JP2003298407A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2003298407A JP2002099061A JP2002099061A JP2003298407A JP 2003298407 A JP2003298407 A JP 2003298407A JP 2002099061 A JP2002099061 A JP 2002099061A JP 2002099061 A JP2002099061 A JP 2002099061A JP 2003298407 A JP2003298407 A JP 2003298407A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部から見て信号波の反射が抑制され、消費
電流も削減された入力バッファを備えた半導体集積回路
を提供する。 【解決手段】 LSIチップの入力バッファ1は、一端
Cが転送ゲート11を介して信号入力端子Bに接続され
る伝送線路12を有する。コントロール回路14は、転
送ゲート11を定常状態でオンとし、信号入力端子Bの
入力信号のレベル遷移を検出してその入力信号が転送ゲ
ート11を転送された後伝送線路12を往復する時間の
経過前に、転送ゲート11を所定時間オフ駆動する制御
を行う。これにより、外部から見て信号入力端子Bは、
無反射終端となり、終端電流も流れない。伝送線路12
の他端Dには、終端回路13が設けられ、入力信号の低
レベルから高レベルへの遷移後、及び高レベルから低レ
ベルへの遷移後の転送ゲート11がオフの期間にそれぞ
れ、伝送線路12に高電位VH及び低電位VLを与え
て、リンギングを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高速動作する半
導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体メモリ等のLSIチップをプリン
ト回路基板(PCB)に搭載して構成される情報処理シ
ステムはますます高速化が図られている。これらのシス
テムが扱う信号周波数が1GHz更に10GHzに達す
ると、PCB上の伝送線路を伝送される電気信号は、信
号波(電磁波)となり、LSIチップの信号入力端子で
の反射が問題になる。具体的には、伝送線路上で前進波
と後進波の干渉によりリンギングを生じる。その結果、
信号が供給されるLSIチップでは信号の識別ができな
くなるおそれがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】LSIチップの信号入
力端子での信号波の反射を防止するためには、伝送線路
の端部即ちLSIチップの入力端子を無反射終端とする
こと、具体的には送線路の特性インピーダンスと整合す
る終端抵抗を接続することが必要になる。しかし、伝送
線路に終端抵抗を設けると、これに定常的に電流が流れ
るため、システムは無駄な電力を消費することになる。
また、終端抵抗と伝送線路の間にスイッチ素子を挿入
し、信号が伝送されたときにのみ選択的にスイッチ素子
をオンにすることが考えられる。しかし、これでも終端
抵抗の電力消費は存在するから、その分当該LSIチッ
プを駆動する回路に大きな駆動能力が要求されることに
なる。
【0004】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、外部から見て信号波の反射が抑制され、消費電
流が削減された入力バッファを備えた半導体集積回路を
提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、信号入力端
子に入力バッファが設けられた半導体集積回路におい
て、前記入力バッファは、一端が転送ゲートを介して前
記信号入力端子に接続される伝送線路と、前記転送ゲー
トを定常状態でオンとし、前記信号入力端子の入力信号
のレベル遷移を検出してその入力信号が前記転送ゲート
を転送された後前記伝送線路を往復する時間の経過前に
前記転送ゲートを所定時間オフ駆動するコントロール回
路と、を備えたことを特徴とする。
【0006】この発明によると、入力信号を伝送線路に
取り込んで、その伝送線路を信号が往復する時間の経過
前に信号入力端の転送ゲートをオフにすることによっ
て、この集積回路チップを駆動する外部の伝送線路から
見ると、信号波の反射はなく、また終端電流が流れるこ
ともない。これにより、この発明による集積回路チップ
を組み込んだシステムは、無駄な電力を消費することな
く、高速信号処理を行うことが可能になる。
【0007】この発明において好ましくは、前記伝送線
路の他端に接続され前記コントロール回路により制御さ
れて、前記入力信号の低レベルから高レベルへの遷移後
及び高レベルから低レベルへの遷移後の前記転送ゲート
がオフの期間にそれぞれ、前記伝送線路に高電位及び低
電位を与える終端回路を更に備える。この様な終端回路
を設けることによって、伝送線路に閉じ込められ、内部
に転送される信号の伝送線路での往復により生じるリン
ギングを抑制することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。図1は、この発明の一実施の
形態による高速動作のLSIチップの入力バッファ1の
構成を示している。外部伝送線路2が接続される信号入
力端子Bには、転送ゲート11の一端が接続され、他端
Cに所定の長さの伝送線路12が接続される。転送ゲー
ト11は、NMOSトランジスタQN1とPMOSトラ
ンジスタQP1を並列接続したCMOSスイッチであ
る。
【0009】転送ゲート11は、定常状態でオンであ
り、信号入力端子Bに入力信号が供給されたときに、そ
の入力信号が伝送線路12を伝送されて往復する時間の
経過前にオフにされる。これにより転送ゲート11は、
取り込まれた信号を外部伝送線路2に戻すことなく入力
バッファ内部に閉じ込める働きをする。そのために、信
号入力端子Bに供給される入力信号のレベル遷移を検出
して転送ゲート11を制御するコントロール回路14が
設けられている。具体的にコントロール回路14は、入
力信号の低レベルから高レベルへの遷移、高レベルから
低レベルへの遷移を検出して、それぞれのレベル遷移時
に所定時間、転送ゲート11をオフにする制御信号G,
/Gを発生する。
【0010】伝送線路12の終端部Dには、伝送線路1
2の信号波の往復によるリンギングを抑制するための終
端回路13が設けられている。具体的に終端回路13
は、供給された入力信号が低レベルから高レベルへの遷
移後の転送ゲート11のオフ駆動と同期して、伝送線路
12の端部Dに高電位VHを与えるためのPMOSトラ
ンジスタQP2と、入力信号が高レベルから低レベルへ
の遷移後の転送ゲート11のオフ駆動と同期して、伝送
線路12の端部Dに低電位VLを与えるためのNMOS
トランジスタQN2とから構成される。これらのトラン
ジスタQP2,QN2を駆動するのも、コントロール回
路14である。
【0011】この実施の形態の入力バッファ1の動作
を、図2を参照して説明する。外部伝送線路2の一端部
Aから信号がLSIチップの信号入力端子Bに供給され
る。図2では、その伝搬遅延時間をτ1としている。コ
ントロール回路14は、入力端子Bでの入力信号の低レ
ベルから高レベルへの立ち上がり遷移を検出して、転送
ゲート11を所定時間オフにする制御信号G,/Gを発
生する。コントロール回路14はまた、端子Bでの入力
信号の高レベルから低レベルへの立ち下がり遷移をも同
様に検出して、転送ゲート11を所定時間オフにする制
御信号G,/Gを発生する。
【0012】ここで、図2に示すように、入力信号のレ
ベル遷移の検出から転送ゲート11をオフにするまでの
遅れ時間τ3は、転送ゲート11を通り、伝送線路12
に伝えられた入力信号が伝送線路12を往復するに要す
る時間τ2より短いことが重要である。言い換えれば、
入力信号レベル遷移の検出から転送ゲート11をオフに
するまでの時間τ3の間に、入力バッファ1に取り込ま
れた入力信号が再び転送ゲート11を通り、外部伝送線
路2に戻ることがないように、伝送線路12の長さが予
め設定される。これにより、入力バッファ1に取り込ま
れた入力信号が反射されて外部伝送線路2に戻ることは
なくなる。
【0013】入力バッファ1の例えば端子Cの信号が、
LSIチップの内部回路に転送されることになる。この
とき、図2に示したように、端子Cの信号は、伝送線路
12の往復によりリンギングを含むことになる。このリ
ンギングを抑えるために、伝送線路12の端部Dには終
端回路13が接続されている。
【0014】終端回路13もコントロール回路14によ
り制御される。即ちコントロール回路14は、入力端子
Bでの入力信号の低レベルから高レベルへの立ち上がり
遷移を検出して、転送ゲート11をオフにする制御信号
G,/Gを発生すると共に、これと同期して低レベルに
なる、PMOSトランジスタQP2のゲート駆動信号R
2を発生する。これによりPMOSトランジスタQP2
がオンして、閉じ込められた入力信号の高レベル時、端
部Dに高電位VHが強制的に与えられる。この結果、閉
じ込められた入力信号の高レベルが、反射波との干渉に
より低レベルに遷移しようとする動作が抑制されて、リ
ンギングが抑制される。
【0015】コントロール回路14はまた、入力端子B
での入力信号の高レベルから低レベルへの立ち下がり遷
移を検出して、転送ゲート11をオフにする制御信号
G,/Gと同期して高レベルになる、NMOSトランジ
スタQN2のゲート駆動信号R1を発生する。これによ
りNMOSトランジスタQN2がオンして、端部Dに低
電位VLが強制的に与えられ、閉じ込められた入力信号
の低レベル側のリンギングが抑制される。
【0016】以上のような、転送ゲート11と伝送線路
12による信号閉じ込めを有効ならしめるためには、伝
送線路12が一定以上の長さを有することが必要であ
る。図1においては、コントロール回路14から伝送線
路12の端部Dの終端回路13への制御信号R1,R2
の信号線路長を短く保ちながら、伝送線路12として一
定値以上の伝搬遅延時間を得るに必要な長さを確保する
ために、伝送線路12を折り返しパターンとしている。
即ちこの実施の形態では、制御信号R1,R2の信号線
路長に比べて、伝送線路12が長い。
【0017】図3(a)(b)は、伝送線路12の他の
パターン例を示している。小さいスペースで伝送線路1
2の長さを確保するためには、図3(a)(b)に示し
たような、蛇行パターンを用いることも有効である。
【0018】以上のようにこの実施の形態によれば、入
力信号を内部伝送線路12に取り込んで、その伝送線路
12を信号が往復する時間の経過前に転送ゲート11を
オフにしている。これにより、この集積回路チップを駆
動する外部の伝送線路2から見ると、実質的に信号波の
反射がない無反射終端となり、しかも終端抵抗を用いた
場合と異なり終端電流が流れることはない。従って、こ
の集積回路チップを組み込んだシステムは、無駄な電力
を消費することなく、高速信号処理を行うことが可能に
なる。更に、終端回路13によって、伝送線路12に閉
じ込められた信号のレベル遷移に応じて、その端部Dに
強制的に高電位VH及び低電位VLを与えることによっ
て、リンギングを効果的に抑制することが可能になる。
【0019】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、外
部から見て信号波の反射が抑制され、消費電流削減が図
られた入力バッファを備えた半導体集積回路を提供する
ことがてきる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態によるバッファ回路の構
成を示す図である。
【図2】同実施の形態のバッファ回路の動作を説明する
ためのタイミング図である。
【図3】伝送線路の他のパターン例を示す図である。
【符号の説明】
1…バッファ回路、2…伝送線路、11…転送ゲート、
12…伝送線路、13…終端回路、14…コントロール
回路、B…信号入力端子。
フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 AZ01 BE08 DF01 EZ20 5J055 AX21 BX17 CX25 CX26 DX22 DX74 EY21 EZ00 EZ51 FX18 GX01 GX02 GX04 GX05 5J056 AA11 BB21 CC00 CC04 DD13 DD28 EE06 FF08 GG09 KK01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号入力端子に入力バッファが設けられ
    た半導体集積回路において、前記入力バッファは、 一端が転送ゲートを介して前記信号入力端子に接続され
    る伝送線路と、 前記転送ゲートを定常状態でオンとし、前記信号入力端
    子の入力信号のレベル遷移を検出してその入力信号が前
    記転送ゲートを転送された後前記伝送線路を往復する時
    間の経過前に前記転送ゲートを所定時間オフ駆動するコ
    ントロール回路と、を備えたことを特徴とする半導体集
    積回路。
  2. 【請求項2】 前記伝送線路の他端に接続され前記コン
    トロール回路により制御されて、前記入力信号の低レベ
    ルから高レベルへの遷移後及び高レベルから低レベルへ
    の遷移後の前記転送ゲートがオフの期間にそれぞれ、前
    記伝送線路に高電位及び低電位を与える終端回路を備え
    たことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記終端回路は、 前記入力信号が低レベルから高レベルへの遷移後の前記
    転送ゲートのオフ駆動と同期して前記信号伝送線路の他
    端に高電位を与えるPMOSトランジスタと、 前記入力信号が高レベルから低レベルへの遷移後の前記
    転送ゲートのオフ駆動と同期して前記伝送線路の他端に
    低電位を与えるNMOSトランジスタとを有することを
    特徴とする請求項2記載の半導体集積回路。
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