JPH09148546A - Master slice system integrated circuit device - Google Patents
Master slice system integrated circuit deviceInfo
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- JPH09148546A JPH09148546A JP30316195A JP30316195A JPH09148546A JP H09148546 A JPH09148546 A JP H09148546A JP 30316195 A JP30316195 A JP 30316195A JP 30316195 A JP30316195 A JP 30316195A JP H09148546 A JPH09148546 A JP H09148546A
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- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はマスタースライス方
式による集積回路装置に関し、特に基本セル配列内の、
全ての回路機能を、ダイナミック回路で構成し、かつト
ランジスタのチャンネル幅を最適に設定する事により、
スピード、消費電力、集積度を、大幅に改善できる集積
回路装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated circuit device according to a master slice system, and more particularly to a master slice array
By configuring all circuit functions with a dynamic circuit and optimally setting the channel width of the transistor,
The present invention relates to an integrated circuit device capable of greatly improving speed, power consumption, and integration degree.
【0002】[0002]
【従来の技術】マスタースライス方式集積回路装置の一
つの形態としての、ゲートアレイや、ゲートアレイの基
本セルをマトリクス状に配置した、図9のような、ブロ
ック領域を埋めこんだ、エンベデッドアレイにおいて
は、該ブロック領域内の、少なくとも一方向に配列され
た複数の基本セルを使用して、その上に配線を施し、論
理機能を有する機能セルを形成し、これらを配置配線し
てきた。2. Description of the Related Art As one form of a master slice type integrated circuit device, in an embedded array in which a block area is embedded, as shown in FIG. 9, in which a gate array and basic cells of the gate array are arranged in a matrix. Have used a plurality of basic cells arranged in at least one direction in the block area, provided wiring on the basic cells, formed functional cells having a logical function, and arranged and wired these cells.
【0003】図5及び図7には、従来の代表的な基本セ
ル構造に基づく、ラッチ、および複合ゲート回路を、基
本セル上に物理的配線方法を於したものを示す。5 and 7 show a latch and a composite gate circuit based on a typical conventional basic cell structure, in which a physical wiring method is provided on the basic cell.
【0004】ここでは、論理機能を有する機能セルを構
成するために、図6及び図8のようなスタティック回路
を採用している。Here, in order to form a functional cell having a logical function, a static circuit as shown in FIGS. 6 and 8 is adopted.
【0005】また、図5及び図7に示すトランジスタの
チャンネル幅方向の両端に、前記第2のコンタクトを使
用できるような形状をしていた。Further, the transistors shown in FIGS. 5 and 7 are shaped so that the second contacts can be used at both ends in the channel width direction.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術においては、あくまでも前述の機能セルを構成するた
めに、スタティック回路のみを使用しているため、 a)論理合成ツール等を使用た論理設計の生産性の飛躍
的な向上に比例した、実質的な論理回路規模の増大、 b)大量の情報処理能力確保の為の回路の高速化 c)ワンチップ化の要求によるチップ全体の消費電力の
増大、 の問題に対して、あくまでも、プロセス技術の進歩に依
存せざる負えなくなっている。However, in the above-mentioned prior art, since only the static circuit is used to form the above-mentioned functional cell, a) logic design using a logic synthesis tool or the like. The substantial increase in the logic circuit scale, which is proportional to the dramatic improvement in productivity, b) The speedup of the circuit to secure a large amount of information processing capability, and c) The power consumption of the entire chip due to the demand for one chip. For the problem of increase, we have no choice but to rely on the progress of process technology.
【0007】このため、記憶回路、論理ゲート回路等を
問わず、実質的な論理機能にダイナミック回路を積極的
に採用しているフルカスタム設計と比較すると、同一の
プロセス技術を使用しても、集積度、スピード、動作時
の消費電力の面で、数倍の差が生じて来ている。Therefore, compared with a full custom design in which a dynamic circuit is positively adopted for a substantial logic function regardless of a memory circuit, a logic gate circuit, etc., even if the same process technology is used, In terms of integration, speed, and power consumption during operation, there are several fold differences.
【0008】これらはゲートアレイが多品種小量生産を
目標に、短納期を最優先に、本来のLSIとしての性能
であるスピード・消費電力・集積度・論理レベル等の向
上を、回路方式の面でも、犠牲にしていると言える。These gate circuits are designed to improve the speed, power consumption, integration, logic level, etc., which are the original performances of the LSI, by using the circuit system, with the goal of high-mix low-volume production with the goal of short delivery time. In terms of aspects, it can be said that it is a sacrifice.
【0009】一方、プロセス技術の進歩に伴って、ゲー
トアレイ等においても、数十万から百万ゲート近いもの
が出現してきており、従来のグルー・ロジックといわれ
た、端切れのようなまとまりの無い回路のみを扱うの
が、ゲートアレイという状況ではなくなってきている。
すなわち、システム・オン・シリコン規模の大規模LS
Iをセミカスタム分野でも開発できる条件が整ってきて
いる。On the other hand, along with the progress of process technology, gate arrays and the like having a number of hundreds of thousands to nearly 1 million gates have appeared, and there is no unity such as a scrap, which is called a conventional glue logic. It is no longer the case of a gate array that deals only with circuits.
In other words, system-on-silicon large-scale LS
Conditions for developing I in the semi-custom field are now in place.
【0010】このような回路規模になると、チップ自体
がシステム・クロック、バスライン等を備え、またRA
M、ROM、ALU、レジスター等の機能ブロックをも
備える、ひとつのまとまったシステムとなるであろう。With such a circuit scale, the chip itself has a system clock, a bus line, etc.
It will be a cohesive system that also has functional blocks such as M, ROM, ALU, and registers.
【0011】ゲートアレイまたはエンベデッドアレイ自
体が、システムクロックを持っている場合においても、
内部で使用される機能セルを、ダイナミック回路を一切
使用せず、従来のスタティック回路のみで構成すること
は、同一回路機能を実現するために必要となるトランジ
スタ数の増加、寄生容量の増加、さらに動作時の消費電
力の増加を招き、より機能のワンチップ化を阻むことに
なる。Even when the gate array or embedded array itself has a system clock,
The function cells used internally do not use any dynamic circuits and are composed of conventional static circuits only. This increases the number of transistors required to realize the same circuit function, increases parasitic capacitance, and This leads to an increase in power consumption during operation, which hinders further functioning on a single chip.
【0012】しかし、前述の各機能ブロックごとに、ス
ピード、集積度、消費電力、論理レベル等について最適
化を行い、その内部でつかわれるトランジスタのチャン
ネル長およびチャンネル幅を機能セルのレベルで固有の
ものにしてしまう、フルカスタムやスタンダードセルの
手法を採用するわけにもいかない。However, the speed, the degree of integration, the power consumption, the logic level, etc. are optimized for each of the functional blocks described above, and the channel length and the channel width of the transistor used therein are unique to the functional cell level. It is not possible to adopt the full-custom or standard cell method, which is a nuisance.
【0013】それは、この様な大規模回路の開発途中で
は、必ずシステムの仕様変更、設計変更が発生するから
で、この場合基本的にはLSIの製造をその最初の工程
からやりなおさねばならなくなり、このことはゲートア
レイのような配線工程処理のみで回路の変更が済ませら
れるものに較べ、数倍の製品納期の遅延および費用を発
生させるからである。This is because the specification of the system and the design are always changed during the development of such a large-scale circuit. In this case, basically, the manufacturing of the LSI must be restarted from the first step. This is because a product delivery delay and a cost are several times higher than those of a gate array in which a circuit can be changed only by a wiring process.
【0014】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、スピード、消費電力、集
積度、回路の論理レベルを含めて、LSIとしてより最
適化が可能なマスタースライス方式半導体集積回路装置
を提供することにある。The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a master slice that can be further optimized as an LSI including speed, power consumption, degree of integration, and logic level of a circuit. System semiconductor integrated circuit device.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明のマスタースライ
ス方式集積回路装置は a)LSIチップ内における、分割されたブロック領域
内において、マトリクス状に配列された基本セルと、 b)前記ブロック領域内の少なくとも一方向に配列され
た前記基本セルを、該基本セルの上層にて接続して、論
理機能を有する機能セルを形成するための複数の第1の
配線層と、 c)前記第1の配線層と同層にて前記一方向にそって平
行に形成された、前記基本セルに電源を供給するための
電源配線層Vdd及びVssを有し、 d)前記基本セルは、ソースまたはドレインを共通接続
した2以上のPチャンネル型MOSトランジスタと、ソ
ースまたはドレインを共通接続した2以上のNチャンネ
ル型MOSトランジスタを、対向配置して構成され、 e)対向配置された前記PチャンネルおよびNチャンネ
ル型MOSトランジスタの各々のゲートが分離され、 f)前記PチャンネルおよびNチャンネル型MOSトラ
ンジスタの前記ソースおよび前記ドレインと、複数の前
記第1の配線層とを接続する複数の第1のコンタクト
と、前記トランジスタのゲートと前記第1の配線層とを
接続する複数の第2のコンタクトとが設けられ、 g)前記第2のコンタクトは、対向配置された前記Pチ
ャンネルおよびNチャンネル型MOSトランジスタの間
の領域のみに配置され、 h)機能セルを構成する記憶回路およびゲート回路が、
全て基準クロック信号を取り込むべき入力端子を備え
た、ダイナミックな回路で構成されていることを特徴と
する。A master slice type integrated circuit device according to the present invention comprises: a) basic cells arranged in a matrix in a divided block area in an LSI chip; and b) in the block area. A plurality of first wiring layers for connecting the basic cells arranged in at least one direction in an upper layer of the basic cells to form a functional cell having a logical function; and c) the first wiring layer. Power supply wiring layers Vdd and Vss for supplying power to the basic cells, which are formed in the same layer as the wiring layer and in parallel along the one direction, and d) the basic cell has a source or a drain. Two or more P-channel type MOS transistors commonly connected to each other and two or more N-channel type MOS transistors commonly connected to their sources or drains are arranged to face each other; The gates of the P-channel and N-channel type MOS transistors arranged to face each other are separated, and f) the source and the drain of the P-channel and N-channel type MOS transistors, and a plurality of the first wiring layers. A plurality of first contacts to be connected and a plurality of second contacts to connect the gate of the transistor and the first wiring layer are provided, and g) the second contacts are arranged to face each other. A memory circuit and a gate circuit which are arranged only in a region between the P-channel and N-channel type MOS transistors, and which constitute a functional cell,
All of them are composed of a dynamic circuit having an input terminal for taking in a reference clock signal.
【0016】[0016]
【作用】本発明の上記構成によれば、MOSトランジス
タに寄生する容量に電荷を記憶させる事によって入出力
信号を処理する、ダイナミック回路を採用しているた
め、従来のスタティック回路のみによって構成されたも
のにくらべ、同一機能の機能セルを実現するために必要
となる、トランジスタ数および、回路の段数、入力負荷
容量について大幅な削減が図れる。このためトータルと
して回路の高集積化および高速化を実現できる。According to the above-mentioned structure of the present invention, since the dynamic circuit which processes the input / output signal by storing the electric charge in the parasitic capacitance of the MOS transistor is employed, the conventional static circuit is used. The number of transistors, the number of circuit stages, and the input load capacity, which are necessary to realize functional cells having the same function, can be significantly reduced compared to the conventional one. Therefore, it is possible to realize high integration and high speed of the circuit as a whole.
【0017】また、回路を構成するトランジスタ数の減
少に伴い、ゲート容量、接合容量、配線等による寄生容
量も減少するため、高速動作時の消費電力も削減でき
る。Further, as the number of transistors forming the circuit decreases, the gate capacitance, the junction capacitance, the parasitic capacitance due to the wiring, etc. are also reduced, so that the power consumption during the high speed operation can be reduced.
【0018】また、ダイナミック回路を採用して、ゲー
ト回路を構成した場合、一方のチャンネル型のMOSト
ランジスタに使用が偏り、論理レベル等についての回路
のアンバランスが生じても、前記第2のコンタクト(第
1層金属配線とポリシリコン領域との配線接続用コンタ
クト)が、対向配置された前記PチャンネルおよびNチ
ャンネル型MOSトランジスタの間の領域のみに配置さ
れており、かつ各々のゲートが分離されていることによ
り、一度基本セル上に構成した機能セルの配線パターン
を変更せずに、論理レベルを調整することができる。Further, when the gate circuit is constructed by using the dynamic circuit, even if the use is biased to one channel type MOS transistor and the circuit is unbalanced with respect to the logic level and the like, the second contact is formed. The (wiring connection contact between the first-layer metal wiring and the polysilicon region) is arranged only in the region between the P-channel and N-channel type MOS transistors which are arranged opposite to each other, and each gate is separated. Thus, the logic level can be adjusted without changing the wiring pattern of the functional cell once formed on the basic cell.
【0019】以上のことからLSIの性能であるスピー
ド・消費電力・集積度・論理レベルを大幅に改善でき
る。From the above, the performance, speed, power consumption, degree of integration, and logic level of the LSI can be greatly improved.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】図10は、本発明の実施例におけ
る全体的なチップの概略平面図で、1なるチップに対し
て、チップ周囲には5なる入出力セルを環状に配置し、
その内部には、2なる基本セルを、マトリクス状に配置
した、3なる基本セルマトリクス領域、および、6な
る、まとまった機能を持つメガセルとしてのRAM、R
OM、MPUを構成すべく機能ブロック、3なるブロッ
ク領域にクロックを供給すべく、7なるクロックドライ
バーの機能を持つ、機能ブロックを複数配置している。FIG. 10 is a schematic plan view of an entire chip according to an embodiment of the present invention. For one chip, five I / O cells are arranged in a ring around the chip,
Inside thereof, a basic cell matrix region of 3 in which basic cells of 2 are arranged in a matrix, and a RAM of 6 as a mega cell having a coherent function, R
A plurality of functional blocks having a function of a clock driver 7 are arranged to supply a clock to a block area 3 and a functional block 3 to form an OM and MPU.
【0021】そして、これらの基本セル・マトリクスの
上の、基本セルを、複数個使用して、その上に配線を施
し、論理機能を有する機能セルを形成しておき、これら
を配置配線する。一方チップの周囲には各々の入出力セ
ルのバルク上に配線を施し、論理機能を有する入出力の
為の機能セルを形成して、これらを配置している。さら
に、4は入出力セルと内部の機能セルを結び付ける配線
専用領域である。Then, a plurality of basic cells on the basic cell matrix are used, wiring is performed thereon to form functional cells having a logical function, and these are arranged and wired. On the other hand, around the chip, wiring is provided on the bulk of each input / output cell to form a functional cell for input / output having a logical function, and these are arranged. Further, 4 is a wiring dedicated area for connecting the input / output cell and the internal functional cell.
【0022】図9は、本発明の実施例における、基本セ
ルをマトリクス状に配置した、半導体装置の構成を示す
レイアウト図であり、配線を施していない。FIG. 9 is a layout diagram showing a structure of a semiconductor device in which basic cells are arranged in a matrix in the embodiment of the present invention, and wiring is not provided.
【0023】図1、図3、図5、図7のレイアウト図に
おいて101はP型拡散領域、102はN型拡散領域
で、103のポリシリコン領域が縦方向にこれらの領域
を貫通して、チャンネル幅がWpおよびWnなるトラン
ジスタのを形成している。In the layout diagrams of FIGS. 1, 3, 5, and 7, 101 is a P-type diffusion region, 102 is an N-type diffusion region, and a polysilicon region 103 extends vertically through these regions. A transistor having a channel width of Wp and Wn is formed.
【0024】104はPチャンネル・トランジスタのス
トッパー用N型拡散領域、105はNチャンネル・トラ
ンジスタのストッパー用P型拡散領域で、各々、106
のN型基板領域、および107のP型基板領域の一部と
つながっている。Reference numeral 104 is an N-type diffusion region for a stopper of a P-channel transistor, 105 is a P-type diffusion region for a stopper of an N-channel transistor, and 106 respectively.
, And a part of the P-type substrate region 107.
【0025】201は第1層VDD金属配線、202は
第1層VSS金属配線である。Reference numeral 201 is a first layer VDD metal wiring, and 202 is a first layer VSS metal wiring.
【0026】203は第1層金属配線、204は第2層
金属配線で、電気信号を伝達するための配線である。Reference numeral 203 is a first layer metal wiring, and 204 is a second layer metal wiring, which is a wiring for transmitting an electric signal.
【0027】205は第1層金属配線とP型拡散領域と
の接続用コンタクト、206は第1層金属配線とN型拡
散領域との接続用コンタクト、207は第1層金属配線
とストッパー用P型拡散領域との配線接続用コンタク
ト、208は第1層金属配線とストッパー用N型拡散領
域との配線接続用コンタクト、209は第1層金属配線
とポリシリコン領域との配線接続用コンタクト、210
は第1層金属配線と第2層金属配線とのスルーホールで
ある。Reference numeral 205 is a contact for connecting the first layer metal wiring and the P type diffusion region, 206 is a contact for connecting the first layer metal wiring and the N type diffusion region, and 207 is a first layer metal wiring and the stopper P. A wiring connection contact with the type diffusion region, 208 is a wiring connection contact between the first layer metal wiring and the stopper N-type diffusion region, 209 is a wiring connection contact between the first layer metal wiring and the polysilicon region, 210
Is a through hole between the first layer metal wiring and the second layer metal wiring.
【0028】201なる第1層VDD金属配線および2
02なる第1層VSS金属配線は、208なる第1層金
属配線とストッパー用N型拡散領域との配線接続用コン
タクト、および、207なる第1層金属配線とストッパ
ー用P型拡散領域との配線接続用コンタクトにて、最終
的には106なるN型基板領域、および107なるP型
基板領域とつながっている。First layer VDD metal wiring 201 and 2
The first layer VSS metal wiring 02 is a wiring connection contact between the first layer metal wiring 208 and the stopper N-type diffusion area, and the wiring between the first layer metal wiring 207 and the stopper P-type diffusion area. The connecting contacts finally connect the N-type substrate region 106 and the P-type substrate region 107.
【0029】図1は、本発明の第1の実施例における、
前述の基本セル2を横方向に複数用いて、ダイナミック
型ラッチ回路を構成したレイアウト図である。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a layout diagram in which a dynamic latch circuit is configured by using a plurality of the basic cells 2 in the horizontal direction.
【0030】図2は、図1のレイアウト図に相当するト
ランジスタ回路図である。FIG. 2 is a transistor circuit diagram corresponding to the layout diagram of FIG.
【0031】図2では、クロック(Φ)がLowの期間
には、トランジスタ201および、204が導通状態と
なることにより、図1の101であるP型拡散領域およ
び、102であるN型拡散領域における、ドレインの接
合容量がほとんどを占める、205なる容量に、トラン
ジスタ202および203のゲートに与えられた電気信
号が反転されて読み込まれ、クロック(Φ)がHigh
の期間になると、トランジスタ201および204が非
導通状態となるため、前述の容量205に蓄えられた電
荷によってその電位が記憶された状態になる。In FIG. 2, while the clock (Φ) is Low, the transistors 201 and 204 are in a conductive state, so that the P-type diffusion region 101 and the N-type diffusion region 102 in FIG. , The drain junction capacitance occupies most of the capacitance, and the capacitance 205 is read by inverting the electric signal applied to the gates of the transistors 202 and 203, and the clock (Φ) is High.
During the period, the transistors 201 and 204 are turned off, so that the electric potential is stored by the electric charge stored in the capacitor 205.
【0032】また図11は前述のラッチ回路の動作をタ
イミング図にて示したものである。図に示すように、ク
ロック入力信号である301(Φ)およびその逆相の3
02(/Φ)に同期して、入力信号303(D)が、ク
ロックがLowレベル時に読み込まれ、Highレベル
時にラッチされて、304(/M)に出力される。FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the above-mentioned latch circuit. As shown in the figure, 301 (Φ) which is the clock input signal and 3 of the opposite phase
In synchronization with 02 (/ Φ), the input signal 303 (D) is read when the clock is at the Low level, latched when the clock is at the High level, and output to 304 (/ M).
【0033】図5は本発明の第1の実施例と同じ機能を
持つラッチ回路を、従来のスタティック回路により構成
したときのレイアウト図である。FIG. 5 is a layout diagram when a latch circuit having the same function as that of the first embodiment of the present invention is constituted by a conventional static circuit.
【0034】図6は、図5のレイアウト図に相当するト
ランジスタ回路図であり、タイミング図は、図11と同
様である。FIG. 6 is a transistor circuit diagram corresponding to the layout diagram of FIG. 5, and the timing diagram is the same as FIG. 11.
【0035】図6では、クロック(Φ)がLowの期間
には、第1のクロックド・ゲートを構成する、トランジ
スタ601および604が導通状態となることにより、
トランジスタ602および603のゲートに与えられた
電気信号Dが反転されて読み込まれ、インバータを構成
するトランジスタ609および609によって更に反転
されて、第2のクロックド・ゲートを構成するトランジ
スタのゲート606および607すなわち(M)まで読
み込まれる。このとき、前述の第2のクロックド・ゲー
トは、それを構成するトランジスタの内605および6
08が非導通状態であるため信号を伝達しない。In FIG. 6, while the clock (Φ) is low, the transistors 601 and 604 forming the first clocked gate become conductive,
The electrical signal D applied to the gates of the transistors 602 and 603 is inverted and read, and further inverted by the transistors 609 and 609 which form the inverter, and the gates 606 and 607 of the transistors which form the second clocked gate. That is, up to (M) is read. At this time, the above-mentioned second clocked gate has the transistors 605 and 6 of the transistors constituting it.
No signal is transmitted because 08 is non-conductive.
【0036】クロック(Φ)がHighの期間になる
と、トランジスタ601および604が非導通状態とな
るため、第1のクロックド・ゲートの出力はは入力信号
Dを伝達せず、第2のクロックド・ゲートは、それを構
成するトランジスタの内605および608が導通状態
となるため、入力を出力に伝達できる状態となり、前述
のインバータとラッチがかかった状態なり、前述(M)
の電位が記憶される。When the clock (Φ) is in the high period, the outputs of the first clocked gate do not carry the input signal D because the transistors 601 and 604 are in the non-conducting state, and the second clocked gate does not transmit the input signal D. In the gate, since the transistors 605 and 608 of the transistors forming the gate are in the conductive state, the input can be transmitted to the output, the above-mentioned inverter and the latched state, and the above-mentioned (M)
The electric potential of is stored.
【0037】第1の実施例と従来例を比較すると、同一
機能を有する回路であるにもかかわらず、使用トランジ
スタ数については、従来例である図5、図6において1
0個であったものが、第1の実施例である図1および図
2においては4個に減少しており、Φ、/Φについての
入力負荷容量は約2分の1に減少しており、さらに回路
が動作するゲートの段数も少ない。これらのことから、
本発明はトータルとしてLSIの高集積化および高速化
を実現できる。さらに、高速動作時の消費電力も削減で
きる。Comparing the first embodiment with the conventional example, the number of transistors used is 1 in FIG. 5 and FIG. 6 which are the conventional examples even though the circuits have the same function.
In FIG. 1 and FIG. 2, which is the first embodiment, the number of 0 is reduced to 4 and the input load capacitances for Φ and / Φ are reduced to about one half. Moreover, the number of gate stages in which the circuit operates is small. from these things,
The present invention can realize high integration and high speed of LSI as a whole. Furthermore, power consumption during high speed operation can be reduced.
【0038】図3は、本発明の第2の実施例における、
前述の基本セル2を横方向に複数用いて、ダイナミック
型複合ゲート回路を構成したレイアウト図である。FIG. 3 shows the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a layout diagram in which a dynamic composite gate circuit is configured by using a plurality of the basic cells 2 in the horizontal direction.
【0039】図4は、図3のレイアウト図に相当するト
ランジスタ回路図である。FIG. 4 is a transistor circuit diagram corresponding to the layout diagram of FIG.
【0040】図4では、クロック(Φ)がLowの期間
には、トランジスタ409が導通状態となり、トランジ
スタ410が非導通状態となることにより、図3の10
1であるP型拡散領域および、102であるN型拡散領
域における、ドレインの接合容量がほとんどを占める、
411なる容量に、電源Vddより電荷が蓄えられ、出
力XはVddレベルとなる。In FIG. 4, while the clock (Φ) is Low, the transistor 409 is in the conductive state and the transistor 410 is in the non-conductive state, so that the transistor 10 in FIG.
In the P-type diffusion region 1 and the N-type diffusion region 102, most of the drain junction capacitance occupies,
Electric charges are stored in the capacitor 411 from the power supply Vdd, and the output X becomes Vdd level.
【0041】クロック(Φ)がHighの期間になる
と、トランジスタ409が非導通状態となり、トランジ
スタ410が導通状態となることにより、容量411に
蓄えられた電荷が、Nチャンネル型MOSトランジスタ
405、406、407、408によって構成される、
X=((A1 ∩ A2) ∪ B) ∩ C なる論
理式に従って、放電または保持される。When the clock (Φ) is in the High period, the transistor 409 is turned off and the transistor 410 is turned on, so that the charge stored in the capacitor 411 is transferred to the N-channel MOS transistors 405 and 406. Composed of 407 and 408,
X = ((A1∩A2) ∪B) ∩C is discharged or held according to the logical formula.
【0042】図12は前述の複合ゲート回路の動作をタ
イミング図にて示したものである。FIG. 12 is a timing chart showing the operation of the aforementioned composite gate circuit.
【0043】図に示すように、クロック入力信号である
401(Φ)に同期して、入力信号402(A1)、4
03(A2)、404(B)、405(C)が、Hig
hレベル時に前述の論理をとられて、406(X)に出
力される。As shown in the figure, the input signals 402 (A1), 4 (4) are synchronized with the clock input signal 401 (Φ).
03 (A2), 404 (B), 405 (C) are High
At the time of the h level, the above logic is taken and output to 406 (X).
【0044】図7は本発明の第2の実施例と同じ機能を
持つ複合ゲート回路を、従来のスタティック回路により
構成したときのレイアウト図である。FIG. 7 is a layout diagram when a composite gate circuit having the same function as that of the second embodiment of the present invention is constituted by a conventional static circuit.
【0045】図8は、図7のレイアウト図に相当するト
ランジスタ回路図である。FIG. 8 is a transistor circuit diagram corresponding to the layout diagram of FIG.
【0046】ここでは、PチャンネルMOSトランジス
タ801、802、803、804、および、Nチャン
ネル型MOSトランジスタ805、806、807、8
08によって、前述の論理式 X=((A1 ∩ A
2) ∪ B) ∩ C なる、スタティックな複合ゲ
ートを構成している。Here, P-channel MOS transistors 801, 802, 803, 804 and N-channel MOS transistors 805, 806, 807, 8 are provided.
08, the above logical expression X = ((A1 ∩ A
2) ∪ B) ∩ C constitutes a static composite gate.
【0047】LSI全体がシステムクロックを持つまと
まったシステムを構成することを前提として、第2の実
施例と従来例を比較すると、基本的に同一機能を有する
回路であるにもかかわらず、使用トランジスタ数につい
ては、従来例である図7、図8において8個使用してい
たものが、第2の実施例である図3および図4において
は6個に減少しており、かつ、入力A1、A2、B、C
についての入力負荷容量は従来に較べ半減しており、さ
らに前述のWp、Wnが適切に設定されれば、スタティ
ック回路における、Nチャンネルトランジスタに較べ移
動度の低いPチャンネルトランジスタ使用を極力避ける
こともできる。Comparing the second embodiment and the conventional example on the assumption that the entire LSI constitutes a cohesive system having a system clock, although the circuits having basically the same functions are used, Regarding the number, the number used in FIG. 7 and FIG. 8 which is the conventional example is reduced to 6 in FIG. 3 and FIG. 4 which is the second embodiment, and the input A1, A2, B, C
The input load capacity is about half compared to the conventional one, and if Wp and Wn are set appropriately, it is possible to avoid using a P-channel transistor having a lower mobility than an N-channel transistor in a static circuit as much as possible. it can.
【0048】また、図1、図3における、基本セルの中
の、対向配置された前記PチャンネルおよびNチャンネ
ル型MOSトランジスタのゲートは、各々のトランジス
ターで挟まれた中央部にのみ端子取り出し部、すなわち
前述の209なる配線接続用コンタクトを有している。
このため、前記トランジスタのチャンネル長Wp、Wn
を201なるVddおよび202なるVss側に拡張し
易い構造になっている。Further, the gates of the P-channel and N-channel type MOS transistors arranged opposite to each other in the basic cell shown in FIGS. 1 and 3 have a terminal lead-out portion only in the central portion sandwiched by the respective transistors, That is, the wiring connection contact 209 is provided.
Therefore, the channel lengths Wp and Wn of the transistor
Is easily extended to the Vdd side 201 and the Vss side 202.
【0049】また、回路を構成する第1層目の配線、お
よび第1層目の配線とのコンタクト、205、206、
207、208、209は、各トランジスタのチャンネ
ル長の方向に設定された第1層目のVdd用電源配線2
01とVss用電源配線202との間の領域で完結する
ように構成されている。Also, the wirings of the first layer that make up the circuit and the contacts to the wirings of the first layer, 205, 206,
Reference numerals 207, 208, and 209 denote the first-layer Vdd power supply wiring 2 set in the channel length direction of each transistor.
01 and Vss power supply wiring 202 are configured to be completed in a region.
【0050】これは、ダイナミック回路を採用して、ゲ
ート回路を構成した場合、一方のチャンネル型のMOS
トランジスタに使用が偏り、論理レベル等についての回
路のアンバランスが生じた場合でも、一度基本セル上に
構成した機能セルの配線パターンを変更せずに、LSI
全体の論理レベルを調整するためである。This is because when a gate circuit is constructed by using a dynamic circuit, one channel type MOS is used.
Even if the transistors are improperly used and the circuit is unbalanced with respect to the logic level, etc., the LSI can be used without changing the wiring pattern of the functional cell once constructed on the basic cell.
This is to adjust the overall logic level.
【0051】以上の実施例による方法によって、全ての
記憶回路およびゲート回路を構成し、これらのみを組み
合わせて使用することにより、トータルとしてLSIの
高集積化および高速化、さらに高速動作時の消費電力の
削減、および論理レベルの最適化を実現できる。All the memory circuits and the gate circuits are constructed by the method according to the above-mentioned embodiment, and by using only these circuits in combination, high integration and high speed operation of the LSI as a whole and power consumption during high speed operation can be achieved. Can be achieved and the logic level can be optimized.
【0052】[0052]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、同一
機能の機能セルを実現するために必要となるトランジス
タ数および、回路の段数、および入力負荷容量について
大きな削減が図れる。このためトータルとして回路の高
集積化および高速化を実現できるという効果を有する。As described above, according to the present invention, it is possible to greatly reduce the number of transistors, the number of circuit stages, and the input load capacitance required to realize functional cells having the same function. Therefore, there is an effect that high integration and high speed of the circuit can be realized as a whole.
【0053】また、回路を構成するトランジスタ数の減
少に伴い、ゲート容量、接合容量、配線等による寄生容
量も減少するため、高速動作時の消費電力を削減できる
という効果を有する。Further, since the gate capacitance, the junction capacitance, the parasitic capacitance due to the wiring, etc. are reduced as the number of transistors forming the circuit is reduced, there is an effect that the power consumption during the high speed operation can be reduced.
【0054】また、ダイナミック回路を採用して、ゲー
ト回路を構成しても、既に機能セルを構成するために結
線処理をした配線パターンを変更する事なしに、論理レ
ベルを調整することができるという効果を有する。。Further, even if a gate circuit is constructed by adopting a dynamic circuit, the logic level can be adjusted without changing the wiring pattern which has already been subjected to the wiring processing to construct the functional cell. Have an effect. .
【0055】さらに、トータルとしてのLSIの性能で
あるスピード・消費電力・集積度・論理レベルを大幅に
改善できるという効果を有する。Further, there is an effect that the speed, power consumption, degree of integration, and logic level, which are the performances of the LSI as a whole, can be greatly improved.
【図1】本発明の実施例におけるラッチ回路のレイアウ
ト図である。FIG. 1 is a layout diagram of a latch circuit according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例におけるラッチ回路のトランジ
スタ回路図である。FIG. 2 is a transistor circuit diagram of a latch circuit according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例における複合ゲート回路のレイ
アウト図である。FIG. 3 is a layout diagram of a composite gate circuit according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例における複合ゲート回路のトラ
ンジスタ回路図である。FIG. 4 is a transistor circuit diagram of a composite gate circuit according to an embodiment of the present invention.
【図5】従来のラッチ回路のレイアウト図である。FIG. 5 is a layout diagram of a conventional latch circuit.
【図6】従来のラッチ回路のトランジスタ回路図であ
る。FIG. 6 is a transistor circuit diagram of a conventional latch circuit.
【図7】従来の複合ゲート回路のレイアウト図である。FIG. 7 is a layout diagram of a conventional composite gate circuit.
【図8】従来の複合ゲート回路のトランジスタ回路図で
ある。FIG. 8 is a transistor circuit diagram of a conventional composite gate circuit.
【図9】本発明の基本セルをマトリクス状に配置した、
半導体装置の構成を示すレイアウト図である。FIG. 9 shows basic cells of the present invention arranged in a matrix.
It is a layout diagram showing a configuration of a semiconductor device.
【図10】本発明の実施例における全体的なチップの概
略平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view of the entire chip according to the embodiment of the present invention.
【図11】本発明の実施例におけるラッチ回路のタイミ
ング図である。FIG. 11 is a timing diagram of the latch circuit according to the embodiment of the present invention.
【図12】本発明の実施例におけるAND−OR−NA
NDゲート回路のタイミング図である。FIG. 12 is an AND-OR-NA according to an embodiment of the present invention.
It is a timing diagram of an ND gate circuit.
1 ...チップ外形 2 ...単位基本セル 3 ...基本セルマトリクス 4 ...配線専用領域 5 ...入出力セル 6 ...機能ブロック 7 ...クロックドライバー 101...P型拡散領域 102...N型拡散領域 103...ポリシリコン領域 104...ストッパー用N型拡散領域 105...ストッパー用P型拡散領域 106...N型基板領域 107...P型基板領域 201...第1層VDD金属配線 202...第1層VSS金属配線 203...第1層金属配線 204...第2層金属配線 205...第1層金属配線とP型拡散領域との接続用
コンタクト 206...第1層金属配線とN型拡散領域との接続用
コンタクト 207...第1層金属配線とストッパー用P型拡散領
域との配線接続用コンタクト 208...第1層金属配線とストッパー用N型拡散領
域との配線接続用コンタクト 209...第1層金属配線とポリシリコン領域との配
線接続用コンタクト 210...第1層金属配線と第2層金属配線とのスル
ーホール 301...端子Φにおける入力クロック波形 302...端子 ̄Φにおける逆相入力クロック波形 303...端子Dにおける入力波形 304...端子Mにおける出力波形 401...端子Φにおける入力クロック波形 402...端子A1における入力波形 403...端子A2における入力波形 404...端子Bにおける入力波形 405...端子Cにおける入力波形 406...端子Xにおける出力波形1. . . Chip outline 2. . . Unit basic cell 3. . . Basic cell matrix 4. . . Area dedicated to wiring 5. . . Input / output cell 6. . . Functional block 7. . . Clock driver 101. . . P-type diffusion region 102. . . N-type diffusion region 103. . . Polysilicon region 104. . . N-type diffusion region for stopper 105. . . P-type diffusion region for stopper 106. . . N-type substrate region 107. . . P-type substrate region 201. . . First layer VDD metal wiring 202. . . First layer VSS metal wiring 203. . . First layer metal wiring 204. . . Second layer metal wiring 205. . . Contact for connection between first layer metal wiring and P type diffusion region 206. . . 207. Contact for connection between first layer metal wiring and N type diffusion region 207. . . A contact for wiring connection between the first-layer metal wiring and the stopper P-type diffusion region 208. . . A contact for wiring connection between the first layer metal wiring and the N-type diffusion region for stopper 209. . . Contact for wiring connection between first-layer metal wiring and polysilicon region 210. . . Through hole for first layer metal wiring and second layer metal wiring 301. . . Input clock waveform at terminal Φ 302. . . Opposite-phase input clock waveform at terminal ΦΦ 303. . . Input waveform at terminal D 304. . . Output waveform at terminal M 401. . . Input clock waveform at terminal Φ 402. . . Input waveform at terminal A1 403. . . Input waveform at terminal A2 404. . . Input waveform at terminal B 405. . . Input waveform at terminal C 406. . . Output waveform at terminal X
Claims (4)
ブロック領域内において、マトリクス状に配列された基
本セルと、 b)前記ブロック領域内の少なくとも一方向に配列され
た前記基本セルを、該基本セルの上層にて接続して、論
理機能を有する機能セルを形成するための複数の第1の
配線層と、 c)前記第1の配線層と同層にて前記一方向にそって平
行に形成された、前記基本セルに電源を供給するための
電源配線層Vdd及びVssを有し、 d)前記基本セルは、ソースまたはドレインを共通接続
した2以上のPチャンネル型MOSトランジスタと、ソ
ースまたはドレインを共通接続した2以上のNチャンネ
ル型MOSトランジスタを、対向配置して構成され、 e)対向配置された前記PチャンネルおよびNチャンネ
ル型MOSトランジスタの各々のゲートが分離され、 f)前記PチャンネルおよびNチャンネル型MOSトラ
ンジスタの前記ソースおよび前記ドレインと、複数の前
記第1の配線層とを接続する複数の第1のコンタクト
と、前記トランジスタのゲートと前記第1の配線層とを
接続する複数の第2のコンタクトとが設けられ、 g)前記第2のコンタクトは、対向配置された前記Pチ
ャンネルおよびNチャンネル型MOSトランジスタの間
の領域のみに配置され、 h)機能セルを構成する記憶回路およびゲート回路が、
全て基準クロック信号を取り込むべき入力端子を備え
た、ダイナミックな回路で構成されていることを特徴と
するマスタースライス方式集積回路装置。1. A) basic cells arranged in a matrix in a divided block area in an LSI chip; and b) basic cells arranged in at least one direction in the block area. A plurality of first wiring layers that are connected in the upper layer of the basic cell to form a functional cell having a logical function; and c) parallel to the first wiring layer in the same direction as the first wiring layer. Power supply wiring layers Vdd and Vss for supplying power to the basic cell, and d) the basic cell includes two or more P-channel type MOS transistors whose sources or drains are commonly connected, and a source. Alternatively, two or more N-channel MOS transistors whose drains are commonly connected are arranged to face each other, and e) the P-channel and N-channel MOS transistors arranged to face each other. The gates of the respective transistors are separated, and f) a plurality of first contacts connecting the sources and the drains of the P-channel and N-channel MOS transistors and a plurality of the first wiring layers, and the transistor. A plurality of second contacts connecting the gate of the P-channel MOS transistor and the first wiring layer are provided, and g) the second contact is a region between the P-channel and N-channel MOS transistors arranged to face each other. And h) the memory circuit and the gate circuit that form the functional cell are
A master slice type integrated circuit device, characterized in that it is composed of a dynamic circuit, all of which has an input terminal for taking in a reference clock signal.
て、前記第1、第2のコンタクトが前記電源配線層Vd
d及びVssの間の領域にて完結していることを特徴と
するマスタースライス方式集積回路装置。2. The power supply wiring layer Vd according to claim 1, wherein the first and second contacts are in the block region.
A master slice type integrated circuit device characterized by being completed in a region between d and Vss.
ための前記第1配線層による配線が、前記電源配線層V
dd及びVssの間の領域にて完結していることを特徴
とするマスタースライス方式集積回路装置。3. The wiring formed by the first wiring layer for forming the functional cell according to claim 1, is the power supply wiring layer V.
A master slice type integrated circuit device characterized by being completed in a region between dd and Vss.
クトは、前記電源配線層Vdd及びVssに対する相対
的位置が、前記PチャンネルおよびNチャンネル型MO
Sトランジスタのチャンネル幅Wp及びWnを、前記電
源配線層Vdd及びVss側に、各々拡張しても、一定
であることを特徴とするマスタースライス方式集積回路
装置。4. The relative positions of the first and second contacts with respect to the power supply wiring layers Vdd and Vss are the P channel and N channel MOs.
A master-slice integrated circuit device, wherein the channel widths Wp and Wn of the S-transistor are constant even if they are expanded to the power supply wiring layers Vdd and Vss sides, respectively.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30316195A JPH09148546A (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Master slice system integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30316195A JPH09148546A (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Master slice system integrated circuit device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09148546A true JPH09148546A (en) | 1997-06-06 |
Family
ID=17917623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30316195A Pending JPH09148546A (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Master slice system integrated circuit device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09148546A (en) |
-
1995
- 1995-11-21 JP JP30316195A patent/JPH09148546A/en active Pending
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