JPH0818021A - Gate array type integrated circuit - Google Patents

Gate array type integrated circuit

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JPH0818021A
JPH0818021A JP6174730A JP17473094A JPH0818021A JP H0818021 A JPH0818021 A JP H0818021A JP 6174730 A JP6174730 A JP 6174730A JP 17473094 A JP17473094 A JP 17473094A JP H0818021 A JPH0818021 A JP H0818021A
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JP
Japan
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power supply
cell
supply line
basic cell
potential
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JP6174730A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichiro Muto
伸一郎 武藤
Yasuyuki Matsutani
康之 松谷
Tomoshi Shigematsu
智志 重松
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0818021A publication Critical patent/JPH0818021A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize an MT-CMOS circuit without reducing the availability of a cell in a gate cell array by arranging a cell array having field effect transistors with high threshold voltage adjacent to a cell array having field effect transistors with low threshold voltage. CONSTITUTION:First and second logical circuits 7 and 7' of a first basic cell are comprised of transistors with low threshold value and are connected between a high-potential psuedo power supply line VDDV and low-potential actual power supply line VSS. A power supply control circuit 8 of a second basic cell is comprised of transistors with high threshold value and is connected between a high-potential actual power supply line VDD and high-potential psuedo power supply line VDDV. In the circuit 8, transistors QH1 and QH2 are connected in parallel, forming a transfer gate, and it becomes conductive when a sleep signal is at a low potential and supplies a power, while it stops power supplying when the signal is at a high potential. Thus, an MT-CMOS circuit can be realized on one LSI chip without reducing the availability of a cell.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ゲートアレイ方式で構
成される半導体集積回路に係り、特に低しきい値電圧の
トランジスタと高しきい値電圧のトランジスタで構成さ
れる低電圧高速動作用CMOS回路対応のゲートアレイ
型集積回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gate array type semiconductor integrated circuit, and more particularly to a low-voltage high-speed operation CMOS composed of a low threshold voltage transistor and a high threshold voltage transistor. The present invention relates to a gate array type integrated circuit corresponding to a circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゲートアレイ方式の半導体集積回路は、
予め半導体ウエハ上に複数のトランジスタ素子よりなる
基本セルをマトリクス状に並べておき、その基本セルを
各々配線で結ぶことより、所望の回路機能を実現するも
のであり、短期間で集積回路が得られるという利点があ
る。
2. Description of the Related Art A gate array type semiconductor integrated circuit is
By arranging in advance a basic cell composed of a plurality of transistor elements in a matrix on a semiconductor wafer and connecting the basic cells with wirings, a desired circuit function is realized, and an integrated circuit can be obtained in a short period of time. There is an advantage.

【0003】図10に従来のゲートアレイのLSIチッ
プ11の概略図を示す(参考文献「ULSI設計技
術」、菅野卓雄監修、電子情報通信学会)。このLSI
チップ11の中央部には基本セル12がマトリクス状に
並べられてセルアレイ12Aが構成され、周辺部には外
部とのインターフェースを行なう入出力バッファ用セル
列13が配置されいている。
FIG. 10 shows a schematic view of an LSI chip 11 of a conventional gate array (reference document "ULSI design technology", supervised by Takuo Sugano, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers). This LSI
In the central portion of the chip 11, basic cells 12 are arranged in a matrix to form a cell array 12A, and in the peripheral portion, an input / output buffer cell row 13 for interfacing with the outside is arranged.

【0004】図11は従来から用いられているCMOS
型ゲートアレイ型の1つの基本セル12を示す図であ
る。Q11、Q12はPチャンネル型のMOS電界効果
トランジスタ(以下、MOSトランジスタと呼ぶ。)、
Q13、Q14はNチャンネル型のMOSトランジスタ
であり、いずれも論理ゲートを構成するトランジスタと
して用いられる。
FIG. 11 shows a conventionally used CMOS.
It is a figure which shows one basic cell 12 of a gate array type. Q11 and Q12 are P-channel type MOS field effect transistors (hereinafter referred to as MOS transistors),
Q13 and Q14 are N-channel type MOS transistors, and both are used as transistors forming a logic gate.

【0005】ここでは、P型基板内にトランジスタを作
り込む例で説明しているため、PチャンネルMOSトラ
ンジスタQ11、Q12はnウエル121内に形成され
る。122はPチャンネルMOSトランジスタのソース
又はドレインとして機能するp+ 領域、123はNチャ
ンネルMOSトランジスタのソース又はドレインとして
機能するn+ 領域、124はゲート電極である。
Since an example of forming a transistor in a P-type substrate is described here, P-channel MOS transistors Q11 and Q12 are formed in the n-well 121. 122 is ap + region that functions as a source or drain of a P-channel MOS transistor, 123 is an n + region that functions as a source or drain of an N-channel MOS transistor, and 124 is a gate electrode.

【0006】トランジスタQ11とQ12はサイズが異
なる場合もあるが、デバイス特性に重大な影響を与える
しきい値電圧は同じ値に設定されている。トランジスタ
Q13とQ14についても同様である。
The transistors Q11 and Q12 may have different sizes, but the threshold voltages that have a significant effect on the device characteristics are set to the same value. The same applies to the transistors Q13 and Q14.

【0007】図12に2入力NANDゲートを実現する
場合の結線例を、図13にその等価回路を示す。図12
における黒丸印はMOSトランジスタのソース、ドレイ
ン、又はゲート電極へのコンタクト位置を示す。また、
A1、A2は入力端子、Yは出力端子、VDDは高電位
実電源線、VSSは低電位実電源線である。
FIG. 12 shows an example of connection for realizing a 2-input NAND gate, and FIG. 13 shows an equivalent circuit thereof. 12
The black circles in indicate the contact position to the source, drain, or gate electrode of the MOS transistor. Also,
A1 and A2 are input terminals, Y is an output terminal, VDD is a high potential real power supply line, and VSS is a low potential real power supply line.

【0008】ところで、近年、各種の電子機器の携帯化
の要求に応えるべく、半導体集積回路の低電圧動作化が
進められている。そのための技術として、電子情報通信
学会1994年春季大会講演論文集第5分冊5−195
頁に示されているMT−CMOS(Multi-Threshold CM
OS)回路を例として図14に示す。
By the way, in recent years, in order to meet the demand for portability of various electronic devices, low voltage operation of semiconductor integrated circuits has been promoted. As a technology for that purpose, the 5th volume of the 1994 Spring Conference of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers 5-195
MT-CMOS (Multi-Threshold CM
The OS circuit is shown in FIG. 14 as an example.

【0009】図14において、論理回路(2入力NAN
Dゲート)14を構成するトランジスタQ21〜Q24
は低しきい値電圧のトランジスタである。論理回路14
の高電位側の電源端子は高電位疑似電源線VDDVに接
続され、低電位側の電源端子は低電位実電源端子VSS
に接続される。高電位疑似電源線VDDVと高電位実電
源線VDDとの間には高しきい値電圧の電源制御用のM
OSトランジスタQH11が接続される。そして、この
MOSトランジスタQH11のゲートには、電源制御用
のスリープ信号SLが入力される。
In FIG. 14, a logic circuit (2-input NAN
Transistors Q21 to Q24 forming the D gate 14
Is a low threshold voltage transistor. Logic circuit 14
The power supply terminal on the high potential side is connected to the high potential pseudo power supply line VDDV, and the power supply terminal on the low potential side is the low potential real power supply terminal VSS.
Connected to. Between the high potential pseudo power source line VDDV and the high potential actual power source line VDD, M for controlling the power source of the high threshold voltage is provided.
The OS transistor QH11 is connected. Then, the sleep signal SL for power supply control is input to the gate of the MOS transistor QH11.

【0010】動作時には、スリープ信号SLを低電位に
セットする。これによってPMOSトランジスタQH1
1は導通し、高電位疑似電源線VDDVは高電位実電源
線VDDと見なすことができる。このとき、高電位疑似
電源線VDDVに接続された論理回路14は低しきい値
電圧のMOSトランジスタQ21〜Q24で構成されて
いるため、1V以下の極低電圧でも高速に動作する。
During operation, the sleep signal SL is set to a low potential. As a result, the PMOS transistor QH1
1 is conductive, and the high potential pseudo power supply line VDDV can be regarded as the high potential real power supply line VDD. At this time, since the logic circuit 14 connected to the high potential pseudo power supply line VDDV is composed of the MOS transistors Q21 to Q24 having a low threshold voltage, it operates at a high speed even with an extremely low voltage of 1 V or less.

【0011】一般的にMOSトランジスタは、そのしき
い値電圧の絶体値を下げるとリーク電流阻止能力が低下
し、スタンバイ時(遮断時)の電流が増大するという問
題がある。MT−CMOS回路技術ではスリープ制御と
呼ばれる電力制御機能を導入し、本問題を回避してい
る。すなわち、回路を動作させないスタイバイ時には回
路をスリープ状態にする。具体的には、スリープ信号S
Lを高電位にし、PチャンネルMOSトランジスタQH
11を遮断状態にする。この結果、高電位実電源線VD
Dと低電位実電源線VSSとの間に、遮断された高しき
い値電圧のPチャンネルMOSトランジスタQH11が
挟まれるので、低しきい値電圧のMOSトランジスタQ
21〜Q24で発生するであろうスタンバイリーク電流
をカットすることができ、超低電力特性を実現できる。
In general, the MOS transistor has a problem that when the absolute value of the threshold voltage is lowered, the leak current blocking capability is lowered and the current at the time of standby (at the time of interruption) is increased. In MT-CMOS circuit technology, a power control function called sleep control is introduced to avoid this problem. That is, the circuit is put in a sleep state at the time of styling where the circuit is not operated. Specifically, the sleep signal S
L is set to high potential and P channel MOS transistor QH
11 is cut off. As a result, the high potential real power line VD
Since the interrupted high threshold voltage P-channel MOS transistor QH11 is sandwiched between D and the low potential real power supply line VSS, the low threshold voltage MOS transistor Q
It is possible to cut the standby leak current that would occur in 21 to Q24, and it is possible to realize ultra-low power characteristics.

【0012】このように、MT−CMOS回路技術は低
電圧高速回路技術として有望視されているが、本回路を
実際のLSIで実現するためには、1つのLSIチップ
上で高しきい値電圧のトランジスタと低しきい値電圧の
トランジスタが混在していなければならない。
As described above, the MT-CMOS circuit technology is promising as a low-voltage high-speed circuit technology, but in order to realize this circuit in an actual LSI, a high threshold voltage is required on one LSI chip. Must be mixed with low threshold voltage transistors.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、簡易な
LSI実現法として広く利用されている従来のゲートア
レイでは、Pチャンネル型MOSトランジスタ、Nチャ
ンネル型MOSトランジスタともに、各々単一のしきい
値電圧のMOSトランジスタからなる基本セルをアレイ
状に配置し、構成されているだけであった。
However, in the conventional gate array widely used as a simple LSI realization method, both the P-channel type MOS transistor and the N-channel type MOS transistor have a single threshold voltage. The basic cells composed of MOS transistors are simply arranged and arranged in an array.

【0014】本発明の目的は、ゲートアレイの利用率を
低下させることなく、異なるしきい値電圧の複数種の電
界効果トランジスタを使用したMT−CMOS回路技術
を実現可能にしたゲートアレイ集積回路を提供すること
である。
An object of the present invention is to provide a gate array integrated circuit capable of realizing an MT-CMOS circuit technology using a plurality of types of field effect transistors having different threshold voltages without reducing the utilization rate of the gate array. Is to provide.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この目的達成のために本
発明のゲートアレイ型集積回路は、電界効果トランジス
タで構成された第1基本セルと、該第1基本セルを構成
する電界効果トランジスタよりもしきい値電圧の絶体値
が大きい電界効果トランジスタで構成された第2基本セ
ルからなり、上記第1基本セルで少なくとも1つのセル
アレイを形成するとともに、上記第2基本セルで少なく
もと1つの他のセルアレイを形成し、上記第1基本セル
からなるセルアレイの左右上下のいずれかの端、左右両
方の端、上下両方の端、左右上下全ての端、又は内部
に、上記第2基本セルからなるセルアレイを隣接して配
置して構成した。
To achieve this object, a gate array type integrated circuit of the present invention comprises a first basic cell composed of a field effect transistor and a field effect transistor constituting the first basic cell. Also comprises a second basic cell composed of a field effect transistor having a large absolute value of threshold voltage, at least one cell array is formed by the first basic cell, and at least one by the second basic cell. Another cell array is formed, and one of the left, right, top, and bottom ends of the cell array including the first basic cell, both left and right ends, both upper and lower ends, all left and right top and bottom ends, or internally, from the second basic cell. The cell array is formed adjacent to each other.

【0016】本発明では、上記第1基本セルで論理回路
群を形成し、上記第2基本セルで該論理回路群への電源
供給を制御する電源制御回路を形成することが好まし
い。
In the present invention, it is preferable that the first basic cell forms a logic circuit group and the second basic cell forms a power supply control circuit that controls power supply to the logic circuit group.

【0017】また、本発明では、上記第1基本セルを構
成するトランジスタで形成され、第1、第2電源端子を
有する論理回路群と、上記第2基本セルを構成するトラ
ンジスタで形成され、上記論理回路群への電源供給を制
御する第1及び/又は第2電源制御回路と、上記論理回
路群への電源供給源となる第1、第2実電源線と、第1
及び/又は第2疑似電源線とから構成し、上記論理回路
群の上記第1電源端子に上記第1疑似電源線を接続する
とともに、上記第1疑似電源線と上記第1実電源線との
間に上記第1電源制御回路を接続し、上記論理回路群の
上記第2電源端子に、直接的に前記第2電源線を接続
し、又は上記第2疑似電源線に接続するとともに上記第
2疑似電源線と上記第2実電源線との間に上記第2電源
制御回路を接続することが好ましい。
Further, according to the present invention, a logic circuit group formed of the transistors forming the first basic cell and having first and second power supply terminals and a transistor forming the second basic cell are formed. First and / or second power supply control circuits for controlling power supply to the logic circuit group; first and second real power supply lines serving as power supply sources for the logic circuit group;
And / or a second pseudo power supply line, and connects the first pseudo power supply line to the first power supply terminal of the logic circuit group, and connects the first pseudo power supply line and the first real power supply line. The first power supply control circuit is connected in between, the second power supply line is directly connected to the second power supply terminal of the logic circuit group, or the second pseudo power supply line is connected and the second power supply line is connected. It is preferable to connect the second power supply control circuit between the pseudo power supply line and the second real power supply line.

【0018】[0018]

【作用】本発明では、低しきい値電圧の電界効果トラン
ジスタをもつ第1基本セルからなるセルアレイに対し
て、高しきい値電圧の電界効果トランジスタをもつ第2
基本セルからなるセルアレイを隣接配置することによ
り、ゲートセルアレイでのセル利用率を低下させること
なく、高しきい値電圧のトランジスタと低しきい値電圧
のトランジスタを利用したMT−CMOS回路を実現で
きる。
In the present invention, the second basic element having the high threshold voltage field effect transistor is provided for the cell array including the first basic cell having the low threshold voltage field effect transistor.
By arranging the cell arrays of basic cells adjacent to each other, it is possible to realize an MT-CMOS circuit using a high threshold voltage transistor and a low threshold voltage transistor without lowering the cell utilization rate in the gate cell array. .

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1はそ
の第1の実施例のゲートアレイ集積回路のLSIチップ
1の概略図である。2は第1基本セルであり、低しきい
値電圧のMOSトランジスタで構成される。3は第2基
本セルであり、高しきい値のMOSトランジスタで構成
される。第1基本セル2はマトリクス状に配列されてセ
ルアレイ2A、2B、2Cを構成する。その各セルアレ
イ2A、2B、2Cには、第2基本セル3からなるセル
列(セルアレイ)3A、3B、3C、3Dが隣接して配
置される。また、外部とのインターフェースを行なう入
出力バッファ用セル列4がLSIチップ1の周辺部に配
置されている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram of an LSI chip 1 of the gate array integrated circuit of the first embodiment. Reference numeral 2 is a first basic cell, which is composed of a low threshold voltage MOS transistor. Reference numeral 3 is a second basic cell, which is composed of a high threshold MOS transistor. The first basic cells 2 are arranged in a matrix to form cell arrays 2A, 2B, 2C. Cell arrays (cell arrays) 3A, 3B, 3C and 3D each including a second basic cell 3 are arranged adjacent to each of the cell arrays 2A, 2B and 2C. An input / output buffer cell row 4 for interfacing with the outside is arranged in the peripheral portion of the LSI chip 1.

【0020】図2は第1基本セル2を示す図である。Q
1、Q2はPチャンネル型のMOSトランジスタ、Q
3、Q4はNチャンネル型のMOSトランジスタであっ
て、いずれのしきい値電圧も低レベルである。例えば、
PMOSトランジスタQ1、Q2は−0.2V程度、N
MOSトランジスタQ3、Q4は0.2V程度に設定さ
れることがある。
FIG. 2 is a diagram showing the first basic cell 2. Q
1, Q2 is a P-channel type MOS transistor, Q
Reference numerals 3 and Q4 are N-channel type MOS transistors, and all the threshold voltages are low level. For example,
The PMOS transistors Q1 and Q2 have about -0.2V, N
The MOS transistors Q3 and Q4 may be set to about 0.2V.

【0021】ここでも、P型基板内にトランジスタを作
り込む例で説明しているため、PチャンネルMOSトラ
ンジスタQ1、Q2はnウエル201内に形成される。
202はPチャンネルMOSトランジスタのソース又は
ドレインとして機能するp+領域、203はNチャンネ
ルMOSトランジスタのソース又はドレインとして機能
するn+ 領域、204はゲート電極である。
Also in this case, since the example in which the transistor is formed in the P-type substrate has been described, the P-channel MOS transistors Q1 and Q2 are formed in the n-well 201.
Reference numeral 202 is ap + region that functions as a source or drain of a P-channel MOS transistor, 203 is an n + region that functions as a source or drain of an N-channel MOS transistor, and 204 is a gate electrode.

【0022】図3は第2基本セル3を示す図ある。QH
1、QH2はPチャンネル型のMOSトランジスタであ
って、しきい値電圧は高レベルであり、例えば、−0.
7V程度に設定されることがある。
FIG. 3 is a diagram showing the second basic cell 3. QH
1, QH2 are P-channel type MOS transistors, and the threshold voltage is high level, for example, −0.
It may be set to about 7V.

【0023】ここでも、P型基板内にトランジスタを作
り込む例で説明しているため、PチャンネルMOSトラ
ンジスタQH1、QH2はnウエル301内に形成され
る。302はPチャンネルMOSトランジスタのソース
又はドレインとして機能するp+ 領域、303はゲート
電極である。
Also in this case, since the example in which the transistor is formed in the P-type substrate has been described, the P-channel MOS transistors QH1 and QH2 are formed in the n-well 301. 302 is a p + region that functions as the source or drain of the P-channel MOS transistor, and 303 is a gate electrode.

【0024】以上のように、予め1つのLSIチップ1
内に低しきい値電圧のトランジスタ部と高しきい値電圧
のトランジスタ部とを固定して形成しておこくとによ
り、高しきい値電圧のトランジスタと低しきい値電圧の
トランジスタを利用するMT−CMOS回路技術に対応
したゲートアレイ型集積回路が実現できる。
As described above, one LSI chip 1 is prepared in advance.
A low threshold voltage transistor portion and a high threshold voltage transistor portion are fixedly formed in the inside to form a high threshold voltage transistor and a low threshold voltage transistor. A gate array type integrated circuit corresponding to the MT-CMOS circuit technology can be realized.

【0025】図4は図1内の円で囲った部分Aの結線例
を示す図である。ここでは、第1基本セル2でNAND
ゲートを構成し、MT−CMOS回路化することを考え
る。図4において、A1′、A2′は第1論理回路(N
ANDゲート)の入力端子、Y′は出力端子であり、ま
たA1、A2は第2論理回路(NANDゲート)の入力
端子、Yは出力端子である。Q1′、Q2′、Q1、Q
2は各々第1基本セル2内のPチャンネルMOSトラン
ジスタ、Q3′、Q4′、Q3、Q4は各々第1基本セ
ル2内のNチャンネルMOSトランジスタであり、これ
らのトランジスタは低しきい値電圧のものである。QH
1、QH2はともに第2基本セル3内のPチャンネルM
OSトランジスタであり、これらのトランジスタは高し
きい値電圧のものである。黒丸印はソース、ドレイン、
又はゲート電極へのコンタクト位置を示す。また太実線
は1層目配線を示す。5は高電位実電源線VDDの2層
目の配線(点線で示す。)、6はこの2層目配線5と1
層目配線との間のスルホールである。
FIG. 4 is a diagram showing an example of connection of a portion A surrounded by a circle in FIG. Here, the first basic cell 2 is the NAND
Consider forming a gate to form an MT-CMOS circuit. In FIG. 4, A1 'and A2' are first logic circuits (N
AND gate), Y'is an output terminal, A1 and A2 are input terminals of the second logic circuit (NAND gate), and Y is an output terminal. Q1 ', Q2', Q1, Q
2 is a P-channel MOS transistor in the first basic cell 2 and Q3 ', Q4', Q3 and Q4 are N-channel MOS transistors in the first basic cell 2, respectively. It is a thing. QH
1 and QH2 are both P channels M in the second basic cell 3.
OS transistors, which are of high threshold voltage. Black circles indicate source, drain,
Alternatively, it indicates the contact position to the gate electrode. The thick solid line indicates the first layer wiring. Reference numeral 5 is a second-layer wiring (shown by a dotted line) of the high-potential actual power supply line VDD, and 6 is the second-layer wirings 5 and 1.
It is a through hole between the layer wiring.

【0026】図5は図6の構成の等価回路を示す回路図
である。第1基本セル2で構成される第1、第2論理回
路7、7′は、高電位疑似電源線VDDVと低電位実電
源線VSSとの間に接続され、この高電位疑似電源線V
DDVと高電位実電源線VDDとの間に、第2基本セル
3で構成される電源制御回路8が接続される。ここで
は、電源制御回路8はPチャンネルMOSトランジスタ
QH1、QH2の並列接続によるトランスファゲートで
からなり、スリープ信号SLによりその導通/遮断が制
御される。スリープ信号SLが低電位のとき導通して電
源供給を行ない、高電位のとき遮断して電源供給を停止
する。このように、第1基本セル2により第1、第2論
理回路7、7′の部分が構成され、第2基本セル3によ
り電源制御回路8の部分が構成される。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the configuration of FIG. The first and second logic circuits 7 and 7'composed of the first basic cell 2 are connected between the high potential pseudo power supply line VDDV and the low potential real power supply line VSS, and the high potential pseudo power supply line V
The power supply control circuit 8 including the second basic cell 3 is connected between the DDV and the high-potential actual power supply line VDD. Here, the power supply control circuit 8 is composed of a transfer gate formed by connecting P-channel MOS transistors QH1 and QH2 in parallel, and conduction / cutoff thereof is controlled by a sleep signal SL. When the sleep signal SL has a low potential, it conducts to supply power, and when the sleep signal SL has a high potential, cuts off to stop power supply. In this way, the first basic cell 2 constitutes the first and second logic circuits 7 and 7 ′, and the second basic cell 3 constitutes the power supply control circuit 8.

【0027】図6は第2実施例のLSIチップ1の概略
を示す図である。これは、第1基本セル2からなる1つ
のセルアレイ2Dを中央に配置し、その左右両端に第2
基本セル3からなるセル列(セルアレイ)3A、3Dを
設けた例を示である。他は図1に示した第1実施例のも
のと同様である。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of the LSI chip 1 of the second embodiment. In this arrangement, one cell array 2D composed of the first basic cells 2 is arranged at the center, and second cell arrays 2D are arranged at the left and right ends thereof.
It is an example in which cell columns (cell arrays) 3A and 3D each including a basic cell 3 are provided. Others are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

【0028】図7は第3実施例のLSIチップ1の概略
を示す図である。これは、図6に示したものと同様に第
1基本セル2からなる1つのセルアレイ2Eを中央に配
置するが、その左右両端に第2基本セル3からなる2列
のセル列(セルアレイ)3E、3Fを設けた例を示であ
る。他は図1に示した第1実施例のものと同様である。
このセル列3E、3Fは3列以上のセル列であっても良
い。
FIG. 7 is a diagram showing the outline of the LSI chip 1 of the third embodiment. Similar to that shown in FIG. 6, one cell array 2E made up of the first basic cells 2 is arranged at the center, but two cell rows (cell array) 3E made up of the second basic cells 3 are arranged at the left and right ends of the cell array 2E. It is an example in which 3F is provided. Others are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
The cell rows 3E and 3F may be three or more cell rows.

【0029】この場合、より多くの高しきい値電圧のト
ランジスタが使用できる。具体的には、図5の回路にお
いて、高しきい値電圧のPチャンネルトランジスタQH
1、QH2を3個以上並列接続できるので、そのトラン
ジスタのサイズを実効的に大きくできる。このように、
高しきい値電圧のトランジスタQH1、QH2のサイズ
が大きくなれは、高電位疑似電源線VDDVへの供給電
流能力が向上するため、MT−CMOS回路のより高速
な動作が可能となる。
In this case, more high threshold voltage transistors can be used. Specifically, in the circuit of FIG. 5, a high threshold voltage P-channel transistor QH
Since three or more of 1 and QH2 can be connected in parallel, the size of the transistor can be effectively increased. in this way,
If the size of the high threshold voltage transistors QH1 and QH2 is increased, the capability of supplying current to the high potential pseudo power supply line VDDV is improved, so that the MT-CMOS circuit can operate at higher speed.

【0030】図8は第4の実施例のLSIチップ1の概
略図である。ここでは、高しきい値電圧のトランジスタ
で構成される第2基本セル3によるセル列(セルアレ
イ)3G、3Hを、第1基本セル2によるセルアレイ2
Fの上下端部分に隣接して配置している。
FIG. 8 is a schematic diagram of the LSI chip 1 of the fourth embodiment. Here, the cell columns (cell arrays) 3G and 3H formed by the second basic cells 3 formed of high threshold voltage transistors are arranged in the cell array 2 formed by the first basic cells 2.
It is arranged adjacent to the upper and lower ends of F.

【0031】図9は図8の丸で囲んだB部分の等価回路
図である。この図9に示すように、第2基本セル3によ
るセル列3Gを第1基本セル2によるセルアレイ2Fの
上部分に隣接配置しても、MT−CMOS回路を構成す
ることができる。下部分に隣接配置しても同様である。
また、図示しなかったが、この第2基本セル3は端部の
みでなく中央部分に隣接配置させることもできる。
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a portion B surrounded by a circle in FIG. As shown in FIG. 9, the MT-CMOS circuit can be configured even if the cell column 3G formed by the second basic cells 3 is arranged adjacent to the upper portion of the cell array 2F formed by the first basic cells 2. The same can be said if it is arranged adjacent to the lower part.
Although not shown, the second basic cell 3 can be arranged adjacent to not only the end portion but also the central portion.

【0032】なお、上記実施例はいずれも第2基本セル
3をPチャンネルMOSトランジスタで構成したものだ
けを示したが、逆に高しきい値電圧のNチャンネルMO
Sトランジスタのみで構成することもできる。このとき
は、上記高電位疑似電源線VDDVに代えて低電位疑似
電源を設けて、第1基本セル2のトランジスタからなる
論理回路群の高電位側の電源端子を高電位実電源線VD
Dに接続し、低電位側の電源端子は低電位疑似電源線に
接続し、且つ低電位疑似電源線と低電位実電源線VSS
との間に第2基本セルの高しきい値電圧のNチャンネル
MOSトランジスタからなる電源制御回路を接続する。
そして、電源制御回路のNチャンネルMOSトランジス
タのゲートには、前述のスリープ信号SLを反転した信
号を印加する。
In each of the above embodiments, only the second basic cell 3 is constituted by the P-channel MOS transistor. However, conversely, the N-channel MO of high threshold voltage is used.
It is also possible to use only the S transistor. At this time, a low potential pseudo power supply is provided in place of the high potential pseudo power supply line VDDV, and the power supply terminal on the high potential side of the logic circuit group including the transistors of the first basic cell 2 is connected to the high potential real power supply line VD.
Connected to D, the power supply terminal on the low potential side is connected to the low potential pseudo power supply line, and the low potential pseudo power supply line and the low potential real power supply line VSS
A power supply control circuit composed of a high threshold voltage N-channel MOS transistor of the second basic cell is connected between and.
Then, the inverted signal of the sleep signal SL is applied to the gate of the N-channel MOS transistor of the power supply control circuit.

【0033】また、第2基本セル3として、高しきい値
電圧のPチャンネルMOSトランジスタと高しきい値電
圧のNチャンネルMOSトランジスタを混在させた構成
(第1基本セル2と同様の構成)をとることもできる。
このときは、高電位疑似電源線VDDVと低電位疑似電
源を設けて、第1基本セル2のトランジスタからなる論
理回路群の高電位側の電源端子を高電位疑似電源線VD
DVに接続するとともに低電位側の電源端子を低電位疑
似電源線に接続し、高電位実電源線VDDと高電位疑似
電源線VDDVとの間に第2基本セルの高しきい値電圧
のPチャンネルMOSトランジスタからなる電源制御回
路を接続し、且つ低電位実電源線VSSと低電位疑似電
源線との間に第2基本セルの高しきい値電圧のNチャン
ネルMOSトランジスタからなる電源制御回路を接続す
る。そして、PチャンネルMOSトランジスタからなる
電源制御回路の当該PチャンネルMOSトランジスタの
ゲートにはスリープ信号SLを、NチャンネルMOSト
ランジスタからなる電源制御回路の当該NチャンネルM
OSトランジスタのゲートにはスリープ信号SLの反転
信号を印加する。
The second basic cell 3 has a structure in which a P-channel MOS transistor having a high threshold voltage and an N-channel MOS transistor having a high threshold voltage are mixed (the same structure as the first basic cell 2). It can also be taken.
At this time, the high-potential pseudo power supply line VDDV and the low-potential pseudo power supply are provided, and the power supply terminal on the high potential side of the logic circuit group including the transistors of the first basic cell 2 is connected to the high-potential pseudo power supply line VD.
The low-potential-side power supply terminal is connected to the DV and the low-potential pseudo-power supply line is connected, and the high threshold voltage P of the second basic cell is set between the high-potential real power supply line VDD and the high-potential pseudo power supply line VDDV. A power supply control circuit including a channel MOS transistor is connected, and a power supply control circuit including an N-channel MOS transistor having a high threshold voltage of the second basic cell is connected between the low potential real power supply line VSS and the low potential pseudo power supply line. Connecting. Then, the sleep signal SL is supplied to the gate of the P-channel MOS transistor of the power supply control circuit including the P-channel MOS transistor, and the N-channel M of the power supply control circuit including the N-channel MOS transistor is included.
An inverted signal of the sleep signal SL is applied to the gate of the OS transistor.

【0034】また、電源制御回路の回路形式について
は、本実施例ではトランスファゲート形式のものを示し
ているが、この形式に限られるものではない。すなわ
ち、この電源制御回路は、既存の回路設計法に基づき、
考えられられるあらゆる回路形式をとり得る。
As for the circuit form of the power supply control circuit, the transfer gate form is shown in the present embodiment, but it is not limited to this form. That is, this power supply control circuit is based on the existing circuit design method.
It can take any conceivable circuit form.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上から本発明によれば、低しきい値電
圧の電界効果トランジスタをもつ第1基本セルからなる
セルアレイに対して、高しきい値電圧の電界効果トラン
ジスタをもつ第2基本セルからなるセルアレイを隣接配
置するので、1個のLSIチップ上でセル利用率を低下
させることなく、高しきい値電圧のトランジスタと低し
きい値電圧のトランジスタを利用したMT−CMOS回
路を実現できる。
As described above, according to the present invention, the second basic cell having the field effect transistor having the high threshold voltage is different from the cell array including the first basic cell having the field effect transistor having the low threshold voltage. Since the cell arrays composed of 2 are arranged adjacent to each other, an MT-CMOS circuit using a high threshold voltage transistor and a low threshold voltage transistor can be realized without lowering the cell utilization rate on one LSI chip. .

【0036】このMT−CMOS回路は、第1基本セル
を論理回路群に、第2基本セルを電源制御回路に利用す
ることにより実現できる。
This MT-CMOS circuit can be realized by using the first basic cell as a logic circuit group and the second basic cell as a power supply control circuit.

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

【図1】 本発明の第1実施例のゲートアレイのLSI
チップの概略図である。
FIG. 1 is a gate array LSI according to a first embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram of a chip.

【図2】 同第1実施例の第1基本セルの説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a first basic cell according to the first embodiment.

【図3】 同第1実施例の第2基本セルの説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a second basic cell of the first embodiment.

【図4】 図1のA部分の結線例を示すセルの説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a cell showing a connection example of a portion A of FIG.

【図5】 図4に示すセルの等価回路の回路図である。5 is a circuit diagram of an equivalent circuit of the cell shown in FIG.

【図6】 第2実施例のゲートアレイのLSIチップの
概略図である。
FIG. 6 is a schematic view of an LSI chip of a gate array of the second embodiment.

【図7】 第3実施例のゲートアレイのLSIチップの
概略図である。
FIG. 7 is a schematic view of an LSI chip of a gate array of the third embodiment.

【図8】 第4実施例のゲートアレイのLSIチップの
概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of an LSI chip of a gate array of a fourth embodiment.

【図9】 図8のB部分の等価回路の回路図である。9 is a circuit diagram of an equivalent circuit of a portion B in FIG.

【図10】 従来のゲートアレイのLSIチップの概略
図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of a conventional gate array LSI chip.

【図11】 図10の基本セルの説明図である。11 is an explanatory diagram of a basic cell of FIG.

【図12】 図11の基本セルを使用した2入力NAN
Dゲートの結線例を示す説明図である。
FIG. 12 is a 2-input NAN using the basic cell of FIG.
It is explanatory drawing which shows the connection example of D gate.

【図13】 図12の等価回路の回路図である。13 is a circuit diagram of the equivalent circuit of FIG.

【図14】 MT−CMOS回路技術の回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram of MT-CMOS circuit technology.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:LSIチップ 2:第1基本セル、2A、2B、2C、2D、2E、2
F:セルアレイ、201:nウエル、202:p+
域、203:n+ 領域、204:ゲート電極 3:第2基本セル、3A、3B、3C、3D、3E、3
F、3G、3H:セル列(セルアレイ)、301:nウ
エル、302:p+ 領域、303:ゲート電極 4:入出力バッファ用セル列 5:2層目配線 6:スルホール 7、7′:論理回路 8:電源制御回路 11:LSIチップ 12:基本セル、121:nウエル、122:p+
域、123:n+ 領域、124:ゲート電極、12A:
セルアレイ 13:入出力バッファ用セル列 14:論理回路 Q1〜Q4、Q1′〜Q4′、Q11〜Q14、Q21
〜Q24:低しきい値電圧のMOSトランジスタ QH1、QH2、QH11:高しきい値のPチャンネル
MOSトランジスタ VDD:高電位実電源線 VDDV:高電位疑似電源線 VSS:低電位実電源線
1: LSI chip 2: First basic cell, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2
F: cell array, 201: n-well, 202: p + region, 203: n + region, 204: gate electrode 3: second basic cell 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3
F: 3G, 3H: Cell column (cell array), 301: n-well, 302: p + region, 303: gate electrode 4: input / output buffer cell column 5: second layer wiring 6: through hole 7, 7 ': logic Circuit 8: Power supply control circuit 11: LSI chip 12: Basic cell, 121: n well, 122: p + region, 123: n + region, 124: gate electrode, 12A:
Cell array 13: input / output buffer cell column 14: logic circuits Q1 to Q4, Q1 'to Q4', Q11 to Q14, Q21
-Q24: MOS transistors of low threshold voltage QH1, QH2, QH11: P-channel MOS transistors of high threshold VDD: High potential real power line VDDV: High potential pseudo power line VSS: Low potential real power line

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電界効果トランジスタで構成された第1基
本セルと、該第1基本セルを構成する電界効果トランジ
スタよりもしきい値電圧の絶体値が大きい電界効果トラ
ンジスタで構成された第2基本セルからなり、 上記第1基本セルで少なくとも1つのセルアレイを形成
するとともに、上記第2基本セルで少なくもと1つの他
のセルアレイを形成し、上記第1基本セルからなるセル
アレイの左右上下のいずれかの端、左右両方の端、上下
両方の端、左右上下全ての端、又は内部に、上記第2基
本セルからなるセルアレイを隣接して配置したことを特
徴とするゲートアレイ型集積回路。
1. A second basic cell composed of a first basic cell composed of a field effect transistor and a field effect transistor having a threshold voltage absolute value higher than that of the field effect transistor composing the first basic cell. The first basic cell forms at least one cell array, and the second basic cell forms at least one other cell array. A gate array type integrated circuit characterized in that a cell array composed of the second basic cell is adjacently arranged at one end, both left and right ends, both upper and lower ends, left and right upper and lower ends, or inside.
【請求項2】上記第1基本セルで論理回路群を形成し、
上記第2基本セルで該論理回路群への電源供給を制御す
る電源制御回路を形成したことを特徴とする請求項1に
記載のゲートアレイ型集積回路。
2. A logic circuit group is formed by the first basic cell,
2. The gate array type integrated circuit according to claim 1, wherein a power supply control circuit for controlling power supply to the logic circuit group is formed by the second basic cell.
【請求項3】上記第1基本セルを構成するトランジスタ
で形成され、第1、第2電源端子を有する論理回路群
と、 上記第2基本セルを構成するトランジスタで形成され、
上記論理回路群への電源供給を制御する第1及び/又は
第2電源制御回路と、 上記論理回路群への電源供給源となる第1、第2実電源
線と、 第1及び/又は第2疑似電源線とから構成され、 上記論理回路群の上記第1電源端子に上記第1疑似電源
線を接続するとともに、上記第1疑似電源線と上記第1
実電源線との間に上記第1電源制御回路を接続し、 上記論理回路群の前記第2電源端子に、直接的に上記第
2電源線を接続し、又は上記第2疑似電源線に接続する
とともに上記第2疑似電源線と上記第2実電源線との間
に上記第2電源制御回路を接続したことを特徴とする請
求項1に記載のゲートアレイ型集積回路。
3. A logic circuit group formed of transistors forming the first basic cell and having first and second power supply terminals, and a transistor forming the second basic cell,
First and / or second power supply control circuits for controlling power supply to the logic circuit group, first and second actual power supply lines serving as power supply sources to the logic circuit group, and first and / or Two pseudo power supply lines, the first pseudo power supply line is connected to the first power supply terminal of the logic circuit group, and the first pseudo power supply line and the first pseudo power supply line are connected to each other.
The first power supply control circuit is connected to an actual power supply line, the second power supply line is directly connected to the second power supply terminal of the logic circuit group, or the second pseudo power supply line is connected. The gate array integrated circuit according to claim 1, wherein the second power supply control circuit is connected between the second pseudo power supply line and the second real power supply line.
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