JPH10341011A - マスタースライス半導体集積回路装置 - Google Patents

マスタースライス半導体集積回路装置

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JPH10341011A
JPH10341011A JP9151398A JP15139897A JPH10341011A JP H10341011 A JPH10341011 A JP H10341011A JP 9151398 A JP9151398 A JP 9151398A JP 15139897 A JP15139897 A JP 15139897A JP H10341011 A JPH10341011 A JP H10341011A
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JP
Japan
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semiconductor integrated
integrated circuit
circuit device
master slice
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JP9151398A
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Inventor
Masami Hashimoto
正美 橋本
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のゲートアレイに代表されるマスタースラ
イス半導体集積回路はCMOS回路を前提に構成されて
おり、パストランジスタロジック回路を適用するには使
用効率、消費電力等の観点から無理があるという課題が
あった。 【解決手段】ベーシックセルを構成する各トランジスタ
のゲート、ドレイン、ソースの各電極を共有せず、独立
させ配線の自由度を高めた。またN型MOSFETの個
数をP型MOSFETの個数の3倍以上とした。 【効果】N型MOSFETによる論理が構成しやすくな
り、パストランジスタ回路がマスタースライス半導体集
積回路で実現するようになった。その結果、パストラン
ジスタロジックの特長である少トランジスタ数、低消費
電力の集積回路がマスタースライスの安価な費用と短納
期で製作できるようになった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマスタースライス半
導体集積回路、より詳しくはゲートアレイ半導体集積回
路において、より少トランジスタ数、低消費電力を目指
すパストランジスタロジック回路に適したベーシックセ
ルの回路構成、及びレイアウト構成に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の代表的なマスタースライス半導体
集積回路装置(ゲートアレイ半導体集積回路装置)は代
表例としてあげる図10の特公昭59−25381号公
報の如く、P型MOSFETとN型MOSFETのトラ
ンジスタ数はほぼ等しく、かつゲート電極、ソース電
極、あるいはドレイン電極が配線層以外で共有化されて
いた。つまりCMOS(相補型)回路を効率よく構成す
るのに特化した構造になっていた。
【0003】もしくは、パストランジスタロジック回路
による半導体集積装置を特別に専用に設計していた(D
Aシンポジュウム’96「パストランジスタ論理SPL
とその設計事例」P19−P24神戸大学瀧和男氏
他)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】さて、前述した従来の
マスタースライス半導体集積回路装置ではP型MOSF
ETに比較してN型のMOSFETの個数が非常に多く
なるパストランジスタロジック回路は効率よく構成でき
ない、かつゲート電極、ドレイン電極、もしくはソース
電極がはじめから共有化されているのでパストランジス
タ回路を構成した場合には消費電力が多大になるという
問題点があった。
【0005】また、マスタースライス半導体集積回路装
置を用いず、専用のパストランジスタ回路設計の半導体
集積回路装置を製作した場合には膨大な費用と多大な製
造日数がかかるという問題点があった。
【0006】そこで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少トランジスタ数、
低消費電力の特長を持つパストランジスタロジック回路
に適した半導体集積回路装置をマスタースライス(ゲー
トアレイ)半導体集積回路装置と同等の費用と製造日数
のパストランジスタ用マスタースライス半導体集積回路
装置を提供すること目的とする。
【0007】なお、図7、図8、図9に代表的なパスト
ランジスタ回路を適用した簡単な例を示す。図7はDC
VSPG(Differential Cascode
sVoltage Switch with Pass
−Gate)と呼ばれるもので1993年IBM社が発
表した方式である。図8はSRPL(SwingRes
tored Pass−transistor Log
ic)と呼ばれるもので1994年に東芝が発表した方
式である。図9はSPL(Single−rail P
ass−transistor Logic)と呼ばれ
るもので1995年に神戸大学が発表した方式である。
図7、図8、図9において、破線で囲まれた回路を示
す、それぞれ71、81、91はN型MOSFETから
なる論理を構成する回路であり、またそれぞれ72、8
2、92は信号電圧の補正、もしくはバッファ回路の役
目をしている回路である。(追加参考文献として、19
94年日経BP社、日経マイクロデバイス編集の別冊
「低電力LSI」の技術白書98頁−104頁)
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のマスタースライ
ス半導体集積回路装置は、ベーシックセルを構成するN
型MOSFETとP型MOSFETの各ゲート電極とド
レイン電極もしくはソース電極を共有化をせず、つまり
配線層以外では切り離し、かつN型MOSFETの個数
をP型MOSFETの個数の3倍以上としたことを特徴
とする。
【0009】
【作用】本発明の上記の構成によれば、N型MOSFE
Tの個数が多く、かつゲート電極、ドレイン電極、もし
くはソース電極が独立しているのでN型MOSFETを
直列もしくは並列に多段に構成するパストランジスタロ
ジック回路が効率よく、容易に組める。
【0010】また以上はアルミ等の配線により、容易に
変更できるのでマスタースライス半導体集積回路装置と
同様の費用と製造日数で製作できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明の詳細
を示す。図1は本発明の第1の実施例を示すベーシック
セルの回路構成図である。図1において11、12はP
型MOSFET、13、14、15、16、17、18
はN型MOSFETである。つまり、P型MOSFET
2個に対し、N型MOSFETは6個で形成され、N型
MOSFETがP型MOSFETの3倍のMOSFET
数を有している。また、各MOSFETのゲート電極、
ドレイン電極もしくはソース電極はそれぞれ共有されず
に、独立しており、2層以上の配線層の形成により、初
めて回路が形成される。図2は図1のベーシックセルの
レイアウトパターンを上面から示したもので、21、2
2、23は図1のP型MOSFET11のそれぞれゲー
ト電極、ソース電極(もしくはドレイン電極)、ドレイ
ン電極(もしくはソース電極)を示している。また、2
4、25、26図1のN型MOSFET13のそれぞれ
ゲート電極、ソース電極(もしくはドレイン電極)、ド
レイン電極(もしくはソース電極)を示している。図3
はP型MOSFETとN型MOSFETが並ぶ方向の断
面図である。図3において、31はゲート電極であり、
32、33はP拡散であり、それぞれ図2の21、2
2、23に順に対応している。また、34はゲート電極
であり、35、36はN拡散であって、それぞれ図2
の24、25、26に順に対応している。なお、図3の
37はP−well、38はN−wellである。以上
のベーシックセルは図7、図8、図9のパストランジス
タ回路を構成するにあたって、各P型MOSFETとN
型MOSFETのトランジスタ数と比率の関係、および
各MOSFETが独立しており、配線層の形成によって
自由に回路が構成できることから非常に適したベーシッ
クセルであることが判る。
【0012】なお、図1に示したベーシックセルはP型
MOSFETが2個、N型MOSFETが6個からなる
が、ベーシックセルをP型MOSFETが1個、N型M
OSFETが3個と考えてもよい。また一般にnを正の
整数としてP型MOSFETがn個、N型MOSFET
が3n個からなると考えても同一である。
【0013】また、図1に示したベーシックセルはP型
MOSFETが2個、N型MOSFETが6個からなる
が、N型MOSFETの個数だけを更に増加してもよ
い。このときベーシックセルは図7、図8、図9のパス
トランジスタ回路のN型MOSFETの論理が更に複雑
になった場合に適したベーシックセルとなる。
【0014】さて、図1のベーシックセルの構成を模式
的に図4の様にP型MOSFETを「P」、N型MOS
FETを「N」で表わし、1個のベーシックセルを四角
のボックスで表現したとして、図5の様に横方向にはP
とNが同じ位置関係(ベーシックセル51と52)に配
列し、縦方向にはPとNが隣合うように反転して配列す
る(ベーシックセル51と53、もしくはベーシックセ
ル51と54の関係)のが、N型MOSFETで論理を
構成する際に反転した隣のベーシックセルのN型MOS
FETを借用することもできるので更に自由度が増す。
また、ウエル基板の配置と電源配線の配置を考えた場合
には面積効率がよくなる。
【0015】図6は前記ベーシックセルの縦方向に配列
する際に、その間にP型MOSFETとN型MOSFE
Tが同数個からなるバッファセルを配列したものであ
る。図6において61、62、63、64等がベーシッ
クセル、65、66、67、68等がバッファセルであ
る。パストランジスタロジック回路においては反転信号
を作ることも多く、その際のインバータ回路(反転回
路)として用いることができるマスタースライス半導体
集積回路装置となる。
【0016】なお、図6の実施例においてはP型MOS
FET2個、N型MOSFET6個のベーシックセル1
個に対し、P型MOSFET2個、N型MOSFET2
個のバッファセル1個であったが、バッファセルのP型
とN型のMOSFETの対の数を増やしてもよいし、ま
たベーシックセルのN型MOSFETの個数を増やして
もよく、それぞれの用途に応じて適した、マスタースラ
イス半導体集積回路装置となる。
【0017】
【発明の効果】以上、述べたように本発明によれば、少
トランジスタ数、低消費電力の特長を持つパストランジ
スタロジック回路に適した半導体集積回路装置をマスタ
ースライス(ゲートアレイ)半導体集積回路装置と同等
の費用と製造日数のパストランジスタ用マスタースライ
ス半導体集積回路装置を提供できるという効果がある。
【0018】また、最終的には専用のパストランジスタ
半導体集積回路装置を製作する場合に於いてもほぼ回路
構成が同じであってマスタースライスである故に短期間
での試作が本発明のマスタースライス半導体集積回路装
置によって可能となり、全体としての製作期間の短縮が
出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すベーシックセルの
回路構成図である。
【図2】本発明の第1の実施例を示すベーシックセルの
レイアウトパターン図である。
【図3】本発明の第1の実施例を示すベーシックセルの
断面図である。
【図4】本発明の第1の実施例を示すベーシックセルを
簡略に表現した模式図である。
【図5】本発明のベーシックセルの半導体集積回路装置
全体のなかでの配列の実施例を示す配置図である。
【図6】本発明のベーシックセルの半導体集積回路装置
全体のなかでの配列の他の実施例を示す配置図である。
【図7】本発明のマスタースライス半導体集積回路装置
の中に適用するパストランジスタロジック回路の第1例
を示す回路図である。
【図8】本発明のマスタースライス半導体集積回路装置
の中に適用するパストランジスタロジック回路の第2例
を示す回路図である。
【図9】本発明のマスタースライス半導体集積回路装置
の中に適用するパストランジスタロジック回路の第3例
を示す回路図である。
【図10】従来のマスタースライス半導体集積回路装置
の中に用いるベーシックセルの例を示す回路構成図であ
る。
【符号の説明】
11、12・・・P型MOSFET 13、14、15、16、17、18・・・N型MOS
FET 21、24、31、34・・・ゲート電極 22、23、25、26・・・ソース電極もしくはドレ
イン電極 32、33・・・P拡散 35、36・・・N拡散 37・・・N−well 38・・・P−well 51、52、53、54、61、62、63、64・・
・ベーシックセル 65、66、67、68・・・バッファセル 71、81、91・・・N型MOSFETの論理構成回
路 72、82、92・・・バッファ回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)絶縁ゲート電界効果型トランジスタ
    (以下MOSFETと略す)を用い、複数の基本素子集
    合(以下ベーシックセルと称する)が配列され、配線層
    により該ベーシックセル間が接続されてなるマスタース
    ライス方式の半導体集積回路装置において、 b)前記ベーシックセルを構成するN型MOSFETと
    P型MOSFETの各MOSFETのゲート電極、ソー
    ス電極、ドレイン電極は配線層以外では切り離されてお
    り、 c)前記ベーシックセルを構成するN型MOSFETの
    個数はP型MOSFETの個数の3倍以上であることを
    特徴とするマスタースライス半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のベーシックセルの配列がP
    型MOSFETとN型MOSFETが並ぶ方向におい
    て、P型の次はP型、N型の次はN型のように交互にな
    るように一列毎に反転して配列されたことを特徴とする
    マスタースライス半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】a)絶縁ゲート電界効果型トランジスタ
    (以下MOSFETと略す)を用い、複数の基本素子集
    合(以下ベーシックセルと称する)が配列され、配線層
    により該ベーシックセル間が接続されてなるマスタース
    ライス方式の半導体集積回路装置において、 b)前記ベーシックセルを構成するN型MOSFETと
    P型MOSFETの各MOSFETのゲート電極、ソー
    ス電極、ドレイン電極は配線層以外では切り離されてお
    り、 c)前記ベーシックセルを構成するN型MOSFETの
    個数はP型MOSFETの個数の3倍以上からなり、 d)前記ベーシックセルの配列がP型MOSFETとN
    型MOSFETが並ぶ方向において、次のセルの間にP
    型MOSFETとN型MOSFETが同数個からなるバ
    ッファセルが配置されたことを特徴とするマスタースラ
    イス半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】請求項3記載のベーシックセルの配列がP
    型MOSFETとN型MOSFETが並ぶ方向におい
    て、P型の次はP型、N型の次はN型のように交互にな
    るように一列毎に反転して配列されたことを特徴とする
    マスタースライス半導体集積回路装置。
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Effective date: 20040907