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JP2842572B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

Info

Publication number
JP2842572B2
JP2842572B2 JP62314046A JP31404687A JP2842572B2 JP 2842572 B2 JP2842572 B2 JP 2842572B2 JP 62314046 A JP62314046 A JP 62314046A JP 31404687 A JP31404687 A JP 31404687A JP 2842572 B2 JP2842572 B2 JP 2842572B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clock pulse
circuit
supply circuit
clock
pulse supply
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62314046A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01157115A (en
Inventor
一雄 田中
利夫 山田
正人 浜本
徹 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP62314046A priority Critical patent/JP2842572B2/en
Publication of JPH01157115A publication Critical patent/JPH01157115A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2842572B2 publication Critical patent/JP2842572B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路装置に関し、例えばゲー
トアレイのような論理集積回路に利用して有効な技術に
関するものである。 〔従来の技術〕 ゲートアレイ方式の半導体集積回路装置では、一様に
規則正しく配置されたセルアレイに、内部のフリップフ
ロップ回路に対するクロック伝送とファンアウト数の拡
大を目的としたゲートを配置している。半導体集積回路
内のフリップフロップ回路には、複数個の位相及び周期
を有するクロックパルスが入力される。1つのクロック
信号に着目すると、そのクロックパルスを必要としてい
る半導体集積回路内のフリップフロップ回路へ、一種の
増幅回路として作用するゲートを複数段介して与えられ
る。その際、各段のゲートにおいてファンアウト数の拡
大が行われる。異なるクロックパルスに対しても、上記
同じ構成のゲートの段数とファンアウト数も等しくして
分配・伝送を行う。上記のような複数個のクロックパル
スのクロック入力端子からフリップフロップ回路に至る
までの各ゲートの配置及びゲート間の配線は、ゲートア
レイLSIの自動レイアウトプログラムにより決定され
る。このようなゲートアレイのタイミング設計について
は、例えば日経マグロウヒル社発行『日経エレクトロニ
クス』1986年、No.408、頁150〜頁153がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のような半導体集積回路装置の高速化に伴って、
内部のフリップフロップ回路に与えるクロックパルス間
のスキューを低減する必要がある。しかしながら、従来
のゲートアレイでは、フリップフロップ回路や、その前
段のクロック用ゲートは、セルアレイ上の任意の位置に
配置されるため、それぞれのフリップフロップ回路に相
互に等しい遅延時間でクロックパルスを伝送することが
困難となる。これにより、上記クロックパルス間のスキ
ューが生じるのを前提して、クロックパルスの周期を設
定しなければならず、クロックパルスの高周波数化を妨
げる原因になっている。 この発明の目的は、高速化を実現した半導体集積回路
装置を提供することにある。 この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴
は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるで
あろう。 〔問題点を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、
半導体チップの中央部分に第1のクロックパルス供給回
路を設け、複数個の領域に分割された半導体領域のそれ
ぞれの中心部に上記第1のクロックパルス供給回路から
のクロックパルスを受ける第2のクロックパルス供給回
路を設けて、そこからフリップフロップ回路等の論理回
路にクロックパルスを供給するようにし、さらに、第1
のクロックパルス供給回路から出力された相補的なクロ
ックパルスを差動トランジスタ対で受けるように第2の
クロックパルス供給回路を構成する。 〔作 用〕 上記した手段によれば、クロックパルスの入力から、
それが供給される最終的な論理回路までの経路がほゞ全
て等価になるように設定できるから、クロックパルス相
互のスキューを小さく抑えることができ、さらに、第1
のクロックパルス供給回路から出力された相補的なクロ
ックパルスを差動トランジスタ対で受けることにより、
信号の立上りと立下がりの非対象によって第2のクロッ
クパルス供給回路から出力されるクロックパルスのパル
ス幅が変化するのを防止して、LSI内でのクロックパル
ス相互のスキューを、よりいっそう低減することができ
る。 〔実施例〕 第1図には、この発明に係る半導体集積回路装置の一
実施例の概略ブロック図が示されている。同図の各回路
ブロックは、公知の半導体集積回路の製造技術により形
成され、半導体チップ上における幾何学的な配置に合わ
せて描かれている。 この実施例では、半導体集積回路装置LSIは、同図に
点線で示すように4等分に分割された4つの回路エリア
B1ないしB4を持つ。 この実施例では、半導体集積回路の中央部には、第1
(メイン)クロックパルス供給回路(クロックバッフ
ァ)MCGが固定的に配置される。この第1クロックパル
ス供給回路MCGには、例えば、特に制限されないが、内
部のフリップフロップ回路等が2相のクロックパルスに
より動作する場合、入力回路INC1とINC2からそれぞれク
ロックパルスが供給される。第1相目のクロックパルス
は、半導体集積回路装置LSIの左側中央部に設けられた
入力回路INC1から入力され、そこから右方向に延びた配
線を介して上記第1クロックパルス供給回路MCGに入力
される。第2相目のクロックパルスは、半導体集積回路
装置LSIの右側中央部に設けられた入力回路INC2から入
力され、そこから左方向に延びた配線を介して上記第1
クロックパルス供給回路MCGに入力される。上述のよう
に、第1クロックパルス供給回路MCGは、チップの中央
部に配置されることから、上記入力回路INC1及びINC2と
の間の配線長がほゞ等しくなり、2つのクロックパルス
は、同様な遅延時間を持って伝えられる。 上記入力回路INC1とINC2は、位相の異なる多数のクロ
ックパルスを半導体集積回路に供給する場合、波形整形
機能を持たせ、クロックパルス幅を狭く一定にすること
が望ましい。これにより、クロックパルス相互のオーバ
ーラップの発生を防止することが可能となる。 また、上記のように分割された各回路エリアB1ないし
B4の中央部には、第2(ローカル)クロックパルス供給
回路(クロックバッファ)LC1ないしLC4が固定的に設け
られる。それ故、第1クロックパルス供給回路MCGと第
2クロックパルス供給回路LC1ないしC4との間の配線も
固定に構成され、それぞれ相互の配線長がほゞ等しくな
るように配置される。この実施例においては、ゲートア
レイが汎用的な回路機能を実現するものであるにも係わ
らず、上記のようにクロックパルスの供給回路に関して
は、そのゲートアレイによって構成される回路機能とは
無関係にその構成及び配置が固定的に構成される。 上記第2クロックパルス供給回路LC1ないしLC4は、そ
れぞれ放射状に複数からなるファンアウト数を持ち、1
つの出力線にはほゞ同じ数のフリップフロップ回路が割
り当てられる。もしも、1つの出力線に結合されるフリ
ップフロップ回路等の数が少ない場合、使用しない適当
なゲートセルをダミー回路として接続し、同じ負荷にな
るように設定することもできる。 第2図には、1つのクロックパルスに着目した単純化
した等価回路図が示されている。 外部端子から入力されるクロックパルスCLKは、入力
回路INC1を介して第1クロックパルス供給回路MCGに供
給される。第1クロックパルス供給回路MCGは、上記の
ような位相の異なる4個のクロックパルス及び4個の第
2クロックパルス供給回路LC1ないしLC4に対応して、増
幅回路として作用するゲートから構成される。上記4つ
のゲートにより出力されるクロックパルスは、4つの第
2クロックパルス供給回路LC1ないしLC4を構成するゲー
トに供給される。1つの第2クロックパルス供給回路LC
1は、そのファンアウト数に対応した増幅回路として作
用する複数のゲート(クロックバッファ)から構成さ
れ、それぞれのゲートから複数のフリップフロップ回路
FF等にクロックパルスが伝えられる。この場合、上記最
終段のゲートに結合されるフリップフロップ回路等の数
は、全てのゲートにおいて相互に等しくなるようにダミ
ー回路を接続してもよい。また、その配線長は可能な限
り等しくなるように予め固定的に決められる。 第3図には、この発明をECL(エミッタ・カッフルド
・ロジック)回路からなるゲートアレイに適用した場合
の上記ゲートとそれに対応したフリップフロップ回路の
一実施例の回路図が示されている。 この実施例のフリップフロップ回路FF1は、単なるラ
ッチ機能しかもたない。入力信号Dは、差動トランジス
タQ20のベースに供給される。このトランジスタQ20と差
動形態にされるトランジスタQ21のベースには、基準電
圧Vbb1が供給される。上記差動トランジスタQ20とQ21の
コレクタには、負荷抵抗R10及びR11がそれぞれ設けられ
る。上記差動トランジスタQ21とQ20のコレクタ出力は、
それぞれトランジスタQ23、Q24及び定電流源Ioからなる
エミッタフォロワ出力回路を介して差動トランジスタQ2
5とQ26のベースに供給される。これらの差動トランジス
タQ25とQ26のコレクタは、その入力に対して交差的に上
記差動トランジスタQ20とQ21のコレクタに接続されるこ
とによって正帰還ループを構成する。言い換えるなら
ば、上記差動トランジスタQ20及びQ21とQ25とQ26のコレ
クタはラッチ形態に接続される。上記一対の差動トラン
ジスタQ20とQ21及びQ25とQ26の共通エミッタには、差動
形態にされたトランジスタQ22とQ27が設けられる。これ
らのトランジスタQ22とQ27のエミッタは共通接続されて
定電流源Ioが設けられる。上記トランジスタQ22のベー
スには、後述する反転の内部クロックパルス▲▼が
供給され、トランジスタQ27のベースには、非反転の内
部クロックパルスCKが供給される。 なお、差動トランジスタQ21とQ26の共通化されたコレ
クタ出力信号は、トランジスタQ29と定電流源Ioからな
るエミッタフォロワ出力回路に入力される。このエミッ
タフォロワ出力回路から出力信号Qが出力される。反転
の出力信号が必要なら、上記トランジスタQ20のコレク
タに同様なエミッタフォロワ出力回路を接続すればよ
い。 特に制限されないが、パルスCKHとCKLは、相補的なク
ロックパルスとされる。すなわち、この実施例の増幅回
路としてのゲートは、通常のECL回路のような参照電圧
を持つことなく、上記のような相補的なパルスを差動ト
ランジスタQ41とQ42とで受けて上記同様なトランジスタ
Q43とQ44及び定電流源Ioからなるエミッタフォロワ出力
回路を介して上記内部クロックパルスCK,▲▼を形
成する。この場合、上記のように差動トランジスタQ22
とQ27が、基準電圧Vbb1を受ける差動回路に対してカス
ケード接続されるものであるため、クロックパルスCK,
▲▼はレベルシフト用のダイオードによってレベル
シフトされて伝えられる。また、第1クロックパルス供
給回路MCGは、第2クロックパルス供給回路を構成する
ゲートが上記のような相補クロックパルスを受ける構成
を採るため、それに対応して相補的なクロックパルスを
形成するものである。このように相補クロックパルスと
して伝達する構成を採る場合、基準電圧Vbb1のバラツキ
や変動の影響を受けなくできるから各ゲートにおいて安
定した信号伝播遅延時間を持つものとなる。言いえるな
らば、クロックパルスの立ち上がりと立ち下がりの信号
伝播遅延時間が同様になり、信号の立ち上がりと立ち下
がりの非対称性によって出力されるクロックパルスのパ
ルス幅が変化してしまうことがない。 上記相補的な内部クロックパルスCK,▲▼は、上
記フリップフロップ回路FF1の他、図示しない他の複数
のフリップフロップ回路等にも供給される。 この実施例のフリップフロップ回路FF1は、入力クロ
ックパルスCKHのロウレベルからハイレベルへの変化タ
イミングで、入力信号Dの取り込みを行う。すなわち、
クロックパルスCKHがロウレベルのとき、内部反転クロ
ックパルス▲▼がハイレベルになってトランジスタ
Q22をオン状態にするため、入力信号Dが差動トランジ
スタQ20,Q21によって取り込まれている。この状態で、
クロックパルスCKHが上記のようにハイレベルに変化す
ると、反転の内部クロックパルス▲▼がロウレベル
に、非反転の内部クロックパルスCKがハイレベルにされ
るため、トランジスタQ22がオフ状態にトランジスタQ27
がオン状態に切り換えられる。これによって、差動トラ
ンジスタQ25とQ26が動作状態になって、上記取り込んだ
入力信号Dに従って負荷抵抗R10とR11のレベルを保持す
るものとなる。 この実施例では、クロックパルスは入力回路からそれ
を必要とするフリップフロップ回路等の最終端までが、
全て同じ構成の増幅回路としてのクロックバッファ(ク
ロック供給回路)及び配線を経由して伝えられる。それ
故、それぞれフリップフロップ回路等に伝えられるクロ
ックパルスの相互の信号伝播遅延時間の差は、殆どなく
すことができるから、スキューの発生を最小に抑えるこ
とが可能となる。これによって、スキューを考慮した一
定のマージンを持ってクロックパルスの周期を設定する
必要がなく、その分周波数を高くできるから高速動作化
が可能となる。 上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りで
ある。すなわち、 (1)半導体チップの中央部分に形成された第1のクロ
ックパルス供給回路を中心として、複数個の領域に分割
された半導体領域のそれぞれの中心部に上記第1のクロ
ックパルス供給回路からのクロックパルスを受ける第2
のクロックパルス供給回路を設けて、そこからフリップ
フロップ回路等の論理回路にクロックパルスを供給する
構成を採ることにより、クロックパルスの入力から、そ
れが供給される最終的な論理回路までの経路がほゞ全て
同じになるように設定できるから、クロックパルス相互
のスキューを小さく抑えることができる。これによっ
て、スキューを考慮した一定のマージンを持ってクロッ
クパルスの周期を設定する必要がなく、その分周波数を
高くできるから高速動作化が可能となるという効果が得
られる。 (2)外部端子からクロックパルスが供給される構成に
おいて、入力回路により波形整形し、相補的なクロック
パルスとして出力する構成を採り、差動回路からなるゲ
ートを介して伝達することにより、参照電圧のバラツキ
や変動の影響を受けなくできるから各ゲートにおいて安
定した信号伝播遅延時間を持つものとなる。言い換える
ならば、クロックパルスの立ち上がりと立ち下がりの信
号伝播遅延時間が同様になり、信号の立ち上がりと立ち
下がりの非対称性によって出力されるクロックパルスの
パルス幅が変化してしまうことがない。これによって、
スキューの発生をいっそう防止することができるという
効果が得られる。 (3)ダミー回路を用いて最終段のクロックバッファの
実質的なファンアウト数を揃えることにより、その負荷
をほゞ等しくできる。これにより、上記スキューの発生
を最小に抑えることができるという効果が得られる。 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば、第1図にお
いて入力回路INC1,INC2と第1クロックパルス供給回路
とを接続する配線の途中にクロックバッファとしての差
動増幅回路を挿入してもよい。また、大規模半導体集積
回路において、第3のクロックパルス供給回路を設け
て、そこからフリップフロップ回路等にクロックパルス
を供給するものとしてもよい。すなわち、各回路エリア
B1ないしBnをそれぞれ同様に複数個の領域に分割して、
その中央部に第3のクロックパルス供給回路を配置す
る。言い換えるならば、上記回路エリアB1ないしBnを、
半導体集積回路LSIとみたたて同様な配線及びクロック
パルス供給回路を設ける。また、クロックパルスは、内
部で発生させるものであってもよい。この場合、第1ク
ロックパルス供給回路に、発振回路を形成すればよい。
発振回路を構成するために外部部品が必要なら、入力回
路INCの部分に発振回路と波形整形回路を設ければよ
い。 また、ゲートアレイは、ECL回路の他、CMOS(相補型M
OS)回路などから構成されてもよい。この場合、クロッ
クバッファとしては、CMOSインバータ回路が利用され
る。 この発明は、ゲートアレイ等のようなディジタル集積
回路を構成する半導体集積回路装置に広く利用できる。 〔発明の効果〕 本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。すなわち、半導体チップの中央部分に第1のクロッ
クパルス供給回路を設け、複数個の領域に分割された半
導体領域のそれぞれの中心部に上記第1のクロックパル
ス供給回路からのクロックパルスを受ける第2のクロッ
クパルス供給回路を設けて、そこからフリップフロップ
回路等の論理回路にクロックパルスを供給する構成を採
ることにより、クロックパルスの入力から、それが供給
される最終的な論理回路までの経路がほゞ全て同じにな
るように設定できるから、クロックパルス相互のスキュ
ーを小さく抑えることができ、さらに、第1のクロック
パルス供給回路から出力された相補的なクロックパルス
を差動トランジスタ対で受けるように第2のクロックパ
ルス供給回路を構成することによって、LSI内でのクロ
ックパルス相互のスキューを、よりいっそう低減するこ
とができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and, more particularly, to a technology effective for use in a logic integrated circuit such as a gate array. 2. Description of the Related Art In a gate array type semiconductor integrated circuit device, gates for clock transmission to an internal flip-flop circuit and expansion of the number of fan-outs are arranged in a cell array uniformly and regularly arranged. A clock pulse having a plurality of phases and periods is input to a flip-flop circuit in a semiconductor integrated circuit. Focusing on one clock signal, a plurality of gates acting as a kind of amplifying circuit are provided to a flip-flop circuit in a semiconductor integrated circuit which requires the clock pulse. At this time, the number of fan-outs is increased at each gate. Even for different clock pulses, distribution and transmission are performed with the same number of gate stages and the same number of fan-outs having the same configuration. The arrangement of the gates and the wiring between the gates from the clock input terminal of the plurality of clock pulses to the flip-flop circuit as described above are determined by the automatic layout program of the gate array LSI. The timing design of such a gate array is described in, for example, “Nikkei Electronics” published by Nikkei McGraw-Hill Company, 1986, No. 408, pp. 150-153. [Problems to be Solved by the Invention] With the speeding up of the semiconductor integrated circuit device as described above,
It is necessary to reduce the skew between clock pulses applied to the internal flip-flop circuit. However, in the conventional gate array, the flip-flop circuit and the preceding clock gate are arranged at an arbitrary position on the cell array, so that the clock pulse is transmitted to each flip-flop circuit with a delay time equal to each other. It becomes difficult. Accordingly, the clock pulse period must be set on the assumption that the skew occurs between the clock pulses, which hinders an increase in the frequency of the clock pulse. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device realizing high speed operation. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings. [Means for Solving the Problems] The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is,
A first clock pulse supply circuit is provided at a central portion of a semiconductor chip, and a second clock receiving a clock pulse from the first clock pulse supply circuit is provided at a central portion of each of a plurality of divided semiconductor regions. A pulse supply circuit is provided, from which a clock pulse is supplied to a logic circuit such as a flip-flop circuit.
The second clock pulse supply circuit is configured such that the complementary clock pulse output from the clock pulse supply circuit is received by the differential transistor pair. [Operation] According to the above-described means, from the input of the clock pulse,
Since the paths to the final logic circuit to which it is supplied can be set so as to be almost equivalent, the skew between the clock pulses can be suppressed to a small value.
By receiving the complementary clock pulse output from the clock pulse supply circuit of the differential transistor pair,
Preventing the pulse width of the clock pulse output from the second clock pulse supply circuit from changing due to the asymmetry of the rise and fall of the signal, thereby further reducing the skew between the clock pulses in the LSI. be able to. Embodiment FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. Each circuit block in the figure is formed by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique, and is drawn according to a geometrical arrangement on a semiconductor chip. In this embodiment, the semiconductor integrated circuit device LSI has four circuit areas divided into four equal parts as shown by dotted lines in FIG.
Has B1 to B4. In this embodiment, the first portion is located at the center of the semiconductor integrated circuit.
A (main) clock pulse supply circuit (clock buffer) MCG is fixedly arranged. The first clock pulse supply circuit MCG is supplied with clock pulses from the input circuits INC1 and INC2 when the internal flip-flop circuit or the like is operated by two-phase clock pulses, for example, but not particularly limited thereto. The first-phase clock pulse is input from an input circuit INC1 provided at the left central portion of the semiconductor integrated circuit device LSI, and is input to the first clock pulse supply circuit MCG via a wiring extending rightward therefrom. Is done. The clock pulse of the second phase is input from an input circuit INC2 provided at the right central part of the semiconductor integrated circuit device LSI, and is connected to the first circuit via a wiring extending leftward therefrom.
Input to the clock pulse supply circuit MCG. As described above, since the first clock pulse supply circuit MCG is arranged at the center of the chip, the wiring lengths between the input circuits INC1 and INC2 are substantially equal, and the two clock pulses are the same. With a long delay time. When supplying a large number of clock pulses having different phases to the semiconductor integrated circuit, it is desirable that the input circuits INC1 and INC2 have a waveform shaping function and have a narrow and constant clock pulse width. This makes it possible to prevent the clock pulses from overlapping each other. Also, each of the circuit areas B1 to B1 divided as described above.
In the center of B4, second (local) clock pulse supply circuits (clock buffers) LC1 to LC4 are fixedly provided. Therefore, the wiring between the first clock pulse supply circuit MCG and the second clock pulse supply circuits LC1 to LC4 is also fixed and arranged so that the mutual wiring lengths are substantially equal. In this embodiment, although the gate array realizes a general-purpose circuit function, the clock pulse supply circuit as described above is independent of the circuit function configured by the gate array. Its configuration and arrangement are fixedly configured. The second clock pulse supply circuits LC1 to LC4 each have a plurality of fan-out numbers radially, and
Almost the same number of flip-flop circuits are assigned to one output line. If the number of flip-flop circuits and the like coupled to one output line is small, an appropriate unused gate cell can be connected as a dummy circuit and set to have the same load. FIG. 2 shows a simplified equivalent circuit diagram focusing on one clock pulse. The clock pulse CLK input from the external terminal is supplied to the first clock pulse supply circuit MCG via the input circuit INC1. The first clock pulse supply circuit MCG includes gates that function as amplifier circuits corresponding to the four clock pulses having different phases as described above and the four second clock pulse supply circuits LC1 to LC4. The clock pulses output from the four gates are supplied to the gates of the four second clock pulse supply circuits LC1 to LC4. One second clock pulse supply circuit LC
1 is composed of a plurality of gates (clock buffers) acting as amplifier circuits corresponding to the number of fan-outs, and each gate includes a plurality of flip-flop circuits.
The clock pulse is transmitted to FF and the like. In this case, the dummy circuits may be connected such that the number of flip-flop circuits and the like coupled to the last-stage gate is equal to each other in all the gates. Further, the wiring length is fixedly determined in advance so as to be as equal as possible. FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of the above-mentioned gate and a flip-flop circuit corresponding to the gate when the present invention is applied to a gate array composed of an ECL (emitter-caffled logic) circuit. The flip-flop circuit FF1 of this embodiment has only a mere latch function. The input signal D is supplied to the base of the differential transistor Q20. The reference voltage Vbb1 is supplied to the base of the transistor Q21 which is in a differential form with the transistor Q20. Load resistors R10 and R11 are provided at the collectors of the differential transistors Q20 and Q21, respectively. The collector outputs of the differential transistors Q21 and Q20 are
A differential transistor Q2 is connected via an emitter follower output circuit comprising transistors Q23 and Q24 and a constant current source Io, respectively.
Supplied to the base of 5 and Q26. The collectors of the differential transistors Q25 and Q26 are connected to the collectors of the differential transistors Q20 and Q21 crosswise with respect to their inputs to form a positive feedback loop. In other words, the collectors of the differential transistors Q20 and Q21, Q25 and Q26 are connected in a latch form. Differential transistors Q22 and Q27 are provided on a common emitter of the pair of differential transistors Q20 and Q21 and Q25 and Q26. The emitters of these transistors Q22 and Q27 are commonly connected to provide a constant current source Io. The base of the transistor Q22 is supplied with an inverted internal clock pulse ▼ which will be described later, and the base of the transistor Q27 is supplied with a non-inverted internal clock pulse CK. The common collector output signal of the differential transistors Q21 and Q26 is input to an emitter follower output circuit including the transistor Q29 and the constant current source Io. An output signal Q is output from the emitter follower output circuit. If an inverted output signal is required, a similar emitter follower output circuit may be connected to the collector of the transistor Q20. Although not particularly limited, the pulses CKH and CKL are complementary clock pulses. That is, the gate as the amplifier circuit of this embodiment receives a complementary pulse as described above by the differential transistors Q41 and Q42 without having a reference voltage like a normal ECL circuit, and the same transistor as described above.
The internal clock pulses CK and ▼ are formed via an emitter follower output circuit including Q43 and Q44 and a constant current source Io. In this case, as described above, the differential transistor Q22
And Q27 are cascaded to the differential circuit receiving the reference voltage Vbb1, so that the clock pulses CK,
▲ ▼ is transmitted by being level-shifted by a level-shifting diode. Further, the first clock pulse supply circuit MCG forms a complementary clock pulse corresponding to the gate of the second clock pulse supply circuit because the gate of the second clock pulse supply circuit receives the complementary clock pulse as described above. is there. In the case of adopting the configuration of transmitting the complementary clock pulse as described above, the gate can be free from the influence of the variation and fluctuation of the reference voltage Vbb1, so that each gate has a stable signal propagation delay time. In other words, the signal propagation delay time of the rise and fall of the clock pulse becomes similar, and the pulse width of the output clock pulse does not change due to the asymmetry of the rise and fall of the signal. The complementary internal clock pulses CK and ▼ are supplied to the flip-flop circuit FF1 as well as a plurality of other flip-flop circuits (not shown). The flip-flop circuit FF1 of this embodiment captures the input signal D at the timing when the input clock pulse CKH changes from a low level to a high level. That is,
When the clock pulse CKH is low, the internal inverted clock pulse
To turn on Q22, the input signal D is captured by the differential transistors Q20 and Q21. In this state,
When the clock pulse CKH changes to the high level as described above, the inverted internal clock pulse ▼ is set to the low level, and the non-inverted internal clock pulse CK is set to the high level, so that the transistor Q22 is turned off and the transistor Q27 is turned off.
Is switched on. As a result, the differential transistors Q25 and Q26 are activated, and the levels of the load resistors R10 and R11 are held in accordance with the input signal D. In this embodiment, the clock pulse runs from the input circuit to the last end of the flip-flop circuit or the like that requires it.
All are transmitted via a clock buffer (clock supply circuit) as an amplifier circuit having the same configuration and wiring. Therefore, the difference between the signal propagation delay times of the clock pulses transmitted to the flip-flop circuits and the like can be almost eliminated, and the occurrence of skew can be minimized. Thus, it is not necessary to set the clock pulse period with a certain margin in consideration of the skew, and the frequency can be increased by that amount, so that high-speed operation can be achieved. The operational effects obtained from the above embodiment are as follows. That is, (1) the first clock pulse supply circuit formed at the center of the semiconductor chip is provided at the center of each of the semiconductor regions divided into a plurality of regions around the first clock pulse supply circuit. The second receiving the clock pulse of
By providing a clock pulse supply circuit for supplying a clock pulse to a logic circuit such as a flip-flop circuit from the clock pulse supply circuit, a path from the input of the clock pulse to the final logic circuit to which the clock pulse is supplied is provided. Since the settings can be made almost the same, the skew between the clock pulses can be reduced. As a result, it is not necessary to set the clock pulse period with a certain margin in consideration of the skew, and the frequency can be increased by that amount, so that an effect that high-speed operation can be achieved is obtained. (2) In a configuration in which a clock pulse is supplied from an external terminal, a waveform is shaped by an input circuit, and a configuration in which a complementary clock pulse is output is adopted. Therefore, each of the gates has a stable signal propagation delay time. In other words, the signal propagation delay time of the rise and fall of the clock pulse becomes the same, and the pulse width of the output clock pulse does not change due to the asymmetry of the rise and fall of the signal. by this,
The effect that the occurrence of skew can be further prevented can be obtained. (3) By using the dummy circuit to equalize the substantial fan-out number of the clock buffer at the last stage, the load can be made almost equal. As a result, an effect that the occurrence of the skew can be suppressed to the minimum can be obtained. Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention of the present application is not limited to the embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Nor. For example, in FIG. 1, a differential amplifier circuit as a clock buffer may be inserted in the middle of the wiring connecting the input circuits INC1, INC2 and the first clock pulse supply circuit. In a large-scale semiconductor integrated circuit, a third clock pulse supply circuit may be provided, from which a clock pulse is supplied to a flip-flop circuit or the like. That is, each circuit area
B1 to Bn are each similarly divided into a plurality of regions,
A third clock pulse supply circuit is arranged at the center. In other words, the circuit areas B1 to Bn are
A wiring and a clock pulse supply circuit similar to those of a semiconductor integrated circuit LSI are provided. The clock pulse may be generated internally. In this case, an oscillation circuit may be formed in the first clock pulse supply circuit.
If external components are required to form the oscillation circuit, an oscillation circuit and a waveform shaping circuit may be provided at the input circuit INC. In addition to the ECL circuit, CMOS (complementary M
(OS) circuit. In this case, a CMOS inverter circuit is used as the clock buffer. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used for a semiconductor integrated circuit device constituting a digital integrated circuit such as a gate array. [Effects of the Invention] The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a first clock pulse supply circuit is provided in a central portion of a semiconductor chip, and a second portion which receives a clock pulse from the first clock pulse supply circuit is provided at a central portion of each of the divided semiconductor regions. By providing a clock pulse supply circuit and supplying a clock pulse to a logic circuit such as a flip-flop circuit from the clock pulse supply circuit, a path from the input of the clock pulse to the final logic circuit to which the clock pulse is supplied is provided. Almost all can be set to be the same, so that the skew between clock pulses can be suppressed to a small value. Further, the complementary clock pulse output from the first clock pulse supply circuit is received by the differential transistor pair. By configuring the second clock pulse supply circuit at the same time, the skew between clock pulses in the LSI can be increased. A, it is possible to further reduce.

【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明の一実施例を示す概略ブロック図、 第2図は、1つのクロックパルスに着目した等価回路
図、 第3図は、そのフリップフロップ回路とクロック供給回
路としてのゲートの具体的一実施例を示す回路図であ
る。 LSI……半導体集積回路装置(半導体チップ)、INC1,IN
C2……入力回路、MCG……第1(メイン)クロックパル
ス供給回路、LC1〜LC4……第2(ローカル)クロックパ
ルス供給回路、FF1〜FF4……フリップフロップ回路
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram focusing on one clock pulse, and FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific example of a gate as a clock supply circuit. LSI ... Semiconductor integrated circuit device (semiconductor chip), INC1, IN
C2: input circuit, MCG: first (main) clock pulse supply circuit, LC1 to LC4: second (local) clock pulse supply circuit, FF1 to FF4: flip-flop circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜本 正人 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 小林 徹 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所デバイス開発センタ内 (56)参考文献 特開 昭55−80136(JP,A)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Masato Hamamoto               2326 Imai, Ome City, Tokyo Japan               Inside the Device Development Center at Ritsumi Works (72) Inventor Toru Kobayashi               2326 Imai, Ome City, Tokyo Japan               Inside the Device Development Center at Ritsumi Works                (56) References JP-A-55-80136 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.半導体チップの中央部に形成され、相補的なクロッ
クパルスを出力可能な第1のクロックパルス供給回路
と、 上記半導体チップを複数個の領域に分割して形成された
半導体領域のそれぞれの中央部に設けられ、上記第1の
クロックパルス供給回路から出力された相補的なクロッ
クパルスに基づいて、対応する半導体領域に属する複数
の論理回路に相補的なクロックパルスを供給可能な第2
のクロックパルス供給回路とを含む半導体集積回路装置
であって、 上記第1のクロックパルス供給回路から上記第2のクロ
ックパルス供給回路へ相補的なクロックパルスを伝達す
るためのクロックパルス伝達経路の長さが互いにほぼ等
しくなるように配線され、 上記第2クロックパルス供給回路は、上記第1のクロッ
クパルス供給回路から出力される第1のクロックパルス
を取込むための第1のトランジスタと、上記第1のクロ
ックパルスと相補的な関係で上記第1のクロックパルス
供給回路から出力される第2のクロックパルスを取込む
ための第2のトランジスタとが結合されて成る第1のエ
ミッタ結合論理を含み、 上記複数の論理回路は、上記第2のクロックパルス供給
回路から出力される第3のクロックパルスを取込む第3
のトランジスタと、上記第3のクロックパルスと相補的
な関係で上記第2のクロックパルス供給回路から出力さ
れる第4のクロックパルスを取込むための第4のトラン
ジスタとが結合されて成る第2のエミッタ結合論理を含
んで成るものであることを特徴とする半導体集積回路装
置。 2.上記論理回路は、一様に配列されたセルアレイを含
み、ゲートアレイとして形成される特許請求の範囲第1
項記載の半導体集積回路装置。 3.上記第2のクロックパルス供給回路は、複数のクロ
ックパルス出力端子を含み、それぞれの出力端子に結合
される負荷が互いに等しくなるようにダミー回路が結合
されるものである特許請求の範囲第1項又は第2項記載
の半導体集積回路装置。
(57) [Claims] A first clock pulse supply circuit formed at the center of the semiconductor chip and capable of outputting complementary clock pulses; and a first clock pulse supply circuit at the center of each of the semiconductor regions formed by dividing the semiconductor chip into a plurality of regions. A second clock signal that can supply a complementary clock pulse to a plurality of logic circuits belonging to a corresponding semiconductor region based on the complementary clock pulse output from the first clock pulse supply circuit.
A clock pulse supply circuit for transmitting a complementary clock pulse from the first clock pulse supply circuit to the second clock pulse supply circuit. Are arranged to be substantially equal to each other, and the second clock pulse supply circuit has a first transistor for taking in a first clock pulse output from the first clock pulse supply circuit, A first transistor coupled logic coupled with a second transistor for receiving a second clock pulse output from the first clock pulse supply circuit in a complementary relationship with the first clock pulse; The plurality of logic circuits take in a third clock pulse output from the second clock pulse supply circuit.
And a fourth transistor for taking in a fourth clock pulse output from the second clock pulse supply circuit in a complementary relationship with the third clock pulse. A semiconductor integrated circuit device comprising: 2. 3. The logic circuit according to claim 1, wherein the logic circuit includes a uniformly arrayed cell array and is formed as a gate array.
Item 13. The semiconductor integrated circuit device according to Item 1. 3. 2. The circuit according to claim 1, wherein the second clock pulse supply circuit includes a plurality of clock pulse output terminals, and a dummy circuit is coupled such that loads coupled to the respective output terminals are equal to each other. Or a semiconductor integrated circuit device according to claim 2.
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