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KR19980014926A - Logic array devices for high-speed ordering - Google Patents

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KR19980014926A
KR19980014926A KR1019960034098A KR19960034098A KR19980014926A KR 19980014926 A KR19980014926 A KR 19980014926A KR 1019960034098 A KR1019960034098 A KR 1019960034098A KR 19960034098 A KR19960034098 A KR 19960034098A KR 19980014926 A KR19980014926 A KR 19980014926A
Authority
KR
South Korea
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functions
logic
gate
input
gate layer
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1019960034098A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
로템 에란
요엘리 유지
야나이 메이어
오바크 즈비
Original Assignee
야나이 메이어
칩 익스프레스(이스라엘) 엘티디
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Filing date
Publication date
Application filed by 야나이 메이어, 칩 익스프레스(이스라엘) 엘티디 filed Critical 야나이 메이어
Priority to KR1019960034098A priority Critical patent/KR19980014926A/en
Publication of KR19980014926A publication Critical patent/KR19980014926A/en
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 고속 주문용 로직 어레이 장치에 관한 것으로서,The present invention relates to a logic array device for high-speed ordering,

다수 개의 동일한 유닛 로직 셀을 갖는 적어도 하나의 게이트 어레이와, 상기 게이트 레이어 상에 형성된 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 메탈 레이어를 갖는 회로 기판으로 구성되며,At least one gate array having a plurality of identical unit logic cells and a circuit board having first, second and third metal layers formed on the gate layer,

NAND, NOR, INVERTER, AND 및 OR의 기능중 적어도 3 가지의 기능을 가지며,NAND, NOR, INVERTER, AND, and OR functions,

상기 적어도 3 가지의 기능의 각각을 가지고 있는 로직 셀의 상승 시간 및 하강 시간 간의 비율은 일정한 것을 특징으로 한다.And the ratio between the rise time and the fall time of the logic cell having each of the at least three functions is constant.

Description

고속 주문용 로직 어레이 장치 (HIGH SPEED CUSTOMIZABLE LOGIC ARRAY DEVICE)HIGH SPEED CUSTOMIZABLE LOGIC ARRAY DEVICE

본 발명은 특수 용도의 집적회로에 사용되는 고속 주문용 로직 어레이 장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 게이트 어레이의 주요 빌딩 블록의 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a logic array device for high-speed ordering used in a special purpose integrated circuit, and more particularly to a structure of a main building block of a gate array.

일반적으로, 초소형전자 집적회로는 기성품과 주문품 2 가지로 분류될 수 있다. 상기 주문품은 완전 주문품(full-custom), 표준 셀(standard cell) 그리고 게이트 어레이(gate array) 3 가지로 분류될 수 있다. 그 중 상기 게이트 어레이는 다른 두 분류보다 설계와 제조가 더 간단하다. 상기 게이트 어레이는 한가지 타입의 빌딩 블록을 포함한다. 메탈 인터커넥터 레이어는 각각의 용도에 맞게 주문해야 한다. 유니트 로직 셀로 언급되는 베이직 빌딩 블록은 일반적으로 NAND 타입이다.In general, microelectronic integrated circuits can be classified into two types, ready-made and custom-made. The customized product can be classified into three types: full-custom, standard cell, and gate array. The gate array is simpler to design and manufacture than the other two types. The gate array includes one type of building block. The metal interconnect layer should be ordered for each application. The basic building block, referred to as a unit logic cell, is typically of the NAND type.

최근에 컴플렉스 유니트 로직 셀은 게이트 어레이용으로 제안되었다. 예를 들어 각각의 유니트 로직 셀은 알 제이 랜더(R. J. LANDERS)와, 에스 에스 마핸트-세티(S. S. Mahant-Shetti) 그리고 씨 레몬드(C. Lemonds)의 고밀도용 멀티플렉서 기본 구조(Multiplexer- Based Architecture For High Density)와, 저 전력 게이트 어레이(Low Power Gate Arrays) 그리고 1995년 4월 발행된 볼륨 30의 아이 이 이 이 잡지(IEEE Journal) 중 넘버 4, 페이지 392 - 396에 수록된 고체 회로(Solid-State Circuits)에 기술되어 있다.Recently, complex unit logic cells have been proposed for use in gate arrays. For example, each unit logic cell is a high-density multiplexer-based architecture of RJ LANDERS, SS Mahant-Shetti, and C. Lemonds. For High Density, Low Power Gate Arrays, and Volume 30 of April, 1995, the solid-state circuit of the IEEE Journal, number 4, pages 392-396, State Circuits.

상기 컴플렉스 유니트 로직 셀은 최종 전력 소비와 설계 영역을 감소시킬 수 있는 잇점이 있다.The complex unit logic cell has the advantage of reducing final power consumption and design area.

1995년 6월 12일에 발간된 일렉트로닉 디자인(P.P 109 - 122)에서 씨 막스필드(C. Maxfield)가 저술한 정밀한 서브 미크론 집적회로에서의 지연 효과 법칙(Deley Effect Rule in Deep Submicron ICs)을 참조하면, 수백만개씩 증가하는 게이트 카운트 장치와 정밀한 서브 미크론 장치(The deep sub-micron regime)를 냉각 처리하는 기하학 장치로서 그 중요성이 점점 증가되고 있는 게이트 어레이는 보통 2개의 입력단을 가지는 NAND 셀을 포함하는 유니트 로직 셀로 구성되며, 종래 게이트 어레이는 아래와 같이 요약되는 여러가지 단점이 있었다.See Delay Effect Rule in Deep Submicron ICs in Precision Submicron Integrated Circuits by C. Maxfield in Electronic Design (PP 109 - 122), published June 12, 1995 The gate array, which is becoming increasingly important as a geometry device for cooling millions of incremental gate count devices and the deep sub-micron regime, usually includes NAND cells with two input stages Unit logic cell, and the conventional gate array has various disadvantages summarized as follows.

도 1A를 참조하면, NAND 게이트와 NOR 게이트와 같이 다른 로직 펑션이 1개의 고정된 사이즈의 트랜지스터들을 가지는 게이트 어레이의 유니트 로직 셀에 적용되면, 상기 유니트 로직 셀이 같은 부하로 구동되더라도, 유니트 로직 셀의 출력 시그널의 상승과 하강 시간의 기울기가 매우 다르게 나타난다. 이러한 현상은 다른 로직 셀로부터 유추하여 시그널 딜레이를 조정하고 계산하는 것을 복잡하게 한다.Referring to FIG. 1A, if another logic function, such as a NAND gate and a NOR gate, is applied to a unit logic cell of a gate array having one fixed size transistor, even if the unit logic cell is driven with the same load, The slope of the rising and falling time of the output signal of the output signal is very different. This phenomenon complicates the calculation and calculation of the signal delay by analogy from other logic cells.

도 2A를 참조하면, 유니트 로직 셀이 다른 로직 펑션에 적용되면 유니트 로직 셀의 입력 스레쉬홀드 스위칭 전압은 기능적으로 종속한다. 예를 들어, 소정의 셀 라이브러리에 있어서, 로직 셀이 다르면 전압(Vcc)이 0.28과 0.5 시간 사이에 다르게 스위칭된다. 상술한 출력 신호의 기능 종속 기울기 현상과 입력 스위칭 전압 한계의 기능적 종속은 스위칭 시기 및 신호 딜레이의 계산을 매우 복잡하게 한다. 더욱이 종래 게이트 어레이의 2차적인 복잡성은 게이트 어레이의 스위칭 점이 입력되는 시그널 기울기 펑션이라는 것이다. 여기서 만약 늦은 스위칭 시그널에 대한 응답이 0.3Vcc로 발생한다면, 빠른 스위칭 신호에 대한 응답은 0.4Vcc로 발생할 것이다. 이것은 기울기에 따른 지연(SLOPE- DEPENDENT DELAY)로 알려져 있다.Referring to FIG. 2A, when a unit logic cell is applied to another logic function, the input threshold switching voltage of the unit logic cell is functionally dependent. For example, in some cell libraries, if the logic cells are different, the voltage Vcc is switched differently between 0.28 and 0.5 hours. The functional dependent slope phenomenon of the output signal described above and the functional dependence of the input switching voltage limit greatly complicate the calculation of switching timing and signal delay. Moreover, the secondary complexity of the conventional gate array is that of the signal slope function into which the switching point of the gate array is input. Here, if the response to the late switching signal occurs at 0.3 Vcc, the response to the fast switching signal will occur at 0.4 Vcc. This is known as SLOPE-DEPENDENT DELAY.

도 3A를 참조하면, 종래 게이트 어레이에 있어서, 게이트 구동 용량과 출력 시그널의 기울기는 상기 게이트로 입력되는 또 다른 입력단의 논리 상태(0 또는 1)에 따른 기능이다. 이것은 상태에 따른 구동 용량(STATE DEPENDENT DRIVE CAPABILITY)로 알려져 있다.Referring to FIG. 3A, in a conventional gate array, the slope of the gate drive capacity and the output signal is a function according to the logic state (0 or 1) of another input terminal input to the gate. This is known as STATE DEPENDENT DRIVE CAPABILITY.

도 4A를 참조하면, 종래 게이트 어레이에 있어서, 게이트 구동 용량과 출력시그널의 기울기는 출력을 일으키는 원인인 입력에 의존한다. 이것은 구동 용량의 종속 경로(PATH- DEPENDENT DRIVE CAPABILITY)로 알려져 있다.Referring to Figure 4A, in a conventional gate array, the slope of the gate drive capability and the output signal depends on the input causing the output. This is known as the PATH-DEPENDENT DRIVE CAPABILITY.

도 5A를 참조하면, 종래 게이트 어레이에 있어서, 게이트로 입력될 때 발생하는 천이와 게이트에서 출력될 때 발생하는 천이 사이의 지연은 상기 게이트로 입력되는 다른 입력단의 로직 상태(0 또는 1)의 기능에 따른다. 이것은 상태에 따른 핀-투-핀 딜레이 (STATE DEPENDENT PIN-TO-PIN DELAY)로 알려져 있다.Referring to FIG. 5A, in a conventional gate array, a delay between a transition occurring when inputting to the gate and a transition occurring when outputting from the gate corresponds to a function of a logic state (0 or 1) of another input terminal input to the gate . This is known as state-dependent pin-to-pin delay (STATE DEPENDENT PIN-TO-PIN DELAY).

상술된 현상의 결과로서 입력단에서 게이트로, 그리고 부하 게이트의 전체 지연은 디프 서브-마이크론 기술에 있어서 천이와 천이 사이에서 100% 이상으로 가변된다.As a result of the above-described phenomenon, the total delay of the input stage to the gate and of the load gate is varied by more than 100% between the transition and the transition in the deep sub-micron technology.

상기와 같은 어려운 점들을 극복하는 하나의 방법은 컴퓨터 디자인과 매우 정밀한 알고리즘을 가진 시뮬레이션 도구를 개발하는 것이다.One way to overcome these difficulties is to develop a simulation tool with computer design and very precise algorithms.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 상술한 현상을 제거할 수 있는 유니트 로직 셀 설계를 가진 게이트 어레이를 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a gate array having a unit logic cell design capable of eliminating the above-described phenomenon.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 고속 주문용 로직 어레이 장치의 일예로서, 적어도 하나의 게이트 어레이를 가지고 적어도 제 1 메탈 레이어, 제 2 메탈 레이어, 제 3 메탈 레이어가 형성된 회로 기판과, 다수개의 동일한 유니트 로직 셀을 포함하는 게이트 레이어로 구성된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a logic array device for high-speed ordering, comprising: a circuit board having at least one gate array and including at least a first metal layer, a second metal layer and a third metal layer; And a gate layer including a unit logic cell.

주문용 로직 어레이 장치는 는 NAND, NOR, 인버터, AND, OR 특성중 적어도 3개의 특성을 포함한다. 또한, 적어도 3가지 특성을 포함하는 로직 셀의 상승 시간 및 하강 시간의 비는 일정하다.The ordering logic array device includes at least three of the following characteristics: NAND, NOR, inverter, AND, and OR characteristics. In addition, the ratio of the rise time and the fall time of the logic cell including at least three characteristics is constant.

즉, 상승 시간과 하강 시간의 비는 대략 1이다.That is, the ratio of rise time to fall time is approximately 1.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 주문용 로직 어레이 장치는 적어도 하나의 게이트 어레이를 가지고 적어도 제 1 메탈 레이어, 제 2 메탈 레이어, 제 3 메탈 레이어가 형성된 회로 기판과, 다수개의 동일한 유니트 로직 셀을 포함하는 게이트 레이어로 구성된다.A logic array device for high-speed ordering according to a preferred embodiment of the present invention includes a circuit board having at least one gate array and including at least a first metal layer, a second metal layer, and a third metal layer, and a plurality of the same unit logic cells And a gate layer including the gate electrode.

주문용 로직 어레이 장치는 NAND, NOR, 인버터, AND, OR 특성중 적어도 3개의 특성을 포함한다. 또한, 구동 회로가 동일하면 동일한 상승 시간과 동일한 하강 시간을 갖는다.The custom logic array device includes at least three of the following characteristics: NAND, NOR, inverter, AND, and OR characteristics. Further, if the drive circuits are the same, they have the same rise time and same fall time.

추가하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 주문용 로직 어레이 장치는 적어도 하나의 게이트 어레이를 가지고 적어도 제 1 메탈 레이어, 제 2 메탈 레이어, 제 3 메탈 레이어가 형성된 회로 기판과, 다수개의 동일한 유니트 로직 셀을 포함하는 게이트 레이어로 구성된다.In addition, a logic array device for high-speed ordering according to a preferred embodiment of the present invention includes a circuit board having at least one gate array and including at least a first metal layer, a second metal layer, and a third metal layer, And a gate layer including a cell.

주문용 로직 어레이 장치는 NAND, NOR, 인버터, AND, OR 특성중 적어도 3개의 특성을 포함한다. 또한 적어도 3 가지 특성 모두는 하나의 비슷한 스위칭 전압과 비슷한 타이밍으로 작동한다.The custom logic array device includes at least three of the following characteristics: NAND, NOR, inverter, AND, and OR characteristics. Also, at least three of the features operate at a similar timing to a similar switching voltage.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 주문용 로직 어레이 장치는 적어도 하나의 게이트 어레이를 가지고 적어도 제 1 메탈 레이어, 제 2 메탈 레이어, 제 3 메탈 레이어가 형성된 회로 기판과, 다수개의 동일한 유니트 로직 셀을 포함하는 게이트 레이어로 구성된다.A logic array device for high-speed ordering according to a preferred embodiment of the present invention includes a circuit board having at least one gate array and including at least a first metal layer, a second metal layer, and a third metal layer, and a plurality of the same unit logic cells And a gate layer including the gate electrode.

주문용 로직 어레이 장치는 NAND, NOR, 인버터, AND, OR 특성중 적어도 3개의 특성을 포함한다. 또한 적어도 3 가지 특성 모두는 하나의 비슷한 스위칭 전압으로 작동한다.The custom logic array device includes at least three of the following characteristics: NAND, NOR, inverter, AND, and OR characteristics. Also, at least three of the features work with one similar switching voltage.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이밍은 상태가 독립한다.The timing according to the preferred embodiment of the present invention is state independent.

상기 스위칭 전압의 3 가지 특성은 최대 10% 정도 차이가 있다.The three characteristics of the switching voltage differ by at most 10%.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다수개의 유니트 로직 셀은 적어도 1 개의 멀티플렉서를 구성한다.A plurality of unit logic cells according to a preferred embodiment of the present invention constitute at least one multiplexer.

상기 특성은 제 2 메탈 레이어와 제 3 메탈 레이어 중 하나로 배열에 의해 실시된다.The characteristic is implemented by an arrangement of one of a second metal layer and a third metal layer.

본 발명의 발람직한 실시에 따른 상승 시간과 하강 시간이 같은 로직 셀 중 부하가 같은 하나는 0.6 미크론 CMOS 공학용에서 최소한 10-9초이다.One of the logic cells with the same rise time and fall time according to the inventive practice of the present invention has a load of at least 10 -9 seconds for a 0.6 micron CMOS technology.

도 1a는 NAND2와 NOR2 펑션에서 다르게 출력되는 시그널 전압의 상승 및 하강 시간 특성을 도시한 종래 게이트 어레이의 특성도1A is a characteristic diagram of a conventional gate array showing rise and fall time characteristics of signal voltages that are differently output in the NAND2 and NOR2 functions

도 1b는 NAND2와 NOR2 펑션에서 동일하게 출력되는 시그널 전압의 상승 및 하강 시간 특성을 도시한 본 발명에 따른 게이트 어레이의 특성도FIG. 1B is a characteristic diagram of a gate array according to the present invention showing rise and fall time characteristics of a signal voltage output in the NAND2 and NOR2 functions

도 2a는 NAND2와 NOR2 펑션에서 다르게 출력되는 스레쉬홀드 스위칭 전압의 특성을 도시한 종래 게이트 어레이의 특성도2A is a characteristic diagram of a conventional gate array showing the characteristics of a thresholded switching voltage that is differently output in NAND2 and NOR2 functions

도 2b는 NAND2와 NOR2 펑션에서 동일하게 출력되는 스레쉬홀드 스위칭 전압의 특성을 도시한 본 발명에 따른 게이트 어레이의 특성도FIG. 2B is a characteristic diagram of a gate array according to the present invention showing the characteristics of a threshold switching voltage that is similarly output in NAND2 and NOR2 functions

도 3a는 출력 구동 용량의 종속 상태를 도시한 종래 게이트 어레이의 특성도3A is a characteristic diagram of a conventional gate array showing a slave state of the output drive capacity

도 3b는 출력 구동 용량의 독립 상태를 도시한 본 발명에 따른 게이트 어레이의 특성도3B is a characteristic diagram of the gate array according to the present invention showing the independent state of the output drive capacity

도 4a는 구동 용량의 종속 경로를 도시한 종래 게이트 어레이의 특성도4A is a characteristic diagram of a conventional gate array showing a slave path of a driving capacity

도 4b는 구동 용량의 독립 경로를 도시한 본 발명에 따른 게이트 어레이의 특성도4B is a characteristic diagram of a gate array according to the present invention showing an independent path of a driving capacity

도 5a는 핀-투-핀 딜레이 타임(PIN-TO-PIN DELAY TIME)의 종속 상태를 도시한 종래 게이트 어레이의 특성도5A is a characteristic diagram of a conventional gate array showing a dependent state of a PIN-TO-PIN DELAY TIME

도 5b는 핀-투-핀 딜레이 타임의 독립 상태를 도시한 본 발명에 따른 게이트 어레이의 특성도5B is a characteristic diagram of the gate array according to the present invention showing the independent state of the pin-to-pin delay time

도 6은 본 발명에 따른 유니트 로직 셀을 도시한 개략 구성도6 is a schematic diagram showing a unit logic cell according to the present invention

도 7은 본 발명에 따른 도 6의 유니트 로직 셀을 구성하는 트랜지스터 레벨을 도시한 개략도Figure 7 is a schematic diagram illustrating the transistor levels that make up the unit logic cell of Figure 6 in accordance with the present invention;

도 8A, 8B, 8C, 8D 그리고 8E는 도 6 및 도 7의 유니트 로직 셀의 다섯개의 다른 실시예를 도시한 구성도Figures 8A, 8B, 8C, 8D and 8E illustrate five different embodiments of the unit logic cells of Figures 6 and 7,

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉Description of the Related Art

10 : 유니트 로직 셀12 : 제 1 멀티플렉서10: unit logic cell 12: first multiplexer

14 : 제 2 멀티플렉서16, 18, 20, 22 : 입력단14: second multiplexer 16, 18, 20, 22:

28 : 선택 입력단30, 32, 56, 156 : 출력단28: Optional inputs 30, 32, 56, 156: Outputs

50, 62, 70, 80, 90, 150, 162, 170, 190 : P 트랜지스터50, 62, 70, 80, 90, 150, 162, 170, 190:

52, 60, 72, 82, 92, 152, 160, 172, 192 : N 트랜지스터52, 60, 72, 82, 92, 152, 160, 172, 192: N transistors

이하, 본 발명의 실시예를 도 1 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.

도 6을 참조하면, 도 6은 본 발명에 따른 유니트 로직 셀(10)을 도시한 구성도로서, 본 발명에 따른 유니트 로직 셀(10)은 제 1 멀티플렉서(12) 및 제 2 멀티플렉서(14)로 구성된다. 여기서 제 1 멀티플렉서(12)의 출력단은 제 2 멀티플렉서(14)의 선택 입력단이 된다.6, a unit logic cell 10 according to the present invention includes a first multiplexer 12 and a second multiplexer 14, . Here, the output terminal of the first multiplexer 12 becomes the selection input terminal of the second multiplexer 14.

상기 제 1 멀티플렉서(12)는 제 1 입력단(16)과, 제 2 입력단(18)과, 선택 입력단(28)과, 제 2 멀티플렉서(14)의 선택 입력단으로서 출력을 제공하는 인버팅된 출력단(30)으로 구성된다.The first multiplexer 12 has a first input stage 16, a second input stage 18, a selection input stage 28 and an inverted output stage (not shown) which provides an output as a selected input of the second multiplexer 14 30).

제 2 멀티플렉서(14)는 제 1 입력단(20)과, 제 2 입력단(22)과, 인버팅된 출력단(32)으로 구성된다.The second multiplexer 14 is comprised of a first input 20, a second input 22 and an inverted output 32.

도 7을 참조하면, 도 7은 본 발명에 따른 도 6의 유니트 로직 셀(10)를 구성하는 트랜지스터를 도시한 개략도로서, 제 1 멀티플렉서(12)는 10개로 구성되며, 그 중 4개는 사이즈가 다르다. 입력단(28 ; 도 6 참조)은 일반적으로 6.5 미크론의 폭을 가진 P 트랜지스터(50)의 게이트와 2.1 미크론의 폭을 가진 N 트랜지스터(52)의 게이트에 접속된다. 상기 트랜지스터(50, 52)는 상호 접속되고, CMOS 인버터(54)를 구성한다. CMOS 인버터(54)의 출력단(56)은 일반적으로 3.6 미크론의 폭을 가진 N 트랜지스터(60)의 게이트와 10 미크론의 폭을 가진 P 트랜지스터(62)의 게이트에 접속된다.Referring to FIG. 7, FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the transistors that make up the unit logic cell 10 of FIG. 6 according to the present invention, wherein the first multiplexer 12 is comprised of ten, Is different. 6) is connected to the gate of P transistor 50, which is typically 6.5 microns wide, and to the gate of N transistor 52, which has a width of 2.1 microns. The transistors 50 and 52 are connected to each other and constitute a CMOS inverter 54. [ The output 56 of CMOS inverter 54 is connected to the gate of N transistor 60, which is typically 3.6 microns wide, and to the gate of P transistor 62, which is 10 microns wide.

상술한 트랜지스터의 치수는 이스라엘, 미그달 해미크(MIGDAL HAEMEK)의 타워 세미컨덕터 사(TOWER SEMICONDUCTOR LTD.)의 TS60T로 알려진 공정 파일를 참조하면 된다. 상술한 모든 트랜지스터는 채널 길이가 0.6 미크론이다. 다른 치수들은 다른 공정 파일에 이용되는 제조된 반도체와 같고, 관련된 치수는 같은 반도체에 사용된다.The dimensions of the transistor described above can be found in the process file known as TS60T of TOWER SEMICONDUCTOR LTD. Of MIGDAL HAEMEK, Israel. All of the transistors described above have a channel length of 0.6 microns. Other dimensions are the same as manufactured semiconductors used in different process files, and related dimensions are used for the same semiconductor.

입력단(28 ; 도 6 참조)은 일반적으로 10 미크론의 폭을 가진 P 트랜지스터(70)의 게이트와 3.6 미크론의 폭을 가진 N 트랜지스터(72)의 게이트에 접속된다.6) is connected to the gate of P transistor 70, which is typically 10 microns wide, and to the gate of N transistor 72, which has a width of 3.6 microns.

입력단(18 ; 도 6 참조)은 일반적으로 10 미크론의 폭을 가진 P 트랜지스터(80)의 게이트와 3.6 미크론의 폭을 가진 N 트랜지스터(82)의 게이트에 접속된다.입력단(16 ; 도 6 참조)은 일반적으로 10 미크론의 폭을 가진 P 트랜지스터(90)의 게이트와 3.6 미크론의 폭을 가진 N 트랜지스터(92)의 게이트에 접속된다.6) is connected to the gate of P transistor 80, which is typically 10 microns wide, and to the gate of N transistor 82, which is 3.6 microns wide. Input terminal 16 (see Figure 6) Is typically connected to the gate of P transistor 90 having a width of 10 microns and to the gate of N transistor 92 having a width of 3.6 microns.

멀티플렉서는 상술한 트랜지스터 배열로 구성되며, 상기 멀티플렉서의 출력단(30)은 트랜지스터(62, 70)의 드레인 그리고 트랜지스터(60, 72)의 소오스에 접속된다.The multiplexer is composed of the above-described transistor array, and the output terminal 30 of the multiplexer is connected to the drains of the transistors 62 and 70 and to the sources of the transistors 60 and 72.

제 1 멀티플렉서(12)의 출력단(30)은 제 2 멀티플렉서(14)의 선택 입력단으로서, 일반적으로 7 미크론의 폭을 가진 P 트랜지스터(150)의 게이트와 2.5 미크론의 폭을 가진 N 트랜지스터(152)의 게이트에 접속된다. 상기 트랜지스터(150,152)는 상호 접속되고, CMOS 인버터(154)를 구성한다. CMOS 인버터(154)의 출력단(156)은 일반적으로 2.1 미크론의 폭을 가진 N 트랜지스터(160)의 게이트와 6.5 미크론의 폭을 가진 P 트랜지스터(162)의 게이트에 접속된다.The output 30 of the first multiplexer 12 is coupled to the gate of a P transistor 150 having a width of typically 7 microns and the N transistor 152 having a width of 2.5 microns as a selected input of the second multiplexer 14, Respectively. The transistors 150 and 152 are connected to each other and constitute a CMOS inverter 154. The output stage 156 of the CMOS inverter 154 is connected to the gate of the N transistor 160, which is typically 2.1 microns wide, and the gate of the P transistor 162, which is 6.5 microns wide.

제 2 입력단(22 ; 도 6 참조)은 6.5 미크론의 폭을 가진 P 트랜지스터(170)의 게이트와 2.1 미크론의 폭을 가진 N 트랜지스터(172)의 게이트에 접속된다.6) is connected to the gate of P transistor 170 having a width of 6.5 microns and the gate of N transistor 172 having a width of 2.1 microns.

제 1 입력단(20 ; 도 6 참조)은 6.5 미크론의 폭을 가진 P 트랜지스터(180)의 게이트와 2.1 미크론의 폭을 가진 N 트랜지스터(182)의 게이트에 접속된다.6) is connected to the gate of P transistor 180 having a width of 6.5 microns and to the gate of N transistor 182 having a width of 2.1 microns.

출력단(30 ; 도 6 참조)은 6.5 미크론의 폭을 가진 P 트랜지스터(190)의 게이트와 2.1 미크론의 폭을 가진 N 트랜지스터(192)의 게이트에 접속된다.The output stage 30 (see FIG. 6) is connected to the gate of P transistor 190 having a width of 6.5 microns and the gate of N transistor 192 having a width of 2.1 microns.

멀티플렉서(14)는 상술한 트랜지스터 배열로 구성되며, 상기 멀티플렉서의 출력단(32)은 유니트 로직 셀의 출력단을 구성하며, 트랜지스터(162, 190)의 드레인 그리고 트랜지스터(160, 192)의 소오스에 접속된다.The multiplexer 14 is comprised of the transistor arrangement described above and the output 32 of the multiplexer constitutes the output of the unit logic cell and is connected to the drains of the transistors 162 and 190 and to the sources of the transistors 160 and 192 .

다음과 같은 잇점을 가진 유니트 로직 셀을 제공하는 도 7에 도시된 회로는 메타-소프트웨어 회사(META-SOFTWARE INC.) 제품인 HSPICE와 같은 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 당업자가 그 효과를 입증할 수 있을 것이다.The circuit shown in FIG. 7, which provides unit logic cells with the following advantages, will be able to demonstrate its effectiveness by those skilled in the art using a simulation program such as HSPICE, a META-SOFTWARE INC. Product.

A. 도 1B에서 도시된 바와 같이, 상승과 하강 시간의 기울기가 동일한 유니트 로직 셀의 출력 신호.A. The output signal of a unit logic cell with the same rising and falling time slopes, as shown in FIG. 1B.

B. 도 2B에서 도시된 바와 같이, 0.5 Vcc 스위칭 전압에서 유니트 로직 셀에 의해 실시되는 로직 펑션의 가능B. As shown in FIG. 2B, the possibility of a logic function implemented by a unit logic cell at a 0.5 Vcc switching voltage

C. 도 3B에서 도시된 바와 같이, 스테이트가 독립된 구동 용량C. As shown in FIG. 3B,

D. 도 4B에서 도시된 바와 같이, 경로가 독립된 구동 용량D. As shown in Fig. 4B,

E. 도 5B에서 도시된 바와 같이, 스테이트가 독립된 핀-투-핀 딜레이E. As shown in Figure 5B, when the state is an independent pin-to-pin delay

도 6 및 도 7에 관련하여 설명된 유니트 로직 셀은 다른 많은 로직 펑션을 제공하도록 작동되고, 이들 로직 펄션의 일부는 도 8A 내지 8E에 도시되어 있다.The unit logic cells described in connection with Figures 6 and 7 are operated to provide many other logic functions, some of which are shown in Figures 8A-8E.

도 8A를 참조하면, 입력단(20)으로 논리 1이 입력되고, 입력단(22)으로 논리 0이 입력되고, 입력단(16)으로 논리 0이 입력되고, 입력단(18, 28)으로 변수 B와 A가 각각 입력되면, 유니트 셀은 NAND 게이트로 작용한다.8A, logic 1 is input to the input stage 20, logic 0 is input to the input stage 22, logic 0 is input to the input stage 16, and variables B and A Respectively, the unit cell acts as a NAND gate.

도 8B를 참조하면, 입력단(20)으로 논리 1이 입력되고, 입력단(22)으로 논리 0이 입력되고, 입력단(18)으로 논리 1이 입력되고, 입력단(16, 28)으로 변수 B와 A가 각각 입력되면, 유니트 셀은 NOR 게이트로 작용한다.8B, logic 1 is input to the input stage 20, logic 0 is input to the input stage 22, logic 1 is input to the input stage 18, and variables B and A Respectively, the unit cell acts as a NOR gate.

도 8C를 참조하면, 입력단(20)으로 논리 0이 입력되고, 입력단(22)으로 논리 1이 입력되고, 입력단(16)으로 논리 0이 입력되고, 입력단(18, 28)으로 변수 B와 A가 각각 입력되면, 유니트 셀은 AND 게이트로 작용한다.8C, a logic 0 is input to the input terminal 20, a logic 1 is input to the input terminal 22, a logic 0 is input to the input terminal 16, and variables B and A Respectively, the unit cell acts as an AND gate.

도 8D를 참조하면, 입력단(20)으로 논리 0이 입력되고, 입력단(22)으로 논리 1이 입력되고, 입력단(18)으로 논리 1이 입력되고, 입력단(16, 28)으로 변수 B와 A가 각각 입력되면, 유니트 셀은 OR 게이트로 작용한다.8D, a logic 0 is input to an input terminal 20, a logic 1 is input to an input terminal 22, a logic 1 is input to an input terminal 18, and variables B and A Respectively, the unit cell acts as an OR gate.

도 8E를 참조하면, 입력단(20)으로 논리 1이 입력되고, 입력단(22)으로 논리 0이 입력되고, 입력단(16)으로 논리 0이 입력되고, 입력단(18)으로 논리 1이 입력되고, 입력단 (28)로 변수 A가 입력되면, 유니트 셀은 인버터로 작용한다.8E, a logic 1 is input to the input stage 20, a logic 0 is input to the input stage 22, a logic 0 is input to the input stage 16, a logic 1 is input to the input stage 18, When the variable A is input to the input terminal 28, the unit cell acts as an inverter.

상기 도 7의 트랜지스터 배열은 도 8A - 8E 에서 도시된 로직 펑션에 제공되어 작동될 수 있고, 상술한 로직 펑션은 도 7과 동일한 유니트 로직 셀에 모두 적용된다. 모든 이들 로직 펑션들은 같은 타이밍, 딜레이, 출력, 스위칭 전압 그리고 구동 특성들을 가진다.The transistor arrangement of FIG. 7 may be provided and operated on the logic functions shown in FIGS. 8A-8E, and the logic functions described above apply to the same unit logic cells as FIG. All these logic functions have the same timing, delay, output, switching voltage and drive characteristics.

더욱이, 도 7의 유니트 로직 셀은 스테이트가 독립되도록 설계되고, 입력 논리 0과 1로 셋팅함으로써 여러가지 로직 펑션을 생성할 수 있고, 이러한 로직 펄션은 도 7 장치의 배열 특성을 유지시킨다. 상기 여러가지 기능들은 동일한 출력 특성을 가진다.Furthermore, the unit logic cells of FIG. 7 are designed to be state independent and can generate various logic functions by setting them to input logic 0 and 1, and this logic pulse maintains the arrangement characteristics of the FIG. 7 device. The various functions have the same output characteristics.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유니트 로직 셀의 구성과 작동은 이들 유니트 로직 셀에 기본이되는 게이트 어레이용 로직 라이브러리의 구성에 유용하다. 예측가능하고 단순한 한개의 유니트 셀은 200개가 넘는 다른 논리 기능들로 구성된다. (상기에서 5가지의 기능만 설명했음) 더욱이 유니트 로직 셀의 특수한 기능 때문에 상기 특성들은 전 라이브러리에 걸처 존재한다. 예를 들어, 모든 라이브러리 셀은 동일한 Vcc/2의 스위칭 전압을 갖는다. 비교적 단순한 로직 기능들의 작동은 최적의 효율보다 낮게 나타나는 반면, 컴플렉스 로직 펑션의 작동은 직접적이고 높은 효율을 나타낸다.The configuration and operation of the unit logic cell according to the preferred embodiment of the present invention is useful in constructing logic libraries for gate arrays that are based on these unit logic cells. One unit cell that is predictable and simple consists of over 200 different logic functions. (Only five functions have been described above.) Furthermore, due to the special function of the unit logic cell, these characteristics exist across the entire library. For example, all library cells have the same Vcc / 2 switching voltage. While the operation of relatively simple logic functions appears to be lower than the optimal efficiency, the operation of the complex logic function is direct and highly efficient.

이상에서 설명한 것은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, will be.

Claims (11)

다수 개의 동일한 유닛 로직 셀을 갖는 적어도 하나의 게이트 레이어와, 상기 게이트 레이어 상에 형성된 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 메탈 레이어를 갖는 회로 기판으로 구성되며,At least one gate layer having a plurality of identical unit logic cells and a circuit board having first, second and third metal layers formed on the gate layer, NAND, NOR, INVERTER, AND 및 OR의 기능중 적어도 3 가지의 기능을 가지며,NAND, NOR, INVERTER, AND, and OR functions, 상기 적어도 3 가지의 기능의 각각을 가지고 있는 로직 셀의 상승 시간 및 하강 시간 간의 비율은 일정한 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein the ratio between the rise time and the fall time of the logic cell having each of the at least three functions is constant. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 상승 시간과 하강 시간 간의 비율은 1 인 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein the ratio between the rise time and the fall time is one. 다수 개의 동일한 유닛 로직 셀을 갖는 적어도 하나의 게이트 레이어와, 상기 게이트 레이어 상에 형성된 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 메탈 레이어를 갖는 회로 기판으로 구성되며,At least one gate layer having a plurality of identical unit logic cells and a circuit board having first, second and third metal layers formed on the gate layer, NAND, NOR, INVERTER, AND 및 OR의 기능중 적어도 3 가지의 기능을 가지며,NAND, NOR, INVERTER, AND, and OR functions, 상기 3 가지 기능은 동일한 구동 회로에서 모두 동일한 상승 시간 및 하강 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein the three functions have the same rise time and fall time in the same drive circuit. 다수 개의 동일한 유닛 로직 셀을 갖는 적어도 하나의 게이트 레이어와, 상기 게이트 레이어 상에 형성된 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 메탈 레이어를 갖는 회로 기판으로 구성되며,At least one gate layer having a plurality of identical unit logic cells and a circuit board having first, second and third metal layers formed on the gate layer, NAND, NOR, INVERTER, AND 및 OR의 기능중 적어도 3 가지의 기능을 가지며,NAND, NOR, INVERTER, AND, and OR functions, 상기 3 가지의 기능들은 모두 일반적으로 유사한 스위칭 전압과 유사한 타이밍의 어느 한 조건하에 작동하는 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein all three of the functions operate under conditions of a similar switching voltage and timing generally. 다수 개의 동일한 유닛 로직 셀을 갖는 적어도 하나의 게이트 레이어와, 상기 게이트 레이어 상에 형성된 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 메탈 레이어를 갖는 회로 기판으로 구성되며,At least one gate layer having a plurality of identical unit logic cells and a circuit board having first, second and third metal layers formed on the gate layer, NAND, NOR, INVERTER, AND 및 OR의 기능중 적어도 3 가지의 기능을 가지며,NAND, NOR, INVERTER, AND, and OR functions, 상기 3 가지의 기능들은 모두 유사한 스위칭 전압에서 작동하는 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein all three of the functions operate at similar switching voltages. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 3 가지의 기능들은 모두 일반적으로 유사한 스위칭 전압에서 작동하는 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein all three of the functions operate at generally similar switching voltages. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 타이밍은 상태 독립인 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein the timing is state independent. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,6. The method according to any one of claims 1 to 5, 적어도 3 가지 기능들의 스위칭 전압들은 서로 최대 10% 차이가 있는 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein the switching voltages of at least three functions differ by at most 10% from each other. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 다수 개의 유닛 로직 셀은 각각 적어도 한 개의 멀티플랙서를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein the plurality of unit logic cells each include at least one multiplexer. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 NAND, NOR, INVERTER, AND 및 OR의 기능들은 상기 두 번째, 세 번째 메탈 레이어중 적어도 한 개를 배열함으로써 실행되어 지는 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein the NAND, NOR, INVERTER, AND, and OR functions are performed by arranging at least one of the second and third metal layers. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 로직 셀중 적어도 하나가 상기 로직 셀의 다른 하나의 부하를 구동할 때, 적어도 상기 로직 셀중 하나에 대한 상승 시간 및 하강 시간은 10-9초보다 적은 것을 특징으로 하는 고속 주문용 로직 어레이 장치.Wherein at least one of the logic cells drives a load of the other one of the logic cells, wherein a rise time and a fall time for at least one of the logic cells is less than 10 < -9 > seconds.
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