JPS62263652A - Programmable cmos logic array - Google Patents

Programmable cmos logic array

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JPS62263652A
JPS62263652A JP61106470A JP10647086A JPS62263652A JP S62263652 A JPS62263652 A JP S62263652A JP 61106470 A JP61106470 A JP 61106470A JP 10647086 A JP10647086 A JP 10647086A JP S62263652 A JPS62263652 A JP S62263652A
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JP
Japan
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array
nmos
pmos
signal lines
input signal
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Shigeo Kuboki
茂雄 久保木
Yasuo Kaminaga
神長 保男
Tetsuo Mejiro
目代 哲夫
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Abstract

PURPOSE:To miniaturize a CMOS static logic array using a cell having CMOS structure by mutually forming an AND matrix and an OR matrix by complementary MOSs and shaping layout constitution in which both matrices are unified. CONSTITUTION:An AND matrix 100 is organized of inverters DR0-DRn-1, load NMOSs NL0-NLl-1, output drivers BF0-BFl-1 and nxl PMOSs. On the other hand, an OR matrix 101 is constructed of load PMOSs PL0-PLn-1, output drivers OB-OBm-1l and lxm NMOSs. One may he used regarding one input and one term as the number of the PMOSs (NMOSs) and one regarding one term and one output as the number of NMOSs (PMOSs), thus reducing the number of the MOSs by half. Since a large number of the PMOSs or NMOSs are connected between an output point and a power line, the load MOSs must be designed in consideration of a ratio. Since MOS size is equalized in a gate array, a design considering the ratio is conducted by connecting a large number of the MOSs in series.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプログラム可能なCMOSロジックアレイに係
り、特にCMOSゲートアレイに好適なプログラム可能
なCMOSロジックアレイに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a programmable CMOS logic array, and particularly to a programmable CMOS logic array suitable for a CMOS gate array.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、CM OSスタテックロジックアレイ(以後P 
L Aと記す)については、アイ・イー・イー・イー、
ジャーナル オブ ソリッド ステートサーキツツ、ニ
ス シー11.ナンバー3(1976年)第365頁か
ら第369頁(IEEE。
Conventionally, CM OS static logic array (hereinafter referred to as P
Regarding L.A.), I.E.E.E.
Journal of Solid State Circuits, Varnish Sea 11. Number 3 (1976), pp. 365-369 (IEEE.

Journil of 5olid−5tate C1
rcu、Lts、 S C−11(1976)pp36
5−369)において論じられている。そこでは、小型
化のためAND。
Journal of 5solid-5tate C1
rcu, Lts, SC-11 (1976) pp36
5-369). There, we use AND for miniaturization.

ORマトリックスとも、負荷MO8をPMOSで。For both OR matrix, load MO8 is PMOS.

入力信号線に対応するドライバMO8をNMOSで構成
している。また、通常のPLAと同様にANDマトリッ
クスとORマトリックスを別ブロックとしてレイアウト
配置している。ところが、この従来のレイアウト法にお
いてはポリシリコン(Poly−S i )層下のゲー
ト酸化膜厚を変えて論理仕様プログラムするため、論理
仕様を変更し、設計変更するとなると下地プロセス工程
から変更になるため、vU計変更が容易でなく設計変更
の容易性に対する配慮がなされていなかった。
The driver MO8 corresponding to the input signal line is composed of NMOS. Also, like a normal PLA, an AND matrix and an OR matrix are laid out as separate blocks. However, in this conventional layout method, the logic specifications are programmed by changing the thickness of the gate oxide film under the polysilicon (Poly-S i ) layer, so if the logic specifications are changed and the design is changed, the underlying process steps must be changed. Therefore, it was not easy to change the vU meter, and no consideration was given to the ease of design changes.

このように、従来は、設計開発時間の短縮、変更の容易
化、ゲート利用率に対する配慮が不足であった。この3
つの要素の内3番目のゲート利用率の点は、ゲートアレ
イの場合、複数個のPMOS 。
As described above, in the past, consideration has not been given to shortening the design development time, facilitating changes, and gate utilization rate. This 3
In the case of a gate array, the third point of gate utilization among the two elements is multiple PMOS.

NMO3のペアを基本セルとして、該基本セルを規則正
しくチップ上に下地として配置しであるので、特にエバ
i妻である。
Since the NMO3 pairs are used as basic cells and the basic cells are arranged regularly on the chip as a base, it is particularly effective.

一方、以上の問題点を克服するため、特公昭60−57
732号、特公昭60−57733号が公にされている
On the other hand, in order to overcome the above problems,
No. 732 and Special Publication No. 60-57733 have been published.

これらの例では、通常のCMO3N’ANDゲートに改
良を加えている。すなわち、これらは従来の多久力N 
A N Dゲーi−において、各PMOSをそれぞれ正
入力信号2反転入力信号が結線可能な2個のPMOSペ
アで、各N M OSをそれぞれ正入力信号2反転入力
信号が結線可能な2個のNMOSペアで置換え、アレイ
状に形成したものである。
In these examples, improvements are made to the usual CMO3N'AND gate. In other words, these are the conventional durability N
In the AND game i-, each PMOS is connected to two PMOS pairs to which positive input signals and two inverted input signals can be connected, and each NMOS is connected to two pairs to which positive input signals and two inverted input signals can be connected. It is replaced with NMOS pairs and formed in an array.

この場合、スタテックで消費電力が低い特徴を持つが、
!viO8トランジスタ数が通常ゲートの倍必要になり
、論理規模が相当大きくないと通常のゲートで構成した
場合に比べて面積効率が大幅に低下する恐れがある。ま
た、入力信号線数が増加すると、接地電源と出力点間に
直列に接続されるNMO3の数がふえるので、出力の立
下リプレイ計が困難になる傾向がある。したがって、通
常入力信号線数に制約を設けている。
In this case, it is static and has the characteristic of low power consumption,
! The number of viO8 transistors is twice as large as that of a normal gate, and unless the logic scale is considerably large, there is a risk that the area efficiency will be significantly lower than when configured with normal gates. Furthermore, as the number of input signal lines increases, the number of NMO3s connected in series between the ground power source and the output point increases, which tends to make it difficult to measure the fall replay of the output. Therefore, the number of input signal lines is usually limited.

ここで、ゲートアレイについて説明しておく。Here, the gate array will be explained.

ゲートアレイとは、LSIを製造する時に用いる10数
枚のマスクのうちで配aに相当するマスクのみを開発品
種に応じて作成して所望の電気回路動作を有するLSI
を製造するものである。
A gate array is an LSI that has the desired electrical circuit operation by creating only the mask corresponding to layout a out of the ten or so masks used when manufacturing LSI according to the developed product.
It manufactures.

従来のゲートアレイLSIの構成を第2図に示す、LS
Iチップ1は、その外周にボンテイングパッドおよび入
出力回路領域5を持ち、内部にはトランジスタ等の素子
から成る基本セル2をX軸方向に配列した基本セル列3
を配線領域4をはさんで繰返し配置した構成を採ってい
る。所望の電気回路動作を得るために、隣接した基本セ
ル2を1個あるいは数個結線してN A N Dゲート
やフリップフロップなど形成する。そして複数個の基本
セル2で形成した各種論理ゲート間を論理図に従って結
線することによって1つのLSIを形成する。
The configuration of a conventional gate array LSI is shown in Figure 2.
The I-chip 1 has a bonding pad and an input/output circuit area 5 on its outer periphery, and has inside a basic cell row 3 in which basic cells 2 made up of elements such as transistors are arranged in the X-axis direction.
A configuration is adopted in which these are repeatedly arranged across the wiring area 4. In order to obtain a desired electrical circuit operation, one or several adjacent basic cells 2 are connected to form a NAND gate, a flip-flop, or the like. Then, one LSI is formed by connecting various logic gates formed by a plurality of basic cells 2 according to a logic diagram.

第3図に一例として基本セル2の平面図を示す。FIG. 3 shows a plan view of the basic cell 2 as an example.

基本セル2は、P形MOSトランジスタのソース゛ある
いはドレインとなるP十形領域6.N形MoSトランジ
スタのソースあるいはドレインとなるN十形領域7.N
十形領域7を形成するためにN形基板内に形成されるp
−WELL領域12゜p及びN形MOSトランジスタで
共有する2本のポリSiゲート電極89両トランジスタ
に電源を供給するVcc電源線10.GND電源fil
l、’/−スあるいはドレインとなるp+ 、N十拡散
層6゜7とAQ配線(図示せず)とを接続するためのコ
ンタク1一孔9及びゲート電極8とAQ配線とを接続す
るためのコンタクト孔9′から構成されている。
The basic cell 2 includes a P-shaped region 6. which becomes the source or drain of a P-type MOS transistor. N-type region 7, which becomes the source or drain of the N-type MoS transistor. N
p formed in the N-type substrate to form a decagonal region 7
- WELL region 12°p and two poly-Si gate electrodes 89 shared by the N-type MOS transistor; Vcc power line 10 for supplying power to both transistors; GND power supply fil
A contact hole 1 for connecting the p+, N+ diffusion layer 6°7 and the AQ wiring (not shown) and the gate electrode 8 to connect the AQ wiring (not shown) to the AQ wiring (not shown). The contact hole 9' is made up of a contact hole 9'.

基本セルの他の例として4人力型の平面図を第4図に示
す。前出の図面と同等物及び同一物は、同一符号で示す
。第3図の構成と大部分同じであるので構成の説明は省
略する。違う所は、ソースあるいはドレイン領域が同一
拡散層で形成される4連のPMO3及びNMOSから成
っていることである。したがって、これに配線工程を施
工することにより4人カゲートが1個形成できる。なお
、第4図では、ポリSiゲート電極8は実線で、ゲート
電極上コンタクト孔が打てる位置9′ を丸印で示した
613は基板バイアス付与用コンタクト孔位置、14は
p−WELLバイアス付与用コンタクト孔位置を示し、
格子点はセル内配線用配線チャンネルを示す(配線領域
上DA格子線と一致する)。
FIG. 4 shows a plan view of a four-person type cell as another example of the basic cell. Equivalents and identical parts to those in the previous drawings are designated by the same reference numerals. Since most of the configuration is the same as that shown in FIG. 3, a description of the configuration will be omitted. The difference is that the source or drain region consists of four series of PMO3 and NMOS formed by the same diffusion layer. Therefore, by performing a wiring process on this, one four-person gate can be formed. In FIG. 4, the poly-Si gate electrode 8 is indicated by a solid line, the position 9' where a contact hole can be formed on the gate electrode is indicated by a circle, 613 is the contact hole position for applying a substrate bias, and 14 is the position for applying a p-WELL bias. Indicates the contact hole position,
The grid points indicate wiring channels for intra-cell wiring (coinciding with DA grid lines on the wiring area).

第4図の平面図は、MOSシンボルを使って第5図に示
すように表わすことができる。以後、図面の簡略化のた
め、配線パターンは本図の上に表わすことになる。
The plan view of FIG. 4 can be represented using MOS symbols as shown in FIG. 5. Hereinafter, in order to simplify the drawing, the wiring pattern will be shown on the top of this figure.

第2図は従来の固定チャンネル型ゲートアレイを示した
ものであるが、近年これとはアーキテクチャが違う全面
敷き詰め型ゲートアレイが注目されている。これについ
ては、アイ・イー・イー・イー・プロシーデング・オブ
 カスタム インテグレーテッド サーキット コンフ
ァレンス(1985年5月20〜23日)第15頁から
第17頁(Proceedings of I E E
 E  L 985Custon+ Integrat
ed C1rcuits Conterence )に
おいて論じられている。全面敷き詰め型とは、チップ内
部領域全面に基本セルを配置し、チャンネル領域可変の
特徴を最大限発揮して実態ゲート数を増加させるもので
ある。これを第6図のマスタチップ構成で説明する。チ
ップ50上の周辺領域51には1人出力パツファを含む
外部セル52とボンデングパッド(図示せず)が配置さ
れている。
FIG. 2 shows a conventional fixed channel type gate array, but in recent years, an all-over type gate array with a different architecture has been attracting attention. This is discussed in the Proceedings of IE E. Custom Integrated Circuits Conference (May 20-23, 1985), pages 15 to 17.
E L 985Custon+ Integrat
ed C1rcuits Conterence). The all-over type is a type in which basic cells are arranged over the entire internal area of the chip, maximizing the feature of variable channel area and increasing the actual number of gates. This will be explained using the master chip configuration shown in FIG. In a peripheral area 51 on the chip 50, an external cell 52 including a single output puffer and a bonding pad (not shown) are arranged.

内部領域54には基本セル53が全面に敷き詰められて
いる。したがって、配線チャンネルは、基本セルの高さ
の単位で、あるいは前述の文献で述べられているように
基本セルに対称性を持たせることにより、基本セルの半
分の高さ単位で選択できるので、高密度実装が可能にな
る。
Basic cells 53 are spread over the entire surface of the internal region 54. Therefore, the wiring channels can be selected in units of the height of the basic cell or, by providing symmetry to the basic cell as described in the above-mentioned literature, in units of half the height of the basic cell. High-density packaging becomes possible.

また、大型のマクロセルは、従来の固定チャンネル方式
に比べて大幅に高密度実装できるので、効果は大きい。
Additionally, large macrocells can be mounted at a much higher density than conventional fixed channel systems, which is highly effective.

第6図では、ROM、RAM。In FIG. 6, ROM and RAM.

PLAのマクロセルの他、ALUとアナログのスーパー
マグロも示した。全面敷き詰め型では、マクロセルは配
置が自由で、容量も可変なためゲートアレイに好適な汎
用性を備えている。
In addition to the PLA macrocell, ALU and analog super tuna were also shown. In the full-coverage type, the macrocells can be freely arranged and have variable capacitance, making them suitable for use in gate arrays.

本発明は、特にこの全面敷き詰め型ゲートアレイに好適
なプログラマブルCMOSロジックアレイを提供するも
のである。
The present invention provides a programmable CMOS logic array particularly suitable for this all-over gate array.

〔発明を解決しようとする問題点〕[Problems that the invention attempts to solve]

上記従来技術は、設計変更に対する容易性、汎用性、小
型化について配慮されておらず、特にゲートアレイなど
CMO3構造のセル構造を採用する場合、不適当な問題
があった。
The above-mentioned conventional technology does not take into account ease of design change, versatility, and miniaturization, and has problems that are particularly inappropriate when adopting a CMO3 structure cell structure such as a gate array.

本発明の目的は、ゲートアレイなどCMO3構造のセル
にマツチして小型にでき、かつユーザ指定の容量に応じ
てDA (Design Antomation )に
よりマクロセルへの展開を容易にすることのできるプロ
グラム可能なCMOSロジックアレイを提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a programmable CMOS that can be miniaturized by matching cells with a CMO3 structure such as gate arrays, and that can be easily expanded into macro cells using DA (Design Antomation) according to the capacity specified by the user. The purpose is to provide logic arrays.

c問題点を解決するための手段〕 本発明は、横型PLA回路において、ANDマトリック
スを各出力信号線と一方の電源線との間に並列接続され
た各1本のMPO8(またはNMOS) 、及び誤出力
信号線と他方の電源線との間に接続された負荷MO8で
構成し、ORマトリックスを、各出力信号線と他方の電
源線との間に並列接続された各1本のNMOS (また
はPMOS)、及び誤出力信号線と一方の電源線との間
に接続された負荷MO8で構成し、該PMO5。
Means for Solving Problems c] The present invention provides a horizontal PLA circuit in which an AND matrix is connected in parallel between each output signal line and one power supply line, each of one MPO8 (or NMOS), and It consists of a load MO8 connected between the erroneous output signal line and the other power supply line, and the OR matrix is composed of one NMOS (or PMOS), and a load MO8 connected between the erroneous output signal line and one power supply line, and the PMO5.

NMOSのゲート電極に対応する入力信号線を切離して
配列しておき、配線層マスクで両者間の接続して論理プ
ログラムを行うようにしたものである。
Input signal lines corresponding to the gate electrodes of the NMOS are separated and arranged, and logic programming is performed by connecting them with a wiring layer mask.

本発明の原理を示す入力信号数n本、ターム数Q本、出
力信号数n本のPLA回路が第1図に示されている。こ
のPLA回路は、A N Dマトリックス100とOR
マトリックス101とによって構成されている。このA
 N Dマトリックス100は、インバータD Ro=
 D Ro−t 、負荷NMOSNT、o ”−N L
 s −x +出力ドライバRF o−B F t−i
及びnXQ個のPMOSとによって構成されている。
A PLA circuit with n input signals, Q terms, and n output signals is shown in FIG. 1, illustrating the principle of the present invention. This PLA circuit is ORed with the A N D matrix 100.
It is composed of a matrix 101. This A
The N D matrix 100 has an inverter D Ro=
D Ro-t, load NMOSNT, o”-N L
s -x + output driver RF o-B F t-i
and nXQ PMOSs.

一方、ORマトリックス101は、負荷PMO3PLo
〜PI、。−1,出力ドライバOB=OB、−1。
On the other hand, the OR matrix 101 has the load PMO3PLo
~PI,. -1, output driver OB=OB, -1.

及びり、Xm個の8MO8とによって構成されている。and Xm 8MO8s.

以上の構成から明らかなように、本発明では。As is clear from the above configuration, in the present invention.

PMOS(NMOS)数は1人力、1タームにつき1個
、8MO8(PMO5)数は1ターム、1出力につき1
個でよいので、従来のCMOSスタテック型に比べM 
OS数を半減することができる。
The number of PMOS (NMOS) is 1 person, 1 per term, and the number of 8MO8 (PMO5) is 1 per term, 1 output.
Since it only requires 1000 pcs, compared to the conventional CMOS static type, M
The number of OSs can be halved.

なお、本構成では、PMO3または8MO8が多数、出
力点と電源線間に接続されるので、負荷MO5はレシオ
を考慮した設計をする必要がある。
Note that in this configuration, a large number of PMO3 or 8MO8 are connected between the output point and the power supply line, so the load MO5 needs to be designed in consideration of the ratio.

ゲートアレイではlMOSサイズが均一なので多数のM
OSを直列接続することで、このレシオ設計を行う、第
1図では便宜上1個のMOSで示した。また、負荷MO
5の抵抗を制御することで、消費電力と動作速度のトレ
ードオフをはかることができる。
In the gate array, since the lMOS size is uniform, a large number of M
This ratio design is performed by connecting the OSs in series; FIG. 1 shows one MOS for convenience. Also, load MO
By controlling the resistance No. 5, it is possible to make a trade-off between power consumption and operating speed.

〔作用〕[Effect]

次に本発明の詳細な説明する。まず、ANDアレイでは
、各入力信号線I o−I n−tに対応して同一出力
信号XjATJ′に、VCc電源ソース電極がつながれ
たn個のPMOSが接続される。各PMO3のゲート電
極8は、入力信号線と切離されており、9′で示す位置
にコンタクト孔を打つこと(第1図においてはX印で示
されている)により所望のIlまたは了と接続される。
Next, the present invention will be explained in detail. First, in the AND array, n PMOSs each having a VCc power source electrode connected to the same output signal XjATJ' are connected to the same output signal XjATJ' corresponding to each input signal line I o - I n -t. The gate electrode 8 of each PMO 3 is separated from the input signal line, and is connected to the desired Il or end by drilling a contact hole at the position indicated by 9' (indicated by an X in FIG. 1). Connected.

Tt’ は入力信号I o−I n−s (I o〜I
 n−1)に対しN A N D論理出力、TtはAN
D論理出力である。第1図の場合、下記の論理式にプロ
グラムされている。
Tt' is the input signal Io-Ins (Io-I
n-1), N A N D logic output, Tt is AN
It is a D logic output. In the case of FIG. 1, the following logical formula is programmed.

To= I o ・I x・= I n−1T工= I
 o ・I s=・I n−1’rz= I o−I 
n−1 T3= I s・= I n−t 7、−2= I n−1 Tt−1= I o ’  I x・= I −−1次
に、ORアレイ101では、各タームM T 。
To= I o ・I x・= I n-1T engineering= I
o ・I s=・I n-1'rz= I o-I
n-1 T3= I s・= I n-t 7, -2= I n-1 Tt-1= I o' I x・= I −-1 Next, in the OR array 101, each term M T .

〜T m −s に対応して同一出力信号線01′に、
GND電源にソース電極がつながれたQ個の8MO8が
接続される。この場合も前記と同様に、各NMOSのゲ
ート電極は、9′で示す位置にコンタクト孔を打つこと
によって所望のターム線T。
~ Corresponding to T m -s, to the same output signal line 01',
Q 8 MO8s whose source electrodes are connected to the GND power source are connected. In this case as well, the gate electrode of each NMOS is aligned with the desired term line T by forming a contact hole at the position indicated by 9'.

に接続する。OL′は入力信号(ターム信号)T。Connect to. OL' is an input signal (term signal) T.

〜T x −tに対してNORゲートの機能を有する。It has the function of a NOR gate for ~T x -t.

出力ドライバOB+〜○Bn−tの出力信号線で見れば
、全体はORアレイになる。
Looking at the output signal lines of the output drivers OB+ to ○Bn-t, the whole becomes an OR array.

以上説明したように、本発明によればゲート電極をII
(II)につなぐことにより、すなわち配線パターンの
みで変更することができる。また。
As explained above, according to the present invention, the gate electrode is
(II), that is, it is possible to change only the wiring pattern. Also.

本発明によれば入力信号数と出力信号数に開きがなけれ
ば、使用するP M OSとNMOSはほぼ同じ数でよ
く、ゲートアレイのように基本セルで構成する場合、実
装率を向上することができる。
According to the present invention, if there is no difference in the number of input signals and the number of output signals, the number of PMOS and NMOS used can be almost the same, and when configured with basic cells like a gate array, the implementation rate can be improved. Can be done.

さらに、本発明によればANDマトリックスとORマト
リックスが一体となった単位PLAセルが可能になり、
実装密度が向上するとともに、DAによるマクロセル展
開を容易にする効果がある。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to create a unit PLA cell in which an AND matrix and an OR matrix are integrated.
This has the effect of improving packaging density and facilitating macro cell deployment by DA.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.

第7図には、本発明の一実施例が示されている。FIG. 7 shows an embodiment of the invention.

本実施例は、第4,5図に示した基本セルをチップ内部
領域全面に敷詰めた、全面ゲート敷詰め型ゲートアレイ
において、本発明に係るPLAマクロセルを構成したも
のである。第7図において、一点It!線で示す53は
4連のPuO8,MMC:Sペアから成る基本セルで、
X軸、Y軸方向に並設されている。この下地の上に、配
線パターンから成る論理セルやマクロセルを配置して所
望の電気回動作を得る。ブロック53内の配線パターン
すなわち、論理セルは、AND/OR一体化単位セル(
2人力、2ターム、2出力)、203は出力ドライバ○
Bo〜○B、−1を構成するブロック、201は出力ド
ライバB F o−B F t−1を構成するブロック
、202は各2個の直列接続NMOSから成る負荷N 
M OS 、 N L o” N L a−sを構成す
るブロック、204はX軸方向にm/2個、Y軸方向に
n / 2個あるいはm/2個の該一体化単位セルをi
M! Sして成るPLAマトリックス・ブロックである
。また、第7図図示配線パターンにおける実線は第1層
目アルミ(AQl)、破線は第2層目アルミ (Af1
2)、X印は拡散層またはポリSiとAQLを接続する
ためのコンタクト孔、O印はAQlとAQ2を接続する
ため層間絶at漠に開けるコンタクト孔である。拡散層
あるいはポリSiとAQ2とを接続するためには、まず
、コンタクト孔×と0を該当箇所に打って両者をAQI
でつなげばよい。
In this embodiment, a PLA macro cell according to the present invention is constructed in an all-over gate array in which the basic cells shown in FIGS. 4 and 5 are spread over the entire chip internal region. In Figure 7, one point It! 53 indicated by a line is a basic cell consisting of four PuO8, MMC:S pairs,
They are arranged in parallel in the X-axis and Y-axis directions. Logic cells and macrocells made of wiring patterns are placed on this base to obtain the desired electrical rotation. The wiring pattern in the block 53, that is, the logic cell is an AND/OR integrated unit cell (
2 manual power, 2 terms, 2 outputs), 203 is output driver○
201 is a block configuring the output driver B F o-B F t-1, 202 is a load N each consisting of two series-connected NMOS
The block 204 constituting the MOS, NLo"NLa-s is composed of m/2 integrated unit cells in the X-axis direction and n/2 or m/2 integrated unit cells in the Y-axis direction.
M! This is a PLA matrix block consisting of S. In addition, in the wiring pattern shown in Figure 7, the solid line is the first layer aluminum (AQl), and the broken line is the second layer aluminum (Af1).
2) The mark X is a contact hole for connecting the diffusion layer or poly-Si and AQL, and the mark O is a contact hole opened in the middle of the layer to connect AQl and AQ2. In order to connect the diffusion layer or poly-Si to AQ2, first make contact holes x and 0 at the corresponding locations to connect both to the AQI.
You can connect it with

基本セル53内の4連のPuO8のうち、各2個がVc
ct源と出力信号線To′、T工′との間に。
Of the four PuO8s in the basic cell 53, two each are Vc
Between the ct source and the output signal lines To' and T'.

ソース、ドレインが接続される。すなわち、左側の2連
のPuO3のトレインはTo’側に、右側の2連のPu
O8のトレインはTt’側にっながれている。To’信
号線 Tl/信号線はAu2でY軸方向に配線され、そ
の延長上に配置された出力ドライバのブロック201の
ゲート電極につながれる。該出力ドライバは、2個のP
uO2の並列接続構成と2個のNMOSの並列接続構成
から成り、パワードライバを形成する。したがって、1
基本セルで2個のパワードライバが形成でき、T o/
 、 T1/ 、 T、/ 、 T、/のピッチとパワ
ードライバの配列ピーチを合わせることができる。同時
に、To/、11−11′は負荷NMOSブロック20
2に入力され、ゲート電極がVcc電源に固定された直
列接続の2個のN M OSでプルダウンされろ。この
場合も、To′、Tl′のピッチと負荷NMOSセルの
配列ピッチが合うようにできる。
Source and drain are connected. In other words, the two PuO3 trains on the left are on the To' side, and the two PuO3 trains on the right are on the To' side.
The O8 train is connected to the Tt' side. The To' signal line Tl/signal line is wired in the Y-axis direction using Au2, and connected to the gate electrode of the output driver block 201 arranged on its extension. The output driver has two P
It consists of a parallel connection configuration of uO2 and a parallel connection configuration of two NMOS, forming a power driver. Therefore, 1
Two power drivers can be formed with a basic cell, and T o/
, T1/ , T, / , T, / can match the pitch of the power driver array. At the same time, To/, 11-11' is the load NMOS block 20
2 and pulled down by two NMOSs connected in series with their gate electrodes fixed to the Vcc power supply. In this case as well, the pitch of To' and Tl' can be made to match the arrangement pitch of the load NMOS cells.

一方、ORマトリックスの出力信号’l1AOt ’は
、同一基本セル内の4連のNMO5のうち、ソースがG
NDffi位線につながれた各2個のN M OSの共
通ドレインをコンタクト孔×を通して共通に接続して、
同一基本セル中のNMOS上をX軸方向に配線される。
On the other hand, the output signal 'l1AOt' of the OR matrix has a source of G among the four NMO5s in the same basic cell.
The common drains of each of the two NMOSs connected to the NDffi potential line are commonly connected through the contact hole x,
It is wired in the X-axis direction on the NMOS in the same basic cell.

すなわち、出力信号線○/、01′。That is, the output signal line ○/, 01'.

02’ 、 03’・・・はNORゲート出力を構成す
る。
02', 03'... constitute NOR gate outputs.

ただし、出力信号!Ot’ に接続するプルアップ用M
OSセルは図示していない。出力信号線Oo 。
However, the output signal! M for pull-up connected to Ot'
The OS cell is not shown. Output signal line Oo.

011 C)z+ 03+  ・・・は出力ドライパル
セル203を介しているため、ターム入力To+ Ti
p T21T8に対してOR論理出力となるのである6
論理プログラムは、次のようにして行う。まず、AND
マトリックスについて説明する。ただし、同一出力信号
線TI′に接続される2連のPM6 Sのうち左側のP
uO8が入力信号線Ij、Ij用、右側のPuO2が入
力信号線I J+11  I J+1用であるとする。
011 C) z+ 03+ ... is via the output dry pulse cell 203, so the term input To+ Ti
It becomes an OR logic output for p T21T86
The logic program is executed as follows. First, AND
Explain the matrix. However, the left P of the two PM6 S connected to the same output signal line TI'
It is assumed that uO8 is for input signal lines Ij and Ij, and PuO2 on the right side is for input signal lines I J+11 I J+1.

論理プログラムは、PuO3のゲートff電極に所定の
入力信号線を結線することにより行う。この結線パター
ンは、X印コンタクト孔とAl21配線層で形成する。
Logic programming is performed by connecting a predetermined input signal line to the gate ff electrode of PuO3. This connection pattern is formed by an X-marked contact hole and an Al21 wiring layer.

以上、述べた結線パターンは第7図において太い実線と
前記コンタクト孔で示されている。なお。
The connection pattern described above is shown in FIG. 7 by thick solid lines and the contact holes. In addition.

前記プログラムで、論理をとらないMOSは、ゲート電
極をVccかGND電位に固定して置く必要があるが、
これらの結線パターンは第7図では簡単化のため省略し
た。以上述べた種々の結線パターンは、たとえば1基本
セルに対して数種のセル(モディファイセルと呼ぶ)と
して用意しておき、論理プログラム仕様に応じて、マト
リックス上に配置すればよく、DAによるPLAマクロ
セルの自動展開、生成が容易になる特徴がある。
In the above program, for MOS that does not take logic, it is necessary to fix the gate electrode to Vcc or GND potential.
These wiring patterns are omitted in FIG. 7 for the sake of simplicity. The various wiring patterns described above can be prepared, for example, as several types of cells (called modified cells) for one basic cell, and arranged in a matrix according to the logic program specifications. It has a feature that makes it easy to automatically expand and generate macro cells.

なお、動作については、第1図のと同じであるので説明
を割愛する。
Note that the operation is the same as that shown in FIG. 1, so a description thereof will be omitted.

第8図は、第7図の一実施例をブロック図で示したもの
である。PLAマクロセルは、入力バッファのブロック
210.ANDloR一体型単位セル53.出力ドライ
バのブロック201゜A N Dマトリックス用負荷M
OSブロック202、出力ドライバのブロック203、
及びORマトリックス用負荷MOSブロック211から
構成される。同図中の数値、記号は、基本セルを単位と
したX軸方向の個数とY軸方向の個数(段数)を表わす
。したがって、入力信号数を1本、ターム数をα、出力
信号線数をm本とした場合、PLAマクロセルのサイズ
は、 (n / 2 + 3 ) X n / 2、ま
たは(Q / 2 +3 ) X m / 2となる。
FIG. 8 is a block diagram showing one embodiment of FIG. 7. The PLA macrocell has input buffer blocks 210 . ANDloR integrated unit cell 53. Output driver block 201゜A N D matrix load M
OS block 202, output driver block 203,
and an OR matrix load MOS block 211. Numerical values and symbols in the figure represent the number of basic cells in the X-axis direction and the number (stage number) in the Y-axis direction. Therefore, if the number of input signals is 1, the number of terms is α, and the number of output signal lines is m, the size of the PLA macrocell is (n / 2 + 3) X n / 2, or (Q / 2 + 3) It becomes X m/2.

該単位セル5二3のセル構造を第9図に示す。これは、
第7図における53の入出力信号の関係を表わしたもの
で、単位セル内をAQlで入力信号線工1−1を工、、
TI、及び出力信号線○l−1,01がX軸方向に走っ
ており、Y軸方向にAQ2でターム線TJ−1,。
The cell structure of the unit cell 523 is shown in FIG. this is,
This shows the relationship between the 53 input and output signals in Figure 7, and the input signal line 1-1 is constructed using AQl in the unit cell.
TI and output signal line ○l-1,01 run in the X-axis direction, and term line TJ-1, AQ2 in the Y-axis direction.

T、が走っている。T is running.

このように、本実施例では、制御用配線がMOSトラン
ジスタ上を通るので、実装密度を高くすることができる
In this manner, in this embodiment, since the control wiring passes over the MOS transistor, the packaging density can be increased.

第10図は他の実施例を示すもので、A N Dマトリ
ックス回路を示す。ただし、タームTIのAND論理部
のみを示す0本AND論理部は、PMO3Po、Pt−
Pn−z+出力ドライバBFi及び負荷NMO3を構成
するNMOSNLoo+N Lol、 N Lazy 
N LO3から構成される。本実施例は、負荷MO8を
改良したもので、他の構成、動作については、@出の実
施例と同じであるので説明を割愛する。
FIG. 10 shows another embodiment, and shows an A N D matrix circuit. However, the 0 AND logic section showing only the AND logic section of term TI is PMO3Po, Pt-
Pn-z+NMOSNLoo+N Lol, N Lazy that configures the output driver BFi and the load NMO3
Consists of NLO3. This embodiment is an improved version of the load MO8, and the other configurations and operations are the same as the embodiment described above, so explanations will be omitted.

本実施例による負荷MO5は、ゲート電極が出力信号線
T% に接続され、互いにソース、ドレインが直列接続
され4連のN M OSから成る。出力信号線T、’ 
(73’1’  t/ベル電圧VOHはPMO5ト負荷
NMO3のレシオにより2〜3v程度になる。
The load MO5 according to this embodiment is composed of four NMOSs whose gate electrodes are connected to the output signal line T% and whose sources and drains are connected in series. Output signal line T,'
(73'1' t/bell voltage VOH is about 2 to 3 V depending on the ratio of PMO5 to load NMO3.

したがって、該NMO3のゲート化1の電圧レベルが2
〜3vに押えられ、該NMOSの抵抗が大きくなり、消
費直流電流を低減することができる。
Therefore, the voltage level of gated 1 of the NMO3 is 2.
~3V, the resistance of the NMOS increases, and the DC current consumption can be reduced.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ANDマトリックス、ORマトリック
スを互いに相補的MO8で形成でき、該両マトリックス
一体となったレイアウト構成が可能となるので、CMO
8構造のセルを使うP L Aを小形に形成できるとと
もに、DA (Desjg〜Automation)に
よるPLAマクロセルの展開生成が容易になる。特に、
全面ゲート敷詰め型ゲートアレイでPLAマクロセルを
形成するとき大きな効果がある。
According to the present invention, an AND matrix and an OR matrix can be formed using MO8s that are complementary to each other, and a layout configuration in which both matrices are integrated is possible.
It is possible to form a PLA using 8 cells in a small size, and it is easy to expand and generate a PLA macro cell using DA (Desjg~Automation). especially,
There is a great effect when a PLA macrocell is formed with a gate array with gates all over the surface.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理を示す回路図、第2図は従来例を
示すチップ平面図、第3図、第4図は基本セル例を示す
平面図、第5図は基本セルのパターン図、第6図は全面
ゲート敷詰め型デートアレイのチップ平面図、第7図は
本発明の一実施例を示す結線図、第8図は第7図を補足
するブロック図、第9図は第8図を補足するブロック図
、第10図は他の実施例を示す回路図である。 100・・・ANDマトリックス、101・・・ORマ
トリックス、201,203・・・出力ドライバブロッ
ク、202・・・負荷MOSブロック。
Fig. 1 is a circuit diagram showing the principle of the present invention, Fig. 2 is a chip plan view showing a conventional example, Figs. 3 and 4 are plan views showing basic cell examples, and Fig. 5 is a pattern diagram of the basic cell. , FIG. 6 is a chip plan view of a fully gated date array, FIG. 7 is a wiring diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a block diagram supplementing FIG. 7, and FIG. 8 is a block diagram supplementing FIG. 8, and FIG. 10 is a circuit diagram showing another embodiment. 100...AND matrix, 101...OR matrix, 201, 203...output driver block, 202...load MOS block.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、n本の正入力信号線と反転入力信号線と、少なくと
も1本の出力信号線と、電源線と前記出力信号線との間
に並列接続されたn本のPMOS(またはNMOS)ト
ランジスタと、前記出力線とグランドとの間に接続され
た抵抗素子または負荷MOSトランジスタとを具備し、
前記PMOS(またはNMOS)トランジスタのゲート
電極に対応する該入力信号線を開放状態で配列しておき
、必要に応じ配線層マスクで前記正・反転入力信号のい
ずれかと接続して論理プログラムを行うことを特徴とす
るプログラム可能なCMOSロジックアレイ。 2、特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、ソース
あるいはドレインを直列接続した少なくとも2連のPM
OSトランジスタと、ソースあるいはドレインを直列接
続した少なくとも2連のNMOSトランジスタを相対配
置してなる基本セルを規則的にチップ上に配置してなる CMOSゲートアレイを用いてロジックアレイ・マクロ
セルを構成すると共に該基本セル内PMOS、NMOS
トランジスタをそれぞれANDアレイ、ORアレイある
いは、ORアレイ、ANDアレイとして使用して形成す
ることを特徴とするプログラム可能なCMOSロジック
アレイ。 3、ANDアレイ及び。ORアレイをn本の正入力信号
線と反転入力信号線と、少なくとも1本の出力信号線と
、電源線と前記出力信号線との間に並列接続されたn本
のPMOS(またはNMOS)トランジスタと、前記出
力線とグランドとの間に接続された抵抗素子または負荷
MOSトランジスタとを具備し、前記PMOS(または
NMOS)トランジスタのゲート電極に対応する該入力
信号線を開放状態で配列しておき、必要に応じ配線層マ
スクで前記正・反転入力信号線のいずれかと接続して構
成すると共にX出力信号線数(ターム数)のPMOS(
またはNMOS)トランジスタと負荷抵抗素子で、OR
アレイを(ターム数)×(出力信号線数)のNMOS(
またはPMOS)トランジスタと負荷抵抗素子で形成す
ることを特徴とするプログラム可能なCMOSロジック
アレイ。 4、特許請求の範囲第3項記載のものにおいて、ソース
あるいはドレインを直列接続した、少なくとも2連のP
MOSトランジスタと、ソースあるいはドレインを直列
接続した少くとも2連のNMOSトランジスタを相対配
置して成る基本セルを規則的にチップ上に配置して成る
CMOSゲートアレイを用いてロジックアレイ・マクロ
セルを構成すると共に該基本セル内PMOS、NMOS
トランジスタをそれぞれANDアレイ、ORアレイある
いは、ORアレイ、NADアレイとして使用して形成す
ることを特徴とするプログラム可能なCMOSロジック
アレイ。
[Claims] 1. n PMOSs connected in parallel between n positive input signal lines, inverted input signal lines, at least one output signal line, a power supply line, and the output signal line. (or NMOS) transistor, and a resistance element or load MOS transistor connected between the output line and ground,
The input signal lines corresponding to the gate electrodes of the PMOS (or NMOS) transistors are arranged in an open state, and if necessary, connected to either of the positive or inverted input signals using a wiring layer mask to perform a logic program. A programmable CMOS logic array featuring: 2. In the product described in claim 1, at least two PMs whose sources or drains are connected in series
A logic array/macrocell is constructed using a CMOS gate array in which basic cells are regularly arranged on a chip, each consisting of an OS transistor and at least two NMOS transistors whose sources or drains are connected in series, and which are arranged relative to each other. PMOS, NMOS in the basic cell
A programmable CMOS logic array characterized in that it is formed using transistors as an AND array, an OR array, an OR array, and an AND array, respectively. 3.AND array and. An OR array includes n positive input signal lines, inverted input signal lines, at least one output signal line, and n PMOS (or NMOS) transistors connected in parallel between a power supply line and the output signal line. and a resistance element or a load MOS transistor connected between the output line and ground, and the input signal line corresponding to the gate electrode of the PMOS (or NMOS) transistor is arranged in an open state. , if necessary, connect it to either of the positive or inverted input signal lines using a wiring layer mask, and configure X output signal lines (number of terms) of PMOS (
or NMOS) transistor and load resistance element, OR
The array is (number of terms) x (number of output signal lines) NMOS (
A programmable CMOS logic array characterized in that it is formed by a PMOS (or PMOS) transistor and a load resistance element. 4. In the product described in claim 3, at least two Ps whose sources or drains are connected in series
A logic array/macrocell is constructed using a CMOS gate array in which basic cells each consisting of a MOS transistor and at least two NMOS transistors whose sources or drains are connected in series are arranged regularly on a chip. together with PMOS and NMOS in the basic cell
A programmable CMOS logic array characterized in that it is formed using transistors as an AND array, an OR array, an OR array, or a NAD array.
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JPS63108746A (en) * 1986-10-27 1988-05-13 Nec Corp Programmable logic array
JPH02164051A (en) * 1988-12-19 1990-06-25 Hitachi Ltd Semiconductor device

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JPS6057732A (en) * 1983-09-08 1985-04-03 Ricoh Co Ltd Two/four wire converting system

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