JP2016139714A - Semiconductor module and method for designing the same - Google Patents
Semiconductor module and method for designing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016139714A JP2016139714A JP2015014085A JP2015014085A JP2016139714A JP 2016139714 A JP2016139714 A JP 2016139714A JP 2015014085 A JP2015014085 A JP 2015014085A JP 2015014085 A JP2015014085 A JP 2015014085A JP 2016139714 A JP2016139714 A JP 2016139714A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface layer
- layer wiring
- wiring
- inner layer
- semiconductor chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
Abstract
Description
本発明は半導体モジュール及びその設計方法に関し、特に、複数の半導体チップがモジュール基板に搭載されてなる半導体モジュール及びその設計方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor module and a design method thereof, and more particularly to a semiconductor module in which a plurality of semiconductor chips are mounted on a module substrate and a design method thereof.
メモリモジュールなどの半導体モジュールは、複数の半導体チップがモジュール基板に搭載された構成を有している。例えば、特許文献1に記載された半導体モジュールは、多層配線構造を有するモジュール基板と、モジュール基板の表裏に搭載された複数の半導体チップによって構成されている。モジュール基板の内層には、複数の内層配線が設けられている。各内層配線は、モジュール基板を貫通して設けられたスルーホール導体を介して、モジュール基板の表層に設けられた表層配線の一端に接続される。表層配線の他端は、半導体チップの端子電極に接続される。
A semiconductor module such as a memory module has a configuration in which a plurality of semiconductor chips are mounted on a module substrate. For example, the semiconductor module described in
ここで、モジュール基板に搭載される複数の半導体チップは互いに同じ構成を有するチップであることから、モジュール基板の一方の表層(オモテ面)に搭載される半導体チップの端子レイアウトと、モジュール基板の他方の表層(ウラ面)に搭載される半導体チップの端子レイアウトは、平面的に見て、例えばモジュール基板の一方の表層から見て互いに鏡像となる。このため、いわゆる2ランク品においては、モジュール基板のオモテ面に搭載された半導体チップにアクセスする場合と、モジュール基板のウラ面に搭載された半導体チップにアクセスする場合とで、信号のミラーリング処理を行うことにより、表層配線の長さを短くすることが可能となる。 Here, since the plurality of semiconductor chips mounted on the module substrate are chips having the same configuration, the terminal layout of the semiconductor chip mounted on one surface layer (front surface) of the module substrate and the other of the module substrate The terminal layouts of the semiconductor chips mounted on the surface layer (back surface) of the semiconductor substrate are mirror images of each other when viewed in plan, for example, when viewed from one surface layer of the module substrate. For this reason, in so-called two-rank products, signal mirroring processing is performed when accessing a semiconductor chip mounted on the front surface of the module substrate and when accessing a semiconductor chip mounted on the back surface of the module substrate. By doing so, it becomes possible to shorten the length of the surface layer wiring.
しかしながら、いわゆる1ランク品の場合、モジュール基板のオモテ面に搭載された半導体チップと、ウラ面に搭載された半導体チップが同時にアクセスされることから、信号のミラーリング処理を行うことはできない。このため、スルーホール導体の位置によっては表層配線の長さが長くなってしまい、信号品質が悪化するという問題があった。しかも、各スルーホール導体を対応する両端子間の中央に配置しない限り、モジュール基板の一方の表層(オモテ面)に形成する表層配線の長さと、モジュール基板の他方の表層(ウラ面)に形成する表層配線の長さに大きな差が生じてしまうという問題もあった。 However, in the case of a so-called 1-rank product, since the semiconductor chip mounted on the front surface of the module substrate and the semiconductor chip mounted on the back surface are accessed simultaneously, the signal mirroring process cannot be performed. For this reason, depending on the position of the through-hole conductor, the length of the surface layer wiring becomes long, and there is a problem that the signal quality deteriorates. Moreover, unless the through-hole conductors are arranged at the center between the corresponding terminals, the length of the surface wiring formed on one surface layer (front surface) of the module substrate and the other surface layer (back surface) of the module substrate are formed. There is also a problem that a large difference occurs in the length of the surface layer wiring.
本発明による半導体モジュールは、第1の表層と、前記第1の表層とは反対側に位置する第2の表層と、前記第1及び第2の表層間に位置する内層を有するモジュール基板と、前記モジュール基板の前記第1の表層に搭載され、第1の信号入力端子を有する第1の半導体チップと、前記モジュール基板の前記第2の表層に搭載され、第2の信号入力端子を有する第2の半導体チップと、前記モジュール基板の前記第1の表層に設けられ、一端が前記第1の半導体チップの前記第1の信号入力端子に接続された第1の表層配線と、前記モジュール基板の前記第2の表層に設けられ、一端が前記第2の半導体チップの前記第2の信号入力端子に接続された第2の表層配線と、前記モジュール基板の前記内層に設けられた少なくとも一つの内層配線と、前記内層配線と前記第1の表層配線の他端を接続する第1のスルーホール導体と、前記内層配線と前記第2の表層配線の他端を接続する第2のスルーホール導体と、を備えることを特徴とする。 A semiconductor module according to the present invention includes a module substrate having a first surface layer, a second surface layer located opposite to the first surface layer, and an inner layer located between the first and second surface layers, A first semiconductor chip mounted on the first surface layer of the module substrate and having a first signal input terminal, and a first semiconductor chip mounted on the second surface layer of the module substrate and having a second signal input terminal. Two semiconductor chips, a first surface layer wiring provided on the first surface layer of the module substrate, one end of which is connected to the first signal input terminal of the first semiconductor chip, and the module substrate A second surface layer wiring provided on the second surface layer, one end of which is connected to the second signal input terminal of the second semiconductor chip; and at least one inner layer provided on the inner layer of the module substrate. wiring A first through-hole conductor connecting the other end of the inner layer wiring and the first surface layer wiring, and a second through-hole conductor connecting the inner layer wiring and the other end of the second surface layer wiring. It is characterized by providing.
本発明において、前記少なくとも一つの内層配線は、前記第1のスルーホール導体に前記コマンドアドレス信号を供給する第1の内層配線と、前記第1のスルーホール導体と前記第2のスルーホール導体を接続する第2の内層配線とを含むことが好ましい。 In the present invention, the at least one inner layer wiring includes a first inner layer wiring that supplies the command address signal to the first through-hole conductor, the first through-hole conductor, and the second through-hole conductor. It is preferable to include a second inner layer wiring to be connected.
本発明による半導体モジュールの設計方法は、前記第1の内層配線から前記第1の半導体チップの前記第1の信号入力端子までの第1の補償長と、前記第1の内層配線から前記第2の半導体チップの前記第2の信号入力端子までの第2の補償長とを算出し、前記第1及び第2の補償長に基づいて、前記第1の半導体チップに対する前記第1の内層配線の第3の補償長と、前記第2の半導体チップに対する前記第1の内層配線の第4の補償長を補正し、前記第3及び第4の補償長に基づいて、前記第1の内層配線の長さを決定することを特徴とする。 The semiconductor module design method according to the present invention includes a first compensation length from the first inner layer wiring to the first signal input terminal of the first semiconductor chip, and a second compensation from the first inner layer wiring to the second inner layer wiring. And calculating a second compensation length to the second signal input terminal of the semiconductor chip, and based on the first and second compensation lengths, the first inner layer wiring of the first semiconductor chip is calculated. The third compensation length and the fourth compensation length of the first inner layer wiring with respect to the second semiconductor chip are corrected, and the first inner layer wiring is corrected based on the third and fourth compensation lengths. It is characterized by determining the length.
本発明の半導体モジュールによれば、1ランク品として使用する場合であっても、表層配線の長さを短くすることが可能となる。また、本発明の半導体モジュールの設計方法によれば、モジュール基板のオモテ面に搭載する半導体チップについての信号特性と、モジュール基板のウラ面に搭載する半導体チップについての信号特性との差が低減される。 According to the semiconductor module of the present invention, the length of the surface wiring can be shortened even when used as a one-rank product. Further, according to the semiconductor module design method of the present invention, the difference between the signal characteristics of the semiconductor chip mounted on the front surface of the module substrate and the signal characteristics of the semiconductor chip mounted on the back surface of the module substrate is reduced. The
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態による半導体モジュール10の展開図であり、上側の図が表面側、下側の図が裏面側である。
FIG. 1 is a development view of a
図1に示すように、本実施形態による半導体モジュール10は、モジュール基板20と、モジュール基板20に搭載された複数の半導体チップ30によって構成される。特に限定されるものではないが、半導体チップ30はDRAM(Dynamic Random Access Memory)である。モジュール基板20は、X方向を長手方向とする矩形状の基板であり、その表裏にそれぞれ4個の半導体チップ30が搭載される。
As shown in FIG. 1, the
図1においては、モジュール基板20の第1の表層20F側に搭載された4つの半導体チップ30に符号D1F〜D4Fが付されており、モジュール基板20の第2の表層20B側に搭載された4つの半導体チップ30に符号D1B〜D4Bが付されている。これらの半導体チップ30は、いずれもX方向に配列されている。また、モジュール基板20の長辺には、複数の外部端子21がX方向に配列されている。
In FIG. 1, four
図2に示すように、半導体チップD1FとD1Bは平面視で重なる位置に搭載されている。同様に、半導体チップD2FとD2Bは平面視で重なる位置に搭載され、半導体チップD3FとD3Bは平面視で重なる位置に搭載され、半導体チップD4FとD4Bは平面視で重なる位置に搭載されている。これらの半導体チップは、互いに同じ構成を有するDRAMであるため、表裏に位置する2つの半導体チップ(例えばD1FとD1B)の端子配列は、互いに鏡像となる。尚、半導体チップ30がDRAMである場合、端子の種類としては、データの入出力を行うデータ入出力端子、コマンドアドレス信号が入力される信号入力端子、電源が供給される電源端子などが含まれる。
As shown in FIG. 2, the semiconductor chips D1F and D1B are mounted at positions that overlap in a plan view. Similarly, the semiconductor chips D2F and D2B are mounted at positions overlapping in plan view, the semiconductor chips D3F and D3B are mounted at positions overlapping in plan view, and the semiconductor chips D4F and D4B are mounted at positions overlapping in plan view. Since these semiconductor chips are DRAMs having the same configuration, the terminal arrays of two semiconductor chips (for example, D1F and D1B) located on the front and back are mirror images of each other. When the
複数の外部端子21は、コマンドアドレス信号CAが入力されるコマンドアドレス端子21CAと、データDQの入出力を行うデータ端子21DQが含まれる。図3に示すように、コマンドアドレス端子21CAを介して入力されたコマンドアドレス信号CAは、複数の半導体チップ30に対してフライバイ形式で共通に入力される。特に限定されるものではないが、本実施形態においては、半導体チップ30とコマンドアドレス端子21CAとの間にレジスタバッファなどは設けられていない。
The plurality of
これに対し、複数の半導体チップ30から出力されるデータDQの一部又は全部は、それぞれ異なるデータ端子21DQを介して外部に出力される。同様に、外部から入力されるデータDQの一部又は全部は、それぞれ異なるデータ端子21DQを介して複数の半導体チップ30に供給される。特に限定されるものではないが、本実施形態においては、半導体チップ30とデータ端子21DQとの間にレジスタバッファなどは設けられていない。
On the other hand, part or all of the data DQ output from the plurality of
図4は、モジュール基板20の内部構造を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the internal structure of the
図4に示すように、本例によるモジュール基板20は10層の配線層を有する多層配線構造を有している。このうち、配線層L1はモジュール基板20の表面(第1の表層20F)側に位置する表層配線S1が形成される配線層であり、配線層L10はモジュール基板20の裏面(第2の表層20B)側に位置する表層配線S10が形成される配線層である。これに対し、配線層L2〜L9は、モジュール基板20の内層に設けられた内層配線S2〜S9がそれぞれ形成される配線層である。各配線層L1〜L10は、樹脂などからなる誘電体23によって互いに絶縁分離されている。
As shown in FIG. 4, the
特に限定されるものではないが、配線層L2は主にグランド配線が形成される配線層であり、配線層L3,L8は主にコマンドアドレス配線が形成される配線層であり、配線層L4,L7は主に電源配線が形成される配線層であり、配線層L5,L6は主にデータ配線が形成される配線層であり、配線層L9は主にグランド配線及び電源配線が混在して形成される配線層である。 Although not particularly limited, the wiring layer L2 is a wiring layer in which ground wiring is mainly formed, and the wiring layers L3 and L8 are wiring layers in which command address wiring is mainly formed. L7 is a wiring layer in which power supply wiring is mainly formed, wiring layers L5 and L6 are wiring layers in which data wiring is mainly formed, and wiring layer L9 is mainly formed by mixing ground wiring and power supply wiring. Wiring layer.
また、モジュール基板20にはこれを貫通する複数のスルーホールが設けられており、これらスルーホールはスルーホール導体THで埋め込まれている。各スルーホール導体THは、配線層L2〜L9に形成される内層配線S2〜S9のいずれかに接続され、その一端は配線層L1に形成された表層配線S1に接続されるか或いは解放され、他端は配線層L10に形成された表層配線S10に接続されるか或いは解放される。図4に示す例では、左側のスルーホール導体THについては配線層L3に形成された内層配線S3に接続され、右側のスルーホール導体THが配線層L8に形成された内層配線S8に接続されている。
Further, the
図5は、各半導体チップ30とコマンドアドレス配線との接続関係を説明するための模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the connection relationship between each
図5に示すように、コマンドアドレス端子21CAを介して入力されたコマンドアドレス信号CAは、複数のスタブを介して8つの半導体チップD1F〜D4F,D1B〜D4Bに共通に入力される。 As shown in FIG. 5, the command address signal CA input via the command address terminal 21CA is input in common to the eight semiconductor chips D1F to D4F and D1B to D4B via a plurality of stubs.
図5において、符号TL0が付されたスタブは表層配線S1又はS10によって構成され、そのインピーダンスは例えば40Ωに設計される。また、符号TL1_1が付されたスタブは内層配線S2〜S9によって構成され、そのインピーダンスは例えば40Ωに設計される。さらに、符号TL1_2,TL3_1,TL3_2,TL3_3,TL4が付されたスタブは内層配線S2〜S9によって構成され、そのインピーダンスは例えば55Ωに設計される。符号TL2_1が付されたスタブは表層配線S1によって構成され、そのインピーダンスは例えば55Ωに設計される。符号TL2_2が付されたスタブは表層配線S10によって構成され、そのインピーダンスは例えば55Ωに設計される。 In FIG. 5, the stub to which reference sign TL0 is attached is constituted by the surface layer wiring S1 or S10, and its impedance is designed to be 40Ω, for example. The stub labeled TL1_1 is constituted by the inner layer wirings S2 to S9, and the impedance is designed to be 40Ω, for example. Furthermore, stubs to which reference signs TL1_2, TL3_1, TL3_2, TL3_3, and TL4 are provided are configured by inner layer wirings S2 to S9, and the impedance is designed to be 55Ω, for example. The stub labeled TL2_1 is constituted by the surface layer wiring S1, and its impedance is designed to be 55Ω, for example. The stub labeled TL2_2 is constituted by the surface layer wiring S10, and its impedance is designed to be 55Ω, for example.
そして、スタブTL4の一端は、スルーホール導体TH及びスタブTL5を介して終端抵抗器RTに接続される。スタブTL5は表層配線S1又はS10によって構成され、そのインピーダンスは例えば55Ωに設計される。 One end of the stub TL4 is connected to the termination resistor RT through the through-hole conductor TH and the stub TL5. The stub TL5 is configured by the surface layer wiring S1 or S10, and its impedance is designed to be 55Ω, for example.
図5に示すように、平面視で表裏に位置する2つの半導体チップ(例えばD1FとD1B)へ入力される同一のコマンドアドレス信号CAは、互いに異なるスルーホール導体THを介して伝送される。例えば、スタブTL1_2を通過したコマンドアドレス信号CAは、スルーホール導体TH1を介し、表層配線S1からなるスタブTL2_1に供給され、半導体チップD1Fに入力される。これに対し、半導体チップD1Fの裏面に位置する半導体チップD1Bに入力されるコマンドアドレス信号CAは、スルーホール導体TH1とは異なる別のスルーホール導体TH2を介して供給される。具体的には、スタブTL3_1を通過したコマンドアドレス信号CAは、スルーホール導体TH2を介し、表層配線S10からなるスタブTL2_2に供給され、半導体チップD1Bに入力される。 As shown in FIG. 5, the same command address signal CA input to two semiconductor chips (for example, D1F and D1B) positioned on the front and back in plan view is transmitted through different through-hole conductors TH. For example, the command address signal CA that has passed through the stub TL1_2 is supplied to the stub TL2_1 including the surface layer wiring S1 through the through-hole conductor TH1, and is input to the semiconductor chip D1F. On the other hand, the command address signal CA input to the semiconductor chip D1B located on the back surface of the semiconductor chip D1F is supplied via another through-hole conductor TH2 different from the through-hole conductor TH1. Specifically, the command address signal CA that has passed through the stub TL3_1 is supplied to the stub TL2_2 including the surface layer wiring S10 via the through-hole conductor TH2, and is input to the semiconductor chip D1B.
平面視で表裏に位置する他の一対の半導体チップについても同様であり、互いに異なるスルーホール導体THを介して同じコマンドアドレス信号CAが入力される。 The same applies to the other pair of semiconductor chips positioned on the front and back in plan view, and the same command address signal CA is input through different through-hole conductors TH.
図6は、半導体チップD1F,D1Bとスルーホール導体TH1,TH2との接続関係を説明するための模式的な断面図である。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the connection relationship between the semiconductor chips D1F and D1B and the through-hole conductors TH1 and TH2.
図6に示す例では、内層配線によって構成されるスタブTL1_2がスルーホール導体TH1に接続され、スルーホール導体TH1の一端がスタブTL2_1に接続されている。スルーホール導体TH1の他端(第2の表層20B側の端部)は解放されている。スタブTL2_1は、第1の表層20Fに設けられた表層配線S1によって構成され、半導体チップD1Fに設けられた信号入力端子31に接続されている。これにより、スタブTL1_2を介して供給されるコマンドアドレス信号CAは、スルーホール導体TH1及びスタブTL2_1を介して信号入力端子31に入力される。
In the example shown in FIG. 6, the stub TL1_2 constituted by the inner layer wiring is connected to the through-hole conductor TH1, and one end of the through-hole conductor TH1 is connected to the stub TL2_1. The other end of the through-hole conductor TH1 (the end on the
さらに、スルーホール導体TH1はスタブTL3_1を介して別のスルーホール導体TH2に接続される。図6に示す例では、スタブTL1_2とスタブTL3_1が同じ配線層に位置しているが、本発明がこれに限定されるものではなく、後述する図11に示すように、スタブTL1_2とスタブTL3_1が互いに異なる配線層に位置しても構わない。 Furthermore, the through-hole conductor TH1 is connected to another through-hole conductor TH2 via the stub TL3_1. In the example shown in FIG. 6, the stub TL1_2 and the stub TL3_1 are located in the same wiring layer, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 11 described later, the stub TL1_2 and the stub TL3_1 They may be located in different wiring layers.
スルーホール導体TH2の一端は、スタブTL2_2に接続されている。スルーホール導体TH2の他端(第1の表層20F側の端部)は解放されている。スタブTL2_2は、第2の表層20Bに設けられた表層配線S10によって構成され、半導体チップD1Bに設けられた信号入力端子32に接続されている。これにより、スタブTL1_2を介して供給されるコマンドアドレス信号CAは、スルーホール導体TH1、スタブTL3_1、スルーホール導体TH2及びスタブTL2_2を介して信号入力端子32に入力される。
One end of the through-hole conductor TH2 is connected to the stub TL2_2. The other end of the through-hole conductor TH2 (the end on the
このように、本実施形態においては、表裏に位置する2つの半導体チップD1F,D1Bに入力すべき同一のコマンドアドレス信号CAが互いに異なるスルーホール導体TH1,TH2を介して入力される。これにより、1ランク品のように、表裏に位置する2つの半導体チップが同時に選択される場合であっても、表層配線の長さを短くすることが可能となる。また、モジュール基板20の一方の表層20Fに形成する表層配線の長さと、モジュール基板20の他方の表層20Bに形成する表層配線の長さの差についても小さくすることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the same command address signal CA to be input to the two semiconductor chips D1F and D1B located on the front and back sides is input via the different through-hole conductors TH1 and TH2. As a result, even when two semiconductor chips located on the front and back sides are selected at the same time as in a one-rank product, the length of the surface wiring can be shortened. In addition, the difference between the length of the surface wiring formed on one
図7は第1の参考例による断面図であり、2ランク品である場合を示している。 FIG. 7 is a cross-sectional view according to the first reference example, and shows a case of a two-rank product.
図7に示す例では、スタブTL1_2がスルーホール導体TH1に接続され、スタブTL1_3がスルーホール導体TH2に接続されている。スタブTL1_2はコマンドアドレス信号CA1を伝送する内層配線であり、スタブTL1_3はコマンドアドレス信号CA2を伝送する内層配線である。 In the example shown in FIG. 7, the stub TL1_2 is connected to the through-hole conductor TH1, and the stub TL1_3 is connected to the through-hole conductor TH2. The stub TL1_2 is an inner layer wiring that transmits the command address signal CA1, and the stub TL1_3 is an inner layer wiring that transmits the command address signal CA2.
スルーホール導体TH1の端部のうち、第1の表層20F側の端部は表層配線S1からなるスタブTL2_1に接続され、第2の表層20B側の端部は表層配線S10からなるスタブTL2_4に接続される。スタブTL2_1は半導体チップD1Fの信号入力端子31に接続され、スタブTL2_4は半導体チップD1Bの信号入力端子34に接続される。これにより、コマンドアドレス信号CA1は、半導体チップD1Fの信号入力端子31及び半導体チップD1Bの信号入力端子34に共通に入力されることになる。
Of the end portions of the through-hole conductor TH1, the end portion on the
スルーホール導体TH2の端部のうち、第1の表層20F側の端部は表層配線S1からなるスタブTL2_3に接続され、第2の表層20B側の端部は表層配線S10からなるスタブTL2_2に接続される。スタブTL2_3は半導体チップD1Fの信号入力端子33に接続され、スタブTL2_2は半導体チップD1Bの信号入力端子32に接続される。これにより、コマンドアドレス信号CA2は、半導体チップD1Fの信号入力端子33及び半導体チップD1Bの信号入力端子32に共通に入力されることになる。
Of the end portions of the through-hole conductor TH2, the end portion on the
ここで、半導体チップD1Fと半導体チップD1Bは同一の構成を有する半導体チップであることから、端子レイアウトは互いに鏡像となる。具体的には、信号入力端子31と信号入力端子32が互いに同一機能を有する端子であり、信号入力端子33と信号入力端子34が互いに同一機能を有する端子である。したがって、半導体チップD1Fを選択する場合と半導体チップD1Bを選択する場合とで、コマンドアドレス信号CA1,CA2のミラーリング処理を行えば、信号入力端子31,32に同じ信号を入力することができ、信号入力端子33,34に同じ信号を入力することができる。
Here, since the semiconductor chip D1F and the semiconductor chip D1B are semiconductor chips having the same configuration, the terminal layouts are mirror images of each other. Specifically, the
図8は、図7に示す2ランク品におけるスルーホール導体と端子の位置関係を説明するための模式的な平面図であり、半導体チップD1F側から透過的に見た構成を示している。 FIG. 8 is a schematic plan view for explaining the positional relationship between the through-hole conductor and the terminal in the two-rank product shown in FIG. 7, and shows a configuration seen transparently from the semiconductor chip D1F side.
図8に示す例では、信号入力端子31,34が平面視で同一位置に存在し、信号入力端子33,32が平面視で同一位置に存在している。この場合、信号入力端子31,34の近傍にスルーホール導体TH1を形成し、信号入力端子33,32の近傍にスルーホール導体TH2を形成することにより、スタブTL2_1〜TL2_4の配線長を短くできることが分かる。このような構成を採ることができるのは、上述の通り、2ランク品においては信号のミラーリング処理が可能だからである。
In the example shown in FIG. 8, the
しかしながら、信号のミラーリング処理を行うことができない1ランク品の場合、表裏に位置する2つの半導体チップD1F,D1Bに入力すべき1つの信号につき1つのスルーホール導体THを割り当てると、表層配線が長くなるとともに、配線長の差が大きくなってしまう。 However, in the case of a one-rank product that cannot perform signal mirroring, if one through-hole conductor TH is assigned to one signal to be input to the two semiconductor chips D1F and D1B located on the front and back sides, the surface wiring becomes long. At the same time, the difference in wiring length increases.
図9は、第2の参考例である1ランク品におけるスルーホール導体と端子の位置関係を説明するための模式的な平面図であり、半導体チップD1F側から透過的に見た構成を示している。 FIG. 9 is a schematic plan view for explaining the positional relationship between the through-hole conductor and the terminal in the first rank product as the second reference example, and shows a configuration seen transparently from the semiconductor chip D1F side. Yes.
図9に示すように、1ランク品において2つの半導体チップD1F,D1Bに入力すべき同じ信号に同じスルーホール導体THを割り当てると、表層配線の長さを短縮することが困難となる。例えば、図9に示す例のように、信号入力端子31の近傍にスルーホール導体THを形成した場合、スタブTL2_1の配線長については短縮することができるものの、スタブTL2_2の配線長が非常に長くなってしまう。また、スタブTL2_1とスタブTL2_2の配線長差も大きくなってしまう。
As shown in FIG. 9, when the same through-hole conductor TH is assigned to the same signal to be input to the two semiconductor chips D1F and D1B in the one-rank product, it is difficult to reduce the length of the surface wiring. For example, when the through-hole conductor TH is formed in the vicinity of the
これに対し、本実施形態においては、2つの半導体チップD1F,D1Bに入力すべき同じ信号に別のスルーホール導体TH1,TH2を割り当てていることから、1ランク品における上記の問題を解決することが可能となる。 On the other hand, in the present embodiment, since different through-hole conductors TH1 and TH2 are assigned to the same signal to be input to the two semiconductor chips D1F and D1B, the above-described problem in the one-rank product is solved. Is possible.
図10は、本実施形態におけるスルーホール導体と端子の位置関係を説明するための模式的な平面図であり、半導体チップD1F側から透過的に見た構成を示している。 FIG. 10 is a schematic plan view for explaining the positional relationship between the through-hole conductor and the terminal in the present embodiment, and shows a configuration transparently viewed from the semiconductor chip D1F side.
図10に示すように、本実施形態においては、信号入力端子31の近傍にスルーホール導体TH1を形成し、信号入力端子32の近傍にスルーホール導体TH2を形成している。このため、スタブTL2_1及びスタブTL2_2の長さを短縮することができるとともに、両者の配線長差を小さくすることが可能となる。これにより、1ランク品における上記の問題を解決することが可能となる。
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the through-hole conductor TH <b> 1 is formed in the vicinity of the
但し、本実施形態においては、表裏に位置する2つの半導体チップに対して、同じコマンドアドレス信号CAを互いに異なるスルーホール導体THを介して入力することから、信号の伝達条件に僅かな差が生じることがある。 However, in this embodiment, since the same command address signal CA is input to the two semiconductor chips located on the front and back sides through different through-hole conductors TH, there is a slight difference in signal transmission conditions. Sometimes.
具体的には、図11に示す構成の場合、スタブTL1_2から供給されるコマンドアドレス信号CAは、2つに分岐して半導体チップD1F,D1Bに入力される。ここで、半導体チップD1Fに入力されるコマンドアドレス信号CAの伝送経路の補償長(Compensated Length)に着目すると、スルーホール導体TH1を経由する第1の成分CL1(スタブTL3_1の直前の配線層(図11の例ではスタブTL1_2)からスタブTL2_1までの補償長)と、表層配線であるスタブTL2_1を経由する第2の成分CL2が含まれることが分かる。つまり、分岐点から半導体チップD1Fまでの伝送経路の補償長をCLFとすると、
CLF=CL1+CL2
で表すことができる。
Specifically, in the configuration shown in FIG. 11, the command address signal CA supplied from the stub TL1_2 is branched into two and input to the semiconductor chips D1F and D1B. Here, when attention is paid to the compensated length of the transmission path of the command address signal CA input to the semiconductor chip D1F, the first component CL1 (wiring layer immediately before the stub TL3_1 (FIG. 3) passing through the through-hole conductor TH1). 11 shows that the compensation length from the stub TL1_2) to the stub TL2_1) and the second component CL2 passing through the stub TL2_1 which is the surface layer wiring are included. In other words, if the compensation length of the transmission path from the branch point to the semiconductor chip D1F is CLF,
CLF = CL1 + CL2
Can be expressed as
これに対し、半導体チップD1Bに入力されるコマンドアドレス信号CAの伝送経路の補償長に着目すると、スルーホール導体TH1を経由する第3の成分CL3(スタブTL3_1の直前の配線層(図11の例ではスタブTL1_2)からスタブTL3_1までの補償長)と、内層配線であるスタブTL3_1を経由する第4の成分CL4と、スルーホール導体TH2を経由する第5の成分CL5(スタブTL3_1の直前の配線層(図11の例ではスタブTL1_2)からスタブTL2_2までの補償長)と、表層配線であるスタブTL2_2を経由する第6の成分CL6が含まれることが分かる。つまり、分岐点から半導体チップD1Bまでの伝送経路の補償長をCLBとすると、
CLB=CL3+CL4+CL5+CL6
で表すことができる。
On the other hand, paying attention to the compensation length of the transmission path of the command address signal CA input to the semiconductor chip D1B, the third component CL3 (wiring layer immediately before the stub TL3_1 (example of FIG. 11) passing through the through-hole conductor TH1. Then, the compensation length from the stub TL1_2) to the stub TL3_1), the fourth component CL4 passing through the inner layer wiring stub TL3_1, and the fifth component CL5 passing through the through-hole conductor TH2 (wiring layer immediately before the stub TL3_1) (Compensation length from the stub TL1_2 in the example of FIG. 11) to the stub TL2_2) and the sixth component CL6 passing through the stub TL2_2 that is the surface layer wiring are included. That is, assuming that the compensation length of the transmission path from the branch point to the semiconductor chip D1B is CLB,
CLB = CL3 + CL4 + CL5 + CL6
Can be expressed as
そして、CLFとCLBの差が両者の伝達条件の差になるため、この差を2αとすると、
2α=CLB−CLF
となる。このため、補償長CLFを基準として半導体モジュールを設計すると、第2の表層20Bに搭載された半導体チップD1Bに入力されるコマンドアドレス信号CAには2αに相当する遅れが生じる。逆に、補償長CLBを基準として設計すると、第1の表層20Fに搭載された半導体チップD1Fに入力されるコマンドアドレス信号CAには2αに相当する進みが生じる。
And since the difference between CLF and CLB is the difference between the transmission conditions of both, if this difference is 2α,
2α = CLB-CLF
It becomes. For this reason, when a semiconductor module is designed based on the compensation length CLF, a delay corresponding to 2α occurs in the command address signal CA input to the semiconductor chip D1B mounted on the
この点を考慮して、本実施形態においては、第1の表層20Fに搭載された半導体チップD1Fについては、コマンドアドレス配線の補償長をCLD1Fとした場合、この補償長を
CLD1F−α
として設計し、第2の表層20Bに搭載された半導体チップD1Bについては、コマンドアドレス配線の補償長をCLD1Bとした場合、この補償長を
CLD1B+α
として設計する。
Considering this point, in the present embodiment, for the semiconductor chip D1F mounted on the
For the semiconductor chip D1B mounted on the
Design as.
なお、上記の例は、第1の表層20Fに搭載された半導体チップD1Fが前方のスルーホール導体TH1を用い、第2の表層20Bに搭載された半導体チップD1Bが後方のスルーホール導体TH2を用いる場合であるが、コマンドアドレス信号CAによっては、図12に示すように使用するスルーホール導体THが逆となる。この場合、第1の表層20Fに搭載された半導体チップD1Fについては、補償長を
CLD1F+α
として設計し、第2の表層20Bに搭載された半導体チップD1Bについては、補償長を
CLD1B−α
として設計すればよい。
In the above example, the semiconductor chip D1F mounted on the
For the semiconductor chip D1B mounted on the
Design as
そして、実際の設計においては、スタブTL1_2の長さを調整することにより、コマンドアドレス配線の全体の補償長を最適化することができる。 In the actual design, the overall compensation length of the command address wiring can be optimized by adjusting the length of the stub TL1_2.
図13は、補償長CLFを基準として設計した場合のコマンドアドレス信号CAのアイパターンを示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing an eye pattern of the command address signal CA when designed based on the compensation length CLF.
図13に示すように、補償長CLFを基準として設計すると、第1の表層20Fに搭載された半導体チップD1F〜D4Fに入力されるコマンドアドレス信号CAについては良好な信号品質が得られているのに対し、第2の表層20Bに搭載された半導体チップD1B〜D4Bに入力されるコマンドアドレス信号CAについてはアイパターンが大きく2つに分離してしまう。
As shown in FIG. 13, when designed based on the compensation length CLF, good signal quality is obtained for the command address signal CA input to the semiconductor chips D1F to D4F mounted on the
アイパターンが大きく2つに分離するのは、先に半導体チップD1F〜D4Fに入力されるコマンドアドレス信号CAについては、半導体チップD1B〜D4Bへの入力タイミングが遅れる一方、あとから半導体チップD1F〜D4Fに入力されるコマンドアドレス信号CAについては、半導体チップD1B〜D4Bへの入力タイミングが進んでしまうからである。 The eye pattern is largely separated into two because the input timing to the semiconductor chips D1B to D4B is delayed with respect to the command address signal CA input to the semiconductor chips D1F to D4F first, but later the semiconductor chips D1F to D4F. This is because the input timing to the semiconductor chips D1B to D4B is advanced with respect to the command address signal CA input to.
図14は、補正値αの値を考慮して設計した場合のコマンドアドレス信号CAのアイパターンを示す図である。 FIG. 14 is a diagram showing an eye pattern of the command address signal CA when designed in consideration of the correction value α.
図14に示すように、αの値を考慮して設計すると、第1の表層20Fに搭載された半導体チップD1F〜D4Fに入力されるコマンドアドレス信号CAと、第2の表層20Bに搭載された半導体チップD1B〜D4Bに入力されるコマンドアドレス信号CAのいずれについても、アイパターンが2つに分離する。
As shown in FIG. 14, when designed in consideration of the value of α, the command address signal CA input to the semiconductor chips D1F to D4F mounted on the
これは、先に半導体チップD1F〜D4F又はD1B〜D4Bに入力されるコマンドアドレス信号CAについてはα分だけ入力タイミングが早くなり、あとから半導体チップD1F〜D4F又はD1B〜D4Bに入力されるコマンドアドレス信号CAについてはα分だけ入力タイミングが遅れるからである。したがって、いずれの半導体チップに入力されるコマンドアドレス信号CAもα分の誤差が生じるため、アイパターンが2つに分離する。しかしながら、その分離幅は図13に示したケースの半分であり、且つ、全ての半導体チップ30に対して分離幅が均等となることから、全体として高い信号品質を確保することが可能となる。 This is because the input timing of the command address signal CA input to the semiconductor chips D1F to D4F or D1B to D4B first is advanced by α, and the command address input to the semiconductor chips D1F to D4F or D1B to D4B later. This is because the input timing of the signal CA is delayed by α. Therefore, since the command address signal CA input to any semiconductor chip has an error of α, the eye pattern is separated into two. However, the separation width is half that of the case shown in FIG. 13 and the separation width is uniform for all the semiconductor chips 30, so that it is possible to ensure high signal quality as a whole.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
10 半導体モジュール
20 モジュール基板
20B 第1の表層(オモテ面)
20F 第2の表層(ウラ面)
21 外部端子
21CA コマンドアドレス端子
21DQ データ端子
23 誘電体
30 半導体チップ
31〜34 信号入力端子
CA コマンドアドレス信号
CL1 第1の成分
CL2 第2の成分
CL3 第3の成分
CL4 第4の成分
CL5 第5の成分
CL6 第6の成分
D1F〜D4F,D1B〜D4B 半導体チップ
L1〜L10 各配線層
RT 終端抵抗器
S1,S10 表層配線
S2〜S9 内層配線
TH,TH1,TH2 スルーホール導体
TL スタブ
10
20F 2nd surface layer (back surface)
21 External terminal 21CA Command address terminal
Claims (9)
前記モジュール基板の前記第1の表層に搭載され、第1の信号入力端子を有する第1の半導体チップと、
前記モジュール基板の前記第2の表層に搭載され、第2の信号入力端子を有する第2の半導体チップと、
前記モジュール基板の前記第1の表層に設けられ、一端が前記第1の半導体チップの前記第1の信号入力端子に接続された第1の表層配線と、
前記モジュール基板の前記第2の表層に設けられ、一端が前記第2の半導体チップの前記第2の信号入力端子に接続された第2の表層配線と、
前記モジュール基板の前記内層に設けられた少なくとも一つの内層配線と、
前記内層配線と前記第1の表層配線の他端を接続する第1のスルーホール導体と、
前記内層配線と前記第2の表層配線の他端を接続する第2のスルーホール導体と、を備えることを特徴とする半導体モジュール。 A module substrate having a first surface layer, a second surface layer located on the opposite side of the first surface layer, and an inner layer located between the first and second surface layers;
A first semiconductor chip mounted on the first surface layer of the module substrate and having a first signal input terminal;
A second semiconductor chip mounted on the second surface layer of the module substrate and having a second signal input terminal;
A first surface layer wiring provided on the first surface layer of the module substrate and having one end connected to the first signal input terminal of the first semiconductor chip;
A second surface layer wiring provided on the second surface layer of the module substrate and having one end connected to the second signal input terminal of the second semiconductor chip;
At least one inner layer wiring provided in the inner layer of the module substrate;
A first through-hole conductor connecting the inner layer wiring and the other end of the first surface layer wiring;
A semiconductor module comprising: the inner layer wiring; and a second through-hole conductor connecting the other end of the second surface layer wiring.
前記第1の内層配線から前記第1の半導体チップの前記第1の信号入力端子までの第1の補償長と、前記第1の内層配線から前記第2の半導体チップの前記第2の信号入力端子までの第2の補償長とを算出し、
前記第1及び第2の補償長に基づいて、前記第1の半導体チップに対する前記第1の内層配線の第3の補償長と、前記第2の半導体チップに対する前記第1の内層配線の第4の補償長を補正し、
前記第3及び第4の補償長に基づいて、前記第1の内層配線の長さを決定する、半導体モジュールの設計方法。 A method for designing a semiconductor module according to claim 4 or 5,
A first compensation length from the first inner layer wiring to the first signal input terminal of the first semiconductor chip, and the second signal input of the second semiconductor chip from the first inner layer wiring. Calculate the second compensation length to the terminal,
Based on the first and second compensation lengths, a third compensation length of the first inner layer wiring for the first semiconductor chip and a fourth compensation length of the first inner layer wiring for the second semiconductor chip. Correct the compensation length of
A method for designing a semiconductor module, wherein a length of the first inner layer wiring is determined based on the third and fourth compensation lengths.
前記第2の補償長は、前記第1の内層配線から前記第2の内層配線までの補償長である第3の成分と、前記第2の内層配線の補償長である第4の成分と、前記第2の内層配線から前記第2の表層配線までの補償長である第5の成分と、前記第2の表層配線の補償長である第6の成分を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の半導体モジュールの設計方法。 The first compensation length includes a first component that is a compensation length from the first inner layer wiring to the first surface layer wiring, and a second component that is a compensation length of the first surface layer wiring. ,
The second compensation length is a third component that is a compensation length from the first inner layer wiring to the second inner layer wiring, and a fourth component that is a compensation length of the second inner layer wiring. 7. A fifth component that is a compensation length from the second inner layer wiring to the second surface layer wiring and a sixth component that is a compensation length of the second surface layer wiring are included. Or a method for designing a semiconductor module according to 7;
前記補正は、前記第3の補償長に前記補正値を加算し、前記第4の補償長から前記補正値を減算することにより行うことを特徴とする請求項8に記載の半導体モジュールの設計方法。 Calculating a correction value that is half the value obtained by subtracting the sum of the first and second components from the sum of the third, fourth, fifth and sixth components;
9. The method of designing a semiconductor module according to claim 8, wherein the correction is performed by adding the correction value to the third compensation length and subtracting the correction value from the fourth compensation length. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015014085A JP2016139714A (en) | 2015-01-28 | 2015-01-28 | Semiconductor module and method for designing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015014085A JP2016139714A (en) | 2015-01-28 | 2015-01-28 | Semiconductor module and method for designing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016139714A true JP2016139714A (en) | 2016-08-04 |
Family
ID=56558494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015014085A Pending JP2016139714A (en) | 2015-01-28 | 2015-01-28 | Semiconductor module and method for designing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016139714A (en) |
-
2015
- 2015-01-28 JP JP2015014085A patent/JP2016139714A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120250264A1 (en) | Memory module having memory chip and register buffer | |
JP2007525769A (en) | Interchangeable connection array for double-sided DIMM placement | |
JP2010152522A (en) | Memory module and layout method for the same | |
WO2014077154A1 (en) | Semiconductor device | |
US9076500B2 (en) | Memory module including plural memory devices and data register buffer | |
JP2013114416A (en) | Memory module | |
JP6434870B2 (en) | Electronic equipment | |
JP4723178B2 (en) | Memory system and memory module | |
KR20200110608A (en) | Vfet standard cell architecture with improved contact and super via | |
US10199363B2 (en) | Semiconductor memory device including output buffer | |
US20160205767A1 (en) | Novel high speed signal routing topology for better signal quality | |
US8441872B2 (en) | Memory controller with adjustable width strobe interface | |
US9570122B2 (en) | Device having multiple switching buffers for data paths controlled based on IO configuration modes | |
US10199077B2 (en) | Memory arrangement | |
US10536127B2 (en) | Signal channel for reducing crosstalk noise, module substrate and memory module including the same | |
US20150371698A1 (en) | Printed circuit board, and printed wiring board | |
JP2011061090A (en) | Semiconductor device and semiconductor package with the same | |
JP2016139714A (en) | Semiconductor module and method for designing the same | |
JP2016004896A (en) | Semiconductor device | |
CN107845393B (en) | DDR signal wiring board, printed circuit board, and electronic device | |
JP2012099714A (en) | Semiconductor chip and semiconductor device having the same | |
US20130329390A1 (en) | Semiconductor devices | |
US8174907B2 (en) | Semiconductor device having data input/output unit connected to bus line | |
US9520176B2 (en) | Semiconductor memory device including power supply line | |
JP2006216956A (en) | Memory module with wiring structure |