines. Or NMOS) transistor, and comprising a resistance element or load MOS transistor connected between each output signal line and the ground, for the pair of the positive input signal line and the inverted input signal line,
Each one of the PMOS (or NMOS) transistors is provided,
The positive input signal line and the inverted input signal line corresponding to the gate electrode of the PMOS (or NMOS) transistor are arranged in an open state, and if necessary, the positive input signal line or the inverted input signal line of the positive input signal line or the inverted input signal line is masked with a wiring layer mask. Programmable CM characterized by connecting to any of them to perform a logic program
OS logic array.
【請求項2】特許請求の範囲第1項記載のものにおい
て、ソースあるいはドレインを直列接続した少なくとも
2連のPMOSトランジスタと、ソースあるいはドレインを
直列接続した少なくとも2連のNMOSトランジスタを相対
配置してなる基本セルを規則的にチップ上に配置してな
るCMOSゲートアレイを用いてロジックアレイ・マクロセ
ルを構成すると共に、前記基本セル内にPMOSトランジス
タをANDアレイ,NMOSトランジスタをORアレイとして、あ
るいはPMOSトランジスタをORアレイ,NMOSトランジスタ
をANDアレイとして使用するように形成したことを特徴
とするプログラム可能なCMOSロジックアレイ。
2. The device according to claim 1, wherein at least two PMOS transistors in which sources or drains are connected in series and at least two NMOS transistors in which sources or drains are connected in series are arranged relative to each other. A logic gate macrocell is formed by using a CMOS gate array in which the following basic cells are regularly arranged on a chip, and a PMOS transistor is an AND array, an NMOS transistor is an OR array, or a PMOS transistor in the basic cell. Is a programmable CMOS logic array characterized in that it is formed by using an OR array and an NMOS transistor as an AND array.
【請求項3】ANDアレイ及びORアレイを、各n本の正入
力信号線及び反転入力信号線と、1本以上の出力信号線
と、電源線と前記各出力信号線との間に並列接続された
n個のPMOS(またはNMOS)トランジスタと、前記各出力
信号線とグランドとの間に接続された抵抗素子または負
荷MOSトランジスタとを具備し、前記正入力信号線及び
反転入力信号線の対に対し、各1個の前記PMOS(または
NMOS)トランジスタを設け、前記PMOS(またはNMOS)ト
ランジスタのゲート電極に対応する前記正入力信号線及
び反転入力信号線を開放状態で配列しておき、必要に応
じ配線層マスクで前記正入力信号線又は反転入力信号線
のいずれかと接続して構成すると共に、ANDアレイを
(入力信号線数n)×(出力信号線数)個のPMOS(また
はNMOS)トランジスタと、出力信号線数個の前記抵抗素
子または負荷MOSトランジスタで、ORアレイを(入力信
号線数n)×(出力信号線数)個のNMOS(またはPMOS)
トランジスタと、出力線数個の前記抵抗素子または負荷
MOSトランジスタで形成することを特徴とするプログラ
ム可能なCMOSロジックアレイ。
3. An AND array and an OR array are connected in parallel between each of n positive input signal lines and inverting input signal lines, one or more output signal lines, and a power supply line and each of the output signal lines. A pair of the positive input signal line and the inverting input signal line, the n-type PMOS (or NMOS) transistor and the resistance element or the load MOS transistor connected between each output signal line and the ground. For each one of the PMOS (or
An NMOS transistor is provided, and the positive input signal line and the inverted input signal line corresponding to the gate electrode of the PMOS (or NMOS) transistor are arranged in an open state, and the positive input signal line is masked with a wiring layer mask if necessary. Alternatively, the AND array is configured to be connected to any one of the inverted input signal lines, and the AND array is formed by (the number of input signal lines n) × (the number of output signal lines) PMOS (or NMOS) transistors and the number of the output signal lines of the resistors. Element or load MOS transistor, OR array (number of input signal lines n) × (number of output signal lines) NMOS (or PMOS)
Transistor and resistance element or load with several output lines
Programmable CMOS logic array characterized by being formed by MOS transistors.
【請求項4】特許請求の範囲第3項記載のものにおい
て、ソースあるいはドレインを直列接続した、少なくと
も2連のPMOSトランジスタと、ソースあるいはドレイン
を直列接続した少なくとも2連のNMOSトランジスタを相
対配置して成る基本セルを規則的にチップ上に配置して
成るCMOSゲートアレイを用いてロジックアレイ・マクロ
セルを構成すると共に、前記基本セル内にPMOSトランジ
スタをANDアレイ,NMOSトランジスタをORアレイとして、
あるいはPMOSトランジスタをORアレイ,NMOSトランジス
タをANDアレイとして使用するように形成したことを特
徴とするプログラム可能なCMOSロジックアレイ。
4. The device according to claim 3, wherein at least two PMOS transistors having sources or drains connected in series and at least two NMOS transistors having sources or drains connected in series are arranged relative to each other. A logic array macrocell is formed using a CMOS gate array formed by regularly arranging basic cells formed on a chip, and PMOS transistors are AND arrays and NMOS transistors are OR arrays in the basic cells.
Alternatively, a programmable CMOS logic array in which PMOS transistors are formed to be used as an OR array and NMOS transistors are used as an AND array.
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