JPH07162288A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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- JPH07162288A JPH07162288A JP5311741A JP31174193A JPH07162288A JP H07162288 A JPH07162288 A JP H07162288A JP 5311741 A JP5311741 A JP 5311741A JP 31174193 A JP31174193 A JP 31174193A JP H07162288 A JPH07162288 A JP H07162288A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路に係わ
り、特にCMOS回路を用いた半導体集積回路に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit using a CMOS circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、各種汎用LSIの高集積化,バッ
テリ駆動のために、低消費電力化と共に電源Vccの低電
圧化が進められている。各世代毎に動作の内部電源Vcc
は低下する方向にある。具体的には1G,4Gビットの
DRAMでは、Vccが1.5〜1.0Vにまで低下す
る。また、電池駆動(バッテリ駆動)用LSIにおいて
も、Vccとして1.5V〜0.8V動作が要望されてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, in order to achieve high integration of various general-purpose LSIs and battery drive, reduction in power consumption and reduction in voltage of the power supply Vcc have been promoted. Internal power supply Vcc for each generation
Is on the decline. Specifically, in a 1 G and 4 G bit DRAM, Vcc drops to 1.5 to 1.0V. Also, in a battery-driven (battery-driven) LSI, Vcc is required to operate at 1.5V to 0.8V.
【0003】しかしながら、LSIにおいてはMOSト
ランジスタのしきい値電圧Vt が存在し、Vt 付近にV
ccが近づくと急激に動作スピード(ゲート遅延時間)が
低下してしまう問題がある。これを防止するために、し
きい値電圧Vt を小さくしてしまうと、スタンドバイ電
流が急激に増加する問題を招く。However, in the LSI, the threshold voltage Vt of the MOS transistor exists, and Vth is in the vicinity of Vt.
There is a problem that the operating speed (gate delay time) decreases sharply as cc approaches. If the threshold voltage Vt is reduced in order to prevent this, a problem that the standby current sharply increases occurs.
【0004】図12に従来例として、メモリ内にある一
部の回路を示す。これは3段のインバータの例であり、
(a)は等価回路、(b)は具体的回路構成を示してい
る。スタンドバイ時には、ノードN1 とN3 が“L”レ
ベルとなり、ノードN2 とN4 が“H”レベルとなる。
このとき、前2段のインバータを見ると、トランジスタ
Q1 とQ4 を通してリーク電流Ileakが流れる。同様に
メモリ全体にこの状態が存在し、トランジスタのしきい
値を下げるとリーク電流が大幅に増加する。As a conventional example, FIG. 12 shows a part of the circuit in the memory. This is an example of a three-stage inverter,
(A) shows an equivalent circuit and (b) shows a concrete circuit configuration. During standby, the nodes N1 and N3 are at "L" level and the nodes N2 and N4 are at "H" level.
At this time, looking at the front two inverters, a leak current Ileak flows through the transistors Q1 and Q4. Similarly, this condition exists in the entire memory, and if the threshold value of the transistor is lowered, the leak current increases significantly.
【0005】これに対して本発明者らは、スタンドバイ
時リークが発生するOFFしているトランジスタのしき
い値をONしているものより高くするか、OFFしてい
るトランジスタの電源電位をVccは下げ、Vssは上げる
ことにより、スタンドバイ時のリーク電流を減らしアク
ティブ時は高速動作させる方式を提案した(特願平5−
3011号)。これは、メモリLSIはスタンドバイ時
にほとんどの内部回路ノード電位が“H”,“L”,
“1/2Vcc”等に決まっており、スタンドバイ時にト
ランジスタのON,OFFが決まっていることを利用し
たものである。On the other hand, the present inventors set the threshold value of the transistor in the OFF state, in which leakage occurs during standby, higher than that in the ON state, or set the power supply potential of the transistor in the OFF state to Vcc. By lowering Vss and raising Vss, we proposed a method to reduce the leak current during standby and operate at high speed during active (Japanese Patent Application No. 5-
No. 3011). This is because most of the internal circuit node potentials of the memory LSI during standby are “H”, “L”,
It is determined to be "1/2 Vcc" or the like, and the fact that the ON / OFF state of the transistor during standby is determined is used.
【0006】しかしながら、この方式においても、スタ
ンドバイ時に内部ノードの値、即ち“H”,“L”が決
まっていないメモリ以外の汎用LSIに適用することは
困難であった。However, even in this method, it is difficult to apply to a general-purpose LSI other than the memory in which the values of the internal nodes, that is, "H" and "L" are not determined at the time of standby.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように従来の半導
体集積回路においては、LSIの内部電源Vccを低電圧
化した場合、Vccがトランジスタのしきい値Vt に近付
いて動作速度が遅くなる問題があり、またしきい値Vt
を下げるとスタンドバイ電流が増大するという問題があ
った。As described above, in the conventional semiconductor integrated circuit, when the internal power supply Vcc of the LSI is lowered, Vcc approaches the threshold value Vt of the transistor and the operation speed becomes slow. Yes, threshold Vt
There was a problem that the standby current increased when the value was lowered.
【0008】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、LSI内部のノードの
“H”,“L”の値に拘りなく、内部電源を低電圧化し
た場合にも高速動作を保ち、且つスタンドバイ電流を低
く抑えることのできる半導体集積回路を提供することに
ある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to reduce the internal power supply voltage regardless of the "H" and "L" values of the nodes inside the LSI. Even in such a case, it is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit capable of maintaining a high-speed operation and suppressing a standby current to be low.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。即ち、本
発明(請求項1)は、pMOSトランジスタの1個以上
の組み合わせとnMOSトランジスタの1個以上の組み
合わせとを直列接続し、この接続ノードを出力とする第
1及び第2のCMOS回路を組とし、このCMOS回路
組をn段(n≧2)配置して論理回路を構成した半導体
集積回路であって、第i段目(i<n)の第1のCMO
S回路の出力は次段の第1及び第2のCMOS回路の各
pMOSトランジスタのゲートに入力され、第i段目の
第2のCMOS回路の出力は次段の第1及び第2のCM
OS回路の各nMOSトランジスタのゲートに入力され
ることを特徴とする。In order to solve the above problems, the present invention employs the following configurations. That is, the present invention (Claim 1) provides a first and a second CMOS circuit that outputs one or more combinations of one or more pMOS transistors and one or more combinations of nMOS transistors in series and outputs the connection node. A first CMO of the i-th stage (i <n), which is a semiconductor integrated circuit in which a logic circuit is formed by arranging the CMOS circuit sets in n stages (n ≧ 2).
The output of the S circuit is input to the gates of the pMOS transistors of the first and second CMOS circuits of the next stage, and the output of the second CMOS circuit of the i-th stage is the first and second CMs of the next stage.
It is characterized in that it is inputted to the gate of each nMOS transistor of the OS circuit.
【0010】また、本発明(請求項2)は、pMOSト
ランジスタの1個以上の組み合わせとnMOSトランジ
スタの1個以上の組み合わせとを直列接続し、この接続
ノードを出力とし、pMOSトランジスタの1個以上の
組み合わせの一端を第1のVccとし、nMOSトランジ
スタの1個以上の組み合わせの一端を第1のVssとする
第1のCMOS回路と、第1のCMOS回路と同様の等
価回路を持ち、pMOSトランジスタの1個以上の組み
合わせの一端を第2のVccとし、nMOSトランジスタ
の1個以上の組み合わせの一端を第2のVssとする第2
のCMOS回路とを組とし、このCMOS回路組をn段
(n≧2)配置して論理回路を構成した半導体集積回路
であって、第i段目(i<n)の第1のCMOS回路の
出力は次段の第1及び第2のCMOS回路の各pMOS
トランジスタのゲートに入力され、第i段目の第2のC
MOS回路の出力は次段の第1及び第2のCMOS回路
の各nMOSトランジスタのゲートに入力され、スタン
ドバイ時には、第1のVssの電位が第2のVssの電位よ
りも上げられ、第2のVccの電位が第1のVccの電位よ
りも下げられることを特徴とする。According to the present invention (claim 2), one or more combinations of pMOS transistors and one or more combinations of nMOS transistors are connected in series, and the connection node is used as an output, and one or more pMOS transistors are connected. A first CMOS circuit in which one end of the combination is set to the first Vcc and one end of one or more combinations of nMOS transistors is set to the first Vss, and an equivalent circuit similar to the first CMOS circuit is provided. A second Vcc at one end of one or more combinations of the two and a second Vss at one end of the one or more combinations of nMOS transistors;
A first CMOS circuit of the i-th stage (i <n), which is a semiconductor integrated circuit in which a logic circuit is formed by arranging the CMOS circuit of FIG. Is output from each pMOS of the first and second CMOS circuits of the next stage.
It is input to the gate of the transistor and the second C of the i-th stage
The output of the MOS circuit is input to the gates of the nMOS transistors of the first and second CMOS circuits of the next stage, and the potential of the first Vss is raised above the potential of the second Vss during standby, The potential of Vcc is lower than the potential of the first Vcc.
【0011】また、本発明(請求項3)は、pMOSト
ランジスタの1個以上の組み合わせとnMOSトランジ
スタの1個以上の組み合わせとを直列接続し、この接続
ノードを出力とし、pMOSトランジスタの1個以上の
組み合わせの一端を第1のVccとし、nMOSトランジ
スタの1個以上の組み合わせの一端を第1のVssとする
第1のCMOS回路と、第1のCMOS回路と同様の等
価回路を持ち、pMOSトランジスタの1個以上の組み
合わせの一端を第2のVccとし、nMOSトランジスタ
の1個以上の組み合わせの一端を第2のVssとする第2
のCMOS回路とを組とし、このCMOS回路組をn段
(n≧2)配置して論理回路を構成した半導体集積回路
であって、第i段目(i<n)の第1のCMOS回路の
出力は次段の第1及び第2のCMOS回路の各pMOS
トランジスタのゲートに入力され、第i段目の第2のC
MOS回路の出力は次段の第1及び第2のCMOS回路
の各nMOSトランジスタのゲートに入力され、かつ第
1のVssと第2のVccが接続されていることを特徴とす
る。According to the present invention (claim 3), one or more combinations of pMOS transistors and one or more combinations of nMOS transistors are connected in series, and the connection node is used as an output, and one or more pMOS transistors are connected. A first CMOS circuit in which one end of the combination is set to the first Vcc and one end of one or more combinations of nMOS transistors is set to the first Vss, and an equivalent circuit similar to the first CMOS circuit is provided. A second Vcc at one end of one or more combinations of the two and a second Vss at one end of the one or more combinations of nMOS transistors;
A first CMOS circuit of the i-th stage (i <n), which is a semiconductor integrated circuit in which a logic circuit is formed by arranging the CMOS circuit of FIG. Is output from each pMOS of the first and second CMOS circuits of the next stage.
It is input to the gate of the transistor and the second C of the i-th stage
The output of the MOS circuit is input to the gates of the nMOS transistors of the first and second CMOS circuits of the next stage, and the first Vss and the second Vcc are connected.
【0012】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものが上げられる。 (1) 出力の立上りでは第2のCMOS回路の方が第1の
CMOS回路より速く動作し、出力の立下がりでは第1
のCMOS回路の方が第2のCMOS回路より速く動作
すること。 (2) 第1及び第2のCMOS回路の組の第1段目におい
ては、第1のCMOS回路における各トランジスタのゲ
ート入力と第2のCMOS回路における各トランジスタ
のゲート入力とは共通であること。 (3) 第1及び第2のCMOS回路の組の第n段目の次
に、pMOSトランジスタとnMOSトランジスタを直
列接続した第3のCMOS回路が設けられ、第n段目の
第1のCMOS回路の出力は第3のCMOS回路のpM
OSトランジスタのゲートに入力され、第n段目の第2
のCMOS回路の出力は第3のCMOS回路のnMOS
トランジスタのゲートに入力されること。 (4) 第1のCMOS回路におけるpMOSトランジスタ
の等価駆動能力がnMOSトランジスタの等価駆動能力
より低く、第2のCMOS回路におけるpMOSトラン
ジスタの等価駆動能力がnMOSトランジスタの等価駆
動能力より高いこと。 (5) 第1のCMOS回路の全トランジスタのチャネル幅
が第2のCMOS回路の全トランジスタのチャネル幅よ
り大きいこと。 (6) 第1と第2のCMOS回路の組を3段以上組合せた
回路を含むこと。 (7) CMOS回路を構成する各トランジスタとして、S
OI(silicon on Insulator)構造のトランジスタを用
いること。 (8) 請求項2において、第2のCMOS回路のpMOS
トランジスタのしきい値電圧は第1のCMOS回路のp
MOSトランジスタのそれよりも低く(マイナスの値が
小さい)、第1のCMOS回路のnMOSトランジスタ
のしきい値電圧は第2のCMOS回路のnMOSトラン
ジスタのそれよりも低い(プラスの値が小さい)こと。 (9) 請求項2において、第1のVssはトランジスタを介
して第2のVssにつながり、第2のVccはトランジスタ
を介して第1のVccにつながること。The following are preferred embodiments of the present invention. (1) The second CMOS circuit operates faster than the first CMOS circuit when the output rises, and the first CMOS circuit operates when the output falls.
The CMOS circuit of 1. operates faster than the second CMOS circuit. (2) In the first stage of the set of the first and second CMOS circuits, the gate input of each transistor in the first CMOS circuit and the gate input of each transistor in the second CMOS circuit are common. . (3) A third CMOS circuit in which a pMOS transistor and an nMOS transistor are connected in series is provided next to the nth stage of the set of the first and second CMOS circuits, and the first CMOS circuit of the nth stage is provided. Is the pM of the third CMOS circuit
It is input to the gate of the OS transistor and the second of the nth stage
The output of the CMOS circuit is the nMOS of the third CMOS circuit.
Must be input to the gate of a transistor. (4) The equivalent drive capability of the pMOS transistor in the first CMOS circuit is lower than the equivalent drive capability of the nMOS transistor, and the equivalent drive capability of the pMOS transistor in the second CMOS circuit is higher than the equivalent drive capability of the nMOS transistor. (5) The channel width of all transistors of the first CMOS circuit is larger than the channel width of all transistors of the second CMOS circuit. (6) Include a circuit in which the first and second CMOS circuits are combined in three or more stages. (7) As each transistor forming the CMOS circuit, S
Use a transistor of OI (silicon on insulator) structure. (8) The pMOS of the second CMOS circuit according to claim 2.
The threshold voltage of the transistor is p of the first CMOS circuit.
Lower than that of the MOS transistor (small negative value), and lower than the threshold voltage of the nMOS transistor of the first CMOS circuit (small positive value) of the nMOS transistor of the second CMOS circuit. . (9) In claim 2, the first Vss is connected to the second Vss via the transistor, and the second Vcc is connected to the first Vcc via the transistor.
【0013】[0013]
【作用】本発明(請求項1〜3)によれば、pMOSト
ランジスタの入力とnMOSトランジスタの入力の信号
が分かれているため、入力が“L”から“H”レベルに
変移する場合、nMOSトランジスタはOFFからON
に変移するため、OFF時からゲート電位がおよそしき
い値電圧に上がるまでゲートチャネル下の空乏層が拡が
り、反転領域に達するまでゲート容量は小さい。これに
対してpMOSトランジスタはONからOFFに変移す
るまで、入力信号が立ち上がり始めの、即ちゲート反転
している間のゲート容量が大きい。According to the present invention (claims 1 to 3), since the input signal of the pMOS transistor and the input signal of the nMOS transistor are separated, when the input changes from "L" to "H" level, the nMOS transistor OFF to ON
Therefore, the depletion layer under the gate channel expands from the OFF state until the gate potential rises to about the threshold voltage, and the gate capacitance is small until the inversion region is reached. On the other hand, the pMOS transistor has a large gate capacitance until the input signal starts rising, that is, while the gate is inverted, until the pMOS transistor changes from ON to OFF.
【0014】結果としてnMOSトランジスタの入力の
方がpMOSトランジスタの入力の信号より立ち上がり
は速い。よって、低電圧時、Vccがしきい値に近く、し
きい値電圧依存性がスピードに対して大きい低電圧時に
は、nMOSトランジスタがpMOSトランジスタ動作
より前もって動作するため、nMOSトランジスタの入
力の0VからVt(しきい値電圧)までの無駄な時間を
低減することができ、結果としてスピードが向上する。As a result, the nMOS transistor input rises faster than the pMOS transistor input signal. Therefore, when the voltage is low, Vcc is close to the threshold voltage, and the dependency of the threshold voltage is large with respect to the speed. When the voltage is low, the nMOS transistor operates before the pMOS transistor operation. The wasted time up to (threshold voltage) can be reduced, and as a result, the speed is improved.
【0015】また、入力がVcc−Vt からVccに達する
までは、nMOSトランジスタは反転機能でゲート容量
は大きく、pMOSトランジスタは空乏状態になり、p
MOSトランジスタの方が立ち上がりは早くなり、慣通
電流を抑える方向に働き、それぞれのゲート電圧はVcc
にはほとんど同時に達するようになる。Further, until the input reaches from Vcc-Vt to Vcc, the nMOS transistor has an inverting function and the gate capacitance is large, and the pMOS transistor is in a depletion state, and p
The MOS transistor rises faster, works to suppress the common current, and each gate voltage is Vcc.
Will be reached almost at the same time.
【0016】逆に、入力が“H”から“L”レベルに下
がる場合、VccからVcc−Vt まではpMOS容量小,
nMOS容量大となり、Vt からVssまではnMOS容
量小,pMOS容量大となるために、入力が下がる時は
pMOSトランジスタの方の入力は始め早く、nMOS
トランジスタの入力より下がり、Vssに近づくと下がる
スピードは逆になる。On the contrary, when the input goes from "H" to "L" level, the pMOS capacitance is small from Vcc to Vcc-Vt.
Since the nMOS capacity is large, the nMOS capacity is small from Vt to Vss, and the pMOS capacity is large, the input of the pMOS transistor starts earlier and the nMOS capacity becomes larger when the input decreases.
The speed is lower than the input of the transistor and decreases as it approaches Vss.
【0017】よってpMOSがOFFからONし始める
時間は減り、結果としてスピードは向上する。また、第
1のCMOS回路におけるpMOSトランジスタの等価
駆動能力がnMOSトランジスタの等価駆動能力より低
く、第2のCMOS回路におけるpMOSトランジスタ
の等価駆動能力がnMOSトランジスタの等価駆動能力
より高くなるように設定することにより、容量の差以上
にOFFからONする側のスピードは、OFFからON
する側のnMOS又はpMOSより早くなり、スピード
はさらに改善する。さらに、空乏時と反転時の容量差が
大きいほど効果があるため、SOI構造のトランジスタ
を用いることが有効である。Therefore, the time when the pMOS starts to turn on from OFF is reduced, and as a result, the speed is improved. Further, the equivalent drive capability of the pMOS transistor in the first CMOS circuit is lower than the equivalent drive capability of the nMOS transistor, and the equivalent drive capability of the pMOS transistor in the second CMOS circuit is set higher than the equivalent drive capability of the nMOS transistor. As a result, the speed on the side of turning on from OFF to ON is more than OFF
It is faster than the nMOS or pMOS on the working side, and the speed is further improved. Further, the larger the difference in capacitance between depletion and inversion is, the more effective it is. Therefore, it is effective to use a transistor having an SOI structure.
【0018】また、請求項2のように、pMOSトラン
ジスタを駆動する側のCMOS回路のVssとnMOSト
ランジスタを駆動する側のCMOS回路のVccをスタン
ドバイ時に上げ(下げ)すると、pMOS駆動する側の
CMOS回路内のnMOSトランジスタとnMOS駆動
する側のCMOS回路内のpMOSトランジスタのう
ち、OFFしているトランジスタは、ゲート・ソース電
圧差がトランジスタがOFFする方向に進む。これは、
回路内のノードの値に依存しない。よって、スタンドバ
イ時にVss(Vcc)を上げ(下げ)することにより、リ
ーク源となるこれらOFFしているトランジスタのリー
クを大幅に低減できる。When the Vss of the CMOS circuit driving the pMOS transistor and the Vcc of the CMOS circuit driving the nMOS transistor are raised (lowered) during standby as in claim 2, the pMOS driving side is increased. Of the nMOS transistor in the CMOS circuit and the pMOS transistor in the CMOS circuit on the nMOS driving side, the transistor that is turned off has a gate-source voltage difference that advances in the direction in which the transistor turns off. this is,
It does not depend on the value of any node in the circuit. Therefore, by raising (lowering) Vss (Vcc) during standby, it is possible to greatly reduce the leakage of these OFF transistors, which are the leakage sources.
【0019】さらに、pMOS駆動側のnMOSトラン
ジスタとpMOS駆動側のpMOSトランジスタのしき
い値電圧を他より下げて高速化をはかり、スタンドバイ
時にはpMOS駆動側のVssを上げnMOS駆動側のV
ccを下げることにより、高速化とスタンドバイ時のリー
クの減少の両立がはかれる。Further, the threshold voltage of the nMOS transistor on the pMOS driving side and the pMOS transistor on the pMOS driving side are made lower than others to achieve higher speed, and Vss on the pMOS driving side is increased during standby to increase Vs on the nMOS driving side.
By lowering cc, both speedup and reduction of leakage during standby can be achieved.
【0020】また、pMOS側とnMOS側に回路を分
けることを利用して、pMOS側のVssとnMOS側の
Vccを接続し動作させることにより、外部電圧が各世代
一定で下げられず、トランジスタの微細化で信頼性を高
めるため内部電源を下げる必要がある時、上記pMO
S,nMOS側のCMOS回路は同様に動作することを
利用して、内部降圧で無駄な電力を消費せずに内部降圧
できる。Further, by utilizing the circuit divided into the pMOS side and the nMOS side to connect and operate Vss on the pMOS side and Vcc on the nMOS side, the external voltage cannot be lowered constantly for each generation, and the transistor When it is necessary to lower the internal power supply in order to improve reliability due to miniaturization, the pMO
By utilizing the fact that the CMOS circuits on the S and nMOS sides operate in the same manner, the internal voltage can be stepped down without wasting power.
【0021】[0021]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図1は、本発明の第1の実施例に係わる半導体
集積回路を示す回路構成図である。これは、4段のCM
OSインバータを構成した例である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. This is a 4-stage commercial
It is an example of configuring an OS inverter.
【0022】従来のインバータは、nMOSトランジス
タとpMOSトランジスタの各1個から構成するが、本
実施例では1つのインバータを2分割し、例えばQp11,
Qn11 で構成する第1のインバータ(第1のCMOS回
路)1とQp13,Qn13 で構成する第2のインバータ(第
2のCMOS回路)2に分ける。但し、Qp11,Qn11,Q
p13,Qn13 のトータルのディメンジョンは、従来と同じ
になるようにでき、トータルのディメンジョン数は増加
させずに済む。この分割を2段目(Qp21,Qn21,Qp23,
Qn23 )と3段目(Qp31,Qn31,Qp33,Qn33 )と同様
に分けていく。但し、4段目はQp4とQn4の従来と同様
のインバータ構成とする。The conventional inverter is composed of one each of an nMOS transistor and a pMOS transistor, but in the present embodiment, one inverter is divided into two, for example, Qp11,
It is divided into a first inverter (first CMOS circuit) 1 composed of Qn11 and a second inverter (second CMOS circuit) 2 composed of Qp13 and Qn13. However, Qp11, Qn11, Q
The total dimensions of p13 and Qn13 can be made the same as before, and the total number of dimensions need not be increased. This division is the second stage (Qp21, Qn21, Qp23,
Qn23) and the third stage (Qp31, Qn31, Qp33, Qn33) are divided. However, the fourth stage has the same inverter configuration of Qp4 and Qn4 as the conventional one.
【0023】次に、1段目のQp11,Qn11 とQp13,Qn1
3 の1組のうち第1のインバータ1の方の出力P1 は次
段の組のpMOS側のみ入力し、第2のインバータ2の
方の出力N1 は次段の同じ組のnMOS側にのみ入力
し、これを繰り返して論理回路を構成する。Next, the first stage Qp11, Qn11 and Qp13, Qn1
The output P1 of the first inverter 1 of 3 sets is input only to the pMOS side of the next set, and the output N1 of the second inverter 2 is input only to the nMOS side of the same set of the next stage. Then, this is repeated to form a logic circuit.
【0024】本実施例は、このように各信号線を入力,
出力共にpMOS側用とnMOS側用の2本に分けて構
成する。但し、初段の1段目は1つの信号に対して1本
にすることができるし、最終段の4段目は、通常のロジ
ックで受けて(但し、入力は2種類だが)1つの信号に
対して1本の信号線に戻すこともできる。In this embodiment, each signal line is input in this way,
Both outputs are configured separately for the pMOS side and the nMOS side. However, the first stage of the first stage can be made one for one signal, and the fourth stage of the final stage is received by normal logic (however, although there are two types of inputs), it becomes one signal. On the other hand, it is possible to return to one signal line.
【0025】このように組を作って論理回路群を構成し
て、論理回路群内は各信号2本を用いるし、群の入,出
力は1本に戻すことができ、本実施例と従来の方式を組
合せてもよい。A logic circuit group is constructed by forming a set in this way, and two signals are used in the logic circuit group. The input and output of the group can be returned to one. The methods may be combined.
【0026】従来に比べ素子数は倍になるが、組内のト
ータルのチャネル幅は従来と同じにできる。なぜなら、
例えばP1 とN1 ,P2 とN2 ,P3 とN3 を接続する
と従来のCMOSインバータになるので、従来のチャネ
ル幅を単に分けているからである。Although the number of elements is doubled as compared with the conventional one, the total channel width in the set can be made the same as the conventional one. Because
This is because, for example, connecting P1 and N1, P2 and N2, and P3 and N3 results in a conventional CMOS inverter, so that the conventional channel width is simply divided.
【0027】こうした場合の効果であるが、例えばノー
ドP1 とN1 に注目して見ると、pMOSの入力P1 と
nMOSの入力N1 の信号が分かれているため、入力が
“L”から“H”レベルに変移する場合、入力のnMO
SはOFFからONに変移するため、OFF時からゲー
ト電位がおよそしきい値電圧に上がるまでゲートチャネ
ル下の空乏層が拡がり、反転領域に達するまでゲート容
量は小さい。図3はこの様子を示しておりゲート・ソー
ス電圧が0VからVt まで容量は小さい。これに対し
て、pMOSはONからOFFまで変移するまで、入力
信号が立ち上がり始めの、即ちゲート反転している間の
ゲート容量が大きい。With respect to the effect in such a case, looking at, for example, the nodes P1 and N1, the signals of the input P1 of the pMOS and the input N1 of the nMOS are separated, so that the input is "L" to "H" level. NMO of the input when changing to
Since S changes from OFF to ON, the depletion layer under the gate channel expands from the OFF state until the gate potential rises to about the threshold voltage, and the gate capacitance is small until the inversion region is reached. FIG. 3 shows this state, and the capacitance is small from the gate-source voltage of 0 V to Vt. On the other hand, the gate capacitance of the pMOS is large until the input signal starts rising, that is, while the gate is inverted, until it changes from ON to OFF.
【0028】結果としてnMOS入力の方がpMOS入
力の信号より立ち上がりは速い。これを図2のAに示
す、よって低電圧時、Vccがしきい値に近く、しきい値
電圧依存性がスピードに対して大きい低電圧時には、本
実施例はnMOSの入力がONし始める0VからVt
(しきい値電圧)までの無駄な時間を、本実施例によっ
て、pMOS動作より前もって動作するため、結果とし
てスピードは向上する。As a result, the nMOS input rises faster than the pMOS input signal. This is shown in FIG. 2A. Therefore, at low voltage, when Vcc is close to the threshold value and the threshold voltage dependency is large with respect to the speed, at the low voltage, the input of the nMOS starts to turn on 0V. To Vt
Since the wasteful time until (threshold voltage) is operated before the pMOS operation in this embodiment, the speed is improved as a result.
【0029】また、入力がVcc−Vt からVccに達する
までは、(図2のBの所)でnMOSは反転状態でゲー
ト容量は大きく、pMOSは空乏状態になり、pMOS
の方が立ち上がりは速くなり、貫通電流を抑える方向に
働き、それぞれのゲート電圧はVccにはほとんど同時に
達するようになる。Further, until the input reaches from Vcc-Vt to Vcc (at B in FIG. 2), the nMOS is in the inverted state, the gate capacitance is large, the pMOS is in the depleted state, and the pMOS is depleted.
In this case, the rising speed becomes faster, the through current is suppressed, and the respective gate voltages reach Vcc almost at the same time.
【0030】逆に入力が“H”から“L”レベルに下が
る場合、VccからVcc−Vt まではpMOS容量小,n
MOS容量大となり、Vt からVssまではnMOS容量
小,pMOS容量大となるために、入力が下がる時pM
OSの方の入力は、始め速く、nMOSの方の入力より
下がり、(図2のC)Vssに近づくと下がるスピードは
逆になる。(図2のD)よって、pMOSがOFFから
ONし始める時間は減り、結果としてスピードは向上す
る。従って、本実施例を複数段組合せると各段毎に高速
化がはかれ、特に低電圧時に図4に示すように効果が見
込まれる。On the contrary, when the input is lowered from "H" to "L" level, the pMOS capacitance is small, n from Vcc to Vcc-Vt.
Since the MOS capacitance becomes large, the nMOS capacitance becomes small from Vt to Vss, and the pMOS capacitance becomes large, so when the input falls, pM
The input of the OS is faster at the beginning and lower than the input of the nMOS, and the speed of the input is opposite when approaching Vss (C in FIG. 2). (D of FIG. 2) Therefore, the time when the pMOS starts to turn from OFF to ON is reduced, and as a result, the speed is improved. Therefore, if a plurality of stages of this embodiment are combined, the speed is increased for each stage, and the effect is expected as shown in FIG. 4 especially when the voltage is low.
【0031】また、本実施例はMOSの空乏時のゲート
容量が減るほど効果がある。図5(a)に示すようなS
OI(Silicon on Insulator)構造は、図5(b)に示
すように容量最大値Cmax /容量最小値Cmin の比が大
きい。このため、SOI構造を用いることにより、OF
FからONする側のスピードは、OFFからONする側
のnMOSトランジスタ又はpMOSトランジスタより
早くなり、スピードはさらに改善する。Further, the present embodiment is more effective as the gate capacitance when the MOS is depleted is reduced. S as shown in FIG.
The OI (Silicon on Insulator) structure has a large ratio of the maximum capacity value Cmax / the minimum capacity value Cmin as shown in FIG. 5B. Therefore, by using the SOI structure, OF
The speed on the side from F to ON becomes faster than that on the side from OFF to ON, and the speed is further improved.
【0032】なお、本実施例による高速化の原理を図6
を参照してさらに詳しく説明する。説明を簡単にするた
めにここでは、電源Vccを1.5V、nMOSトランジ
スタのしきい値Vt を1.0V、pMOSトランジスタ
のしきい値Vt を−1,0Vとする。The principle of speeding up according to this embodiment is shown in FIG.
Will be described in more detail with reference to. In order to simplify the explanation, here, the power supply Vcc is set to 1.5V, the threshold Vt of the nMOS transistor is set to 1.0V, and the threshold Vt of the pMOS transistor is set to -1,0V.
【0033】通常のインバータでは、図6(a)に示す
ように、ゲート入力が“L”レベルから“H”レベルに
変化する時、ゲート入力は0→(Vcc−Vt )→Vt →
Vccと変化する。そして、(Vcc−Vt )の時点でpM
OSトランジスタがONからOFFに変移し、Vt の時
点でnMOSトランジスタがOFFからONに変移す
る。このため、pMOSトランジスタがOFFしてから
nMOSトランジスタがONするまでの時間が無駄時間
となる。In a normal inverter, when the gate input changes from "L" level to "H" level as shown in FIG. 6 (a), the gate input becomes 0 → (Vcc-Vt) → Vt →
It changes with Vcc. Then, at the time of (Vcc-Vt), pM
The OS transistor changes from ON to OFF, and the nMOS transistor changes from OFF to ON at the time of Vt. Therefore, the time from turning off the pMOS transistor to turning on the nMOS transistor becomes a dead time.
【0034】これに対し、本実施例のようにゲート入力
を分割すると、図6(b)に示すように、nMOSトラ
ンジスタのゲート入力の立ち上がりは、0→Vtまでは
速くなり、Vt →Vccまでは遅くなる。一方、pMOS
トランジスタのゲート入力の立ち上がりは、0→(Vcc
−Vt )までは遅くなり、(Vcc−Vt )→Vccまでは
速くなる。このため、図6(a)に示したような無駄時
間が短くなり、さらにnMOSトランジスタのゲート入
力がVt に達する時間とpMOSトランジスタのゲート
入力が(Vcc−Vt )に達する時間を同じにすれば、無
駄時間をなくすこともできる。On the other hand, when the gate input is divided as in the present embodiment, as shown in FIG. 6B, the rising of the gate input of the nMOS transistor becomes faster from 0 to Vt and from Vt to Vcc. Will be late. On the other hand, pMOS
The rise of the gate input of the transistor is 0 → (Vcc
It becomes slower until -Vt) and becomes faster from (Vcc-Vt) to Vcc. Therefore, the dead time as shown in FIG. 6A is shortened, and if the gate input of the nMOS transistor reaches Vt and the gate input of the pMOS transistor reaches (Vcc-Vt) at the same time, You can also eliminate dead time.
【0035】ゲート入力が“H”レベルから“L”レベ
ルに変化する時も同様のことが成り立ち、これによりC
MOSインバータ動作の高速化をはかることが可能とな
るのである。The same is true when the gate input changes from "H" level to "L" level, whereby C
It is possible to speed up the operation of the MOS inverter.
【0036】図7は、本発明の第2の実施例に係わる半
導体集積回路を示す回路構成図である。第1の実施例で
はインバータの例を示したが、この実施例ではその他の
論理回路NAND,NORに本発明を適用した場合を示
す。FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention. Although an example of an inverter is shown in the first embodiment, this embodiment shows a case where the present invention is applied to other logic circuits NAND and NOR.
【0037】従来と同じNANDゲート及びNORゲー
トをそれぞれ2分割し、それぞれの信号をpMOS入力
用とnMOS入力用の2種類用いて論理を構成する。こ
のように全てのロジックに本発明は適用できる。The same NAND gate and NOR gate as in the prior art are each divided into two, and two types of signals are used for pMOS input and nMOS input to form a logic. As described above, the present invention can be applied to all logics.
【0038】具体的には、1つのNANDゲートを2分
割し、1段目をQp11,Qp12 とQn11,Qn12 からなる第
1のNANDゲート(第1のCMOS回路)3と、Qp1
3,Qp14 とQn13,Qn14 からなる第2のNANDゲート
(第2のCMOS回路)4に分ける。2段目はNORゲ
ートであるが同様に、Qp21,Qp22 とQn21,Qn22 から
なる第1のNORゲート(第1のCMOS回路)5と、
Qp23,Qp24 とQn23,Qn24 からなる第2のNORゲー
ト(第2のCMOS回路)6に分ける。そして、1段目
の第1のNANDゲートの出力を2段目のpMOSトラ
ンジスタQp21,Qp23 に入力し、第2のNANDゲート
の出力を2段目のnMOSトランジスタQn21,Qn23 に
入力する。Specifically, one NAND gate is divided into two, and the first stage is composed of a first NAND gate (first CMOS circuit) 3 composed of Qp11, Qp12 and Qn11, Qn12, and Qp1.
It is divided into a second NAND gate (second CMOS circuit) 4 composed of 3, Qp14 and Qn13, Qn14. The second stage is a NOR gate, but similarly, a first NOR gate (first CMOS circuit) 5 composed of Qp21, Qp22 and Qn21, Qn22,
It is divided into a second NOR gate (second CMOS circuit) 6 composed of Qp23, Qp24 and Qn23, Qn24. The output of the first NAND gate of the first stage is input to the pMOS transistors Qp21 and Qp23 of the second stage, and the output of the second NAND gate is input to the nMOS transistors Qn21 and Qn23 of the second stage.
【0039】このような構成であっても、第1の実施例
と同様に高速動作がはかれると言う効果が得られる。つ
まり、pMOSトランジスタとnMOSトランジスタか
らなるCMOS回路を用いた各種のロジックに適用する
ことができる。Even with such a structure, it is possible to obtain the effect that high-speed operation can be achieved as in the first embodiment. That is, it can be applied to various logics using a CMOS circuit composed of a pMOS transistor and an nMOS transistor.
【0040】図8は、本発明の第3の実施例に係わる半
導体集積回路を示す回路構成図である。この実施例が第
1の実施例と異なる点は、第1にpMOS駆動側のnM
OSトランジスタ(第1段目ではQn11 )のしきい値電
圧をnMOS駆動側のnMOSトランジスタ(第1段目
ではQn13 )のしきい値電圧より下げ、nMOS駆動側
のpMOSトランジスタ(第1段目ではQp13 )のしき
い値電圧をpMOS駆動側のpMOSトランジスタ(第
1段目ではQp11 )のしきい値電圧より下げたことにあ
る。FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to the third embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that firstly, the nM on the pMOS driving side is
The threshold voltage of the OS transistor (Qn11 in the first stage) is made lower than the threshold voltage of the nMOS transistor on the nMOS drive side (Qn13 in the first stage), and the pMOS transistor on the nMOS drive side (in the first stage is This is because the threshold voltage of Qp13) has been made lower than the threshold voltage of the pMOS transistor on the pMOS driving side (Qp11 in the first stage).
【0041】これにより、しきい値が下がった分さらに
本発明はスピードアップする。勿論しきい値が高い方も
第1の実施例と同じく空乏化の効果がある。さらに、し
きい値を下げて高速化した方の駆動能力は高まり、前記
のOFFからONする側のスピードがONからOFFす
る側のスピードが高まる方向と一致するためさらによ
い。As a result, the present invention further speeds up as the threshold value is lowered. Of course, the one with the higher threshold value has the same depletion effect as in the first embodiment. Further, it is more preferable that the driving capability of the one having the lower threshold value and the higher speed is increased, and the speed from the OFF side to the ON side coincides with the direction in which the speed from the ON side to the OFF side is increased.
【0042】但し、単に前述のようにVt を下げると、
例えば図面に示すようにリーク電位L1 ,L3 ,L5 が
他のOFFしているトランジスタのリーク電流L2 ,L
4 ,L6 ,L7 よりVt が低い分大きくなってしまう。
これに対してpMOS駆動側のCMOS回路のVss側,
nMOS駆動側のCMOS回路Vcc側をトランジスタQ
p5,Qn5を介してVss,Vccに接続する。こうしておい
て、アクション時はONしておいて、リーク電流を緩く
して高速動作させ、スタンドバイ時にはトランジスタQ
p5,Qn5をOFFしておく、こうした場合、図面のノー
ドVss1 ,Vcc1 の電位はリーク電流によりVss1 はV
ssより上り、Vcc1 はVccより時間が経って下がって行
く。However, if Vt is simply lowered as described above,
For example, as shown in the drawing, the leakage currents L2, L of other transistors whose leakage potentials L1, L3, L5 are turned off.
Since Vt is lower than 4, L6 and L7, it becomes large.
On the other hand, the Vss side of the CMOS circuit on the pMOS driving side,
Transistor Q on the side of CMOS circuit Vcc on the nMOS drive side
Connect to Vss and Vcc via p5 and Qn5. In this way, it is turned on at the time of action, the leak current is loosened to operate at high speed, and the transistor Q is turned on at the time of standby.
P5 and Qn5 are turned off. In such a case, the potentials of the nodes Vss1 and Vcc1 in the drawing are Vss1 and Vss due to the leakage current.
It goes up from ss, and Vcc1 goes down with time after Vcc.
【0043】よって、例えばリークトランジスタQn31
は、ソース即ちVss1 は上るにも拘らず、ノードN2 は
Qn23 がONしたままなので、その電位はVssにつなが
り、Vssに保たれるのでトランジスタのカットオフ特性
は改善する。Therefore, for example, the leak transistor Qn31
Despite the rise of the source, that is, Vss1, Qn23 of the node N2 remains ON, so that the potential is connected to Vss and kept at Vss, so that the cutoff characteristic of the transistor is improved.
【0044】ONしているトランジスタQn21 を見る
と、ゲート・ソース電位はN1 の電位が下がって、Vcc
1 −Vssとなるが、その値がVt <Vcc2 −Vssである
限りノードの値を保持する。Looking at the transistor Qn21 which is turned on, the gate-source potential decreases from the potential of N1 to Vcc.
1-Vss, but the value of the node is held as long as the value is Vt <Vcc2-Vss.
【0045】これは、本実施例はノードの値がどのよう
な値であろうと、リーク電流は大幅に低減する。即ち、
汎用のLSI全般に適用できるわけである。つまり、本
実施例は、ノードの値が前もって分かっている場合に限
らず、広い範囲でLSIに適用できるわけである。な
お、この動作を図9に示しておく。This means that in this embodiment, the leakage current is greatly reduced regardless of the value of the node. That is,
It can be applied to general-purpose LSIs in general. In other words, the present embodiment can be applied to LSI in a wide range, not limited to the case where the value of the node is known in advance. Note that this operation is shown in FIG.
【0046】図10は、本発明の第4の実施例に係わる
半導体集積回路を示す回路構成図である。これは、第2
の実施例と同様に本発明をNANDやNOR等の他のロ
ジックに適用した例である。電源を4種作り(Vcc1 ,
Vcc2 ,Vss1 ,Vss2 )、図8と同じように動作させ
ることにより、高速,低リークが両立できる。FIG. 10 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment of the present invention. This is the second
This is an example in which the present invention is applied to other logic such as NAND and NOR as in the embodiment. Make 4 kinds of power source (Vcc1,
Vcc2, Vss1, Vss2) and by operating in the same manner as in FIG. 8, both high speed and low leakage can be achieved.
【0047】図11は、本発明の第5の実施例に係わる
半導体集積回路を示す回路構成図である。この実施例
は、pMOS側とnMOS側に回路を分けることを利用
し、pMOS側のVssとnMOS側のVccを接続して動
作させるものである。FIG. 11 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the circuit is divided into the pMOS side and the nMOS side, and Vss on the pMOS side and Vcc on the nMOS side are connected to operate.
【0048】このような構成であれば、pMOS,nM
OS側のCMOS回路は同様に動作することから、内部
降圧で無駄な電力を消費せずに内部降圧ができる。これ
は、外部電圧が各世代一定で下げられなくトランジスタ
の微細化で信頼性を高めるため、内部電源を下げる必要
がある時などに有効である。なお、本発明は上述した各
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、種々変形して実施することができる。With such a structure, pMOS, nM
Since the CMOS circuit on the OS side operates in the same manner, the internal voltage can be reduced without wasting power. This is effective when it is necessary to lower the internal power supply because the external voltage cannot be lowered for each generation and the reliability is improved by miniaturizing the transistor. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be carried out without departing from the scope of the invention.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、C
MOS回路を2分割して構成し、pMOS及びnMOS
の入力を独立させることにより、LSI内部のノードの
“H”,“L”の値に拘りなく、内部電源を低電圧化し
た場合にも高速動作を保ち、且つスタンドバイ電流を低
く抑えることのできる半導体集積回路を実現することが
可能となる。As described in detail above, according to the present invention, C
The MOS circuit is divided into two parts to form a pMOS and an nMOS.
By making the inputs independent, the high speed operation can be maintained and the standby current can be kept low regardless of the "H" and "L" values of the nodes inside the LSI even when the internal power supply is lowered in voltage. It is possible to realize a semiconductor integrated circuit that can be realized.
【図1】第1の実施例に係わる半導体集積回路を示す回
路構成図。FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment.
【図2】第1の実施例の動作原理を説明するための模式
図。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the first embodiment.
【図3】ゲート・ソース電圧とゲート容量との関係を示
す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between gate-source voltage and gate capacitance.
【図4】本発明と従来例におけるVccとゲート遅延との
関係を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between Vcc and gate delay in the present invention and the conventional example.
【図5】SOI構造及びゲート容量の変化を示す図。FIG. 5 is a diagram showing changes in an SOI structure and a gate capacitance.
【図6】第1の実施例における高速化の原理を説明する
ための図。FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of speeding up in the first embodiment.
【図7】第2の実施例に係わる半導体集積回路を示す回
路構成図。FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment.
【図8】第3の実施例に係わる半導体集積回路を示す回
路構成図。FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a third embodiment.
【図9】第3の実施例の動作を説明するための信号波形
図。FIG. 9 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the third embodiment.
【図10】第4の実施例に係わる半導体集積回路を示す
回路構成図。FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a fourth embodiment.
【図12】従来の3段のインバータの例を示す回路構成
図。FIG. 12 is a circuit configuration diagram showing an example of a conventional three-stage inverter.
1…第1のインバータ(第1のCMOS回路) 2…第2のインバータ(第2のCMOS回路) 3…第1のNANDゲート(第1のCMOS回路) 4…第2のNANDゲート(第2のCMOS回路) 5…第1のNORゲート(第1のCMOS回路) 6…第2のNORゲート(第2のCMOS回路) Qp(Qp11,Qp14,〜,Qp33,Qp4, Qp5)…pMOS
トランジスタ Qn(Qn11,Qn14,〜,Qn33,Qn4, Qn5)…nMOS
トランジスタ1 ... 1st inverter (1st CMOS circuit) 2 ... 2nd inverter (2nd CMOS circuit) 3 ... 1st NAND gate (1st CMOS circuit) 4 ... 2nd NAND gate (2nd) CMOS circuit 5 ... First NOR gate (first CMOS circuit) 6 ... Second NOR gate (second CMOS circuit) Qp (Qp11, Qp14, ..., Qp33, Qp4, Qp5) ... pMOS
Transistors Qn (Qn11, Qn14, ~, Qn33, Qn4, Qn5) ... nMOS
Transistor
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成6年6月2日[Submission date] June 2, 1994
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】第1の実施例に係わる半導体集積回路を示す回
路構成図。FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment.
【図2】第1の実施例の動作原理を説明するための模式
図。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the first embodiment.
【図3】ゲート・ソース電圧とゲート容量との関係を示
す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between gate-source voltage and gate capacitance.
【図4】本発明と従来例におけるVccとゲート遅延との
関係を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between Vcc and gate delay in the present invention and the conventional example.
【図5】SOI構造及びゲート容量の変化を示す図。FIG. 5 is a diagram showing changes in an SOI structure and a gate capacitance.
【図6】第1の実施例における高速化の原理を説明する
ための図。FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of speeding up in the first embodiment.
【図7】第2の実施例に係わる半導体集積回路を示す回
路構成図。FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment.
【図8】第3の実施例に係わる半導体集積回路を示す回
路構成図。FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a third embodiment.
【図9】第3の実施例の動作を説明するための信号波形
図。FIG. 9 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the third embodiment.
【図10】第4の実施例に係わる半導体集積回路を示す
回路構成図。FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a fourth embodiment.
【図11】第5の実施例に係わる半導体集積回路を示す
回路構成図。FIG. 11 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a fifth embodiment.
【図12】従来の3段のインバータの例を示す回路構成
図。FIG. 12 is a circuit configuration diagram showing an example of a conventional three-stage inverter.
【符号の説明】 1…第1のインバータ(第1のCMOS回路) 2…第2のインバータ(第2のCMOS回路) 3…第1のNANDゲート(第1のCMOS回路) 4…第2のNANDゲート(第2のCMOS回路) 5…第1のNORゲート(第1のCMOS回路) 6…第2のNORゲート(第2のCMOS回路) Qp(Qp11,Qp14,〜,Qp33,Qp4, Qp5)…pMOS
トランジスタ Qn(Qn11,Qn14,〜,Qn33,Qn4, Qn5)…nMOS
トランジスタ[Description of Reference Signs] 1 ... First inverter (first CMOS circuit) 2 ... Second inverter (second CMOS circuit) 3 ... First NAND gate (first CMOS circuit) 4 ... Second NAND gate (second CMOS circuit) 5 ... First NOR gate (first CMOS circuit) 6 ... Second NOR gate (second CMOS circuit) Qp (Qp11, Qp14, ..., Qp33, Qp4, Qp5) ) ... pMOS
Transistors Qn (Qn11, Qn14, ~, Qn33, Qn4, Qn5) ... nMOS
Transistor
Claims (7)
わせとnMOSトランジスタの1個以上の組み合わせと
を直列接続し、この接続ノードを出力とする第1及び第
2のCMOS回路を組とし、このCMOS回路組をn段
(n≧2)配置して論理回路を構成した半導体集積回路
であって、 第i段目(i<n)の第1のCMOS回路の出力は次段
の第1及び第2のCMOS回路の各pMOSトランジス
タのゲートに入力され、第i段目の第2のCMOS回路
の出力は次段の第1及び第2のCMOS回路の各nMO
Sトランジスタのゲートに入力されることを特徴とする
半導体集積回路。1. A CMOS circuit comprising a combination of at least one combination of pMOS transistors and at least one combination of nMOS transistors connected in series, and a pair of first and second CMOS circuits which output the connection node. In a semiconductor integrated circuit in which sets are arranged in n stages (n ≧ 2) to form a logic circuit, the output of the first CMOS circuit at the i-th stage (i <n) is the first and second stages of the next stage. Input to the gate of each pMOS transistor of the CMOS circuit, and the output of the second CMOS circuit of the i-th stage is the nMO of each of the first and second CMOS circuits of the next stage.
A semiconductor integrated circuit characterized by being input to the gate of an S-transistor.
わせとnMOSトランジスタの1個以上の組み合わせと
を直列接続し、この接続ノードを出力とし、pMOSト
ランジスタの1個以上の組み合わせの一端を第1のVcc
とし、nMOSトランジスタの1個以上の組み合わせの
一端を第1のVssとする第1のCMOS回路と、第1の
CMOS回路と同様の等価回路を持ち、pMOSトラン
ジスタの1個以上の組み合わせの一端を第2のVccと
し、nMOSトランジスタの1個以上の組み合わせの一
端を第2のVssとする第2のCMOS回路とを組とし、
このCMOS回路組をn段(n≧2)配置して論理回路
を構成した半導体集積回路であって、 第i段目(i<n)の第1のCMOS回路の出力は次段
の第1及び第2のCMOS回路の各pMOSトランジス
タのゲートに入力され、第i段目の第2のCMOS回路
の出力は次段の第1及び第2のCMOS回路の各nMO
Sトランジスタのゲートに入力され、スタンドバイ時に
は、第1のVssの電位が第2のVssの電位よりも上げら
れ、第2のVccの電位が第1のVccの電位よりも下げら
れることを特徴とする半導体集積回路。2. One or more combinations of pMOS transistors and one or more combinations of nMOS transistors are connected in series, and this connection node is used as an output, and one end of one or more combinations of pMOS transistors is connected to a first Vcc.
And has a first CMOS circuit in which one end of one or more combinations of nMOS transistors is the first Vss and an equivalent circuit similar to the first CMOS circuit, and one end of one or more combinations of pMOS transistors is A second CMOS circuit in which one end of one or more combinations of nMOS transistors is set to the second Vss is set as a second Vcc
In a semiconductor integrated circuit in which a logic circuit is configured by arranging this CMOS circuit set in n stages (n ≧ 2), the output of the first CMOS circuit in the i-th stage (i <n) is the first in the next stage. And the gate of each pMOS transistor of the second CMOS circuit, and the output of the second CMOS circuit of the i-th stage is the nMO of each of the first and second CMOS circuits of the next stage.
It is input to the gate of the S-transistor, and during standby, the potential of the first Vss is raised above the potential of the second Vss and the potential of the second Vcc is lowered below the potential of the first Vcc. Semiconductor integrated circuit.
わせとnMOSトランジスタの1個以上の組み合わせと
を直列接続し、この接続ノードを出力とし、pMOSト
ランジスタの1個以上の組み合わせの一端を第1のVcc
とし、nMOSトランジスタの1個以上の組み合わせの
一端を第1のVssとする第1のCMOS回路と、第1の
CMOS回路と同様の等価回路を持ち、pMOSトラン
ジスタの1個以上の組み合わせの一端を第2のVccと
し、nMOSトランジスタの1個以上の組み合わせの一
端を第2のVssとする第2のCMOS回路とを組とし、
このCMOS回路組をn段(n≧2)配置して論理回路
を構成した半導体集積回路であって、 第i段目(i<n)の第1のCMOS回路の出力は次段
の第1及び第2のCMOS回路の各pMOSトランジス
タのゲートに入力され、第i段目の第2のCMOS回路
の出力は次段の第1及び第2のCMOS回路の各nMO
Sトランジスタのゲートに入力され、かつ第1のVssと
第2のVccが接続されていることを特徴とする半導体集
積回路。3. One or more combinations of pMOS transistors and one or more combinations of nMOS transistors are connected in series, and the connection node is used as an output, and one end of one or more combinations of pMOS transistors is connected to a first Vcc.
And has a first CMOS circuit in which one end of one or more combinations of nMOS transistors is the first Vss and an equivalent circuit similar to the first CMOS circuit, and one end of one or more combinations of pMOS transistors is A second CMOS circuit in which one end of one or more combinations of nMOS transistors is set to the second Vss is set as a second Vcc
In a semiconductor integrated circuit in which a logic circuit is configured by arranging this CMOS circuit set in n stages (n ≧ 2), the output of the first CMOS circuit in the i-th stage (i <n) is the first in the next stage. And the gate of each pMOS transistor of the second CMOS circuit, and the output of the second CMOS circuit of the i-th stage is the nMO of each of the first and second CMOS circuits of the next stage.
A semiconductor integrated circuit, characterized in that the first Vss and the second Vcc are input to the gate of an S-transistor.
目においては、第1のCMOS回路における各トランジ
スタのゲート入力と第2のCMOS回路における各トラ
ンジスタのゲート入力とは共通であることを特徴とする
請求項1,2又は3に記載の半導体集積回路。4. In the first stage of the set of the first and second CMOS circuits, the gate input of each transistor in the first CMOS circuit and the gate input of each transistor in the second CMOS circuit are common. 4. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit is provided.
目の次に、pMOSトランジスタとnMOSトランジス
タを直列接続した第3のCMOS回路が設けられ、第n
段目の第1のCMOS回路の出力は第3のCMOS回路
のpMOSトランジスタのゲートに入力され、第n段目
の第2のCMOS回路の出力は第3のCMOS回路のn
MOSトランジスタのゲートに入力されることを特徴と
する請求項1,2又は3に記載の半導体集積回路。5. A third CMOS circuit in which a pMOS transistor and an nMOS transistor are connected in series is provided next to the nth stage of the set of the first and second CMOS circuits, and the nth stage is provided.
The output of the first CMOS circuit of the third stage is input to the gate of the pMOS transistor of the third CMOS circuit, and the output of the second CMOS circuit of the nth stage is n of the third CMOS circuit.
4. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit is input to the gate of a MOS transistor.
ンジスタの等価駆動能力がnMOSトランジスタの等価
駆動能力より低く、第2のCMOS回路におけるpMO
Sトランジスタの等価駆動能力がnMOSトランジスタ
の等価駆動能力より高いことを特徴とする請求項1,2
又は3に記載の半導体集積回路。6. The equivalent drive capability of the pMOS transistor in the first CMOS circuit is lower than the equivalent drive capability of the nMOS transistor, and the pMO in the second CMOS circuit is reduced.
3. The equivalent drive capability of the S transistor is higher than the equivalent drive capability of the nMOS transistor.
Or the semiconductor integrated circuit described in 3.
タのしきい値電圧は、第1のCMOS回路のpMOSト
ランジスタのそれより低く(マイナスの値が小さい)、
第1のCMOS回路のnMOSトランジスタのしきい値
電圧は、第2のCMOS回路のnMOSトランジスタの
それより低い(プラスの値が小さい)ことを特徴とする
請求項2記載の半導体集積回路。7. The threshold voltage of the pMOS transistor of the second CMOS circuit is lower (smaller negative value) than that of the pMOS transistor of the first CMOS circuit,
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein the threshold voltage of the nMOS transistor of the first CMOS circuit is lower (smaller plus value) than that of the nMOS transistor of the second CMOS circuit.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09148916A (en) * | 1995-11-24 | 1997-06-06 | Nec Corp | Semiconductor integrated circuit |
US6297674B1 (en) | 1998-11-10 | 2001-10-02 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit for low power and high speed operation |
US9871527B2 (en) | 2015-09-25 | 2018-01-16 | International Business Machines Corporation | Phase locked loop with sense amplifier circuitry |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP31174193A patent/JP3195146B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH09148916A (en) * | 1995-11-24 | 1997-06-06 | Nec Corp | Semiconductor integrated circuit |
US6297674B1 (en) | 1998-11-10 | 2001-10-02 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit for low power and high speed operation |
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US9871527B2 (en) | 2015-09-25 | 2018-01-16 | International Business Machines Corporation | Phase locked loop with sense amplifier circuitry |
US9882552B2 (en) | 2015-09-25 | 2018-01-30 | International Business Machines Corporation | Low power amplifier |
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