JP2012129395A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は基板上に複数の半導体素子が集積された半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements are integrated on a substrate.
半導体集積回路では、電源配線の電流供給能力が十分でないと電源電圧の低下によって回路の遅延時間が長くなり、その結果、回路が誤動作する場合がある。半導体集積回路の電流消費量は回路セルごとにさらには各回路セルの動作モードによって異なっているのが通常であるが、回路を確実に動作させるために、従来、最も電流消費量が多い回路セルおよび動作モードに合わせて電源配線の配線幅および配線数が決定されていた。このため、電源配線の占める面積が増大することになってしまい、チップ面積の増加を招いていた。半導体集積回路を確実に動作させるに必要な電源供給能力を確保しながらもチップ面積の増加を抑制する技術が、たとえば、以下の特許文献に開示されている。 In a semiconductor integrated circuit, if the current supply capability of the power supply wiring is not sufficient, the delay time of the circuit becomes long due to a drop in the power supply voltage, and as a result, the circuit may malfunction. The current consumption of a semiconductor integrated circuit is usually different for each circuit cell and further depending on the operation mode of each circuit cell. However, in order to operate the circuit reliably, the circuit cell with the largest current consumption has hitherto been The wiring width and the number of wirings of the power supply wiring are determined according to the operation mode. For this reason, the area occupied by the power supply wiring increases, leading to an increase in the chip area. For example, the following patent document discloses a technique for suppressing an increase in chip area while ensuring a power supply capability necessary for reliably operating a semiconductor integrated circuit.
特開平6−151713号公報(特許文献1)は、データ記憶回路から複数のデータを読み出してデータ出力端子を介して外部に出力する半導体集積回路装置に関するものである。この装置において、データ記憶回路から読み出される複数のデータのうち1つのデータの論理レベルが切替わるとき、該データは電流供給能力が大きい第1の電源供給用配線から供給される電源でもってデータ出力端子に出力される。このとき、他のデータは電流供給能力が小さい第2の電源供給用配線によってそのデータレベルが保持される。このため、データの論理レベルの切替わり時に第1の電源供給用配線の電圧が変動したとしても、他のデータには影響を与えることがない。 Japanese Patent Laid-Open No. 6-151713 (Patent Document 1) relates to a semiconductor integrated circuit device that reads a plurality of data from a data storage circuit and outputs the data to the outside via a data output terminal. In this device, when the logic level of one data among a plurality of data read from the data storage circuit is switched, the data is output by the power supplied from the first power supply wiring having a large current supply capability. Output to the terminal. At this time, the data level of other data is held by the second power supply wiring having a small current supply capability. For this reason, even if the voltage of the first power supply wiring fluctuates when the data logic level is switched, other data is not affected.
特開2008−277788号公報(特許文献2)に記載された半導体装置は、第1の方向に配線された複数の基本電源配線と、第1の方向とは交差する方向に配線された複数のローカル電源配線と、複数の通常電源スイッチセルと、複数の回路セルと、電源スイッチ付電源強化セルとを備える。複数の通常電源スイッチセルは、複数の基本電源配線と複数のローカル電源配線との交差点にそれぞれ対応して設けられ、それぞれ対応する基本電源配線とローカル電源配線とを接続する。複数の回路セルは、ローカル電源配線に接続される。電源スイッチ付電源強化セルは、複数の回路セルのうち消費電流が多い特定の回路セルに対応して設けられ、特定の回路セルが接続されるローカル電源配線に電源を供給する。 A semiconductor device described in Japanese Patent Laying-Open No. 2008-277788 (Patent Document 2) includes a plurality of basic power supply wires wired in a first direction and a plurality of wires wired in a direction intersecting the first direction. A local power supply wiring, a plurality of normal power switch cells, a plurality of circuit cells, and a power enhanced cell with a power switch are provided. The plurality of normal power switch cells are provided corresponding to the intersections of the plurality of basic power supply lines and the plurality of local power supply lines, respectively, and connect the corresponding basic power supply lines and the local power supply lines. The plurality of circuit cells are connected to the local power supply wiring. The power enhancement cell with a power switch is provided corresponding to a specific circuit cell that consumes a large amount of current among a plurality of circuit cells, and supplies power to a local power supply wiring to which the specific circuit cell is connected.
ところで、半導体チップ内部の回路の電源電圧レベルと外部の電源電圧レベルが異なる場合には、半導体チップに設けられた入出力バッファ回路において入出力信号の電圧レベルの変換を行なう必要がある。この場合、入出力バッファ回路には、半導体チップ内部の回路で用いられる内部電源電圧と外部で用いられる外部電源電圧との両方が供給される。通常、外部にデータを出力する場合には外部電源電圧が供給される回路部分の消費電流のほうが、内部電源電圧が供給される回路部分の消費電流よりも多くなる。逆に外部からデータが入力される場合には、内部電源電圧が供給される回路部分の消費電流のほうが、外部電源電圧が供給される回路部分の消費電流よりも多くなる。 When the power supply voltage level of the circuit inside the semiconductor chip is different from the external power supply voltage level, it is necessary to convert the voltage level of the input / output signal in the input / output buffer circuit provided in the semiconductor chip. In this case, both the internal power supply voltage used in the circuit inside the semiconductor chip and the external power supply voltage used outside are supplied to the input / output buffer circuit. Normally, when data is output to the outside, the current consumption of the circuit portion to which the external power supply voltage is supplied is greater than the current consumption of the circuit portion to which the internal power supply voltage is supplied. Conversely, when data is input from the outside, the current consumption of the circuit portion to which the internal power supply voltage is supplied is larger than the current consumption of the circuit portion to which the external power supply voltage is supplied.
上記のような構成の従来の入出力バッファ回路では、外部電源電圧を供給するための電源配線の幅をデータ出力時の消費電力に基づいて決定し、内部電源電圧を供給するための電源配線の幅をデータ入力時の消費電力に基づいて決定していたので、電源配線のためにかなりのレイアウト面積を要することになっていた。 In the conventional input / output buffer circuit configured as described above, the width of the power supply wiring for supplying the external power supply voltage is determined based on the power consumption at the time of data output, and the power supply wiring for supplying the internal power supply voltage is determined. Since the width is determined based on the power consumption at the time of data input, a considerable layout area is required for power supply wiring.
この発明は上記の課題を考慮してなされたものであり、その目的は、複数の電圧レベルの電源電圧が供給される入出力バッファ回路に対して、従来よりも少ない電源配線スペースで十分な電源供給を可能にする半導体装置を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sufficient power supply with a smaller power supply wiring space than the conventional one for an input / output buffer circuit to which a plurality of power supply voltages are supplied. It is to provide a semiconductor device that enables supply.
この発明の実施の一形態による半導体装置は、内部回路と、入出力バッファ回路と、第1〜第3の電源配線と、複数のスイッチ部とを備える。入出力バッファ回路は、半導体装置の外部から入力された第1の電源電圧の電圧レベルの信号を第2の電源電圧の電圧レベルの信号に変換して内部回路に出力し、内部回路から受けた第2の電源電圧の電圧レベルの信号を第1の電源電圧の電圧レベルの信号に変換して半導体装置の外部に出力する。入出力バッファ回路は、第1の電源電圧で動作する第1の回路部分と、第2の電源電圧で動作する第2の回路部分とを含む。第1の電源配線は、第1の回路部分と接続され、第1の回路部分に第1の電源電圧を供給する。第2の電源配線は、第2の回路部分と接続され、第2の回路部分に第2の電源電圧を供給する。複数のスイッチ部は、第3の電源配線に沿った複数箇所にそれぞれ設けられる。複数のスイッチ部の各々は、内部回路から出力された制御信号に応じて、第1および第2の電源配線のうち選択された一方の電源配線と第3の電源配線とを接続する。 A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes an internal circuit, an input / output buffer circuit, first to third power supply wirings, and a plurality of switch units. The input / output buffer circuit converts the voltage level signal of the first power supply voltage input from the outside of the semiconductor device into a signal of the voltage level of the second power supply voltage, outputs the signal to the internal circuit, and received from the internal circuit The signal at the voltage level of the second power supply voltage is converted into a signal at the voltage level of the first power supply voltage and output to the outside of the semiconductor device. The input / output buffer circuit includes a first circuit portion that operates at a first power supply voltage and a second circuit portion that operates at a second power supply voltage. The first power supply wiring is connected to the first circuit portion, and supplies the first power supply voltage to the first circuit portion. The second power supply wiring is connected to the second circuit portion, and supplies a second power supply voltage to the second circuit portion. The plurality of switch portions are respectively provided at a plurality of locations along the third power supply wiring. Each of the plurality of switch units connects one power supply line selected from the first and second power supply lines and the third power supply line in accordance with a control signal output from the internal circuit.
上記の実施の形態によれば、第3の電源配線を第1の電源電圧の供給用と第2の電源電圧の供給用とに切替えて使用することができるので、入出力バッファ回路に対して、従来よりも少ない電源配線スペースで十分な電源供給が行なえる。 According to the above embodiment, the third power supply wiring can be used by switching between the first power supply voltage supply and the second power supply voltage supply. Therefore, sufficient power supply can be performed with less power wiring space than in the past.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
[半導体装置の全体構成]
図1は、この発明の実施の一形態による半導体装置3の構成を概念的に示すブロック図である。
[Overall configuration of semiconductor device]
FIG. 1 is a block diagram conceptually showing the structure of a
図1を参照して、半導体装置3は、パッケージに収納されたLSI(Large Scale Integration)チップであって、プリント基板1上に実装される。プリント基板1には、半導体装置3の他にSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)装置2などが実装される。この実施の形態の例では、SDRAM装置2は、DDR(Double-Data-Rate)モードと呼ばれる高速なデータ転送機能を有しており、電源電圧VCC1(ここでは、1.8Vとする)で動作するものとする。一方、半導体装置3の内部回路10は、消費電力を低減するためにより低い電源電圧VCC2(ここでは、1.2Vとする)で動作するものとする。なお、SDRAM装置2は、半導体装置3との間でデータ転送を行なう回路の一例として示したものであり、この発明はSDRAM装置との間のデータ転送に限られるものでない。
Referring to FIG. 1, a
半導体装置3は、シリコンなどの半導体基板SUB上に形成される。図1に示すように、半導体装置3は、半導体基板SUBの端部付近に設けられた複数のパッドPD(PD1〜PD7)と、内部回路10と、パッドPDと内部回路10との間に設けられた複数の入出力バッファ回路BFおよび複数のスイッチ部SWとを含む。
The
複数のパッドPDには、接地電圧GND(0V)を受けるためのパッドPD1と、電源電圧VCC1(1.8V)を受けるためのパッドPD2と、電源電圧VCC2(1.2V)を受けるためのパッドPD3と、SDRAM装置2との間でデータ信号の入出力を行なうためのパッドPD4〜PD7とが含まれる。
The plurality of pads PD include a pad PD1 for receiving the ground voltage GND (0V), a pad PD2 for receiving the power supply voltage VCC1 (1.8V), and a pad for receiving the power supply voltage VCC2 (1.2V). Pads PD4 to PD7 for inputting / outputting data signals between PD3 and
内部回路10は、CPU(Central Processing Unit)11と、DMA(Direct Memory Access)コントローラ12と、SRAM(Static Random Access Memory)装置13と、メモリ制御回路20とを含む。これらの各要素は内部バス14を介して相互に接続される。SRAM装置13はCPU11の主記憶装置として用いられる。DMAコントローラ12は、SDRAM装置2と外部のSRAM装置13との間でCPU11を介さずに行なわれるデータ転送を制御する。
The
メモリ制御回路20は、内部バス14と接続されるバスインターフェース回路23と、バスインターフェース回路23と接続されるデータ制御回路21およびI/O制御回路22とを含む。データ制御回路21は、CPU11およびDMAコントローラ12の指令に従って、SRAM装置13から外部のSDRAM装置2への書込データWDの転送、および外部のSDRAM装置2からSRAM装置13への読出データRDの転送を制御する。I/O制御回路22は、SRAM装置13と外部のSDRAM装置2との間でデータ転送を行なう際に、入出力バッファ回路BFおよび各スイッチ部SWを制御する。
The
入出力バッファ回路BFは、インピーダンス変換、電圧レベルの変換、およびデジタル信号の整形などを行なう。図1の場合には、入出力バッファ回路BFは、外部のSDRAM装置2から対応のパッドPDを介して入力されたVCC1(1.8V)の電圧レベルの信号(読出データ信号RD)をVCC2(1.2V)の電圧レベルの信号に変換してデータ制御回路21に出力する。入出力バッファ回路BFは、さらに、データ制御回路21から出力されたVCC2(1.2V)の電圧レベルの信号(書込データ信号WD)をVCC1(1.8V)の電圧レベルの信号に変換して対応のパッドPDを介して外部のSDRAM装置2へ出力する。
The input / output buffer circuit BF performs impedance conversion, voltage level conversion, digital signal shaping, and the like. In the case of FIG. 1, the input / output buffer circuit BF receives a VCC1 (1.8V) voltage level signal (read data signal RD) input from the
上記の電圧レベルの変換を行なうために入出力バッファ回路BFには電源電圧VCC1(1.8V)および電源電圧VCC2(1.2V)の両方が供給される。図1において、電源電圧VCC1(1.8V)で動作する回路部分は半導体基板SUBの端部寄りの領域(破線24と破線25の間の領域)であり、電源電圧VCC2(1.2V)で動作する回路部分はそれより内側の領域(破線24の内側)である。
In order to perform the above voltage level conversion, both the power supply voltage VCC1 (1.8V) and the power supply voltage VCC2 (1.2V) are supplied to the input / output buffer circuit BF. In FIG. 1, the circuit portion that operates at the power supply voltage VCC1 (1.8V) is a region near the end of the semiconductor substrate SUB (the region between the
半導体装置3とSDRAM装置2との間で書込データWDおよび読出データRDの転送が行なわれるとき入出力バッファ回路BFでの消費電流が増加する。したがって、入出力バッファ回路BFに電源電圧VCC1,VCC2を供給するための電源配線の電流供給能力が十分でないと、電源電圧の低下によって回路の遅延時間が長くなり、回路が誤動作するおそれがある。図1に示す半導体装置3では、従来よりも少ない電源配線スペースで十分な電源供給を可能にするために、スイッチ部SWによって一部の電源配線が電源電圧VCC1の供給用と電源電圧VCC2の供給用とに切替えられる。以下、詳しく説明する。
When write data WD and read data RD are transferred between
[入出力バッファ回路BF用の電源配線とスイッチ部について]
図2は、図1の半導体装置3において、半導体基板SUBの端部と内部回路10との間の部分を拡大して模式的に示した平面図である。図2において、半導体基板の端部EGに沿った方向をX軸方向とし、端部EGに垂直な方向をY軸方向とする。
[Power supply wiring and switch section for input / output buffer circuit BF]
FIG. 2 is a plan view schematically showing an enlarged portion between the end portion of the semiconductor substrate SUB and the
図2を参照して、半導体装置3には、入出力バッファ回路BF用として、X軸方向に延在する電源配線HVL1,HVL2,SVL,LVL1,LVL2,LVL3と、X軸方向に延在する接地配線GL1,GL2とが設けられる。配線HVL1,HVL2,SVL,GL1,LVL1,LVL2,LVL3,GL2は、この順で半導体基板SUBの端部側から内部側に向かって配置される。
Referring to FIG. 2, the
電源配線HVL1,HVL2は電源電圧VCC1(1.8V)の供給用であり、半導体基板上の領域17において、パッドPD2からY軸方向に延在する配線72と接続される。電源配線HVL1,HVL2は、各入出力バッファ回路BF内の電源電圧VCC1で動作する回路部分HCと接続される。
The power supply wirings HVL1 and HVL2 are for supplying the power supply voltage VCC1 (1.8V), and are connected to the
電源配線LVL1,LVL2,LVL3は電源電圧VCC2(1.2V)の供給用であり、半導体基板上の領域18において、パッドPD3からY軸方向に延在する配線73と接続される。電源配線LVL1〜LVL3は、各入出力バッファ回路BF内の電源電圧VCC2で動作する回路部分LCと接続される。
The power supply wirings LVL1, LVL2, and LVL3 are for supplying the power supply voltage VCC2 (1.2V), and are connected to the
接地配線GL1,GL2は、半導体基板上の領域16において、パッドPD1からY軸方向に延在する配線71と接続される。接地配線GL1,GL2は、各入出力バッファ回路BF内の回路部分HCおよびLCで共通に用いられる。
The ground wirings GL1 and GL2 are connected to a
スイッチ部SW(SW1,SW2)は、電源配線SVLに沿って複数個所に設けられる。各スイッチ部SWは、半導体スイッチ素子Q1,Q2を含む。半導体スイッチ素子Q1は、I/O制御回路22から出力された制御信号CTL1に応じて、電源配線SVLと電源配線HVL1,HVL2との間を導通状態または非導通状態に切替える。半導体スイッチ素子Q2は、I/O制御回路22から出力された制御信号CTL2に応じて、電源配線SVLと電源配線LVL1〜LVL3との間を導通状態または非導通状態に切替える。I/O制御回路22は、CPU11およびDMAコントローラ12の指令に従って制御信号CTL1,CTL2を出力する。これによって、電源電圧VCC1供給用の電源配線群HVL1,HVL2と電源電圧VCC2供給用の電源配線群LVL1〜LVL3とのうちで選択された一方の電源配線群が、電源配線SVLに接続される。
The switch units SW (SW1, SW2) are provided at a plurality of locations along the power supply wiring SVL. Each switch unit SW includes semiconductor switch elements Q1 and Q2. The semiconductor switch element Q1 switches between the power supply wiring SVL and the power supply wirings HVL1 and HVL2 between a conductive state and a nonconductive state in accordance with the control signal CTL1 output from the I /
通常、半導体装置3から外部のSDRAM装置2に書込データ信号WDを出力する場合には電源電圧VCC1(1.8V)が供給される回路部分HCの消費電流のほうが、電源電圧VCC2(1.2V)が供給される回路部分LCの消費電流よりも多くなる。逆に外部のSDRAM装置2から読出データ信号RDが半導体装置3に入力される場合には、電源電圧VCC2(1.2V)が供給される回路部分LCの消費電流のほうが、電源電圧VCC1(1.8V)が供給される回路部分HCの消費電流よりも多くなる。
Normally, when the write data signal WD is output from the
従来の入出力バッファ回路BFでは、電源電圧VCC1を入出力バッファ回路BFに供給するための電源配線の幅および本数をデータ出力時の消費電流に基づいて決定し、電源電圧VCC1を入出力バッファ回路BFに供給するための電源配線の幅および本数をデータ入力時の消費電流に基づいて決定していたので、電源配線のためにかなりのレイアウト面積を要することになっていた。 In the conventional input / output buffer circuit BF, the width and the number of power supply lines for supplying the power supply voltage VCC1 to the input / output buffer circuit BF are determined based on the current consumption during data output, and the power supply voltage VCC1 is determined as the input / output buffer circuit. Since the width and number of power supply wirings to be supplied to the BF are determined based on current consumption at the time of data input, a considerable layout area is required for the power supply wiring.
この実施の形態による半導体装置3では、複数のスイッチ部SWを切替えることによって、SDRAM装置2に書込データ信号WDを出力する場合には電源配線SVLは電源電圧VCC1の供給用として用いられ、SDRAM装置2から読出データ信号RDの入力を受ける場合には電源配線SVLは電源電圧VCC2の供給用として用いられる。これによって、電源配線の電流供給能力を増加させることができるので、従来よりも少ない電源配線スペースで入出力バッファ回路BFに対して十分な電源供給が行なえる。
In the
[入出力バッファ回路BFの構成の一例]
図3は、図2の入出力バッファ回路BFの構成の一例を示す図である。図3を参照して、入出力バッファ回路BFは、レベルシフタ41〜44と、ESD(Electro-Static Discharge)保護回路30と、入力バッファ34と、出力バッファ60と、スリーステートバッファ50と、プリバッファ56,57とを含む。上記の構成要素のうちレベルシフタ41〜44の各一部が電源電圧VCC2(1.2V)で動作する回路部分LCであり、その他の部分が電源電圧VCC1(1.8V)で動作する回路部分HCである。
[Example of configuration of input / output buffer circuit BF]
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the input / output buffer circuit BF of FIG. Referring to FIG. 3, input / output buffer circuit BF includes
レベルシフタ41,43,44は、図1のメモリ制御回路20から出力された電源電圧VCC2(1.2V)の電圧レベルの信号を、電源電圧VCC1(1.8V)の電圧レベルの信号に変換して出力する。レベルシフタ42は、入力バッファ34から受けた電源電圧VCC1(1.8V)の電圧レベルの信号を、電源電圧VCC2(1.2V)の電圧レベルの信号に変換して出力する。
The level shifters 41, 43, and 44 convert the voltage level signal of the power supply voltage VCC2 (1.2V) output from the
ESD保護回路30は、半導体装置3をパッドPDを介して入力される静電気から保護するための回路であり、抵抗素子33と、ダイオード31,32とを含む。抵抗素子33は、パッドPDと内部のノードNDとの間に接続され、ESDサージを減衰させる。ダイオード31は電源ノード(電源電圧VCC1を受ける)とパッドPDとの間に逆バイアス方向に接続され、ダイオード32は接地ノード(接地電圧GNDを受ける)との間に逆バイアス方向に接続される。これらのダイオード31,32は、高電圧のESDサージを電源配線およびグランド配線に流すために設けられる。
The
入力バッファ34は、レベルシフタ41を介して図1のI/O制御回路22から受けた読出許可信号REがローレベル(Lレベル)のときアクティブ状態となる。入力バッファ34は、アクティブ状態のとき、パッドPDおよびノードNDを介して外部のSDRAM装置2から受けた読出データ信号RDをレベルシフタ42に出力する。入力バッファ34は、読出許可信号REがハイレベルのとき非アクティブ状態となって、その出力がハイ・インピーダンスとなる。
The
出力バッファ60は、電源ノード(電源電圧VCC1を受ける)とノードNDとの間に接続されたPMOS(Positive-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ61と、接地ノード(接地電圧GNDを受ける)とノードNDとの間に接続されたNMOS(Negative-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ62とを含む。PMOSトランジスタ61とNMOSトランジスタ62とはゲートに入力された信号に応じてオン状態またはオフ状態に切替わる。
The
スリーステートバッファ50は、NANDゲート51と、NORゲート52と、インバータ53〜55とを含む。NANDゲート51およびNORゲート52の各第1の入力ノードにはデータ制御回路21から出力された書込データ信号WDがレベルシフタ43を介して入力される。NANDゲート51の第2の入力ノードには、I/O制御回路22から出力された書込許可信号WEがレベルシフタ44およびインバータ53を介して入力される。NORゲート52の第2の入力ノードには、I/O制御回路22から出力された書込許可信号WEがレベルシフタ44を介して入力される。NANDゲート51の出力信号はインバータ54およびプリバッファ56を介して出力バッファ60を構成するPMOSトランジスタ61のゲートに入力される。NORゲート52の出力信号はインバータ55およびプリバッファ57を介して出力バッファ60を構成するNMOSトランジスタ62のゲートに入力される。
Three-
上記の構成のスリーステートバッファ50によれば、書込許可信号WEがハイレベル(Hレベル)のとき、出力バッファ60を構成するPMOSトランジスタ61のゲートに入力される信号がHレベルとなり、NMOSトランジスタ62のゲートに入力される信号がLレベルとなるので、出力バッファ60の出力はハイ・インピーダンスとなる。書込許可信号WEがLレベルのとき、出力バッファ60はアクティブ状態となって書込データ信号WDに応じた論理レベルの信号を出力する。
According to the three-
[半導体装置の動作の一例]
図4は、図1の半導体装置3の動作の一例を示すタイミング図である。
[Example of operation of semiconductor device]
FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation of the
図1、図2、図4を参照して、図4の時刻t1から時刻t3までが、図1のCPU11またはDMAコントローラ12から書込命令が出力された場合の動作を示し、時刻t4から時刻t6までが、CPU11またはDMAコントローラ12から読出命令が出力された場合の動作を示す。
1, 2, and 4, operation from time t <b> 1 to time t <b> 3 in FIG. 4 shows an operation when a write command is output from
図4の時刻t2で、書込命令に応答して、I/O制御回路22は、制御信号CTL1をHレベルにし、制御信号CTL2をLレベルにする。これらの制御信号CTL1,CTL2に応答して、各スイッチ部SWの半導体スイッチ素子Q1がオン状態になり、半導体スイッチ素子Q2がオフ状態になる。これによって、図2の電源配線SVLは電源電圧VCC1(1.8V)を入出力バッファ回路BFに供給するために用いられる。さらに、I/O制御回路22は、書込許可信号WEをLレベルにすることによって出力バッファ60がアクティブ状態になり、出力バッファ60から書込データ信号WDが出力される。
At time t2 in FIG. 4, in response to the write command, the I /
時刻t3で、I/O制御回路22は、書込許可信号WEをHレベルに戻すことによって出力バッファ60が非アクティブ状態になるので、出力バッファ60の出力はハイ・インピーダンス(High−Z)に戻る。
At time t3, the I /
時刻t5で、読出命令に応答して、I/O制御回路22は、制御信号CTL1をLレベルにし、制御信号CTL2をHレベルにする。これらの制御信号CTL1,CTL2に応答して、各スイッチ部SWの半導体スイッチ素子Q1がオフ状態になり、半導体スイッチ素子Q2がオン状態になる。これによって、図2の電源配線SVLは電源電圧VCC2(1.2V)を入出力バッファ回路BFに供給するために用いられる。さらに、I/O制御回路22は、読出許可信号REをLレベルにすることによって入力バッファ34がアクティブ状態になり、入力バッファ34から読出データ信号RDが出力される。
At time t5, in response to the read command, I /
時刻t6で、I/O制御回路22は、読出許可信号REをHレベルに戻すことによって入力バッファ34が非アクティブ状態になるので、入力バッファ34の出力はハイ・インピーダンス(High−Z)に戻る。
At time t6, the I /
[変形例]
上記の実施の形態では、図2に示す入出力バッファ回路BFには、電源配線SVLに直接接続される回路部分がないものとして説明した。電源配線SVLに直接接続される回路部分SCがある場合には、それらの回路部分SCと電源配線SVLとの間にスイッチを設ける必要がある。たとえば、回路部分SCが電源電圧VCC1(1.8V)で動作するものとすれば、電源配線SVLを電源電圧VCC2(1.2V)の供給用として用いる場合には、回路部分SCと電源配線SVLとの接続が切断され、回路部分SCに電源配線HVL1,HVL2から電源電圧VCC1が直接供給されるように接続が切替えられる。逆にそれらの回路部分SCが電源電圧VCC2(1.2V)で動作するものとすれば、電源配線SVLを電源電圧VCC1(1.8V)の供給用として用いる場合に、回路部分SCと電源配線SVLとの接続が切断され、回路部分SCに電源配線LVL1〜LVL3から電源電圧VCC2が直接供給されるように接続が切替えられる。
[Modification]
In the above embodiment, the input / output buffer circuit BF shown in FIG. 2 has been described as having no circuit portion directly connected to the power supply wiring SVL. When there are circuit portions SC that are directly connected to the power supply wiring SVL, it is necessary to provide a switch between the circuit portions SC and the power supply wiring SVL. For example, if the circuit portion SC operates with the power supply voltage VCC1 (1.8V), when the power supply wiring SVL is used for supplying the power supply voltage VCC2 (1.2V), the circuit portion SC and the power supply wiring SVL are used. And the connection is switched so that the power supply voltage VCC1 is directly supplied from the power supply wirings HVL1 and HVL2 to the circuit portion SC. On the contrary, if these circuit portions SC operate at the power supply voltage VCC2 (1.2V), the circuit portion SC and the power supply wiring are used when the power supply wiring SVL is used for supplying the power supply voltage VCC1 (1.8V). The connection with the SVL is disconnected, and the connection is switched so that the power supply voltage VCC2 is directly supplied from the power supply wirings LVL1 to LVL3 to the circuit portion SC.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 プリント基板、2 SDRAM装置、3 半導体装置、10 内部回路、11 CPU、12 DMAコントローラ、13 SRAM装置、14 内部バス、20 メモリ制御回路、21 データ制御回路、22 I/O制御回路、23 バスインターフェース回路、BF 入出力バッファ回路、EG 半導体基板の端部、GL1,GL2 接地配線、HC,LC 回路部分、HVL1,HVL2 電源配線、SVL 電源配線、LVL1〜LVL3 電源配線、PD(PD1〜PD7) パッド、Q1,Q2 半導体スイッチ素子、SUB 半導体基板、SW スイッチ部。 1 printed circuit board, 2 SDRAM device, 3 semiconductor device, 10 internal circuit, 11 CPU, 12 DMA controller, 13 SRAM device, 14 internal bus, 20 memory control circuit, 21 data control circuit, 22 I / O control circuit, 23 bus Interface circuit, BF input / output buffer circuit, end of EG semiconductor substrate, GL1, GL2 ground wiring, HC, LC circuit part, HVL1, HVL2 power supply wiring, SVL power supply wiring, LVL1 to LVL3 power supply wiring, PD (PD1 to PD7) Pad, Q1, Q2 semiconductor switch element, SUB semiconductor substrate, SW switch part.
Claims (4)
内部回路と、
前記半導体装置の外部から入力された第1の電源電圧の電圧レベルの信号を第2の電源電圧の電圧レベルの信号に変換して前記内部回路に出力し、前記内部回路から受けた前記第2の電源電圧の電圧レベルの信号を前記第1の電源電圧の電圧レベルの信号に変換して前記半導体装置の外部に出力する入出力バッファ回路とを備え、
前記入出力バッファ回路は、
前記第1の電源電圧で動作する第1の回路部分と、
前記第2の電源電圧で動作する第2の回路部分とを含み、
前記半導体装置は、さらに、
前記第1の回路部分と接続され、前記第1の回路部分に前記第1の電源電圧を供給するための第1の電源配線と、
前記第2の回路部分と接続され、前記第2の回路部分に前記第2の電源電圧を供給するための第2の電源配線と、
第3の電源配線と、
前記第3の電源配線に沿った複数箇所にそれぞれ設けられた複数のスイッチ部とを備え、
前記複数のスイッチ部の各々は、前記内部回路から出力された制御信号に応じて、前記第1および第2の電源配線のうち選択された一方の電源配線と前記第3の電源配線とを接続する、半導体装置。 A semiconductor device,
Internal circuitry,
The voltage level signal of the first power supply voltage input from the outside of the semiconductor device is converted into a signal of the voltage level of the second power supply voltage, output to the internal circuit, and the second signal received from the internal circuit. An input / output buffer circuit that converts a signal at a voltage level of the power supply voltage into a signal at a voltage level of the first power supply voltage and outputs the signal to the outside of the semiconductor device,
The input / output buffer circuit includes:
A first circuit portion operating at the first power supply voltage;
A second circuit portion operating at the second power supply voltage,
The semiconductor device further includes:
A first power supply line connected to the first circuit portion for supplying the first power supply voltage to the first circuit portion;
A second power supply wiring connected to the second circuit portion for supplying the second power supply voltage to the second circuit portion;
A third power supply wiring;
A plurality of switch portions respectively provided at a plurality of locations along the third power supply wiring,
Each of the plurality of switch units connects one power supply line selected from the first and second power supply lines and the third power supply line in accordance with a control signal output from the internal circuit. A semiconductor device.
前記第1〜第3の電源配線は、それぞれ前記基板の端部に沿う方向に延在し、前記第1、第3および第2の電源配線の順番で前記基板の端部側から前記基板の内部側に向かって配置され、
前記内部回路は、前記第2の電源配線よりも前記基板の内部側に設けられる、請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device is formed on a substrate,
Each of the first to third power supply wires extends in a direction along an end portion of the substrate, and the first, third, and second power supply wires are arranged in the order of the first, third, and second power supply wires from the end portion side of the substrate. Placed towards the inside,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the internal circuit is provided on an inner side of the substrate than the second power supply wiring.
前記内部回路は、前記第2の電源配線と前記第3の電源配線とを接続するように前記複数のスイッチ部の各々に対して前記制御信号を出力した後、前記入出力バッファ回路を介して前記半導体装置の外部から信号を受け取る、請求項1または2に記載の半導体装置。 The internal circuit outputs the control signal to each of the plurality of switch units so as to connect the first power supply wiring and the third power supply wiring, and then passes through the input / output buffer circuit. Outputting a signal to the outside of the semiconductor device;
The internal circuit outputs the control signal to each of the plurality of switch units so as to connect the second power supply wiring and the third power supply wiring, and then passes through the input / output buffer circuit. The semiconductor device according to claim 1, wherein a signal is received from outside the semiconductor device.
前記入出力バッファ回路は、前記半導体装置の外部に設けられた前記第1の電源電圧で動作する回路との間で信号の入出力を行なう、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。 The internal circuit operates with the second power supply voltage;
4. The input / output buffer circuit according to claim 1, wherein the input / output buffer circuit inputs / outputs a signal to / from a circuit that operates at the first power supply voltage provided outside the semiconductor device. 5. Semiconductor device.
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