JPH11185479A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH11185479A
JPH11185479A JP9353504A JP35350497A JPH11185479A JP H11185479 A JPH11185479 A JP H11185479A JP 9353504 A JP9353504 A JP 9353504A JP 35350497 A JP35350497 A JP 35350497A JP H11185479 A JPH11185479 A JP H11185479A
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integrated circuit
transistors
circuit
transistor
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JP9353504A
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Nobuaki Otsuka
伸朗 大塚
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Original Assignee
Toshiba Corp
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    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1051Data output circuits, e.g. read-out amplifiers, data output buffers, data output registers, data output level conversion circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1048Data bus control circuits, e.g. precharging, presetting, equalising

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  • Dram (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】メモリICの出力回路にプログラマブルインピ
ーダンスバッファ機能を搭載する場合、インピーダンス
の整合精度を上げ、かつ、低コストで実現する。 【解決手段】外部出力ノードにそれぞれのドレインが接
続され、それぞれ対応して単位チャネル幅の20 倍から
(n-1) 倍まで級数的に増加するチャネル幅を持つn個
のMOSトランジスタTr1〜Tr5と、n個のMOSトラ
ンジスタのうちの一部であるm個のトランジスタのゲー
トノードに対応して接続されたm本の出力制御信号配線
C0〜C3と、n個のMOSトランジスタのうちの残り
である(n−m)個のトランジスタのゲート電極に接続
され、(n−m)個のトランジスタを非導通状態に固定
するための状態固定用配線11aを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
係り、特に出力回路の出力インピーダンスを調整するた
めの回路に関するもので、例えばプログラマブルインピ
ーダンス制御機能を搭載した半導体メモリのデータ出力
回路に適用されるものである。
【0002】
【従来の技術】MPU(マイクロプロセッサ)の性能の
向上に伴ない、メモリに要求されるデータ転送速度も高
速化の一途をたどり、外部キャッシュメモリなどに用い
られるメモリの動作周波数は百MHzを超えるようにな
っている。
【0003】このような周波数領域で半導体メモリの出
力データをMPUに転送するためには、MPUやメモリ
を実装するためのボード上のデータバスにおける信号反
射などを考慮にいれて、メモリ側の出力回路のインピー
ダンスとボード上のデータバスのインピーダンスの整合
をとることにより高速データ転送を可能とすることが必
要になるが、動作周波数の増加に伴なってインピーダン
スの整合の精度もより厳しくなっている。
【0004】そのため、メモリの出力回路の設計時から
のインピーダンスのずれを補正するような機能が用いら
れるようになった。具体的には、出力回路のトランジス
タの実効的な駆動力がメモリの製造プロセスのばらつき
や温度などの実使用環境で変化した場合に、それを補正
すべく出力回路のトランジスタサイズを回路的に変化さ
せることにより駆動力を所望の値に調節するといった手
法である。
【0005】このような手法の一例として、ISSCC 96 F
A 9.3 :A 300MHz, 3.3V 1Mb SRAMFabricated in a 0.5
um CMOS ProcessのFig.5 に開示されたプログラマブル
インピーダンスバッファ回路があり、以下、この回路に
ついて簡単に説明する。
【0006】図5は、上記文献に記載されている従来の
プログラマブルインピーダンスバッファ回路を示してい
る。このプログラマブルインピーダンスバッファ回路を
備えた備えたSRAMにおいては、出力端子DQに接続
される出力バスのインピーダンスとしてユーザーが所望
する値を有する素子RQを外部端子VZQに外付け接続
すると、出力回路40の出力インピーダンスが前記素子
RQのインピーダンスに整合するように出力駆動トラン
ジスタのサイズ(電流駆動能力)を自動的に変える機能
(プログラマブルインピーダンスバッファ機能)を有す
る。
【0007】即ち、上記SRAMにおいては、出力駆動
トランジスタのサイズを変える手段として、ある単位ト
ランジスタのサイズWuに対して、1×Wu、2×W
u、4×Wu、8×Wuのサイズを持つ4個のプルアッ
プ側出力駆動トランジスタ1Y、2Y、4Y、8Yおよ
び4個のプルダウン側出力駆動トランジスタ1Z、2
Z、4Z、8Zを用意している。
【0008】また、出力インピーダンス評価回路41と
して、ある単位トランジスタのサイズに対して、等倍、
2倍、4倍、8倍のサイズを持つ4個の評価用トランジ
スタ1X、2X、4X、8Xを用意し、その各ゲートを
制御回路42からの4ビットの評価制御信号A0〜A3
の各ビットにより制御し、4個の評価用トランジスタ1
X、2X、4X、8Xのオン/オフ状態を選択的に制御
することにより評価用トランジスタのサイズを可変し得
るようにしている。
【0009】そして、評価用トランジスタと素子RQと
のインピーダンスの整合状態をモニターしながら制御信
号A0〜A3を変化させ、整合がとれた時の評価制御信
号A0〜A3の内容を記憶させる。
【0010】そして、上記記憶された4ビットの評価制
御信号A0〜A3の内容に基づいて制御回路42から適
切なタイミングで出力される4ビットの制御信号D0〜
D3を他の制御信号DOCD、OEとともに論理ゲート
群44で論理処理した信号により前記出力駆動トランジ
スタ(1Y、2Y、4Y、8Y)、(1Z、2Z、4
Z、8Z)の各ゲートを制御し、それぞれのオン/オフ
状態を選択的に制御することにより、出力駆動トランジ
スタのサイズを0×Wuから15×Wuまでの範囲内で
可変することができる。
【0011】実際は、前記出力駆動トランジスタ1Y、
2Y、4Y、8Yには常にオン状態となるオフセット分
のトランジスタY0が付加され、出力駆動トランジスタ
1Z、2Z、4Z、8Zには常にオン状態となるオフセ
ット分のトランジスタZ0が付加されており、図6に示
すように、単位トランジスタのサイズWuの刻みで、オ
フセット分のトランジスタY0あるいはZ0のサイズW
onから全てのトランジスタの合計のサイズ(Won+15
×Wu)までの可変範囲内で16種類のサイズを実現で
きる。
【0012】同様に、前記評価用トランジスタ1X、2
X、4X、8Xにも、常にオン状態となるオフセット分
のトランジスタX0が付加されており、単位トランジス
タのサイズの刻みで、オフセット分のトランジスタX0
のサイズから全てのトランジスタの合計のサイズまでの
可変範囲内で16種類のサイズを実現できる。
【0013】なお、前記出力駆動トランジスタ(1Y、
2Y、4Y、8Y)、(1Z、2Z、4Z、8Z)の個
数および制御信号C0〜C3のビット数をそれぞれmで
表わすと、出力駆動トランジスタのサイズの可変数は2
m で規定され、本例の場合には24 =16である。
【0014】上記mは、出力回路40が実際にカバーす
べきインピーダンスの範囲およびその整合の精度により
決まる。つまり、出力回路40のサイズは、単位トラン
ジスタのサイズWuを最小刻みとしたデジタル的な値し
かとり得ず、所望のインピーダンスに相当するサイズに
対して最大でWuだけずれ得るので、インピーダンスの
整合精度によって最小刻みのサイズWuが決まる。
【0015】さらに、カバーすべきインピーダンスの上
限に相当する出力駆動トランジスタのサイズはオフセッ
ト分のトランジスタY0あるいはZ0のサイズWonとな
り、カバーすべきインピーダンスの下限に相当する出力
駆動トランジスタのサイズは、Won+(2m −1)×W
uとなるので、これらに基づいてWonおよびmの値が決
まる。
【0016】以上の説明から分かるように、インピーダ
ンスの整合精度を上げるためには、制御信号のビット数
mを大きくし、最小刻みのサイズWuを小さくすること
が必要となる。
【0017】しかし、一方で、制御信号のビット数mを
大きくすることは、出力回路40に供給しなくてはなら
ない制御信号の本数が増加することとなり、回路量を考
えるとmは小さいことが望ましい。よって、要求される
カバーすべきインピーダンスの範囲や、整合精度、コス
トなどを考慮して制御信号のビット数mが決められる
(先の例ではm=4 )。
【0018】以上説明したように、所望のインピーダン
スを実現するために必要な出力駆動トランジスタのサイ
ズは、特定のサイズWuを単位としたものとなるが、実
際、インピーダンスを決めるのは出力駆動トランジスタ
を構成するMOSトランジスタの電流駆動力であり、こ
れは概略W/L(WはMOSトランジスタのチャネル
幅、LはMOSトランジスタのチャネル長、ゲート幅)
で決まる。よって、出力駆動トランジスタのゲート幅L
が変ると、当然ながら出力駆動トランジスタのチャネル
幅Wも変更してインピーダンスを調整する必要がある。
【0019】通常、MOSトランジスタのゲート幅L
は、それが属する世代に応じた製造プロセスによって決
まっており、殆んどの回路を構成する上で特性上の問題
がない範囲内で最小の一定の値を採用するのが普通であ
る。
【0020】しかし、出力駆動トランジスタは、ICチ
ップ内部のゲート回路を駆動するのと異なり、ICチッ
プ外部の大きな負荷を駆動し、かつ電流駆動力も必要と
なる。そのため、出力駆動トランジスタは、過渡状態と
して電流を流す時間が他のMOSトランジスタ(内部回
路のMOSトランジスタ)に比べて非常に長くなり、電
流を流す間に生じるホットキャリアによる信頼性劣化に
ついても電流を流す時間が長い分、厳しくなる。よっ
て、出力駆動トランジスタのゲート幅Lは、内部回路の
MOSトランジスタのゲート幅Lに比べて、太めに設計
することが一般的である。
【0021】さらに、出力駆動トランジスタは、ICの
外部ピンに印加される静電気によるサージ(ESD)が
出力端子DQを介してドレインに印加されることにな
り、このESDに対する耐圧を確保するためにもそのゲ
ート幅Lを太目にすることが必要となる。
【0022】しかし、一方で、MOSトランジスタのゲ
ート幅Lを太くすることは、MOSトランジスタの性能
を落とすことになり、特に出力駆動トランジスタは、駆
動する負荷が大きい分、ICチップの性能に及ぼす影響
が大きい。よって、ESD、信頼性の問題がない範囲内
で最小のゲート幅Lを採用することが重要になる。
【0023】ところが、ESDは、実際のICチップで
評価してみないと、実際のESD耐圧の実力が不明であ
る。ESD耐圧は、ICの製造プロセス、パッケージ、
保護回路など種々の要因によって大きく左右され、回路
特性のように予め精度よくシミュレーションすることが
できないからである。
【0024】よって、実際のICチップで評価した結
果、設計時に想定した値から出力駆動トランジスタのゲ
ート幅Lを変更せざるを得ないことがしばしばある。こ
れに対して、MOSトランジスタの信頼性は、ESDに
比べれば、データベースに基づいて予想がつくといえ
る。
【0025】しかし、実際に使用される製造プロセス
が、設計時に想定していたプロセスから変わらないとは
限らず、また、出力駆動トランジスタは、その電流を流
す時間が出力負荷などにより大きく左右されるので、実
際のICチップで評価することが必要であり、出力駆動
トランジスタのゲート幅LがICチップの設計後に見直
されることがある。
【0026】実際、出力駆動トランジスタのレイアウト
設計をする際は、ゲート幅Lやチャネル幅Wの変更に備
えて設計をしておくことが一般的であり、出力駆動トラ
ンジスタのゲート幅Lに関しては、ゲートとなる多結晶
シリコン配線の幅を変えられるようにしておけばよい。
【0027】しかし、出力駆動トランジスタのチャネル
幅Wを変えるとなると、拡散領域(ドレイン、ソース領
域)の幅を変えることになり、製造工程の一番最初から
のやり直しが必要になり、非常にTAT(ターンアラウ
ンドタイム)が悪い上に、既に拡散領域の加工が済んだ
製造ロットは無駄となる。
【0028】そこで、予め、互いに異なるサイズの複数
のMOSトランジスタを用意しておき、それらに対して
アルミニウム配線により選択的に接続/非接続を行うオ
プション配線を用いて、MOSトランジスタのサイズの
調整を行うようにしている。
【0029】つまり、MOSトランジスタの設計サイズ
(チャネル幅W)を2割増しにするには、設計サイズの
1/5のサイズのトランジスタを並列に追加接続するこ
とにより実現することができる。
【0030】よって、MOSトランジスタの設計サイズ
に対してそれより小さいサイズのMOSトランジスタを
数種類用意しておけば、MOSトランジスタのサイズの
変更が可能となる。それらのサイズの合計で設計サイズ
の倍になれば、ゲート幅Lはほぼ倍の太さにまで変更す
ることができる。
【0031】ここで、前記したようなプログラマブルイ
ンピーダンスバッファ回路について、MOSトランジス
タのサイズの変更を考える。この場合、前述したよう
に、最小刻みのサイズWuを単位としてその2倍、4
倍、…の如く決まったサイズの各MOSトランジスタを
用意する必要がある。
【0032】よって、前記したように出力駆動トランジ
スタのチャネル幅Wを調節するためには、例えば図7に
示すプルダウン側出力駆動トランジスタのように、サイ
ズがWon、Wu、2×Wu、4×Wu、…、2×(m-1)
Wuの各MOSトランジスタZ0、1Z、2Z、4Z、
8Zについて、同じ割合でサイズ調節ができるように、
各MOSトランジスタそれぞれに対して微調用のMOS
トランジスタを多数個づつ用意することが必要になる。
【0033】この場合、5種類のサイズ(Won、Wu、
2×Wu、4×Wu、8×Wu)のトランジスタZ0、
1Z、2Z、4Z、8Zそれぞれに4個の微調用のトラ
ンジスタを設けると仮定すると、5×4=20個の微調
用MOSトランジスタが必要となり、レイアウト上、非
常に面積を要する。
【0034】さらに、最小刻みのサイズWuは元来小さ
な値であるので、それに対する微調用MOSトランジス
タはさらに小さなサイズとなる。例えば図7に示した回
路例を0.4μm世代の製造プロセスで実現しようとす
ると、インピーダンス合わせ込み用のトランジスタにお
いて最小刻みのサイズWuが2μm程度となり、微調用
のトランジスタはナローチャネル効果が現れる領域のサ
イズとなってしまう。
【0035】上記したようなプログラマブルインピーダ
ンスバッファ機能を搭載した従来例の出力回路において
問題が前記したような発生する根本は、出力駆動トラン
ジスタを構成する全てのトランジスタ(オフセット分の
サイズWonおよびmビットの制御信号に対応する互いに
異なるm個のサイズWu、2×Wu、4×Wu、…、2
×(m-1) Wuを持つ各トランジスタ)それぞれに微調用
のトランジスタを設けることにあった。
【0036】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
半導体集積回路は、出力回路のインピーダンスを外部イ
ンピーダンスに合わせて調節可能とするプログラマブル
インピーダンスバッファ機能を搭載する場合、設計後に
ESD耐圧、信頼性などを実際のICチップで評価した
上でゲート幅Lが変更されることがある出力駆動トラン
ジスタに対してサイズ調整用のトランジスタを設けよう
とすると、製造プロセスとの整合性が非常に悪いという
問題があった。
【0037】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、出力回路にプログラマブルインピーダンスバ
ッファ機能を搭載する場合、インピーダンスの整合精度
を上げ、かつ、低コストで提供し得る半導体集積回路を
提供することを目的とする。
【0038】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、外部出力ノードにそれぞれの電流経路の一端が接続
され、それぞれ対応して単位チャネル幅の20 倍から2
(n-1) 倍まで級数的に増加するチャネル幅を持つn個の
MOSトランジスタと、前記n個のMOSトランジスタ
のうちの一部であるm個のトランジスタのゲートノード
に対応して接続されたm本の出力制御信号配線と、前記
n個のMOSトランジスタのうちの残りである(n−
m)個のトランジスタのゲート電極に接続され、前記
(n−m)個のトランジスタを非導通状態に固定するた
めの状態固定用配線を具備することを特徴とする。
【0039】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の半導体集
積回路の第1の実施の形態に係るプログラマブルインピ
ーダンスバッファ機能を搭載したメモリICの出力回路
のプルダウン側回路について、ウエハー製造工程におけ
る出力駆動制御信号用配線の形成前における等価回路の
一例を示している。
【0040】図2および図3は、図1中の出力駆動トラ
ンジスタの選択的な構成要素がオプション配線により駆
動力の範囲(出力インピーダンスのカバー範囲)が異な
るように実現された2種類の出力回路を示している。
【0041】図1の出力回路10においては、出力駆動
トランジスタの構成要素としてのオフセットとして使用
するサイズWonを持つトランジスタTroと、例えば4ビ
ットの出力制御信号C0〜C3のビット数mより多数の
n(本例ではn=5 )個の互いに異なるサイズを有する
トランジスタTr1〜Tr5が設けられている。
【0042】この場合、トランジスタTr1〜Tr5は、単
位チャネル幅(サイズ)Wuを有するトランジスタTr1
のWuを基準にしてそれぞれ対応して20 倍から2
(n-1) まで級数的に増加するものであり、それぞれのサ
イズはWu、2×Wu、4×Wu、8×Wu、16×W
uである。
【0043】そして、サイズWonを持つトランジスタT
roに対してのみp(本例ではp=5)個の微調用トラン
ジスタTro1 〜Tro5 が設けられて並列に接続されてい
る。なお、上記各トランジスタTro、Tro1 〜Tro5 、
Tr1〜Tr5は、それぞれNチャネル型のMOSトランジ
スタであり、それぞれの電流経路の一端(本例ではドレ
イン)が例えば出力パッドDQを介して外部出力ノード
に接続されており、それぞれのソースが本例では接地電
位Vssのノードに接続されている。
【0044】上記制御信号C0〜C3のビット数mは、
出力回路10が実際にカバーすべきインピーダンスの範
囲およびその整合の精度により決まるものであり、本例
では前述した従来例と同様にm=4と設定している。ま
た、サイズWonを持つトランジスタTroについては、そ
のチャネル幅Wを例えば2倍まで増やせるように前記微
調用のトランジスタTro1 〜Tro5 を付加している。
【0045】そして、前記互いに異なる5個のサイズW
u、2×Wu、4×Wu、8×Wu、16×Wuを持つ
5個のトランジスタTr1〜Tr5の各ゲートと4ビットの
制御信号C0〜C3との接続関係は、ESD耐圧、信頼
性などを実際のICチップで評価した上で決定され、こ
の決定に基づいて、例えば最上層配線用のマスクパター
ンに基づいて形成されるアルミニウム配線などのオプシ
ョン配線により図2あるいは図3に示すように接続され
ている。
【0046】即ち、製造後のICチップのサンプルでE
SD耐圧、信頼性などを評価した結果、出力駆動トラン
ジスタのゲート幅Lがそのままでよい場合には、図2に
示すように、Wu、2×Wu、4×Wu、8×Wuを持
つ4個のトランジスタのゲートTr1〜Tr4に4ビットの
制御信号C0〜C3の各ビットを接続し、最大サイズ1
6×Wuを持つトランジスタTr5を非導通状態に固定す
るようにそのゲートを接地電位Vssに固定するようにオ
プション配線11aを形成して製品化する。
【0047】この際、微調用トランジスタTro1 〜Tro
5 については、それぞれのゲートノードを選択的に非導
通状態設定用の固定レベル(接地電位Vss)あるいは導
通状態設定用の固定レベル(電源電位Vcc)に接続する
ように、前記オプション配線11aの形成と同時にオプ
ション配線11aを形成することにより選択的に設定す
ることができる。
【0048】従って、例えば図2中に示すように、微調
用トランジスタTro1 〜Tro5 を全て使用状態(オン状
態)に設定するように各ゲートノードをVccノードに接
続すれば、そのチャネル幅を2倍まで増やすことができ
る。
【0049】このように製品化されたICにおける制御
信号C0〜C3による出力駆動トランジスタのサイズの
可変範囲(出力インピーダンスのカバー範囲)を図4中
にAで示す。
【0050】これに対して、製造後のICチップのサン
プルでESD耐圧、信頼性などを評価した結果、出力駆
動トランジスタのゲート幅Lを太くしなくてはならない
場合には、図3に示すように、最小刻みのサイズWuを
持つトランジスタTr1を非導通状態に固定するため、そ
のゲート電位を接地レベルVssに固定する。また、それ
ぞれ2×Wu、4×Wu、8×Wu、16×Wuのサイ
ズを持つ4個のトランジスタTr2〜Tr5のゲートに4ビ
ットの制御信号C0〜C3の各ビットを接続する(つま
り、図2と比べて4ビットの制御信号C0〜C3を1ビ
ットづつシフトした接続状態)ようにオプション配線1
1bを形成して製品化する。
【0051】この際、微調用トランジスタTro1 〜Tro
5 については、それぞれのゲートノードを選択的に非導
通状態設定用の固定レベル(接地電位Vss)あるいは導
通状態設定用の固定レベル(電源電位Vcc)に接続する
ように、前記オプション配線11bの形成と同時にオプ
ション配線11bを形成することにより選択的に設定す
ることができる。
【0052】従って、例えば図3中に示すように、微調
用トランジスタTro1 〜Tro5 を全て使用状態(オン状
態)に設定するように各ゲートノードをVccノードに接
続すれば、そのチャネル幅を2倍まで増やすことができ
る。
【0053】このように製品化されたICにおける制御
信号C0〜C3による出力駆動トランジスタのサイズの
可変範囲(出力インピーダンスのカバー範囲)を図4中
にBで示す。
【0054】図3の接続によれば、サイズWonを持つト
ランジスタTroおよび微調用トランジスタTro1 〜Tro
5 およびトランジスタTr1を除いた4個のトランジスタ
Tr2〜Tr5のチャネル幅Wの制御範囲が、図2の接続に
よる4個のトランジスタTr1〜Tr4のチャネル幅Wの制
御範囲と比べて2倍に変化するので、出力駆動トランジ
スタのゲート幅Lを変えることにより、チャネル幅W当
りの駆動力が半減しても、その分を補うことができる。
【0055】なお、出力駆動トランジスタのゲート幅L
を変えることにより、チャネル幅W当りの駆動力が減っ
たとしても半減まではしない場合、前述した図3の接続
のように図2の接続と比べてトランジスタのサイズを2
倍に変更してしまうと、インピーダンスをカバーする範
囲が所望の範囲からずれてしまう場合がある。
【0056】その場合は、微調用トランジスタTro1 〜
Tro5 を使用してサイズWonを持つトランジスタTroの
サイズを増やすとしても2倍までは増やさないように微
調する(微調用トランジスタTro1 〜Tro5 の一部を選
択的にオン状態に制御するようにオプション配線11b
を形成する)ことにより、インピーダンスを変化させ、
制御信号C0〜C3による出力駆動トランジスタのサイ
ズの可変範囲(出力インピーダンスのカバー範囲)を図
4中に示すように所望の範囲に設定することができる。
【0057】即ち、図1に示した出力回路10において
は、トランジスタTro、Tr1〜Tr5のそれぞれに微調用
トランジスタを設けることなく、級数的にサイズの異な
る出力駆動トランジスタTr1〜Tr5を制御信号ビット数
mより多く設け、トランジスタTroに対してのみ微調用
トランジスタTro1 〜Tro5 を設けている。
【0058】そして、級数的にサイズの異なるトランジ
スタTr1〜Tr4またはTr2〜Tr5の各ゲートに対するm
ビットの制御信号の接続を選択的に行うようにシフトす
ることにより、出力駆動トランジスタのサイズを(サイ
ズWon+微調用トランジスタTro1 〜Tro5 の使用分の
サイズ)から(Won+微調用トランジスタTro1 〜Tro
5 の使用分のサイズ+15×Wu)まで、または、出力
駆動トランジスタのサイズを(サイズWon+微調用トラ
ンジスタTro1 〜Tro5 の使用分のサイズ)から(Won
+微調用トランジスタTro1 〜Tro5 の使用分のサイズ
+30×Wu)まで調整することを可能としている。
【0059】この場合、カバーすべきインピーダンスの
上限に相当する出力駆動トランジスタのサイズは(サイ
ズWon+微調用トランジスタTro1 〜Tro5 の使用分の
サイズ)となり、カバーすべきインピーダンスの下限に
相当する出力駆動トランジスタのサイズは、(Won+微
調用トランジスタTro1 〜Tro5 の使用分のサイズ+3
0×Wu)となる。
【0060】上述したように、本実施例のメモリICの
出力回路では、4ビットの制御信号により出力駆動トラ
ンジスタのサイズを変えることにより出力駆動トランジ
スタのインピーダンスを所望の値に調整するプログラマ
ブルインピーダンスバッファ機能を持たせる場合、出力
駆動トランジスタの構成要素として、オフセット用のト
ランジスタTroおよびその微調用トランジスタTro1 〜
Tro5 と、級数的に増加する互いに異なるサイズを持つ
5個のトランジスタTr1〜Tr5が存在しており、上記5
個のトランジスタTr1〜Tr5に対する4ビットの制御信
号C0〜C3の接続をオプション配線11aあるいは1
1bにより変更可能となっているので、出力駆動トラン
ジスタのチャネル幅Wを大きな制御範囲内で微調整する
ことが可能になっている。
【0061】即ち、本実施例のメモリICの出力回路に
よれば、出力回路のインピーダンスを外部インピーダン
スに合わせて調節可能とするプログラマブルインピーダ
ンスバッファ機能を搭載した場合に、出力駆動トランジ
スタの設計後にそのゲート幅Lが変更となっても、チャ
ネル幅Wの変更が容易となり、インピーダンス調整用制
御信号のビット数nの数倍のサイズ調整用のトランジス
タを用意したり、ナローチャネル効果が問題となるよう
なサイズのチャネル幅Wのトランジスタを用いることも
不要となるので、コストをかけずにインピーダンスの整
合精度を保ったままで出力駆動トランジスタのサイズの
変更が可能となる。
【0062】なお、前記4ビットの制御信号C0〜C3
をオプション配線(4本の出力制御信号線)11aに供
給する制御回路20は、選択的に使用されるm個のMO
SトランジスタTr1〜Tr4またはTr2〜Tr5の導通を可
能とするか否かを制御するための出力許可制御信号OE
と、前記外部出力ノードの出力インピーダンスを所望の
値に制御するために前記m個のMOSトランジスタを選
択的に導通制御するための出力インピーダンス制御信号
A0〜A3(つまり、m個のMOSトランジスタTr1〜
Tr4またはTr2〜Tr5のうちで選択的に導通制御したト
ランジスタおよびオフセット用のトランジスタTroの微
調用トランジスタTro1 〜Tro5 のうちで導通状態に固
定されたトランジスタによって外部出力ノードの出力イ
ンピーダンスを所望の値に実現する)と、ICの内部回
路からの出力データDATAとを論理処理(例えば図5
中に示したような論理ゲート群43により論理積をとる
処理)して前記制御信号C0〜C3の各論理レベルを制
御する。
【0063】前記制御回路20に入力する出力インピー
ダンス制御信号A0〜A3は、図5を参照して前述した
ように、出力端子DQに接続される出力バスのインピー
ダンスとしてユーザーが所望する値を有する素子RQを
外部端子VZQに外付け接続すると、出力回路のインピ
ーダンスが前記素子RQのインピーダンスに整合するよ
うに出力駆動トランジスタのサイズを自動的に変えるた
めに生成される制御信号である。
【0064】この場合、出力駆動トランジスタの出力イ
ンピーダンスを評価する手段として、図5を参照して前
述したように、出力駆動トランジスタを構成する各トラ
ンジスタと同様のサイズを持つ複数個の評価用トランジ
スタを用意し、そのうちで前記オプション配線11aあ
るいは11bにより接続される出力駆動トランジスタの
4個のトランジスタTr1〜Tr4あるいはTr2〜Tr5と同
様のサイズを持つ4個の評価用トランジスタを選択して
その各ゲートを4ビットの評価制御信号の各ビットによ
り制御し、4個の評価用トランジスタのオン/オフ状態
を選択的に制御することにより評価用トランジスタのサ
イズを可変し得るように構成している。
【0065】そして、評価用トランジスタと素子RQと
のインピーダンスの整合状態をモニターしながら評価制
御信号を変化させ、整合がとれた時の評価制御信号の内
容をレジスタ回路に記憶させておき、この記憶内容に基
づいて制御回路20から適切なタイミングで4ビットの
制御信号C0〜C3を出力させればよい。
【0066】あるいは、メモリICのデータ出力端子D
Qに実際に負荷(MPUなど)を接続した状態でインピ
ーダンスの整合状態を動作上支障が生じないタイミング
でモニターした結果に基づいて決定される制御信号の内
容をレジスタ回路に記憶させておき、この記憶内容に基
づいて制御回路20から適切なタイミングで4ビットの
制御信号C0〜C3を出力させるようにしてもよい。
【0067】なお、前記実施例は、オフセット用のトラ
ンジスタTroおよびその微調用トランジスタTro1 〜T
ro5 を有する場合を説明したが、上記微調用トランジス
タTro1 〜Tro5 を持たない場合や、さらにオフセット
用のトランジスタTroを持たない場合でも、前記実施例
における出力駆動トランジスタTr1〜Tr4あるいはTr2
〜Tr5に対して前記実施例と同様に実施可能である。
【0068】また、前記実施例は、メモリICの出力回
路におけるプルダウン側の出力駆動トランジスタのサイ
ズを可変制御する例を示したが、プルアップ側の出力駆
動トランジスタのサイズを可変制御する場合も前記実施
例に準じて実施できる。また、本発明は、メモリICに
限らず、ICの出力回路におけるプルアップ側回路およ
びプルダウン側回路の各出力駆動トランジスタのサイズ
を可変制御する場合にも適用可能であり、この場合にも
前記実施例と同様の効果が得られる。
【0069】また、前記実施例では、出力駆動トランジ
スタの選択的な構成要素のうちの4個のトランジスタと
4ビットの制御信号C0〜C3との接続関係を変更する
ために、図2および図3に示すように4ビットの制御信
号C0〜C3を1ビットづつシフトした状態を例にとっ
て示したが、上記接続関係の変更は上記例に限られるも
のではない。
【0070】即ち、本発明の半導体集積回路は、外部出
力ノードにそれぞれの電流経路の一端が接続され、それ
ぞれ対応して単位チャネル幅の20 倍から2(n-1) 倍ま
で級数的に増加するチャネル幅を持つn個のMOSトラ
ンジスタと、前記n個のMOSトランジスタのうちの一
部であるm個のトランジスタのゲートノードに対応して
接続されたm本の出力制御信号配線と、前記n個のMO
Sトランジスタのうちの残りである(n−m)個のトラ
ンジスタのゲート電極に接続され、前記(n−m)個の
トランジスタを非導通状態に固定するための状態固定用
配線を具備することを特徴とするものである。
【0071】さらに、前記外部出力ノードに電流経路の
一端が接続されたp個のMOSトランジスタと、前記p
個のMOSトランジスタを選択的に非導通状態あるいは
導通状態に固定するように、それぞれのゲートノードを
選択的に非導通状態設定用の固定レベルあるいは導通状
態設定用の固定レベルに接続した状態固定用配線を具備
することが望ましい。
【0072】
【発明の効果】上述したように本発明の半導体集積回路
によれば、プログラマブルインピーダンスバッファ機能
を搭載するためにESD耐圧、信頼性などを実際のIC
チップで評価した上でゲート幅Lが変更されることがあ
る出力駆動トランジスタに対してサイズ調整用のトラン
ジスタを設ける場合に、製造プロセスとの整合性が向上
し、インピーダンスの整合精度を上げ、かつ、低コスト
で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体集積回路の第1の実施の形態
に係るプログラマブルインピーダンスバッファメモリ機
能を有するICの出力回路のプルダウン側について、ウ
エハー製造工程における出力駆動制御信号用配線の形成
前の状態の一例を示す回路図。
【図2】 図1中の出力駆動トランジスタの選択的な構
成要素がオプション配線により駆動力の範囲(出力イン
ピーダンスのカバー範囲)が異なるように実現された2
種類の出力回路のうちの一方を示す回路図。
【図3】 図1中の出力駆動トランジスタの選択的な構
成要素がオプション配線により駆動力の範囲(出力イン
ピーダンスのカバー範囲)が異なるように実現された2
種類の出力回路のうちの他方を示す回路図。
【図4】 図2および図3の2種類の回路接続により実
現される出力駆動トランジスタのサイズの可変範囲(出
力インピーダンスのカバー範囲)を説明するために示す
図。
【図5】 従来のプログラマブルインピーダンスバッフ
ァ回路を示す回路図。
【図6】 図5の回路により実現される出力駆動トラン
ジスタのサイズの可変範囲(出力インピーダンスのカバ
ー範囲)を説明するために示す図。
【図7】 図5中の出力駆動トランジスタのチャネル幅
Wを調節するために出力駆動トランジスタのサイズが異
なる各トランジスタそれぞれに対して微調用のトランジ
スタを多数個づつ設けた例を示す回路図。
【符号の説明】
10…出力回路、 11a、11b…オプション配線、 C0〜C3…4ビットの制御信号、 Tr1〜Tr5…出力駆動トランジスタ、 Tro…サイズWonを持つオフセット用の出力駆動トラン
ジスタ、 Tro1 〜Tro5 …Troに付加された微調用トランジス
タ。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部出力ノードにそれぞれの電流経路の
    一端が接続され、それぞれ対応して単位チャネル幅の2
    0 倍から2(n-1) 倍まで級数的に増加するチャネル幅を
    持つn個のMOSトランジスタと、 前記n個のMOSトランジスタのうちの一部であるm個
    のトランジスタのゲートノードに対応して接続されたm
    本の出力制御信号配線と、 前記n個のMOSトランジスタのうちの残りである(n
    −m)個のトランジスタのゲート電極に接続され、前記
    (n−m)個のトランジスタを非導通状態に固定するた
    めの状態固定用配線を具備することを特徴とする半導体
    集積回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 前記m本の出力制御信号配線に供給される出力制御信号
    は、 前記m個のMOSトランジスタの導通を可能とするか否
    かを制御するための出力許可制御信号と、 前記外部出力ノードの出力インピーダンスを所望の値に
    制御するために前記m個のMOSトランジスタを選択的
    に導通制御するための出力インピーダンス制御信号と、 集積回路の内部回路からの出力データが論理処理された
    信号であることを特徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、さらに、 前記外部出力ノードに電流経路の一端が接続されたp個
    のMOSトランジスタと、 前記p個のMOSトランジスタを選択的に非導通状態あ
    るいは導通状態に固定するように、それぞれのゲートノ
    ードを選択的に非導通状態設定用の固定レベルあるいは
    導通状態設定用の固定レベルに接続した状態固定用配線
    を具備することを特徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体集積回路におい
    て、 前記m本の出力制御信号配線に供給される出力制御信号
    は、 前記m個のMOSトランジスタが出力可能状態になるこ
    とを許可制御するための出力許可制御信号と、 前記外部出力ノードの出力インピーダンスを所望の値に
    制御するために前記m個のMOSトランジスタを選択的
    に導通制御するための出力インピーダンス制御信号と、 集積回路の内部回路からの出力データが論理処理された
    信号であることを特徴とする半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
    半導体集積回路において、 前記各MOSトランジスタは、集積回路の出力回路のプ
    ルアップ側回路で使用されていることを特徴とする半導
    体集積回路。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
    半導体集積回路において、 前記各MOSトランジスタは、集積回路の出力回路のプ
    ルダウン側回路で使用されていることを特徴とする半導
    体集積回路。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
    半導体集積回路において、 前記各MOSトランジスタは、集積回路の出力回路のプ
    ルアップ側回路およびプルダウン側回路でそれぞれ使用
    されていることを特徴とする半導体集積回路。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の
    半導体集積回路において、 前記出力制御信号配線および状態固定用配線は、ESD
    耐圧、信頼性などを実際のICチップで評価した上で決
    定され、この決定に基づいて形成されるオプション配線
    であることを特徴とする半導体集積回路。
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