JPS61101124A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS61101124A
JPS61101124A JP59222201A JP22220184A JPS61101124A JP S61101124 A JPS61101124 A JP S61101124A JP 59222201 A JP59222201 A JP 59222201A JP 22220184 A JP22220184 A JP 22220184A JP S61101124 A JPS61101124 A JP S61101124A
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/173Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components
    • H03K19/177Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form
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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】 〔技術分野〕 この発明は、半導体集積回路装置に関するもので、例え
ば、アンド(AND)アレイとオア(OR)アレイから
なるPLA(プログラマブル・ロジック・アレイ)から
なるマイクロプログラム制御回路を含む半導体集積回路
装置に利用して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
マイクロプロセッサ等のようなディジタル情f8処理装
置において採用されているマイクロプログ−ラム制御で
は、その情報処理がハードワイヤドロシックに代え、静
的機能ユニットの選択制御及び順序制御を行うマイクロ
命令により実現される。
すなわち、特定のプログラム命令語に対してどの静的ユ
ニットをいつどのような制御順序で機能させるかをマイ
クロ命令により実現する。このようなマイクロ命令は、
アンドアレイとオアアレイからなるPLAによって形成
される。
上記アンドアレイとオアアレイとをダイナミック型論理
回路で構成する場合、通常2相のクロック信号が必要に
される。これを1相のクロック信号により動作させると
回路の簡素化を図ることができる。ここで、多段の順序
論理回路として、1相のクロック信号により動作させる
ものが、特開昭54−89558号公報によって公知で
ある。
この公報の回路では、クロック信号の半周期に多段回路
を一斉にプリチャージさせ、残り半周期を利用して各回
路を一斉に動作状態にさせるものである。このようなり
ロック制御方式では、多段回路での信号伝播遅延時間が
比較的大きくなるので、クロック信号の周波数をあまり
高くできない、言い換えるならば、動作速度を速くでき
ないという問題がある。特に、上記のようなアンドアレ
イとオアアレイにあっては、多数の記憶MO3FETが
接続されるので、出力容量(寄生容量)の容量値が比較
的大きくされる。これによって、上記信号伝播遅延時間
が比較的大きくされるから、上記クロック制御方式は不
向きなものになる。
なお、7マイクロプログラム制御方式については、19
第1年6月30日に■朝倉書店から発行された「集積回
路応用ハンドブ;・り」のP、446〜P、45Qに記
載されている。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、?fJ蜆な回路構成によって、動作
の高jt化を図ったマイクロプログラム方式のディジタ
ル回路を含む半導体集積回路装置を提供することにある
この発明の前記ならびにその他の目的と?l′T場な特
徴は、この明細書の記述お、よび添付図面から明らかに
なるである・)つ 〔発明の概要〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの、用
要を溜$に説明す机ば、下記の通りである。
すなわち、横型のROMにより構成されたアンドアレイ
出力信号を受けてレベル保持を行う記憶回路を介在させ
て、上記アンドアレイの読み出し期間にプリチャージが
行われ、プリチャージ期間に上記記憶情報を受けてその
読み出しを行う横型のROMによりオアアレイを設ける
ものである。
〔実施例1〕 第1図には、この発明に係るPLAの一実施例の回路図
が示されている。同図の各回路素子は、公知のCMO3
(相補型MO3)i積回路の製造技術によって、1個の
単結晶シリコンのような半導体基板上において形成され
る。同図において、ソース・ドレイン間に直線が付加さ
れたMOSFETはPチャンネル型である。
特に制限されないが、集積回路は、単結晶P型シリコン
からなる半導体基板に形成される。NチャンネルM O
S F E Tは、かかる半導体基板表面に形成された
ソース領域、ドレイン領域及びソース領域とドレイン領
域との間の半導体基板表面に薄い厚さのゲート絶縁膜を
介して形成されたポリシリコンからなるようなゲート型
出から構成される。PチャンネルMO3FETは、上記
半導体基板表面に形成されたN型ウェル領域に形成され
る。
これによって、半導体基板は、その上に形成された複数
のNチ?ンネルM OS F E Tの共通の基板ゲー
i・を構成する。N型ウェル領域は、その上に形成され
たPチャンネルM OS F E ’1’、/)il’
l’ −トを構成する。
同図において点線で示り、たアンドアレイANDは、横
型ROMにより構成される。アンドアレイA N Dは
、縦方向にワード線が配置され、横方向にデータ(ピン
ト)線が配置される。こ4′Lらのワード線とデータδ
にとの交点に、記1慮ti報に従って記憶用MO5FE
Tが選択的に形成される。上記記↑息用M OS F 
E Tは、NチャンネルMOsFETにより構成され、
そのゲートは上記ワード線に結合される。記憶用MOS
 F ETのドレインは、データ線に結合され、ソース
は回路の接地電位点に結合される。上記記憶用M OS
 F E ′1’は、データ線に対して横方向(並列形
ft)にされるので、横型ROMと呼ばれる。上記各デ
ータ線には、クロック信号φ2によって制御されるPチ
ヤンネル型のプリチャージMOSFETQI〜Q3が設
けられる。
また、各ワード線には、ノアゲート回路01〜G;3を
介して入力信号Dinが供給される。これらのノアゲー
ト回路01〜G3は、クロック信号71によってゲート
制御が行われる。このアンドアレイANDは、上記横型
ROMを用いて論理積信号を形成するため、ロウレベル
を論理“0”とする負論理構成とされる。上記ノアゲー
ト回路01〜G3は、入力信号Dinを反転させるので
、入力端子から見れば、ハイレベルを論理“1”にした
のと等価にできる。
上記アンドアレイANDの出力である各データ線は、そ
れぞれクロック信号φ1によって動作制御が行われるク
ロックドインバータ回路IVI〜IV3の入力に供給さ
れる。これらのクロックドインバータ回路IVI〜IV
3の出力は、ノアゲート回路04〜G6の一方の入力に
供給される。
これらのノアゲート回路04〜G6の他方の入力には、
クロック信号φ2が共通に供給される。これらのクロッ
クドインバータ回路IVI〜IV3とノアゲート回路0
4〜G6は、記憶回路を構成する。すなわち、ノアゲー
ト回路04〜G6の一方の入力容量を利用して、上記ア
ンドアレイANDの出力信号レベルを一時的に記憶する
同図に点線で示すようにオアアレイORは、上記同様な
横型ROMにより構成される。すなわち、横方向にはワ
ード線が配置され、縦方向にはデータ線が配置され、そ
れぞれの交点に記憶情報に従った記憶用MO5FETが
設けられる。上記オアアレイORの各データ線には、そ
れぞれクロック信号φ1を受けるPチャンネル型のプリ
チャージMOSFETQ4〜Q6が設けられる。
この実施例では、上記記憶回路として2段の反転回路を
用いているので、アンドアレイANDの出力が同相でオ
アアレイORに入力される。言い換えれば、アンドアレ
イANDにより1つの選択されたハイレベルの出力が入
力としてオアアレイORに供給される。したがって、オ
アアレイORは、ハイレベルを論理“1”とする正論理
構成にされる。なお、このオアアレイORは、ノア(N
OR)ゲート回路を構成するが、その出力にクロック信
号φ2によって動作制御が行われるクロ。
クドインハータ回路IV4〜IV6が設けられるので、
オア出力信号Doutを形成する。
この実施例では、形式的には上記2つのクロック信号φ
1とφ2とを用いているが、後述する動作説明から明ら
かなように、実質的には1つのクロック信号によって動
作する。
第2図には、上記PLAの動作の一例を示すタイミング
図が示されている。
クロック信号φ1がハイレベルの時、クロック信号φ2
は上記クロック信号φ1とは逆相のロウレベルにされる
。なお、この実施例では、特に制限されないが、1つの
クロック信号の論理的な信号処理によって、上記圧いに
逆相のクロック信号φlとφ2の変化タイミングが重な
り合うことの無いように微少時間差を設けている。
上記クロック信号φ1のハイレベルの期間に、その反転
信号φ1のロウレベルによってノアゲート回路01〜G
3が開き、入力信号DinをアンドアレイANDのワー
ド線に伝える。例えば、上記入力信号Dinのハイレベ
ルにより1つのワード線の信号Aはロウレベルにされる
。この時、クロック(’R%φ2のロウレベルによって
、その反転信号φ2がハイレベルにされるからプリチャ
ージMOSFETQI〜Q3はオフ状態にされる。した
がって、このタイミングでは、アンドアレイANDの読
み出し動作が行われ、選択された1つのデータ線の信号
Bは、上記クロック信号φ1のハイレベルによって動作
状態にされたクロックドインバータ回路IVI〜IV3
を介してノアゲート回路G4の入力容量に伝えられる。
他のデータ線は、上記入力信号Dinのビットパターン
に従ったいずれかの記憶用MO3FETのオン状態によ
ってロウレベルにされ、上記同様にノアゲート回路G5
゜G6の入力容量に伝えられる(図示せず)。
また、この時にオアアレイORは、タイミング信号φ1
のハイレベルによりその反転信号φ1がロウレベルにさ
れるから、プリチャージMOSFETQ4〜Q6はオン
状態になって各データ線を信号りのようにハイレベルに
プリチャージする。
この時、反転信号φ2のハイレベルによって、ノアゲー
ト回路04〜G6は、ゲートを閉じてその出力をロウレ
ベルにする。したがって、オアアレイORの全ワード線
は、信号Cのようにロウレベルにされるから全記憶用M
O3FETがオフ状態にされて、上記プリチャージ動作
が行われる。
また、クロック信号φ2のロウレベルによって、出力用
のクロックドインバータ回路IV4〜IV6は、非動作
状態にされて出力をハイインピーダンス状態にする。
次に、クロック信号φ1がハイレベルからロウレベルに
変化すると、その反転信号φlがロウレベルからハイレ
ベルに変化するので、上記ノアゲート回路01〜G3を
閉じさせζ、アンドアレイANDの全ワード線をロウレ
ベルにする。これにより、全記憶用MOSFETがオフ
状態にされる。
上記時間差により、続いて反転信号72がハイレベルか
らロウレベルに変化して、プリチャージMOSFETQ
I〜Q3がオン状態にされる。これにより、アンドアレ
イANDのプリチャージが開始される。上記のようなり
ロック信号φ1とφ2との時間差の設定によって、プリ
チャージMO3FETとオフ状態に切り替えられる前の
記憶用MO3FETを通して流れる直流電流の発生を防
止する。上記クロック信号φ1のロウレベルによって、
クロックドインバータ回路IVI〜IV3は、非動作状
態にされ、その出力をハイインピーダンス状態にする。
これにより、上記アンドアレイANDの出力信号は、上
記ノアゲート回路04〜G6の入力容量に保持されたま
まとなる。
上記反転信号φ1のハイレベルへの変化により、オアア
レイORのプリチャージMOSFETQ4〜Q6はオフ
状態にされる。そして、反転信号72のロウレベルへの
変化によって、ノアゲート回路04〜G6がゲートを開
(、上記保持されたアンドアレイANDの出力をオアア
レイORのワード線に伝えるので、オアアレイORの読
み出し動作が開始される。この読み出し信号は、上記ク
ロック信号ψ2のハ・fレベルにより動作状態にされた
クロックドインバータ6回路IV4〜IV6を介して送
出される。以上の動作の繰り返しによって、アンドアレ
イANDとオアアレイORの相補的なプリチャージ/読
み出し動作が行われる。
なお、プリチャージ動作と、記憶用MO5FETの非選
択状態への移行との競合は、両MO5FETを通した直
流電流の発生を抑えるものであり、実質的な動作には何
等影響を与えないから、上記クロック信号φ1とφ2と
は、l相のクロック信号に置き換えることができるもの
である。
〔実施例2〕 73図には、この発明の他の一実施例の回路図が示され
でいる。この実施例では、、アンドアレイA?・:Dと
して、横型ROMを用いていることを利用し、てデータ
線の両端からその出力を得るようにするものである。言
い換えるならば、オアアレイORを同図に示すように、
2つのオアアレイOR1、OR2をアンドアレイAND
の左右に配置するものである。これによって、1つのオ
アアレイORにより構成する場合に比べて、オアアレイ
OR1とOR2のワード線長を1/2にすることができ
る。言い換えるならば、1つのワード線に結合される記
憶用MOS F ETの数を半減させることができるか
ら、その寄生容量値も半減できる。
したがって、ワード線のプリチャージ/ディスチャージ
に要する時間の短縮化によって高速動作化を図ることが
できる。
〔実施例3〕 第4図には、上記記憶回路の他の一実施例の回路図が示
されている。この実施例では、記憶回路として、第1図
の実施例回路におけるノアゲート04〜G6に代え、ク
ロックドインバータ回路を用いるものである。このよう
なりロックドインバータ回路を用いた場合には、オアア
レイORのプリチャージ期間に、上記クロックドインバ
ータ回路は、出力ハイインピーダンス状態にされるのみ
であるから、オアアレイORのワード線をロウレベルに
するため各ワード線と回路の接地電位との間にリセット
用のM OS F E Tが設けられる(図示せず)。
〔実施例4〕 第5図には、上記記憶回路の更に他の一実施例の回路図
が示されている。
上記アントアレイANDの出力信号(データ線)は、C
MOSインバータ回路構成のPチャンネルM OS F
 E T’ Q 11 、 NチャンネルMOSFET
Q12のゲートに結合される。上記NチャンネルMOS
FETQ13と出力端子との間には、クロック信号φl
を受けるNチャンネルMOSFETQ12が設けられる
この入力側回路の出力信号は、上記同様なPチャンネル
MOSFETQ14とNチャンネルMOSFETQ16
のゲートに共通に供給される。そして、上記オアアレイ
ORの入力線(ワード線)に接続される出力端子と上記
PチャンネルMOSFETQ14との間に前記クロック
信号φ1を受けるPチャンネルMOSFETQI 5が
設けられる。すなわぢ、この実施例の入力側回路は、通
常のクロックドインバータ回路における反転クロック信
号φ1を受けるPチャンネルMO3FETが省略され、
出力側回路は、反転クロック信号φ1を受けるNチャン
ネルMOS F ETが省略されたものである。このよ
うに上記MO3FETを省略するものとしても、1相の
クロック信号でそのプリチャージ動作と読み出し動作を
行うダイナミック型回路としてのアンドアレイANDの
出力信号を受け、その入力信号を形成する動作にには何
等の支障も生じない。
例えば、上記クロック信号φ1がロウレベルの時、アン
ドアレイANDの出力線がプリチャージされてハイレベ
ルにされる。このハイレベルによりPチャンネルMOS
FETQI 1はオフ状態になり、クロック信号φ1の
ロウレベルによってNチャンネルMOSFETQI 2
がオフ状態になる。
したがって、上記プリチャージハイレベルによりNチャ
ンネルMOSFETQI 3がオン状態になっても、そ
の出力端子はハイインピーダンス状態になって、以前の
読み出し動作の信号を保持するものとなる。そして、出
力段側回路の入力容量(V示せず)に保持された読み出
し信号は、上記クロック信号φ1のロウレ゛ベルにより
、PチャンネルMOSFETQI 5がオン状態になっ
ているので、上記保持されたアンドアレイA N Dの
読み出し信号がハイレベルなら、NチャンネルMO3F
ETG)、16がオン状態になって、オアアレイORの
人力線(ワード線)にロウレベルを伝える。ま六二、上
記保持された読み出し信号がロウレベルなら、P壬ヤン
ネνしMOSFETQ14がオン状態に力ζるので、上
記オン状態になっているPチャン皐ルへ−10S F 
F、To、 15を通してオアアレイORの入力5.9
 +、こハ・Cレベルを伝える。これにより、オア7(
・イORは、その読み出し動作を行う。
一方、クロック信号φ1がハイレベルに変化すbと、ア
ンドアレイANDのプリチャージされた出力線(データ
線)のうち、人力信号Dinに従って選択されたものの
みがプリチャージレベルにとどまり、他はディスチャー
ジされる。このようにして読み出された信号は、上記ク
ロック信号φ1のハイレベルにより入力側回路のNチャ
ンネルMOSFETQ12がオン状態になっているので
、その出力端子に上記読み出し信号の反転信号を形成す
る。この時、出力段側回路は、上記クロック信号φ1の
ハイレベルによってPチャンネルMOSFETQ15が
オフ状態になっているので、上記読み出し信号の反転信
号(ロウレベル)がオアアレイORに人力されることは
ない。なお、非選択の出力信号によって、Nチャンネル
MOSFETQ16がオン状態にされるので、オアアレ
イORの入力線(ワード線)のリセットを助長するよう
に作用する。なお、オアアレイORの全ワード線をリセ
ット状態にさ・ヒるため、上記〔実施例4〕と同様なリ
セットM OS F E Tが設けられる。
この実施例の記憶回路は、その素子数が合計で6個と上
記第1図又は第4図の回路に比べて少ないこと、形式的
にも1つのクロッ、り信号φ1のみで動作するので、上
記アンドアレイとアオアレイとの間に、高密度でレイア
ウトすることができるものとなる。
〔効 果〕
(1)アンドアレイとオアアレイのプリチャージ動作と
読み出し動作とを交互(相補的)に行わせることにより
、実質的に1相のクロック信号を用いててPLA回路の
ようなロジックアレイを構成することができるという効
果が得られる。
(2)上記(11により、アンドアレイとオアアレイと
は、同時に読み出し動作を行わないから、その読み出し
のための信号伝播遅延時間を短(することができる。こ
れによって、高い周波数のクロック信号を用いることが
できるから、高速動作化を実現することができるという
効果が得られる。
(3)アンドアレイとオアアレイとを共に横型ROMを
用いることによって、アンドアレイとして縦型ROMを
用いる場合に比べてそのディスチャージ:読み出し動作
)を速くできるから、高速動作化を図ることができる。
(4)アンドアレイとして横型ROMを用いることによ
って、その出力線(データ線)の双方向から出力信号を
得ることができる。これによって、オアアレイを2分割
できるから、オアアレイの動作高速化を実現できるとい
う効果が得られる。
(5)アンドアレイとオアアレイとを結合させる記憶回
路として、リセット動作のみを考慮してクロック信号に
従って動作するスイッチMOS F ETを設けること
により、素子数とクロック信号線の削減を図ることがで
きるという効果が得られる。
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水足される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、アンドアレイ
とオアアレイ及びその周辺回路は、NチャンネルMO3
FET又はPチャンネルMO5FETのみによって構成
するものであってもよい。上記オアアレイの出力は、更
にオンドアレイに入力するもの等多段のアレイ構成にす
るものであってもよい。
〔利用分野〕
この発明は、PLAにより構成されたマイクロプログラ
ム制御方式のマイクロプロセッサ等のようなディジタル
情報処理装置の他、少なくともアンドアレイとオアアレ
イを含む半導体集積回路装置に広く利用できる。 。
【図面の簡単な説明】
ii図は、この発明をPLAに適用した場合の要部一実
施例を示す回路図 第2図は、その動作の一例を説明するためのタイミング
図、 第3図は、この発明に係るPLAの他の一実施例を示す
回路図、 第4図は、上記PLAにおける記憶回路の他の一実施例
を示す回路図、 第5図は、上記記憶回路の更に他の一実施例を示す回路
図である。 AND・・アンドアレイ、OR,ORI、OR2・・オ
アアレイ 7・−フ 一 代理人弁理士 高欄 門人(、・ 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、横型のROMにより構成されたアンドアレイと、こ
    のアンドアレイの出力信号を受け、レベル保持を行う記
    憶回路と、上記アンドアレイの読み出し期間にプリチャ
    ージが行われ、プリチャージ期間に上記記憶情報を受け
    てその読み出しを行う横型のROMにより構成されたオ
    アアレイとを含むことを特徴とする半導体集積回路装置
    。 2、上記記憶回路は、アンドアレイの出力を受けるPチ
    ャンネルMOSFETQ11とNチャンネルMOSFE
    TQ13からなる第1のCMOSインバータ回路と、ク
    ロック信号φ1を受け、上記NチャンネルMOSFET
    Q13とその出力端子との間に設けられたNチャンネル
    MOSFETQ12と、上記第1のCMOSインバータ
    回路の出力信号を受け、PチャンネルMOSFETQ1
    4とNチャンネルMOSFETQ16からなる第2のC
    MOSインバータ回路と、上記クロック信号φ1を受け
    、PチャンネルMOSFETQ14とその出力端子との
    間設けられたPチャンネルMOSFETQ15とからな
    り、この第2のCMOSインバータ回路の出力をオアア
    レイの入力に送出するものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。
JP59222201A 1984-10-24 1984-10-24 半導体集積回路装置 Granted JPS61101124A (ja)

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