-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, welche ein Halbleitersubstrat und eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken aufweist, die jeweils auf diesem Substrat vorgesehen sind und einem Engergie- bzw. Spannungseingangsanschluss zum Empfangen von elektrischer Energie besitzen, die an einem Energie- bzw. Spannungsversorgungsanschluss zugeführt wird. Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Anbringen von Schaltungsblöcken in dieser integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung.
-
Ein Einchipmikrocomputer, welcher als integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung dient, enthält eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken wie eine CPU, ein ROM, ein RAM und A/D-Wandler. Beispielsweise enthält die CPU (d. h. die Zentralverarbeitungseinheit) zahlreiche Transistoren, welche jeweils eine Schaltoperation im Ansprechen auf ein Taktsignal wiederholen. Dementsprechend wird die CPU einem erhöhten Betrag eines Einstreuungs- bzw. Durchgriffsstroms (feedthrough current) unterworfen.
-
Des Weiteren enthalten der ROM (d. h. der Festwertspeicher) und der RAM (d. h. der Speicher mit Direktzugriff) eine Vielzahl von Transistoren, welche als Decoderpuffer dienen, die ebenfalls die Schaltoperation wiederholen. Dementsprechend sind der ROM und der RAM einem erhöhten Betrag eines Einstreuungsstroms unterworfen.
-
Der auf diese Weise im Ansprechen auf Taktsignale hervorgerufene Einstreuungsstrom induziert eine Fluktuation eines elektrischen Potentials, was als ”Spannungssprung” (”bounce”) bezeichnet wird, an einem Spannungsversorgungsanschluss oder einem Masseanschluss. Der erzeugte Spannungssprung wird zu einem Energie- bzw. Spannungsrauschen, welches sich zu einem externen Gerät über einen Spannungsversorgungsanschluss eines Mikrocomputers fortpflanzt oder dahin übertragen wird. Als Ergebnis erzeugt eine gedruckte Struktur einer Energie- bzw. Spannungsversorgungsverdrahtung auf einer gedruckten Schaltungsplatte ein unerwünschtes Strahlungsrauschen, welches sich aus dem Spannungsrauschen des Mikrocomputers ergibt.
-
Da der Einstreuungsstrom pulsiert, breitet sich das unerwünschte Strahlungsrauschen in einem weiten Frequenzbereich aus. Beispielsweise wird auf einer gedruckten Schaltungsplatte das Strahlungsrauschen umfassend in einem Frequenzbereich von mehreren 10 MHz bis zu mehreren 100 MHz erzeugt. Um ein derartiges von einer gedruckten Schaltungsplatte hervorgerufenes Rauschen aufzuheben, besteht ein herkömmlich bekanntes Verfahren darin einen externen Überbrückungskondensator vorzusehen, welcher mit einem Energie- bzw. Spannungsquellenanschluss eines Mikrocomputers verbunden 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, welcher mit dem Spannungsquellenanschluss eines Mikrocomputers verbunden ist, nicht zum Unterdrücken von Hochfrequenzrauschen wirksam.
-
Aus der
JP 11-177025 A ist eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem Halbleitersubstrat bekannt, auf welchem eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken angebracht ist, denen eine elektrische Spannung von einem Versorgungsspannungsanschluss und einem Masseanschluss aus zugeführt wird. Die Versorgungsspannung wird dabei den Schaltungsblöcken über eine zickzackförmig ausgebildete Leitung zugeführt, welche die Schaltungsblöcke seriell miteinander verbindet.
-
Weitere integrierte Halbleiteranordnungen mit Spannungsversorgungsleitungen, Schaltungsblöcken und Überbrückungskodensatoren spezieller Anordnungen sind aus der
JP 07-106521 A , der
US 6 054 751 A , der
JP 10-150148 A und der
JP 08-102525 A bekannt.
-
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 Spannungsquellenrauschen in einem breiten Frequenzbereich, insbesondere bei höheren Frequenzen geeignet ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Anbringen von Schaltungsblöcken in der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung bereitzustellen.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 4.
-
Demgemäß wird eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung bereitgestellt, die ein Halbleitersubstrat aufweist, auf welchem eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken angebracht ist, denen elektrische Energie bzw. eine elektrische Spannung an einem Energie- bzw. Spannungsversorgungsanschluss zugeführt wird. Jeder der in der Mehrzahl vorkommenden Schaltungsblöcke besitzt einen Spannungseingangsanschluss und einen Masseanschluss. Eine Mehrzahl von Überbrückungskondensatoren ist für die Mehrzahl der Schaltungsblöcke vorgesehen, wobei jeder Überbrückungskondensator zwischen dem Spannungseingangsanschluss und dem Masseanschluss eines entsprechenden Schaltungsblocks angeordnet ist. Bei der erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung ist die Reihenfolge der Mehrzahl von Schaltungsblöcken, welche bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses 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 Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock, 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 herkömmlichen Technik ermöglicht es ein Hinzufügen eines externen Überbrückungskondensators zu dem Spannungsversorgungsanschluss eines Mikrocomputers das Ausbreiten des Spannungsrauschens 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 Überbrückungskondensators nicht nur eine Kapazitätskomponente, sondern ebenfalls eine Induktivitätskomponente ebenso wie eine Widerstandskomponente. Aus diesen Komponenten wird die Induktivitätskomponente in einem Hochfrequenzgebiet dominant und erhöht die Impedanz. Als Ergebnis ist es bei einem sich Verlassen lediglich auf den externen Überbrückungskondensator nicht effektiv das Spannungsrauschen des Mikrocomputers hinreichend zu absorbieren.
-
Daher werden bei der vorliegenden Erfindung interne Überbrückungskondensatoren in einer integrierten Halbleiterschaltung derart bereitgestellt, dass ein unabhängiger Überbrückungskondensator zwischen einem Spannungseingangsanschluss und einem Masseanschluss jedes Schaltungsblocks in der integrierten Halbleiterschaltung angeordnet ist. Dies ist wirksam die Induktivitätskomponente derart zu verringern, dass das Erhöhen der Impedanz in dem Hochfrequenzgebiet wirksam unterdrückt werden kann. Als Ergebnis kann das Spannungsrauschen in den jeweiligen Schaltungsblöcken hinreichend absorbiert werden. Da die Kapazität jedes Überbrückungskondensators entsprechend der Betriebsbedingung jedes Schaltungsblocks optimiert werden kann, kann eine Absorption des Spannungsrauschens wirksam durchgeführt werden.
-
Des Weiteren sind bei der vorliegenden Erfindung in der Mehrzahl vorkommende Schaltungsblöcke bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses in der Reihenfolge des Rauschpegels an den einzelnen Spannungseingangsanschlüssen in einer Gruppe derart angeordnet, dass ein Schaltungsblock, welcher einen geringen Rauschpegel besitzt, nahe dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock, welcher einen höheren Rauschpegel besitzt, weit entfernt von dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist. Entsprechend diesem Layout besitzt der Schaltungsblock, welcher den größten Rauschpegel besitzt, die größte Verdrahtungsimpedanz von dem Spannungsversorgungsanschluss aus beobachtet oder gemessen.
-
Wenn beispielsweise LC eine Induktivitätskomponente eines 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 Zirkulationspfad einschließlich des Überbrückungskondensators zu zirkulieren und sich in diesem Schaltungsblock abzuschwächen. Als Ergebnis kann eine Fortpflanzung des Rauschens zu einem benachbarten Schaltungsblock oder zu dem Spannungsversorgungsanschluss der integrierten Halbleiterschaltung wirksam verhindert werden.
-
In dem Schaltungsblock, welcher am entferntesten von dem Spannungsversorgungsanschluss der integrierten Halbleiterschaltung 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 Schaltungsblock gehemmt werden. Das Spannungsrauschen zirkuliert in einem Zirkulationspfad einschließlich eines Überbrückungskondensators und schwächt sich in diesem benachbarten Schaltungsblock ab. Somit kann ein weiteres Ausbreiten des Rauschens auf den Spannungsversorgungsanschluss zu sicher verhindert werden.
-
Dementsprechend kann durch ein Lokalisieren einer Mehrzahl von Schaltungsblöcken auf diese Weise die durch den Überbrückungskondensator veranlasste Zirkulationsabschwächung des Spannungsrauschens verbessert werden. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung ein wirksames Unterdrükken von Hochfrequenzkomponenten des Spannungsrauschens und verhindert, dass das Spannungsrauschen sich über den Spannungsversorgungsanschluss außerhalb der integrierten Halbleiterschaltungsanordnung fortpflanzt. Somit kann ein Strahlungsrauschen der gedruckten Schaltungsplatte verringert werden.
-
Das Lokalisieren des Schaltungsblocks des höheren Rauschpegels entfernt von dem Spannungsversorgungsanschluss (oder dem Masseanschluss) in der integrierten Halbleiterschaltungsanordnung ermöglicht eine Verringerung einer Elementefläche eines benötigten Überbrückungskandensators.
-
Wenn dieser Schaltungsblock benachbart zu der Kontaktstelle des Spannungsversorgungsanschlusses (oder Masseanschlusses) lokalisiert ist, wird es notwendig eine hinreichend große Kondensatorfläche zum Hemmen des Hochfrequenzrauschens vorzusehen. Es muss nämlich die Impedanz eines Überbrückungskondensators entsprechend der Verringerung der Drahtimpedanz verringert werden. Das Bereitstellen einer großen Kondensatorfläche wird zu einem Erhöhen einer Chipfläche führen, und dementsprechend wird die Verringerung der Größe einer integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung nicht realisiert.
-
Des Weiteren wird eine erste beispielhafte integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung beschrieben, welche nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet und sich von der erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung dahingehend unterscheidet, dass die Reihenfolge einer Mehrzahl von Schaltungsblöcken, die bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses in einer Gruppe angeordnet sind, von der Anzahl von Schaltungselementen abhängig ist, die in jeweiligen Schaltungsblöcken vorgesehen sind, so dass ein Schaltungsblock mit einer kleineren Anzahl von Schaltungselementen nahe dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock mit einer größeren Anzahl von Schaltungselementen von dem Spannungversorgungsanschluss entfernt lokalisiert ist.
-
Die zweite integrierte Halbleiterschaltung besitzt dieselben Funktionen und liefert dieselben Wirkungen wie jene der erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung.
-
Des Weiteren wird eine zweite beispielhafte integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung beschrieben, welche nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet und sich von der erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung dahingehend unterscheidet, dass die Reihenfolge einer Mehrzahl von Schaltungsblöcken, die bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses 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. Häufigkeit des Zugriffs entfernt von dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist.
-
Die zweite beispielhafte integrierte Halbleiterschaltung besitzt dieselben Funktionen und liefert dieselben Wirkungen wie jene der erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung.
-
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Anbringen einer Mehrzahl von Schaltungsblöcken auf einem Halbleitersubstrat bereit, wobei jeder der Schaltungsblöcke einen einzelnen Spannungseingangsanschluss besitzt, welcher die von einem Spannungsversorgungsanschluss zugeführte elektrische Spannung bzw. Energie empfängt, und die Mehrzahl von Schaltungsblöcken einer Mehrzahl von Überbrückungskondensatoren zugeordnet ist, wobei jeder Überbrückungskondensator zwischen dem Spannungseingangsanschluss und einem Masseanschluss eines entsprechenden Schaltungsblocks angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Anbringungsverfahren umfasst einen Schritt des Anordnens der Mehrzahl von Schaltungsblöcken bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses in einer Gruppe in der Reihenfolge des Rauschpegels an dem einzelnen Spannungseingangsanschluss, so dass ein Schaltungsblock mit einem geringeren Rauschpegel nahe dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock mit einem höheren Rauschpegel entfernt von dem Spannungsanschluss lokalisiert ist.
-
Des Weiteren wird ein erstes beispielhaftes Anbringungsverfahren beschrieben, welches nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet und sich von dem erfindungsgemäßen Anbringungsverfahren dahingehend unterscheidet, dass eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken bezüglich des Spannungsversorgungsanschlussses 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 Schaltungselementen nahe dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist, während ein Schaltungsblock mit einer größeren Anzahl von Schaltungselementen entfernt von dem Spannungsversorgungsanschluss lokalisiert ist.
-
Des Weiteren wird ein zweites beispielhaftes Anbringungsverfahren beschrieben, welches nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet und sich von dem erfindungsgemäßen Anbringungsverfahren dahingehend unterscheidet, dass eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses in einer Reihenfolge der Frequenz bzw. Häufigkeit des Zugriffs auf die jeweiligen Schaltungsblöcke in einer Gruppe angeordnet wird, 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. 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 detaillierten Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen zu lesen ist, wobei,
-
1 ein Schaltungsdiagramm zeigt, welches eine schematische Anordnung einer Mehrzahl von in einem Mikrocomputer aufgenommenen Schaltungsblöcken einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
-
2 eine äquivalente Schaltung zeigt, die hauptsächlich ein Energie- bzw. Spannungversorgungssystem der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung veranschaulicht.
-
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen und Beispielen zur Erläuterung der Erfindung
-
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Beispiele zu deren Erläuterung werden hiernach unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erklärt.
-
Ausführungsform der Erfindung
-
Entsprechend 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, erstreckt sich in den Mikrocomputer 1. Auf ähnliche Weise erstreckt 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. Jeder der ersten bis dritten Schaltungsblöcke 4, 5 und 6 ist zwischen der Spannungsversorgungsleitung 2 und der Masseleitung 3 angeordnet. Der erste Schaltungsblock 4 ist benachbart zu dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd und dem Masseanschluss Gnd lokalisiert. Der dritte Schaltungsblock 6 ist am entferntesten von dem Spannungsversorgungsanschluss 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 gebildet ist. Der erste Schaltungsblock 4 arbeitet hauptsächlich als analoge Steuerlogikschaltung. Der zweite Schaltungsblock 5 ist ein Multifunktionsblock, welcher ein serielles Kommunikationsgerät, einen Timer und eine Eingangs/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 einem Spannungseingangsanschluss 4V des ersten Schaltungsblocks 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 Schaltungsblocks 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 Schaltungsblocks 6 und das andere Ende direkt an einem Masseanschluss 6G des dritten Schaltungsblocks angeschlossen sind.
-
Die Spannungsversorgungsleitung 2 besitzt eine Impedanz Z1 an einem ersten Gebiet, welches sich von dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd bis zu dem Spannungseingangsanschluss 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 Schaltungsblocks 5 erstreckt, und eine Impedanz Z3 an einem dritten Gebiet, welches sich von dem Spannungseingangsanschluss 5V des zweiten Schaltungsblocks 4 bis zu dem Spannungseingangsanschluss 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 erstreckt, 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 Schaltungsblocks 5 bis zu dem Masseanschluss 6G des dritten Schaltungsblocks 6 erstreckt.
-
Obwohl in der Figur nicht dargestellt sind die Spannungsversorgungsleitung 2 und die Masseleitung aus Aluminium oder dergleichen gebildet, und die Überbrückungskondensatoren 7–9 sind jeweils durch Dazwischenbringen einer Oxidschicht zwischen Polysiliziumelektroden gebildet sind.
-
Als Nächstes werden Funktionen dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 erklärt. Das Layout der in 1 dargestellten ersten bis dritten Schaltungsblöcke ist abhängig von dem Spannungsrauschpegel, der durch eine Simulation (oder eine aktuelle Überwachung) an den Spannungseingangsanschlüssen 4V bis 6V der jeweiligen Schaltungsblöcke 4 bis 6 abgeschätzt wird.
-
Der erste Schaltungsblock 4 besitzt eine relativ niedrige 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 Schaltungsblöcken 4 bis 6 besitzt. Dementsprechend ist aus der Mehrzahl von Schaltungsblöcken 4 bis 6 der erste Schaltungsblock 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 Schaltungsblock 6 am entferntesten von dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd lokalisiert.
-
Der zweite Schaltungsblock 5 besitzt eine mittlere Betriebsgeschwindigkeit oder eine mittlere Frequenz bzw. Häufigkeit des Betriebs, da er die serielle Kommunikationsvorrichtung, den Timer und die Eingabe/Ausgabe-Steuerlogikschaltung aufweist. Somit wird angenommen, dass der zweite Schaltungsblock 5 einen mittleren Spannungsrauschpegel unter den drei Schaltungsblöcken 4 bis 6 besitzt, und er ist daher zwischen dem ersten Schaltungsblock 4 und dem dritten Schaltungsblock 6 lokalisiert.
-
2 zeigt eine äquivalente Schaltung, die hauptsächlich ein Spannungsversorgungssystem der dargestellten Schaltungsanordnung veranschaulicht.
-
Entsprechend 2 stellen #1 bis #3 Spannungsquellen ein Spannungsrauschen dar, welches an den Spannungseingangsanschlüssen 4V bis 6V jeweils überwacht wird. Induktivitäten 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 Induktivitätskomponenten dar, welche in Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 enthalten sind.
-
Entsprechend dem Layout, bei welchem der dritte Schaltungsblock 6, welcher den höchsten Spannungsrauschpegel besitzt, am entferntesten von dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd lokalisiert ist, ist eine Gesamtheit von drei Induktivitäten L1 bis L3 in Serie zwischen dem Spannungsversorgungsanschluss 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 Induktivität L3 das von dem dritten Schaltungsblock 6 erzeugte Spannungsrauschen, welches durch eine Spannung der #3 Spannungsquelle dargestellt wird. Das Spannungsrauschen zirkuliert 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 Schaltungsblock durch, d. h. zu dem zweiten Schaltungsblock 5. Jedoch hemmt in dem zweiten Schaltungsblock 5 die Induktivität L2 das Fortpflanzen des Spannungsrauschens. Somit zirkuliert das verbreitete Spannungsrauschen entlang dem Zirkulationspfad R2 einschließlich des Überbrückungskondensators 8 (C2) und schwächt in dem zweiten Schaltungsblock 5 ab. Als Ergebnis wird ein weiteres Ausbreiten des Spannungsrauschens zu dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd sicher 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 entlang einem Zirkulationspfad R1 einschließlich des Überbrückungskondensators 7 (C1) und schwächt sich in dem ersten 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 Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unabhängige Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 zwischen dem Spannungseingangsanschluss und dem Masseanschluss der entsprechenden Schaltungsblöcke 4 bis 6 in dem Mikrocomputer 1 angeordnet. Dementsprechend wird es effektiv die Impedanzkomponenten der Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 zu verringern, so dass das Erhöhen der Impedanz in dem Hochfrequenzgebiet unterdrückt werden kann. Als Ergebnis kann das Spannungsrauschen hinreichend absorbiert werden. Da die Kapazitäten der jeweiligen Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 entsprechend den Betriebsbedingungen der jeweiligen Schaltungsblöcke 4 bis 6 optimiert werden können, kann des Weiteren eine Absorption des Spannungsrauschens wirksam durchgeführt werden.
-
Des Weiteren sind bei der Ausführungsform die ersten bis dritten Schaltungsblöcke 4 bis 6 bezüglich des Spannungsversorgungsanschlusses Vdd in einer Gruppe angeordnet, wobei der Rauschpegel an einzelnen Spannungseingangsanschlüssen 4V bis 6V der jeweiligen Schaltungsblöcke 4 bis 6 derart berücksichtigt wird, dass der erste Schaltungsblock 4, welcher den geringsten Rauschpegel besitzt, am Nächsten zu dem Spannungsversorgungsanschluss Vdd lokalisiert 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 Spannungsrauschen eines hohen Pegels erzeugt wird, kann das Spannungsrauschen 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 verbreiteten Spannungsrauschens wird in dem zweiten Schaltungsblock 5 absorbiert.
-
Dementsprechend kann die Zirkulationsabschwächung des Spannungsrauschens veranlasst durch die jeweiligen Überbrückungskondensataren 7 bis 9 verbessert werden. Somit ermöglicht es die Ausführungsform wirksam zu verhindern, dass das von dem Mikrocomputer 1 erzeugte Spannungsrauschen sich nach außen über den Spannungsversorgungsanschluss Vdd fortpflanzt. Ein Hochfrequenzrauschen kann wirksam unterdrückt werden. Unerwünschtes Strahlungsrauschen kann aus einer gedruckten Schaltungsplatte entfernt werden, auf welcher der Mikrocomputer 1 angebracht ist.
-
Des Weiteren enthalten bei der Ausführungsform die Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 Polysiliziumelektroden, welche sich von den Aluminiumteilen unterscheiden, die die Spannungsversorgungsleitung 2 und die Masseleitung bilden. Dies verhindert wirksam, dass die Kapazitäten der Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 sich zerstreuen wie ein verteiltes Parametersystem, und ermöglicht die Überbrückungskondensatoren wie ein konzentriertes Parametersystem anzuordnen. Dementsprechend kann eine Abschwächung des Spannungsrauschens durch die Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 verbessert werden.
-
Erstes Beispiel zur Erläuterung der Erfindung
-
Ein Erstes Beispiel, welches nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, sondern lediglich deren Erläuterung dient, ist im Wesentlichen zu der Ausführungsform mit der Ausnahme identisch, dass das Gruppieren der Schaltungsblöcke unterschiedlich ist.
-
Anstelle der Verwendung des Rauschpegels nimmt das erste Beispiel die Anzahl von Schaltungselementen wie von Metalloxidhalbleitertransistoren (MOS-Transistoren), welche in die jeweiligen Schaltungsblöcke einbezogen sind, als Kriterium zur Bestimmung der Gruppierung der Schaltungsblöcke an.
-
Bei dem ersten Beispiel ist der in 1 dargestellte erste Schaltungsblock 4 ein Schaltungsblock, welcher 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 besitzt.
-
Der Rest des ersten Beispiels ist gleich demjenigen der Ausführungsform.
-
Zweites Beispiel zur Erläuterung der Erfindung
-
Ein zweites Beispiel, welches nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, sondern lediglich deren Erläuterung dient, ist im Wesentlichen zu der Ausführungsform mit der Ausnahme identisch, dass das Gruppieren der Schaltungsblöcke unterschiedlich ist.
-
Anstelle der Verwendung des Rauschpegels nimmt zweite Beispiel die Frequenz bzw. Häufigkeit des Zugriffs auf jeweilige Schaltungsblöcke als Kriterium zum Bestimmen des Gruppierens der Schaltungsblöcke an.
-
Bei dem zweiten Beispiel ist der in 1 dargestellte erste Schaltungsblock 4 ein Schaltungsblock, welcher die geringste Frequenz bzw. Häufigkeit eines Zugriffs besitzt, während der dritte Schaltungsblock 6 ein Schaltungsblock ist, welcher die höchste Frequenz bzw. Häufigkeit eines Zugriffs besitzt. Der zweite Schaltungsblock 5 ist ein Schaltungsblock, welcher eine dazwischenliegende Frequenz bzw. Häufigkeit eines Zugriffs besitzt.
-
Der Rest des zweiten Beispiels ist gleich demjenigen der Ausführungsform.
-
Die Kapazitäten der Überbrückungskondensatoren 7 bis 9 können unter Berücksichtigung des Rauschpegels, der Anzahl von Schaltelementen, der Frequenz bzw. Häufigkeit von Zugriffen oder dergleichen der jeweiligen Blöcke 4 bis 5 angemessen festgelegt werden.
-
Des Weiteren können durch angemessenes Einstellen bzw. Festlegen der Verdrahtungsstruktur, der Impedanzen Z1 bis Z3G der Verdrahtungsleitungen 2 und 3 unter Berücksichtigung 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 beschränkt 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 bereitzustellen.
-
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 Halbleitersubstrat angebracht sind.
