明 細 書 回路レイァゥ ト構造 技術分野 Description Circuit layout structure Technical field
本発明は、 回路レイアウ ト構造に関し、 特に トランジスタペアのマッチング特 性を向上させた回路レイァゥ ト構造に関する。 背景技術 The present invention relates to a circuit layout structure, and more particularly to a circuit layout structure with improved transistor pair matching characteristics. Background art
トランジスタ間の精密なマッチングは、 カレン トミ ラー回路や差動アンプの構 成にとって重要である。 特に、 この精密なマッチングは、 低オフセッ トのォペア ンプを得るための助けとなる。 Precise matching between transistors is important for the construction of current mirror circuits and differential amplifiers. In particular, this precise matching helps to obtain a low offset op amp.
最も よ く 使われているマ ッチング技術は、 共通中心点型 レイ ァ ゥ ト構造 (Common-Centroid Layout Configuration) である。 これ iこつレヽて(ま次の文献 こ 記載されている。 The most commonly used matching technique is the Common-Centroid Layout Configuration. This is described in the following document.
マオ一フエング ラ ン, ァユルクマル タミネディ及びラ ンダール ガイア 「マッチング特性向上のためのカレン トミ ラーレイアウ ト戦略」 アナログ イ ン テグレーテッ ド サーキッッ アン ド シグナル プロセッシング 第 2 8卷、 9一 2 6頁、 2 0 0 1年 7月 Mao Feng Lang, Ayuruku Marta Minedy and Landar Gaia “Current Mirror Layout Strategy for Improving Matching Characteristics” Analog Integrated Circuit Signal Processing Vol. 28, pp. 9-126, 200 July
( Mao-Feng Lan, Anikumar Tammineedi and Randal 1 Geiger, Current Mirror Layout Strategies for Enhanced Matching Performance , Analog Integrated Circuits and Siganl Processing, Vol28, PP.9-26, July 2001) (Mao-Feng Lan, Anikumar Tammineedi and Randal 1 Geiger, Current Mirror Layout Strategies for Enhanced Matching Performance, Analog Integrated Circuits and Siganl Processing, Vol. 28, PP. 9-26, July 2001)
以下、 共通中心点型レイアウ ト構造について説明する。 第 5図は、 共通中心点 型レイァゥ 卜スキームを示す図である。 第 6図は第 5図の等価回路を示す図であ る。 M l , M 2はマッチングがと られるべき MO S電界効果型 トランジスタであ
る。 トランジスタ M l はサブトランジスタ M S 1 1及ぴ MS 2 1 に分割され、 同 様に トランジスタ M 2はサブトランジスタ MS 2 1及ぴ MS 2 2に分割されてい る。 Hereinafter, the common center point type layout structure will be described. FIG. 5 is a diagram showing a common center point type layout scheme. FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit of FIG. Ml and M2 are MOS field-effect transistors to be matched. You. Transistor Ml is divided into sub-transistors MS11 and MS21, and transistor M2 is similarly divided into sub-transistors MS21 and MS22.
第 5図に示すよ う これらのサブ トランジスタは共通の中心点 Pを有するため、 共通中心点型レイアウ ト構造と呼ばれている。 また、 第 6図に示すよ うに、 サブ トランジスタ MS 1 1及び MS 2 1 の各ゲー ト、 各 ドレイン、 各ソースは共通に 接続されて トランジスタ M lを構成し、 同様に、 サブ トランジスタ M S 2 1及び M 2 S 2の各ゲー ト、 各 ドレイ ン、 各ソースは共通に接続されて トランジスタ M As shown in FIG. 5, since these sub-transistors have a common center point P, they are called a common center point type layout structure. As shown in FIG. 6, the gates, drains, and sources of the sub-transistors MS 11 and MS 21 are connected in common to form a transistor Ml. Similarly, the sub-transistor MS 21 And each gate, each drain, and each source of M 2 S 2 are connected in common to form a transistor M
2を構成している。 Make up two.
ところで、 以下に掲げる トランジスタのマッチングに関する文献及びプロセス に依存したレイァゥ ト構造を参照する と、 様々なレイアウ トの トランジスタがモ デル化されている。 By the way, referring to the following literature on transistor matching and a layout structure depending on a process, transistors of various layouts are modeled.
エミ . ジエイ , ェム ペルグロム, エー . シ一 ' ジエイ ドウイ ンマイジエル 及びエー . ピー ' ジー ウエルバース ΓΜΟ S トランジスタのマッチング特性」 アイ . ィー . ィー . ィー ジエイ . エス . エス . シー S C— 2 4卷、 1 4 3 3 一 1 4 3 9頁、 1 9 8 9年 E. M. J., E. M. Perglom, A. S. 'J. D. Win-Meijer and A.P.'. G. Welvers. Matching Characteristics of S Transistors "I.G.G.S.S.S.S.C. 2 4 volumes, 1 4 3 3 1 1 4 3 9 pages, 1 9 8 9 years
(M. J. M. Pelgrom, A. C. J. Duinmai jer and A. P. G. Welbers, Matching properties of MOS transistors" IEEE JSSC, Vol. sc-24, PP.1433-1439, 1989. (M.J.M.Pelgrom, A.C.J.Duinmai jer and A.P.G.Welbers, Matching properties of MOS transistors "IEEE JSSC, Vol.sc-24, PP.1433-1439, 1989.
そのよ うなデパイスの等価的なしきい値電圧は同文献によれば次式で与えられる c
Its good UNA equivalent threshold voltage of Depaisu is given by: According to the literature c
' ActiveArea '' ActiveArea
ここで、 Active Area とはサブ トランジスタの活性化領域、 つまり電流が流れ るチャネル領域を意味している。 VT ( X , y ) は x, y座標に依存した局所的 なしきい値電圧であり、 これを活性化領域に!:つて面積分してその平均値を求め ている。
また、 しきい値電圧はプロセス上の理由からウェハーの面内で場所によって変 化しており、 このしきい値電圧の変化を、 第 5図中に示す原点 Oからの勾配振幅 (gradient amplitude) a及び勾酉 3方 ¼角 (gradient dir ect i on) 0 を辱入すること でモデル化することができる。 - そこで、 このようなしきい値電圧モデルを上記のサブ トランジスタ MS 1 1 , MS 1 2 , M S 2 1 , M S 2 2に適用してそれぞれに対応する しきい値 VT 1 1 , Here, the active area means the active region of the sub-transistor, that is, the channel region through which current flows. V T (X, y) is a local threshold voltage depending on the x and y coordinates, and this is set as the active region! : The average value is calculated for each area. In addition, the threshold voltage varies depending on the location in the plane of the wafer for process reasons, and the change in the threshold voltage is represented by the gradient amplitude a from the origin O shown in FIG. And the model can be modeled by humiliating the three-dimensional 酉 angle (gradient directory) 0. -Therefore, such a threshold voltage model is applied to the above sub-transistors MS 11, MS 12, MS 21, and MS 22, and the corresponding thresholds V T 1 1 ,
VT α 2 , VT 2! , VT 2 2を求めることができる。 V T α 2, V T 2! , V T 22.
まず、 サブ トランジスタ MS 1 1 のしきい値 VT i iについては次式で与えられ る。 a cos 0)]x\dW]x[dL] First, Ru is given by the following equation for the threshold V T ii sub transistor MS 1 1. a cos 0)] x \ dW] x [dL]
MS11: 】 = ( + M) MS11:] = (+ M)
W xL。 W xL.
Ws Ls W s L s
Ws Ls W s L s
3Ws ί 4£ +d +4Lsd2 - L ' d2 一 2Lsd2 3W s ί 4 £ + d + 4L s d 2 -L 'd 2 1 2L s d 2
VTLS +acos9\ s +d, V T L S + acos9 \ s + d,
2 Two
TU TU
3WV 3 3W V 3
cos0 + '+ dつ sin0 同様にして、 サプトランジスタ M S 1 2のしきい値 VT 1 2については次式で与 えられる。 cos0 + '+ d one sin0 similarly, Erareru given by the following equation for the threshold V T 1 2 of the supplicant transistor MS 1 2.
MS12: VTn =VT +— cos0 +—asm0 MS12: V Tn = V T + — cos0 + —asm0
ム 同様にして、 サブトランジスタ M S 2 1 のしきい値 VT 2 1については次式で与 えられる。 Similarly, the threshold value V T 21 of the sub-transistor MS 21 is given by the following equation.
MS21: νΤ2 = ΫΤ + \ GOSO +— ύηθ MS21 : ν Τ2 = Ϋ Τ + \ GOSO + — ύηθ
2 同様にして、 サブトランジスタ MS 2 2のしきい値 VT 2 2については次式で与 えられる。 2 In the same manner, the sub-transistors MS 2 2 threshold V T 2 2 is given by the following equation Erareru.
3LC 3L C
MS22: VT22 = VT +—a cosO + a\ MS22: V T22 = V T +-a cosO + a \
2 上述の数式において、 d 1 は隣接するサブ トランジスタの ドレイ ン (ソース) 間の距離、 d 2は隣接するサブ トランジスタ間のゲー ト間の距離、 Wsはサブ ト
ランジスタのゲー ト幅、 L sはサブ トランジスタのゲー ト長である。 2 In the above equation, d 1 is the distance between the drains (sources) of adjacent sub-transistors, d 2 is the distance between the gates of adjacent sub-transistors, and W s is the sub-total Gate width of the transistor, L s is the gate length of the sub-transistors.
2 つの ト ラ ンジス タ M l , M 2 の ミ スマ ッ チ百分率エ ラー ( mismatch percentage error) [ Ρ Μ α ] は次式で定義される。 Two preparative La Njisu motor M l, the Mi Suma pitch percentage error M 2 (mismatch percentage error) [ Ρ Μ α] is defined by the following equation.
ΡΜλ =Ιμ2一1 M1 xlOO ΡΜ λ = Ιμ2-1 M1 xlOO
J Ml J Ml
ここで、 I M1 は トランジスタ M 1 を流れる電流、 I M2は トランジ'スタ M 2を流 れる電流である。 発明の開示 Here, I M1 is a current flowing through the transistor M 1, and I M2 is a current flowing through the transistor M 2. Disclosure of the invention
ある特定の回路設計では、 上記のよ うな 1つのペアを構成する 2つの トランジ スタ M l , M 2間のマッチングに加えて、 2つの トランジスタペアをマッチング させることが重要になる。 いま、 トランジスタ ' ペア (M l , M 2 ) と他の トラ ンジスタ ' ペア (M 3 , M 4 ) をマッチングさせる必要がある とする。 すると、 次式のミ スマッチ百分率エラー (.mismatch percentage error) [ PM2] カ 定義 される。 In a particular circuit design, it is important to match two transistor pairs in addition to the matching between the two transistors Ml and M2 that make up one pair as described above. Now, suppose that it is necessary to match the transistor 'pair (Ml, M2)' with another transistor 'pair (M3, M4). Then, the following equation of mismatch percentage error (.mismatch percentage error) is [PM 2] mosquitoes definition.
PM, = ( 4 - 3 ) - ( 2 - 1 ) X 100 ここで、 I M1 は トランジスタ M 1 を流れる電流、 I M2は トランジスタ M 2を流 れる電流である。 I M3は トランジスタ M 3 を流れる電流、 I M4は トランジスタ M 4を流れる電流である。 PM, = (4 - 3) - (2 - 1) X 100 where, I M1 is the current flowing through the transistors M 1, I M2 is a current flowing the transistor M 2. I M3 is the current flowing through transistor M 3, and I M4 is the current flowing through transistor M 4.
そこで本発明は、 ミ スマッチ百分率エラー [PM2] を低くすると共に、 ミス マッチ百分率エラー [ΡΜι] も小さ くする回路レイアウ トを提供するものであ る。 例えば、 トランジスタ ' ペア (M l, M 2 ) のミスマッチを トランジスタ ' ペア (M 3 , M 4 ) のミスマッチにマッチングさせる。 これに加えて、 トランジ スタ M l を トランジスタ M 2にマッチングさせ、 トランジスタ M 3を トランジス
タ M 4にマッチングさせる。 また、 トランジスタ M 3 を トランジスタ M l にでき るだけマッチングさせ、 トランジスタ M 4を トランジスタ M 2にできるだけマツ チングさせるものである。 Therefore, the present invention provides a circuit layout that reduces the mismatch percentage error [PM 2 ] and also reduces the mismatch percentage error [ΡΜι]. For example, the mismatch of the transistor 'pair (Ml, M2) is matched with the mismatch of the transistor' pair (M3, M4). In addition, transistor Ml is matched to transistor M2 and transistor M3 is connected to transistor M2. Match to M4. Further, the transistor M3 is matched with the transistor Ml as much as possible, and the transistor M4 is matched with the transistor M2 as much as possible.
本発明の特徴構成は、 第 1 の トランジスタ、 第 2の トランジスタ、 第 3 の トラ ンジスタ及ぴ第 4の トランジスタが、 全体と して 4行 4列のマ ト リ ックスに配置 された 1 6個のサブ トランジスタから成る回路レイァゥ ト構造であって、 The present invention is characterized in that a first transistor, a second transistor, a third transistor, and a fourth transistor are arranged in a matrix of four rows and four columns as a whole. A circuit layout structure comprising:
前記第 1 の トランジスタは、 第 1行第 2列、 第 2行第 1列、 第 3行第 4列及ぴ 第 4行第 3列に配置されたサブ トランジスタから構成され、 The first transistor includes sub-transistors arranged in a first row and a second column, a second row and a first column, a third row and a fourth column, and a fourth row and a third column.
前記第 2の トランジスタは、 第 1行第 1列、 第 2行第 2列、 第 3行第 3列及び 第 4行第 4列に配置されたサブ トランジスタから構成され、 The second transistor includes sub transistors arranged in a first row and a first column, a second row and a second column, a third row and a third column, and a fourth row and a fourth column,
前記第 3の トランジスタは、 第 1行第 4列、 第 2行第 3列、 第 3行第 2列及び 第 4行第 1列に配置されたサブ トランジスタから構成され、 The third transistor includes sub-transistors arranged in a first row and a fourth column, a second row and a third column, a third row and a second column, and a fourth row and a first column.
前記第 4の トランジスタは、 第 1行第 3列、 第 2行第 4列、 第 3行第 1列及び 第 4行第 2列に配置されたサブ トランジスタから構成されることである。 The fourth transistor is composed of sub-transistors arranged in a first row and third column, a second row and fourth column, a third row and first column, and a fourth row and second column.
図面の簡単な説明 BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
第 1図は本発明の実施形態に係るマルチプル一ペア ' マッチング ' レイアウ ト 構造を示す平面図であり、 第 2図は本発明の実施形態に係るマルチプル一ペア · マッチング . レイアウ ト構造の等価回路図であり、 第 3図はシミ ュ レーショ ンに 用いた回路の回路図であり、 第 4図はシミ ュ レーショ ンの結果を示す図であり、 第 5図は共通中心点型レイアウ トスキームを示す平面図であり、 第 6図は共通中' 心点型レイァゥ トスキームの等価回路図である。 発明を実施するための最良の形態
次に本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 第 1 図は マノレチプノレーペア 'マッチング ' レイァゥ 卜構造 (Multiple-Pair Matching layout configuration) を示す図であり、 第 2図は第 1図の等価回路を示す図である。 M 1 , M 2 , M 3 , M 4が、 マッチングされるべき MO S電界効果型 トランジスタ である。 トランジスタ M l , M 2 , M 3 , M 4は、 それぞれが以下で説明する 4 つのサブ トランジスタで構成され、 第 1 図に示すよ うに、 全体と して 4行 4列の マ ト リ クスを構成している。 FIG. 1 is a plan view showing a multiple-pair 'matching' layout structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit of a multiple-pair matching. Layout structure according to an embodiment of the present invention. Fig. 3 is a circuit diagram of the circuit used for the simulation, Fig. 4 is a diagram showing the result of the simulation, and Fig. 5 is a common center point type layout scheme. FIG. 6 is a plan view, and FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a common center-point type rate scheme. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a multiple-pair matching layout configuration, and FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of FIG. M 1, M 2, M 3, and M 4 are the MOS field effect transistors to be matched. Each of the transistors M l, M 2, M 3, and M 4 is composed of four sub-transistors described below, and as shown in FIG. 1, a matrix having a total of 4 rows and 4 columns is formed. Make up.
メイン トランジスタである第 1 の トランジスタ M l は 4個のサブ トランジスタ M i l , MS 1 2 , M S 1 3 , M S 1 4に分割されている。 サブ トランジスタ M 1 1 は第 1行第 2列に配置され、 サブ トランジスタ M S 1 2は第 2行第 1列に配 置され、 サブ トランジスタ M S 1 3は第 3行第 4列に配置され、 サブ トランジス タ MS 1 4は第 4行第 3列に配置されている。これらのサブ トランジスタ M l 1 , M S 1 2 , MS 1 3 , M S 1 4は各ゲー ト、 各 ドレイン、 各ソースが共通に接続 され、 第 1 の トランジスタ M l を形成している。 The first transistor Ml, which is the main transistor, is divided into four sub transistors Mil, MS12, MS13, and MS14. The sub-transistor M 11 is arranged in the first row and the second column, the sub-transistor MS 12 is arranged in the second row and the first column, the sub-transistor MS 13 is arranged in the third row and the fourth column, Transistor MS14 is arranged in the fourth row and the third column. These gates, drains and sources of the sub-transistors Ml 1, Ms 12, MS 13 and Ms 14 are connected in common to form a first transistor Ml.
同様に、 メイン トランジスタである第 2の トランジスタ , M 2 も 4個のサブ トラ ンジスタ M S 2 1 , M S 2 2 , M S 2 3 , M S 2 4に分割されている。 サブ トラ ンジスタ M 2 1 は第 1行第 1列に配置され、 サブ トランジスタ MS 2 2は第 2行 第 2列に配置され、 サブ トランジスタ M S 2 3は第 3行第 3列に配置され、 サブ トランジスタ M S 2 4は第 4行第 4列に配置されている。 そして、 これらのサブ トランジスタは各ゲー ト、 各 ドレイ ン、 各ソースは共通に接続され、 第 2の トラ ンジスタ M 2を形成している。 Similarly, the second transistor, M 2, which is the main transistor, is also divided into four sub-transistors, M S 21, M S 22, M S 23, and M S 24. The sub-transistor M 21 is arranged in the first row and first column, the sub-transistor MS 22 is arranged in the second row and second column, the sub-transistor MS 23 is arranged in the third row and third column, The transistor MS24 is arranged in the fourth row and the fourth column. These gates, drains, and sources of these sub-transistors are connected in common to form a second transistor M2.
同様に、 メイン トランジスタである第 3の トランジスタ M 3 も 4個のサブ トラ ンジスタ M S 3 1 , MS 3 2 , M S 3 3 , M S 3 4に分割されている。 サブ トラ ンジスタ M 3 1 は第 1行第 4列に配置され、 サブ トランジスタ M S 3 2は第 2行 第 3列に配置され、 サブ トランジスタ MS 2 3は第 3行第 2列に配置され、 サブ
トランジスタ M S 3 4は第 4行第 1列に配置されている。 そして、 これらのサブ トランジスタは各ゲー ト、 各ドレイン、 各ソースは共通に接続され、 第 3の トラ ンジスタ M 3を形成している。 Similarly, the third transistor M 3, which is the main transistor, is also divided into four sub-transistors MS 31, MS 32, MS 33, and MS 34. The sub-transistor M 31 is arranged in the first row and the fourth column, the sub-transistor MS 32 is arranged in the second row and the third column, the sub-transistor MS 23 is arranged in the third row and the second column, Transistor MS34 is arranged in the fourth row and the first column. These gates, drains, and sources of these sub-transistors are commonly connected to form a third transistor M3.
同様に、 メイン トランジスタである第 4の トランジスタ M4 も 4個のサブ トラ ンジスタ M S 4 1 , M S 4 2 , M S 4 3 , M S 4 4に分割されている。 サブ トラ ンジスタ M 4 1 は第 1行第 3列に配置され、 サブ トランジスタ M S 4 2は第 2行 第 4列に配置され、 サブ トランジスタ M S 4 3は第 3行第 1列に配置され、 サブ トランジスタ M S 4 4は第 4行第 2列に配置されている。 そして、 これらのサブ トランジスタは各ゲー ト、 各ドレイン、 各ソースは共通に接続され、 第 2の トラ ンジスタ M 2を形成している。 これら 1 6個のサブ トランジスタは、 全て Nチヤ ネル型 MO S トランジスタ (又は、 全て Pチャネル型 MO S トランジスタ) であ る。 Similarly, the fourth transistor M4, which is the main transistor, is also divided into four sub-transistors MS41, MS42, MS43, and MS44. The sub-transistor M 41 is arranged in the first row and third column, the sub-transistor MS 42 is arranged in the second row and fourth column, the sub-transistor MS 43 is arranged in the third row and first column, Transistor MS44 is arranged in the fourth row and the second column. These sub-transistors have their gates, drains, and sources connected in common to form a second transistor M2. These 16 sub-transistors are all N-channel MOS transistors (or all P-channel MOS transistors).
1 6個のサブ トランジスタは、以下の 4つのセルに属すると見ることもできる。 第 1 のセル C 1 は、 サブ トランジスタ M S 2 1 , MS 1 1 , M l 2 , MS 2 2に よって構成されている。 第 2のセル C 2は、 サブ トランジスタ M S 4 1 , M S 3 1 , M 3 2 , M S 4 2によって構成されている。 第 3のセル C 3は、 サブ トラン ジスタ M S 4 3 , M S 3 3 , M S 3 4 , M S 4 4によって構成されている。 第 4 のセル C 4は、 サブ トランジスタ M S 2 3 , M S 1 3 , MS 1 4 , M S 2 4 によ つて構成されている。 The 16 sub-transistors can be seen as belonging to the following four cells. The first cell C 1 is composed of sub-transistors MS 21, MS 11, M 12, and MS 22. The second cell C 2 is constituted by sub-transistors MS 41, MS 31, MS 32, MS 42. The third cell C3 is composed of sub-transistors MS43, MS33, MS34, and MS44. The fourth cell C4 is composed of sub-transistors MS23, MS13, MS14, MS24.
次に、 前述したしきい値電圧モデルを上記の 1 6個のサブトランジスタに適用 すると、 各サブ トランジスタのしきい値は以下の式で与えられる。 第 1図におい て、 原点 0、 勾配振幅 0;及ぴ勾配方位角 0 が定義されている。
W f5L Next, when the above-described threshold voltage model is applied to the above 16 sub-transistors, the threshold value of each sub-transistor is given by the following equation. In FIG. 1, the origin 0, the gradient amplitude 0, and the gradient azimuth 0 are defined. W f5L
MS 12 : VTU =VT +— cosO + a - '^- + d2 +d3 sin0 MS 12: V TU = V T +-cosO + a-'^-+ d 2 + d 3 sin0
W 1L W 1L
MS21: VT2l =VT +-^- cos0 + a - + 2d2 +d3 sin^ MS21 : V T2l = V T +-^-cos0 + a-+ 2d 2 + d 3 sin ^
V V
MS22: VT22 + d2+d3 si 0
MS22: V T22 + d 2 + d 3 si 0
5WV 3 5W V 3
MS23: VT23 =VT + + 2d, cosO + sm0 MS23: V T23 = V T + + 2d, cosO + sm0
d3 sin (9 d 3 sin (9
sin sin
(9
L MS34: Fr34 = r +— or COS 1 +—a sin Θ (9 L MS34: F r34 = r + — or COS 1 + —a sin Θ
MS41: Fr41 + 2d2 + d3 sm0
d2 +d3 sin< MS41 : F r41 + 2d 2 + d 3 sm0 d 2 + d 3 sin <
上述した数式において、 d 1 は隣接するサブ トランジスタの ドレイ ン (ソース) 間の距離、 d 2 , d 3は隣接するサブ トランジスタ間のゲー ト間の距離、 Wsは サブ トランジスタのゲー ト幅、 L sはサブ トランジスタのゲー ト長である。 In the above formula, d 1 is the distance between the drains (sources) of adjacent sub transistors, d 2 and d 3 are the distances between the gates of adjacent sub transistors, W s is the gate width of the sub transistor, L s is the gate length of the sub-transistor.
次に、 H S P I C Eを用いたシミ ュ レーショ ンについて説明する。 このシミ ュ レーシヨ ンの目的は、 本発明に係るマルチプル一ペア . マッチング . レイァゥ ト 構造 (Multiple-Pair Matching layout configuration) のマッチング特性を検証 することである。 Next, a simulation using HSPICE will be described. The purpose of this simulation is to verify the matching characteristics of the multiple-pair matching layout configuration (Multiple-Pair Matching layout configuration) according to the present invention.
シミ ュ レーショ ンに用いられたパラメータは、 α = 0 . 5 V / μ m , VT N = 0. 7 V (Nチャネル型 MO S トランジスタの場合)、 d 1 = d 2 = d 3 = 1 0 μ πιである。 また 1 6個のサブ トランジスタのサイズは、 すべて共通であり、 W s = 2 0 / m、 L s = 4 μ mである。 従って、 全てのメイン トランジスタ M l , M 2 , M 3 , M 4のサイズは、 Ws = 8 0 i m、 Ι^ 3 = 4 /ζ ηιである。 The parameters used in the simulation are α = 0.5 V / μm, V TN = 0.7 V (for N-channel MOS transistors), d 1 = d 2 = d 3 = 10 μ πι. The 16 sub-transistors have the same size, W s = 20 / m, and L s = 4 μm. Therefore, the sizes of all the main transistors M 1, M 2, M 3, and M 4 are W s = 80 im and Ι ^ 3 = 4 / ηηι.
また、 比較のために共通中心点型レイァゥ ト構造 (Common- Centroid Layout Configuration) についての另リのシミ ュレーショ ンを行った。 そのシミュレーショ ンに用いられたパラメータは、 VT N= 0. 7 V (Nチャネル型 MO S トランジス タの場合)、 d 1 = d 2 = 1 Ο μ πιである。 共通中心点型レイァゥ ト構造の構成す るサブ トランジスタのサイズは、 すべて共通であり、 Ws = 4 0 μ m, L s = 4 μ mである。 従って、 メイン トランジスタ M l , M 2のサイズは、 Ws = 8 0 μ m, 1 5 = 4 μ ιηである。
第 3図はシミ ュレーショ ンに用いられた回路配置を示す。 マルチプル一ペア マッチング レイァゥ ト構造に対しては、 4つのメイン トランジスタ M l , M 2 , M 3 , M 4が用いられ、 これと対比される共通中心点型レイアウ ト構造について は、 メイン トランジスタ M l , M 2のみが用いられた。 In addition, for comparison, a simulation of the common center point layout structure (Common-Centroid Layout Configuration) was performed. The parameters used in the simulation are V TN = 0.7 V (in the case of an N-channel MOS transistor) and d 1 = d 2 = 1 Ο μπι. The sizes of the sub-transistors constituting the common central point type late structure are all common, and W s = 40 μm and L s = 4 μm. Therefore, the main transistor M l, the size of M 2 is W s = 8 0 μ m, 1 5 = 4 μ ιη. Figure 3 shows the circuit layout used for the simulation. For the multiple pair matching layout structure, four main transistors Ml, M2, M3, and M4 are used, and for the common center point type layout structure to be compared with this, the main transistor Ml , M2 only was used.
このシミ ュ レーショ ン結果を第 4図に示す。 第 4図において、 横軸は勾配方位 角 0、 縦軸はミスマッチ百分率エラーを示している。 このシミ ュレーショ ンは、 マルチプル一ペア.マッチング.レイァゥ 卜構造によるメイン トランジスタ M l , M 2.は、 共通中心点型レイアウ ト構造によるメイン トランジスタ M 1 , M 2 と同 等に近接してマツチングされていることを明らかに示している。 Fig. 4 shows the results of this simulation. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the gradient azimuth angle of 0, and the vertical axis indicates the mismatch percentage error. In this simulation, the main transistors M 1 and M 2 having a multiple pair matching layout structure are matched as close as the main transistors M 1 and M 2 having a common center point layout structure. Is clearly shown.
メイン トランジスタ M l , M 2のサイズは、 2つのシミ ュレーショ ンについて 同じである。 メイン トランジスタ M 3 , M 4についても同様の説明が成り立つ。 従って、 本発明のマルチプル—ペア ' マッチング ' レイアウ ト構造は、 共通中心 点型レイァゥ ト構造と比較して、 メイン トランジスタ M l とメイン トランジスタ M 2のマッチング及び、 メイン トランジスタ M 3 とメイン トランジスタ M 4 との マッチングにおいて何らの劣化はない。 The sizes of the main transistors Ml and M2 are the same for the two simulations. The same description holds for the main transistors M 3 and M 4. Therefore, the multiple-pair 'matching' layout structure of the present invention, compared with the common center point layout structure, matches the main transistor Ml with the main transistor M2 and the main transistor M3 with the main transistor M4. There is no deterioration in the matching with.
これに加えて、 2つの トランジスタ · ペア間のマッチング、 すなわち トランジ スタ . ペア (M l , M 2 ) と トランジスタ ' ペア (M 3 , M 4 ) 間のマッチング は、 単一の トランジスタ ' ペアのマッチング (メイン トランジスタ M l とメイン トランジスタ M 2のマッチング) に比して良好である。 In addition to this, matching between two transistor pairs, i.e., matching between a transistor pair (Ml, M2) and a transistor pair (M3, M4), is a single transistor pair pair match. (Matching between the main transistor Ml and the main transistor M2).
上述したよ う に、 本発明のマルチプル一ペア · マッチング . レイァゥ ト構造に よれば、 1つの トランジスタ · ペアを他の トランジスタ · ペア良好にマッチング させることができる。 この本発明のマッチング特性は、 1つの トランジスタを他 の トランジスタにマッチングさせる、 共通中心点型レイァゥ ト構造よ り も優れて いる。 ―.
As described above, according to the multiple pair matching late structure of the present invention, one transistor pair can be favorably matched to another transistor pair. The matching characteristic of the present invention is superior to a common center point type late structure in which one transistor is matched with another transistor. ―.