JPS61112347A - 自己増殖型半導体装置 - Google Patents

自己増殖型半導体装置

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JPS61112347A
JPS61112347A JP59234611A JP23461184A JPS61112347A JP S61112347 A JPS61112347 A JP S61112347A JP 59234611 A JP59234611 A JP 59234611A JP 23461184 A JP23461184 A JP 23461184A JP S61112347 A JPS61112347 A JP S61112347A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
self
wiring
wirings
semiconductor device
propagating
Prior art date
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Pending
Application number
JP59234611A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Watanabe
徹 渡辺
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59234611A priority Critical patent/JPS61112347A/ja
Publication of JPS61112347A publication Critical patent/JPS61112347A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components

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】 [発明の技術分野] この発明は半導体装置として製造された後、外部制御信
号に基づいて所望する新たな論理回路機能を内部に付加
することができる半導体装置に係り、外部からの刺激に
対して適正な応答をなし得るよう自ら学習していくいわ
ゆる人工知能の基礎単位として使用され得る自己増殖型
半導体装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 半導体集積回路の一層の高集積度化により、大規模な論
理回路を備えた計算傭等のシステムが実現されている。
これはもはや計算癲の域を越えて、外部からの刺激(入
力信号)に応答する(出力信号)一つの論理システムと
言える。このような論理システムでは、外部からの刺激
に対して適切な応答を短時間で出力することが望ましい
。しかしながら、システム内部の論理回路の機能は半導
体集積回路としての設計の段階で予め決められたもので
あり、一定の刺激に対する論理の推移は常に一定であり
、その能率速度は改善されない。また、自身が持つ論理
回路で処理できない刺激に対しては応答が不可能である
。すなわち、このようなシステムでは設計者を越えるこ
とはできず、自身で自己の能力を開発し得る人工知能に
到達するには現在の計算閤技術の延長では何かが不足し
ていることは明らかである。そしてその不足しているも
のが何かについては、自己発展型論理回路の代表である
生体、特に人間の頭脳の研究によりかなり判明されつつ
ある。人間の頭脳の内部においても論理の推移は半導体
装置内部と同様に電気信号の伝達によってなされており
、回路の基本構成単位は電気信号を伝達する神経と何本
かの神経の集合点であるシノプス(神経節)である。半
導体装置と対比させるならばこのシノプスはゲートに相
当し、神経はゲートどうしを議ぶ配線に相当している。
ところで、人間の知能の特徴は学習にある。これは頭脳
内の回路レベルで考えるならば、シノブスを結ぶ神経が
増加していくことに対応する。すなわち、新たな刺激に
応じて複数個のシノブスを結ぶ論理回路が形成され、こ
れによって応答が可能になるわけである。
以上の点が人工知能の鍵であることが判明した。
しかるに、従来の計算礪の欠点は計算医自体が自ずから
論理回路を構成する手立てがなく、自身で自己の能力を
増加し得ないことにある。        1゛曳[発
明の目的] この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は外部からの入力に応答して自己の論理
機能を増加させることが可能であり、もって人工知能の
基本構成要素となり得る自己増殖型半導体装置を提供す
ることにある。
(発明の概要コ 上記目的を達成するためこの発明の自己増殖型半導体装
置にあっては、予め半導体装置内に複数個のゲート素子
を形成しておき、これらゲート素、  子相互間の配線
を半導体装置内の他の論理回路部における論理判断に応
じて選択的に形成することによって、新たな論理回路を
自ずから付加するようにしている。
し発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図はこの発明に係る自己増殖型半導体装置の一実施
例の構成を示す回路図である。この回路は半導体基板内
に複数個のゲート素子例えばMOSトランジスタが形成
されている。この例ではQlないしQ3の3個のMOS
)−ランジスタが形成された状態が示されている。さら
に上記半導体基板の表面上には絶縁膜が設けられており
、この絶縁膜内には破線で示すように、互いに並行に複
数の第1の配線N1.N2.N3.・・・が形成されて
おり、同様にこれら複数の第1の配置1N1.N2゜N
3.・・・と交差する方向に破線で示すような複数の第
2の配線M1.M2.M3.・・・が第1の配線と絶縁
された状態で形成されている。さらに図中実線で示すよ
うに、上記配線NおよびMとは独立し、上記各MOSト
ランジスタQ1ないしQ3のゲート、ソース、ドレイン
相互間を接続する配線Pが上記絶縁膜内に設けられてい
る。そして上記配I!Pの途中の、上記配線NとMの任
意の交点には白抜きの丸印および黒く塗りつぶした丸印
で示される接続節点A、Bが予め設けられている。
白扱きの丸印で示される接続節点Aではもともとその丸
印の両側の配I!Pは接続されておらず、その交点で交
わっている配l!Nと配線Mとの間に所定の電圧信号を
印加することにより、その丸印の両側の配線Pが相互に
接続されるようになっている。他b1黒く塗りつぶした
丸印で示される接続節点Bではもともとその丸印の両側
の配IMFは相互に接続されており、その交点で交わっ
ている配INと配線Mとの間に所定の電圧信号を印加す
ることにより、そのとき印加された電圧の陽性に応じて
配−Pがその丸印の部分の配線N、Mのいずれか一方と
接続されるようになっている。例えば、配線N7とM2
との交点に存在する接続節点Bで、一方の配線N7が高
電位となるように配線N7とM2との間に所定の電圧を
印加すると、配置!Pはこの接続節点Bで配線Nと接続
される。
第2図は上記白丸で示される接続節点Aの部分の具体的
な構成を示す断面図である。前記のように配線M、Nお
よびPはそれぞれ半導体基板(図示せず)の表面上の絶
縁膜11内に例えばアルミニューム等の導電性の高い材
料で構成されており、第1の配線N i、を最上層部に
、接続されていない配−線Pの両方P1.P2はその下
層部に、さらに第2の配線Mは最下層部にそれぞれ形成
されている。
なお、上記配線P1.P2は一部が重なり合っており、
この重なり合っている部分の絶縁11111aの厚みは
他の部分よりも十分に薄くされている。そして上記第1
の配aNと配線Pの一方の配置1P1とは無極性のツェ
ナーダイオードもしくはそれと同等の特性を有する双方
向定電圧素子12を介して接続されており、第2の配M
Mと配線Pの他方の配線P2も双方向定電圧素子13を
介して接続されている。
第3図は上記黒丸で示される接続節点8の部分の具体的
な構成を示す断面図である。上記の場合と同様に配線M
、NおよびPは例えばアルミニューム等の導電性の高い
材料で構成されており、第1の配線Nは最上層部に、こ
の部分で接続状態にされている”配線Pはその下層部に
、さらに第2の配IBMは最下層部にそれぞれ形成され
ている。また、上記配線NとPとの間には配lINと接
続されている配線S1が設けられており、この配s*s
iと配線Pとの間には配線$1側をカソードにしてダイ
オード14が接続されている。同様に、上記配線MとP
との間には配線Mと接続されている配線S2が設けられ
ており、この配線S2と配線Pとの間には配線S2側を
カソードにしてダイオード15が接続されている。なお
、上記配線S1およびS2それぞれと配線Pとの間の部
分の絶縁1111b。
11cの厚みは前記絶縁1111aと同様に他の部分よ
りも十分に薄くされている。
第4図は上記第3図で用いられている無極性のツェナー
ダイオードもしくはそれと同等の特性を有する双方向定
電圧素子12.13の一つの具体的構成を示す回路図で
ある。この素子は二つのツェナーダイオードDz1.D
z2を逆並列接続したものである。
このような構成において、いま第1図の白丸で示される
接続節点Aの交点を通る第1および第2の配線N、M相
互間に通常の電源電圧よりも高い電圧を外部から印加し
たとする。すると、第2図で示される断面図において配
線N、M間に上記電圧が印加されることになり、この電
圧が前記双方向定電圧素子12と13の電圧の和の電圧
よりも高い場合には双方向定電圧素子12.13それぞ
れがオン状態となり、配線P1とP2との間に高電界が
印加される。これによって、上記両配!11P1.P2
間に存在している膜薄の絶縁1[111aに絶縁破壊が
生じて、配置1P1とP2とが接続される。
また、第1図の黒丸で示される接続節点Bの交点を通る
第1および第2の配IN、M相互間に、配線N側が高電
位となるような通常の電圧よりも高い電圧を外部から印
加したとする。これは第3図で示される断面図において
、配線N、M間に上記電圧が印加されることになる。こ
こで、配線N側が高電位にされているため、一方のダイ
オード14は逆バイアス状態にされ、かつ他方のダイオ
ード15は順バイアス状態にされる。従って、配線S1
と配線Pとの間に高電界が印加され、これによって上記
配線si、p間に存在している膜薄の絶縁1111bに
絶縁破壊が生じて、配線S1とPとが、すなわち配線N
とPとが接続される。他方、第1および第2の配線N、
M相互間に、配線M側が高電位となるような通常の電源
電圧よりも古い電圧を外部から印加したとすると、第3
図において今度は配線M側が高電位にされ、一方のダイ
オード14は順バイアス状態にされ、かつ他方のダイオ
ード15は逆バイアス状態にされる。従って、配線$2
と配IPとの間に高電界が印加され、これによって上記
配線S2.P間に存在している膜薄の絶縁膜11Cに絶
縁破壊が生じて、配線S2とPとが、すなわち配線Mと
Pとが接続される。
このようにこの実施例装置では、半導体装置として形成
された後からでも、外部から印加する制皿信号の電圧に
応じて任意の配線を施すことができ、これによって任息
礪能の論理回路を構成していくことができる。例えば、
第5図に示す論理回路はトランジスタQ1ないしQ3か
らなる2人力のナントゲート回路であるが、この論理回
路は前記第1図のように構成された回路に所定の配線を
施すことによって実現されるものである。従って、この
実施例回路では外部からの入力に応答して自己の論理機
能を増加させることが可能であり、人工知能の基本構成
要素となり得るものである。
第6図はこの発明の応用例装置の構成を示すブロック図
である。この装置は前記第1図のような回路を用いて、
さらに学習能力を付加させた自己増殖型半導体装置であ
る。
図において21は前記第1図のような自己増殖懇能を有
する自己増殖部である。この自己増殖部21における前
記複数の第1および第2の配置t!N、 Mは制御部2
2に接続されており、ここで形成される新たな論理回路
の信号入出力端子は論理部23に接続されている。論理
部23は外部からの入力信号に基づき、まず自己の論理
機能を達成するのに必要な論理機能を上記自己増殖部2
1で形成するための処理を行なう。この処理結果に応じ
て上記制御部22は、自己増殖部21の前記複数の第1
および第2の配置1N、Mに選択的に電圧信号を印加す
る。これにより、自己増殖部21では前記のようにして
配線が施されることにより所望する論理回路が形成され
る。このとき、記憶部24は自己増殖部21で配線N、
Mのどの交点がどのように接続されたかを   ハ記憶
し、この記憶内容を論理部23に与えることによって、
自己増殖部21で新たな増殖を行なう際にこれを効率良
く行なえるようにしている。そして、論理部23は、自
己増殖部21における論理回路の形成が終了したならば
前記入力信号に対する論理演算を論理部23内の論理回
路および自己増殖部21で形成された新たな論理回路と
を用いて実行し、その結果を出力する。
このような自己増殖型半導体装置は人間の知能の特徴で
ある学習と同等の機能を持つことになる。
すなわち、新たな入力信号に応答して新たな論理回路が
形成され、これによって種々の入力信号に対する応答が
可能になるわけであり、自身で自己の能力を増加し得う
ることができる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば
、上記第1図の実施例では説明を簡単にするためにゲー
ト素子として一次元に配列した3四のトランジスタQ1
ないしQ3を示したが、これは実際には多層配線技術を
用いてより複雑なゲート配列を予め構成するようにして
も良い。
またゲートとしてはMOSトランジスタに限らすバイポ
ーラトランジスタ等種々の素子を用いることが可能であ
る。
[発明の効果コ 以上説明したようにこの発明によれば、外部からの入力
に応答して自己の論理機能を増加させることが可能であ
り、もって人工知能の基本構成要素となり得る自己増殖
型半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る自己増殖型半導体装置の一実施
例の構成を示す回路図、第2図は上記実施例回路の一部
分の具体的な構成を示す断面図、第3図は上記実施例回
路の他の部分の具体的な構成を示す断面図、第4図は上
記第3図で用いられている素子の一つの具体的構成を示
す回路図、第5図は上記実施例回路を用いて構成される
論理回路の一例を示す図、第6図はこの発明の応用例装
置の構成を示すブロック図である。 N・・・第1の配線、M・・・第2の配線、P・・・配
線、Ql、Q2.Q3・・・ゲート素子、11・・・絶
縁膜、11a、11b、 11cm・・膜薄の絶縁膜、
12.13・・・双方向定電圧素子、14.15・・・
ダイオード、21・・・自己増殖部、22・・・制御部
、23・・・論理部、24・・・記憶部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 NI   N2  N3  N4  N5  Nb  
N7  N6  Nυ NIIJ  Nll第2図 第3図 第4図 第5図 B −B 第6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)制御端子を有し、この制御端子に印加される信号
    に応じて少なくとも一対の入出力端子間が導通状態もし
    くは非導通状態に制御される複数個のゲート素子と、こ
    れら複数個のゲート素子の制御端子および入出力端子相
    互間の配線を制御信号に基づいて施す配線形成手段とを
    具備したことを特徴とする自己増殖型半導体装置。
  2. (2)前記配線形成手段が絶縁膜を介して対向配置され
    る少なくとも一対の配線からなり、この一対の配線相互
    間に信号電圧を印加して上記絶縁膜に絶縁破壊を生じせ
    しめることによりこの一対の配線相互間を結線するよう
    に構成されている特許請求の範囲第1項に記載の自己増
    殖型半導体装置。
  3. (3)制御端子を有し、この制御端子に印加される信号
    に応じて少なくとも一対の入出力端子間が導通状態もし
    くは非導通状態に制御される複数個のゲート素子および
    これら複数個のゲート素子の制御端子および入出力端子
    相互間の配線を制御信号に基づいて施す配線形成手段か
    らなる自己増殖部と、上記自己増殖部と入出力信号が結
    合され、外部からの入力信号に応じて自己の論理機能を
    達成するのに必要な論理機能を上記自己増殖部で形成す
    るために必要な処理を行なう論理部と、上記論理部の処
    理結果に応じて上記自己増殖部の配線形成手段に対し上
    記配線を施すための制御信号を供給する制御部とを具備
    したことを特徴とする自己増殖型半導体装置。
JP59234611A 1984-11-07 1984-11-07 自己増殖型半導体装置 Pending JPS61112347A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08162535A (ja) * 1990-08-01 1996-06-21 Actel Corp ユーザ構成可能な回路アレーアーキテクチャ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08162535A (ja) * 1990-08-01 1996-06-21 Actel Corp ユーザ構成可能な回路アレーアーキテクチャ

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