KR100222328B1 - Basic cell architecture for mask programmable gate array - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 게이트형 게이트 어레이 같은 금속 마스크 프로그램 가능한 게이트 어레이에 사용되는 고효율의 CMOS셀 구조에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 기본 셀에는 셋 이상의 크기의 N 채널 트랜지스터(24-35)와 셋 이상의 크기의 P 채널 트랜지스터(18-23, 36-41)가 사용된다. 큰 트랜지스터는 셀의 구동부(12)에 포함되고 작은 트랜지스터는 셀의 각 계산부(12)에 포함된다. 계산부와 구동부의 특정 트랜지스터와 계산부와 구동부의 장치에 의해 실리콘을 매우 효율적으로 사용할 수 있고 다양한 매크로셀을 형성할 수 있다.The present invention relates to a highly efficient CMOS cell structure for use in metal mask programmable gate arrays such as multiple gated gate arrays. In the basic cell according to the exemplary embodiment of the present invention, three or more N-channel transistors 24-35 and three or more P-channel transistors 18-23 and 36-41 are used. The large transistor is included in the driver 12 of the cell and the small transistor is included in each calculator 12 of the cell. The specific transistors of the calculator and driver and the devices of the calculator and driver can use silicon very efficiently and form various macrocells.
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
마스크 프로그램 가능한 게이트 어레이용 기본 셀 설계Base Cell Design for Mask-Programmable Gate Arrays
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
[관련 출원에 대한 참조][Reference to Related Application]
본 출원은 본문에서 참조로 포함된 Abbas E1 Game1 의 "BiCMOS 게이트 어레이용 기본 셀" 의 명칭으로 허여된 특허 제 5,055,716호와 계류중인 출원 제 07/524,183호에 관한 것이다.This application relates to pending patent application No. 5,055,716 and to pending application 07 / 524,183, entitled Abbas E1 Game1, "Basic Cell for BiCMOS Gate Array," incorporated herein by reference.
[발명의 분야][Field of Invention]
본 발명은 집적 회로에 관한 것으로, 특히 프로그램 가능한 게이트 어레이를 포함하는 응용 목적용 집적 회로에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to integrated circuits, and more particularly, to integrated circuits for application purposes that include programmable gate arrays.
[발명의 배경][Background of invention]
일반적으로 일백만개 이상의 트랜지스터를 포함하는 프로그램 가능한 게이트 어레이는 흔히 경제적인 응용 목적용 집적회로(ASIC)를 설계하는데 사용된다. 프로그램 가능한 게이트 어레이는 금속 마스크 프로그램 가능하거나 전기적으로 프로그램 가능하거나 레이저 프로그램 가능할 수도 있다. 마스크 프로그램 가능한 게이트 어레이의 경우에, 접속되지 않은 트랜지스터를 구비한 실리콘 다이는 마스터 슬라이스 또는 마스터 이미지로 명칭된다. 마스터 슬라이스를 변경하고자 하는 사용자는 매크로셀 라이브러리에 포함된 특정 논리 회로 구조(매크로셀)와 공지된 소프트웨어 프로그램을 사용하여 게이트 어레이내 트랜지스터들을 선택적으로 상호연결하여 ASIC를 만든다.In general, a programmable gate array containing more than one million transistors is often used to design economical integrated circuits (ASICs). The programmable gate array may be metal mask programmable, electrically programmable or laser programmable. In the case of a mask programmable gate array, a silicon die with unconnected transistors is termed a master slice or master image. A user who wishes to change the master slice creates an ASIC by selectively interconnecting the transistors in the gate array using a specific logic circuit structure (macrocell) included in the macrocell library and a known software program.
한 유형의 금속 마스크 프로그램 가능한 게이트 어레이의 경우에, 셀의 어레이는 각 셀이 다수의 접속되지 않은 소자들로 구성되는 칩 상에 형성된다. 일반적인 장치에 있어서, 각 셀에는 다양한 유형의 소자가 구비되어 있으므로 매크로셀의 설계자는 각 셀내의 또는 셀의 조합을 이용하여 여러 종류의 논리회로를 설계할 수 있다. 이상적으로는, 사용자가 최단 길이의 상호 연결도선을 이용하고 최소의 다이 면적을 이용하고 각 매크로셀의 고성능을 이루기 위한 다른 기법을 이용하여 다양한 매크로셀을 설계할 수 있도록 각 셀은 최적 갯수의 다양한 소자를 구비해야 한다.In the case of one type of metal mask programmable gate array, an array of cells is formed on a chip where each cell consists of a number of unconnected elements. In a general apparatus, since each cell includes various types of elements, the macrocell designer can design various types of logic circuits in each cell or by using a combination of cells. Ideally, each cell should be an optimal number of variations so that users can design different macrocells using the shortest interconnects, the smallest die area, and other techniques to achieve the high performance of each macrocell. The device must be provided.
프로그램 가능한 게이트 어레이 구조에서, CMOS 트랜지스터는 일반적으로 CMOS 장치의 저전력 소비에 따라 셀의 소자를 구비하는데, N 채널 MOSFET 와 P 채널 MOSFET 가 전력 공급단과 접지부 사이에 직렬로 접속된다. 이러한 CMOS 트랜지스터들이 게이트는 공통 접속되어 있으므로, 한 트랜지스터가 온 상태인 동안 다른 트랜지스터는 오프 상태가 됨으로써 전력 공급단과 접지부 사이에 저 임피던스 경로의 형성을 막아준다. 이러한 CMOS 트랜지스터는 다양한 매크로셀을 구성하는 구성요소로 사용될 수 있다.In a programmable gate array structure, CMOS transistors typically have cell elements in accordance with the low power consumption of CMOS devices, with N-channel MOSFETs and P-channel MOSFETs connected in series between the power supply and ground. Since the gates of these CMOS transistors are commonly connected, the other transistor is turned off while one transistor is on, thereby preventing the formation of a low impedance path between the power supply and ground. Such a CMOS transistor may be used as a component of various macrocells.
종래의 CMOS 게이트 어레이 셀은 제1도에 도시되어 있는데, 동일 크기의 다수의 N채널 트랜지스터(2)와 동일 크기의 다수의 P채널 트랜지스터(4)를 포함한다. 이러한 셀은 D형 플립플롭과 SRAM셀 같은 메모리 소자의 구현에는 불충분하며, 그 출력 구동 기능은 매우 제한되어 있다. 종래 기술의 셀에 일반적으로 사용되는 트랜지스터의 크기는 예컨대 하나 혹은 둘 정도의 적은 패아웃을 갖는 네트를 구동하기에는 불필요하게 크지만, 예컨대 5를 초과하는 팬 아웃을 갖는 네트를 구동하기에는 불충분하다. 적은 팬 아웃을 구동하기에 불필요하게 큰 트랜지스터의 크기의 결과는 논리 매크로셀의 비교적 큰 입력커패시턴스에의해 높은 동적 전력 방열과 클록 네트상의 고부하가 필요하지 않게 야기되는 점이다.A conventional CMOS gate array cell is shown in FIG. 1, which includes multiple N-channel transistors 2 of the same size and multiple P-channel transistors 4 of the same size. Such cells are insufficient for the implementation of memory devices such as D flip-flops and SRAM cells, and their output driving functions are very limited. The size of transistors commonly used in cells of the prior art is unnecessarily large to drive nets with one or two smaller outs, for example, but insufficient to drive nets with fan outs greater than five, for example. The result of an unnecessarily large transistor size to drive less fan out is that the relatively large input capacitance of the logic macrocell causes high dynamic power dissipation and high load on the clock net.
일반적인 트랜지스터는 5를 초과하는 팬아웃을 적절하게 구동하기에 너무 작으므로, 둘 이상의 매크로 셀이 평행하게 접속되어야 하거나 별도의 버퍼가 설계상에 포함되어야 한다. 그 결과 대형 매크로 셀은 칩 영역 이용도를 비효율적으로 야기시키고 상호연결 길이를 증가시킨다.Typical transistors are too small to adequately drive more than 5 fanouts, so two or more macro cells must be connected in parallel or a separate buffer must be included in the design. As a result, large macro cells cause inefficient chip area utilization and increase interconnect length.
종래 기술에서는 SRAM셀 구현의 효율을 향상시키기 위해 두개의 상이한 크기의 N채널 트랜지스터를 구비한 CMOS게이트 어레이 셀이 사용된다. 둘 중 작은 N채널 트랜지스터는 대체로 큰 N채널 트랜지스터의 1/3보다 작은 크기를 갖는다. 이러한 종래 기술의 셀은 다양한 기능을 수행하기 위해 작은 크기의 P채널 트랜지스터를 포함하기도 한다. 그러나, 그러한 셀에서는, 큰 트랜지스터는 적은 팬아웃의 네트를 구동하기에 여전히 불필요하게 크고 많은 팬아웃의 네트를 구동하기에 적합하지 않으며, 작은 트랜지스터는 거의 모든 네트를 구동하기에 적합하지 않다. 일반적으로, 많은 팬 아웃의 네트를 구동하는 종래 기술의 장치에서, 둘 이상의 매크로셀이 병렬로 접속되어야 하거나 별도의 버퍼가 구비되어야 한다.In the prior art, CMOS gate array cells having two different size N-channel transistors are used to improve the efficiency of SRAM cell implementation. The smaller N-channel transistors are generally smaller than one third of the larger N-channel transistors. Such prior art cells may also include small sized P-channel transistors to perform various functions. However, in such cells, large transistors are still unnecessarily suitable for driving large fanout nets, and small transistors are not suitable for driving almost all nets. In general, in prior art devices that drive many fan out nets, two or more macrocells must be connected in parallel or have separate buffers.
종래 기술에서, SRAM에 사용되는 소형 트랜지스터는 대체로 D플립플롭 같은 논리 매크로셀을 구현하는데는 사용되지 않으므로 이러한 논리 매크로셀에는 비효율적인 영역이 존재한다. 또한, 매크로셀의 입력커패시턴스는 일반적으로 불필요하게 높다.In the prior art, small transistors used in SRAMs are generally not used to implement logic macrocells such as D flip-flops, so there are areas of inefficiency in such logic macrocells. In addition, the input capacitance of the macrocell is generally unnecessarily high.
[발명의 개요][Overview of invention]
본문에서는 다수의 게이트형 게이트 어레이 같은 금속 마스크 프로그램 가능한 게이트 어레이에 사용되는 고효율의 CMOS셀 구조가 설명된다. 본 발명의 한 실시예에 따른 기본 셀에서, 셋 이상의 크기의 N채널 트랜지스터와 셋 이상의 크기의 P채널 트랜지스터가 사용된다. 큰 트랜지스터는 셀의 구동부에 포함되고 작은 트랜지스터는 셀의 계산부에 포한된다. 큰 트랜지스터는 많은 팬아웃의 네트를 구동하는데 사용되고 심지어는 논리 기능을 수행하며, 작은 트랜지스터는 SRAM셀 및 논리 기능을 구현하고 적은 팬아웃의 네트를 구동하는데 사용된다.This article describes a highly efficient CMOS cell structure for use in metal mask programmable gate arrays such as multiple gated gate arrays. In a basic cell according to an embodiment of the present invention, three or more sized N-channel transistors and three or more sized P-channel transistors are used. Large transistors are included in the drive of the cell and small transistors are included in the computation of the cell. Large transistors are used to drive many fanout nets and even perform logic functions, while small transistors are used to implement SRAM cells and logic functions and drive fewer fanout nets.
게산 및 구동부의 특정 트랜지스터와 계산 및 구동부의 트랜지스터의 배열은 실리콘을 매우 효과적으로 사용할 수 있게 하며 다양한 매크로 셀을 형성할 수 있게 한다.The arrangement of specific transistors in the summing and driving section and transistors in the calculating and driving section makes it possible to use silicon very effectively and form various macro cells.
[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]
제1도는 종래 기술의 기본 셀을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a basic cell of the prior art.
제2도는 마스크 프로그램 가능한 다수의 게이트 구조에서 양호한 셀에 대한 개략적인 기본 셀을 도시한 도면이다.2 shows a schematic base cell for a good cell in a plurality of mask programmable gate structures.
제3(a)도 및 제3(b)도는 제2도의 셀의 단일 계산부를 사용하여 구성된 SRAM을 도시한 도면이다.3 (a) and 3 (b) show an SRAM constructed using a single calculation unit of the cell of FIG.
제4도 내지 제7도는 제2도 및 제8도에 도시된 셀 구조와 배치도로 구현될 수 있는 다양한 논리 회로 또는 매크로 셀을 도시한 도면이다.4 through 7 illustrate various logic circuits or macro cells that may be implemented in the cell structures and layouts shown in FIGS. 2 and 8.
제8(a)도 및 제8(b)도는 마스크 프로그램 가능한 다수의 게이트 구조에서 계산 및 구동부의 샘플 타일을 도시한 도면이다.8 (a) and 8 (b) show the sample tiles of the calculation and driver in a plurality of mask programmable gate structures.
제9도는 제2도의 기본 셀 구조에서 단일 계산부의 바람직한 설계도이다.9 is a preferred design of a single calculation unit in the basic cell structure of FIG.
제10(a)도 내지 제10(c)도는 본 발명의 계산부와 관련하여 사용될 수 있는 구동부를 도시한 도면이다.10 (a) to 10 (c) show a drive unit that can be used in connection with the calculation unit of the present invention.
제11도는 본 발명에 따른 기본 셀을 도시한 도면이다.11 is a diagram illustrating a basic cell according to the present invention.
제12도는 게이트 어레이를 포한하는 ASIC 장치를 도시한 도면이다.12 illustrates an ASIC device including a gate array.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]Detailed Description of the Preferred Embodiments
본 발명의 양호한 실시예는 제2도에 도시되어 있는데, 단일의 마스크 프로그램 가능한 게이트 어레이 셀은 하나 이상의 계산부(6, 8, 10)를 포함할 수도 있으며, 구동부(12)를 포함하거나 한 구동부를 다른 셀과 함께 공유할 수도 있다. 제2도에 도시된 마스크 프로그램 가능한 게이트 어레이 셀은 상이한 세가지의 크기를 갖는 N채널 트랜지스터와 상이한 세가지의 크기를 갖는 P채널 트랜지스터를 포함한다. 대형 N 채널 트랜지스터(14,15)와 대형 P 채널 트랜지스터(16, 17)는 구동부(12)에 배치되며, 계산부(6, 8, 10)의 트랜지스터보다 넓은 채널폴을 갖는다. 중형 P채널 트랜지스터(18-23)와 중형 N채널 트랜지스터(24-29)는 대형 P 및 N 채널 트랜지스터(14-17)의 거의 절반의 크기를 갖는다. 소형 N 채널 트랜지스터(30-35)는 중형 P 및 N 채널 트랜지스터(18-29)의 크기의 약 1/2 및 1/3사이의 크기를 가지며, 소형 P채널 트랜지스터(36-41)는 소형 N 채널 트랜지스터(30-35)보다 작다. 양호한 실시예에서 사용되는 특정 채널 폭 및 길이(W/L)가 제2도에 도시되어 있다. 각 계산부(6, 8, 10)는 바람직하게는 동일하다.A preferred embodiment of the present invention is shown in FIG. 2, wherein a single mask programmable gate array cell may include one or more calculators 6, 8, 10, and may include a driver 12 or a driver. Can be shared with other cells. The mask programmable gate array cell shown in FIG. 2 includes N channel transistors having three different sizes and P channel transistors having three different sizes. The large N-channel transistors 14 and 15 and the large P-channel transistors 16 and 17 are disposed in the driver 12 and have a wider channel pole than the transistors of the calculators 6, 8, and 10. The medium P-channel transistors 18-23 and the medium N-channel transistors 24-29 are almost half the size of the large P and N channel transistors 14-17. The small N-channel transistors 30-35 are between about 1/2 and 1/3 the size of the medium P and N channel transistors 18-29, and the small P-channel transistors 36-41 are small N Smaller than the channel transistors 30-35. The specific channel width and length (W / L) used in the preferred embodiment is shown in FIG. Each calculation part 6, 8, 10 is preferably the same.
제2도에 도시된 실시예의 셀은 세 연산부(6, 8, 10)와 한 구동부(12)를 포함하고 있지만, 특정 갯수의 계산부 및 구동부는 단일 셀을 형성하기 위해 서로 근접하게 배치될 수 있다. 단일 계산부(6 또는 8 또는 10)는 두 중형 N채널 트랜지스터(예, 24, 25), 두 소형 N 채널 트랜지스터(예, 30, 31), 두 중형 P채널 트랜지스터(예, 18, 19) 및 두 소형 P 채널 트랜지스터(예, 36, 37)를 포함한다.The cell of the embodiment shown in FIG. 2 includes three arithmetic units 6, 8, 10 and one driver 12, but a certain number of calculators and drivers may be arranged in close proximity to one another to form a single cell. have. A single calculation section 6 or 8 or 10 comprises two medium N-channel transistors (e.g. 24, 25), two small N-channel transistors (e.g. 30, 31), two medium P-channel transistors (e.g. 18, 19) and Two small P-channel transistors (eg, 36, 37).
두 계산부의 소형 및 중형 트랜지스터는 여섯 개의 트랜지스터를 갖는 두 SRAM 셀을 구현하는데 사용될 수 있는데, 두 셀중 한 SRAM 셀은 제3(a)도에 도시되어 있다. 제3(a)도에서, 소형 P채널 트랜지스터(36, 37)는 CMOS인 버터(50, 52)의 풀 업 트랜지스터로 사용되며, 중형 N 채널 트랜지스터 (24, 25)는 인버터(50, 52)의 풀 다운 트랜지스터로 사용된다. 이는 제3(b)도에 도시되어 있는데, CMOS 인버터(50 또는 52)를 나타낸다. 소형 N 채널 트랜지스터(30, 31)는 제3(a)도의 SRAM에서 통과 트랜지스터로 사용된다.The small and medium transistors of the two calculators can be used to implement two SRAM cells with six transistors, one of which is shown in FIG. 3 (a). In FIG. 3 (a), the small P-channel transistors 36 and 37 are used as pull-up transistors of the butters 50 and 52 which are CMOS, and the medium N-channel transistors 24 and 25 are inverters 50 and 52. Used as a pull-down transistor. This is shown in FIG. 3 (b), which shows a CMOS inverter 50 or 52. The small N-channel transistors 30 and 31 are used as pass transistors in the SRAM of FIG. 3 (a).
제4도의 D플립플롭은 세 연산부를 갖는 제2도의 전체 셀을 사용하여 구성될 수 있다. 각 인버터는 중형 P 채널 트랜지스터(또는 하나의 소형 P 채널 트랜지스터와 병렬 연결된 중형 P 채널 트랜지스터)와 중형 N 채널 트랜지스터를 사용하여 형성된다. 제4도에 사용되는 다른 트랜지스터들은 상대적인 크기로 도시되어 있다.The D flip-flop of FIG. 4 may be constructed using the entire cell of FIG. 2 having three calculation units. Each inverter is formed using a medium P channel transistor (or a medium P channel transistor connected in parallel with one small P channel transistor) and a medium N channel transistor. Other transistors used in FIG. 4 are shown in relative magnitude.
적은 팬 아웃 네트(예, 하나 내지 두 네트)를 구동하기 위한 매크로셀은 단지 하나의 계산부만을 사용한 제5도의 NAND게이트 같이 중형 및 소형 트랜지스터만을 사용하여 구현될 수 있다. 제5도에서, 직렬 접속된 N 채널 트랜지스터(60, 62)는 중형이다. 소형 및 중형 P 채널 트랜지스터(64, 66)는 추가의 구동 기능을 위해 병렬로 접속되어 있다.Macrocells for driving fewer fan out nets (eg, one or two nets) can be implemented using medium and small transistors, such as the NAND gate of FIG. 5 using only one computational unit. In FIG. 5, the N-channel transistors 60 and 62 connected in series are medium. The small and medium P channel transistors 64, 66 are connected in parallel for additional drive functions.
보통의 팬 아웃 네트(예, 세개 내지 다섯개)를 구동하기 위한 매크로셀은 제6도의 4-입력 AND 게이트로 도시된 바와같이 대형 N 및 P 채널 트랜지스터(70, 72)처럼 구동부에서 논리 소자로 포함된 대형 N 및 P 채널 트랜지스터를 추가로 사용할 수도 있다.Macrocells for driving ordinary fan out nets (e.g., three to five) are included as logic elements in the drive, such as large N and P channel transistors 70 and 72, as shown by the four-input AND gate of FIG. Additional large N and P channel transistors may be used.
많은 팬 아웃 네트(예, 다섯개의 네트보다 많음)를 구동하기 위하여, 둘 이상의 구동부의 트랜지스터는 대형 트랜지스터(74-77)를 포함한 제7도에 도시된 바와같이 병렬로 존재할 수 있다.In order to drive many fan out nets (e.g., more than five nets), the transistors of two or more drives may be present in parallel as shown in FIG. 7, including large transistors 74-77.
도시된 바와 같이, 셀의 각 계산부에 포함되어 있는 특정 소자는 실리콘을 매우 효과적으로 사용한다. 논리 매크로셀을 구현하기 위해 소형 및 중형 트랜지스터를 사용함으로써 면적이 크게 감소되는 이외에, 이러한 트랜지스터를 사용함으로써 종래의 게이트 어레이에 비해 매크로 셀의 입력 용량 부하가 감소된다. 이는 특히 클록 네트상의 부하 및 동적 전력 방열을 감소하는데 유용하다.As shown, the specific elements included in each computation of the cell make use of silicon very effectively. In addition to the large reduction in area by using small and medium transistors to implement logic macrocells, the use of such transistors reduces the input capacitance load of the macro cells compared to conventional gate arrays. This is particularly useful for reducing the load on the clock net and dynamic power dissipation.
셀의 각 계산부의 소자들 간의 확산 접속부 및 폴리실리콘은 매크로셀을 형성하는 하나 이상의 셀 내의 트랜지스터들 간의 경로성(routability)을 보장하도록 선택된다. 이는 연산부의 트랜지스터 크기가 종래 게이트 어레이셀에서 보다 매우 작기 때문에 중용하게 여겨지는데, 이로 인해 셀의 트랜지스터들 간의 상호 접속이 더욱 어려워진다.The diffusion junctions and polysilicon between the elements of each computational section of the cell are chosen to ensure the routeability between the transistors in one or more cells forming the macrocell. This is considered important because the transistor size of the computational section is much smaller than in conventional gate array cells, which makes the interconnection between the transistors of the cell more difficult.
셀의 구동부의 갯수에 대한 계산부의 갯수는 사용 가능한 게이트의 밀도(즉, 단위 면적당 게이트의 수)를 최적화할 수 있도록 선택된다. 계산부 대 구동부의 비가 낮은 경우에는, 고구동의 장점이 있는 반면에 D플립플롭같은 큰 매크로셀과 SRAM 셀같이 저 구동 요구조건을 갖는 매크로 셀을 구현하면 면적을 낭비하게 된다. 반면에, 계산부 대 구동부의 비가 높은 경우에는, 저구동 매크로셀과 D 플립플롭을 구현하기에는 다소 효과적이지만 작은 매크로셀(예, 2-입력 게이트를 갖는 셀)과 고구동 매크로셀을 구현하기에는 효과적이지 않다. 셀의 계산부 대 구동부의 광학적 비는 목적 설계의 매크로셀 사용의 통계와 논리 매핑 방법에 의존한다.The number of calculations relative to the number of driving parts of the cell is chosen to optimize the density of available gates (ie, the number of gates per unit area). If the ratio of the computational unit to the driving unit is low, there is an advantage of high driving, while implementing a macro cell having a low driving requirement such as a large macro cell such as a D flip-flop and an SRAM cell wastes an area. On the other hand, when the ratio of the calculation unit to the driving unit is high, it is somewhat effective to implement a low driving macro cell and a D flip-flop, but is effective to implement a small macro cell (eg, a cell having a two-input gate) and a high driving macro cell. Is not The optical ratio of the cell's computational unit to the driver's depends on the statistics of the macrocell usage of the objective design and the logical mapping method.
실험적인 접근 방식을 사용하여, 본 출원인은 각 구동부에 대하 세 연산부의 비를 제2도에 도시한 바와 같이 최고의 면적 이용도를 얻을 수 있도록 결정하였다. 그러나, 목적 설계의 매크로셀 이용 통계가 변경되면 최적비가 변경된다. 사실, 동일 마스타 이미지에 대해 하나 이상의 비를 사용하는 것이 유용하기도 하다. 이는 제8(a)도 및 제8(b)도에 도시되어 있는데, 제8(a)도는 하나의 구동부(예, 83)에 관련되는 세 계산부(예, 80, 81, 82)를 갖는 균일한 마스타 이미지를 도시하고, 제8(b)도는 단일 구동부(예, 90 또는 91 각각)에 관련되는 네 계산부(예, 84-87)나 두 계산부(예, 88, 89)를 갖는 비균일 마스타 이미지를 도시한다.Using an experimental approach, we determined the ratio of the three computational units for each drive to achieve the best area utilization as shown in FIG. However, if the macrocell usage statistics of the target design change, the optimal ratio changes. In fact, it is useful to use more than one ratio for the same master image. This is illustrated in Figs. 8 (a) and 8 (b), wherein Fig. 8 (a) has three calculation units (e.g. 80, 81, 82) associated with one drive unit (e.g. 83). Figure 8 (b) shows a uniform master image, with figure 8 (b) having four calculations (e.g. 84-87) or two calculations (e.g. 88, 89) associated with a single drive (e.g. 90 or 91 respectively). Show non-uniform master image.
제2도에 도시된 각 계산부의 양호한 배치도가 제9도에 도시되어 있다. 제9도의 트랜지스터는 제2도의 계산부의 트랜지스터와 일치하도록 명칭이 붙여진다. 제9도에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(18, 36, 24)를 제어하기 위해 단일 폴리실리콘 게이트(100)가 사용되고, 트랜지스터(19, 37, 25)를 제어하기 위해 단일 폴리실리콘 게이트(102)가 사용된다. 별도의 게이트(104, 106)는 N채널 트랜지스터(30, 31)를 제어하여 제3도의 SRAM에 사용되는 통과 트랜지스터(30, 31)처럼 이들 트랜지스터들이 독립적으로 동작할 수 있게 한다. 여러 트랜지스터들의 N 및 P형 소스/드레인 확산부는 제9도에서 빗금영역으로 도시되어 있다. 도시된 바와같이, 중형 및 소형 P 채널 트랜지스터의 중심 확산부는 확산된 P형 커넥터부(110)에 의해 공통 제조된다.A preferred layout of each calculation unit shown in FIG. 2 is shown in FIG. The transistor in FIG. 9 is named so as to match the transistor in the calculation section in FIG. As shown in FIG. 9, a single polysilicon gate 100 is used to control transistors 18, 36, 24, and a single polysilicon gate 102 to control transistors 19, 37, 25. Is used. Separate gates 104 and 106 control the N-channel transistors 30 and 31 to allow these transistors to operate independently, like the pass transistors 30 and 31 used in the SRAM of FIG. N and P type source / drain diffusions of the various transistors are shown as hatched regions in FIG. As shown, the central diffusions of the medium and small P-channel transistors are commonly manufactured by the diffused P-type connector portion 110.
제9도에 구조는 공지된 종래 기법으로 형성될 수 있다.The structure in FIG. 9 can be formed by known conventional techniques.
제2도의 구동부(12)의 대형 P채널 트랜지스터를 NPN 쌍극성 트랜지스터로 대체함으로써, BiNMOS 형 구동기가 매크로셀의 출력단에 부가되어 성능을 크게 향상할 수 있다.By replacing the large P-channel transistor of the driver 12 of FIG. 2 with an NPN bipolar transistor, a BiNMOS driver is added to the output terminal of the macrocell, which can greatly improve performance.
완전 BiCMOS 버퍼를 구현하기 위해 두개의 NPN 쌍극성 소자를 포함하는 구동부나 상보형 BiCMOS 버퍼를 구현하기 위해 하나의 NPN 쌍극성 트랜지스터와 하나의 PNP 쌍극성 트랜지스터를 포함하는 구동부가 설명된 계산부와 사용될수도 있다. 제10(a)도 내지 제10(c)도는 본 발명의 셀에서 이용될 수 있는 구동부의 세 실례를 도시한다.A driver comprising two NPN bipolar elements to implement a full BiCMOS buffer or a driver comprising one NPN bipolar transistor and a PNP bipolar transistor to implement a complementary BiCMOS buffer will be used with the described calculations. It may be. 10 (a) to 10 (c) show three examples of a drive that can be used in the cell of the present invention.
본 명세서에서 서술되는 기본 셀은 제11도에 설먕되어 있는데, 소형 및 중형 트랜지스터를 포함하는 하나 이상의 계산부와 대형 트랜지스터 및/ 또는 쌍극성 트랜지스터를 포함하는 하나 이상의 구동부를 본질적으로 포함한다. 제11도의 셀의 구동부가 제거되고 계산부의 트랜지스터가 더 큰 부하를 구동하기 위해 다소 크게 제조된다면, 그 결과의 셀은 매우 바람직해질 것이다.The basic cell described herein is set forth in FIG. 11 and essentially comprises one or more calculators including small and medium transistors and one or more drivers including large transistors and / or bipolar transistors. If the driver of the cell of FIG. 11 is removed and the transistor of the calculator is made somewhat larger to drive a larger load, the resulting cell would be highly desirable.
제12도는 제2도, 제8도 및 제11도의 셀과 같은 셀로 구성된 어레이(124)를 포함하는 ASIC(120)를 도시하는데, 이는 금속화될 수도 있고 또는 금속화되지 않을 수도 있다. 이 ASIC에서, 어레이(124)외부의 칩 영역은 어레이(124)와 상호 작용하도록 접속된 다른 회로를 포함할 수 있다. ASIC(120)는 다수의 어레이(124)를 포함하기도 한다.FIG. 12 shows an ASIC 120 comprising an array 124 composed of cells such as the cells of FIGS. 2, 8, and 11, which may or may not be metalized. In this ASIC, the chip region outside the array 124 may include other circuitry connected to interact with the array 124. ASIC 120 may also include multiple arrays 124.
본 명세서에서 설명되는 계산부와 특허 제 5,055,716호로 허여된 본인의 출원 제07/524,183호에 주로 설명된 계산부의 주 차이점은 : 1) 각 계산부의 소형 P 채널 트랜지스터의 첨가 : 2) 중형 P 채널 트랜지스터가 소형 N 채널 트랜지스터보다 더 작은 전류 처리 기능을 갖는 점을 요구하지 않는 것 : 3)각 계산부의 크기의 감소 : 및 4) 폴리실리콘 및 확산 예비 접속의 상세함에 있다.The main differences between the computational unit described herein and the computational unit mainly described in my application No. 07 / 524,183 issued to patent 5,055,716 are: 1) addition of small P channel transistors in each computational unit: 2) medium P channel transistors Does not require that it has a smaller current processing capability than a small N-channel transistor: 3) reduction in the size of each computational section, and 4) details of polysilicon and diffusion preliminary connections.
본 발명의 특정 실시예에 대해 도시되고 설명되어 있지만, 당업자라면 본 발명을 이탈함이 없이 변경 및 수정이 가능하며 첨부된 청구범위는 상기 범주내에 있으며 본 발명의 사상 및 범주에 따라 변경 및 수정될 수 있다는 것을 잘 이해할 것이다.While specific embodiments of the invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that changes and modifications can be made without departing from the invention and the appended claims are within the scope and modifications and variations of the invention in accordance with the spirit and scope of the invention. I understand that you can.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (3)
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US717,140 | 1991-06-18 | ||
US07/717,140 US5289021A (en) | 1990-05-15 | 1991-06-18 | Basic cell architecture for mask programmable gate array with 3 or more size transistors |
PCT/US1992/005003 WO1992022924A1 (en) | 1991-06-18 | 1992-06-11 | Basic cell architecture for mask programmable gate array |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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KR1019930703905A KR100222328B1 (en) | 1991-06-18 | 1992-06-11 | Basic cell architecture for mask programmable gate array |
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-
1992
- 1992-06-11 KR KR1019930703905A patent/KR100222328B1/en not_active IP Right Cessation
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