JP2014013520A - Signal transmission circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バス接続構成の信号伝送回路に関するものである。 The present invention relates to a signal transmission circuit having a bus connection configuration.
近年、メモリのインタフェースは信号伝送速度の高速化、低電圧化が進んでいる。例えばDDR SDRAM(Double−Data−Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)において、JEDEC(半導体技術協会)にて規格制定されているもので最大の信号伝送速度は、旧世代のDDR2では1066Mbpsであるのに対し、現在主流のDDR3で2133Mbpsであり、次世代規格のDDR4においては3200Mbpsが予定されている。また、動作電圧に関しても、DDR2の1.8Vに対し、DDR3が1.5V、低電圧版DDR3で1.35V、更にDDR4では1.2Vとより一層の低電圧化が進んでいる。 In recent years, memory interfaces have been increasing in signal transmission speed and voltage. For example, in DDR SDRAM (Double-Data-Rate Synchronous Random Access Memory), which is established by JEDEC (Semiconductor Technology Association), the maximum signal transmission speed is 1066 Mbps in the previous generation DDR2 The current mainstream DDR3 is 2133 Mbps, and the next generation standard DDR4 is planned to be 3200 Mbps. Regarding the operating voltage, DDR3 is 1.8V, DDR3 is 1.5V, the low voltage version DDR3 is 1.35V, and DDR4 is 1.2V.
このような信号伝送速度の高速化および低電圧化実現のため、信号波形の立ち上り速度や立ち下り速度が早まっており、インピーダンスの不整合に伴う反射による信号品質低下への影響がより一層大きくなっている。このことから、信号品質の確保のためにはインピーダンス整合をとった伝送系の設計を行うことが特に重要である。 In order to realize such high signal transmission speed and low voltage, the rising speed and falling speed of the signal waveform are accelerated, and the influence on the signal quality degradation due to reflection due to impedance mismatch is further increased. ing. Therefore, it is particularly important to design a transmission system with impedance matching in order to ensure signal quality.
インピーダンス整合をとるための従来の技術は、例えば特開2003−133945号公報(特許文献1)に記載されているものが知られている。 As a conventional technique for impedance matching, for example, a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-133945 (Patent Document 1) is known.
特開2003−133945号公報(特許文献1)に記載されているインピーダンス整合方法は、配線が分岐し、インピーダンスが低下する箇所にシリーズ抵抗を設けることで、分岐点から見たプリント基板の見かけ上のインピーダンスを整合するものである。 In the impedance matching method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-133945 (Patent Document 1), an apparent printed circuit board viewed from a branch point is provided by providing a series resistor at a location where the wiring branches and impedance decreases. The impedance is matched.
特開2003−133945号公報は伝送線路上にシリーズ抵抗を設けるため、インピーダンスが整合すると同時に、抵抗値に比例して信号振幅が減少する。そのため、DDR3のメモリインタフェースでは出力信号の低電圧化が進んでいるため、抵抗値を高くすることができず、DDR3の例では15Ω程度のシリーズ抵抗を用いる手法が一般的である。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2003-133945, series resistance is provided on a transmission line, so that impedance is matched, and at the same time, signal amplitude decreases in proportion to the resistance value. For this reason, since the output voltage of the DDR3 memory interface has been lowered, the resistance value cannot be increased. In the DDR3 example, a technique using a series resistance of about 15Ω is common.
シリーズ抵抗の抵抗値低下は、メモリチップからメモリコントローラにデータを転送する場合のインピーダンス不整合を増大し、特にメモリコントローラに近いメモリチップでその影響が大きくなる。 The decrease in the resistance value of the series resistor increases the impedance mismatch when data is transferred from the memory chip to the memory controller, and the influence is increased particularly in the memory chip close to the memory controller.
例として、図2に同一バスあたり2枚のメモリチップが搭載されたバス接続構成の斜視図を示す。図2において、プリント基板100に実装されたメモリコントローラ2は、同一バスあたり2枚のメモリチップに接続しており、メモリコントローラ2から見て手前のメモリチップから3d、3eとする。メモリコントローラ2から近端メモリチップ3dの接続点Lまでは配線20によって接続されており、点Lから遠端メモリチップ3eの接続点Mまでは配線21によって接続されている。
As an example, FIG. 2 shows a perspective view of a bus connection configuration in which two memory chips are mounted per same bus. In FIG. 2, the
図2の接続構成における等価回路を図3に示す。図3では、シリーズ抵抗5d、5eを経由してメモリチップ3d、3e内の配線4d、4eとプリント基板100内配線20、21が接続することで、メモリチップ3d、3eとメモリコントローラ2がプリント基板100を介してバス接続している。
An equivalent circuit in the connection configuration of FIG. 2 is shown in FIG. In FIG. 3, the
本構成において、メモリチップ側からの特性インピーダンスの反射係数を求めてみる。例としてメモリチップ3d、3e上の配線4d、4eの特性インピーダンスを50Ω、配線20、配線21の特性インピーダンスを35Ωとしたとき、メモリチップ3dからデータを転送する場合の特性インピーダンスの変化は、伝送経路が配線20と配線21の二手に分岐することにより本来の特性インピーダンス35Ωの半分の17.5Ωとなるため、シリーズ抵抗5dの抵抗値15Ωを含めたシリーズ抵抗入力点Pでのインピーダンス不整合による反射係数を求めると以下の数式1のようになる。
In this configuration, the reflection coefficient of the characteristic impedance from the memory chip side is obtained. As an example, when the characteristic impedance of the
(数式1)
{50−(17.5+15)}/{50+(17.5+15)}=0.21
よって、メモリチップ3dから送信し、プリント基板100に伝わるエネルギーは79%で、21%に相当するエネルギーがP点で反射する。反射によってエネルギーを失うと、送信信号は立上り/立下り時に波形鈍りが起こる。その結果、立上り/立下り時間が遅くなり、タイミングマージンが減少する。
(Formula 1)
{50- (17.5 + 15)} / {50+ (17.5 + 15)} = 0.21
Therefore, the energy transmitted from the
一方、メモリチップ3eからデータ転送する場合の特性インピーダンスの変化は、配線が分岐しないため本来の特性インピーダンス値の35Ωとなるため、シリーズ抵抗5eの抵抗値15Ωを含めたシリーズ抵抗入力点Qでのインピーダンス不整合による反射係数を求めると以下の数式2のようになる。
On the other hand, the change in characteristic impedance when data is transferred from the
(数式2)
{50−(35+15)}/{50+(35+15)}=0
よって、メモリチップ3eから送信し、プリント基板100に全てのエネルギーが伝わり、Q点での反射はない。
(Formula 2)
{50- (35 + 15)} / {50+ (35 + 15)} = 0
Therefore, all energy is transmitted from the
以上のように、メモリチップが複数接続するバス構成でメモリチップより信号を出力する場合、メモリコントローラに近いメモリチップからの出力ではバス接続点での反射の影響が大きく、バス上に伝送できるエネルギーが減少する。一方でメモリコントローラより遠いメモリチップからの出力ではバス接続点での反射の影響が小さく、バス上に伝送できるエネルギーが増加する。この現象により両メモリチップ出力の信号品質に差分が生じる。 As described above, when a signal is output from a memory chip in a bus configuration in which a plurality of memory chips are connected, the output from the memory chip close to the memory controller is greatly affected by reflection at the bus connection point, and the energy that can be transmitted on the bus Decrease. On the other hand, the output from the memory chip far from the memory controller is less affected by reflection at the bus connection point, and the energy that can be transmitted on the bus increases. This phenomenon causes a difference in signal quality between the outputs of both memory chips.
本発明の目的は、メモリコントローラに近いメモリチップからの出力信号の反射を抑え、信号品質を遠端のメモリチップの出力信号に近づけることでタイミングマージンが増加する信号伝送回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide a signal transmission circuit in which timing margin is increased by suppressing reflection of an output signal from a memory chip close to a memory controller and bringing the signal quality close to the output signal of a far-end memory chip. .
本発明は、1つのメモリコントローラに対して複数のメモリチップがバス接続する構成において、メモリチップとメモリチップの間の配線の特性インピーダンスを、メモリコントローラとメモリチップの間の配線の特性インピーダンスより高くすることを最も主要な特徴とする。 According to the present invention, in a configuration in which a plurality of memory chips are bus-connected to one memory controller, the characteristic impedance of the wiring between the memory chip and the memory chip is higher than the characteristic impedance of the wiring between the memory controller and the memory chip. Doing is the main feature.
本発明により、メモリコントローラに近いメモリチップ出力波形の反射を低減することで、反射が発生すると生じる信号波形の鈍りを低減する。その結果、信号の立上り/立下り時間が速くなり、タイミングマージンが増加する。 According to the present invention, by reducing the reflection of the memory chip output waveform close to the memory controller, the signal waveform dullness that occurs when the reflection occurs is reduced. As a result, the rise / fall time of the signal becomes faster and the timing margin increases.
以下の実施例を用いて、本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、ここでは1つのメモリコントローラに対し、3枚のメモリチップが接続されている例を示したが、メモリチップの枚数は2枚以上であれば本発明は適用できる。また、デバイスはメモリコントローラとメモリチップを例としているが、送信回路、受信回路を備えたデバイスであれば本発明は適用できる。 The best mode for carrying out the present invention will be described using the following examples. Although an example in which three memory chips are connected to one memory controller is shown here, the present invention can be applied if the number of memory chips is two or more. Further, although the device is exemplified by a memory controller and a memory chip, the present invention can be applied to any device provided with a transmission circuit and a reception circuit.
図1に同一バスあたり3枚のメモリチップを搭載したバス接続構成の、本発明を適用した斜視図を示す。図1において、プリント基板1に実装されたメモリコントローラ2は、同一バスあたり3枚のメモリチップに接続しており、メモリコントローラ2から最も近いメモリチップから3a、3b、3cとする。メモリコントローラ2からメモリチップ3aの接続点Aまでは配線10によって接続されており、点Aからメモリチップ3bの接続点Bまでは配線11、点Bからメモリチップ3cの接続点Cまでは配線12によって接続されている。
本実施例は配線11および配線12の太さを配線10と比較して細くすることでインピーダンスを高くし、本発明を適用する。配線10の配線幅をW0、配線11の配線幅をW1、配線12の配線幅をW2とすると、本実施例におけるW0、W1、W2の関係は以下の数式3のようになる。
FIG. 1 shows a perspective view to which the present invention is applied, in a bus connection configuration in which three memory chips are mounted on the same bus. In FIG. 1, the
In this embodiment, the thickness of the
(数式3)
W0>W1=W2
また、配線10の特性インピーダンスをZ0、配線11の特性インピーダンスをZ1、配線12の特性インピーダンスをZ2とすると、本実施例におけるZ0、Z1、Z2の関係は以下の数式4のようになる。
(Formula 3)
W0> W1 = W2
Further, assuming that the characteristic impedance of the
(数式4)
Z0<Z1=Z2
本構成において、メモリチップ側からの反射係数を求めてみる。図1の接続構成において、メモリチップ3aから信号出力するときの等価回路を図4に示す。図4では、シリーズ抵抗5a、5b、5cを経由してメモリチップ3a、3b、3c内の配線4a、4b、4cとプリント基板1内配線10、11が接続することで、メモリチップ4a、4b、4cとメモリコントローラ2がプリント基板1を介してバス接続している。その他の回路素子については後述する。例としてメモリチップ3a、3b、3c上の配線4a、4b、4cの特性インピーダンスを50Ω、配線10の特性インピーダンスを35Ω、配線11、12の特性インピーダンスを50Ωとしたとき、メモリチップ3aからデータを転送する場合の特性インピーダンスの変化は、伝送経路が配線10と配線11の二手に分岐することにより、配線10、11の特性インピーダンスの合成分の20.6Ωとなるため、シリーズ抵抗5aの抵抗値15Ωを含めたシリーズ抵抗入力点Eでのインピーダンス不整合による反射係数を求めると以下の数式5のようになる。
(Formula 4)
Z0 <Z1 = Z2
In this configuration, the reflection coefficient from the memory chip side is obtained. FIG. 4 shows an equivalent circuit when a signal is output from the
(数式5)
{50−(20.6+15)}/{50+(20.6+15)}=0.16
よって、メモリチップ3aから送信し、プリント基板1に伝わるエネルギーは84%で、16%に相当するエネルギーがE点で反射する。
(Formula 5)
{50- (20.6 + 15)} / {50+ (20.6 + 15)} = 0.16
Therefore, the energy transmitted from the
本発明を実施しない場合の反射係数は数式1より0.21であったことから、プリント基板に伝わるエネルギーが5%増加していることが分かる。
Since the reflection coefficient in the case of not implementing the present invention was 0.21 from
図5に配線10の特性インピーダンスが35Ωのときの配線11、12の特性インピーダンスと点Eにおける反射係数の関係を示す。なお、一般的なプリント基板において、製造可能な配線幅や層構成の制約より、存在し得る特性インピーダンスは最大で100Ω程度までであるため、この範囲を計算の対象とした。図5より、配線4aの特性インピーダンスが35Ωから100Ωの範囲で変化したいずれの場合においても、配線11、12の特性インピーダンスの増加に伴い反射係数が減少しており、配線11、12の特性インピーダンスを100Ωにしたときには、35Ωのときと比較して反射係数が0.1程度減少していることが分かる。
FIG. 5 shows the relationship between the characteristic impedance of the
図6に配線10の特性インピーダンスが50Ωのときの配線11、12の特性インピーダンスと点Eにおける反射係数の関係を示す。図6より、配線4aの特性インピーダンスが50Ωから100Ωの範囲で変化したいずれの場合においても、配線11、12の特性インピーダンスの増加に伴い反射係数が減少しており、配線11、12の特性インピーダンスを100Ωにしたときには、50Ωのときと比較して反射係数が0.1程度減少していることが分かる。
FIG. 6 shows the relationship between the characteristic impedance of the
ここで、本発明の効果について回路シミュレーションにて計算した。計算モデルには図4の等価回路を用いた。回路内の各パラメータは、例として以下の値を用いた。 Here, the effect of the present invention was calculated by circuit simulation. The equivalent circuit of FIG. 4 was used for the calculation model. For each parameter in the circuit, the following values were used as an example.
メモリチップ内における配線4a、4b、4cの特性インピーダンスは50Ω、配線長は14mm、送信回路8のオン抵抗値は30Ω、シリーズ抵抗5a、5b、5cの抵抗値は15Ω、終端抵抗6b、6cの抵抗値は30Ω、入力容量7b、7cは2pF、メモリコントローラ内における配線32の特性インピーダンスは35Ω、配線長は15mm、終端抵抗33の抵抗値は50Ω、入力容量は5pF、プリント基板における配線10の特性インピーダンスは35Ω、配線長は97mmとし、配線11、12の配線長は9mmとして特性インピーダンスの値を変化させて本発明の効果を確認した。なお、本計算モデルにおいて、配線を伝わる電気信号の速度は6.8ns/mとした。
The characteristic impedance of the
図4において、メモリチップ3a内の送信回路8より、時刻10ns時に0Vから1.5Vへ200psで立ち上がるパルス波を出力したときのメモリコントローラ2内の受信回路30の入力点Dにおける波形を図7に示す。図7より、配線11、12の特性インピーダンス増加に伴い、波形の立上りが速くなっていることが分かる。
この波形の変化について、配線11、12の特性インピーダンス増加に伴って変化したE点における反射係数Rと波形のSlew Rateの関係を表したグラフを図8に示す。Slew Rateとは、信号電圧が振幅の20%から80%まで推移する期間における、単位時間当たりの電圧上昇分を表している。図8より、本シミュレーション条件において、E点における反射係数RとSlew Rate(S)は比例関係にあると考えると、以下の数式6の近似式が求められる。
4, the waveform at the input point D of the
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the reflection coefficient R and the waveform Slew Rate at point E, which has changed as the characteristic impedance of the
(数式6)
S=−4.315R+2.468[V/ns]
次に、各配線の特性インピーダンスが実際にとりうる範囲を想定し、配線10の特性インピーダンスが35Ωのとき、配線4a、4b、4cの特性インピーダンスが35Ωから100Ωまでの範囲で変化したときのシミュレーションを実施した。また、配線10の特性インピーダンスが50Ωのとき、配線4a、4b、4cの特性インピーダンスが50Ωから100Ωまでの範囲で変化したときの場合について、同様のシミュレーションを実施した。
(Formula 6)
S = −4.315R + 2.468 [V / ns]
Next, assuming a range in which the characteristic impedance of each wiring can be actually taken, a simulation is performed when the characteristic impedance of the
E点における反射係数Rと波形のSlew Rateの関係を表したグラフを図9に示す。図9より、本シミュレーション条件において、E点における反射係数RとSlew Rate(S)は比例関係にあることが分かる。図9に示した各シミュレーション条件において、メモリコントローラの入力容量が5pFのときと、2pFのときにおける、点Eでの反射係数の変化分ΔRとSlew Rateの変化分ΔSの関係を図10に示す。図10より、反射係数が0.1減少したとき、Slew Rateは0.35V/nsから0.70V/ns程度増加していることが分かる。よって配線10や配線4a、4b、4cの特性インピーダンスおよびメモリコントローラの入力容量が変化した場合においても、点Eにおける反射係数を低減すれば受信点でのSlew Rateが改善することが分かる。
A graph showing the relationship between the reflection coefficient R at the point E and the Slew Rate of the waveform is shown in FIG. From FIG. 9, it can be seen that, under this simulation condition, the reflection coefficient R and the Slew Rate (S) at point E are in a proportional relationship. FIG. 10 shows the relationship between the reflection coefficient change ΔR and the Slew Rate change ΔS at the point E when the input capacitance of the memory controller is 5 pF and 2 pF under each simulation condition shown in FIG. . FIG. 10 shows that when the reflection coefficient decreases by 0.1, the Slew Rate increases from 0.35 V / ns to about 0.70 V / ns. Therefore, even when the characteristic impedance of the
以上より、配線11、12の特性インピーダンスを高くすると、点Eにおける反射係数が低下し、Slew Rateが増加することから、タイミングマージンが増加する効果が得られることが分かる。
From the above, it can be seen that when the characteristic impedance of the
図11に実施例1の変形例の実施形態を断面から見た図を示す。図11において、プリント基板1に実装されたメモリコントローラ2は、同一バスあたり3枚のメモリチップに接続しており、メモリコントローラ2から最も近いメモリチップから3a、3b、3cとする。メモリコントローラ2からメモリチップ3aの接続点Aまでは内層配線の配線10によって接続されており、点Aからメモリチップ3bの接続点Bまでは表面層配線の配線11、点Bからメモリチップ3cの接続点Cまでは表面層配線の配線12によって接続されている。
The figure which looked at embodiment of the modification of Example 1 from the cross section in FIG. 11 is shown. In FIG. 11, the
本実施例は配線11および配線12のインピーダンスを高くする手段を、内層配線から表面層配線に変更することで本発明を適用したものである。これによって実施例1とほぼ同等の効果が得られる。
In this embodiment, the present invention is applied by changing the means for increasing the impedance of the
なお、本実施例ではインピーダンスを高くする手段として内層配線から表面層配線に変更した例を示したが、本発明はこの例に限らず、表面層配線から内層配線に変更した場合や、ある内層の配線から他の内層の配線に変更した場合のいずれの場合においても適用可能である。 In this embodiment, the example in which the inner layer wiring is changed to the surface layer wiring is shown as a means for increasing the impedance. However, the present invention is not limited to this example. The present invention can be applied to any case where the wiring is changed to the wiring of another inner layer.
図12に同一バスあたり3枚のメモリチップを搭載したバス接続構成の、本発明を適用した斜視図を示す。図13において、プリント基板1に実装されたメモリコントローラ2は、同一バスあたり3枚のメモリチップに接続しており、メモリコントローラ2から最も近いメモリチップから3a、3b、3cとする。メモリコントローラ2からメモリチップ3aの接続点Aまでは配線10によって接続されており、点Aからメモリチップ3bの接続点Bまでは配線11、点Bからメモリチップ3cの接続点Cまでは配線12によって接続されている。
本実施例は配線11の太さを配線10、12と比較して細くすることでインピーダンスを高くし、本発明を適用する。配線10の配線幅をW0、配線11の配線幅をW1、配線12の配線幅をW2とすると、本実施例におけるW0、W1、W2の関係は以下の数式7のようになる。
FIG. 12 is a perspective view to which the present invention is applied, in a bus connection configuration in which three memory chips are mounted on the same bus. In FIG. 13, the
In this embodiment, the thickness of the
(数式7)
W0=W2>W1
また、配線10の特性インピーダンスをZ0、配線11の特性インピーダンスをZ1、配線12の特性インピーダンスをZ2とすると、本実施例におけるZ0、Z1、Z2の関係は以下の数式8のようになる。
(Formula 7)
W0 = W2> W1
Further, assuming that the characteristic impedance of the
(数式8)
Z0=Z2<Z1
ここで、本発明の効果について回路シミュレーションにて計算した。計算モデルには図4を用いた。回路内の各パラメータは、実施例1と同一の値を用い、メモリコントローラの入力容量は5pF、配線10、12の特性インピーダンスは35Ωとして、配線11の特性インピーダンス値を変化させて本発明の効果を確認した。
(Formula 8)
Z0 = Z2 <Z1
Here, the effect of the present invention was calculated by circuit simulation. FIG. 4 was used for the calculation model. Each parameter in the circuit uses the same value as in the first embodiment, the input capacitance of the memory controller is 5 pF, the characteristic impedance of the
図4において、メモリチップ3a内の送信回路8より、時刻10ns時に0Vから1.5Vへ200psで立ち上がるパルス波を出力したときのメモリコントローラ2内の受信回路30の入力点Dにおける波形を図13に示す。図13より、配線11の特性インピーダンス増加に伴い、波形の立上りが速くなっていることが分かる。
この波形の変化について、配線11の特性インピーダンス増加に伴って変化したE点における反射係数Rと波形のSlew Rateの関係を表したグラフを図14に示す。図14より、本シミュレーション条件において、E点における反射係数RとSlew Rate(S)は比例関係にあると考えると、以下の数式9の近似式が求められる。
4, the waveform at the input point D of the receiving
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the reflection coefficient R and the waveform Slew Rate at the point E, which has changed as the characteristic impedance of the
(数式9)
S=−4.024R+2.395[V/ns]
数式10より、E点における反射係数の増加に伴いSlew Rateが低下することが分かる。
(Formula 9)
S = −4.024R + 2.395 [V / ns]
From
以上より、配線11の特性インピーダンスを高くすると、点Eにおける反射係数が低下し、Slew Rateが増加することから、タイミングマージンが増加する効果が得られることが分かる。
From the above, it can be seen that when the characteristic impedance of the
図15に実施例3の変形例の実施形態を断面から見た図を示す。図15において、プリント基板1に実装されたメモリコントローラ2は、同一バスあたり3枚のメモリチップに接続しており、メモリコントローラ2から最も近いメモリチップから3a、3b、3cとする。メモリコントローラ2からメモリチップ3aの接続点Aまでは内層配線の配線10によって接続されており、点Aからメモリチップ3bの接続点Bまでは表面層配線の配線11、点Bからメモリチップ3cの接続点Cまでは内層配線の配線12によって接続されている。
The figure which looked at embodiment of the modification of Example 3 from the cross section in FIG. 15 is shown. In FIG. 15, the
本実施例は配線11の特性インピーダンスを高くする手段を、内層配線から表面層配線に変更することで本発明を適用したものである。これによって実施例3とほぼ同等の効果が得られる。なお、本実施例ではインピーダンスを高くする手段として内層配線から表面層配線に変更した例を示したが、本発明はこの例に限らず、表面層配線から内層配線に変更した場合や、ある内層の配線から他の内層の配線に変更した場合のいずれの場合においても適用可能である。
In this embodiment, the present invention is applied by changing the means for increasing the characteristic impedance of the
図16に同一バスあたり3枚のメモリチップを搭載したバス接続構成の、本発明を適用した斜視図を示す。図16において、プリント基板1に実装されたメモリコントローラ2は、同一バスあたり3枚のメモリチップに接続しており、メモリコントローラ2から最も近いメモリチップから3a、3b、3cとする。メモリコントローラ2からメモリチップ3aの接続点Aまでは配線10によって接続されており、点Aからメモリチップ3bの接続点Bまでは配線11、点Bからメモリチップ3cの接続点Cまでは配線12によって接続されている。
本実施例は配線11の太さを配線10と比較して細くし、かつ配線12と比較して細くすることでインピーダンスを高くし、本発明を適用する。配線10の配線幅をW0、配線11の配線幅をW1、配線12の配線幅をW2とすると、本実施例におけるW0、W1、W2の関係は以下の数式10のようになる。
FIG. 16 is a perspective view to which the present invention is applied, in a bus connection configuration in which three memory chips are mounted on the same bus. In FIG. 16, the
In this embodiment, the thickness of the
(数式10)
W1<W2<W0
また、配線10の特性インピーダンスをZ0、配線11の特性インピーダンスをZ1、配線12の特性インピーダンスをZ2とすると、本実施例におけるZ0、Z1、Z2の関係は以下の数式11のようになる。
(Formula 10)
W1 <W2 <W0
Further, assuming that the characteristic impedance of the
(数式11)
Z1>Z2>Z0
ここで、本発明の効果について回路シミュレーションにて計算した。計算モデルには図4を用いた。回路内の各パラメータは、実施例1と同一の値を用い、メモリコントローラの入力容量は5pF、配線10の特性インピーダンスは35Ω、配線12の特性インピーダンスは45Ωとして、配線11の特性インピーダンス値を変化させて本発明の効果を確認した。
(Formula 11)
Z1>Z2> Z0
Here, the effect of the present invention was calculated by circuit simulation. FIG. 4 was used for the calculation model. Each parameter in the circuit uses the same value as in the first embodiment, the input capacitance of the memory controller is 5 pF, the characteristic impedance of the
図4において、メモリチップ3a内の送信回路8より、時刻10ns時に0Vから1.5Vへ200psで立ち上がるパルス波を出力したときのメモリコントローラ2内の受信回路30の入力点Dにおける波形を図17に示す。図17より、配線11の特性インピーダンス増加に伴い、波形の立上りが速くなっていることが分かる。
この波形の変化について、配線11の特性インピーダンス増加に伴って変化したE点における反射係数Rと波形のSlew Rateの関係を表したグラフを図18に示す。図18より、本シミュレーション条件において、E点における反射係数RとSlew Rate(S)は比例関係にあると考えると、以下の数式12の近似式が求められる。
4, the waveform at the input point D of the receiving
FIG. 18 is a graph showing the relationship between the reflection coefficient R and the waveform Slew Rate at the point E, which changes with the increase in the characteristic impedance of the
(数式12)
S=−3.636R+2.361[V/ns]
数式12より、E点における反射係数の増加に伴いSlew Rateが低下することが分かる。
(Formula 12)
S = −3.636R + 2.361 [V / ns]
From
以上より、配線11の特性インピーダンスを高くすると、点Eにおける反射係数が低下し、Slew Rateが増加することから、タイミングマージンが増加する効果が得られることが分かる。
From the above, it can be seen that when the characteristic impedance of the
1 プリント基板
2 メモリコントローラ
3a メモリチップ(メモリコントローラ2から最も近い側に搭載)
3b メモリチップ(メモリチップ3a、3cの中間に搭載)
3c メモリチップ(メモリコントローラ2から最も遠い側に搭載)
3d メモリチップ(メモリコントローラ2から近い側に搭載)
3e メモリチップ(メモリコントローラ2から遠い側に搭載)
4a メモリチップ3a内の配線
4b メモリチップ3b内の配線
4c メモリチップ3c内の配線
4d メモリチップ3d内の配線
4e メモリチップ3e内の配線
5a メモリチップ3a内のシリーズ抵抗
5b メモリチップ3b内のシリーズ抵抗
5c メモリチップ3c内のシリーズ抵抗
5d メモリチップ3d内のシリーズ抵抗
5e メモリチップ3e内のシリーズ抵抗
6b メモリチップ3b内の終端抵抗
6c メモリチップ3c内の終端抵抗
7b メモリチップ3b内の入力容量
7c メモリチップ3c内の入力容量
8 メモリチップ3a内の送信回路
10 メモリコントローラ2とメモリチップ3aを接続する配線
11 メモリチップ3aとメモリチップ3bを接続する配線
12 メモリチップ3bとメモリチップ3cを接続する配線
20 メモリコントローラ2とメモリチップ3dを接続する配線
21 メモリチップ3dとメモリチップ3eを接続する配線
30 メモリコントローラ2内部の入力回路
32 メモリコントローラ2内部の配線
33 メモリコントローラ2内部の終端抵抗
A メモリチップ3aがプリント基板1に接続する点
B メモリチップ3bがプリント基板1に接続する点
C メモリチップ3cがプリント基板1に接続する点
D メモリコントローラ2内部の受信回路30の入力点
E メモリチップ3a内の送受信回路側のシリーズ抵抗接続点
L メモリチップ3dがプリント基板100に接続する点
M メモリチップ3eがプリント基板100に接続する点
P メモリチップ3d内の送受信回路側のシリーズ抵抗接続点
Q メモリチップ3e内の送受信回路側のシリーズ抵抗接続点
1 Printed
3b Memory chip (mounted between the
3c Memory chip (mounted on the side farthest from the memory controller 2)
3d memory chip (mounted on the side closer to the memory controller 2)
3e Memory chip (mounted on the side far from the memory controller 2)
4a Wiring in the memory chip 3a 4b Wiring in the memory chip 3b 4c Wiring in the memory chip 3c 4d Wiring in the memory chip 3d 4e Wiring in the memory chip 3e 5a Series resistance in the memory chip 3a 5b Series in the memory chip 3b Resistance 5c Series resistance in the memory chip 3c 5d Series resistance in the memory chip 3d 5e Series resistance in the memory chip 3e 6b Termination resistance in the memory chip 3b 6c Termination resistance in the memory chip 3c 7b Input capacity in the memory chip 3b 7c Input capacity in the memory chip 3c 8 Transmission circuit in the memory chip 3a 10 Wiring for connecting the memory controller 2 and the memory chip 3a 11 Wiring for connecting the memory chip 3a and the memory chip 3b 12 Connecting the memory chip 3b and the memory chip 3c Wiring 20 Wiring for connecting the memory controller 2 and the memory chip 3d 21 Wiring for connecting the memory chip 3d and the memory chip 3e 30 Input circuit in the memory controller 2 32 Wiring in the memory controller 2 33 Termination resistance in the memory controller 2 A Memory chip 3a A point where the memory chip 3b is connected to the printed circuit board 1 C a point where the memory chip 3c is connected to the printed circuit board 1 D an input point of the receiving circuit 30 in the memory controller 2 E a point in the memory chip 3a Series resistor connection point on the transmission / reception circuit side L Point where the memory chip 3d is connected to the printed circuit board 100 M Point where the memory chip 3e is connected to the printed circuit board 100 P Series resistance connection point on the transmission / reception circuit side in the memory chip 3d Q Memory chip 3e In the transmitter / receiver circuit side 'S resistance connection point
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