JP3266189B2 - 信号伝送装置 - Google Patents
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Description
しているLSI(Large Scale Integration)などの信号
伝送装置に関する。
を具備しており、この配線の各々で各種の電気信号を個
々に伝送する。このような構造の集積回路装置の第一の
従来例を図10ないし図13を参照して以下に説明す
る。なお、図10は集積回路装置の配線構造を示す平面
図、図11は要部を示す平面図、図12は等価回路を示
す回路図、図13は電気信号の信号波形を示すタイムチ
ャート、である。
する集積回路装置100はDRAM(Dynamic Random Ac
cess Memory)であり、図10に示すように、複数の信号
配線101…を具備している。より詳細には、集積回路
装置100は、多数の接続端子121…、四個のメモリ
セルアレイ131〜134、二個の駆動回路135,1
36、二個の周辺回路137,138、等を具備してお
り、これらが各種の信号配線101…により適宜結線さ
れている。
は、各種データを更新自在に一時記憶し、駆動回路13
5,136は、メモリセルアレイ131〜134にデー
タ読書を実行する。周辺回路137,138は、メモリ
セルアレイ131〜134や駆動回路135,136と
接続端子121…とのデータ通信を仲介し、接続端子1
21…は外部装置(図示せず)が接続されて各種データを
授受する。
テストモードの設定信号の入力端子121,クロック信
号(CK)の入力端子122、データ読出の許可信号(O
E)の入力端子123、動作モードの設定信号の入力端
子124、データ読出の制御信号(RD)の入力端子12
5、データ書込の制御信号(WD)の入力端子126、ア
ドレスデータの入力パッド(図示せず)、読書データの入
出パッド(図示せず)、等からなる。
力される各種データは、各種の信号配線101…により
周辺回路137,138を介して駆動回路135,13
6やメモリセルアレイ131〜134まで転送される。
また、このメモリセルアレイ131〜134や駆動回路
135,136から外部出力される各種データは、各種
の信号配線101…により周辺回路137,138を介
して接続端子121…まで転送される。
の増大や回路規模の拡大のために各種の信号配線101
…が長大となる傾向にあるが、回路密度の微細化のため
に各種の信号配線101…の間隔は短縮される傾向にあ
る。このため、複数の信号配線101…が近接して平行
に位置している部分において、その相互の寄生容量や寄
生抵抗が増大している。
作も要求されているので、クロック信号、データ読出の
許可信号、データ読出の制御信号、データ書込の制御信
号等は、トランジスタのゲート幅であるWサイズが大き
いバッファで、寄生容量の大きい信号配線101…に伝
送されている。一方、テストモードや動作モードの設定
信号は、それほど高速化が要求されないので、Wサイズ
が小さいバッファで寄生容量の小さい信号配線に伝送さ
れている。
三本の信号配線101〜103が近接して平行に位置し
ている場合、これらの信号配線101…は相互にカップ
リング容量CNが作用するので、図12に示すように、
その等価回路110は、バッファ111や配線抵抗Rを
各々具備した複数の信号配線101…がカップリング容
量CNを介して接続された構造となる。
線幅と間隙との比率が“Line/Space=0.48/0.56(μ
m)”の場合の計算例では、配線間のカップリング容量C
Nは“CN≒0.88×TotalC”となり、残余の容量CB
(≒0.12×TotalC)が中央の信号配線102に付加され
る。なお、“TotalC”は中央の信号配線102の単位
長さ当たりの寄生容量であり、残余の容量CBは、下層
配線、上層配線、回路基板、等との間の寄生容量であ
る。
02の寄生容量のうち、“88(%)”が隣接する信号配線
101,103とのカップリングにより、“12(%)”が
周囲の部材とのカップリングによる。なお、中央の信号
配線102の残余の容量CBは、両側の信号配線10
1,103にも付加されるが、同図では図示を省略して
いる。
位置している信号配線102の部分の全長を“9700(μ
m)”として各種数値を試算したところ、単位長さの寄生
容量TotalCは“1096(fF)”、カップリング容量CNは
“863(fF)”、残余の容量CBは“233(fF)”、配線抵
抗Rは“1230(Ω)”となった。
て、図13(a)に示すように、両側の信号配線101,
103に同時に立ち上がる電気信号が伝送され、同図
(b)に示すように、これと同時に立ち下がる電気信号が
中央の信号配線102に伝送される場合を想定する。
の電気信号が立ち上がったとき、カップリング容量CN
のために中央の信号配線102にも同時に立ち上がるカ
ップリングノイズが発生するので、このカップリングノ
イズの立ち上がりのために中央の信号配線102の電気
信号の立ち下がりのタイミングが遅延することになる。
電気信号が立ち下がると同時に中央の信号配線102の
電気信号が立ち上がる場合、この立ち上がりは適正なタ
イミングより早期となる。つまり、中央の信号配線10
2の電気信号の伝送タイミングが、両側の信号配線10
3の電気信号の伝送状態のために変動することになる。
どでは、平行な複数の信号配線101…の電気信号が同
期したときに誤動作が発生しやすく、装置の信頼性が低
下している。そこで、このような課題を解決するため、
平行な信号配線の間隙にシールド配線を配置した信号伝
送装置もある。
して図14ないし図16を参照して以下に説明する。な
お、図14は信号伝送装置の要部を示す平面図、図15
は等価回路を示す回路図、図16は電気信号の信号波形
を示すタイムチャート、である。
示す集積回路装置200も、前述の集積回路装置100
と同様にDRAMなどからなるが、図14に示すよう
に、その平行な信号配線201…の間隙には、シールド
配線211…が配置されている。
アース配線で形成されることもあるが、これでは集積回
路装置200の集積度を低下させることになるので好適
でない。そこで、実際の集積回路装置200では、電力
伝送やモード切換などのように、略常には電気信号が伝
送されない信号配線をシールド配線211として利用す
ることが一般的である。
配線201,202と第一のシールド配線211とに着
目した場合、図15に示すように、その等価回路220
もバッファ221や配線抵抗Rを各々具備した一対の信
号配線201,202と一本のシールド配線211とが
カップリング容量CNを介して接続された構造となる。
1,202の線幅と間隙との比率が“Line/Space=0.4
8/0.52(μm)”で、シールド配線211の一対のバッフ
ァ221,222間の長さが“L=9700(μm)”の場合
の計算例では、前述の場合と同様にカップリング容量は
“CN≒0.88×TotalC”となる。
には電気信号が伝送されない信号配線からなるので、そ
のバッファ221のWサイズは信号配線201,202
より小さく、その配線抵抗Rは信号配線201,202
より大きいことが一般的である。
の一対のバッファ221,222間の長さが“L=9700
(μm)”とし、上述のように略常には電気信号を伝送し
ないシールド配線211に正極で一定の電位“Vcc”が
常時伝送され、その電気信号のオン/オフが半分の電位
“0.5Vcc”を閾値としてインバータ素子222により
検出される場合を想定する。
に、電位が“0”から“Vcc”まで立ち上がるとともに
“Vcc”から“0”まで立ち下がる、スイング電圧Vcn
が“Vcc”の電気信号が伝送されるとし、シールド配線
211の後段のインバータ素子222の入力端である注
目点Aの位置に、カップリング容量CNのために電圧
“0.6Vcc”のカップリングノイズが発生するとする。
なお、バッファ221の出力抵抗は“RT”で、インバ
ータ素子222の入力抵抗や入力容量は無視できるとす
る。
信号配線201,202の電気信号が電位“0”から
“Vcc”まで立ち上がったとき、同図(b)に示すよう
に、カップリング容量CNのために中央のシールド配線
211の注目点Aにも同時に電位“0.6Vcc”まで立ち
上がるカップリングノイズが発生すると、その電位は
“1.6Vcc”となる。
2の検出の閾値は“0.5Vcc”なので、上述のようにシ
ールド配線211の注目点Aの電位が“0.6Vcc”から
“1.6Vcc”まで変化しても、この時点ではインバータ
素子222に誤動作は発生しない。
うな状態から信号配線201,202の電気信号が電位
“Vcc”から“0”まで立ち下がると、同図(b)に示す
ように、中央のシールド配線211にも同時に電位“−
0.6Vcc”まで立ち下がるカップリングノイズが発生す
る。
の電位は“0.4Vcc”となってインバータ素子222の
閾値の電位“0.5Vcc”より低下するので、同図(c)に
示すように、この時点でシールド配線211の信号発生
がインバータ素子222により誤検出されて集積回路装
置200が誤動作することになる。
電位が“0”である場合、上述のように両側の信号配線
201,202の電気信号が立ち上がったとき、シール
ド配線211に電位“0.6Vcc”のカップリングノイズ
が発生してインバータ素子222に誤検出が発生するこ
とになる。
置100と同様な構造でテストモードの設定信号の入力
端子211にシールド配線202が接続されているとす
ると、その動作モードが通常状態に設定されているとき
はシールド配線202の電位は“0”となる。
203の信号電位が同時に立ち上がると、シールド配線
202の電位がインバータ素子222の閾値を超過し、
集積回路装置200の動作モードが通常モードからテス
トモードに切り換わる誤動作が発生する。
行な信号配線101…で電気信号を伝送する集積回路装
置100では、その電気信号の発生タイミングが相互作
用により変動しやすい。また、略常には電気信号を伝送
しない信号配線をシールド配線211…として利用した
集積回路装置200では、信号配線201…の信号伝送
の影響によりシールド配線211の信号検出に誤動作が
発生しやすい。
たものであり、複数の平行な信号配線で電気信号を伝送
する構造でも電気信号の発生タイミングが変動せず、略
常には電気信号を伝送しない信号配線をシールド配線と
して利用した構造でもシールド配線の信号検出に誤動作
が発生しない信号伝送装置を提供することを目的とす
る。
装置は、複数の配線を具備している信号伝送装置であっ
て、複数の前記配線の略平行に隣接する一対の部分の一
方で前記部分の略半分の距離だけ電気信号の位相を反転
させる位相反転手段を具備しており、前記位相反転手段
は、所定の閾値を超過する電圧が入力されると動作する
論理素子からなり、前記配線は、隣接する前記配線との
カップリング容量のために発生するカップリングノイズ
の電圧が前記閾値を超過しない距離ごとに前記論理素子
が配置されており、隣接する前記配線とは電気信号の伝
送方向が相反する前記配線では、伝送方向が同一の場合
より短小な距離ごとに前記論理素子が配置されている。
本発明の第二の信号伝送装置では、複数の前記配線の略
平行に隣接する一対の部分の一方で前記部分の略半分の
距離だけ電気信号の位相を反転させる位相反転手段を具
備しており、順番に配列されている複数の前記配線の奇
数番目と偶数番目との一方が信号配線で他方がシールド
配線であり、前記シールド配線のみに前記位相反転手段
が形成されている。
信号伝送方法では、複数の配線が略平行に隣接する一対
の部分で電気信号を伝送するとき、その一方で略半分の
距離だけ位相反転手段が電気信号の位相を反転させる。
例えば、位相反転手段を具備する一方の配線に電気信号
が伝送される場合、この配線の位相が反転されていない
電気信号から他方の配線に発生するカップリングノイズ
と、位相が反転された電気信号から発生するカップリン
グノイズとは、強度が同等で極性が反対である。反対
に、位相反転手段を具備しない他方の配線に電気信号が
伝送される場合、この配線から位相反転手段を具備する
一方の配線に発生するカップリングノイズは、位相反転
手段により半分の距離では強度が同等で極性が反対とな
る。さらに、位相反転手段の論理素子は、一本の配線に
所定の距離ごとに配置されており、所定の閾値を超過す
る電圧が入力されると各々動作する。このような論理素
子が配置されている配線に、隣接する配線とのカップリ
ング容量のためにカップリングノイズが発生しても、そ
の電圧が論理素子の閾値を超過して誤動作が発生するこ
とがない。しかも、ある配線の電気信号の伝送方向が隣
接する配線とは相反すると、カップリング容量のために
発生するカップリングノイズは伝送方向が同一の場合よ
り高電圧となる。しかし、これに対応させて短小な距離
ごとに論理素子が配置されていれば、カップリングノイ
ズの電圧が論理素子の閾値を超過して誤動作が発生する
ことがない。さらに、本発明の第一の信号伝送装置での
信号伝送方法では、信号配線では電気信号が略常に伝送
されるが、シールド配線では電気信号が略常には伝送さ
れず、このシールド配線を伝送される電気信号の位相を
位相反転手段が反転させる。位相反転手段により位相を
反転させることで電気信号の伝送に微少な遅延が発生す
ることがあるが、一般的にシールド配線で伝送される電
気信号では多少の遅延は問題とされない。
位相反転手段が少なくとも一個のインバータ素子からな
ることも可能である。この場合、配線を伝送される電気
信号の位相をインバータ素子が反転させるので、電気信
号の位相が最小単位の論理素子により反転される。
位相反転手段が一本の前記配線の偶数の位置で電気信号
の位相を反転させることも可能である。この場合、一本
の配線を伝送される電気信号の位相が位相反転手段によ
り偶数の位置で反転されるので、電気信号の最後の位相
が最初の位相と同一である。
の前記配線の略平行に隣接する一対の部分の全長を
“L”とすると、その一端から略“L/4”と略“3L
/4”との距離の位置に前記位相反転手段が配置されて
いることも可能である。この場合、一方の配線の全長L
の部分を伝送される電気信号が、略“L/4”の距離の
位置で一度反転されてから略“3L/4”の距離の位置
で再度反転される。
位相反転手段は、所定の閾値を超過する電圧が入力され
ると動作する論理素子からなり、前記配線は、隣接する
前記配線とのカップリング容量のために発生するカップ
リングノイズの電圧が前記閾値を超過しない距離ごとに
前記論理素子が配置されていることも可能である。
本の配線に所定の距離ごとに配置されており、所定の閾
値を超過する電圧が入力されると各々動作する。このよ
うな論理素子が配置されている配線に、隣接する配線と
のカップリング容量のためにカップリングノイズが発生
しても、その電圧が論理素子の閾値を超過して誤動作が
発生することがない。
する前記配線とは電気信号の伝送方向が相反する前記配
線では、伝送方向が同一の場合より短小な距離ごとに前
記論理素子が配置されていることも可能である。この場
合、ある配線の電気信号の伝送方向が隣接する配線とは
相反すると、カップリング容量のために発生するカップ
リングノイズは伝送方向が同一の場合より高電圧とな
る。しかし、これに対応させて短小な距離ごとに論理素
子が配置されていれば、カップリングノイズの電圧が論
理素子の閾値を超過して誤動作が発生することがない。
に同期している複数の電気信号を個々に伝送する複数の
前記配線を具備しており、この同期した電気信号を伝送
する複数の前記配線の各々に同一の個数の論理素子から
なる前記位相反転手段が形成されていることも可能であ
る。
同期した電気信号が位相反転手段の同一の個数の論理素
子により同一の回数だけ反転される。位相反転手段の論
理素子により極性が反転されるときに電気信号が微少に
遅延するが、この遅延が同期した複数の電気信号に同一
の時間だけ発生する。
け電気信号の位相を反転させる複数の配線の平行に隣接
する一対の部分とは、複数の配線の隣接する部分の全体
に限定されるものではなく、複数の配線の隣接する部分
を更に複数に分割した部分も許容する。
ないし図4を参照して以下に説明する。ただし、この実
施の第一の形態に関して前述した第二の従来例と同一の
部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。
なお、図1は本発明の信号伝送装置の実施の第一の形態
である集積回路装置の要部を示す平面図、図2は等価回
路を示す回路図、図3は集積回路装置の配線構造を示す
平面図、図4は電気信号の信号波形を示すタイムチャー
ト、である。
である集積回路装置300は、一従来例として前述した
集積回路装置200と同様に、図1に示すように、平行
な信号配線301…の間隙にシールド配線311…が配
置されており、この略常には電気信号が伝送されないシ
ールド配線311…のみ、位相反転手段として二個のイ
ンバータ素子320が各々挿入されている。
置300は、図3に示すように、信号配線301…やシ
ールド配線311…が第二金属層からなり、シールド配
線311,312は第一金属層からなる接続配線321
によりインバータ素子320に個々に接続されている。
ジスタ322とn型トランジスタ323からなり、ここ
では二個のp型トランジスタ322が一個のnウェル3
24に形成されるとともに、二個のn型トランジスタ3
23が一個のpウェル325に形成されている。
326とゲート電極327とドレイン拡散層328から
なり、n型トランジスタ323は、ソース拡散層330
とゲート電極331とドレイン拡散層332からなる。
p型トランジスタ322のソース拡散層326は、電圧
“Vcc”の駆動電力が供給される電源電極333に接続
されており、n型トランジスタ323のソース拡散層3
30は、電圧“0”を維持するアース電極334に接続
されている。
する一対のp型/n型トランジスタ322,323のゲ
ート電極327,331は一体に形成されており、この
一体のゲート電極327,328が接続配線321によ
りシールド配線311…に接続されている。
隣接するドレイン拡散層328,353にも接続配線3
21が接続されており、この接続配線321がシールド
配線311,312に接続されていることにより、電源
電極333とアース電極334とが接続されたインバー
タ素子320がシールド配線311…に接続されてい
る。
図1に示すように、シールド配線311…の信号配線3
01…と平行に隣接する部分の全長を“L”とすると、
その一端から略“L/4”と略“3L/4”との距離の
位置に上述のインバータ素子320が配置されている。
このようにシールド配線311…に二個のインバータ素
子320が挿入されているので、これらのインバータ素
子320はシールド配線311の全長“L”の部分にお
いて半分の距離“L/2”だけ電気信号の位相を反転さ
せる。
第二の信号配線301,302と第一のシールド配線3
11とに着目した場合、図2に示すように、やはり等価
回路340はバッファ341や配線抵抗Rを各々具備し
た一対の信号配線301,302と一本のシールド配線
311とがカップリング容量CNを介して接続された構
造となる。
線抵抗Rが略“R/4,R/2,R/4”に分割される
境界の位置に、二個のインバータ素子320が一個ずつ
位置することになる。なお、このような三本の信号配線
301,311,302の線幅と間隙との比率が“Line
/Space=0.48/0.52(μm)”の場合の計算例では、やは
り単位長さ当たりのカップリング容量は“CN≒0.88×
TotalC”となる。
の集積回路装置300では、信号配線301…は略常に
電気信号を伝送するので電位が変化するが、シールド配
線311…は略常には電気信号を伝送しないので電位が
変化しない。このように略常には電位が変化しないシー
ルド配線311…は、そのバッファ341を形成するト
ランジスタのゲート幅であるWサイズが信号配線301
…より小さく、その配線抵抗Rが信号配線301…より
大きいことが一般的である。
ているインバータ素子320のオン/オフの閾値が半分
の電位“0.5Vcc”であり、両側の信号配線301,3
02に電位“Vcc”の電気信号が同時に伝送される場合
を想定する。そして、隣接する信号配線301とシール
ド配線311とに注目すると、その信号配線301に電
気信号が伝送されて電位が変化したとき、シールド配線
311にはカップリング容量CNのためにカップリング
ノイズが発生することになる。
2に電位“Vcc”の電気信号が同時に伝送される場合、
シールド配線311の一対のインバータ素子320の前
後の注目点a,b,cに発生するカップリングノイズの
電位は“0.3Vcc,0.15Vcc,0.15Vcc”となる。
b,cが位置する部分の長さが全長Lに対して“L/
2,L/4,L/4”であるため、そこに発生するカッ
プリングノイズの電位も全長の“0.6Vcc”の“1/
2,1/4,1/4”に分割される。
入力されるカップリングノイズの電圧は両方とも閾値の
電圧“0.5Vcc”を超過しないので、シールド配線31
1に挿入されているインバータ素子320が誤動作する
ことがない。シールド配線311の端部に発生するカッ
プリングノイズの電圧も“0.15Vcc”なので、これで後
段の回路(図示せず)が誤動作することもない。
電気信号が伝送される場合、このシールド配線311か
ら信号配線301にもカップリングノイズが発生する
が、このカップリングノイズはインバータ素子320に
より半分の距離だけ位相が反転された状態で信号配線3
01に作用することになる。このため、電気信号を伝送
するシールド配線311から信号配線301に作用した
カップリングノイズは略相殺されることになり、信号配
線301の端部にカップリングノイズが略発生しないこ
とになる。
が発生する場合を以下に詳細に説明する。まず、シール
ド配線311…にバッファ341から正極で一定の電位
“Vcc”が常時伝送されて注目点a,b,cの電位が
“0,Vcc,Vcc”であり、両側の信号配線301,3
02にスイング電圧VSWが“Vcc”の電気信号が同期し
て伝送される場合を想定する。
が電位“0”から“Vcc”まで立ち上がったとき、シー
ルド配線311の一対のインバータ素子320より内側
の配線距離“L/2”で配線抵抗“R/2”の注目点a
の部分に注目すると、図4(a)に示すように、この注目
点aにはカップリング容量CNのためにカップリングノ
イズとして電圧“0.3Vcc”が発生するので、このシー
ルド配線311の注目点aの電位は“0.3Vcc”とな
る。
気信号が電位“Vcc”から“0”まで立ち下がったと
き、シールド配線311の注目点aの位置にはカップリ
ングノイズとして電圧“−0.3Vcc”が発生するので、
注目点aの電位は“−0.3Vcc”となる。
ータ素子320より外側の配線距離が略“L/4”で配
線抵抗が略“R/4”の注目点b,cの各々では、同図
(b)に示すように、両側の信号配線301,302の電
気信号が電位“0”から“Vcc”まで立ち上がったとき
にカップリングノイズとして電圧“0.15Vcc”が発生す
るので電位が“1.15Vcc”となり、立ち下がったときに
は“0.85Vcc”となる。
号が立ち下がったとき、シールド配線311の注目点
b,cの電位は“0.85(Vcc)”となり、シールド配線3
11の端部である注目点bには、後段の回路の閾値以下
のカップリングノイズしか発生しないことになる。
ると、この電位により次段のインバータ素子320のn
型トランジスタのドライブ能力が向上するので、注目点
aの電位をローレベル“0”に立ち下げる能力が向上す
るとともにオン抵抗が小さくなる。このため、注目点a
から見た抵抗値(配線抵抗R/2+n型トランジスタの
オン抵抗)が小さくなってカップリングノイズの放電が
促進されるので、より良好に注目点aのカップリングノ
イズが低減されることになる。
るバッファ341の出力電圧が“0”のとき、注目点a
の電位“Vcc”はカップリングノイズにより“±0.3Vc
c”だけ変化するので、その電位は最低でも“0.85Vc
c”であってインバータ素子320が誤動作することは
ない。さらに、注目点b,cの電位“0”はカップリン
グノイズにより“±0.15Vcc”だけ変化するが、その電
位は最高でも“0.15Vcc”であってインバータ素子32
0が誤動作することがない。
気信号が立ち上がっても立ち下がっても、カップリング
ノイズにより変化する注目点a〜cの電位がインバータ
素子320の閾値の電位“0.5Vcc”を超過することは
ないので、インバータ素子320に誤動作が発生するこ
とはない。
00では、信号配線301…の電位が変化したときにシ
ールド配線311…に発生するカップリングノイズのた
めにインバータ素子320が誤動作することがなく、カ
ップリングノイズのために変動するシールド配線311
…の端部の電位も後段の回路の閾値を超過しない範囲に
低減される。さらに、シールド配線311…の電位が変
化したときに信号配線301…に発生するカップリング
ノイズは相殺されることになり、信号配線311…の端
部の電位のカップリングノイズによる変動も良好に防止
されている。
バータ素子320は、カップリングノイズの電位が閾値
の電位を超過しない距離ごとに配置されているので、シ
ールド配線311は複数の位置でカップリングノイズの
電位が充分に低減されて誤動作が良好に防止されてい
る。
インバータ素子320が挿入されているので、その電気
信号の最後の位相は最初の位相と同一である。このた
め、シールド配線311…の両端では電気信号を従来と
同一に取り扱うことができ、カップリングノイズを低減
するために回路構造を変更する必要がない。
インバータ素子320の個数が二個であり、これが全長
Lに対して一端から略“L/4,3L/4”の位置に配
置されているので、最少のインバータ素子320で電気
信号の最後の位相を最初と同一としたままカップリング
ノイズを必要充分な範囲まで低減している。
転させてカップリングノイズを相殺させる手段がインバ
ータ素子320からなるが、インバータ素子320は電
気信号の位相を反転させる最小単位の論理素子である。
このため、本実施の形態の集積回路装置300は、カッ
プリングノイズによる誤動作を防止するために増加する
回路要素が最少であり、カップリングノイズによる誤動
作を防止するために専用のシールド配線を形成すること
や配線間隔を拡大する場合に比較して回路面積を縮小す
ることができる。
を反転させると電気信号の伝送が微少に遅延するが、一
般的にシールド配線311…で伝送する電気信号は多少
の遅延は問題とならないので、本実施の形態の集積回路
装置300は、信号配線301…の電気信号を遅延させ
ることなく各種配線301…,311…のカップリング
ノイズを解消することができる。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態では信号配線301…とシー
ルド配線311…とが交互に配列されている構造で、シ
ールド配線311…のみインバータ素子320を挿入す
ることを例示したが、これを信号配線301…に挿入す
ることも可能である。
に挿入するインバータ素子320の個数を偶数として、
その電気信号の位相を従来から変更する必要がないこと
を例示したが、回路装置に位相の制限がないような場合
にはインバータ素子320の個数を奇数とすることも可
能である。
311…の隣接する部分の全長“L”に対して略半分の
距離だけ電気信号の位相を反転するようにインバータ素
子320を位置させることを例示したが、例えば、回路
レイアウトに制約があるような場合に誤動作を防止でき
る範囲ならばインバータ素子320の位置を変位させる
ことも可能である。
および図6を参照して以下に説明する。ただし、この実
施の第二の形態に関して上述した第一の形態および前述
した第一の従来例と同一の部分は、同一の名称を使用し
て詳細な説明は省略する。なお、図5は本発明の信号伝
送装置の実施の第二の形態である集積回路装置の要部を
示す平面図、図6は等価回路を示す回路図、である。
路装置400は、図5に示すように、複数の信号配線4
01,402…が近接して平行に配置されているが、そ
の奇数番目の信号配線401,403…のみ、位相反転
手段としてインバータ素子410が二個ずつ挿入されて
いる。これらのインバータ素子410も、信号配線40
1,402…の相互に平行に隣接する部分の全長を
“L”とすると、その一端から略“L/4”と略“3L
/4”との距離の位置に配置されている。
図6に示すように、バッファ421…や配線抵抗R…を
各々具備した複数の信号配線401,402…がカップ
リング容量CNを介して接続された構造となるが、その
奇数番目の信号配線401,403…には、配線抵抗R
が略“R/4,R/2,R/4”に分割される境界の位
置に、二個のインバータ素子410が一個ずつ位置する
ことになる。
の集積回路装置400では、平行に近接して配置されて
いる信号配線401,402…の各々が略常に電気信号
を伝送するので、そのカップリング容量CNのために相
互にカップリングノイズが発生することになる。
3…には、略“L/4,3L/4”の位置にインバータ
素子410が挿入されているので、偶数番目の信号配線
402…とのカップリング容量のために奇数番目の信号
配線401……に発生するカップリングノイズの電位が
低減されており、このカップリングノイズはインバータ
素子410により良好に放電される。
ップリング容量のために偶数番目の信号配線402…に
発生するカップリングノイズは相殺されることになり、
信号配線401…の端部に発生するカップリングノイズ
も良好に低減されているので誤動作の発生が防止されて
いる。
では、略常には電気信号を伝送しない信号配線をシール
ド配線として利用する必要がなく、信号配線401…の
相互のカップリングノイズを低減しているので、回路構
造の集積度を向上させて回路面積を縮小することが可能
である。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態では奇数番目の信号配線40
1…の略“L/4,3L/4”の位置にインバータ素子
410を挿入し、偶数番目の信号配線402…にはイン
バータ素子410を挿入しないことを例示した。
0のように、奇数番目の信号配線401…の略“L/
3”の位置にインバータ素子410を挿入するととも
に、偶数番目の信号配線402…の略“2L/3”の位
置にインバータ素子410を挿入するようなことも可能
である。
カップリング容量のために奇数番目の信号配線401に
発生するカップリングノイズは、信号配線401のイン
バータ素子410より前段では略相殺されて後段では全
体の三分の一となるので、そのインバータ素子410や
後段の回路に誤動作が発生することはない。
プリング容量のために偶数番目の信号配線402に発生
するカップリングノイズは、信号配線402のインバー
タ素子410より前段では全体の三分の一となり後段で
は略相殺されるので、やはりインバータ素子410や後
段の回路に誤動作が発生することはない。
配線401…に挿入するインバータ素子410の個数を
同一とすると、インバータ素子410による信号伝送の
遅延が複数の信号配線401…で同一となるので、複数
の電気信号の同期を良好に維持することができる。
バータ素子410より後段には全体の三分の一のカップ
リングノイズが発生するので、カップリングノイズが後
段の回路の閾値を超過しないように、信号配線401の
インバータ素子410より後段の配線の距離を調整する
ことが好適である。
の配線401…が平面的に配列されている構造を例示し
たが、図8に示すように、複数の信号配線401〜40
3,421〜423が多層構造により立体的に配列され
ている信号伝送装置600にも本発明は適用可能であ
る。
も、複数の信号配線401〜403,421〜423に
位相反転手段としてインバータ素子410を適宜挿入す
れば、三次元的に作用するカップリング容量によるカッ
プリングノイズを良好に低減することができる。
インバータ素子320,410…を、その閾値をカップ
リングノイズが超過しない距離ごとに配線311…,4
01…に挿入することを例示した。ただし、インバータ
素子320…の閾値は製造誤差や環境変化や経時変化の
ために変動するので、一般的にインバータ素子320…
の出力がハイとなる入力の閾値は“0.7Vcc”以上で、
ローとなる閾値は“0.3Vcc”以下である。
0…の誤動作を防止するためには、カップリングノイズ
によるスイング電圧が“Vcn<0.3Vcc”となる距離ご
とにインバータ素子320…を配置することが好適であ
る。ただし、この条件は隣接する複数の配線311…,
401…の電気信号の伝送方向が同一の場合であり、こ
れが相反する場合にはインバータ素子320…を配置す
る距離を短縮する必要がある。
0のように、平行に近接して隣接する三本の信号配線4
31〜433のうち、両側の信号配線431,433と
中央の信号配線432とで電気信号の伝送方向が相反す
る場合、中央の信号配線432の出力端に発生するカッ
プリングノイズのスイング電圧Vcnは、“Line/Space
=0.48/0.56(μm),L=9700(μm)”の場合の計算例で
“0.9Vcc”となった。
側の信号配線431,433のバッファ420の出力端
子に近接しており、その信号電位が配線抵抗Rで減衰さ
れない状態でカップリングノイズが発生することに起因
する。さらに、信号配線432の出力端は、信号配線4
32のバッファ420とは離反しているのでインピーダ
ンスが大きことにも起因している。
プリングノイズのスイング電圧Vcnは“0.9Vcc”とな
り、これは電気信号の伝送方向が同一の場合の“0.6Vc
c”の略1.5倍である。このため、両側の信号配線43
1,433とは電気信号の伝送方向が相反する中央の信
号配線432にインバータ素子410を挿入してカップ
リングノイズを充分に低減するためには、その配列の距
離を電気信号の伝送方向が同一の場合より短縮する必要
があり、上述の場合では三分の二程度にすることが好適
である。
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
方法では、複数の配線が略平行に隣接する一対の部分で
電気信号を伝送するとき、その一方で略半分の距離だけ
位相反転手段が電気信号の位相を反転させ、所定の閾値
を超過する電圧が入力されると各々動作する位相反転手
段の論理素子が一本の配線に所定の距離ごとに配置され
ており、ある配線の電気信号の伝送方向が隣接する配線
とは相反すると、カップリング容量のために発生するカ
ップリングノイズは伝送方向が同一の場合より高電圧と
なるが、これに対応させて短小な距離ごとに論理素子が
配置されていることにより、電気信号を伝送する配線か
ら隣接する配線に発生するカップリングノイズを相殺さ
せることができるので、配線にカップリングノイズが発
生して装置が誤動作することを防止でき、論理素子が配
置されている配線に隣接する配線とのカップリング容量
のためにカップリングノイズが発生しても、その電圧が
論理素子の閾値を超過して誤動作が発生することを防止
でき、カップリングノイズの電圧が論理素子の閾値を超
過して誤動作が発生することを防止できる。また、本発
明の第二の信号伝送装置での信号伝送方法では、シール
ド配線を伝送される電気信号の位相を位相反転手段が反
転させることにより、位相反転手段による位相の反転に
より電気信号の伝送が微少に遅延することがあるが、電
気信号の多少の遅延は問題とされないシールド配線で位
相の反転が実行されるので、信号配線の電気信号を遅延
させることなく各種配線のカップリングノイズを解消す
ることができる。
て、配線を伝送される電気信号の位相をインバータ素子
が反転させることにより、電気信号の位相を最小単位の
論理素子により反転させることができるので、信号伝送
装置の回路規模の増大を最小限とすることができ、カッ
プリングノイズを防止するために専用のシールド配線を
形成する場合や信号配線の間隔を拡大する場合に比較し
て、信号伝送装置の回路規模を縮小することができる。
位相が位相反転手段により偶数の位置で反転されること
により、電気信号の最後の位相を最初の位相と同一とす
ることができるので、配線の両端で電気信号を従来と同
様に取り扱うことができ、カップリングノイズを防止す
るために回路構造を変更する必要がない。
れる電気信号が、略“L/4”の距離の位置で一度反転
されてから略“3L/4”の距離の位置で再度反転され
ることにより、必要最小限の簡単な構造でカップリング
ノイズを確実に防止することができる。
れると各々動作する位相反転手段の論理素子が一本の配
線に所定の距離ごとに配置されていることにより、この
ような論理素子が配置されている配線に隣接する配線と
のカップリング容量のためにカップリングノイズが発生
しても、その電圧が論理素子の閾値を超過して誤動作が
発生することを防止できる。
接する配線とは相反すると、カップリング容量のために
発生するカップリングノイズは伝送方向が同一の場合よ
り高電圧となるが、これに対応させて短小な距離ごとに
論理素子が配置されていることにより、カップリングノ
イズの電圧が論理素子の閾値を超過して誤動作が発生す
ることを防止できる。
した電気信号が位相反転手段の同一の個数の論理素子に
より同一の回数だけ反転されることにより、位相反転手
段の論理素子により極性が反転されるときに電気信号が
微少に遅延するが、この遅延が同期した複数の電気信号
に同一の時間だけ発生するので、複数の電気信号の同期
を良好に維持することができる。
る集積回路装置の要部を示す平面図である。
る。
る集積回路装置の要部を示す平面図である。
図である。
図である。
図である。
る。
ある。
ある。
インバータ素子 500,600,700 信号伝送装置
Claims (9)
- 【請求項1】 複数の配線を具備している信号伝送装置
であって、 複数の前記配線の略平行に隣接する一対の部分の一方で
前記部分の略半分の距離だけ電気信号の位相を反転させ
る位相反転手段を具備しており、 前記位相反転手段は、所定の閾値を超過する電圧が入力
されると動作する論理素子からなり、 前記配線は、隣接する前記配線とのカップリング容量の
ために発生するカップリングノイズの電圧が前記閾値を
超過しない距離ごとに前記論理素子が配置されており、 隣接する前記配線とは電気信号の伝送方向が相反する前
記配線では、伝送方向が同一の場合より短小な距離ごと
に前記論理素子が配置されている 信号伝送装置。 - 【請求項2】 複数の配線を具備している信号伝送装置
であって、 複数の前記配線の略平行に隣接する一対の部分の一方で
前記部分の略半分の距離だけ電気信号の位相を反転させ
る位相反転手段を具備しており、 順番に配列されている複数の前記配線の奇数番目と偶数
番目との一方が信号配線で他方がシールド配線であり、 前記シールド配線のみに前記位相反転手段が形成されて
いる 信号伝送装置。 - 【請求項3】 前記位相反転手段は、所定の閾値を超過
する電圧が入力されると動作する論理素子からなり、 前記配線は、隣接する前記配線とのカップリング容量の
ために発生するカップリングノイズの電圧が前記閾値を
超過しない距離ごとに前記論理素子が配置されている請
求項1または2記載の信号伝送装置。 - 【請求項4】 隣接する前記配線とは電気信号の伝送方
向が相反する前記配線では、伝送方向が同一の場合より
短小な距離ごとに前記論理素子が配置されている請求項
3記載の信号伝送装置。 - 【請求項5】 前記位相反転手段が少なくとも一個のイ
ンバータ素子からなる請求項1ないし4の何れか一記載
の信号伝送装置。 - 【請求項6】 前記位相反転手段が一本の前記配線の偶
数の位置で電気信号の位相を反転させる請求項1ないし
5の何れか一記載の信号伝送装置。 - 【請求項7】 複数の前記配線の略平行に隣接する一対
の部分の全長を“L”とすると、その一端から略“L/
4”と略“3L/4”との距離の位置で前記位相反転手
段が電気信号の位相を反転させる請求項6記載の信号伝
送装置。 - 【請求項8】 相互に同期している複数の電気信号を個
々に伝送する複数の前記配線を具備しており、 この同期した電気信号を伝送する複数の前記配線の各々
に同一の個数の論理素子からなる前記位相反転手段が形
成されている請求項1ないし7の何れか一記載の信号伝
送装置。 - 【請求項9】 前記シールド配線と前記信号配線とがバ
ッファを具備しており、前記シールド配線のバッファを
形成するトランジスタのゲート幅が前記信号配線のバッ
ファのゲート幅より小さい請求項2記載の信号伝送装
置。
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JP3266189B2 true JP3266189B2 (ja) | 2002-03-18 |
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1998
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