JPS60251643A - 半導体ゲ−トアレイ装置 - Google Patents

半導体ゲ−トアレイ装置

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JPS60251643A
JPS60251643A JP10913384A JP10913384A JPS60251643A JP S60251643 A JPS60251643 A JP S60251643A JP 10913384 A JP10913384 A JP 10913384A JP 10913384 A JP10913384 A JP 10913384A JP S60251643 A JPS60251643 A JP S60251643A
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JP
Japan
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input
output
circuit
basic cells
chip
Prior art date
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Pending
Application number
JP10913384A
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English (en)
Inventor
Yuichi Sato
雄一 佐藤
Hiroyuki Matsumura
宏之 松村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP10913384A priority Critical patent/JPS60251643A/ja
Publication of JPS60251643A publication Critical patent/JPS60251643A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
    • H01L27/11898Input and output buffer/driver structures

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  • Power Engineering (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は半導体ゲートアレイ装置に関し、特に入出力回
路の改良に関するものである。
〈従来技術〉 論理LSIの開発期間の短縮化、及び経済性の点等から
ゲートアレイの開発が活発に行われている。この種の装
置は、複数のトランジスタを含んで構成した基本セルを
単位とし、この基本セルを配線領域を残してマトリクス
状に配置し、この基本セル群の周囲に、信号を入出力す
るだめの入出力回路を配置することによってチップを構
成している。上記基本セルに含まれたトランジスタ間の
配線を適宜節こすことKよって所望の論理回路を形成す
る。該論理回路に外部から信号を供給し、或いは論理回
路の出力を導出するためにチップ上のパッドと基本セル
間に、チップ周辺に位置させて入出力回路が設けられる
。該入出力回路は、融通性をもたせるために、1つの外
部端子について入力回路、出力回路、入出力回路、或い
dトライステート回路等としての選択使用が可能になる
ように多機能に予め構成されている。
第6図(、)乃至(d)は周辺入出力回路に多機能性を
もたせた場合の回路ブロック図で、まず第6図(a)は
、1つのパッドに対して2段のインバータからなる入力
側と、インバータ、ナントゲート、ノアゲート及び上記
ナントゲートの出力が与えられたPMO5,ノアゲート
の出力が与えられ上記PMO5と直列接続されたNMO
Sとからなる出力側を備えて入出力回路が構成きれ、人
出力バッファとして機能する。同人出力回路の入力側に
設けられたダイオード及び抵抗、出力側に設けられたダ
イオードは入出力保護部で、高負荷駆動部或いはレベル
変換部がトランジスタによって構成される。上記第6図
(a)に示した同じ周辺入出力回路は、パッドに対して
入力側のダイオード及びインバータを選ぶことによって
第6図(b)に示す如く入カバyフプとして機能し、出
力側を選ぶことによって第6図(c)に示す如くトライ
ステート出力バッファとして機能し、更には出力側の制
御信号入力端子を接地することにより第6図(d)に示
す如く出力バッファとして機能する。
上記のように従来の周辺入出力回路は、各機能に対応で
きるように予めトランジスタによるゲート回路が構成さ
れているため、回路設計上は周辺入出力部分について配
線を選ぶことによって所望の機能をもつ回路に構成する
ことができ、非常に回路設計が容易になる。しかし例え
ば第6図(a)の回路を単位として入出力回路が構成さ
れる場合、これを第6図(b)の入力専用回路として使
用したセルをみると、出力及びトライステート用に設け
た回路は使用されず、回路が有効利用されていないとい
う問題がある。
上記のように従来の入出力回路は1つのセルに多機能を
持たせているため、各周辺入出力回路が占める領域は大
きくなり、限られたチップの周辺に配置できる周辺入出
力回路セルの数は少なくならざるを得す、多ピンLSI
に対応しきれないという欠点がある。
更に一旦周辺入出力回路セルを設計すると、該周辺入出
力回路に予め準備された用途にしか運用できない。例え
ばシュミットトリガ入力を予め意識して設計していなけ
れば、シュミットトリガ入力に対しては利用できない。
上記のように従来のゲートアレイにおける周辺入出力回
路は無駄な領域を準備しなければならず、また柔軟性に
欠けるという欠点があった。
〈発明の目的〉 本発明は上記従来の半導体ゲートアレイ装置の欠点を除
去し、ピン数の多いゲートアレイLSIの作成を容易に
し、また入出力回路の柔軟性を高めて応用範囲の広いゲ
ートアレイ装置を提供する。
〈実施例〉 第2図は、半導体ゲートアレイ装置における配線前のゲ
ートアレイマスクを示す図で、半導体チップ1に、基本
セル2を単位として該基本セルを列状に配置すると共に
、配線領域3を隔ててチップ】内に複数行配置して基本
セル群を構成し、該基本セル群の周囲、即ちチップ1の
周囲にパッドと接続されて入出力回路の一部となる入出
力保護部4が設けられる。
第1図は上記第2図の破線で囲んだ領域を、配線を施こ
して入出力回路として構成した回路ブロック図で、上記
入出力保護部4に更に基本セル2内の1ランジスタを用
いて外部に対してインターフェイスする回路5が構成さ
れる。
即ち入出力回路は、入出力保護部4をなすための電源V
CCと接地間に直列接続したダイオードDIl 、 D
I2及びダイオードD2+ 、 D22が設けられ、ダ
イオードDIlとDI2の接続点Pが抵抗Rを介してパ
ッド6に、またダイオードD2+とD22の接続点Pが
上記パッド6に接続される。上記各ダイオードの接続点
P及びQは入出力保護部4から基本セル側に導出され、
基本セルに組込まれたトランジスタを用いてパッド6の
外部とインターフェイスするだめの回路5が構成される
ここで基本セル2は、例えばPMO5,NMO3のペア
が3組成いは2組を単位として構成され、本実施例では
2組を用いた2人カゲートからなり、4個のMOSの接
続関係を選ぶことによってインバータ、ナントゲート、
ノアゲート等を形成することができる。従って第6図(
a)に対応する入出力バッファ機能をもつ入出力回路と
するためには上記入出力保護部4から引き出した接続点
Pに対しては、基本セル24及び25内のMOSをイン
バータ5構成に接続し、それらインバータ間を互いに接
続して入力側とし、他方接続点Qに対しては、基本セル
26内のPMO8、基本セル27内のNMO8を電源V
CCと接地レベル間に直列接続して、その接続点に上記
点Qを接続する。尚PMO3のゲートは基本セル22内
に形成したナントゲートの出力に、N、MOSのゲート
は基本セル23内に形成したノアゲートの出力に接続す
る。上記基本セル22の2人力ナンドゲートは一方の入
力がデータであり、他方の入力は基本セル21に形成し
たインバータを介して制御信号が与えられ、該制御信号
は上記データと共に基本セル23の2人カッアゲートに
も与えられる。
上記のように基本セル21〜27の内部ゲートを用いて
周辺入出力回路のインターフェイスする回路5を構成す
ることができる。上記第1図は人出カバッファを示した
が、入カバッファ、出力バツファ或いはトライステート
を構成する場合にも、そのだめのインターフェイスする
回路を基本セル内のMOSを用いて第6図(b)乃至(
d)に示した回路に構成することができる。従って入出
力回路としては基本セルを用いて構成できる回路であれ
ば、任意の回路を作成することができ、設計の自由度は
著しく高くなる。
例えば入力専用回路においては、基本セル内のPMO8
,NMO8の接続個数等を調整することによって入力レ
ベルの変更が可能となり、更にノア入力或いはシュミッ
トトリガ入力も可能になる。同様に出力バッファセルに
おいても出力電流を自由に選ぶことができる。
第3図はシュミットトリガ入力バッファを構成した入出
力回路のブロック図を示し、パッド6に接続したインタ
ーフェイスする回路7を基本セルを用いて構成する。第
4図は上記シュミットトリガ入力バッファを基本セル配
置に対応させて模型的に示した回路ブロック図である。
該入力バッファはシュミットトリガ動作を与えるだめ、
インバータ8は入力反転レベル>’Vccに設計され、
第1ナントゲート9は入力反転レベル<LVccに設計
されねばならない。従ってインバータ8は、CMO5か
らなるインバータに対して入力レベルを調整するため第
5図(a)に示す如くゲートにパッド人力Aが与えられ
た複数のPMO5を並列接続した回路が用いられている
。このようなインバータ8は数個の基本セルを要して構
成される。ナントゲート9についても第5図(b)に示
す如く、2人力A、Bに対応する入力信号がゲートに与
えられたPMO3に対して、入力反転レベルを所望の値
に制御するべく複数のNMO5が用いられている。
該ナントゲート9についても複数の基本セルを要して回
路が構成される。これら基本セルで構成したインバータ
8.ナンドゲー)9.10及びノンインバータ11を用
いてシュミットトリガ入力バッファが構成され、該入カ
バツアアの出力が基本セルを要して形成されたゲートア
レイの本体内部回路に接続される。
〈効 果〉 以上本発明によれば、ゲートアレイ装置のチップ周辺に
配置する入出力のための回路の占有領域を小さくするこ
とができ、チップ周囲に多数の入出力のだめの単位回路
を配置させることができで、ゲートアレイの多ピン化を
図ることができる。ま回路の自由度が著しく高まり、回
路の設計が容易になるだけではなく、ゲートアレイの応
用範囲を広めることができる。
本発明のゲートアレイ装置では、論理回路に使用し得る
基本セルを用いて入出力回路を構成するため、内部ゲー
トとしての基本セル数は減少するが、チップ周辺の入出
力のだめの回路は入力保護部だけになるため占有領域は
小さくなり、同サイズのチップに対して多くの基本セル
を構成することができ、内部回路への影響はほとんどな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例の要部を示す回路ブロッ
ク図、第2図は本発明による一実施例のチップ模型図、
第3図はシュミットトリガ入力バッファの回路ブロック
図、第4図は第3図のシュミットトリガ入力バッファに
本発明を適用した他の実施例を示す回路ブロック図、第
5図(a) 、 (b>は第4図の要部詳細回路図、第
6図(a)乃至(d)は従来の入出力回路図である。 5:インターフェイスする回路 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)第1図 第3図 第4図 ■ (a) (1)) (C) (d) 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)複数の基本セルを形成した同一半導体チップの周辺
    領域に、各パッドに対応させて入出力回路を配置してな
    る半導体ゲートアレイ装置において、入出力回路はパッ
    ドに接続された入出力保護部と、該入出力保護部に接続
    され且つ基本セル内のトランジスタで構成された外部と
    のインターフェイス部とからなることを特徴とする半導
    体ゲートアレイ装置。
JP10913384A 1984-05-28 1984-05-28 半導体ゲ−トアレイ装置 Pending JPS60251643A (ja)

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JPS60251643A true JPS60251643A (ja) 1985-12-12

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ID=14502412

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0257437A2 (en) * 1986-08-12 1988-03-02 Fujitsu Limited Master slice type integrated circuit
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