JPS5844741A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPS5844741A
JPS5844741A JP14294081A JP14294081A JPS5844741A JP S5844741 A JPS5844741 A JP S5844741A JP 14294081 A JP14294081 A JP 14294081A JP 14294081 A JP14294081 A JP 14294081A JP S5844741 A JPS5844741 A JP S5844741A
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Satoru Tanizawa
谷澤 哲
Hitoshi Omichi
大道 等
Katsuharu Mitono
水戸野 克治
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、使用者の目的に応じてあらかじめ準備された
回路素子を半導体製造工程中にたとえば金属スパッタ等
によって結線するセンカスタム半導体集積回路(IC)
に関する。
たとえば、マスタースライスr−ドアレイLSIは、基
本セルを多数アレイ状に並べ九ノ量ルクを有し、これら
の基本セル内及び基本セル間を結線する配線層の設計を
コンビ、−夕等を使用して自動的に行なって多品種の製
品を1種類のバルクで構成することが可能なICである
第11囚は、f−)プレイLSIを1チツグ上に構成し
たもので、第1図03)はそのコーナ部を拡大したもの
である。かかるf−)アレイLSIは内部セル1のアレ
イ1−1と内部セル1間を相互に自動配線する丸めのセ
ル間自動配線領域(チャネル領域)2−1とより構成さ
れ論理回路を構成する内部セル領域2と、内部セル領域
2の外側に設けられ内部セル1とICチッ!外部との電
気的インターフェイスを目的とするl10(入出力)ノ
々ツファ用I/l)セル3よ〕なるl7t)セル領域4
と、I10セル領域4の上面に平面状に形成されたチッ
プ周辺部のvcc電源、およびグランドツイン6−1と
内部セル領域2に対して図において縦方向に渡設さ′ 
れた線状のグランドライン(一種の電源)6−2と横方
向に渡設された線状のVCC電源ライン6−3とよりな
る電源配@6および電源ノ譬、ドロー4と、I10セル
3に接続される偏号纏ノ譬、ド5とよpなる。なお、第
11囚では、電源配線6の周辺部6−1、グランドライ
ン6−2、Vcc電源ツイン6−3は図面の明瞭化のた
めに図示を省略した。
一般にダートアレイは、主にX方向の配線を形成する第
1の配線層と、主にY方向の配線を形成する1li2の
配線層と、それらを導通するピアホール等よシ内部セル
やI/l)セルの回路素子間を接続している。そして内
部セル領域はチップの中央部に設けられ、内部セル領域
2と・fヅド5との関に外部セル領域4が設けられてい
る。tた電源用配線6−1は外部セル領域4上の第2の
配線層によ〕設けられそこ、Q)ら内部セル領域への細
い電源用配線6−2.6−3がそれぞれ第2.第1の配
線層にて形成される。従ってI10セル領域4は主に周
囲の電源用配線6−1の形状に制限される。
内部セル、I10セルはトランジスタ、ダイオード、抵
抗、キヤ・母シタ等の回路素子の集合体で、セル内でそ
れらの回路素子を接続することKよシ基本的な論理回路
を構成することができるものである。
これらのセルは基本セルと称される。
これらのセル内及びセル間は第11第2の配線層により
接続される。内部セル間は第1、第2の配線層を利用し
て接続される丸め、その配線の自由度は大である。一方
、!沖セル領域4上の第2の配線層はすでに電源配線6
0周辺部6−1として使用されているので、I/bセル
の素子は主に第1の配線層で接続される。すなわち配線
の自由度社内部セルに比してきわめて小で従東はほとん
ど固定的であり九。
また、内部セル1は高速、高集積度を満すため極力小形
に形成される。これに対して、I10セル3は高い負荷
駆動能力を有し比較的大形である。
内部セルlは低消費電力とされる必要からI10セル3
に比べ電源電圧、しきい値電圧が低い、この丸め、!沖
セル3にはチップ外部と内部セル1とのし自い値電圧を
合わせるための電圧レベル変換機能が必要とである。こ
のように、I10セル3と内部セル1と社異なる機能と
セルサイズを有するので、両者を同一のセルとして、相
互に自動配線処理することはなかった。
一方、■Cチ、グ崗辺は前記セル1.3に電力を供給す
る電源配線60周辺部とI/llセル領域4とが多層構
造を形成しており、!沖七ル領域40面積はほぼ電源ラ
インによって決まっていた。すなわち、I10セル3の
必要とする藺積紘電渾ラインのそれよりも小であるので
、I10セル領域4と第11囚、(*表示した領域は使
用しない空領域を有していた。この空領域は、ゲートア
レイLSIの高集積化に伴なってまた電源配線6が太く
なるにつれて大となっていた。
また、入力信号に対して、内部セル領域2における論理
回路が正相、逆相の両方を要求した場合、I10セル3
の外部信号に対する機能はパ、ファあるいはインバータ
機能のうちいずれか一方しか有していないので、前記I
10セル3の内部セル1に対する出力端に内部セル1を
2個接続し、一方を・譬、ファ機能として他方をインバ
ータ機能として使用しなければならなかった。すなわち
、第2図には、かかる従来例の回路図を示すもので、信
号線パッド5はI/l)セル3のバッファ8の入力9に
接続され、その出力10は内部セル領域2に設けられた
インバータl l 、/l vフチ12のそれぞれの入
力13.14に接続される。インノ々−夕11の出力1
5はインバータ16.17の入力18゜19に加えられ
、・肴ツファ12の出力20はインパー夕21.22の
入力23.24に加えられる。
インバータ16.17,21.22の出力25〜28は
論理回路群29の入力30と31.32と33゜34と
35.36と37に接続される。パッド5を介してチ、
f内に入力された信号は、I10セル3内のバッファ8
に入って、チvf内の内部セルlO償号レベルに変換さ
れる。 /41778の出力はバッファ12、インバー
タ11に加えられて、その入力信号に対して正相信号と
逆相信号が形成される。これらの信号は、論理回路群2
90入力30〜37にインバータ16.17,21.2
2を介して入力される。前記論理回路群29は正相信号
および逆相信号を必要とするため、バッファ12、イン
/?−夕11の2個の内部セル1を論理回路群290入
力部とバッフ18関に必要としてい友。
この丸め箋内部セル1の存在する内部セル領域2の使用
効率を低下させる。
また上述したような、1+ ?/ファ12とインバータ
11の2個の内部セルを、論理回路群29の入力部とI
10セルのバッファ8の間に設ける構成は・ダートアレ
イにおいてしばしば用いられるもので、そのような固定
的な構造を、配線自由度の高い内部セル領域で形成する
ことは、内部セルの使用効率を低下させるものである。
本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされ九もので、その
目的は・■カセル領域および内部セル領域の使用効率を
高めることにある。
本発明の目的は、従来内部セルを利用して構成されてい
た固定的な構造の論理機能を、電源配線が太く表るに伴
い専有面積が増えたI10セルに持たせることにある。
すなわち配線自由度が低く、固定的に近いI10セルに
本来が固定的な構造の論理機◆持たせ、内部セル領域で
はよシ自由度を要する論理機能を構成するようにし九も
のである。
本発明にかかる半導体集積回路装置の特徴とするところ
は、 基板表面の中央部に複数の回路素子を有する内部セルが
複数個プレイ状に配置されて内部セル領域を構成してな
)、 該基板表面の周辺部に複数の回路素子を有するI10セ
ルが複数個配置されてI/l)セル領域を構成してなり
 % 1m I10セル領域にて該内部セル領域と装置
外部との信号レベルの変換を行なうようにしてなシ、 諌基板上に前記回路素子間を接続する配線層が少なくと
も第1.第2の配線層を有し、該内部セルの回路素子が
少なくとも第1、第20配線層によ〉接続されて所定の
論理回路を構成し1 腋!沖セル領域上の第2の配線層の領域を電源配−とし
て使用してなる半導体集積回路装置において、前記論理
回路の1部を前記!沖セル領域内の各!沖セル内に形成
してなることである。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第3図は、本発明の一実施例を示し、!沙セル40内に
レベル変換用のΔ、ソファ1を配置する。
入力信号線パッド5はバッファ41の入力42に接続さ
れ、その出力43は同じ!沖セル4o内に配置されたイ
ンバータ44、バッファ45のそれぞれの入力46.4
7に接続される。前記インバータ44、Δソファ45の
それぞれの出力48゜49はI10七ル40よシ出力さ
れる。第4図には、第3図の!沖セル40を1つのシン
Iルであられし、相互出力を有する相反信号出力回路5
0を示す・ 第5図は、第2図に示し九従来の回路構成を本発明を用
いて実施した構成を示すものである。Δ、ド5は相反出
力回路50の入力に接続され、相反出力回路50のイン
バート出力52はインバータ16.17へ、正相出力5
3はインバータ2′1゜22に接続される。そして、イ
ンバータ16,17゜21.22および論理回路群29
がチ、グの内部領域に形成される。
第3図乃至#I5図に示した本発明の実施例よシ明らか
な様にI10七ル40内に相反出力機能を有することに
よシ、従来、内部セル領域2で行なりてい九相反機能す
なわち、バッファとインバータ用の内部セルが不要とな
る。第3図に示すように!沖セル40内に配設したイン
バータ44とバッファ45社、電源ラインと多層構造と
し、電源ラインに対応する部分で、!沖セル領域4の空
き領域を利用できる。このため、本発明が適用されるチ
ップは従来と同一面積でかつ、内部セル領域2内を従来
よシ有効利用できる。さらに、内部セル領域2内におけ
る電流分枝も減少できることは明らかである。
第6図は本発明の第2の実施例を示すもので、!沖セル
40に加えられる入力信号に対して2個の逆相信号を出
力する例である。すなわち、入力信号線/fツP5はノ
童ソファ54の入力55に接続される。バッファ54の
出力56はインバータ57.88のそれぞれの入力59
.60に加えられる。インバータ57.58のそれぞれ
の出力61.62は■カセル4oより出力される。第7
図は第6図の!沖セ々を示めすシンールで入力信号に対
して2個の逆相信号を出力する回路63を示す、#!8
図は第6図の!カセルを同様に示めすシンゲルで、入力
信号に対し、て2個の正相信号を出力する回路64を示
す。
上記のように、逆相出力あるいは正相出力を2つ有する
ことは、従来の1つの出方を有する場合に比べて九とえ
ば2倍の負荷を駆動することができるわけで、第1の実
施例と同様の効果を奏する。
第9図は、I10セル4o内にレベル変換用バッファ4
1とインバータ44並びにバッファ45を設けた第3図
図示の実施例の詳細な回路図を示す。
どペル変換部すなわちバッファ4◆は抵抗8.#ダイオ
ードQl 、Q・ eQl、トランジスタQ。
よシなる。イン・守−夕44は抵抗R,,R,。
R4、ダイオードQs−Q・ 、Q・、トランジスタQ
ssQ4よシなる。バッファ45は抵抗Rν。
R1’sR4’、ダイオードQs’ e Q@’ a 
Qe’、トランジスタQll *Q*sよシなる。前記
レベル変換用ノ・寸ソファ44Fの入力はトランジスタ
Q、のペースであり、その出力社ダイオードQm−Q・
が接続されている点70である。インノ青−夕44なら
びにパ、7ア45の入力は共にトランジスタQlOt−
ス67であシ、それぞれの出力はダイオードQs とQ
seQi’とQs’がトランジスタQ4 。
Qlに接続している点68.73である。なお1ノ4ツ
フア41の電源VCCライン71にはグランドライン7
3に対してたとえば5vが印加され、インバータ44,
45の電源Vccライン72にはたとえば2.3vが印
加されているので、バッファ41は異なる動作電圧のレ
ベル変換を行なう。
上述し九ように、本発明によれば電源配1II6下OI
/l)セル領域4の空領域に、セル間自動配線は行なえ
ないからセル内の配線を用いて、1セル内のトラン、ジ
スタ、抵抗等を接続して論理機能を行なわせたことを特
徴とするものである。従来は内部セルを用いて、たとえ
ば、相反2出力信号を得ていたが、本発明によれば内部
セルを用いずにI10セル内にたとえばバッファやイン
バータを構成しているので、内部セルの利用効率が向上
し、内部セルにおいて一層複雑な論理構成を可能とする
【図面の簡単な説明】
第11囚は半導体チ、fの構成図、同図俤)はその一部
拡大図、第2図は従来の半導体集積回路の回路構成図、
第3図は本発明の第1の実施例を示す回路構成図、第4
図は第3図の回路を1つのシンゲルで示した図、第5図
は本発明を実施した回路構成図、第6図は本発明のR2
の実施例を示す回路構成図、第7図は第6図の回路を1
つのシンゲルで示めした図、第8図は第6図の回路の変
形例を1つのシンゲルで示めした図、第9図は第3図に
示した実施例の回路図である・ l・・・内部セル、2・・・内部セル領域、3.40・
・・I10セル、4・・・■浄セル領域、5.−・・Δ
、ド、41.45#54・・・/ぐソファ、44,57
,58・・・インノ量−タ 青2図 一*′3図 0 青5図 ちフ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1基板表面の中央部に複数の回路素子を有する内部セル
    が複数個アレイ状に配置されて内部セル領域を構成して
    な〕、 該基板s面の周辺部に複数の回路素子を有するI10セ
    ルが複数個配置されてx7oセル領域を構成して& ’
    p s t;Ii I10セル領域にて該内部セル領域
    と装置外部との信号レベルの変換を行なうようにしてな
    )、 該基板上に前記回路素子間を接続する配線層が少なくと
    も第11第2の配゛線層を有し、該内部セルの回路素子
    が少なくとも第1、第2の配一層に19接続されて所定
    の論理回路を構成し、 鋏!沖セル領域上の第2の配線層の領域を電源配線とし
    て使用してなる半導体集積回路装置において、 前記内部セルの論理回路の1部を前記!沖セル領域内の
    各I10セル内に形成してなることを特徴とする半導体
    集積回路。 2、前記I/′0セル領域は複数のI/lJセルよ)な
    り各I10セルはチ、f外よシの入力信号に対して複数
    の出力を有する特許請求の範囲第1項記載の半導体集積
    回路、。 3、前記1/bセルのチッ!外よ〕の入力信号に対する
    複数の出力はそれぞれ正相および/または逆相である特
    許請求の範囲第2項記載の半導体集積回路。 46前記I10セル領域のl/l)セルはセル内配線に
    よって前記論理回路の一部を形成してなる特許請求の範
    囲第1項記載の半導体集積回路。
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DE8282304746T DE3276284D1 (en) 1981-09-10 1982-09-09 Semiconductor integrated circuit comprising a semiconductor substrate and interconnecting layers
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59220948A (ja) * 1983-05-31 1984-12-12 Toshiba Corp 半導体装置
JPS6022336A (ja) * 1983-07-19 1985-02-04 Toshiba Corp マスタスライス型半導体装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5493376A (en) * 1977-12-30 1979-07-24 Fujitsu Ltd Semiconductor integrated circuit device

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