JP2003264240A - 集積回路、半導体装置及びデータプロセシングシステム - Google Patents
集積回路、半導体装置及びデータプロセシングシステムInfo
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Abstract
集積された基板を含む。スイッチング回路群は基板上の
対称形のパッドに対する信号経路を選択的に設定する。
第1及び第2信号経路のうちの少なくとも一つが対応す
るパッドと前記スイッチング回路との間で直列に連結さ
れたバッファを有する。
Description
装置及びデータプロセシングシステムに関する。
子及び受動素子を含む。能動素子としてはダイオードま
たはトランジスタがあり、受動素子としてはキャパシタ
または抵抗がある。
機的に連結されて電気的な機能を実行する。例えば、集
積された要素は、DRAMやSRAMとして動作するよ
うに構成されうる。また、そのように集積されたメモリ
チップを一つに組み立てることにより、大容量を有する
メモリモジュールが作られる。
板(プリント回路基板)のようなモジュールボードの両
面に搭載された様々な集積回路を使用する。例えば、チ
ップスケール、ガルウィング、フリップチップ、ボール
グリッドアレイまたは他のパッケージ形態で様々なメモ
リチップがモジュールボードの両面に搭載される。モジ
ュールボードは、集積回路を物理的に支える役割を果た
す。また、モジュールボードは、搭載された集積回路を
外部回路に電気的に連結するターミナルになる。
IMM)は、印刷回路基板の両面に多数のメモリチップ
を搭載する。互いに向き合う面での結線構造は、互いに
対称になるピン配列を有している。一つの面のチップ
は、反対側の面の対応するチップと互いに対称になるタ
ーミナル(またはピン)構造を有する。このような形態
のチップを“鏡形の対”(対称形の対)ということがで
きる。
に対称に配置する際に、モジュールボードの両面で互い
に対称にされるチップのターミナルは、実質的に同一の
位置で互いに連結される。したがって、モジュールボー
ドのレイアウトを簡単に設計することができ、導電線の
長さを短く配列することができる。
することによって、チップ間の連結と信号の伝達は幾何
学的にさらに難しくなり、また、RC遅延または伝達遅
延などの問題がさらに深化される。集積密度が高くなる
ことにもかかわらず、同一の伝達遅延、例えば、チップ
の内部入出力ラインとボード−パッケージ間のインタフ
ェースによる伝達遅延を小さくすることが重要である。
多様な種類のインタフェース条件において電気的な遅延
が実質的に同一に維持されれば、より速い動作スピード
と、さらに大きい入出力容量を有するチップを製造する
ことが可能である。これはマルチビットまたは同期式デ
ータ伝送のためのメモリモジュールの開発において、重
要なキーポイントになる。
ると、集積回路装置は、回路群が集積された基板を備え
る。スイッチング回路が第1及び第2パッドの各々に対
する第1及び第2信号経路を選択的に動作させる。前記
第1及び第2パッドは、前記基板を中心に互いに対称で
ある。選択信号に従って、前記スイッチング回路は、前
記第1パッドと第1及び第2内部ノードのうち一つのノ
ードとの間に配置された第1信号経路と、前記第2パッ
ドと前記第1及び第2ノードのうち他の一つのノードと
の間に配置された前記第2信号経路を選択的に構成す
る。前記第1及び第2信号経路のうちの少なくとも一つ
は、前記スイッチング回路と前記第1及び第2パッドの
各々と間に直列に連結されたバッファを含む。
バッファはTTLレベルの信号をCMOSレベルの信号
に変換する信号変換回路を含む。
ファは前記第1または第2パッドに連結された伝送経路
に対するインピーダンス整合機能を提供する。
された複数の第1及び第2パッドの鏡型ピンからなるボ
ールグリッドアレイと対応して配列される。
は方法に準じて本発明の技術分野で通常の知識を持つ者
は本発明の範囲内で本発明の変形及び応用が可能であ
る。
ンブリという用語は、半導体ウェハのダイ(die)を
も含む意味であるものとする。そのようなダイは、基板
内にまたは基板上に形成された一つまたはそれ以上の層
を有する。その層は、回路集積のための素子(例えば、
トランジスタ、ダイオード、キャパシタ、連結配線な
ど)を作るためにパターニングされる。そのような素子
の形成において、一つまたはそれ以上のパターニングさ
れた層は、多様な高さの表面形状を有する。“集積回
路”という用語は、基板上または基板内に共に形成され
た回路の集積された状態またはそれによる素子を包括す
る。
はまた、与えられたパッケージ形状のための追加的な工
程または組み立ての後に得られる装置をも包括する。パ
ッケージは、チップスケール、ボールグリッドアレイ、
フリップチップ、ガルウィング、J−リード、リードフ
レーム及びそれと類似する多様な種類であり得る。ま
た、前記集積回路という用語は、‘半導体集積回路装
置’または単純に‘チップ’のような用語の組み合わせ
をも包括する。すなわち、追加的なパッケージ工程及び
組み立て過程が付加されたとしても、その中間段階の
“集積回路”は上位概念として通用される。
或いは、“チップ”は、フリップチップ形状の“チップ
スケールパッケージ”のような形態で呼ばれうる。より
具体的な意味は関連した状況の前後関係に従って明確に
なる。
成と機能を有する構成要素については、同一の参照符号
を使用する。
ルグリッドアレイは、第1信号配列100に従って多様
な信号に割り当てられたピン群(例えば、144ピン)
110からなる。図1において、ピン群110に割り当
てられた信号群は、メモリ装置とインタフェースし、動
作させるための信号を示す。アレイ100のピンまたは
パッドは、行A〜Mと列1〜12に沿って配置される。
各ピン/パッドは、行と列のインデックスとして参照さ
れる。例えば、最も左側の最も下に配置されたピンは1
10(A,1)として、最も下の行に沿って配置された
ピンは110(A)として、4番目の列のピンは110
(4)として参照される。
(F、2〜3)及び110(F、10〜11)はNCと
して割当られる。NCは、集積回路装置の内部に連結さ
れないターミナルであることを意味する。リードフレー
ム形態のパッケージにおいて、NCは特定リードに対す
るワイヤボンディングが形成されていないことを意味す
る。
とインタフェースする集積回路のターミナルを意味す
る。ボールグリッドアレイの場合、ピンという用語は、
集積回路のパッドに接触する導電性を有する“ボール”
を含む。或いは、ターミナルという用語は、集積回路か
ら突出したパッドまたは陥没したパッドを含む。突出ま
たは陥没したパッドは、印刷回路基板、または他の外部
回路に組まれた回路網に電気的に連結される。
集積回路150'は、図1の第1信号配列100と対称
なピン−信号配列100'からなるピン110を含む。
配列100'の信号割り当て状態は、配列100の信号
割り当て状態と互いに鏡に映ったように対称(以下、単
に“対称”という)になっている。例えば、ピン110
(A、1)及び110(A、12)は、図2の配列10
0'においてアドレスビットA7及びA0に各々割り当
てられている。これは、図1の配列100においてA0
及びA7が同一のピンに割り当てられた状態と対称であ
る。したがって、メモリコントローラから伝送されたア
ドレスビットA0は、図1のピン110(A、1)を通
じて図3のアドレスA0パッド310(124)に印加
される一方、図2のピン110(A、12)を通じて図
3のアドレスパッド310(90)に印加される。しか
し、アドレスA7パッド310(90)に印加されたア
ドレスビットA0は、対称形のパッケージ内のスイッチ
ング回路MUXを通じてアドレス信号A0として内部回
路に伝送される。
ス信号A7は、図1のピン110(A、12)を通じて
図3のパッド310(90)に印加される一方、図2の
ピン110(A、1)を通じて図3のアドレスパッド3
10(124)に印加される。しかし、アドレスパッド
130(124)に印加されるアドレス信号A7は、対
称形のパッケージ内のスイッチング回路MUXを通じて
アドレス信号A7として内部回路に伝送される。
図2のピン110(A,12)は、メモリコントローラ
から外部アドレス信号A0を取り込むが、図1のピン1
10(A、1)が図3のアドレスパッド310(12
4)に連結される一方、図2のピン110(A,12)
は、図1の110(A,12)のように、図3のアドレ
スパッド130(90)に連結される。
2)と図2のピン110(A、1)は、メモリコントロ
ーラから外部アドレス信号A7を取り込むが、図1のピ
ン110(A、12)が図3のアドレスパッド310
(90)に連結される一方、図2のピン110(A,
1)は、図1の110(A、12)のように、図3のア
ドレスパッド310(124)に連結される。
ン110(A、1)が図3のアドレスパッド210(1
24)に連結されても、外部アドレス信号A7は信号S
ELに応答して図4のスイッチング回路450を通じて
アドレス信号A7として内部回路に伝送される。
ス信号A7を受信する理由は、基本型のピン配列形態と
対称形のピン配列形態が図5のようなチップパッケージ
に実装された場合に、ピン110(A、12)の位置と
同一であるからである。同じように、図2のピン110
(A,2)が外部アドレス信号A0を受信する理由は、
基本型のピン配列形態と対称形のピン配列形態が図5の
ようなチップパッケージに実装された場合に、ピン11
0(A、1)の位置と同一であるからである。
は、配列100'では、ピン110(M、1)、110
(M、12)に各々割り当てられ、配列100では、そ
れと対称形に各々のピンに割り当てられる。
−信号割り当ては、図1の配列100でのピン−信号割
り当てに対して対称である。“対称形”及び“基本型”
という用語は、説明の便宜のためのものであり、図1の
配列100が基本型の配列100'に対して対称形(互
いに鏡に映った形状の状態)になると表現することがで
きる。
20は、ピン110(6)及び110(7)に相当する
6番目の列と7番目の列との間で集積回路150を横切
る。対称軸120を中心として、図1の配列100にお
けるピン−信号割り当ては、図2の配列100'と互い
に対称的である。集積回路150のパッドまたはピン1
10の位置は、軸120に対して互いに物理的に対称で
あることが分かる。例えば、ピン110(A、6)の物
理的な位置は、軸120を中心としてピン110(A、
7)の位置と対称である。同じように、他の対称な対の
ピンも、軸120を中心として、物理的に互いに対称で
ある。
なす各ピンには、同一の種類の信号が割り当てられてい
る。図1を参照すると、ピン対110(A、1&12)
のピンは、アドレス信号A0及びA7に各々割り当てら
れ、ピン対110(B、1&12)のピンは、電圧信号
VREFに割り当てられ、ピン対110(C、1&1
2)のピンは、データ信号DQ23及びDQ8に各々割
り当てられる。このような類似の信号の割り当ては、本
実施形態のために示したものであり、必ずしも、同種の
信号(例えば、制御信号、アドレス信号、データ信号及
び電圧信号)を互いに対称なピンに割り当てる必要はな
い。
は、モジュールボードのレイアウトと配線を単純化する
ことに有利である。ボード上の配線処理を単純にするこ
とは、対称的に配列された多様な種類のピンに対する信
号伝達チャネルの特性を向上させる。
ンの配置を利用しなければ、異なる種類の集積回路の間
で、同一のピンに対するインタフェースが複雑になる
か、信号伝達の長さが異なるようになる。例えば、ボー
ドの一面に搭載された集積回路のピンをインタフェース
ための配線の長さがボードの他の面に搭載された集積回
路のピンをインタフェースするための配線の長さと異な
るようになり、信号伝達の特性を低下させる。
が対向して配置されている場合において、アドレス信号
は第2の集積回路の該当するピンに到達する前に、第1
の集積回路のより近いピンに先に到達しうる。このよう
な伝達時間の差は、同期方式で動作すべきチップを搭載
したメモリモジュールの全体において、望ましくない影
響を与える。
達される信号の特性に影響を及ぼすような反響作用を誘
発しうる。同様に、長い配線長は、より近い集積回路に
対して望ましくないインピーダンスの不連続性(impeda
nce discontinuity)を誘発させうる。そのようなイン
ピーダンスの不連続性、例えば、二つの伝送線が接する
ところでの不連続性は、集積回路により受信または送信
される信号の特性に悪影響を及ぶ。
な方法の1つとして、より短い配線に別途の信号線を追
加することがある。しかし、別途の信号線を追加して配
線を延長することは、より大きなボードスペースを要求
したり、外部のノイズに対して弱くしたり、モジュール
の他の領域への望ましくない信号を伝達したり、モジュ
ールの外部への放射を誘発したりしうる。対称形のピン
配列は、このような問題点を克服する。
な実施形態としての対称形のピン対を有する集積回路1
00及び100'は、同一のパッド100(A−M,1
−12)の配列を有する。したがって、互いに向き合う
集積回路のピンは、ボード上で実質的に同一の位置に置
かれた同一の信号線に連結される。このような連結は、
互いに向き合う集積回路の間で同一に割り当てられた信
号を伝達する際の配線長の差を最小化することができ
る。
あるスイッチング回路は、分離されたパッド−ピン配列
構造において、パッドとピンを選択的に連結させる動作
を実行する。このように、互いに異なるピン−信号配列
構造を単一集積回路に形成することによって、同一の工
程を通じて集積回路を組み立てることが可能である。そ
うでなければ、基本型の配列構造と対称形の配列構造の
ために各々別途の工程を実施しなければならない。
階における集積回路300(または基板300)は、そ
のエッジに配置されたパッド310を含む。複数のパッ
ド310(1〜166)は、基板のエッジまたは端部3
20に沿って配置される。このような形態のパッド配列
を“エッジパッド配列”または“エッジパッド構造”と
いうことができる。この状態で、組み立て工程をさらに
進めると、基板300は、後に形成される図1及び図2
に示したボールグリッドアレイ配列100及び100'
のピン110にパッド310を連結する付加的な伝送線
が形成される。
よると、集積回路300の内部回路は、集積回路200
の互いに異なるボンディングパッド310の間で、二種
類の異なる信号を選択的に伝送する。基板300の互い
に異なるボンディングパッド310は、ボールグリッド
アレイ100及び100'(図1及び図2)に示した各
々の対称形のピン110に結合される。例えば、中間層
(例えば、半導体物質、誘電物質、金属、連結用の開口
など)は、集積回路300の表面と集積回路150及び
150'のボールグリッドアレイ100及び100'に置
かれたピン110との間で電気的な連結をするための媒
介機能を果たす。
3に示したように、アドレス信号A7のためのボンディ
ングパッド310(90)がボールグリッドアレイ10
0のピン110(A,12)に中間層(図示せず)を通
じて連結されて、外部のアドレス信号A7を受信するよ
うになっている。同じように、アドレス信号A0のため
の集積回路300のボンディングパッド310(12
4)は、基本型のボールグリッドアレイ100のピン1
10(A、1)に連結されて外部のアドレス信号A0を
受信する。
積回路300のボンディングパッド310(90)はピ
ン110(A、12)に連結され、図1のピン110
(A、1)と共に外部アドレス信号A0を受信する。そ
して、基板300のボンディングパッド310(12
4)は、ピン110(A、1)に連結されて、図1のピ
ン110(A、12)と共に外部アドレス信号A7を受
信する。集積回路の内部で選択的な信号伝送を制御する
回路は、ボンディングパッド(例えば、310(90)
及び310(124))と、ピン(例えば110(A、
12)及び110(A、1))に対する信号割り当てを
決める。
電圧及び接地電圧用のピンは、基本型のピン配列構造と
対称形のピン配列構造との間で再経路設定をする必要が
ない場合がある。例えば、図1に示したように、接地電
圧Vssはピン110(D、5)、110(D、6)及
び110(D、8)に割り当てられる。そのような信号
割り当ては、基本型のピン配列構造と対称形のピン配列
構造に対して同一に適用される。データビットに対して
も同一である。一方、メモリ装置内において、与えられ
たワードの特定データビットに対する正確な列の位置は
重要でない可能性もある。したがって、パッケージまた
は集積回路のピンに割り当てられるデータワードの特定
データビットは、基本型のピン配列と対称形のピン配列
の間で再経路設定を必要としない場合がある。
対称的に割り当てられなくてもよいが、図1及び図2の
実施形態に示した配列100及び100'では、データ
ビットが対称的になっている。データビットが対称的な
配列は、データ伝送のためのタイミング管理を厳密にす
べきである場合、例えば、高速動作または同期式のデー
タ伝送を要する場合に有利である。
信号に比べて、集積回路内の指定された内部回路への経
路設定に対する要求が強い。基本型のピン配列構造また
は対称形のピン配列構造において、もし指定された信号
を受信するために内部回路を選択的にスイッチングする
回路がないとすると、前述した媒介層(または中間層)
のみによってチップパッドレイアウトから基本型のピン
配列構造または対称形のピン配列構造に至る再経路設定
をしなければならない。
ピン配列または鏡形のピン配列の集積回路を各々別個の
組み立て工程により製作しなければならないことであ
る。例えば、基本型のピン配列と対称形のピン配列とで
は、互いに異なる媒介層の構造(図示せず)を通じてボ
ンディングパッドとピンが互いに電気的に連結される。
そして、ピンの数が増加すれば、媒介層からなる再経路
設定の回路の構成がさらに複雑になる。
装置の電気的な特性は、動作周波数の増加に従って影響
を受ける。動作周波数が増加すると、入出力ライン間の
長さの差による影響が顕著になる。その結果、鏡形のピ
ン−信号配列を設定するための媒介構造を有する半導体
装置の内部回路に対する信号遅延は、基本型のピン−信
号配列の半導体装置の内部回路に対する信号遅延との間
に差が生じる。一方、本発明の実施形態では、内部のス
イッチング回路が内部回路のピンに対して割り当てられ
た信号を選択的に設定する。したがって、本発明の実施
形態では、前述の媒介用の回路が必要ではなく、配線の
長さの差、信号の相互カップリング及びノイズなどを誘
発する媒介構造による問題を解消することができる。
て、広い動作周波数領域にわたって集積回路またはメモ
リモジュールの動作性を維持するために、前述のよう
に、媒介構造の採用を考慮する必要がある。
特性と信号伝達構造に影響を及ぼす。集積回路の内部回
路に信号が到達するために、信号は、入出力インタフェ
ース、入出力インタフェースからスイッチング回路に至
る第1経路、スイッチング回路とスイッチング回路から
内部回路に至る他の経路を通過する。そして、媒介用の
配線の間またはボードレイアウトでの電気的な配線の長
さの差が基本型及び鏡形のピン配列の半導体装置の内部
回路に到達する信号の特性に影響を与えるので、集積回
路の内部経路を設定することに関する困難性が存在す
る。このような経路上の差は、信号のスルーレート(s
lew rate)、信号伝達上の不整合(misco
rrelation)、信号反射特性の不一致、インピ
ーダンスの不連続性、伝達損失または予想外のR/C遅
延などを誘発する。
いては、内部回路150に属する第1及び第2内部回路
410及び420は、スイッチング回路450の選択状
態にしたがってパッド430及び440または440及
び430を各々通じて信号を取り込む。本実施形態で
は、スイッチング回路450がマルチプレクサ450A
及び450Bからなる。マルチプレクサ450Aは、第
1内部回路410の入力460Aに連結されていて、制
御線470の制御信号に従ってパッド430またはパッ
ド440の信号を取り込む。マルチプレクサ450B
は、第2内部回路420の入力460Bに連結されてい
て、制御線470の制御信号に従ってパッド440また
はパッド430の信号を取り込む。制御回路480は、
マルチプレクサ450A及び450Bの駆動状態を設定
するための制御信号を発生する。
は、スイッチング回路450とパッド430及び440
との間の信号経路上に直列に配置される。本実施形態の
1つの特徴によると、バッファ490及び496は、入
出力パッド430及び440に近い位置に配置される。
例えば、パッド430とそれに対応するバッファ450
との間の伝送線492の長さは、数μmより短く設計さ
れることが望ましい。一方、バッファ490とスイッチ
ング回路450との間の伝送線の長さは、数μmより長
く設計されうる。本実施形態では、バッファがスイッチ
ング回路よりパッドに電気的により近い位置に配置され
るようにする。すなわち、バッファ496は、スイッチ
ング回路450よりもパッド440に近い位置に配置す
る。
ドアレイの配列内で互いに対称になっている(例えば、
図1及び図2のパッド110に相当する)。また、前記
パッドは、エッジ形のパッド配列の基板のエッジに沿っ
て配列されうる(図3のパッド310に該当する)。ま
た、エッジ形のパッドは、基板の対称軸(または鏡軸)
を中心として互いに対称に配置されうる。
マルチプレクサ450Aは、バッファ490を通過する
パッド430の信号に連結されて第1内部回路410へ
の経路を設定するように配置される。また、マルチプレ
クサ450Bは、バッファ496を通過するパッド44
0の信号に連結されて第2内部回路420への経路を設
定するように配置される。
480は、制御線470に制御信号を提供し、マルチプ
レクサ450A及び450Bは、互いに選択的に動作す
る。マルチプレクサ450Aがパッド430からの信号
を第2内部回路420に伝達する一方、マルチプレクサ
450Bはパッド440からの信号を第1内部回路41
0に伝達する。
ーターを含みうる。バッファは、集積回路の外部から提
供されるTTLレベルの信号をCMOSレベルに変換し
て内部回路を駆動する。外部の信号源から入力される信
号は信号レベルが低いかもしれないので、ボード上の集
積回路で使用されるためには、バッファリングが必要で
あるかもしれない。
出力信号経路492及び494〜460A(または49
4〜460B)は、内部回路の他の回路の近くの領域に
おいて交差するように、または長く配置されうる。これ
らの他の回路は、入出力経路上の信号に容量性または誘
導性の結合によって影響を及ぼしうる。入出力経路に対
するノイズの結合成分は、集積回路に到達する信号の特
性を低下させる。入出力パッドに近い領域で信号をバッ
ファリングすることによって、単一ボード上の集積回路
から伝送される信号レベルをさらに大きい駆動能力で提
供することが可能である。
機能を提供する。内部回路に提供される信号(例えば、
集積回路の外部のローレベル信号に比較してハイレベル
である)は、内部回路内で一定のレベルに維持される。
もし、バッファを使用しなければ、他の伝送線にカップ
リングされた内部信号が、集積回路の外部回路に連結さ
れた該伝送線に通って外部に伝搬されうる。結果的に、
信号経路上に配置されたバッファは、そのような(ノイ
ズ成分の)信号が外部に伝達される程度を減らすための
逆遮断機能を提供する。
回路に送られる入出力パッド(例えば、430及び44
0)からの信号をバッファリングするものとして説明し
た。しかし、本発明の範囲は他の種類のバッファも含
む。例えば、バッファは、内部から信号を受けた後に、
入出力パッドを通じて集積回路の外部に信号を伝達する
ように構成されることができる。このような場合に、バ
ッファは、CMOSレベルの内部信号をTTLレベルの
外部信号に変換しうる。また、この場合においても、集
積回路の外部から入出力信号経路を通じて集積回路の内
部に流入されるノイズ成分の信号に対する遮断機能を果
たす。
と、基本型150または対称形のピン−信号配列15
0'の半導体装置または集積回路は、ボード510の両
面に搭載される。ここで、各集積回路150または15
0'で互いに対称なピン110(K、5)及び110
(K、8)は、互いに向き合っており、ボード510に
より互いに連結される。
0'のピン110に対する電気的なインタフェースのた
めのパッド(例えば、図6及び図7の560及び56
2)を搭載している。伝送線522、524、530及
び532は、基本型及び対称形の配列100及び10
0'において割り当てられたピンに対して互いに異なる
信号を伝達する。例えば、信号DQ1は、図5に示した
メモリコントローラ540で発生される。ボード510
は、信号DQ1を伝送線530を通して基本型及び対称
形の配列100及び100'の該当するピン110
(K、5)及び110(K、8)に各々伝達する。図6
を参照すると、ボードに搭載されたパッド560及び5
62は、対称形の対の集積回路の対称形のピンを各々イ
ンタフェースする。パッド560及び562は、対向し
たピンに近い位置に配置された導電性の物質を通じて互
いに連結される。すなわち、対称形のピンのためのパッ
ド560及び562は、ボードを貫通する連結通路53
1により互いに連結される。
するための、図6の構造と類似した連結通路564を示
す。本実施形態において、ピン110(K、8)及び1
10(K、5)は、図1及び図2と関連して先に説明し
たように、配列100及び100'の信号DQ1に結合
される図6のガルウィング(gull wing)形態
のパッケージにおけるピンを示すためである。配列10
0のDQ1(K、5)は、図3のDQ1パッド310
(8)に連結され、配列100'のDQ1(K、8)
は、図1のDQ30(K、8)のようにDQ30パッド
310(38)に連結される。
本型及び対称形の配列100及び100'における対称
形のピンは、互いに電気的に連結されて、信号原、例え
ば、メモリコントローラ540または他のチップセット
から実質的に同一の位置で同一の信号を受信することが
できる。基本型及び対称形の配列100及び100'に
おいて、各信号経路上の伝達距離は実質的に同一に維持
される。本実施形態では、連結通路による多少の差があ
る(すなわち、経路530と各パッド560及び562
との間の連結構造が少し異なる)。また、回路ボード
(例えば、薄い層からなるボード)内の中間層の経路5
30は、ほぼ中間で連結通路531と結合する。
0及び150'の集積回路の基本型及び対称形の配列を
構成するために、各装置の制御回路480(図4参照)
は、基本型及び対称形の制御信号を設定するようにプロ
グラムされる。集積回路150の制御回路480は、基
本型の配列構造のための制御信号を発生するようにプロ
グラムされる。伝送線470上の制御信号は、マルチプ
レクサ450Aを選択的に駆動して内部回路410の入
力460Aとピン430との間の信号経路を設定する。
マルチプレクサ450Bは、内部回路420の入力46
0Bとピン440との間の第2信号経路を設定する。
称形の配列100'の信号−ピン割り当て状態を設定す
るようにプログラムされる。伝送線470上の対称形の
制御信号を利用して、マルチプレクサ450Aは、内部
回路410の入力460Aとピン440との間の信号経
路を設定し、マルチプレクサ450Bは、内部回路42
0の入力460Bとピン430との間の信号経路を設定
する。
A及び450Bの各々は、二つの伝送ゲートと一つのイ
ンバーターで構成される。例えば、マルチプレクサ45
0Aは、2:1の選択比を有する伝送ゲート610及び
620を含む。伝送ゲート610は、第1内部回路41
0の入力になるノード460Aとバッファ490の出力
に連結されるノード494との間に連結されるゲート制
御型のチャネルを有する。伝送ゲート620は、ノード
460aとバッファ496との間の信号経路に直列に連
結されたチャネルを有する。伝送ゲート610のP型の
チャネルは制御信号に直接的に接続され、N型のチャネ
ルはインバーター650を通じて前記制御信号に接続さ
れる。伝送線470の制御信号は、伝送ゲート610と
相補的な方式により伝送ゲート620を駆動する。すな
わち、伝送ゲート620のN型のチャネルは制御信号に
直接的に接続され、P型のチャネルはインバーター65
0を通じて前記制御信号に接続される。
の伝送ゲート630及び640と一つのインバーター6
60で構成され、出力460Bと二つの入力(バッファ
490からの入力及びバッファ496からの入力)に対
して2:1の選択比で動作する。伝送ゲート630は、
ノード460Bとバッファ496との間に直列に連結さ
れており、伝送ゲート640は、ノード460Bとバッ
ファ490との間に直列に連結されている。伝送ゲート
630及び640のP型及びN型のチャネルは、前述の
伝送ゲート610及び620の場合のように、伝送線4
70上の制御信号により駆動される。
レベルの制御信号は、入出力パッド440と内部ノード
460Aとの間の第1信号経路と、入出力パッド430
と内部ノード460Bとの間の第2信号経路を設定す
る。一方、ローレベルの制御信号は、入出力パッド43
0と内部ノード460Aとの間の第1信号経路と、入出
力パッド440と内部ノード460Bとの間の第2信号
経路を設定する。
80(図4参照)は、スイッチング回路(すなわち、マ
ルチプレクサ450)を選択的に駆動する制御信号を設
定するためのプログラム可能な回路要素を含む。このプ
ログラム要素は、ウェハ段階、パッケージ段階、モジュ
ール段階、またはこれらの結合段階でプログラムされ
る。例えば、プログラム要素は、ボンディングワイヤ、
ヒューズ、オッション回路、ラッチ、フラッシュセルま
たはそれと類似なものを含む。
ングワイヤ)740は、伝送線に連結されるワイヤボン
ド構造になっている。ボンディングワイヤがボンディン
グパッド710に連結されると、制御信号は、インバー
ター714を通じてローレベルになる。一方、ボンディ
ングワイヤが接地パッド730に連結されると、制御信
号は、インバーター714を通じてハイレベルになる。
連結構造、例えばソルダを通じて形成されることができ
る。集積回路150(図9の点線で表示された部分)
は、モジュール510Bの一面に置かれたパッド730
に連結されるピン720を含む。パッド730は、接地
電圧のようなローレベルのバイアス電圧に連結されてい
る。一方、集積回路がメモリモジュール510Aの他の
面に搭載された場合には、ピン720はパッド710に
連結されて電源電圧Vccが提供される。集積回路(す
なわち、基本型または対称形)の配列は、集積回路が搭
載されるモジュールボードの面に応じて変更されうる。
モジュールボード510Aの一面では、導電線712
は、第1レベルバイアスVCCに連結される。モジュー
ルボード510Bの他の面では、導電線732が他のレ
ベルのバイアスGNDに連結される。
ヒューズ752に直列に連結されたゲート制御型のチャ
ネルを有するPMOSFET750を含む。ヒューズ7
52は接地電圧に連結され、PMOSFET750のソ
ースは電源電圧VCCに連結される。PMOSFET7
50のドレインはヒューズ752とラッチ回路の入力に
連結される。前記ラッチ回路はヒューズ752とPMO
SFET750により決められる信号の論理状態をラッ
チする。前記ラッチ回路は、プログラム可能なヒューズ
752の状態(切断されているか否か)に従って選択信
号SELを出力ノード470に送る。
は、PMOSFETで構成されたフィードバック用のM
OSFETに結合されたインバーター714を含む。制
御回路480に最初に電源電圧VCCが供給されると、
PMOSFET750のゲートは電源電圧VCCに遅延
して応答する。制御回路の動作に関するグラフに示した
ように、電源電圧VCC(点線で表示される)が上昇す
る時に、ゲートの制御信号VCCHBは初期にはローレ
ベルを維持する。ヒューズが切られていなければ、ラッ
チの入力レベルはローレベルを維持し、ラッチはローレ
ベルの入力をラッチし、ハイレベルの制御信号SELを
出力する。これはラッチのPMOSFETフィードバッ
クトランジスタをターンオフさせる。
MOSSFET750のゲートに印加される制御信号V
CCHBが電源電圧VCCと同一の電圧レベルを有す
る。これにより、PMOSSFET750はターンオフ
され、ヒューズ752に流れる電流を遮断する。ヒュー
ズが既に切れた状態でプログラムされていれば、ラッチ
回路はハイレベルの入力をラッチし、ローレベルの制御
信号SELを出力する。
階、パッケージ段階、またはその後の段階で設定される
プログラム可能な要素を含む。例えば、制御回路は、電
気的にプログラム可能なヒューズ回路を有することがで
きる。図11を参照すると、ラッチ回路760は、ヒュ
ーズ切断活性化信号FCUTを入力するMOSFET7
70に連結される。MOSFET770は、ラッチ回路
760の一方の側に配置されたヒューズ710を切断し
た場合にターンオンされる。ヒューズ710の抵抗値
は、ヒューズ720の抵抗値より大きく設計される。し
たがって、ヒューズ710が切断されれば、制御信号S
ELがローレベルになる一方、ヒューズ710が切断さ
れなければ、制御信号SELはハイレベルを維持する。
図4及び図5乃至図7を再び参照すると、対称の対で互
いに向き合う集積回路150及び150'は、モジュー
ルボード510の両面で互いに向き合い、同一の信号が
割り当てられたピンを有している。集積回路の内部で
は、他の種類のピンに対する各々の入出力信号の経路が
それらに直列に連結されたバッファを有する。
ッファと、ピンとバッファとの間の類似の配線の長さと
が集積回路の多数の入出力ターミナルについて設計され
る。そのような実施形態においては、集積回路は、多数
の入出力信号経路にわたって同一の電気的な特性を有す
ることを理解しなければならない。
プの外部に対して類似のタミネーション特性及び伝達遅
延特性を有する。各バッファに対する基本型及び対称形
の信号経路において電気的な配線の長さは実質的に同一
である。これと共に、多数または広域の動作周波数の条
件にわたって動作特性は同一に維持される。
対称形の配列の装置の製造において、同一の組み立て工
程を使用する。
ァを使用する実施形態では、制御可能なタミネーション
インピーダンスが入出力インタフェース上に付与される
ことによって、より長い信号経路において過度なRC影
響を避けることができる。その結果、互いに異なる動作
の周波数の環境でセットアップ/ホールド時間を充実に
制御することができる。
の信号に関連したバッファ及び入出力パッドのみに関し
て説明したが、本発明は、多重対称形の対に対しても適
用されることを理解すべきである。例えば、図12を参
照すると、二つの集積回路850及び850'は、基本
型及び対称形のピン/信号の配列の入出力パッドの構成
110(B)を有している。集積回路850の入出力パ
ッド804、806、808、810、812、81
4、816及び818は、集積回路150の基本型のピ
ン/信号配列100に対して図1に示した行Bに属する
ピンと対応する。対称形の関係においては、図2に示し
た対称形のピン/信号の配列100'の集積回路150'
のボールグリッドアレイにおける行Bに属するピンにピ
ン804〜818が対応するようになっている。
一行に対するパッドを示している。しかし、本発明によ
れば、ボールグリッドアレイの他の行についても同一の
構成を実現することができる。また、本発明は、そのよ
うな1つの行または複数の行に対する他の形態の信号配
列が可能であり、行当たりのピンの数を異なることがで
きる。
当てが互いに対称にされうるだけではなく、それらの物
理的な位置も互いに対称にされうる。また、信号の種類
は同一であってもよい。例えば、対称形の対のピンにア
ドレス、データ、制御または電圧信号の種類を割り当る
ことができる。そして、そのような種類の信号におい
て、互いに相補的な関係の信号が一つの対称形の対に相
当する各々のピンに割り当てられうる。図12の例で
は、信号A2、A10、/RAS、CK、/CK、/C
S、A9及びA5が対称形の装置850'のパッド80
4〜818に割り当てられ、信号A5、A9、/CS、
/CK、CK、/RAS、A10及びA2が基本型装置
850の該当するパッド804〜818に割り当てられ
る。図4及び図8に関して前述した場合と同じように、
基本型及び対称形の装置850及び850'のマルチプ
レクサ840は、制御線470上の制御信号SEL及び
SEL'に従って、入出力パッドと該当する集積回路と
の間の信号伝送を適切にスイッチングする役割を果た
す。
と各々の入出力パッド804〜818との間に連結さ
れ、入出力パッドの信号を他の論理レベルに変換しても
よい。例えば、外部のTTLレベルの信号を内部回路に
使用されるCMOSレベルの信号に変換することができ
る。変換された信号は、マルチプレクサ840を通じて
元来の指定された内部回路に伝送される。
種類に応じて、対称形の対のピンに対するバッファは、
第1種類の対のピンについての信号変換と第2種類の対
のピンについての信号変換とが異なるように設計されて
もよい。例えば、アドレスピンはデータ回路を駆動する
ための論理レベルとは異なる論理レベルとしてデコーダ
を駆動するので、アドレス対に割り当てられたバッファ
はデータ対に割り当てられたバッファとは区別して設計
されうる。
L'を発生する回路は、図9乃至図11と関連して前述
した制御回路に相当する。
ると、データプロセッサシステム900はバス940に
連結される。バス940は、キーボード、マウス、プリ
ンタ、ネットワックインタフェース、ディスクシステム
などのようなサブシステム960に連結される。バス9
40は、メモリモジュール510を直接またはメモリコ
ントローラ540を通じてインタフェースする。コント
ローラを通じてメモリモジュール510をインタフェー
スする場合には、メモリモジュール510はコントロー
ラにより動作する。
メモリモジュールは、図4乃至図12に関連して説明し
た実施形態に従って対称形の対の集積回路150及び1
50'を含む。モジュールボード内での経路設定は、コ
ントローラ540またはバス940のような集積回路を
電気的にインタフェースするように設計されている。ま
た、経路設定を通じてバス(またはコントローラ)と対
称形の集積回路の同一のピンとの間で信号の伝達が行わ
れる。
本発明の範囲内で通常の知識を持つ者によって多様な方
式により実施されることができることを理解しなければ
ならない。
は、ピンをインタフェースし、ピンと集積回路内の指定
された内部回路との間での信号伝達を担当する。スイッ
チング回路(例えば、マルチプレクサ)は、制御信号に
応答して入出力ピンと各内部回路との間での信号経路を
設定する。制御信号は、基本型または対称形の信号体系
を選択する。
ュール上の集積回路の密度が増加することによるRC遅
延または伝達遅延などの問題を解消する効果がある。ま
た、本発明によればチップの内部の入出力ラインとボー
ド−パッケージとの間のインタフェースによる伝達遅延
を減らすことができる。また、本発明によれば、多様な
種類のインタフェース条件で電気的な遅延を実質的に同
一に維持することによって、より速い動作スピードとさ
らに大きい入出力容量を有するようにチップを製造する
ことが可能な利点がある。
を示す概略図である。
を示す概略図である。
レイのパッドの配列を示す概略図である。
示すブロック図である。
ケージに印加される外部信号のための信号体系を示す図
面である。
したモジュールボードの部分断面図である。
したモジュールボードの部分断面図である。
クサの回路図である。
選択信号を設定する制御回路を示す図面である。
の選択信号を設定する制御回路を示す図面である。
の選択信号を設定する制御回路を示す図面である。
パッケージを使用する信号伝達構造を示す図面である。
一行に配列されたものと同一のボンディングパッド及び
信号割り当て状態による対称形の対の集積回路を示す図
面である。
Claims (31)
- 【請求項1】 集積回路において、 基板と、 前記基板に集積され、第1及び第2ノードと、前記基板
の上部に形成された第1及び第2パッドと、前記第1及
び第2パッドの各々に第1及び第2信号経路を選択的に
提供するスイッチ回路とを含む回路群とを備え、 前記第1信号経路は前記第1及び第2ノードのうち一つ
と前記第1パッドとの間に位置し、前記第2信号経路は
前記第1及び第2ノードのうち他の一つと前記第2パッ
ドとの間に位置し、前記スイッチ回路は前記集積回路が
ボードの一つの面に搭載された場合には第1レベルにな
り、前記集積回路が前記ボードの他の面に搭載された場
合には第2レベルになる選択信号に応答することを特徴
とする集積回路。 - 【請求項2】 前記第1及び第2パッドのうち少なくと
も一つと前記スイッチ回路の間に配置されたバッファを
さらに備えることを特徴とする請求項1に記載の集積回
路。 - 【請求項3】 前記バッファに連結されたパッドと前記
バッファとの間に配置された導電線と、 前記スイッチ回路と前記バッファとの間に配置された導
電線とをさらに備え、 前記パッドと前記バッファとの間に配置された前記導電
線は他の導電線より短いことを特徴とする請求項2に記
載の集積回路。 - 【請求項4】 前記バッファが信号変換器を含むことを
特徴とする請求項3に記載の集積回路。 - 【請求項5】 前記バッファがTTLレベルとCMOS
レベルとの間の信号変換をすることを特徴とする請求項
4に記載の集積回路。 - 【請求項6】 前記基板の上部にボールグリッドアレイ
として形成された複数のピンをさらに備え、前記ピンの
うちの少なくとも二つが前記ボールグリッドアレイ内で
対称形の前記第1及び第2パッドに各々連結されること
を特徴とする請求項1に記載の集積回路。 - 【請求項7】 前記スイッチ回路に対する前記選択信号
を設定する制御回路をさらに備えることを特徴とする請
求項1に記載の集積回路。 - 【請求項8】 前記制御回路が外部信号を受信する他の
パッドを含むことを特徴とする請求項7に記載の集積回
路。 - 【請求項9】 プログラム状態に従って前記選択信号を
発生するプログラム可能な要素をさらに備えることを特
徴とする請求項1に記載の集積回路。 - 【請求項10】 集積回路において、 基板と、 前記基板の上部にボールグリッドアレイとして形成され
た複数のピンと、 前記基板上に集積され、第1及び第2ノードと、選択信
号に応答して前記第1及び第2ノードのうち一つと前記
複数のピンのうちの第1ピンとの間の信号経路を選択的
に提供する第1マルチプレクサと、前記選択信号に応答
して前記第1及び第2ノードのうちの他の一つと前記複
数のピンのうちの第2ピンとの間の信号経路を選択的に
提供する第2マルチプレクサとを含む回路群を備え、 前記第1及び第2ピンは前記ボールグリッドアレイの軸
に対して互いに対称であり、 前記第1マルチプレクサと前記第1ピンとの間の前記信
号経路がバッファを含むことを特徴とする集積回路。 - 【請求項11】 前記マルチプレクサと前記バッファと
の間の電気的な長さが前記バッファと前記ピンとの間の
電気的な長さより長いことを特徴とする請求項10に記
載の集積回路。 - 【請求項12】 前記第2マルチプレクサと前記第2ピ
ンとの間で前記信号経路の一部を構成する第2バッファ
をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の集
積回路。 - 【請求項13】 前記マルチプレクサ部分を制御するた
めの前記選択信号を設定する制御信号をさらに備えるこ
とを特徴とする請求項10に記載の集積回路。 - 【請求項14】 プログラム状態に従って前記選択信号
を発生するプログラム可能な要素をさらに備えることを
特徴とする請求項10に記載の集積回路。 - 【請求項15】 前記プログラム可能な要素が、ヒュー
ズ、ボンディングワイヤ、オッション回路、ラッチ及び
フラッシュセルのうちの少なくとも一つであることを特
徴とする請求項14に記載の集積回路。 - 【請求項16】 半導体装置において、 互いに向き合う第1及び第2面を有するボードと、 前記ボードの前記第1面に配置されたメモリ集積回路
と、 前記ボードの前記第2面に配置された他の一つのメモリ
集積回路を備え、 前記メモリ集積回路のうちの少なくとも一つが、 内部ノード及び入出力ターミナルを有する半導体チップ
と、 選択信号に従って前記内部ノードの第1及び第2ノード
のうちの一つと第1入出力ターミナルとの間で第1信号
経路を選択的に設定するマルチプレクサと、 前記選択信号に従って前記第1及び第2ノードのうちの
他の一つと第2入出力ターミナルとの間で第2信号経路
を選択的に設定する他の一つのマルチプレクサと、前記
第1入出力ターミナルと前記マルチプレクサとの間に配
置されたバッファとを備え、 前記第1及び第2入出力ターミナルが前記半導体チップ
を横切る軸を中心に対称であることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項17】 前記バッファが、TTLレベルの信号
をCMOSレベルの信号に変換することを特徴とする請
求項16に記載の半導体装置。 - 【請求項18】 前記バッファが、CMOSレベルの信
号をTTLレベルの信号に変換することを特徴とする請
求項17に記載の半導体装置。 - 【請求項19】 前記バッファが、前記バッファと前記
第1入出力ターミナルとの間の信号経路上のインピーダ
ンスと整合されるタミネーションインピーダンスを有す
ることを特徴とする請求項16に記載の半導体装置。 - 【請求項20】 前記入出力ターミナルがボールグリッ
ドアレイからなるピンを備え、 前記第1及び第2入出力ターミナルは前記ボールグリッ
ドアレイの第1及び第2ピンに各々電気的に連結され、 前記第1ピンは前記ボールグリッドアレイの対称軸に対
して前記第2ピンと対称であることを特徴とする請求項
16に記載の半導体装置。 - 【請求項21】 前記選択信号を発生する制御回路をさ
らに備えることを特徴とする請求項16に記載の半導体
装置。 - 【請求項22】 前記制御回路がプログラム可能な要素
を備えることを特徴とする請求項21に記載の半導体装
置。 - 【請求項23】 前記半導体装置の専用入出力ターミナ
ルと、 前記ボードの一面に配置されて前記専用入出力ターミナ
ルを第1電圧源にインタフェースするための経路と、 前記ボードの他の面に配置されて前記専用入出力ターミ
ナルを第2電圧源にインタフェースするための経路とを
さらに備え、 前記専用入出力ターミナルが、前記メモリ集積回路が搭
載された前記ボードの面に沿って前記第1及び第2電圧
源のうちの一つに連結されることを特徴とする請求項2
1に記載の半導体装置。 - 【請求項24】 前記ボードが複数のデータバス用のラ
インをさらに備え、 前記第1及び第2入出力ターミナルのうちの少なくとも
一つが前記ボードのデータバス用のラインのうちの一つ
を電気的にインタフェースすることを特徴とする請求項
16に記載の半導体装置。 - 【請求項25】 半導体装置において、 互いに向き合う第1及び第2面を有するボードと、 前記ボードの前記第1面に配置された第1メモリ集積回
路と、 前記ボードの前記第2面に配置された第2メモリ集積回
路とを備え、 前記第1メモリ集積回路が、 内部ノードと入出力ターミナルを有する半導体チップ
と、 選択信号の第1レベルに応答して前記内部ノードのうち
の第1ノードと第1入出力ターミナルとの間で第1信号
経路を選択的に設定する第1マルチプレクサと、 前記選択信号の前記第1レベルに応答して前記内部ノー
ドのうちの第2ノードと第2入出力ターミナルとの間で
第2信号経路を選択的に設定する第マルチプレクサとを
含み、 前記第2メモリ集積回路が、 内部ノードと入出力ターミナルを有する半導体チップ
と、 選択信号の第2レベルに応答して前記内部ノードのうち
の第1ノードと第2入出力ターミナルとの間で第1信号
経路を選択的に設定する第1マルチプレクサと、 前記選択信号の前記第2レベルに応答して前記内部ノー
ドのうちの第2ノードと第2入出力ターミナルとの間で
第2信号経路を選択的に設定する第2マルチプレクサと
を含むことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項26】 外部電極が互いに対称である第1及び
第2パッケージのうちのいずれか一つで組み立てられた
半導体装置において、 前記第1及び第2パッケージのうちのいずれか一つの外
部電極に各々対応してTTLレベルの外部信号を各々受
信するボンディングパッドと、 前記ボンディングパッドに各々連結されて前記TTLレ
ベルの外部信号をCMOSレベルの内部信号に変換する
入力バッファ回路と、 前記入力バッファ回路の出力信号を制御信号に応答して
スイッチングするマルチプレクシング回路と、 前記半導体装置が前記第1及び第2パッケージのいずれ
で組み立てられるかに従って前記制御信号を設定する制
御回路を備え、 前記マルチプレクシング回路が、前記半導体装置が前記
第1パッケージで形成される場合には、前記ボンディン
グパッドに印加される基本型信号が対応する内部回路に
伝送されるように前記入力バッファ回路の前記出力信号
をスイッチングし、前記半導体装置が前記第2パッケー
ジで形成される場合には、前記ボンディングパッドに印
加される対称形信号が前記基本型信号に対応する前記内
部回路に伝送されるように前記入力バッファ回路の前記
出力信号をスイッチングすることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項27】 前記第1パッケージの前記外部電極を
通じて入力される信号が前記第2パッケージの前記外部
電極を通じて入力される信号と対称的に割り当てられる
ことを特徴とする請求項26に記載の半導体装置。 - 【請求項28】 前記第1及び第2パッケージの各々が
ファイン−ピッチボールグリッドアレイ(FBGA)パ
ッケージであることを特徴とする請求項26に記載の半
導体装置。 - 【請求項29】 データプロセシングシステムにおい
て、 プロセッサと、 メモリモジュールと、 前記プロセッサと前記メモリモジュールとをインタフェ
ースするデータバスとを備え、 前記メモリモジュールが、 前記データバスに電気的に連結された多数の経路を有す
るボードと、 前記ボードの両面で互い向き合う一対の対称形のメモリ
チップとを含み、 前記メモリチップのうちの少なくとも一つが、 前記メモリチップ上の軸に対して互いに対称である第1
及び第2入出力ターミナルと、 選択信号に応答して、前記メモリチップの第1及び第2
内部ノードのうちの一つと前記第1入出力ターミナルと
の間の第1信号経路を選択的に設定する第1マルチプレ
クサと、 選択信号に応答して、前記メモリチップの第1及び第2
内部ノードのうちの他の一つと前記第2入出力ターミナ
ルとの間の第2信号経路を選択的に設定する第1マルチ
プレクサと、 前記第1入出力ターミナルと前記第1マルチプレクサと
の間に配置されたバッファとを含むことを特徴とするデ
ータプロセシングシステム。 - 【請求項30】 前記バッファは、TTL/CMOSレ
ベルをCMOS/TTLレベルに変換する信号変換器を
含むことを特徴とする請求項29に記載のデータプロセ
シングシステム。 - 【請求項31】 前記バッファが前記バッファと前記第
1入出力ターミナルとの間の伝送線上のインピーダンス
と実質的に整合させる入力インピーダンスを有すること
を特徴とする請求項29に記載のデータプロセシングシ
ステム。
Applications Claiming Priority (2)
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