DE10136285A1

DE10136285A1 - Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung und Verfahren zum Anbringen von Schaltungsblöcken in der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10136285A1
Application number: DE10136285A
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Ishikawa; Kouji Ichikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: US20020014915A1; JP2002043525A; DE10136285B4; US6657318B2; JP3509713B2

Abstract

In einer Mehrzahl vorkommende Überbrückungskondensatoren (7, 8, 9) sind in einer Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcken (4, 5, 6) zugeordnet, welche in einem Mikrocomputer (1) enthalten sind. Jeder Überbrückungskondensator ist zwischen einem Spannungseingangsanschluss (4V, 5V, 6V) eines entsprechenden Schaltungsblocks und einer Masseleitung (3) angeordnet. Die Schaltungsblöcke (4, 5, 6) sind bezüglich eines Spannungsversorgungsanschlusses (Vdd) in der Reihenfolge des Rauschpegels an den Spannungseingangsanschlüssen (4V, 5V, 6V) der jeweiligen Schaltungsblöcke derart gruppiert, dass ein Schaltungsblock (4), welcher einen kleineren Rauschpegel besitzt, nahe dem Spannungsversorgungsanschluss (Vdd) lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock (6), welcher einen größeren Rauschpegel besitzt, entfernt von dem Spannungsversorgungsanschluss (Vdd) lokalisiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine inte grierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, welche ein Halb leitersubstrat und eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken auf weist, die jeweils auf diesem Substrat vorgesehen sind und einem Engergie- bzw. Spannungseingangsanschluss zum Empfan gen von elektrischer Energie besitzen, die an einem Ener gie- bzw. Spannungsversorgungsanschluss zugeführt wird. Des weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Anbringen von Schaltungsblöcken in dieser in tegrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung.

Ein Einchipmikrocomputer, welcher als integrierte Halb leiterschaltungsvorrichtung dient, enthält eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken wie eine CPU, ein ROM, ein RAM und A/D-Wandler. Beispielsweise enthält die CPU (d. h. die Zen tralverarbeitungseinheit) zahlreiche Transistoren, welche jeweils eine Schaltoperation im Ansprechen auf ein Taktsi gnal wiederholen. Dementsprechend wird die CPU einem erhöh ten Betrag eines Einstreuungs- bzw. Durchgriffsstroms (feedthrough current) unterworfen.

Des weiteren enthalten der ROM (d. h. der Festwertspei cher) und der RAM (d. h. der Speicher mit Direktzugriff) ei ne Vielzahl von Transistoren, welche als Decoderpuffer die nen, die ebenfalls die Schaltoperation wiederholen. Dement sprechend sind der ROM und der RAM einem erhöhten Betrag eines Einstreuungsstroms unterworfen.

Der auf diese Weise im Ansprechen auf Taktsignale her vorgerufene Einstreuungsstrom induziert eine Fluktuation eines elektrischen Potentials, was als "Spannungssprung" ("bounce") bezeichnet wird, an einem Spannungsversorgungs anschluss oder einem Masseanschluss. Der erzeugte Span nungssprung wird zu einem Energie- bzw. Spannungsrauschen, welches sich zu einem externen Gerät über einen Spannungs versorgungsanschluss eines Mikrocomputers fortpflanzt oder dahin übertragen wird. Als Ergebnis erzeugt eine gedruckte Struktur einer Energie- bzw. Spannungsversorgungsverdrah tung auf einer gedruckten Schaltungsplatte ein unerwünsch tes Strahlungsrauschen, welches sich aus dem Spannungsrau schen des Mikrocomputers ergibt.

Da der Einstreuungsstrom pulsiert, breitet sich das un erwünschte Strahlungsrauschen in einem weiten Frequenzbe reich aus. Beispielsweise wird auf einer gedruckten Schal tungsplatte das Strahlungsrauschen umfassend in einem Fre quenzbereich von mehreren 10 MHz bis zu mehreren 100 MHz erzeugt. Um ein derartiges von einer gedruckten Schaltungs platte hervorgerufenes Rauschen aufzuheben, besteht ein herkömmlich bekanntes Verfahren darin einen externen Über brückungskondensator vorzusehen, welcher mit einem Energie- bzw. Spannungsquellenanschluss eines Mikrocomputers verbun den ist. Jedoch wird infolge der in einzelnen Kondensatoren innewohnenden parasitären Induktivität die Impedanz des Überbrückungskondensators groß, wenn das erzeugte Rauschen eine höhere Frequenz aufweist. Somit ist ein einfaches sich Verlassen auf einen externen Überbrückungskondensator, wel cher mit dem Spannungsquellenanschluss eines Mikrocomputers verbunden ist, nicht zum Unterdrücken von Hochfrequenz rauschen wirksam.

Kurzfassung der Erfindung

Im Hinblick auf die oben beschriebenen Schwierigkeiten bei dem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung bereitzustellen, welche zum Unterdrücken von Spannungsquel lenrauschen in einem breiten Frequenzbereich, insbesondere bei höheren Frequenzen geeignet ist. Des weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum An bringen von Schaltungsblöcken in der integrierten Halblei terschaltungsvorrichtung bereitzustellen.

Zur Lösung der obigen und anderer verwandter Aufgaben stellt die vorliegende Erfindung eine integrierte Halblei terschaltungsvorrichtung bereit, welche ein Halbleiter substrat aufweist, auf welchem eine Mehrzahl von Schal tungsblöcken angebracht ist, denen elektrische Energie bzw. eine elektrische Spannung an einem Energie- bzw. Spannungs versorgungsanschluss zugeführt wird. Jeder der in der Mehr zahl vorkommenden Schaltungsblöcke besitzt einen Spannungs eingangsanschluss und einen Masseanschluss. Eine Mehrzahl von Überbrückungskondensatoren ist für die Mehrzahl der Schaltungsblöcke vorgesehen, wobei jeder Überbrückungskon densator zwischen dem Spannungseingangsanschluss und dem Masseanschluss eines entsprechenden Schaltungsblocks ange ordnet ist. Bei der ersten integrierten Halbleiterschal tungsvorrichtung ist die Reihenfolge der Mehrzahl von Schaltungsblöcken, welche bezüglich des Spannungsversor gungsanschlusses in einer Gruppe angeordnet sind, abhängig von dem Rauschpegel an den Spannungseingangsanschlüssen der jeweiligen Schaltungsblöcke, so dass ein Schaltungsblock mit einem geringeren Rauschpegel nahe dem Spannungsversor gungsanschluss lokalisiert ist, während ein Schaltungs block, welcher einen höheren Rauschpegel besitzt, von dem Spannungsversorgungsanschluss weit entfernt lokalisiert ist.

Beispielsweise dient ein Mikrocomputer als integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, die auf einer gedruckten Schaltungsplatte angebracht ist. Wie bei einer herkömmli chen Technik ermöglicht es ein Hinzufügen eines externen Überbrückungskondensators zu dem Spannungsversorgungsan schluss eines Mikrocomputers das Ausbreiten des Spannungs rauschens entlang einer Spannungsverdrahtungsstruktur auf der gedruckten Schaltungsplatte zu verringern, wenn ein derartiges Rauschen im Ansprechen auf eine Operation des Mikrocomputers erzeugt wird.

Jedoch enthält eine wirklich äquivalente Schaltung des an einem Mikrocomputer befestigten externen Überbrückungs kondensators nicht nur eine Kapazitätskomponente, sondern ebenfalls eine Induktivitätskomponente ebenso wie eine wi derstandskomponente. Aus diesen Komponenten wird die Induk tivitätskomponente in einem Hochfrequenzgebiet dominant und erhöht die Impedanz. Als Ergebnis ist es bei einem sich Verlassen lediglich auf den externen Überbrückungskondensa tor nicht effektiv das Spannungsrauschen des Mikrocomputers hinreichend zu absorbieren.

Daher werden bei der vorliegenden Erfindung interne Überbrückungskondensatoren in einer integrierten Halblei terschaltung derart bereitgestellt, dass ein unabhängiger Überbrückungskondensator zwischen einem Spannungseingangs anschluss und einem Masseanschluss jedes Schaltungsblocks in der integrierten Halbleiterschaltung angeordnet ist. Dies ist wirksam die Induktivitätskomponente derart zu ver ringern, dass das Erhöhen der Impedanz in dem Hochfrequenz gebiet wirksam unterdrückt werden kann. Als Ergebnis kann das Spannungsrauschen in den jeweiligen Schaltungsblöcken hinreichend absorbiert werden. Da die Kapazität jedes Über brückungskondensators entsprechend der Betriebsbedingung jedes Schaltungsblocks optimiert werden kann, kann eine Ab sorption des Spannungsrauschens wirksam durchgeführt wer den.

Des weiteren sind bei der vorliegenden Erfindung in der Mehrzahl vorkommende Schaltungsblöcke bezüglich des Span nungsversorgungsanschlusses in der Reihenfolge des Rausch pegels an den einzelnen Spannungseingangsanschlüssen in ei ner Gruppe derart angeordnet, dass ein Schaltungsblock, welcher einen geringen Rauschpegel besitzt, nahe dem Span nungsversorgungsanschluss lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock, welcher einen höheren Rauschpegel besitzt, weit entfernt von dem Spannungsversorgungsanschluss lokali siert ist. Entsprechend diesem Layout besitzt der Schal tungsblock, welcher den größten Rauschpegel besitzt, die größte Verdrahtungsimpedanz von dem Spannungsversorgungsan schluss aus beobachtet oder gemessen.

Wenn beispielsweise LC eine Induktivitätskomponente ei nes Überbrückungskondensators darstellt, der zwischen einem Spannungseingangsanschluss und einem Masseanschluss eines Schaltungsblocks angeordnet ist, und LP eine Induktivität einer Verdrahtungsimpedanz darstellt, welche zwischen zwei Spannungseingangsanschlüssen von zwei Schaltungsblöcken vorhanden ist, ergibt sich die Beziehung LP<<LC. Dadurch wird es dem erzeugten Rauschen bei einer Erzeugung an einem Spannungseingangsanschluss ermöglicht über einen Zirkulati onspfad einschließlich des Überbrückungskondensators zu zirkulieren und sich in diesem Schaltungsblock abzuschwä chen. Als Ergebnis kann eine Fortpflanzung des Rauschens zu einem benachbarten Schaltungsblock oder zu dem Spannungs versorgungsanschluss der integrierten Halbleiterschaltung wirksam verhindert werden.

In dem Schaltungsblock, welcher am entferntesten von dem Spannungsversorgungsanschluss der integrierten Halblei terschaltung lokalisiert ist, kann die Verdrahtungsimpedanz nicht hinreichend sein das Spannungsrauschen zu hemmen, und dementsprechend kann sich ein Teil des Spannungsrauschens in einen benachbarten Schaltungsblock fortpflanzen. Jedoch kann in diesem Fall das sich verbreitete Spannungsrauschen durch eine Verdrahtungsimpedanz des benachbarten Schal tungsblock gehemmt werden. Das Spannungsrauschen zirkuliert in einem Zirkulationspfad einschließlich eines Über brückungskondensators und schwächt sich in diesem benach barten Schaltungsblock ab. Somit kann ein weiteres Ausbrei ten des Rauschens auf den Spannungsversorgungsanschluss zu sicher verhindert werden.

Dementsprechend kann durch ein Lokalisieren einer Mehr zahl von Schaltungsblöcken auf diese Weise die durch den Überbrückungskondensator veranlasste Zirkulationsabschwä chung des Spannungsrauschens verbessert werden. Somit er möglicht die vorliegende Erfindung ein wirksames Unterdrüc ken von Hochfrequenzkomponenten des Spannungsrauschens und verhindert, dass das Spannungsrauschen sich über den Span nungsversorgungsanschluss außerhalb der integrierten Halb leiterschaltungsanordnung fortpflanzt. Somit kann ein Strahlungsrauschen der gedruckten Schaltungsplatte verrin gert werden.

Das Lokalisieren des Schaltungsblocks des höheren Rauschpegels entfernt von dem Spannungsversorgungsanschluss (oder dem Masseanschluss) in der integrierten Halbleiter schaltungsanordnung ermöglicht eine Verringerung einer Ele mentefläche eines benötigten Überbrückungskondensators. Wenn dieser Schaltungsblock benachbart zu der Kontaktstelle des Spannungsversorgungsanschlusses (oder Masseanschlusses) lokalisiert ist, wird es notwendig eine hinreichend große Kondensatorfläche zum Hemmen des Hochfrequenzrauschens vor zusehen. Es muss nämlich die Impedanz eines Überbrückungs kondensators entsprechend der Verringerung der Drahtimpe danz verringert werden. Das Bereitstellen einer großen Kon densatorfläche wird zu einem Erhöhen einer Chipfläche füh ren, und dementsprechend wird die Verringerung der Größe einer integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung nicht realisiert.

Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung eine zweite integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung bereit, welche sich von der ersten integrierten Halbleiterschaltung dahingehend unterscheidet, dass die Reihenfolge einer Mehr zahl von Schaltungsblöcken, die bezüglich des Spannungsver sorgungsanschlusses in einer Gruppe angeordnet sind, von der Anzahl von Schaltungselementen abhängig ist, die in je weiligen Schaltungsblöcken vorgesehen sind, so dass ein Schaltungsblock mit einer kleineren Anzahl von Schaltungs elementen nahe dem Spannungsversorgungsanschluss lokali siert ist, während ein Schaltungsblock mit einer größeren Anzahl von Schaltungselementen von dem Spannungversorgungs anschluss entfernt lokalisiert ist.

Die zweite integrierte Halbleiterschaltung besitzt die selben Funktionen und liefert dieselben Wirkungen wie jene der ersten integrierten Halbleiterschaltung.

Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung eine dritte integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung bereit, welche sich von der ersten integrierten Halbleiterschaltung dahingehend unterscheidet, dass die Reihenfolge einer Mehr zahl von Schaltungsblöcken, die bezüglich des Spannungsver sorgungsanschlusses in einer Gruppe angeordnet sind, von der Frequenz bzw. Häufigkeit des Zugriffs auf jeweilige Schaltungsblöcke abhängt, so dass ein Schaltungsblock mit einer kleineren Frequenz bzw. Häufigkeit des Zugriffs nahe dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock mit einer größeren Frequenz bzw. Häu figkeit des Zugriffs entfernt von dem Spannungsversorgungs anschluss lokalisiert ist.

Die dritte integrierte Halbleiterschaltung besitzt die selben Funktionen und liefert dieselben Wirkungen wie jene der ersten integrierten Halbleiterschaltung.

Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein er stes Verfahren zum Anbringen einer Mehrzahl von Schaltungs blöcken auf einem Halbleitersubstrat bereit, wobei jeder der Schaltungsblöcke einen einzelnen Spannungseingangsan schluss besitzt, welcher die von einem Spannungsversor gungsanschluss zugeführte elektrische Spannung bzw. Energie empfängt, und die Mehrzahl von Schaltungsblöcken einer Mehrzahl von Überbrückungskondensatoren zugeordnet ist, wo bei jeder Überbrückungskondensator zwischen dem Spannungs eingangsanschluss und einem Masseanschluss eines entspre chenden Schaltungsblocks angeordnet ist. Das erste Anbrin gungsverfahren umfasst einen Schritt des Anordnens der Mehrzahl von Schaltungsblöcken bezüglich des Spannungsver sorgungsanschlusses in einer Gruppe in der Reihenfolge des Rauschpegels an dem einzelnen Spannungseingangsanschluss, so dass ein Schaltungsblock mit einem geringeren Rauschpe gel nahe dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock mit einem höheren Rauschpegel entfernt von dem Spannungsanschluss lokalisiert ist.

Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein zwei tes Anbringungsverfahren bereit, welches sich von dem er sten Anbringungsverfahren dahingehend unterscheidet, dass eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken bezüglich des Span nungsversorgungsanschlussses in der Reihenfolge der Anzahl von Schaltelementen, die in jeweiligen Schaltungsblöcken vorgesehen sind, in einer Gruppe angeordnet wird, so dass ein Schaltungsblock mit einer kleineren Anzahl von Schal tungselementen nahe dem Spannungsversorgungsanschluss loka lisiert ist, während ein Schaltungsblock mit einer größeren Anzahl von Schaltungselementen entfernt von dem Spannungs versorgungsanschluss lokalisiert ist.

Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein drit tes Anbringungsverfahren bereit, welches sich von dem er sten Anbringungsverfahren dahingehend unterscheidet, dass eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken bezüglich des Span nungsversorgungsanschlusses in einer Reihenfolge der Fre quenz bzw. Häufigkeit des Zugriffs auf die jeweiligen Schaltungsblöcke in einer Gruppe angeordnet wird, so dass ein Schaltungsblock mit einer kleineren Frequenz bzw. Häu figkeit des Zugriffs nahe dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock mit einer grö ßeren Frequenz bzw. Häufigkeit des Zugriffs entfernt von dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detail lierten Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen zu lesen ist, wobei

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm zeigt, welches eine sche matische Anordnung einer Mehrzahl von in einem Mikrocompu ter aufgenommenen Schaltungsblöcken einer bevorzugten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und

Fig. 2 eine äquivalente Schaltung zeigt, die hauptsäch lich ein Energie- bzw. Spannungversorgungssystem der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung veranschaulicht.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hiernach unter Bezugnahme auf die beigefügten Figu ren erklärt.

Erste Ausführungsform

Entsprechend Fig. 1 enthält ein Mikrocomputer 1 einen Spannungsversorgungsanschluss Vdd und einen Masseanschluss Gnd, welche als externe Anschlüsse des Mikrocomputers 1 dienen. Eine Spannungsversorgungsleitung 2, welche an dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd angeschlossen ist, er streckt sich in den Mikrocomputer 1. Auf ähnliche Weise er streckt sich eine Masseleitung 3, die an dem Masseanschluss Gnd angeschlossen ist, in den Mikrocomputer 1.

Der Mikrocomputer 1 umfasst eine Gesamtheit von drei, d. h. ersten bis dritten, Schaltungsblöcken 4, 5 und 6. Je der der ersten bis dritten Schaltungsblöcke 4, 5 und 6 ist zwischen der Spannungsversorgungsleitung 2 und der Masse leitung 3 angeordnet. Der erste Schaltungsblock 4 ist be nachbart zu dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd und dem Masseanschluss Gnd lokalisiert. Der dritte Schaltungsblock 6 ist am entferntesten von dem Spannungsversorgungsan schluss Vdd und dem Masseanschluss Gnd lokalisiert.

Jeder der Schaltungsblöcke 4 bis 6 ist ein funktionaler Block, welcher jeweils eine unabhängige Halbleiterschaltung besitzt, die in Abhängigkeit von benötigten Funktionen ge bildet ist. Der erste Schaltungsblock 4 arbeitet hauptsäch lich als analoge Steuerlogikschaltung. Der zweite Schal tungsblock 5 ist ein Multifunktionsblock, welcher ein seri elles Kommunikationsgerät, einen Timer und eine Ein gangs/Ausgangs-Steuerlogikschaltung enthält. Der dritte Schaltungsblock 6 enthält eine CPU, einen ROM und einen RAM.

Der Mikrocomputer 1 enthält eine Gesamtheit von drei, d. h. ersten bis dritten, Überbrückungskondensatoren 7 bis 9. Der erste Überbrückungskondensator 7 ist nahe dem ersten Schaltungsblock 4 angeordnet, wobei ein Ende direkt an ei nem Spannungseingangsanschluss 4V des ersten Schaltungs blocks 4 und das andere Ende direkt an einem Masseanschluss 4G des ersten Schaltungsblocks 4 angeschlossen sind.

Der zweite Überbrückungskondensator 8 ist nahe dem zweiten Schaltungsblock 5 angeordnet, wobei ein Ende direkt an einem Spannungseingangsanschluss 5V des zweiten Schal tungsblocks 5 und das andere Ende an einem Masseanschluss 5G des zweiten Schaltungsblock 5 angeschlossen sind.

Der dritte Überbrückungskondensator 9 ist nahe dem dritten Schaltungsblock 6 angeordnet, wobei ein Ende direkt an einem Spannungseingangsanschluss 6V des dritten Schal tungsblocks 6 und das andere Ende direkt an einem Massean schluss 6G des dritten Schaltungsblocks angeschlossen sind.

Die Spannungsversorgungsleitung 2 besitzt eine Impedanz Z1 an einem ersten Gebiet, welches sich von dem Spannungs versorgungsanschluss Vdd bis zu dem Spannungseingangsan schluss 4V des ersten Schaltungsblocks 4 erstreckt, eine Impedanz Z2 an einem zweiten Gebiet, welches sich von dem Spannungseingangsanschluss 4V des ersten Schaltungsblocks 4 zu dem Spannungseingangsanschluss 5V des zweiten Schal tungsblocks 5 erstreckt, und eine Impedanz Z3 an einem dritten Gebiet, welches sich von dem Spannungseingangsan schluss 5V des zweiten Schaltungsblocks 4 bis zu dem Span nungseingangsanschluss 6V des dritten Schaltungsblocks 6 erstreckt.

Die Masseleitung 3 besitzt eine Impedanz Z1G an einem ersten Gebiet, welches sich von dem Masseanschluss Gnd bis zu dem Masseanschluss 4G des ersten Schaltungsblocks 4 er streckt, eine Impedanz Z2G an einem zweiten Gebiet, welches sich von dem Masseanschluss 4G des ersten Schaltungsblocks 4 bis zu dem Masseanschluss 5G des zweiten Schaltungsblock 5 erstreckt, und eine Impedanz Z3G an einem dritten Gebiet, welches von dem Masseanschluss 5G des zweiten Schaltungs blocks 5 bis zu dem Masseanschluss 6G des dritten Schal tungsblocks 6 erstreckt.

Obwohl in der Figur nicht dargestellt sind die Span nungsversorgungsleitung 2 und die Masseleitung aus Alumi nium oder dergleichen gebildet, und die Überbrückungskon densatoren 7-9 sind jeweils durch Dazwischenbringen einer Oxidschicht zwischen Polysiliziumelektroden gebildet sind.

Als nächstes werden Funktionen dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 2 erklärt. Das Layout der in Fig. 1 dargestellten ersten bis dritten Schaltungsblöcke ist ab hängig von dem Spannungsrauschpegel, der durch eine Simula tion (oder eine aktuelle Überwachung) an den Spannungsein gangsanschlüssen 4V bis 6V der jeweiligen Schaltungsblöcke 4 bis 6 abgeschätzt wird.

Der erste Schaltungsblock 4 besitzt eine relativ nied rige Betriebsgeschwindigkeit oder eine relativ niedrige Frequenz bzw. Häufigkeit des Betriebs, wie es hauptsächlich durch die analoge Steuerlogikschaltung eingerichtet wird. Somit wird angenommen, dass der erste Schaltungsblock 4 den geringsten Spannungsrauschpegel unter den drei Schaltungs blöcken 4 bis 6 besitzt. Dementsprechend ist aus der Mehr zahl von Schaltungsblöcken 4 bis 6 der erste Schaltungs block am nächsten zu dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd lokalisiert.

Demgegenüber besitzt der dritte Schaltungsblock 6 eine relativ hohe Betriebsgeschwindigkeit oder eine relativ hohe Frequenz bzw. Häufigkeit des Betriebs da er eine CPU, einen ROM und einen RAM aufweist. Somit wird angenommen, dass der dritte Schaltungsblock 6 den höchsten Rauschpegel aus den drei Schaltungsblöcken 4 bis 6 besitzt. Dementsprechend ist von den Schaltungsblöcken 4 bis 6 der dritte Schaltungs block 6 am entferntesten von dem Spannungsversorgungsan schluss Vdd lokalisiert.

Der zweite Schaltungsblock 5 besitzt eine mittlere Be triebsgeschwindigkeit oder eine mittlere Frequenz bzw. Häu figkeit des Betriebs, da er die serielle Kommunikationsvor richtung, den Timer und die Eingabe/Ausgabe-Steuerlogik schaltung aufweist. Somit wird angenommen, dass der zweite Schaltungsblock 5 einen mittleren Spannungsrauschpegel un ter den drei Schaltungsblöcken 4 bis 6 besitzt, und er ist daher zwischen dem ersten Schaltungsblock 4 und dem dritten Schaltungsblock 6 lokalisiert.

Fig. 2 zeigt eine äquivalente Schaltung, die hauptsäch lich ein Spannungsversorgungssystem der dargestellten Schaltungsanordnung veranschaulicht.

Entsprechend Fig. 2 stellen #1 bis #3 Spannungsquellen ein Spannungsrauschen dar, welches an den Spannungsein gangsanschlüssen 4V bis 6V jeweils überwacht wird. Indukti vitäten L1-L6 und L1G-L3G stellen Induktivitätskomponenten dar, welche in den Impedanzen Z1-Z3 bzw. Z1G-Z3G enthalten sind. Des weiteren stellen LC1 bis LC3 Induktivitätskompo nenten dar, welche in Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 enthalten sind.

Entsprechend dem Layout, bei welchem der dritte Schal tungsblock 6, welcher den höchsten Spannungsrauschpegel be sitzt, am entferntesten von dem Spannungsversorgungsan schluss Vdd lokalisiert ist, ist eine Gesamtheit von drei Induktivitäten L1 bis L3 in Serie zwischen dem Spannungs versorgungsanschluss Vdd und dem Spannungseingangsanschluss 6V des dritten Schaltungsblocks 6 angeordnet. Somit gibt dieses Layout dem dritten Schaltungsblock 6 eine große Hochfrequenzimpedanz von dem Spannungseingangsanschluss 6V aus betrachtet oder gemessen.

Im Hinblick auf die Bedingung L3<<LC3 hemmt die Induk tivität L3 das von dem dritten Schaltungsblock 6 erzeugte Spannungsrauschen, welches durch eine Spannung der #3 Span nungsquelle dargestellt wird. Das Spannungsrauschen zirku liert entlang einem Zirkulationspfad R3 einschließlich des Überbrückungskondensators 9 (C3) und schwächt sich in dem dritten Schaltungsblock 6 ab.

Trotz des Vorhandenseins der Induktivität L3 pflanzt sich etwas des Spannungsrauschens zu dem nächsten Schal tungsblock durch, d. h. zu dem zweiten Schaltungsblock 5. Jedoch hemmt in dem zweiten Schaltungsblock 5 die Indukti vität L2 das Fortpflanzen des Spannungsrauschens. Somit zirkuliert das verbreitete Spannungsrauschen entlang dem Zirkulationspfad R2 einschließlich des Überbrückungskonden sators 8 (C2) und schwächt in dem zweiten Schaltungsblock 5 ab. Als Ergebnis wird ein weiteres Ausbreiten des Span nungsrauschens zu dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd si cher beschränkt.

Der erste Schaltungsblock 4 ist am nächsten zu dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd lokalisiert, da sein Rauschpegel, d. h. eine Spannung der #1 Spannungsquelle, aus den drei Schaltungsblöcken 4 bis 6 am niedrigsten ist. Das von dem ersten Schaltungsblock 4 erzeugte Spannungsrauschen ist so klein, dass es durch die Induktivität L1 vollständig gehemmt werden kann. Das Spannungsrauschen zirkuliert ent lang einem Zirkulationspfad R1 einschließlich des Über brückungskondensators 7 (C1) und schwächt sich in dem er sten Schaltungsblock ab.

Ähnlich hemmen L1G bis L3G ein an den Masseanschlüssen 4G bis 6G der ersten bis dritten Schaltungsblöcke 4 bis 6 erzeugtes Masserauschen. Somit wird eine Ausbreitung des Masserauschens zu dem Masseanschluss Gnd im wesentlichen beschränkt.

Wie oben beschrieben sind bei der ersten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung unabhängige Überbrückungs kondensatoren 7 bis 9 zwischen dem Spannungseingangsan schluss und dem Masseanschluss der entsprechenden Schal tungsblöcke 4 bis 6 in dem Mikrocomputer 1 angeordnet. Dem entsprechend wird es effektiv die Impedanzkomponenten der Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 zu verringern, so dass das Erhöhen der Impedanz in dem Hochfrequenzgebiet unter drückt werden kann. Als Ergebnis kann das Spannungsrauschen hinreichend absorbiert werden. Da die Kapazitäten der je weiligen Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 entsprechend den Betriebsbedingungen der jeweiligen Schaltungsblöcke 4 bis 6 optimiert werden können, kann des weiteren eine Ab sorption des Spannungsrauschens wirksam durchgeführt wer den.

Des weiteren sind bei der ersten Ausführungsform die ersten bis dritten Schaltungsblöcke 4 bis 6 bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses Vdd in einer Gruppe ange ordnet, wobei der Rauschpegel an einzelnen Spannungsein gangsanschlüssen 4V bis 6V der jeweiligen Schaltungsblöcke 4 bis 6 derart berücksichtigt wird, dass der erste Schal tungsblock 4, welcher den geringsten Rauschpegel besitzt, am nächsten zu dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd loka lisiert ist, während der dritte Schaltungsblock 6, welcher den höchsten Rauschpegel besitzt, am entferntesten von dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd lokalisiert ist.

Wenn von dem dritten Schaltungsblock 6 ein Spannungs rauschen eines hohen Pegels erzeugt wird, kann das Span nungsrauschen nicht vollständig von dem Zirkulationspfad R3 absorbiert werden. In einem derartigen Fall wird etwas von dem Spannungsrauschen sich in den zweiten Schaltungsblock 5 fortpflanzen. Jedoch hemmt die Induktivität L2 sicher das verbreitete Spannungsrauschen. Die Gesamtheit des verbrei teten Spannungsrauschens wird in dem zweiten Schaltungs block 5 absorbiert.

Dementsprechend kann die Zirkulationsabschwächung des Spannungsrauschens veranlasst durch die jeweiligen Über brückungskondensatoren 7 bis 9 verbessert werden. Somit er möglicht es die erste Ausführungsform wirksam zu verhin dern, dass das von dem Mikrocomputer 1 erzeugte Spannungs rauschen sich nach außen über den Spannungsversorgungsan schluss Vdd fortpflanzt. Ein Hochfrequenzrauschen kann wirksam unterdrückt werden. Unerwünschtes Strahlungsrau schen kann aus einer gedruckten Schaltungsplatte entfernt werden, auf welcher der Mikrocomputer 1 angebracht ist.

Des weiteren enthalten bei der ersten Ausführungsform die Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 Polysiliziumelektro den, welche sich von den Aluminiumteilen unterscheiden, die die Spannungsversorgungsleitung 2 und die Masseleitung bil den. Dies verhindert wirksam, dass die Kapazitäten der Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 sich zerstreuen wie ein verteiltes Parametersystem, und ermöglicht die Über brückungskondensatoren wie ein konzentriertes Parametersy stem anzuordnen. Dementsprechend kann eine Abschwächung des Spannungsrauschens durch die Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 verbessert werden.

Zweite Ausführungsform

Eine zweite Ausführungsform ist im wesentlichen zu der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme identisch, dass das Gruppieren der Schaltungsblöcke unterschiedlich ist.

Anstelle der Verwendung des Rauschpegels nimmt die zweite Ausführungsform die Anzahl von Schaltungselementen wie von Metalloxidhalbleitertransistoren (MOS-Transisto ren), welche in die jeweiligen Schaltungsblöcke einbezogen sind, als Kriterium zur Bestimmung der Gruppierung der Schaltungsblöcke an.

Bei der zweiten Ausführungsform ist der in Fig. 1 dar gestellte erste Schaltungsblock 4 ein Schaltungsblock, wel cher die geringste Anzahl von Schaltungselementen besitzt, während der dritte Schaltblock 6 ein Schaltungsblock ist, welcher die höchste Anzahl von Schaltungselementen besitzt. Der zweite Schaltungsblock ist ein Schaltungsblock, welcher eine dazwischenliegende Anzahl von Schaltungselementen be sitzt.

Der Rest der zweiten Ausführungsform ist gleich demje nigen der ersten Ausführungsform.

Dritte Ausführungsform

Eine dritte Ausführungsform ist im wesentlichen zu der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme identisch, dass das Gruppieren der Schaltungsblöcke unterschiedlich ist.

Anstelle der Verwendung des Rauschpegels nimmt die dritte Ausführungsform die Frequenz bzw. Häufigkeit des Zu griffs auf jeweilige Schaltungsblöcke als Kriterium zum Be stimmen des Gruppierens der Schaltungsblöcke an.

Bei der dritten Ausführungsform ist der in Fig. 1 dar gestellte erste Schaltungsblock 4 ein Schaltungsblock, wel cher die geringste Frequenz bzw. Häufigkeit eines Zugriffs besitzt, während der dritte Schaltungsblock 6 ein Schal tungsblock ist, welcher die höchste Frequenz bzw. Häufig keit eines Zugriffs besitzt. Der zweite Schaltungsblock 5 ist ein Schaltungsblock, welcher eine dazwischenliegende Frequenz bzw. Häufigkeit eines Zugriffs besitzt.

Der Rest der dritten Ausführungsform ist gleich demje nigen der ersten Ausführungsform.

Diese Erfindung kann in mehreren Formen ausgeführt wer den, ohne vom Rahmen der wesentlichen Charakteristik davon abzuweichen.

Die Kapazitäten der Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 können unter Berücksichtigung des Rauschpegels, der Anzahl von Schaltelementen, der Frequenz bzw. Häufigkeit von Zu griffen oder dergleichen der jeweiligen Blöcke 4 bis 6 an gemessen festgelegt werden.

Des weiteren können durch angemessenes Einstellen bzw. Festlegen der Verdrahtungsstruktur, der Impedanzen Z1 bis Z3G der Verdrahtungsleitungen 2 und 3 unter Berücksichti gung des Rauschpegels, der Anzahl von Schaltungselementen, der Frequenz bzw. Häufigkeit von Zugriffen und dergleichen der jeweiligen Blöcke auf optimale Werte festgelegt werden.

Die Anzahl von Schaltungsblöcken ist nicht auf drei be schränkt und kann daher erhöht oder verringert werden.

Der Spannungsversorgungsanschluss ist nicht auf einen gemeinsamen beschränkt, und daher ist es möglich einen oder mehrere zusätzliche Spannungsversorgungsanschlüsse bereit zustellen.

Die integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung ist nicht auf einen Mikrocomputer beschränkt, daher kann die vorliegende Erfindung auf irgendeine andere integrierte Schaltungsvorrichtung angewandt werden, welche eine Mehr zahl von Schaltungsblöcken enthält, die auf einem Halblei tersubstrat angebracht sind.

Die vorliegenden Ausführungsformen wie oben beschrieben sind daher lediglich als Erläuterung und nicht als Be schränkung vorgesehen, da der Rahmen der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche gegenüber der vorhergehenden Be schreibung definiert ist. Alle Änderungen, welche innerhalb der Grenzen der Ansprüche oder deren Äquivalente liegen, werden daher von den Ansprüchen umfasst.

Claims

1. Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung mit einem Halbleitersubstrat, auf welchem eine Mehrzahl von Schal tungsblöcken (4, 5, 6) angebracht ist, denen eine elektri sche Spannung von einem Versorgungsspannungsanschluss (Vdd) aus zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungs blöcke einen Spannungseingangsanschluss (4V, 5V, 6V) und einen Massenanschluss (4G, 5G, 6G) besitzt,
eine Mehrzahl von Überbrückungskondensatoren (7, 8, 9) für die in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke (4, 5, 6) vorgesehen ist, wobei jeder Überbrückungskondensator zwischen dem Spannungseingangsanschluss und dem Massean schluss eines entsprechenden Schaltungsblocks angeordnet ist, und
die Reihenfolge der in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke (4, 5, 6), welche bezüglich des Spannungs versorgungsanschlusses (Vdd) gruppiert sind, von dem Rauschpegel an den Spannungseingangsanschlüssen (4V, 5V, 6V) der jeweiligen Schaltungsblöcke derart abhängt, dass ein Schaltungsblock (4), welcher einen niedrigeren Rausch pegel besitzt, nahe dem Spannungsversorgungsanschluss (Vdd) lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock (6), welcher einen höheren Rauschpegel besitzt, entfernt von dem Span nungsversorgungsanschluss (Vdd) lokalisiert ist.

2. Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit einem Halbleitersubstrat, auf welchem eine Mehrzahl von Schal tungsblöcken (4, 5, 6) angebracht ist, denen eine elektri sche Spannung von einem Spannungsversorgungsanschluss (Vdd) aus zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungs blöcke einen Spannungseingangsanschluss (4V, 5V, 6V) und einen Masseanschluss (4G, 5G, 6G) besitzt,
eine Mehrzahl von Überbrückungskondensatoren (7, 8, 9) für die in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke (4, 5, 6) vorgesehen ist, wobei jeder Überbrückungskondensator zwischen dem Spannungseingangsanschluss und dem Massean schluss eines entsprechenden Schaltungsblocks angeordnet ist, und
die Reihenfolge der in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke (4, 5, 6), welche bezüglich des Spannungs versorgungsanschlusses (Vdd) gruppiert sind, von der Anzahl von in den jeweiligen Schaltungsblöcken vorgesehenen Schaltelementen derart abhängt, dass ein Schaltungsblock (4), welcher eine kleinere Anzahl von Schaltelementen be sitzt, nahe dem Spannungsversorgungsanschluss (Vdd) lokali siert ist, während ein Schaltungsblock (6), welcher eine größere Anzahl von Schaltelementen besitzt, entfernt von dem Spannungsversorgungsanschluss (Vdd) lokalisiert ist.

3. Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung mit einem Halbleitersubstrat, auf welchem eine Mehrzahl von Schal tungsblöcken (4, 5, 6) angebracht ist, denen eine elektri sche Spannung von einem Versorgungsspannungsanschluss (Vdd) aus zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungs blöcke einen Spannungseingangsanschluss (4V, 5V, 6V) und einen Masseanschluss (4G, 5G, 6G) besitzt,
eine Mehrzahl von Überbrückungskondensatoren (7, 8, 9) für die in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke (4, 5, 6) vorgesehen ist, wobei jeder Überbrückungskondensator zwischen dem Spannungseingangsanschluss und dem Massean schluss eines entsprechenden Schaltungsblocks angeordnet ist, und
die Reihenfolge der in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke (4, 5, 6), welche bezüglich des Spannungs versorgungsanschlusses (Vdd) gruppiert sind, von der Fre quenz bzw. Häufigkeit eines Zugriffs auf die jeweiligen Schaltungsblöcke derart abhängt, dass ein Schaltungsblock (4), welcher eine kleinere Frequenz bzw. Häufigkeit eines Zugriffs besitzt, nahe dem Spannungsversorgungsanschluss (Vdd) lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock (6), welcher eine größere Frequenz bzw. Häufigkeit eines Zu griffs besitzt, entfernt von dem Spannungsversorgungsan schluss (Vdd) lokalisiert ist.

4. Verfahren zum Anbringen einer Mehrzahl von Schaltungs blöcken (4, 5, 6) auf einem Halbleitersubstrat, wobei jeder der Schaltungsblöcke einen einzelnen Spannungseingangsan schluss (4V, 5V, 6V) aufweist, welcher eine von einem Span nungsversorgungsanschluss (Vdd) aus zugeführte elektrische Spannung empfängt, und die in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungblöcke einer Mehrzahl von Überbrückungskondensato ren (7, 8, 9) zugeordnet sind, wobei jeder Überbrückungs kondensator zwischen dem Spannungseinganganschluss und ei nem Masseanschluss (4G, 5G, 6G) eines entsprechenden Schaltblocks angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringungsverfahren einen Schritt des Gruppierens der in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke (4, 5, 6) bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses (Vdd) in der Reihenfolge des Rauschpegels an dem einzelnen Spannungsein gangsanschluss derart aufweist, dass ein Schaltungsblock (4), welcher einen niedrigeren Rauschpegel besitzt, nahe dem Spannungsversorgungsanschluss (Vdd) lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock (6), welcher einen höheren Rauschpegel besitzt, entfernt von dem Spannungsversorgungs anschluss lokalisiert ist.

5. Verfahren zum Anbringen einer Mehrzahl von Schaltungs blöcken (4, 5, 6) auf einem Halbleitersubstrat, wobei jeder Schaltungsblöcke einen einzelnen Spannungseingangsanschluss (4V, 5V, 6V) besitzt, welcher eine von einem Spannungsver sorgungsanschluss (Vdd) aus zugeführte elektrische Spannung empfängt, und die in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungs blöcke einer Mehrzahl von Überbrückungskondensatoren (7, 8, 9) zugeordnet sind, wobei jeder Überbrückungskondensator zwischen dem Spannungseingangsanschluss und einem Massean schluss (4G, 5G, 6G) eines entsprechenden Schaltungsblocks angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringungsverfahren einen Schritt des Gruppierens der in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke (4, 5, 6) bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses (Vdd) in der Reihenfolge der Anzahl von Schaltelementen, die in den je weiligen Schaltungsblöcken vorgesehen sind, derart auf weist, dass ein Schaltungsblock (4), welcher eine kleinere Anzahl von Schaltelementen besitzt, nahe dem Spannungsver sorgungsanschluss (Vdd) lokalisiert ist, während ein Schal tungsblock (6), welcher eine größere Anzahl von Schaltele menten besitzt, entfernt von dem Spannungsversorgungsan schluss (Vdd) lokalisiert ist.

6. Verfahren zum Anbringen einer Mehrzahl von Schaltungs blöcken (4, 5, 6) auf einem Halbleitersubstrat, wobei jeder der Schaltungsblöcke einen einzelnen Spannungseingangsan schluss (4V, 5V, 6V) besitzt, welcher eine von einem Span nungsversorgungsanschluss (Vdd) aus zugeführte elektrische Spannung empfängt, und die in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke einer Mehrzahl von Überbrückungskondensa toren (7, 8, 9) zugeordnet sind, wobei jeder Überbrückungs kondensator zwischen dem Spannungseingangsanschluss und ei nem Masseanschluss (4G, 5G, 6G) eines entsprechenden Schal tungsblocks angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringungsverfahren einen Schritt des Gruppierens der in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke (4, 5, 6) bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses (Vdd) in der Reihenfolge der Frequenz bzw. Häufigkeit eines Zugriffs auf die jeweiligen Schaltungsblöcke derart aufweist, dass ein Schaltungsblock (4), welcher eine kleinere Frequenz bzw. Häufigkeit eines Zugriffs besitzt, nahe dem Spannungsver sorgungsanschluss (Vdd) lokalisiert ist, während ein Schal tungsblock (6), welcher eine größere Frequenz bzw. Häufig keit des Zugriffs besitzt, entfernt von dem Spannungsver sorgungsanschluss (Vdd) lokalisiert ist.