JP2919249B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JP2919249B2 JP2919249B2 JP5280993A JP28099393A JP2919249B2 JP 2919249 B2 JP2919249 B2 JP 2919249B2 JP 5280993 A JP5280993 A JP 5280993A JP 28099393 A JP28099393 A JP 28099393A JP 2919249 B2 JP2919249 B2 JP 2919249B2
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- Japan
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- cell
- cells
- integrated circuit
- semiconductor integrated
- circuit device
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路装置に関
し、特にマルチチップモジュール上に搭載する半導体集
積回路装置に関する。
し、特にマルチチップモジュール上に搭載する半導体集
積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置のレイアウトにおい
て、保持機能セルの配置位置はチップ内部のタイミング
制約を保証できるよう決定される。例えばクロック信号
のディレイ最短化およびバラツキ低減に関するものとし
て、フリップフロップセル(以下F/Fセルと称す)に
分配されるクロック配線を最短にかつバラツキの少ない
ものとするためにクロックディストリビュータセル(以
下C/Dセルと称す)を有するF/Fセル列をチップ内
部に固定配置することにより超高速のチップ内部のタイ
ミング制約を保証したものがある(特開昭63−304
641号公報を参照)。
て、保持機能セルの配置位置はチップ内部のタイミング
制約を保証できるよう決定される。例えばクロック信号
のディレイ最短化およびバラツキ低減に関するものとし
て、フリップフロップセル(以下F/Fセルと称す)に
分配されるクロック配線を最短にかつバラツキの少ない
ものとするためにクロックディストリビュータセル(以
下C/Dセルと称す)を有するF/Fセル列をチップ内
部に固定配置することにより超高速のチップ内部のタイ
ミング制約を保証したものがある(特開昭63−304
641号公報を参照)。
【0003】近年、システムの高速化を目的に半導体チ
ップ間の動作を高速化する手法として、複数のチップを
1つのモジュール上に搭載したマルチチップモジュール
(以下MCMと称す)技術が注目されるようになった。
このマルチチップモジュール上では半導体チップ間の配
線の配線長を従来に比べ格段に短くできるため半導体チ
ップ間動作の高速化が可能となってきた。
ップ間の動作を高速化する手法として、複数のチップを
1つのモジュール上に搭載したマルチチップモジュール
(以下MCMと称す)技術が注目されるようになった。
このマルチチップモジュール上では半導体チップ間の配
線の配線長を従来に比べ格段に短くできるため半導体チ
ップ間動作の高速化が可能となってきた。
【0004】半導体集積回路装置の基本的なインターフ
ェイスの回路図である図4およびその平面配置構成を示
す図3のそれぞれを参照すると、従来のF/Fセルはイ
ンターフェイスセル(以下I/Oセルと称す)に対し任
意の位置に配置されているためLSI1内の配線L1
(FF1→BF0;F/Fセル、出力バッファ間配線)
およびLSI2内の配線L2(BFI→2;入力バッフ
ァ、F/Fセル間配線)のそれぞれの配線長は、非常に
長くかつバラツキの大きいものであった。この配線(L
1,L2)は図3に記載される配線34に対応してい
る。この冗長な配線L1およびL2の配線遅延のため、
半導体チップ間のタイミングが厳しく制約される。この
半導体チップ間のインターフェイスのタイミング制約は
F/Fのセットアップタイム(Tsetup)で規程さ
れるが、システムの動作周波数の上限を決定するのはセ
ットアップタイム(Tsetup)に関する制約であり
(1)式で表される。
ェイスの回路図である図4およびその平面配置構成を示
す図3のそれぞれを参照すると、従来のF/Fセルはイ
ンターフェイスセル(以下I/Oセルと称す)に対し任
意の位置に配置されているためLSI1内の配線L1
(FF1→BF0;F/Fセル、出力バッファ間配線)
およびLSI2内の配線L2(BFI→2;入力バッフ
ァ、F/Fセル間配線)のそれぞれの配線長は、非常に
長くかつバラツキの大きいものであった。この配線(L
1,L2)は図3に記載される配線34に対応してい
る。この冗長な配線L1およびL2の配線遅延のため、
半導体チップ間のタイミングが厳しく制約される。この
半導体チップ間のインターフェイスのタイミング制約は
F/Fのセットアップタイム(Tsetup)で規程さ
れるが、システムの動作周波数の上限を決定するのはセ
ットアップタイム(Tsetup)に関する制約であり
(1)式で表される。
【0005】 Tsetup<Tsys=(Tcir+t1+tmcm+tskew+tno ise) (1) ここでTsysはシステムの動作周期(1/動作周波
数)、tcirはインターフェイスセル(BFO,BF
I)の回路遅延、t1は配線L1,L2による配線遅
延、tmcmはチップ間を配線するMCM上の配線によ
る配線遅延、tskewはFF1,FF2間のクロック
スキュー、tnoiseは外来ノイズによる遅延であ
る。
数)、tcirはインターフェイスセル(BFO,BF
I)の回路遅延、t1は配線L1,L2による配線遅
延、tmcmはチップ間を配線するMCM上の配線によ
る配線遅延、tskewはFF1,FF2間のクロック
スキュー、tnoiseは外来ノイズによる遅延であ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体集積回路装置のレイアウトにおいては、半導体チ
ップ間動作のタイミング制約を考慮した機能セルの配置
が行われていないためにI/Oセルに対し機能セルが任
意に配置され、I/Oセルと機能セルを接続する配線が
長くかつバラツキのあるものとなるという問題があっ
た。
半導体集積回路装置のレイアウトにおいては、半導体チ
ップ間動作のタイミング制約を考慮した機能セルの配置
が行われていないためにI/Oセルに対し機能セルが任
意に配置され、I/Oセルと機能セルを接続する配線が
長くかつバラツキのあるものとなるという問題があっ
た。
【0007】すなわち、(1)式から分かるようにF/
FセルおよびI/Oセル間配線による配線遅延が大きい
場合(1)式のタイミング制約を満たすためには、シス
テムの動作周期を大きくする、言い替えれば動作周波数
を下げざるを得ない。
FセルおよびI/Oセル間配線による配線遅延が大きい
場合(1)式のタイミング制約を満たすためには、シス
テムの動作周期を大きくする、言い替えれば動作周波数
を下げざるを得ない。
【0008】つまりシステムの高速化の実現は、従来の
F/FセルをI/Oセルに対し任意に配置した手法では
実現不可能であった。
F/FセルをI/Oセルに対し任意に配置した手法では
実現不可能であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の半導体集積回
路装置は、複数のトランジスタ素子または複数の受動素
子を所定の配線接続をして所望の論理動作をする基本セ
ルおよび前記基本セルを複数個含み所望の論理機能動作
をする複数の機能ブロックセルならびに前記基本セルお
よび前記機能ブロックセルのそれぞれの出力信号を受け
外部信号として出力しまたは外部信号を受け前記基本セ
ルおよび前記機能ブロックのそれぞれへ信号伝達するイ
ンターフェイスセルのそれぞれを半導体基板上の一主面
上に配列して成る半導体集積回路装置において、前記基
本セルおよび前記機能ブロックのそれぞれが配置された
第1の配置領域と、前記第1の配置領域を囲むようおよ
び前記第1の配置領域の前記4辺のそれぞれに沿ってお
よび前記半導体集積回路装置のチップの4辺のそれぞれ
に沿って前記インターフェイスセルの複数が配置された
第2の配置領域と、前記第1の配置領域の周辺の4辺の
それぞれの外側と前記第2の配置領域の周辺の4辺のそ
れぞれの内側とに挟まれた第3の配置領域とを備え、前
記第3の配置領域内に保持機能セルの複数個が前記イン
ターフェイスセルと隣接配置される構成である。
路装置は、複数のトランジスタ素子または複数の受動素
子を所定の配線接続をして所望の論理動作をする基本セ
ルおよび前記基本セルを複数個含み所望の論理機能動作
をする複数の機能ブロックセルならびに前記基本セルお
よび前記機能ブロックセルのそれぞれの出力信号を受け
外部信号として出力しまたは外部信号を受け前記基本セ
ルおよび前記機能ブロックのそれぞれへ信号伝達するイ
ンターフェイスセルのそれぞれを半導体基板上の一主面
上に配列して成る半導体集積回路装置において、前記基
本セルおよび前記機能ブロックのそれぞれが配置された
第1の配置領域と、前記第1の配置領域を囲むようおよ
び前記第1の配置領域の前記4辺のそれぞれに沿ってお
よび前記半導体集積回路装置のチップの4辺のそれぞれ
に沿って前記インターフェイスセルの複数が配置された
第2の配置領域と、前記第1の配置領域の周辺の4辺の
それぞれの外側と前記第2の配置領域の周辺の4辺のそ
れぞれの内側とに挟まれた第3の配置領域とを備え、前
記第3の配置領域内に保持機能セルの複数個が前記イン
ターフェイスセルと隣接配置される構成である。
【0010】また、本発明の他の半導体集積回路装置
は、複数のトランジスタ素子または複数の受動素子を所
定の配線接続をして所望の論理動作をする基本セルおよ
び前記基本セルを複数個含み所望の論理機能動作をする
複数の機能ブロックセルならびに前記基本セルおよび前
記機能ブロックセルのそれぞれの出力信号を受け外部信
号として出力しまたは外部信号を受け前記基本セルおよ
び前記機能ブロックのそれぞれへ信号伝達するインター
フェイスセルのそれぞれを半導体基板上の一主面上に配
列して成る半導体集積回路装置において、前記基本セル
および前記機能ブロックのそれぞれが配置された第1の
配置領域と前記第1の配置領域を囲むようおよび前記第
1の配置領域の前記4辺のそれぞれに沿って前記インタ
ーフェイスセルの複数が配置された第2の配置領域と前
記第1の配置領域の周辺の4辺のそれぞれの外側と前記
第2の配置領域の周辺の4辺のそれぞれの内側とに挟ま
れた領域に保持機能セルの複数個が前記インターフェイ
スセルと隣接配置される第3の配置領域とを具備するチ
ップマクロを備え、前記チップマクロが前記半導体集積
回路装置のチップ内にマトリックス状に配置される構成
である。
は、複数のトランジスタ素子または複数の受動素子を所
定の配線接続をして所望の論理動作をする基本セルおよ
び前記基本セルを複数個含み所望の論理機能動作をする
複数の機能ブロックセルならびに前記基本セルおよび前
記機能ブロックセルのそれぞれの出力信号を受け外部信
号として出力しまたは外部信号を受け前記基本セルおよ
び前記機能ブロックのそれぞれへ信号伝達するインター
フェイスセルのそれぞれを半導体基板上の一主面上に配
列して成る半導体集積回路装置において、前記基本セル
および前記機能ブロックのそれぞれが配置された第1の
配置領域と前記第1の配置領域を囲むようおよび前記第
1の配置領域の前記4辺のそれぞれに沿って前記インタ
ーフェイスセルの複数が配置された第2の配置領域と前
記第1の配置領域の周辺の4辺のそれぞれの外側と前記
第2の配置領域の周辺の4辺のそれぞれの内側とに挟ま
れた領域に保持機能セルの複数個が前記インターフェイ
スセルと隣接配置される第3の配置領域とを具備するチ
ップマクロを備え、前記チップマクロが前記半導体集積
回路装置のチップ内にマトリックス状に配置される構成
である。
【0011】
【実施例】次に、図面を参照して本発明の詳細について
説明する。
説明する。
【0012】図1は本発明の第1の実施例の半導体集積
回路装置の構成を示す模式図である。
回路装置の構成を示す模式図である。
【0013】図1を参照すると、この実施例の半導体集
積回路装置は、所望の論理動作をする基本セル(図示し
ていない)およびこれら基本セルを複数個含み所望の論
理機能動作をする複数個の機能ブロックセル5と、I/
Oセル1と、これらの機能ブロックセル5が配置された
配置領域の4辺7の外側と複数のI/Oセル1が配置さ
れた配置領域6の周辺の4辺の内側とに挟まれた配置領
域2と、この配置領域2内に配置されるF/Fセル3
と、I/Oセル1とF/Fセル3間の配線4とを有す
る。
積回路装置は、所望の論理動作をする基本セル(図示し
ていない)およびこれら基本セルを複数個含み所望の論
理機能動作をする複数個の機能ブロックセル5と、I/
Oセル1と、これらの機能ブロックセル5が配置された
配置領域の4辺7の外側と複数のI/Oセル1が配置さ
れた配置領域6の周辺の4辺の内側とに挟まれた配置領
域2と、この配置領域2内に配置されるF/Fセル3
と、I/Oセル1とF/Fセル3間の配線4とを有す
る。
【0014】本実施例はI/Oセル1がチップ周辺に配
置された標準的な半導体チップ構成である。本構成で
は、F/Fセル3はI/Oセル1に隣接するよう半導体
チップ周辺に配置される。
置された標準的な半導体チップ構成である。本構成で
は、F/Fセル3はI/Oセル1に隣接するよう半導体
チップ周辺に配置される。
【0015】この実施例をチップサイズ17.5mm
□,搭載ゲート数80Kゲートの半導体集積回路装置に
適用した結果、従来例ではF/FセルおよびI/Oセル
間配線が最大4000μm,最小200μmと長くかつ
バラツキがあったのに対し、本実施例ではともに100
μm程度におさまっている。この結果より、システムの
動作周波数の上限は(1)式を用いて次のように計算さ
れる。
□,搭載ゲート数80Kゲートの半導体集積回路装置に
適用した結果、従来例ではF/FセルおよびI/Oセル
間配線が最大4000μm,最小200μmと長くかつ
バラツキがあったのに対し、本実施例ではともに100
μm程度におさまっている。この結果より、システムの
動作周波数の上限は(1)式を用いて次のように計算さ
れる。
【0016】すなわち、超高速の半導体集積回路装置の
場合、Tsetup=50ps,tcir=551p
s,tmcm=792ps,tnoise=400p
s,tskew=290ps程度であり、またF/Fセ
ルおよびI/Oセル間の配線による配線遅延は5ps/
100μm程度である。
場合、Tsetup=50ps,tcir=551p
s,tmcm=792ps,tnoise=400p
s,tskew=290ps程度であり、またF/Fセ
ルおよびI/Oセル間の配線による配線遅延は5ps/
100μm程度である。
【0017】これより(1)式を見たすシステムの最大
動作周波数は、従来例では434MHzであるのに対し
本実施例では474MHzとなり、40MHzものシス
テムの高速動作が実現できることがわかる。
動作周波数は、従来例では434MHzであるのに対し
本実施例では474MHzとなり、40MHzものシス
テムの高速動作が実現できることがわかる。
【0018】次に、本発明の第2の実施例の半導体装置
について説明する。
について説明する。
【0019】図2を参照すると、この実施例は超多ピン
を有する半導体集積回路装置での例であり、この実施例
の半導体装置は、I/Oセル21が半導体チップ周辺の
配置領域26のみならず半導体チップ内部にも配置され
た構成となっている。本構成においても、F/Fセル2
3はI/Oセル21に隣接するよう半導体チップ内部配
置領域22に配置されている。
を有する半導体集積回路装置での例であり、この実施例
の半導体装置は、I/Oセル21が半導体チップ周辺の
配置領域26のみならず半導体チップ内部にも配置され
た構成となっている。本構成においても、F/Fセル2
3はI/Oセル21に隣接するよう半導体チップ内部配
置領域22に配置されている。
【0020】この第2の実施例を第1の実施例と同様
に、チップサイズ17.5mm□,搭載ゲート数80K
ゲートの半導体集積回路装置に適用した結果、システム
の動作周波数の上限は(1)式を用いて次のように計算
される。
に、チップサイズ17.5mm□,搭載ゲート数80K
ゲートの半導体集積回路装置に適用した結果、システム
の動作周波数の上限は(1)式を用いて次のように計算
される。
【0021】超高速の半導体集積回路装置の場合、Ts
etup=50ps,tcir=551ps,tmcm
=792ps,tnoise=400ps,tskew
=290ps程度であり、またF/Fセル,I/Oセル
間の配線による配線遅延は5ps/100μm程度であ
るので、(1)式を満たすシステムの最大動作周波数
は、第1の実施例と同様474MHzとなり、40MH
zのシステムの動作改善ができる。
etup=50ps,tcir=551ps,tmcm
=792ps,tnoise=400ps,tskew
=290ps程度であり、またF/Fセル,I/Oセル
間の配線による配線遅延は5ps/100μm程度であ
るので、(1)式を満たすシステムの最大動作周波数
は、第1の実施例と同様474MHzとなり、40MH
zのシステムの動作改善ができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明では半導体集
積回路装置の配置および配線設計の工程において、機能
セルをI/Oセルに隣接するように配置したために、F
/FセルおよびI/Oセル間の配線長を短くかつバラツ
キの低減ができるという効果を有する。本発明によれ
ば、従来F/Fセル,I/Oセル間配線が最大4000
μm,最小200μmと長くかつバラツキがあったのに
対し、本発明ではF/FセルをI/Oセルに隣接配置し
たため共に100μm程度となり従来と比較し格段に短
くかつバラツキの少ないものとなるという効果を有す
る。
積回路装置の配置および配線設計の工程において、機能
セルをI/Oセルに隣接するように配置したために、F
/FセルおよびI/Oセル間の配線長を短くかつバラツ
キの低減ができるという効果を有する。本発明によれ
ば、従来F/Fセル,I/Oセル間配線が最大4000
μm,最小200μmと長くかつバラツキがあったのに
対し、本発明ではF/FセルをI/Oセルに隣接配置し
たため共に100μm程度となり従来と比較し格段に短
くかつバラツキの少ないものとなるという効果を有す
る。
【図1】本発明の第1の実施例の半導体集積回路装置の
構成を示す模式図である。
構成を示す模式図である。
【図2】本発明の第2の実施例の半導体集積回路装置の
構成を示す模式図である。
構成を示す模式図である。
【図3】従来の半導体集積回路装置の構成の一例を示す
模式図である。
模式図である。
【図4】半導体集積回路装置における基本的なインター
フェイスセルの回路図である。
フェイスセルの回路図である。
1,21,31 I/Oセル 2,6,22,26 配置領域 3,23,33 F/Fセル 4,24,34 F/FセルとI/Oセルを結ぶ配線 5,25,35 機能ブロックセル LSI1,LSI2 半導体集積装置 FF1,FF2 F/Fセル CD1,CD2 クロックドライバセル BF1 入力バッファ BFO 出力バッファ LOGIC1,LOGIC2 論理回路 L1 FF1−BFO間配線 L2 BFI−FF2間配線 CLK クロック信号
Claims (2)
- 【請求項1】 複数のトランジスタ素子または複数の受
動素子を所定の配線接続をして所望の論理動作をする基
本セルおよび前記基本セルを複数個含み所望の論理機能
動作をする複数の機能ブロックセルならびに前記基本セ
ルおよび前記機能ブロックセルのそれぞれの出力信号を
受け外部信号として出力しまたは外部信号を受け前記基
本セルおよび前記機能ブロックのそれぞれへ信号伝達す
るインターフェイスセルのそれぞれを半導体基板上の一
主面上に配列して成る半導体集積回路装置において、前記基本セルおよび前記機能ブロックのそれぞれが配置
された第1の配置領域と、前記第1の配置領域を囲むよ
うおよび前記第1の配置領域の前記4辺のそれぞれに沿
っておよび前記半導体集積回路装置のチップの4辺のそ
れぞれに沿って前記インターフェイスセルの複数が配置
された第2の配置領域と、前記第1の配置領域の周辺の
4辺のそれぞれの外側と前記第2の配置領域の周辺の4
辺のそれぞれの内側とに挟まれた第3の配置領域とを備
え、前記第3の配置領域内に保持機能セルの複数個が前
記インターフェイスセルと隣接配置されること を特徴と
する半導体集積回路装置。 - 【請求項2】 複数のトランジスタ素子または複数の受
動素子を所定の配線接続をして所望の論理動作をする基
本セルおよび前記基本セルを複数個含み所望の論理機能
動作をする複数の機能ブロックセルならびに前記基本セ
ルおよび前記機能ブロックセルのそれぞれの出力信号を
受け外部信号として出力しまたは外部信号を受け前記基
本セルおよび前記機能ブロックのそれぞれへ信号伝達す
るインターフェイスセルのそれぞれを半導体基板上の一
主面上に配列して成る半導体集積回路装置において、 前記基本セルおよび前記機能ブロックのそれぞれが配置
された第1の配置領域と前記第1の配置領域を囲むよう
および前記第1の配置領域の前記4辺のそれぞれに沿っ
て前記インターフェイスセルの複数が配置された第2の
配置領域と前記第1の配置領域の周辺の4辺のそれぞれ
の外側と前記第2の配置領域の周辺の4辺のそれぞれの
内側とに挟まれた領域に保持機能セルの複数個が前記イ
ンターフェイスセルと隣接配置される第3の配置領域と
を具備するチップマクロを備え、前記チップマクロが前
記半導体集積回路装置のチップ内にマトリックス状に配
置されることを特徴とする半導体集積回路装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5280993A JP2919249B2 (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5280993A JP2919249B2 (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | 半導体集積回路装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07135295A JPH07135295A (ja) | 1995-05-23 |
JP2919249B2 true JP2919249B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=17632771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5280993A Expired - Lifetime JP2919249B2 (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2919249B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005157631A (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Ricoh Co Ltd | 集積回路装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6423549A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
-
1993
- 1993-11-10 JP JP5280993A patent/JP2919249B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07135295A (ja) | 1995-05-23 |
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A02 | Decision of refusal |
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