JPH08256050A - 漏れ電流の制御を可能にしたダイナミック・ロジック回路を含む装置及び同装置の製造方法、並びにロジック信号の処理方法 - Google Patents
漏れ電流の制御を可能にしたダイナミック・ロジック回路を含む装置及び同装置の製造方法、並びにロジック信号の処理方法Info
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Abstract
数の低下を最小限に抑制し、ノイズ抑制能力を向上すべ
く改善されたアウトプット信号レベルを提供すると同時
に、消費電力を削減する低い閾値電圧を備えたトランジ
スタを含むロジック回路を備えた装置の提供。 【解決手段】本発明の課題は第1のノードと、第2のノ
ードと、これらのノード間に接続され、かつスイッチ回
路を含み、更に第1及び第2のロジック信号状態をそれ
ぞれ備えたロジック信号を受信し、第1の信号状態の際
にスイッチ回路をオンして各ノードを互いに接続し、第
2の信号状態の際にスイッチ回路をオフするインプット
回路と、スイッチ回路を通る電流の流れを第2の信号状
態の際に実質的に防止すべくインプット回路に接続され
たバイアス回路とを含むロジック回路を備えた装置によ
って実現される。
Description
ック回路、より詳細には低い電源電圧で動作するダイナ
ミック・ロジック回路に関する。
金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(C−MOSF
ET)を使用するダイナミック・ロジック回路は、高速
なうえに消費電力が低く、必要とされる設置面積が小さ
い等の利点を有する。このため、同ダイナミック・ロジ
ック回路の利用は近年増加し続けている。ダイナミック
・ロジック回路は全てそのロジック機能とは無関係に多
くの類似点を有する。一般的に、ダイナミック・ロジッ
ク回路はクロック信号が低(プリチャージ状態)の際に
プリチャージ・ノードをプリチャージするためにクロッ
ク信号を受信すべく接続されたP型プリチャージMOS
トランジスタと、クロック信号が高(評価状態)の際に
放電ノードを放電すべく同放電ノードに接続されたN型
放電トランジスタとを有する。1つ以上のロジック・イ
ンプット信号を受信すべく接続された1つ以上のN型M
OSトランジスタを一般的に含むロジック回路は、プリ
チャージ・ノード及び放電ノードの間に接続されてい
る。プリチャージ状態において、プリチャージ・トラン
ジスタはプリチャージ・ノードをプリチャージする。続
いて、クロック・トランジスタ及び回路が評価段階に移
行した際、ロジック回路は同ロジック回路に入力された
入力信号の状態に基づいて放電ノードを介したプリチャ
ージ・ノードの放電を条件的に引起こす。多くの場合、
1つのセットを構成する複数の従属接続されたダイナミ
ック・ロジック・ブロック(A cascaded set of such d
ynamic logic blocks)のプリチャージ及び同ブロック
の評価を1つのクロック信号を用いて実施すべく、スタ
ティックC−MOSFETインバータ・セルは前記のロ
ジック・セルに基づいて動作する。多くの場合、この種
のダイナミック・ロジックはドミノ・ロジックと称され
る。ドミノ・ロジックに関する更に詳細な説明は199
3年にアディソン・ウェズレー出版社(Addison-Wesley
Publishing Company)から出版された“CMOSVL
SIデザインの原理、システム展望第2版(Principles
of CMOS VLSI Design, A systems Perspective (Second
edition))”の301〜311頁に記載されているエ
ヌ.エッチ.イー.ベスト及びケー.エシュラギアン
(N.H.E.Weste and K.Eshraghian)の記述に開示されて
いる。
の小型化、特にチャネル長さの短縮などによるMOSF
ETの小型化が絶え間なく続けられてきた。これは1つ
の集積回路(IC)に含まれるMOSFETの集積度を
高め、さらには必要とされる電源電圧(VDD)の低下
を可能にした。このうちの前者の効果としては小型化及
び動作周波数の増加が挙げられ、後者の効果としては消
費電力の低減が挙げられる。しかし、MOSFETをさ
らに低い電源電圧で動作させた場合、MOSFETに流
れる電流が低減する。これは、最大動作周波数の低下を
招来するため望ましくない。従って、回路の性能低下を
最小限に抑制すべくMOSFETに流れる電流の低減を
最小限に抑制する必要がある。これを実現すべくMOS
FETの閾値電圧(VTH)が引下げられる。しかし、こ
れはMOSFETの漏れ電流、即ち、装置をオフにした
際にMOSFETに流れる電流を増加させるため望まし
くない。MOSFETの漏れ電流の増加は各ダイナミッ
ク・ロジック・セルのアウトプット・ノードへの電荷漏
れ及び同アウトプット・ノードからの電荷漏れを招来す
る。これは十分なVDD値及びVSS値をアウトプット
信号レベルを用いて実現及び維持することを阻害する。
この結果、アウトプット・ノードへの電荷漏れまたは同
アウトプット・ノードからの電荷漏れによって引起こさ
れるデータ損失によりノイズ抑制能力が低下し、故障の
可能性が増大する。
への電荷漏れ及び同データ格納ノードからの電荷漏れに
よるデータ損失に起因する故障の可能性を最小限に抑制
し、最大動作周波数の低下を最小限に抑制し、ノイズ抑
制能力を向上すべく改善されたアウトプット信号レベル
を提供すると同時に、低い電源電圧の使用による消費電
力の削減を実現する低い閾値電圧を備えたトランジスタ
を含むダイナミック・ロジック回路を備えた装置を提供
することにある。
づく漏れ電流制御が可能なロジック回路を含む装置は、
第1のノード、第2のノード、インプット回路及びバイ
アス回路を含む。インプット回路はスイッチ回路を含
み、さらには第1のロジック信号状態及び第2のロジッ
ク信号状態をそれぞれ備えたロジック信号を受信すべく
第1のノード及び第2のノードの間に接続されている。
インプット回路は、第1のロジック信号状態においてス
イッチ回路をオンすることにより第1のノード及び第2
のノードを互いに接続し、第2のロジック信号状態にお
いてスイッチ回路をオフする。バイアス回路はスイッチ
回路を通る電流の流れを第2のロジック信号状態の際に
実質的に防止すべくインプット回路に接続されている。
また、本発明の装置は第1のクロック信号を受信し、さ
らには同信号に基づいて第1のノードをプリチャージす
べく同第1のノードに接続されたプリチャージ・トラン
ジスタを含み得る。更に、本発明の装置は、第2のクロ
ック信号を受信し、さらには同信号に基づいて第2のノ
ードを放電すべく同第2のノードに接続された放電トラ
ンジスタを含み得る。そして、第1のスイッチ回路は第
1のノード及び第2のノード間に接続された複数の導電
性ターミナルと、ロジック信号を受信する1つの制御タ
ーミナルとを備えたスイッチング・トランジスタを含む
ことができる。バイアス回路はスイッチング・トランジ
スタに印加されるバイアスを第2のロジック信号状態の
際にオフにする。また、第1のスイッチ回路はMOSト
ランジスタを含むことが可能であり、バイアス回路はM
OSトランジスタに印加されるバイアスを第2のロジッ
ク信号状態の際にオフにする。
回路をオフにし、さらにバイアス回路を用いてスイッチ
回路に含まれるトランジスタへのバイアスの印加をオフ
することにより、同スイッチ回路を流れる電流の流れが
実質的に遮断され、同スイッチ回路を流れる漏れ電流を
実質的に遮断し得る。
とともに以下に詳述する。特に明記しない限り、全ての
P−MOSFET及びN−MOSFET基板またはバル
ク(bulk)は、それぞれに対応する電源ターミナルに接
続されている(例えば、P−MOSFET及びN−MO
SFETは、一般的に電源ノードVDD及びVSSに対
してそれぞれ接続されている)。また、各トランジスタ
の横に示す複数の数値は、同トランジスタのチャネル幅
及びチャネル長さをそれぞれ示す。例えば、図1に示す
MOSFET12,14のチャネル幅及びチャネル長さ
は、それぞれ20ミクロン及び0.6ミクロンである。
これらの寸法は例示を目的とするものであり、特定の半
導体製造技術を必要とはしないうえ、同半導体製造技術
に限定されない。さらに、同寸法は半導体製造技術の進
歩に合わせて縮小などの変更が可能である。本発明を具
体化した回路の製造は、周知の各種半導体製造プロセス
に基づいて行うことができる。そして、回路基準ノード
またはアース・ノードはVSSターミナルである(一般
的にVSSターミナルに付随する基準電圧またはアース
電圧は0ボルトである)。
下に例示する。但し、否定(Inversion)、論理積(A
ND)、論理和(OR)、否定論理和(NOR)、否定
論理積(NAND)、排他的論理和(EXCLUSIV
E−OR)及び排他的否定論理和(EXCLUSIVE
−NOR)等の全てのロジック機能は本発明に基づく漏
れ電流制御を使用して実現可能である。更に、以下の説
明はロジック1がロジック高(例えば、正の電圧)であ
り、ロジック0がロジック低(例えば、回路基準電圧と
ほぼ同じ電圧)であるポジティブ・ロジックに基づく。
しかし、周知の回路設計理論に基づいてP−MOSFE
T及びN−MOSFETを互いに適切に入れ換えること
により、電荷漏れを低減した本発明に基づくロジック回
路をネガティブ・ロジック(即ち、ロジック1がロジッ
ク低(例えば、負の電圧)であって、ロジック0がロジ
ック高(例えば、回路基準電圧とほぼ同じ電圧)である
ロジック)に基づいて使用し得る。
流制御回路10を示す。漏れ電流制御回路10はインプ
ット回路を構成する2つのN−MOSFET12,14
及びバイアス回路を構成する1つのP−MOSFET1
6を有し、これらの各素子は図1に示すようにそれぞれ
接続されている。MOSFET12,14,16の各ゲ
ート・ターミナルはインプット・ロジック信号11を受
信すべくインプット・ノード26に接続されている。ス
イッチ回路を構成する第1のN−MOSFET12のド
レイン・ターミナルは第1のノードとしてのプリチャー
ジ・ノード28(または、以下に詳述する更に別のMO
SFET)に接続されている。また、第1のN−MOS
FET12のソース・ターミナルは中間ノード32に接
続されている。更に、第2のN−MOSFET14のソ
ース・ターミナルは第2のノードとしての基準ノードま
たは放電ノード34(または、ロジック回路の種類に基
づいて以下に詳述する更に別のMOSFET)に接続さ
れており、同第2のN−MOSFET14のドレイン・
ターミナルは中間ノード32に接続されている。P−M
OSFET16のソース・ターミナルは回路電源VDD
に接続されており、ドレイン・ターミナルは中間ノード
32に接続されている。
0である場合(例えば、動作のプリチャージ段階)、N
−MOSFET12,14はオフされ、P−MOSFE
T16はオンされる。P−MOSFET16がオンされ
た場合、プルアップ電圧は同P−MOSFET16のド
レイン・ターミナルを通じて中間ノード32へ印加され
る。VDDにほぼ等しいプルアップ電圧は、第1のN−
MOSFET12のゲート・ソース間電圧をネガティブ
(MOSFET閾値電圧に対して)にする。例えば、イ
ンプット・ロジック信号11がロジック0(例えば、V
SSの電圧を有する)である場合、N−MOSFET1
2のゲート・ターミナル及びソース・ターミナルに印加
される逆方向バイアスはVSS−VDDにほぼ等しい
(例えば、VSSが0ボルトであるか、または回路アー
スである場合、逆方向バイアスは−VDDとなる)。従
って、回路10内に流れる全ての漏れ電流(IL)がP
−MOSFET16及び第2のN−MOSFET14の
それぞれの導電性チャネル及び非導電性チャネル(但
し、漏れ易い)によって形成された漏れ電流路18を通
じて流れる一方で、第1のN−MOSFET12は完全
にカットオフされて実質的に漏れ電流を全く通さなくな
る。 逆に、インプット・ロジック信号11がロジック
1(例えば、動作の評価段階)である場合、2つのN−
MOSFET12,14はオンされ、P−MOSFET
16はオフされる。従って、プルアップ電圧は全く印加
されず、N−MOSFET12,14は現時点において
導電性を有する自身のチャネルを介した放電電流
(ID)に対する放電電流路20を形成する。
本発明に基づく漏れ電流制御回路10において、インプ
ット・ロジック信号11がロジック0である場合、第1
のN−MOSFET12を通じて流れた漏れ電流は数ピ
コアンペアまたはそれ以下の範囲であり、実質的にゼロ
であった。その一方、P−MOSFET16及びN−M
OSFET14によって形成された漏れ電流路18を通
じて流れた漏れ電流は数マイクロアンペアであった。本
発明に基づき、漏れ電流制御回路10は低い閾値電圧を
備えたCMOSトランジスタを含む各種のダイナミック
・ロジック回路に使用される。このようなロジック回路
では、電流漏れが問題となるため、漏れ電流制御回路1
0は漏れ電流がもたらす問題を実質的に排除すべく同ロ
ジック回路内に形成されている。
にした2つのインプットを備えたダイナミックANDゲ
ート110を示す。周知のドミノ・ロジック原理に基づ
き、単相クロック信号CLKの状態がロジック低である
場合、P型プリチャージ・トランジスタ122はオンさ
れ、N型放電トランジスタ124はオフされる。これに
より、プリチャージ・ノード128pはインプット・ロ
ジック信号A,Bのロジック状態に影響されることなく
電源電圧VDDにほぼ等しい電圧VPN(P)を有する
プリチャージ状態までプリチャージされる。クロック信
号CLKがロジック高の場合、プリチャージ・トランジ
スタ122はオフされ、放電トランジスタ124がオン
される。この結果、評価段階が開始される。従って、イ
ンプット信号A,Bのロジック状態に基づいて、プリチ
ャージ・ノード128p及びノード128nは条件的に
放電される。例えば、プリチャージ・ノード128p及
びノード128nはロジック・インプットA,Bが両方
ともロジック1の際に放電される。評価段階において、
ロジック・インプットA,Bが両方ともロジック1であ
る場合、プリチャージ・ノード128pは放電トランジ
スタ124を介して基準電圧VSSにほぼ等しい放電電
圧VPN(D)まで放電される。
0の動作の際、ロジック・インプットA,Bを図1に基
づいて既に詳述したように論理的に処理するトランジス
タ112a,114a,116a,112b,114
b,116bは、漏れ電流路118a,118b及び放
電電流路120a,120bを形成すべくロジック・イ
ンプットA,Bによりオン及びオフされる。プリチャー
ジ・ノード電圧VPNは最終的なアウトプット信号OU
Tを形成すべくインバータ回路126によって緩衝さ
れ、かつ反転される。
ンプットを備えたダイナミックANDゲート回路210
を示す。図3に示す回路210は、ロジック・インプッ
トAに付随するインプット回路が異なる点(以下に、更
に詳述する)と、プリチャージ・ノード228pに対し
てプルアップ電圧を選択的に印加するための出力制御さ
れたキーパー・トランジスタ230を有する点を除けば
図2に示す回路110に類似している。図2に関する前
記の説明に基づき、プリチャージ・ノード228pはク
ロック信号CLKがロジック低の場合に、プリチャージ
・トランジスタ222によってプリチャージされる。更
に、プリチャージ・ノード228pはクロック信号CL
Kがロジック高の場合にノード228nとともにロジッ
ク・インプットA,Bに基づいて放電トランジスタ22
4によって条件的に放電される。
おいて3つのトランジスタを制御しているが、図3に示
すダイナミック・ロジック・ゲート210では2つのト
ランジスタ214a,216aを制御している。しか
し、前記した本発明に基づく漏れ電流制御の効果は依然
として実現されている。評価段階において、ロジック・
インプットAがロジック0である場合、P−MOSFE
T216aはオンされ、N−MOSFET214aはオ
フされる。これにより、ロジック・インプットBに付随
する第2のN−MOSFET214bのソース・ターミ
ナルにはほぼVDDのプルアップ電圧が印加される。こ
れはロジック・インプットBに付随するN−MOSFE
T214bに対して非常にネガティブなゲート・ソース
間電圧を印加する。従って、トランジスタ214bには
大きな逆方向バイアスが印加され、同トランジスタ21
4bを流れる漏れ電流が実質的になくなる。この結果、
ロジック・インプットBに付随する漏れ電流路218b
は漏れ電流を全く通さなくなり、ロジック・インプット
Aに付随する漏れ電流路218aのみが残される。
ノード228pが充電された場合、プリチャージ・ノー
ド電圧VPNは高となり、アウトプットOUTは低とな
り、キーパーP−MOSFET230はオンされる。プ
リチャージ・ノード228pに印加されたプルアップ電
圧は、プリチャージ段階または評価段階においてロジッ
ク・インプットAがロジック0であり、ロジック・イン
プットBがロジック1である際に、プリチャージ・ノー
ド228pと、ロジック・インプットAに付随するN−
MOSFET214aのドレインとの間における電荷の
分割(Charge sharing)を防止するために必要とされる
更に別の電荷を出力する(または、プリチャージ段階に
おいて、ロジック・インプットA及びBが両方ともロジ
ック1である際に、プリチャージ・ノード228p及び
放電トランジスタ224のドレインの間における電荷の
分割を防止するために必要とされる更に別の電荷を出力
する)。
能にした2つのインプットを備えたダイナミックORゲ
ート回路310を示す。前記したように、プリチャージ
・ノード328pはプリチャージ段階においてプリチャ
ージ・トランジスタ322によってプリチャージされ、
さらに評価段階においてロジック・インプットA,Bに
基づいて放電トランジスタ324によってノード328
nとともに条件的に放電される。プリチャージ・ノード
電圧VPNはアウトプット信号OUTを出力すべくイン
バータ回路326によって緩衝され、かつ反転される。
図1に基づく前記の説明から、ロジック・インプットA
に付随するMOSFET312a,314a,316a
及びロジック・インプットBに付随するMOSFET3
12b,314b,316bはロジック・インプットA
及びBに基づいて漏れ電流路318a,318b及び放
電電流路320a,320bをそれぞれ形成する。
ート回路310における時間に対する電圧の変化を示す
線図である。ここで、VDDは1ボルトであり、VSS
は回路アース(0ボルト)であり、ロジック・インプッ
トBはロジック0である。プリチャージ・ノード電圧V
PNはクロック信号CLKがロジック0であるプリチャ
ージ段階において、ほぼVDDまで充電される。クロッ
ク信号CLKがロジック1である評価段階において、プ
リチャージ・ノード電圧VPNはロジック・インプット
Aがロジック0からロジック1へ変化するのに対応して
放電電圧まで放電される。この結果、インバータ326
からのアウトプット信号OUTはロジック0における初
期のプリチャージ電圧(≒VSS)からロジック1(≒
VDD)まで変化する。第2のロジック・インプットB
(即ち、B=0)に付随する漏れ電流路318bを流れ
る漏れ電流により、ノード電圧VPNの放電電圧の値は
VSSまで達することがない(図5に示す最悪の場合を
考慮したダイナミックORゲート回路は2つのインプッ
トに代えて64個のインプットを使用している点を除け
ば図4の回路310に類似している。従って、63個の
漏れ電流路を使用した場合、即ち、A=1及びB1=B2
=B3=…Bn=…B63=0である場合、ノード電圧VP
Nに付随する放電電圧の値はほぼ0.2ボルトとな
る)。
能にした2つのインプットを備えたダイナミックORゲ
ート回路410を示す。回路410はロジック・インプ
ットA,Bにそれぞれ付随するP−MOSFET416
a,416bに対して電源電圧を印加すべく出力制御さ
れたP−MOSFET432が使用されている点を除
き、図4に示す回路310に類似している。前記したよ
うに、プリチャージ・ノード428pはプリチャージ段
階においてプリチャージ・トランジスタ422によって
プリチャージされ、さらに評価段階においてロジック・
インプットA,Bに基づいて放電トランジスタ424に
よってノード428nとともに条件的に放電される。プ
リチャージ・ノード電圧VPNはインバータ回路426
によって緩衝され、かつ反転される。しかし、回路41
0において、ロジック・インプットA,Bにそれぞれ付
随するP−MOSFET416a,416bのソース・
ターミナルに対して常に印加されていた電源電圧VDD
は、供給制御信号として機能するアウトプット信号OU
Tのレベルに基づいて選択的に印加される。
チャージ・ノード電圧VPNが高であり、アウトプット
信号OUTが低である際、プルアップ・トランジスタ4
32はオンされる。この結果、ロジック・インプット
A,Bにそれぞれ付随するプルアップP−MOSFET
416a,416bのソース・ターミナルに対して電源
電圧(≒VDD)が印加される。前記したように、ロジ
ック・インプットA,Bがそれぞれロジック0である場
合、ロジック回路内に流れる全ての漏れ電流に対する漏
れ電流路418a,418bが提供される。
A,Bのうちの少なくとも一方がロジック1である時、
プリチャージ・ノード428pは放電され、ノード電圧
VPNはVSSへ向けて低下し始める。従って、インバ
ータ回路426によりアウトプット・レベルOUTはV
DDへと増加し、プルアップ・トランジスタ432をオ
フする。これにより、漏れ電流制御回路のP−MOSF
ET416a,416bの各ソース・ターミナルに対す
る電源電圧の印加が中止される。この結果、残存する漏
れ電流が流れてプリチャージ・ノード428pの完全放
電を阻止することがなくなり、ノード電圧VPNはほぼ
VSSまで完全に低下する。従って、図4に示す回路の
ノード電圧VPN(図5参照)とは対照的に、図6に示
す回路410のノード電圧VPNはVSSへ向けて更に
完全に放電し得る。
電流制御を可能にしたロジック回路はネガティブ・ロジ
ックをともなう動作においても実現可能である。例え
ば、図1、図2、図3、図4及び図6にそれぞれ示すロ
ジック回路110,210,310,410におけるネ
ガティブ・ロジックは、(1)ネガティブ・ロジック・
クロックCLK及びインプット・ロジック信号A,Bを
使用し、(2)ロジック回路を形成するN−MOSFE
T12,14,112a,114a,112b,114
b,214a,212b,214b,312a,314
a,312b,314b,412a,414a,412
b,414bをそれぞれP−MOSFETと置換し、
(3)インバータ126,226,326,426のイ
ンプットをノード128n,228n,328n,42
8nに接続することにより同ノード128n,228
n,328n,428nをノード128p,228p,
328p,428pに代えてプリチャージ・ノードとし
て使用し、(4)プルアップ電圧を印加すべくVDDに
よってバイアスを印加されるP−MOSFET16,1
16a,116b,216a,216b,316a,3
16b,416a,416b,432をプルダウン電圧
を印加すべくVSSによってバイアスを印加されるN−
MOSFETと置換し、(5)VDDによってバイアス
を印加されるキーパーP−MOSFET230をVSS
によってバイアスを印加されるN−MOSFETと置換
することにより実現可能である。電荷及び電流の流れを
従来の電荷/電流の流れ(即ち、ポジティブからネガテ
ィブへ)に代えて電子の電荷/電流の流れ(即ち、ネガ
ティブからポジティブへ)によって示すことにより、例
えばノード128n,228n,328n,428nを
VSSまでプリチャージし、さらには条件的にVDDま
で放電する等のネガティブ・ロジックの動作を前記の説
明に基づいて説明し得る。
流制御を可能にしたロジック回路(例えば、図1、図
2、図3、図4及び図6にそれぞれ示すダイナミック・
ロジック回路10,110,210,310,410)
は集積回路(IC)50内に集積した際に最も効果的に
使用し得る。前記の説明に基づいて、データ格納ノード
への電荷漏れ、または同データ格納ノードからの電荷漏
れによるデータ損失に起因する故障の可能性を最小限に
抑制し、最大動作周波数の低下を最小限に抑制し、ノイ
ズ抑制能力の向上を実現すべく改善されたアウトプット
信号レベルを提供すると同時に、更に低い電源電圧(例
えば、3ボルト未満)の使用による消費電力節約の効果
を最大限に発揮すべく、IC50は低い閾値電圧を有す
るトランジスタを含む多数の集積されたロジック回路1
0/110/210/310/410を有し得る。例え
ば、コンピュータ60に多くのIC50を組込むことに
より、システムが必要とする供給電力(例えば、出力電
力レベル、フィルタリング等)及びシステムが必要とす
る冷却能力(例えば、ファンのサイズ及びパワー、ヒー
ト・シンクの数量及び寸法、空気フィルタ等)を緩和で
きる。この結果、更に軽量、かつ冷却能力の高いオペレ
ーティング・システムが形成される。
ット・ロジック信号を受信し、かつ同信号を処理するト
ランジスタに逆方向バイアスを印加すべく、ダイナミッ
ク・ロジック回路内に電圧バイアスを選択的に印加する
ことにより漏れ電流の制御が行われる。これにより、動
作の評価段階においてトランジスタがカットオフされ
(インプットロジック信号が活性化されるまで)、プリ
チャージ・ノードにおける電荷漏れが低減し、ピーク信
号電圧レベルが維持される。これはデータ格納ノードへ
の電荷漏れ及び同データ格納ノードからの電荷漏れによ
るデータ損失に起因する故障の可能性を最小限に抑制
し、最大動作周波数の低下を最小限に抑制し、さらには
ノイズ抑制能力を向上すべく改善されたアウトプット信
号レベルを提供すると同時に、低い電源電圧(例えば
3.5ボルト未満)の使用による消費電力節約の効果を
最大限に発揮する低い閾値電圧を備えたトランジスタを
含むロジック回路の実現を許容する。
囲及び精神を逸脱することなく実施可能なことは当業者
にとって自明である。本発明を特定の望ましい実施の形
態に関連して詳述したが、本発明は前記の実施の形態に
限定されるものではない。
回路におけるデータ格納ノードへの電荷の漏れ及び同デ
ータ格納ノードからの電荷の漏れによるデータ損失に起
因する故障の可能性が最小限に抑制され、最大動作周波
数の低下が最小限に抑制され、ノイズ抑制能力を向上す
べく改善されたアウトプット信号レベルが提供されると
同時に、低い電源電圧の使用による消費電力の削減を行
い得るという優れた効果を発揮する。
部を示す回路図。
路図。
図。
回路図。
示す線図。
回路図。
び同ロジック回路のコンピュータへの組込みを示す斜視
図。
信号、12,14,214a,214b…N−MOSF
ET、16,216a,416a,416b,432…
P−MOSFET、18,118a,118b,218
a,218b,318a,318b,418a,418
b…漏れ電流路、20,120a,120b,320
a,320b…放電電流路、26…インプット・ノー
ド、28,128p,228p,328p,428p…
プリチャージ・ノード、32…中間ノード、34…放電
ノード、50…集積回路、60…コンピュータ、11
0,210…ダイナミックANDゲート、122,22
2,322,422…プリチャージ・トランジスタ、1
24,224,324,424…N型放電トランジス
タ、126,226,326,426…インバータ回
路、230…キーパー・トランジスタ、310…ダイナ
ミック・ロジック・ゲート回路、410…ダイナミック
ORゲート、A,B…インプット・ロジック信号、CL
K…クロック信号、OUT…アウトプット信号、VDD
…電源電圧、VPN…プリチャージ・ノード電圧、VP
N(D)…放電電圧、VSS…基準電圧。
Claims (27)
- 【請求項1】 ロジック回路を含む装置であって、前記
ロジック回路は、 第1のノードと、 第2のノードと、前記第1のノード及び第2のノード間
に接続され、かつ第1のスイッチ回路を含むインプット
回路と、前記インプット回路が第1のロジック信号状態
及び第2のロジック信号状態をそれぞれ備えたロジック
信号を受信し、第1のロジック信号状態の際に第1のス
イッチ回路をオンすることにより第1のノード及び第2
のノードを互いに接続し、第2のロジック信号状態の際
に第1のスイッチ回路をオフすることと、 前記第1のスイッチ回路を通る電流の流れを第2のロジ
ック信号状態の際に実質的に防止すべくインプット回路
に接続されたバイアス回路とを含む装置。 - 【請求項2】 第1のクロック信号を受信し、さらには
同信号に基づいて第1のノードをプリチャージすべく同
第1のノードに接続されたプリチャージ・トランジスタ
を含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 第2のクロック信号を受信し、さらには
同信号に基づいて第2のノードを放電すべく同第2のノ
ードに接続された放電トランジスタを含む請求項1に記
載の装置。 - 【請求項4】 前記第1のスイッチ回路は第1のノード
及び第2のノード間に接続された複数の導電性ターミナ
ルと、ロジック信号を受信する1つの制御ターミナルと
を備えたスイッチング・トランジスタを含む請求項1に
記載の装置。 - 【請求項5】 前記バイアス回路はスイッチング・トラ
ンジスタに印加されるバイアスを第2のロジック信号状
態の際にオフにする請求項4に記載の装置。 - 【請求項6】 前記第1のスイッチ回路はMOSトラン
ジスタを含み、前記バイアス回路はMOSトランジスタ
に印加されるバイアスを第2のロジック信号状態の際に
オフにする請求項1に記載の装置。 - 【請求項7】 前記MOSトランジスタはN型MOSF
ETであり、バイアス回路はロジック信号を受信するゲ
ート・ターミナルを備えたP型MOSFETを含み、同
P型MOSFETは第2のロジック信号状態においてネ
ガティブなゲート・ソース間電圧を前記N型MOSFE
Tに印加する請求項6に記載の装置。 - 【請求項8】 前記第1のスイッチ回路はロジック機能
を実行する請求項1に記載の装置。 - 【請求項9】 前記インプット回路は第1のノード及び
第2のノードを互いに選択的に接続する第2のスイッチ
回路を含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項10】 前記第1のスイッチ回路及び第2のス
イッチ回路は互いに協働して1つのロジック機能を実行
する請求項9に記載の装置。 - 【請求項11】 前記インプット回路は否定、論理積、
論理和、否定論理積、否定論理和、排他的論理和及び排
他的否定論理和のうちのいずれか1つのロジック機能を
実行する請求項1に記載の装置。 - 【請求項12】 前記インプット回路及びバイアス回路
は3.5ボルト未満の電源電圧で動作すべく複数のMO
SFETを含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項13】 前記バイアス回路はロジック信号を受
信し、さらに同信号に基づいてインプット回路に対して
プルアップ電圧をバイアス信号として印加するプルアッ
プ回路を含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項14】 制御信号を受信し、さらに同信号に基
づいて第1のノードにプルアップ電圧を印加すべく第1
のノードに接続されたプルアップ回路を含む請求項1に
記載の装置。 - 【請求項15】 前記ロジック回路を集積した集積回路
を含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項16】 前記ロジック回路を組込んだコンピュ
ータを含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項17】 ロジック回路を含む装置の製造方法で
あって、 第1のノードを提供する工程と、 第2のノードを提供する工程と、前記第1のノード及び
第2のノード間に接続され、かつ第1のスイッチ回路を
含むインプット回路を提供する工程と、前記インプット
回路が第1のロジック信号状態及び第2のロジック信号
状態をそれぞれ備えたロジック信号を受信し、第1のロ
ジック信号状態の際に第1のスイッチ回路をオンするこ
とにより第1のノード及び第2のノードを互いに接続
し、第2のロジック信号状態の際に第1のスイッチ回路
をオフすることと、 前記第1のスイッチ回路を通る電流の流れを第2のロジ
ック信号状態の際に実質的に防止すべくインプット回路
に接続されたバイアス回路を提供する工程とを含む方
法。 - 【請求項18】 前記第1のスイッチ回路はMOSトラ
ンジスタを含み、前記バイアス回路はMOSトランジス
タに印加されるバイアスを第2のロジック信号状態の際
にオフにする請求項17に記載の方法。 - 【請求項19】 前記バイアス回路はロジック信号を受
信し、さらに同信号に基づいてインプット回路に対して
プルアップ電圧をバイアス信号として印加するプルアッ
プ回路を含む請求項17に記載の方法。 - 【請求項20】 前記ロジック回路を集積した集積回路
を提供する工程を含む請求項17に記載の方法。 - 【請求項21】 前記ロジック回路を組込んだコンピュ
ータを提供する工程を含む請求項17に記載の方法。 - 【請求項22】 ロジック信号を論理的に処理する方法
であって、 第1のロジック信号状態及び第2のロジック信号状態を
それぞれ備えたロジック信号を受信し、第1のロジック
信号状態の際にスイッチ回路をオンすることにより第1
のノード及び第2のノードを互いに接続する工程と、 前記第2のロジック信号状態の際にスイッチ回路をオフ
する工程と、 前記第1のスイッチ回路を通る電流の流れを第2のロジ
ック信号状態の際に実質的に防止する工程とを含む方
法。 - 【請求項23】 第1のロジック信号状態及び第2のロ
ジック信号状態をそれぞれ備えたロジック信号を受信
し、第1のロジック信号状態の際にスイッチ回路をオン
することにより第1のノード及び第2のノードを互いに
接続する工程は、前記第1のロジック信号状態を備えた
ロジック信号を受信し、同ロジック信号に基づいてMO
Sトランジスタをオンすることにより第1のノード及び
第2のノードを互いに接続することを含み、前記第2の
ロジック信号状態の際にスイッチ回路をオフする工程は
MOSトランジスタに印加されるバイアスを第2のロジ
ック信号状態の際にオフにする請求項22に記載の方
法。 - 【請求項24】 前記第1のスイッチ回路を通る電流の
流れを第2のロジック信号状態の際に実質的に防止する
工程は、前記ロジック信号を受信し、さらに同信号に基
づいてスイッチ回路に対してプルアップ電圧をバイアス
信号として印加することを含む請求項22に記載の方
法。 - 【請求項25】 前記各工程を集積回路内において実施
する工程を含む請求項22に記載の方法。 - 【請求項26】 前記各工程をコンピュータ内において
実施する工程を含む請求項22に記載の方法。 - 【請求項27】 ロジック回路を含む装置であって、 前記ロジック回路は3.5ボルト未満の電源電圧で動作
すべく複数の低電力型MOS素子を含む装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US35786994A | 1994-12-16 | 1994-12-16 | |
US08/357869 | 1994-12-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08256050A true JPH08256050A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=23407357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7329199A Pending JPH08256050A (ja) | 1994-12-16 | 1995-12-18 | 漏れ電流の制御を可能にしたダイナミック・ロジック回路を含む装置及び同装置の製造方法、並びにロジック信号の処理方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08256050A (ja) |
KR (1) | KR960027328A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100658653B1 (ko) * | 2001-05-09 | 2006-12-15 | 요코가와 덴키 가부시키가이샤 | 반도체 집적 회로 |
-
1995
- 1995-12-15 KR KR1019950050302A patent/KR960027328A/ko not_active Application Discontinuation
- 1995-12-18 JP JP7329199A patent/JPH08256050A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100658653B1 (ko) * | 2001-05-09 | 2006-12-15 | 요코가와 덴키 가부시키가이샤 | 반도체 집적 회로 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR960027328A (ko) | 1996-07-22 |
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