JPH10335992A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH10335992A
JPH10335992A JP9160473A JP16047397A JPH10335992A JP H10335992 A JPH10335992 A JP H10335992A JP 9160473 A JP9160473 A JP 9160473A JP 16047397 A JP16047397 A JP 16047397A JP H10335992 A JPH10335992 A JP H10335992A
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JP
Japan
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latch
integrated circuit
circuit device
inverter
logic
Prior art date
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Pending
Application number
JP9160473A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kayoko Saito
佳代子 斉藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH10335992A publication Critical patent/JPH10335992A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the operating speed of a logic integrated circuit device, which incorporates a flip flop and constitutes the cache memory of a superhigh- speed computer, etc., and decrease the power consumption of the device by preventing erroneous inversions of the flip flop due to α-ray noise, while the increase of the node capacity of a latch is being suppressed. SOLUTION: In a logic integrated circuit device, etc., constituting a cache memory, etc., of a superhigh-speed computer, a flip flop for holding data is constituted of inverters V3 and V4, etc., which are cross-connected to each other for constituting a main latch LT1 and an odd number of serially connected inverters V5-V7, which are cross-connected with the inverter V4 to constitute a sub-latch LT3 or the transmission delaying time of the sub-latch LT3 is made longer, by providing a capacitor between the output terminal of the inverter V5 and a grounding potential. At the same time, the drive ability of the inverter V7 is made higher than that of the inverter V3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体集積回路装
置に関し、例えば、単一相のクロック信号に従って同期
動作し高速キャッシュメモリを構成する論理集積回路装
置ならびにその高速化に利用して特に有効な技術に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, for example, a logic integrated circuit device which operates synchronously in accordance with a single-phase clock signal to constitute a high-speed cache memory, and a technique particularly effective for use in speeding up the logic integrated circuit device It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】Pチャンネル及びNチャンネルMOSF
ET(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ。この
明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型電界効果
トランジスタの総称とする)からなるCMOS(相補型
MOS)論理ゲートがある。また、CMOS論理ゲート
が交差結合されてなるラッチを含むフリップフロップが
あり、このようなフリップフロップをレジスタとして含
み例えば超高速コンピュータのキャッシュメモリ等を構
成する論理集積回路装置がある。
2. Description of the Related Art P-channel and N-channel MOSFs
There is a CMOS (complementary MOS) logic gate composed of an ET (metal oxide semiconductor type field effect transistor; in this specification, a MOSFET is a general term for an insulated gate type field effect transistor). There is also a flip-flop including a latch in which CMOS logic gates are cross-coupled. There is a logic integrated circuit device including such a flip-flop as a register and constituting, for example, a cache memory of an ultra-high-speed computer.

【0003】一方、近年における半導体集積回路装置の
高集積化・微細化技術の進展は目覚ましいものがある
が、その他方では、MOSFETの微細化にともなって
ラッチの入出力ノードの容量が小さくなり、パッケージ
材料等から放出されるα線によってその保持データが反
転するいわゆるソフトエラーが問題視されつつある。ま
た、これに対処する一つの手段として、例えばラッチの
入出力ノードに所定のキャパシタを接続してそのノード
容量を大きくし、α線によるスパイクノイズが発生した
場合でもラッチの反転を防止する方法が採られている。
On the other hand, there has been a remarkable progress in the technology for high integration and miniaturization of semiconductor integrated circuit devices in recent years. On the other hand, with miniaturization of MOSFETs, the capacity of latch input / output nodes has become smaller, A so-called soft error in which the retained data is inverted by α-rays emitted from a package material or the like has been viewed as a problem. Also, as one means for dealing with this, for example, a method of connecting a predetermined capacitor to the input / output node of the latch to increase the node capacitance, and preventing inversion of the latch even when spike noise due to α rays occurs. Has been adopted.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本願発明者等は、この
発明に先立って、単一相のクロック信号に従って同期動
作し超高速コンピュータのキャッシュメモリを構成する
論理集積回路装置を開発しようとして、次の問題点に直
面した。すなわち、論理集積回路装置は、データ保持の
ためのレジスタを含み、このレジスタの各ビットを構成
するフリップフロップは、図7に例示されるように、ト
ランスファゲートG2を介して互いに交差結合されラッ
チ形態とされる2個のインバータV3及びV4をその基
本構成要素とする。インバータV3及びV4からなるラ
ッチLT1の反転入出力ノード(ここで、入力データD
inの反転信号に対応する入出力ノードをラッチの反転
入出力ノードと称し、非反転信号に対応する入出力ノー
ドを非反転入出力ノードと称する。以下同様)naに
は、トランスファゲートG1を介して入力データDin
が供給される。トランスファゲートG1は、非反転クロ
ック信号CKTのハイレベルを受けて選択的にオン状態
とされ、トランスファゲートG2は、反転クロック信号
CKBのハイレベルを受けて選択的にオン状態とされ
る。
Prior to the present invention, the present inventors attempted to develop a logic integrated circuit device which operates synchronously in accordance with a single-phase clock signal and constitutes a cache memory of an ultra-high-speed computer. Faced the problem. That is, the logic integrated circuit device includes a register for holding data, and flip-flops constituting each bit of the register are cross-coupled to each other via a transfer gate G2 as illustrated in FIG. Are used as the basic components. Inverting input / output node of latch LT1 including inverters V3 and V4 (here, input data D
The input / output node corresponding to the inverted signal of in is referred to as the inverted input / output node of the latch, and the input / output node corresponding to the non-inverted signal is referred to as the non-inverted input / output node. The same applies hereinafter) to the input data Din via the transfer gate G1.
Is supplied. The transfer gate G1 is selectively turned on in response to the high level of the non-inverted clock signal CKT, and the transfer gate G2 is selectively turned on in response to the high level of the inverted clock signal CKB.

【0005】これにより、論理集積回路装置の図示され
ない前段回路から入力される入力データDinは、非反
転クロック信号CKTのハイレベルを受けてラッチLT
1に取り込まれ、反転クロック信号CKBがハイレベル
とされる間は、このラッチLT1によって保持される。
ラッチLT1の反転入出力ノードnaにおけるレベル
は、インバータV2を経た後、出力信号Doutとな
る。
As a result, the input data Din input from the preceding circuit (not shown) of the logic integrated circuit device receives the high level of the non-inverted clock signal CKT and receives the latch LT
1 and held by the latch LT1 while the inverted clock signal CKB is at a high level.
The level at the inverted input / output node na of the latch LT1 becomes the output signal Dout after passing through the inverter V2.

【0006】ところが、集積回路の高集積化・微細化が
進み、ラッチLT1の非反転入出力ノードna及び反転
入出力ノードnbのノード容量が小さくなると、α線ノ
イズによってラッチLT1の保持データが反転し、論理
集積回路装置の信頼性が低下する。また、これに対処す
るため、各入出力ノード及び接地電位間に上記キャパシ
タを付加する方法もあるが、キャパシタ付加によるノー
ド容量の増大を受けてフリップフロップの動作速度が遅
くなり、フリップフロップをレジスタとして含むキャッ
シュメモリひいてはコンピュータの高速化が阻害され
る。
However, as the integration and miniaturization of integrated circuits advance and the node capacitance of the non-inverting input / output node na and the inverting input / output node nb of the latch LT1 decreases, the data held in the latch LT1 is inverted due to α-ray noise. However, the reliability of the logic integrated circuit device decreases. In order to cope with this, there is a method of adding the capacitor between each input / output node and the ground potential. However, the operation speed of the flip-flop is reduced due to an increase in the node capacitance due to the addition of the capacitor, and the flip-flop is connected to the register. As a result, the speed of the computer is hindered.

【0007】この発明の目的は、ラッチのノード容量の
増大を抑えつつ、α線ノイズによる誤反転を防止しうる
フリップフロップを実現することにある。この発明の他
の目的は、フリップフロップを含み超高速コンピュータ
等のキャッシュメモリを構成する論理集積回路装置等の
高速化を図ることにある。
An object of the present invention is to realize a flip-flop capable of preventing erroneous inversion due to α-ray noise while suppressing an increase in node capacitance of a latch. It is another object of the present invention to increase the speed of a logic integrated circuit device or the like including a flip-flop and constituting a cache memory of an ultra-high-speed computer or the like.

【0008】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
[0008] The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、超高速コンピュータのキャッ
シュメモリ等を構成する論理集積回路装置等において、
データ保持用のフリップフロップを、実質交差結合され
ることで第1のラッチを構成する第1及び第2の論理ゲ
ートと、第1の論理ゲートと実質交差結合されることで
第2のラッチを構成する第3の論理ゲート、あるいは第
2の論理ゲートと実質交差結合されることで第3のラッ
チを構成する第4の論理ゲートとを基本に構成する。ま
た、上記第3及び第4の論理ゲートを、直列結合される
奇数個の論理ゲートにより構成し、あるいは第3又は第
4の論理ゲートの出力端子と接地電位との間にキャパシ
タを設けて、第2及び第3のラッチの実質的な伝達遅延
時間を大きくするとともに、第3及び第4の論理ゲート
駆動能力を、第1及び第2の論理ゲートよりも大きくす
る。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, in a logic integrated circuit device constituting a cache memory or the like of an ultra-high-speed computer,
The first and second logic gates forming the first latch are substantially cross-coupled with the data holding flip-flop, and the second latch is substantially cross-coupled with the first logic gate. The third logic gate or the fourth logic gate which substantially cross-couples with the second logic gate to constitute the third latch is basically configured. Further, the third and fourth logic gates are constituted by an odd number of logic gates connected in series, or a capacitor is provided between the output terminal of the third or fourth logic gate and the ground potential, The substantial transmission delay time of the second and third latches is increased, and the driving capability of the third and fourth logic gates is made greater than that of the first and second logic gates.

【0010】上記した手段によれば、第1のラッチの非
反転又は反転入出力ノードにα線ノイズが発生した場合
でも、第2及び第3のラッチの伝達遅延時間でこれを吸
収して、各ノードのレベル低下を抑えることができる。
この結果、第1のラッチのノード容量の増大を抑えつ
つ、これを含むフリップフロップの誤反転を防止できる
とともに、相応して素子の高集積化・微細化をさらに推
進し、フリップフロップの動作を高速化して、フリップ
フロップを含み超高速コンピュータ等のキャッシュメモ
リを構成する論理集積回路装置等の高速化を図ることが
できる。
According to the above-described means, even when α-ray noise is generated at the non-inverted or inverted input / output node of the first latch, it is absorbed by the transmission delay time of the second and third latches, and A decrease in the level of each node can be suppressed.
As a result, it is possible to prevent erroneous inversion of the flip-flop including the first latch while suppressing an increase in the node capacitance of the first latch, and to further promote high integration and miniaturization of the element correspondingly, thereby improving the operation of the flip-flop. By increasing the speed, it is possible to increase the speed of a logic integrated circuit device or the like including a flip-flop and constituting a cache memory of an ultra-high-speed computer or the like.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
論理集積回路装置に含まれるフリップフロップの第1の
実施例の回路図が示され、図2には、その一実施例の信
号波形図が示されている。両図をもとに、この実施例の
フリップフロップの構成及び動作ならびにその特徴につ
いて説明する。なお、この実施例のフリップフロップ
は、図示されない同様な多数のフリップフロップととも
に、超高速コンピュータのキャッシュメモリを構成する
論理集積回路装置に搭載される。図1の各回路素子は、
論理集積回路装置の図示されない多数の回路素子ととも
に、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上に形成
される。以下の回路図において、そのチャンネル(バッ
クゲート)部に矢印が付されるMOSFETはPチャン
ネル型であって、矢印の付されないNチャンネルMOS
FETと区別して示される。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of a flip-flop included in a logic integrated circuit device to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a circuit diagram of the first embodiment. A signal waveform diagram is shown. The configuration, operation, and characteristics of the flip-flop of this embodiment will be described with reference to FIGS. The flip-flop of this embodiment is mounted on a logic integrated circuit device constituting a cache memory of an ultra-high-speed computer together with a large number of similar flip-flops not shown. Each circuit element in FIG.
Together with a number of circuit elements (not shown) of the logic integrated circuit device, they are formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon. In the following circuit diagram, the MOSFET with an arrow at the channel (back gate) portion is a P-channel type, and an N-channel MOS without an arrow is added.
It is shown separately from the FET.

【0012】図1において、この実施例のフリップフロ
ップは、PチャンネルMOSFETP1及びNチャンネ
ルMOSFETN1からなるインバータV3(第1の論
理ゲート)と、PチャンネルMOSFETP2及びNチ
ャンネルMOSFETN2からなるインバータV4(第
2の論理ゲート)とを含む。これらのインバータは、ト
ランスファゲートG2を介して互いに交差結合され、デ
ータ保持用のメインラッチLT1(第1のラッチ)を構
成する。メインラッチLT1の反転入出力ノードnaつ
まりインバータV3の入力端子には、論理集積回路装置
の図示されない前段回路からインバータV1及びトラン
スファゲートG1を介して入力データDinが供給さ
れ、反転入出力ノードnaつまりインバータV4の出力
信号は、インバータV2により反転された後、フリップ
フロップの出力データDoutとして論理集積回路装置
の図示されない後段回路に供給される。
In FIG. 1, the flip-flop of this embodiment includes an inverter V3 (first logic gate) comprising a P-channel MOSFET P1 and an N-channel MOSFET N1, and an inverter V4 (second inverter) comprising a P-channel MOSFET P2 and an N-channel MOSFET N2. Logic gate). These inverters are cross-coupled to each other via a transfer gate G2 to form a main latch LT1 (first latch) for holding data. Input data Din is supplied to the inverting input / output node na of the main latch LT1, that is, the input terminal of the inverter V3 from the preceding circuit (not shown) of the logic integrated circuit device via the inverter V1 and the transfer gate G1, and the inverting input / output node na, After being inverted by the inverter V2, the output signal of the inverter V4 is supplied as flip-flop output data Dout to a subsequent circuit (not shown) of the logic integrated circuit device.

【0013】特に制限されないが、インバータV1は、
標準的な駆動能力を持つべく設計され、インバータV2
は、インバータV1の2倍程度の駆動能力を持つべく設
計される。また、メインラッチLT1を構成するインバ
ータV3は、インバータV1と同程度の駆動能力を持つ
べく設計され、インバータV4は、充分に小さなサイズ
で設計されて例えばインバータV1の3分の1程度の駆
動能力しか持たない。トランスファゲートG1は、非反
転クロック信号CKTのハイレベルを受けて選択的にオ
ン状態とされ、トランスファゲートG2は、反転クロッ
ク信号CKBのハイレベルを受けて選択的にオン状態と
される。
Although not particularly limited, the inverter V1 is
Designed to have standard drive capability, inverter V2
Is designed to have a driving capacity about twice as large as that of the inverter V1. Further, the inverter V3 constituting the main latch LT1 is designed to have the same driving capability as the inverter V1, and the inverter V4 is designed to have a sufficiently small size and has, for example, a driving capability of about one third of the inverter V1. Only have. The transfer gate G1 is selectively turned on in response to the high level of the non-inverted clock signal CKT, and the transfer gate G2 is selectively turned on in response to the high level of the inverted clock signal CKB.

【0014】ここで、非反転クロック信号CKTは、特
に制限されないが、図2に太い実線で示されるように、
所定の周期で繰り返しハイレベルとされるデューティ1
0%程度の単一相クロック信号とされ、反転クロック信
号CKBは、同図に細い実線で示されるように、非反転
クロック信号CKTの相補信号とされる。また、入力デ
ータDinは、非反転クロック信号CKTがハイレベル
とされ反転クロック信号CKBがロウレベルとされる直
前に、レベル遷移される。
Here, the non-inverted clock signal CKT is not particularly limited, but as shown by a thick solid line in FIG.
Duty 1 that is repeatedly set to high level in a predetermined cycle
It is a single-phase clock signal of about 0%, and the inverted clock signal CKB is a complementary signal of the non-inverted clock signal CKT as shown by a thin solid line in FIG. The level of the input data Din changes just before the non-inverted clock signal CKT is set to the high level and the inverted clock signal CKB is set to the low level.

【0015】これにより、論理集積回路装置の図示され
ない前段回路から供給される入力データDinは、非反
転クロック信号CKTがハイレベルとされトランスファ
ゲートG1がオン状態とされることによって選択的にメ
インラッチLT1の反転入出力ノードnaに伝達され
る。このとき、反転クロック信号CKBはロウレベルと
され、トランスファゲートG2はオフ状態とされる。ま
た、インバータV3は、前述のように、インバータV1
と同程度の駆動能力を有し、インバータV4はその3分
の1程度の駆動能力しか持たない。このため、メインラ
ッチLT1の保持データは、反転入出力ノードnaに伝
達された入力データDinの論理レベルに対応して高速
に書き換えられる。メインラッチLT1の反転入出力ノ
ードnaのレベル変化は、大きな駆動能力を持つインバ
ータV2を介してフリップフロップの出力端子に高速伝
達され、これに受けて出力データDoutのレベルが高
速に変化される。非反転クロック信号CKTがロウレベ
ルに戻され、反転クロック信号CKBがハイレベルに変
化されると、メインラッチLT1はデータ保持状態とな
り、直前における入力データDinの論理レベルを保持
する。
As a result, the input data Din supplied from the preceding circuit (not shown) of the logic integrated circuit device is selectively supplied to the main latch by the non-inverted clock signal CKT being set to the high level and the transfer gate G1 being turned on. The signal is transmitted to the inverted input / output node na of LT1. At this time, the inverted clock signal CKB is at the low level, and the transfer gate G2 is turned off. The inverter V3 is connected to the inverter V1 as described above.
And the inverter V4 has only about one third of the driving ability. Therefore, the data held in the main latch LT1 is rewritten at high speed in accordance with the logic level of the input data Din transmitted to the inverted input / output node na. The change in the level of the inverting input / output node na of the main latch LT1 is transmitted at a high speed to the output terminal of the flip-flop via the inverter V2 having a large driving capability, and the level of the output data Dout is changed at a high speed. When the non-inverted clock signal CKT is returned to a low level and the inverted clock signal CKB is changed to a high level, the main latch LT1 enters a data holding state, and holds the logic level of the immediately preceding input data Din.

【0016】この実施例のフリップフロップは、さら
に、トランスファゲートG3を介してインバータV4と
実質交差結合されることでα線対策用のサブラッチLT
3(第3のラッチ)を構成しかつ直列結合されることに
よって遅延手段として作用する3個のインバータV5〜
V7(第4の論理ゲート)を含む。このうち、インバー
タV5及びV6は、インバータV4と同じように小さな
駆動能力を持つべく設計され、インバータV7は、イン
バータV3及びV4より大きな駆動能力、つまり例えば
インバータV1の2倍程度の駆動能力を持つべく設計さ
れる。なお、トランスファゲートG3は、反転クロック
信号CKLBのハイレベルを受けて選択的にオン状態と
され、反転クロック信号CKLBは、図2に細い実線で
示されるように、反転クロック信号CKBよりやや大き
なパルス幅を有する。
The flip-flop of this embodiment is further substantially cross-coupled to an inverter V4 via a transfer gate G3 to thereby provide a sub-latch LT for countermeasures against α rays.
3 (third latch), and three inverters V5 to V5 acting as delay means by being connected in series.
V7 (fourth logic gate). Among them, the inverters V5 and V6 are designed to have a small driving capability like the inverter V4, and the inverter V7 has a driving capability larger than the inverters V3 and V4, that is, a driving capability approximately twice as large as that of the inverter V1, for example. Designed for The transfer gate G3 is selectively turned on in response to the high level of the inverted clock signal CKLB, and the inverted clock signal CKLB has a pulse slightly larger than the inverted clock signal CKB as shown by a thin solid line in FIG. Have a width.

【0017】これにより、インバータV4ならびにV5
〜V7からなるフリップフロップのサブラッチLT3
は、反転クロック信号CKLBがロウレベルとされると
き、メインラッチLT1の非反転入出力ノードnbにお
ける入力データDinの論理レベルを取り込み、反転ク
ロック信号CKLBがハイレベルとされる間、これを保
持する。上記のように、インバータV7はインバータV
3に比較して2倍程度の大きな駆動能力を有するが、反
転クロック信号CKLBが反転クロック信号CKBより
大きなパルス幅とされトランスファゲートG3がトラン
スファゲートG2より遅れてオン状態とされることで、
競合の問題は生じない。
As a result, the inverters V4 and V5
Sub-latch LT3 of the flip-flop consisting of
Captures the logical level of the input data Din at the non-inverting input / output node nb of the main latch LT1 when the inverted clock signal CKLB is at a low level, and holds the logic level while the inverted clock signal CKLB is at a high level. As described above, the inverter V7 is connected to the inverter V
3, the inverted clock signal CKLB has a pulse width larger than that of the inverted clock signal CKB, and the transfer gate G3 is turned on later than the transfer gate G2.
No contention issues arise.

【0018】ところで、集積回路の高集積化・微細化が
進む中、メインラッチLT1を構成するMOSFETP
1〜P2ならびにN1〜N2等も小サイズ化され、メイ
ンラッチLT1の反転入出力ノードna及び非反転入出
力ノードnbにおけるノード容量も小さくなりつつあ
る。また、パッケージ材料等からMOSFETP1〜P
2ならびにN1〜N2等の拡散層にα線が入射すると、
周知のように、そのエネルギーにより電子・正孔対が発
生し、図2に太い点線で示されるように、これらの電子
又は正孔の電荷を受けて反転入出力ノードna又は非反
転入出力ノードnbの電位が一時的に上昇し又は低下す
る。このため、反転入出力ノードna及び非反転入出力
ノードnbのノード容量が小さくなると、上記α線ノイ
ズを受けてメインラッチLT1の保持データが反転し、
ソフトエラーとなる。
By the way, as the integration and miniaturization of integrated circuits progress, MOSFET Ps constituting the main latch LT1
1 to P2, N1 to N2, and the like are also reduced in size, and the node capacitances at the inverting input / output node na and the non-inverting input / output node nb of the main latch LT1 are also decreasing. In addition, MOSFET P1 to P1
When α rays enter the diffusion layers 2 and N1 to N2,
As is well-known, an electron-hole pair is generated by the energy, and as shown by a thick dotted line in FIG. 2, the charge of these electrons or holes is received to invert an input / output node na or a non-inverted input / output node. The potential of nb rises or falls temporarily. Therefore, when the node capacitance of the inverting input / output node na and the non-inverting input / output node nb decreases, the data held in the main latch LT1 is inverted due to the α-ray noise,
A soft error results.

【0019】ところが、この実施例のフリップフロップ
では、前述のように、メインラッチLT1を構成する一
方のインバータV4と実質交差結合されることでサブラ
ッチLT3を構成し遅延手段としても作用する直列形態
のインバータV5〜V7が設けられ、このうちのインバ
ータV7は、メインラッチLT1を構成するインバータ
V3に比較して2倍程度の駆動能力を持つ。このため、
反転クロック信号CKB及び反転クロック信号CKLB
がハイレベルとされメインラッチLT1及びサブラッチ
LT3がともにデータ保持状態にある間にα線によるス
パイクノイズが発生した場合でも、少なくともインバー
タV5〜V7からなる遅延手段の遅延時間つまりはサブ
ラッチLT3の伝達遅延時間に相当する間はインバータ
V7の大きな駆動能力によってα線ノイズが吸収され
る。この結果、メインラッチLT1の非反転入出力ノー
ドnbの論理レベルを保持し、メインラッチLT1ひい
てはこれを含むフリップフロップの誤反転を防止するこ
とができる。
However, in the flip-flop of this embodiment, as described above, the sub-latch LT3 is formed by being substantially cross-coupled with one of the inverters V4 forming the main latch LT1, and the flip-flop has a series form which also functions as delay means. Inverters V5 to V7 are provided, of which inverter V7 has about twice the driving ability as compared to inverter V3 forming main latch LT1. For this reason,
Inverted clock signal CKB and inverted clock signal CKLB
Is at a high level and spike noise due to α rays occurs while both main latch LT1 and sub-latch LT3 are in a data holding state, the delay time of at least the delay means including inverters V5 to V7, that is, the transmission delay of sub-latch LT3. During the time corresponding to the time, the α-ray noise is absorbed by the large driving ability of the inverter V7. As a result, the logic level of the non-inverting input / output node nb of the main latch LT1 is held, and erroneous inversion of the main latch LT1 and the flip-flop including the same can be prevented.

【0020】上記説明から明らかなように、インバータ
V5〜V7を含むサブラッチLT3が追加されること
で、メインラッチLT1の反転入出力ノードna及び非
反転入出力ノードnbの容量は大きく変化せず、メイン
ラッチLT1を含むフリップフロップの高速動作は保持
される。言い換えるならば、本発明を採用した場合、α
線によるソフトエラーに制約されることなく素子の微細
化を推進し、その低電圧化を図ることができる訳であっ
て、相応して論理集積回路装置の高速化・低消費電力化
を図り、論理集積回路装置を含むキャッシュメモリひい
ては超高速コンピュータ等の高速化・低消費電力化を図
ることができるものとなる。
As is apparent from the above description, by adding the sub-latch LT3 including the inverters V5 to V7, the capacitances of the inverting input / output node na and the non-inverting input / output node nb of the main latch LT1 do not largely change. The high-speed operation of the flip-flop including the main latch LT1 is maintained. In other words, when the present invention is adopted, α
It is possible to promote the miniaturization of the element without being restricted by the soft error due to the line and to reduce the voltage, and accordingly to increase the speed and power consumption of the logic integrated circuit device accordingly, A cache memory including a logic integrated circuit device, and thus a high-speed computer and the like can be operated at high speed and with low power consumption.

【0021】図3には、この発明が適用された論理集積
回路装置に含まれるフリップフロップの第2の実施例の
回路図が示されている。なお、この実施例のフリップフ
ロップは、前記図1及び図2の実施例を基本的に踏襲す
るものであるため、これと異なる部分についてのみ説明
を追加する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the flip-flop included in the logic integrated circuit device to which the present invention is applied. The flip-flop according to this embodiment basically follows the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and therefore, a description will be added only for parts different from this.

【0022】図3において、この実施例のフリップフロ
ップは、図1のインバータV6及びV7に代えて、イン
バータV5(第4の論理ゲート)の出力端子と回路の接
地電位との間に設けられるキャパシタC1を含む。
In FIG. 3, the flip-flop of this embodiment is a capacitor provided between the output terminal of inverter V5 (fourth logic gate) and the ground potential of the circuit instead of inverters V6 and V7 in FIG. C1 is included.

【0023】この実施例において、インバータV5は、
インバータV3に比較して2倍程度の駆動能力を持つべ
く設計される。また、キャパシタC1は、インバータV
5とともに遅延手段として作用し、インバータV5の出
力端子におけるレベル変化をその時定数に応じた時間だ
け遅延させる。
In this embodiment, the inverter V5 is
It is designed to have a driving capability about twice that of the inverter V3. The capacitor C1 is connected to the inverter V
5, and acts as delay means to delay the level change at the output terminal of the inverter V5 by a time corresponding to the time constant.

【0024】この結果、この実施例の場合も、前記図1
の実施例と同じ作用効果を得ることができ、これによっ
て論理集積回路装置の高速化・低消費電力化を図り、論
理集積回路装置を含むキャッシュメモリひいては超高速
コンピュータ等の高速化・低消費電力化を図ることがで
きるものである。なお、キャパシタC1は、メインラッ
チLT1の状態遷移時、つまり非反転クロック信号CK
Tがハイレベルとされ反転クロック信号CKB及びCK
LBがロウレベルとされる間、メインラッチLT1の非
反転入出力ノードnbから切り離されるため、キャパシ
タC1が設けられることによりフリップフロップの高速
動作が阻害されることはない。
As a result, also in the case of this embodiment, FIG.
The same operation and effects as those of the embodiment can be obtained, whereby the speed and power consumption of the logic integrated circuit device can be increased, and the speed and power consumption of a cache memory including the logic integrated circuit device, and thus an ultra-high-speed computer can be increased. Can be achieved. Note that the capacitor C1 is used when the state of the main latch LT1 transitions, that is, the non-inverted clock signal CK.
T is set to a high level and inverted clock signals CKB and CK
While LB is at the low level, the main latch LT1 is disconnected from the non-inverting input / output node nb. Therefore, the provision of the capacitor C1 does not hinder the high-speed operation of the flip-flop.

【0025】図4には、この発明が適用された論理集積
回路装置に含まれるフリップフロップの第3の実施例の
回路図が示されている。なお、この実施例のフリップフ
ロップは、前記図1及び図2の実施例を基本的に踏襲す
るものであるため、これと異なる部分についてのみ説明
を追加する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the flip-flop included in the logic integrated circuit device to which the present invention is applied. The flip-flop according to this embodiment basically follows the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and therefore, a description will be added only for parts different from this.

【0026】図4において、この実施例のフリップフロ
ップは、図1のメインラッチLT1及びサブラッチLT
3に加えて、メインラッチLT1のインバータV3(第
1の論理ゲート)と実質交差結合されることでα線対策
用のもう一つのサブラッチLT2(第2のラッチ)を構
成する3個のインバータV8〜VA(第3の論理ゲー
ト)を含む。このうち、インバータV8及びV9は、イ
ンバータV4と同程度の比較的小さな駆動能力を持つべ
く設計され、インバータVAは、インバータV3に比較
して2倍程度の大きな駆動能力を持つべく設計される。
Referring to FIG. 4, the flip-flop of this embodiment includes a main latch LT1 and a sub-latch LT shown in FIG.
In addition to the three inverters V8, which are substantially cross-coupled with the inverter V3 (first logic gate) of the main latch LT1 to form another sub-latch LT2 (second latch) for countermeasures against α rays. To VA (third logic gate). Among them, the inverters V8 and V9 are designed to have a relatively small driving ability similar to the inverter V4, and the inverter VA is designed to have a driving ability about twice as large as that of the inverter V3.

【0027】これらのことから、インバータV3ならび
にV8〜VAからなるサブラッチLT2は、メインラッ
チLT1の反転入出力ノードnaに対してサブラッチL
T3と同様にしかも相補的に作用し、その伝達遅延時間
をもってα線ノイズによる誤反転を防止する。この結
果、この実施例の場合も、前記図1の実施例と同じ作用
効果を得ることができ、これによって論理集積回路装置
の高速化・低消費電力化を図り、論理集積回路装置を含
むキャッシュメモリひいては超高速コンピュータ等の高
速化・低消費電力化を図ることができるものである。
From these, the sub-latch LT2 including the inverters V3 and V8 to VA is connected to the sub-latch L with respect to the inverting input / output node na of the main latch LT1.
Acts similarly and complementarily to T3, and prevents erroneous inversion due to α-ray noise with its transmission delay time. As a result, also in this embodiment, the same operation and effect as those of the embodiment of FIG. 1 can be obtained, whereby the speed and power consumption of the logic integrated circuit device can be increased, and the cache including the logic integrated circuit device can be obtained. It is possible to increase the speed and reduce the power consumption of a memory and ultimately an ultra-high-speed computer.

【0028】図5には、この発明が適用された論理集積
回路装置に含まれるフリップフロップの第4の実施例の
回路図が示されている。なお、この実施例のフリップフ
ロップは、前記図1及び図2の実施例を基本的に踏襲す
るものであるため、これと異なる部分についてのみ説明
を追加する。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the flip-flop included in the logic integrated circuit device to which the present invention is applied. The flip-flop according to this embodiment basically follows the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and therefore, a description will be added only for parts different from this.

【0029】図5において、この実施例のフリップフロ
ップは、インバータV3及びV4からなるメインラッチ
LT1に加えて、インバータV3に対してトランスファ
ゲートG2,G6ならびにG5を介して実質交差結合さ
れることでサブラッチLT5(第2のラッチ)を構成す
るインバータVC(第3の論理ゲート)と、インバータ
V4に対してトランスファゲートG6,G5ならびにG
2を介して実質交差結合されることでサブラッチLT6
(第3のラッチ)を構成するインバータVB(第4の論
理ゲート)とを含む。これらのインバータVB及びVC
は、互いに直接交差結合されることでラッチ形態とされ
る。また、インバータVBは、さらにPチャンネルMO
SFET3及びNチャンネルMOSFETN3からなる
インバータVDと交差結合されることでラッチ形態とさ
れ、インバータVCは、さらにPチャンネルMOSFE
T4及びNチャンネルMOSFETN4からなるインバ
ータVEと交差結合されることでラッチ形態とされる。
これらのインバータVD及びVEは、互いに直接交差結
合されることでラッチ形態とされる。
In FIG. 5, the flip-flop of this embodiment is substantially cross-coupled to inverter V3 via transfer gates G2, G6 and G5 in addition to main latch LT1 including inverters V3 and V4. Inverter VC (third logic gate) constituting sub-latch LT5 (second latch) and transfer gates G6, G5 and G with respect to inverter V4.
2 are substantially cross-coupled through sub-latch LT6.
(Third latch) and an inverter VB (fourth logic gate). These inverters VB and VC
Are latched by being directly cross-coupled to each other. Further, the inverter VB further includes a P-channel MO
The inverter VC is cross-coupled with an inverter VD composed of an SFET3 and an N-channel MOSFET N3 to form a latch. The inverter VC further includes a P-channel MOSFET.
A latch mode is obtained by cross-coupled with an inverter VE composed of T4 and an N-channel MOSFET N4.
These inverters VD and VE are directly cross-coupled to each other to form a latch.

【0030】この実施例において、インバータVB及び
VCは、メインラッチLT1のインバータV3に比較し
て2倍程度の駆動能力を持つべく設計される。また、ト
ランスファゲートG5及びG6は、ともに反転クロック
信号CKBより大きなパルス幅を有する反転クロック信
号CKLBのハイレベルを受けて、選択的にオン状態と
される。さらに、インバータV3〜V4ならびにVB〜
VEは、それぞれ別々の組み合わせでラッチ形態とされ
ることで遅延手段としても作用し、その保持能力も高め
られる。この結果、この実施例の場合も、前記図1の実
施例と同じ作用効果を得ることができ、これによって論
理集積回路装置の高速化・低消費電力化を図り、論理集
積回路装置を含むキャッシュメモリひいては超高速コン
ピュータ等の高速化・低消費電力化を図ることができる
ものとなる。
In this embodiment, the inverters VB and VC are designed to have about twice the driving ability as compared to the inverter V3 of the main latch LT1. Further, the transfer gates G5 and G6 are selectively turned on in response to the high level of the inverted clock signal CKLB having a pulse width larger than the inverted clock signal CKB. Further, inverters V3 to V4 and VB
The VEs function as delay means by being formed in a latch form in a different combination, and their holding ability is also enhanced. As a result, also in this embodiment, the same operation and effect as those of the embodiment of FIG. 1 can be obtained, whereby the speed and power consumption of the logic integrated circuit device can be increased, and the cache including the logic integrated circuit device can be obtained. This makes it possible to increase the speed and reduce the power consumption of a memory and ultimately an ultra-high-speed computer.

【0031】図6には、この発明が適用された論理集積
回路装置に含まれるフリップフロップの第5の実施例の
回路図が示されている。なお、この実施例のフリップフ
ロップは、前記図1及び図2の実施例を基本的に踏襲す
るものであるため、これと異なる部分についてのみ説明
を追加する。
FIG. 6 is a circuit diagram of a fifth embodiment of a flip-flop included in a logic integrated circuit device to which the present invention is applied. The flip-flop according to this embodiment basically follows the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and therefore, a description will be added only for parts different from this.

【0032】図6において、この実施例のフリップフロ
ップは、インバータV3及びV4からなるメインラッチ
LT1に加えて、PチャンネルMOSFETP5及びN
チャンネルMOSFETN5からなる単一入力ゲート型
のインバータVF(第3の論理ゲート)と、Pチャンネ
ルMOSFETP6及びNチャンネルMOSFETN6
からなる単一入力ゲート型のインバータVG(第4の論
理ゲート)とを含む。インバータVF及びVGは、その
NチャンネルMOSFETN5及びN6を介して互いに
直接交差結合され、ラッチ形態とされる。また、インバ
ータVFは、対をなすインバータVGとPチャンネルM
OSFETP7及びNチャンネルMOSFETN7から
なるインバータVHならびにトランスファゲートG7と
を介してメインラッチLT1のインバータV3と実質交
差結合されてサブラッチLT7(第3のラッチ)を構成
し、インバータVGは、対をなすインバータVFと、P
チャンネルMOSFETP8及びNチャンネルMOSF
ETN8からなるインバータVIならびにトランスファ
ゲートG8とを介してインバータV4と実質交差結合さ
れてサブラッチLT8(第4のラッチ)を構成する。
Referring to FIG. 6, the flip-flop of this embodiment includes P-channel MOSFETs P5 and N in addition to a main latch LT1 comprising inverters V3 and V4.
A single input gate type inverter VF (third logic gate) composed of a channel MOSFET N5, a P-channel MOSFET P6 and an N-channel MOSFET N6
And a single input gate type inverter VG (fourth logic gate). Inverters VF and VG are directly cross-coupled to each other via their N-channel MOSFETs N5 and N6, and are in a latch form. The inverter VF is composed of a paired inverter VG and a P-channel M
The sub-latch LT7 (third latch) is substantially cross-coupled to the inverter V3 of the main latch LT1 via an inverter VH including an OSFET P7 and an N-channel MOSFET N7 and a transfer gate G7, and the inverter VG is a pair of inverters VF And P
Channel MOSFETP8 and N-channel MOSFET
Sub-latch LT8 (fourth latch) is formed by being substantially cross-coupled to inverter V4 via inverter VI including ETN8 and transfer gate G8.

【0033】この実施例において、トランスファゲート
G7及びG8は、ともに反転クロック信号CKBより大
きなパルス幅を有する反転クロック信号CKLBのハイ
レベルを受けて、選択的にオン状態とされる。また、イ
ンバータVFは、トランスファゲートG8を介してイン
バータVIと交差結合されてラッチ形態とされ、インバ
ータVGは、トランスファゲートG7を介してインバー
タVHと交差結合されてラッチ形態とされる。さらに、
インバータV3〜V4ならびにVF〜VIは、それぞれ
別々の組み合わせでラッチ形態とされて遅延手段として
も作用し、その保持能力も高められる。この結果、この
実施例の場合も、前記図1の実施例と同じ作用効果を得
ることができ、これによって論理集積回路装置の高速化
・低消費電力化を図り、論理集積回路装置を含むキャッ
シュメモリひいては超高速コンピュータ等の高速化・低
消費電力化を図ることができるものとなる。
In this embodiment, the transfer gates G7 and G8 are selectively turned on in response to the high level of the inverted clock signal CKLB having a pulse width larger than the inverted clock signal CKB. Inverter VF is cross-coupled with inverter VI via transfer gate G8 to form a latch, and inverter VG is cross-coupled with inverter VH via transfer gate G7 to form a latch. further,
Inverters V3 to V4 and VF to VI are each configured as a latch in a different combination to act as a delay unit, and the holding capacity thereof is also increased. As a result, also in this embodiment, the same operation and effect as those of the embodiment of FIG. 1 can be obtained, whereby the speed and power consumption of the logic integrated circuit device can be increased, and the cache including the logic integrated circuit device can be obtained. This makes it possible to increase the speed and reduce the power consumption of a memory and ultimately an ultra-high-speed computer.

【0034】なお、本実施例の場合、複雑なラッチ結合
が行われるにもかかわらずその所要素子数は少なて済む
ため、これによってフリップフロップのレイアウト所要
面積が縮小され、ダイナミック型RAMの低コスト化が
図られる。
In the case of this embodiment, the number of required elements can be reduced in spite of the complicated latch connection, so that the required layout area of the flip-flop is reduced, and the cost of the dynamic RAM is reduced. Is achieved.

【0035】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)超高速コンピュータのキャッシュメモリ等を構成
する論理集積回路装置等において、データ保持用のフリ
ップフロップを、実質交差結合されることで第1のラッ
チを構成する第1及び第2の論理ゲートと、第1の論理
ゲートと実質交差結合されることで第2のラッチを構成
する第3の論理ゲート、あるいは第2の論理ゲートと実
質交差結合されることで第3のラッチを構成する第4の
論理ゲートとを基本に構成する。また、上記第3及び第
4の論理ゲートを、直列結合される奇数個の論理ゲート
により構成し、あるいは第3又は第4の論理ゲートの出
力端子と接地電位との間にキャパシタを設けて、第2及
び第3のラッチの実質的な伝達遅延時間を大きくすると
ともに、第3及び第4の論理ゲートの実質的な駆動能力
を、第1及び第2の論理ゲートより大きくする。これに
より、第1のラッチの非反転又は反転入出力ノードにα
線ノイズが発生した場合でも、第2及び第3のラッチの
伝達遅延時間でこれを吸収し、非反転又は反転入出力ノ
ードのレベル反転を防止することができるという効果が
得られる。
The operational effects obtained from the above embodiment are as follows. That is, (1) In a logic integrated circuit device or the like constituting a cache memory or the like of an ultra-high-speed computer, the first and second flip-flops for holding data are substantially cross-coupled to constitute a first latch. A logic gate and a third logic gate substantially cross-coupled to the first logic gate to form a second latch, or a third latch substantially cross-coupled to the second logic gate to form a third latch And a fourth logic gate. Further, the third and fourth logic gates are constituted by an odd number of logic gates coupled in series, or a capacitor is provided between the output terminal of the third or fourth logic gate and the ground potential, The substantial transmission delay time of the second and third latches is increased, and the substantial driving capability of the third and fourth logic gates is made greater than that of the first and second logic gates. As a result, α is applied to the non-inverted or inverted
Even if the line noise occurs, the line noise can be absorbed by the transmission delay time of the second and third latches, and the effect of preventing the level inversion of the non-inversion or inversion input / output node can be obtained.

【0036】(2)上記(1)項により、第1のラッチ
のノード容量の増大を抑えつつ、これを含むフリップフ
ロップの誤反転を防止できるという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項により、相応して素子
の高集積化・微細化をさらに推進し、フリップフロップ
の動作を高速化して、フリップフロップを含み超高速コ
ンピュータ等のキャッシュメモリを構成する論理集積回
路装置等の高速化・低消費電力化を図ることができると
いう効果が得られる。
(2) According to the above item (1), an effect is obtained that erroneous inversion of the flip-flop including the first latch can be prevented while suppressing an increase in the node capacitance of the first latch. (3) According to the above items (1) and (2), the integration and miniaturization of the element are further promoted, the operation of the flip-flop is accelerated, and the cache of the ultra-high-speed computer including the flip-flop is used. This has the effect of increasing the speed and lowering the power consumption of the logic integrated circuit device and the like constituting the memory.

【0037】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1及び図4において、遅延手段となるインバータ
V5〜V7ならびにV8〜VAは、任意数のインバータ
により構成できる。また、図3の実施例において、遅延
手段となるキャパシタC1は、並列形態とされる複数の
キャパシタに置き換えることができる。各実施例におい
て、メインラッチLT1のインバータV3及びV4を含
む各インバータは、例えば複数入力のナンド(NAN
D)ゲート等の各種論理ゲートに置き換えることができ
るし、フリップフロップの具体的構成及び電源電圧の極
性ならびにMOSFETの導電型等も、種々の実施形態
を採りうる。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, there is. For example, in FIGS. 1 and 4, the inverters V5 to V7 and V8 to VA serving as delay means can be constituted by an arbitrary number of inverters. Further, in the embodiment of FIG. 3, the capacitor C1 serving as the delay means can be replaced with a plurality of capacitors arranged in parallel. In each embodiment, each inverter including the inverters V3 and V4 of the main latch LT1 is, for example, a multi-input NAND (NAN).
D) Various logic gates such as gates can be used, and various embodiments can be adopted for the specific configuration of the flip-flop, the polarity of the power supply voltage, and the conductivity type of the MOSFET.

【0038】図2において、入力データDin,非反転
クロック信号CKT,反転クロック信号CKBならびに
反転クロック信号CKLB間の具体的な時間関係は、こ
の発明の主旨に影響を与えないし、各非反転及び反転ク
ロック信号のデューティも、任意に設定することができ
る。また、本実施例の場合、論理集積回路装置は単一相
のクロック信号に従って同期動作されるものとしている
が、複数相のクロック信号に従って同期動作されるもの
としてもよい。
In FIG. 2, the specific time relationship among input data Din, non-inverted clock signal CKT, inverted clock signal CKB and inverted clock signal CKLB does not affect the gist of the present invention. The duty of the clock signal can also be set arbitrarily. Further, in the present embodiment, the logic integrated circuit device is operated synchronously according to a single-phase clock signal, but may be operated synchronously according to a plurality of phase clock signals.

【0039】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である超高
速コンピュータのキャッシュメモリを構成する論理集積
回路装置に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、例えば、同様なフリップフロッ
プ又はラッチを含む各種の半導体集積回路装置ならびに
これを含む装置又はシステムに広く適用することができ
る。
In the above description, mainly the case where the invention made by the present inventor is applied to a logic integrated circuit device constituting a cache memory of an ultra-high-speed computer, which is a field of application as a background, has been described. For example, the present invention can be widely applied to various semiconductor integrated circuit devices including similar flip-flops or latches and devices or systems including the same.

【0040】[0040]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、超高速コンピュータのキャ
ッシュメモリ等を構成する論理集積回路装置等におい
て、データ保持用のフリップフロップを、実質交差結合
されることで第1のラッチを構成する第1及び第2の論
理ゲートと、第1の論理ゲートと実質交差結合されるこ
とで第2のラッチを構成する第3の論理ゲート、あるい
は第2の論理ゲートと実質交差結合されることで第3の
ラッチを構成する第4の論理ゲートとを基本に構成す
る。また、上記第3及び第4の論理ゲートを、直列結合
される奇数個の論理ゲートによって構成し、あるいは第
3又は第4の論理ゲートの出力端子と接地電位との間に
キャパシタを設けて、第2及び第3のラッチの実質的な
伝達遅延時間を大きくするとともに、第3及び第4の論
理ゲートの駆動能力を、第1及び第2の論理ゲートより
大きくする。これにより、第1のラッチの非反転又は反
転入出力ノードにα線ノイズが発生した場合でも、第2
及び第3のラッチの伝達遅延時間でこれを吸収し、各ノ
ードのレベル反転を防止する。この結果、第1のラッチ
のノード容量の増大を抑えつつ、これを含むフリップフ
ロップの誤反転を防止できるとともに、相応して素子の
高集積化・微細化をさらに推進し、フリップフロップの
動作を高速化して、フリップフロップを含み超高速コン
ピュータ等のキャッシュメモリを構成する論理集積回路
装置等の高速化・低消費電力化を図ることができる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in a logic integrated circuit device or the like constituting a cache memory or the like of an ultra-high speed computer, a flip-flop for holding data is substantially cross-coupled with first and second logic gates constituting a first latch. A third logic gate substantially cross-coupled with the first logic gate to form a second latch, or a fourth logic gate substantially cross-coupled to the second logic gate to form a third latch Logic gates. Further, the third and fourth logic gates are constituted by an odd number of logic gates coupled in series, or a capacitor is provided between the output terminal of the third or fourth logic gate and the ground potential, The substantial transmission delay time of the second and third latches is increased, and the driving capability of the third and fourth logic gates is made larger than that of the first and second logic gates. Thereby, even when α-ray noise occurs at the non-inverted or inverted input / output node of the first latch, the second latch
This is absorbed by the transmission delay time of the third latch and the level inversion of each node is prevented. As a result, it is possible to prevent erroneous inversion of the flip-flop including the first latch while suppressing an increase in the node capacitance of the first latch, and to further promote high integration and miniaturization of the element correspondingly, thereby improving the operation of the flip-flop. By increasing the speed, it is possible to increase the speed and reduce the power consumption of a logic integrated circuit device or the like that constitutes a cache memory such as an ultra-high-speed computer including a flip-flop.

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

【図1】この発明が適用された論理集積回路装置に含ま
れるフリップフロップの第1の実施例を示す回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a flip-flop included in a logic integrated circuit device to which the present invention is applied.

【図2】図1のフリップフロップの一実施例を示す信号
波形図である。
FIG. 2 is a signal waveform diagram showing one embodiment of the flip-flop of FIG. 1;

【図3】この発明が適用された論理集積回路装置に含ま
れるフリップフロップの第2の実施例を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the flip-flop included in the logic integrated circuit device to which the present invention is applied;

【図4】この発明が適用された論理集積回路装置に含ま
れるフリップフロップの第3の実施例を示す回路図であ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of a flip-flop included in a logic integrated circuit device to which the present invention has been applied.

【図5】この発明が適用された論理集積回路装置に含ま
れるフリップフロップの第4の実施例を示す回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of a flip-flop included in a logic integrated circuit device to which the present invention is applied.

【図6】この発明が適用された論理集積回路装置に含ま
れるフリップフロップの第5の実施例を示す回路図であ
る。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of a flip-flop included in a logic integrated circuit device to which the present invention has been applied.

【図7】この発明に先立って本願発明者等が開発した論
理集積回路装置に含まれるフリップフロップの一例を示
す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a flip-flop included in a logic integrated circuit device developed by the present inventors prior to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Din……入力データ、Dout……出力データ、CK
T……非反転クロック信号、CKB,CKLB……反転
クロック信号。LT1……メインラッチ、LT2〜LT
8……サブラッチ、V1〜VI……インバータ、G1〜
G8……トランスファゲート、P1〜P8……Pチャン
ネルMOSFET、N1〜N8……NチャンネルMOS
FET、C1……キャパシタ、na……反転入出力ノー
ド、nb……非反転入出力ノード。
Din: input data, Dout: output data, CK
T: Non-inverted clock signal, CKB, CKLB: Inverted clock signal. LT1 ... Main latch, LT2 to LT
8 ... sub-latch, V1-VI ... inverter, G1-
G8 transfer gate, P1 to P8 P channel MOSFET, N1 to N8 N channel MOS
FET, C1 ... capacitor, na ... inverting input / output node, nb ... non-inverting input / output node.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 実質交差結合されることで第1のラッチ
を構成する第1及び第2の論理ゲートと、上記第1の論
理ゲートと実質交差結合されることで第2のラッチを構
成する第3の論理ゲート、あるいは上記第2の論理ゲー
トと実質交差結合されることで第3のラッチを構成する
第4の論理ゲートとを含むフリップフロップを具備する
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
1. A first latch and a second logic gate which are substantially cross-coupled to form a first latch, and a second latch which is substantially cross-coupled to the first logic gate. A semiconductor integrated circuit device comprising: a flip-flop including a third logic gate or a fourth logic gate substantially cross-coupled with the second logic gate to form a third latch. .
【請求項2】 請求項1において、 上記第2及び第3のラッチは、その伝達遅延時間を大き
くするための遅延手段を含むものであることを特徴とす
る半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said second and third latches include delay means for increasing a transmission delay time.
【請求項3】 請求項2において、 上記遅延手段は、直列結合され実質的な上記第3又は第
4の論理ゲートとなる奇数個の論理ゲートを含むもので
あることを特徴とする半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein said delay means includes an odd number of logic gates which are connected in series and substantially become said third or fourth logic gates.
【請求項4】 請求項2において、 上記遅延手段は、上記第3又は第4の論理ゲートの出力
端子と回路の接地電位との間に設けられ上記第1のラッ
チの状態遷移時その入力ノードから切り離されるキャパ
シタを含むものであることを特徴とする半導体集積回路
装置。
4. The circuit according to claim 2, wherein said delay means is provided between an output terminal of said third or fourth logic gate and a ground potential of a circuit, and said input node is provided when said first latch changes state. A semiconductor integrated circuit device including a capacitor separated from the semiconductor integrated circuit.
【請求項5】 請求項1,請求項2,請求項3又は請求
項4において、 上記第3及び第4の論理ゲートあるいは上記第3又は第
4の論理ゲートとなる奇数個の論理ゲートのうち最終段
に設けられる論理ゲートは、上記第1及び第2の論理ゲ
ートに比較して大きな駆動能力を持つべく設計されるも
のであることを特徴とする半導体集積回路装置。
5. The logic circuit according to claim 1, wherein the third and fourth logic gates or the odd number of logic gates serving as the third or fourth logic gates are provided. A semiconductor integrated circuit device, wherein the logic gate provided at the last stage is designed to have a larger driving ability than the first and second logic gates.
【請求項6】 請求項1,請求項2,請求項3,請求項
4又は請求項5において、 上記半導体集積回路装置は、単一相のクロック信号に従
って同期動作する論理集積回路装置であることを特徴と
する半導体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit device is a logic integrated circuit device that operates synchronously in accordance with a single-phase clock signal. A semiconductor integrated circuit device characterized by the above-mentioned.
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