JPS62254445A - アナログ・デイジタル半導体集積回路 - Google Patents

アナログ・デイジタル半導体集積回路

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JPS62254445A
JPS62254445A JP9772686A JP9772686A JPS62254445A JP S62254445 A JPS62254445 A JP S62254445A JP 9772686 A JP9772686 A JP 9772686A JP 9772686 A JP9772686 A JP 9772686A JP S62254445 A JPS62254445 A JP S62254445A
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JP
Japan
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circuit
analog
speed logic
logic circuit
medium
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JP9772686A
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English (en)
Inventor
Mamoru Fuse
布施 守
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
    • H01L27/11896Masterslice integrated circuits using combined field effect/bipolar technology

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアナログ・ディジタル半導体装置回路に関し、
特に、高速論理回路、中低速論理回路、およびアナログ
回路を1チツプ化して高速処理の実現、コストダウン、
低消費電力化および開発期間の短縮化を図つたアナログ
・ディジタル半導体集積回路に関する。
〔従来の技術〕
従来のアナログ・ディジタル半導体集積回路として、例
えば、E CL (Ea+1tter Coupled
 Logic)回路方式によりフルカスタムあるいはゲ
ートアレイによって設計した高速論理回路と、C−MO
Sプロセスによりフルカスタムあるいはゲートアレイに
よって設計した中低速論理回路と、バイポーラプロセス
である1”L (Integrated Inject
ion Logic)回路方式あるいはC−MOSプロ
セスによって個別のLSIを使用して設計したアナログ
回路を含んだアナログ・ディジタル回路を備えたものが
ある。
また、他のアナログ・ディジタル半導体集積回路として
、例えば、バイポーラトランジスタとMOSトランジス
タを同一半導体基板上にB1−CMOSプロセスによっ
て集積化したものが、最近応用されつつあり、前述した
アナログ・ディジタル回路のI”Lによる論理回路をC
−MOSプロセスによる論理回路に置換しようとするも
のである。
一方、最近の傾向として、半導体集積回路の多機能化に
伴って大規模化、高速化および低消費電力化が進展して
おり、前述したアナログ・ディジタル混在型の半導体集
積回路がシステム化されて、テレビ、VTR、ラジオ、
カメラ、オーディオ機器等の民生機器に使用され、これ
らの機器の信号処理の大部分をこれで行うようになって
きている。従って、この種の半導体集積回路の開発がこ
れらの機器の開発の鍵になりつつあり、これら機器の開
発競争の激しさのために半導体集積回路の開発期間の短
縮化が望まれている。この短縮化にあたうて、マニュア
ル設計方式からゲートアレイ設計方式へと変り、最近に
なってスタンダードセルの開発方式が応用されるように
なってきた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来のアナログ・ディジタル半導体集積回路に
よれば、前者の個別のLSIを使用するものにおいては
、I”L回路方式によって設計すると、常時インジェク
ター電流を流し続けるため、消費電力が大になって大規
模なディジタル回路には適切でなく、動作速度も10〜
15MHzが限界であり、C−MOSプロセスに比較し
てチップサイズが大きいという不都合がある。また、C
−MOSプロセスによって設計すると、雑音特性がバイ
ポーラトランジスタに比較して1桁以上悪化し、電流ド
ライブ能力も低(、良好なアナログ特性を実現すること
が難しいという不都合がある。
一方、後者のB1−CMOSプロセスを使用するものに
おいては、プロセスの簡略化を図ることができるが、バ
イポーラプロセスあるいはC−MOSプロセスに比較す
ると工程が長く、かつ、複雑であり、マニュアル設計方
式によると開発期間が長くなって後述の競争に耐えるこ
とができないという不都合がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、多機能化、
高速化、コストダウン、低消費電力化、低雑音化、開発
期間の短縮化を図るため、高速バイポーラトランジスタ
によりECL回路方式で設計した高速論理回路と、C−
MOSプロセスによりゲートアレイによって設計した中
低速論理回路と、各種の単体デバイスから構成された複
数の機能ブロックから成るアナログ回路を1チツプ化し
たアナログ・ディジタル半導体集積回路を提供するもの
である。
以下、本発明によりアナログ・ディジタル半導体集積回
路を詳細に説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明の第1の実施例を示し、アナログ回路1
、高速論理回路2、中低速論理回路3、および入出カバ
ソファ4.5.6が1チツプ化されている。アナログ回
路lは、チップ全体の設計前に回路設計、レイアウト設
計、回路特性のシミュレーションが完了している機能ア
ナログブロックを用いて設計されたものである。レイア
ウト設計の自動化を容易にするために、一定の高さを有
し、電源の布線が容易に行えるように各機能ブロックの
右側にVcc端子を、左側にGND端子を一定にそろえ
、各機能ブロックを接して配置したときに、V 00%
 G N Dの各端子が一直線上に布線されるようにな
っている。高速論理回路2はECL回路で構成したもの
であり、機能ブロック方式で設計した例を図示している
が、中低速論理回路30割合が大きいためにゲート数が
比較的小さくなるときはゲートアレイで設計を行うこと
ができる。中低速論理回路3はC−MOSゲートアレイ
で構成したものであり、1段当りn個の基本セルがm段
に配置されている。これは、大型コンピュータのデータ
ベースに登録されているレイアウトマスターデータを使
用することができ、フロアプランによって最適な縦横比
が決定されると、n、mが一義的に定まり、ゲートアレ
イのCADツールを用いて設計することができる。入出
力バッファ4.5.6はバイポーラトランジスタあるい
は複合ゲートを使用したものであり、出力電流、動作周
波数に応じて適切なブロックを選択して使用する。アナ
ログ回路1、高速論理回路2、および中低速論理回路3
を大型コンピュータのデータベースに入力し、自動レイ
アウトCADツールでチップ全体のレイアウト設計を行
った後(マニュアルでも可)、スクライプ線7を加えて
チップの設計を完了させる。
8a、8bはブロック間の配線チャネルを表わし、8c
はゲートアレイの配線チャネルを表す、尚、アナログ回
路1には、電源ラインを通じて高速および中低速論理回
路2.3のクロック信号やディジタル信号が混入しやす
く、特に、B1−CMOSアナログ・ディジタル集積回
路では、高速で動作しているECL回路部(高速論理回
路2)およびC−MOSレベルで振れている論理回路部
(中低速論理回路3)からのアナログ回路1への信号の
混入が極めて重要となるので、アナログ回路1と、論理
回路2.3はダミーのGND配線を通して相互干渉を生
じない工夫が必要である。
第2図は本発明によるB1−CMOSアナログ・ディジ
タル半導体集積回路の開発手順を示す。
即ち、システム設計の後、高速および中低速の論理回路
2.3の論理設計とアナログ回路1の回路設計を行う、
アナログ回路1の回路設計は、電源、各種AMP、検波
回路、コンパレータ、発振回路などの標準アナログブロ
ックを用いて行う。各ブロック毎のチップはモールドパ
ッケージ等に組立てられているので、これらの組立済の
サンプルを用いてブレッドボードを作成し、全アナログ
回路の回路特性の検証を行う、論理回路部については、
論理設計を完了した後、高速部2においては、高速ノハ
イポーラトランジスタを用いECLで行う、高速部2に
対して中低速部3の割合が非常に大きい場合、ゲートア
レイ方式で設計するが、例えば、IGHz程度のプリス
ケーラの場合、フリップフロップが基本となるので、規
則性が高くなり、機能ブロック方式で設計する。中低速
部3の回路設計はC−MOSトランジスタを用いてゲー
トアレイで用意されている。基本ブロック、即ち、NA
NDNORなどの基本ゲート、フリップフロップ、カウ
ンター、デコーダなどを用いて設計した後、大型コンピ
ュータでシミュレーションを行う。
フロアプランは、前述したように、アナログ回路1、高
速論理回路2、中低速論理回路3が相互干渉を生じなく
、かつ、信号線が複雑化しないように、又、電源、GN
D端子をそれぞれのブロック毎に独立させると同時に、
各ブロック毎の境界に電源、GND配線を配置するか、
ダミーのGND配線を通してシールドする等してディジ
タル回路部(高速および中低速論理回路2.3)のクロ
ックなどがアナログ回路1へ混入しないようにする。
本発明によるゲートアレイ方式は、従来のシリコンウェ
ハー上にマスターを作うておくゲートアレイ方式と異な
り、レイアウトデータとしてマスターを有するので、ゲ
ート数、段数、一段当りの基本ブロック数を自由に選択
できるため、チップ全体が最小となるようそれを最適化
する。レイアウト設計は、アナログ回路1、高速論理回
路2、中低速論理回路3に分けて行う、ゲートアレイ方
式で設計した場合は、ゲートの競合関係、クリティカル
パスなどをシミニレ−シランで検証する。
最後に、フロアプランに従い、アナログ回路1、高速論
理回路2、中低速論理回路3の相互の配線、電源、GN
D配線、パッドを含めた入出力バッフア4.5.6のレ
イアウト設計を行い、チップ全体の設計を完成させる。
この後は、LSIの製造工程に従って、マスク製作を行
い、サンプル試作を行って、LSIとしての評価を行う
第3図は、本発明の第2の実施例を示すチップ概略図で
あり、中低速論理回路3は機能ブロックで設計している
。メモリー回路やA/D、D/Aコンバータ、乗算器な
どの規則性が高い回路は、ゲートアレイよりも機能ブロ
ック方式で設計を行った方が有利である。
ここで、第1図と同一の部分には、同一の引用数字を付
したので重複する説明は省略する。
〔発明の効果〕
以上説明した通り、本発明のアナログ・ディジタル半導
体集積回路によれば、高速バイポーラトランジスタによ
りECL回路方式で設計した高速論理回路と、C−MO
Sプロセスによりゲートアレイによって設計した中低速
論理回路と、各種の単体デバイスから構成された複数の
機能ブロックから成るアナログ回路を1チツプ化したた
め、多機能化、高速化、コストダウン、低雑音化、低消
費電力化、開発期間の短縮化を図ることができる。
以上述べた効果を整理すると次の通りである。
(1)  同一の半導体基板にB1−Cl’lOSプロ
セスによりアナログ回路とディジタル回路を集積化した
ので、機能の多様化を維持したうえで、高速化、コスト
ダウン、低雑音化、低消費電力化が図れる。
(2)  回路に応じて機能ブロック方式、ゲートアレ
イ方式を採用するので、開発効果が向上する。
(3)機能ブロックはアナログ回路およびディジタル回
路について標準化されているので、設計ミスも少ない。
(4)設計の標準化、最適設計方法の選択、CADツー
ルの使用によって設計方式の柔軟性が図れるので、マイ
クロプロセッサ、メモリ、単機能IC等と相違して多機
能化、多様性に対応することができる。
(5)プロトタイプ的なシステムLSIを開発する目的
を実現することができ、ゲートアレイ部を機能ブロック
、あるいはマニユアルにより量産用として再設計し、チ
ップサイズを小さくすることが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
第1図および第3図は本発明の第1の実施例及び第2の
実施例を示すチップ概略図、第2図は本発明の開発手順
を示すフローチャート。 符号の説明 1−・−アナログ回路部 2−−−−−−−E CL高速論理回路部3−・−・中
低速論理回路部 4.5.6・−・−・入出カバソファ 7−・−・−・スクライプ線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)単一の半導体基板にバイポーラトランジスタとC
    −MOSトランジスタを形成した半導体集積回路におい
    て、 各種単体デバイスから回路設計、レイアウト設計、シミ
    ュレーションによる特性の検証が完了した複数の機能ブ
    ロックから成るアナログ回路と、 ECL(EmitterCoupledLogic)に
    よって構成された高速論理回路と、 レイアウトデータとしてマスターを有するゲートアレイ
    を使用してC−MOSトランジスタによって構成された
    中低速論理回路と、バイポーラトランジスタ、あるいは
    複合ゲートを使用して設計された標準ブロックによって
    構成された出力部を備えたことを特徴とするアナログ・
    ディジタル半導体集積回路。
  2. (2)前記中低速論理回路は、C−MOSトランジスタ
    を用いて設計されたビルディングブロックから構成され
    る特許請求の範囲第1項記載のアナログ・ディジタル半
    導体集積回路。
  3. (3)前記高速論理回路は、高速バイポーラトランジス
    タを用いてレイアウトデータとしてマスターを有するゲ
    ートアレイを用いて構成される特許請求の範囲第1項記
    載のアナログ・ディジタル半導体集積回路。
  4. (4)前記高速あるいは前記中低速の論理回路と前記ア
    ナログ回路は、少なくとも一方に相互干渉を避けるダミ
    ーの金属配線層を有する特許請求の範囲第1項記載のア
    ナログ・ディジタル半導体集積回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01266555A (ja) * 1988-04-18 1989-10-24 Canon Inc 画像形成装置用ic
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JPS5879753A (ja) * 1981-10-22 1983-05-13 ロ−ベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング バイポ−ラ集積化インバ−ス・トランジスタ・ロジツク回路
JPS6094740A (ja) * 1983-10-27 1985-05-27 Seiko Epson Corp マスタ−スライスic

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