JP3896250B2 - 情報処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロコンピュータ(マイコン)を適用した制御装置で、特にアミューズメント機器、画像処理装置、携帯情報機器等における制御装置およびマイコンや論理LSI等の半導体制御装置の実装およびピン配置に関する。
背景技術
マイコン、半導体メモリの高機能化、高速化により、従来数十MHzで動作していたプリント基板上の外部バスクロックが、数百MHzに達しようとしている。従来は、外部バスクロックが遅かったので、プリント基板上での配線は、比較的長くても外部バスのシステム設計には大きな問題になっていなかった。しかし、例えば、100MHzのバスでは、1バスサイクルが10ナノ秒なので、プリント基板上の配線遅延までも(例えば1ナノ秒/17cm)考慮して設計する必要が生じてきている。このため、マイコンのチップ設計においては、プリント基板上のチップ配置と配線の引き回しが高速バス設計上の大きな課題となりつつある。
また、高速外部バスを実現する上での問題の一のに、出力バッファの同時切り替えノイズがある。以下同時切り替えノイズに関して説明する。
半導体制御装置の出力バッファの出力電圧がハイレベルからローレベル(またはローレベルからハイレベル)に切り替わる際に、出力バッファに流れる電流を、チップの外部電源から供給しなければならない。この場合に、外部から供給される電流は、インダクタンスの大きいパッケージのピン(ボンディングワイヤ、リードフレーム)を通るため、チップ内の電源/グランドレベルが上下して、チップ内の電源/グランドとプリント基板上の電源/グランドの間に一時的にノイズ電圧が発生する。これが、出力バッファの切り替えノイズである。これにより、信号が変化していない出力ピンやクロック信号があたかも変化したように見え、回路が誤動作する原因になる。
この切り替えノイズを少なくするためには、
(1)同時に切り替わる出力バッファの数を少なくする。
(2)出力バッファの切り替えスピードを遅くする。
(3)電源/グランドピンの本数を多くする。
(4)電源/グランドのピンの長さを短くする。
(5)プリント基板上にインダクタンスの少ないデカップリングコンデンサを沢山実装する。
(6)出力ピンの負荷容量、配線容量を少なくする。
等の対策が考えられる。
従来は、外部バスクロックが30MHz程度と遅かったので、マイコン等の半導体制御装置の出力バッファの切り替えスピードを、例えば15ナノ秒程度と遅くし、電源/グランドのピン数を出力ピン8本に1本程度用意し、プリント基板上にインダクタンスの少ないデカップリングコンデンサを沢山実装することにより、対処できていた。
従来のマイコン装置では、外部に実装する半導体メモリや周辺チップを考慮することなく、マイコンや周辺チップのピン配置を決めていたので、プリント基板設計する場合に信号線の引き回しに苦労していた。場合によっては、信号線が長くなり過ぎ、高速な外部バスでのデータ転送ができなかったりもした。
本発明の目的は、マイコンや周辺チップ等の論理LSIのピン配置をプリント基板上のLSIやメモリの配置を考慮して決め、プリント基板上での配線の引き回しを容易にし、高速外部バスでの情報転送が可能なマイコン制御システムを提供することにある。
また、最近のマルチメディア用のシステムでは、大量の画像データを扱うために外部バスに要求されるデータ転送能力は、例えば、100MHzの高速バスで、バス幅64ビット、すなわち800MHz/バイト等の高速転送を要求されるようになっている。
このため、(1)については、同時に切り替わる出力バッファの数を少なくすることはできず、逆に、従来の32ビットバスから64バスに増えてしまっている。
(2)については、出力バッファの切り替えスピードを遅くすることはできず、100MHzの高速バスでは、1バスサイクルが10ナノ秒なので、出力バッファの切り替えスピードを5ナノ秒から6ナノ秒と高速にしなければならない。
(3)については、電源/グランドのピン数を出力ピン8本に1本から4本に1本程度に改善する。
(4)に関しては、プリント基板上の電源/グランドのピンの長さを短くするようにする。
(5)に関しては、従来通りプリント基板上にインダクタンスの少ないデカップリングコンデンサを沢山実装する。
(6)に関しては、プリント基板実装時に考慮して、プリント基板上の出力ピンの負荷容量、配線容量を少なくする等の対策を行なっている。
しかし、従来は上記(4)に関して、プリント基板上の電源/グランドのピンの長さを短くするようにする対策は行なっているが、パッケージ内部の電源/グランドピンを短くし、インダクタンスを下げるという対策はされていなかった。
本発明の第2の目的は、半導体制御装置のパッケージ内の電源/グランドの配線長を短くし、インダンクタンスを下げることにより、バスクロックが100MHz以上の高速外部バスでの出力バッファの切り替えノイズの低減が可能なマイコンや論理LSI等の半導体制御装置を提供することにある。
発明の開示
(解決手段)
上記課題を解決するために、本発明はマイコンと周辺制御半導体装置と複数の半導体メモリとから構成されるマイコン制御装置において、マイコンと周辺半導体装置との間に複数の半導体メモリを配置し、マイコンのピン配置は、マイコンと半導体メモリとの位置が最も近い辺の中心からクロック信号を出力し、そのクロックの左右からアドレス信号を出力し、そのさらに外側から制御信号を出力し、マイコンと半導体メモリとの位置が次に近い辺からデータバスを出力するようにし、マイコンとメモリ間のクロック、アドレスバス、制御信号の配線長を短くすることを提案する。
また、マイコンと周辺制御半導体装置との間に配置された半導体メモリがアドレスバスを内側(マイコンの中心と周辺半導体装置の中心を結んだ線に近い方向)にし、データバスを外側にして横置きに配置され、アドレスバスの配線長を短くすることが好ましい。
さらに、マイコンと周辺制御半導体装置とのピン配置がピン対称になるようにし、周辺制御半導体装置をマイコンの裏面に実装して、マイコンと周辺制御半導体装置間の信号線の配線長を短くすることも望ましい。
さらに、マイコンと周辺制御半導体装置と半導体メモリを1チップにすることもできる。
このように、本発明によれば、マイコンを適用した制御システムにおいて、外部バスの制御に必要な信号線のピン配置を実現することにより、マイコンとメモリ間の配線およびマイコンと周辺チップ間の配線を最短にし、高速外部バスによるデータ転送を可能にすることができる。
本発明のある態様では、演算機能を備える第1の半導体装置と、記憶機能を備える第2および第3の半導体装置とを有し、第1の半導体装置を通る軸をY軸と想定したときに、第2および第3の半導体装置がY軸に対して線対称の配置になるように配置され、第1の半導体装置の第2および第3の半導体装置に近い辺にクロック信号を出力するクロック信号端子を有し、クロック信号端子からクロック信号が第2および第3の半導体装置に供給されている。
また、Y軸に直交するX軸を想定したときに、第2および第3の半導体装置はX軸の方向に沿って並んでいることが好ましい。また、Y軸の上に、演算機能を備える第4の半導体装置を有し、第4の半導体装置と第1の半導体装置との間に第2および第3の半導体装置が配置され、第1の半導体装置から供給されるクロック信号が、第4の半導体装置の上記第2および第3の半導体装置に近い辺のクロック入力端子に入力されていることが望ましい。そして、クロック信号を伝達する配線が、第2および第3の半導体装置の間を通っていることが望ましい。このような配置構成により、クロック信号が最短距離を通ってかく装置に供給され、高速かつ安定な動作が可能となる。
アドレス信号に関しては、第1の半導体装置のクロック端子の左右にアドレス信号端子を有し、アドレス信号端子からアドレス信号が第2および第3の半導体装置に供給されるように構成できる。
データ信号に関しては、第1の半導体装置のクロック信号端子のある辺を第1の辺とし、この第1の辺の両側の辺を第2および第3の辺としたときに、各辺に配置される端子の数に対するデータ信号入出力端子の数の割合を、第1の辺における割合よりも、第2または第3の辺における割合の方が大きく設定することが望ましい。すなわち、データ信号はなるべく第2および第3の辺に接続される。
第2および第3の半導体装置はX軸に平行な方向に長辺を有しており、長辺においてアドレス信号の入力される端子は、データ信号入出力端子よりもY軸に近く配置され、配線長を短くすることができる。
第4の半導体装置に関しては、そのクロック信号入力端子のある辺と同じ辺にアドレス信号入力端子を有し、アドレス信号入力端子に記第1の半導体装置からのアドレス信号を入力することが望ましい。また、第4の半導体装置のクロック信号入力端子のある辺を第1の辺とし、第1の辺の両側の辺を第2および第3の辺としたときに、各辺に配置される端子の数に対するデータ信号入出力端子の数の割合は、第1の辺における割合よりも、第2または第3の辺における割合の方が大きく設定することが望ましい。第1の半導体装置の場合と同様の趣旨である。
このように、本発明が提案するシステムに好適な第1の半導体装置(例えばマイコン)および、第4の半導体装置(例えばマイコンと共同して動作する演算装置)の構成は、例えば、矩形状の外形を有している場合、一辺にクロックおよびアドレス信号に関する端子を配置し、その両側の2辺にデータ信号の入出力端子を設ける。データ信号の入出力端子の数が多い場合には、その一部をクロックおよびアドレス信号に関する端子のある辺に配置することもできる。
このような端子の配置を有する第1及び第4の半導体装置を、クロックおよびアドレス信号に関する端子のある辺どうしが向かい合うように配置し、クロック、アドレス、データを結線することで、高速動作に影響の大きいクロックやアドレス信号の配線長を短くすることができ、システム性能の向上に寄与する。クロックおよびアドレス信号に関する端子のある辺と反対側の辺には、高速性能にさほど影響しない信号端子、たとえば、低速のメモリや、外部インターフェイス回路を接続することができる。
高速な記憶装置の容量を増加したい場合には、第2および第3の半導体装置と同様の構成の第5および第6の半導体装置をさらに設け、第5および第6の半導体装置をY軸に対して線対称の配置になるように配置し、かつ、第5および第6の半導体装置はX軸に平行な方向に長辺を有しており、この長辺においてアドレス信号の入力される端子は、データ信号入出力端子よりもY軸に近く配置することもできる。
例えば、第5および第6の半導体装置は、第2および第3の半導体装置が配置される基板面と同一の基板面に配置され、かつ、第1および第4の半導体装置の間に配置されている。すなわち、これらのメモリ装置は第1および第4の半導体装置の間にあり、マトリックス状に配置される。
他の例では、第5および第6の半導体装置は、第2および第3の半導体装置が配置される基板面と反対の基板面に配置され、かつ、基板に対して第2および第3の半導体装置と面対称になるように配置されている。この例は前の例よりも配線長が短くできるが、装置厚さが厚くなる。
典型的な例では、第2、第3、第5、第6の半導体装置は、16ビットのデータバスを有する半導体メモリ、例えばシンクロナスDRAMである。
また、エミュレータ、クロック発振回路、入出力ポート、シリアルインターフェイス、および割込回路のうちの少なくとも一種を周辺モジュールとして備え、第1の半導体装置の第1から第3の辺以外の辺に配置される端子と周辺モジュールを接続することができる。これらの装置ではそれほどの高速性を要求しないためである。また、第2および第3の半導体装置とは異なる種類の半導体メモリを備え、前記第1の半導体装置の第1から第3の辺以外の辺に配置される端子とそれらの半導体メモリを接続することもできる。
第4の半導体装置としては、動画像データ処理用の半導体装置、その他のコプロセッサが考えられる。
また、他の発明の態様では、マイクロコンピュータと2つの半導体メモリを基板上に配置して構成した情報処理装置であって、マイクロコンピュータの第1の辺に平行な方向に2つの半導体メモリが並べて配置され、マイクロコンピュータと半導体メモリの間はクロックバス、アドレスバス、データバスで接続され、マイクロコンピュータの第1の辺に配置された端子にクロックバスが接続されている。
マイクロコンピュータの第1の辺を挟む第2の辺と第3の辺に配置された端子のうちデータバスに接続される端子の割合は、第1の辺に配置された端子のうちデータバスに接続される端子の割合よりも大きいことが望ましい。また、マイクロコンピュータの第1の辺に配置された端子にアドレスバスが接続されていることも望ましい。
このとき、2つの半導体メモリの長辺がマイクロコンピュータの第1の辺に平行であり、長辺に配置された端子にアドレスバスとデータバスが接続され、2つの半導体メモリの対向する辺に近い端子にアドレスバスが接続されていることが望ましい。
さらに2つの半導体メモリの長辺の、アドレスバスが接続された端子とデータバスが接続された端子の間の端子に、クロックバスが接続されていることも望ましい。
さらに他の態様では、直方体形状を有する第1のデータ処理装置、第2のデータ処理装置、複数の記憶装置、およびこれらを搭載する基板を有する情報処理装置であって、基板面上に互いに直交するX軸とY軸を想定した場合、Y軸上に第1および第2のデータ処理装置が配置され、Y軸に線対称に複数の記憶装置が配置され、かつ、X軸に線対称に複数の記憶装置が配置され、かつ、複数の記憶装置を挟んで第1および第2のデータ処理装置が配置されている。
典型的には第1のデータ処理装置と第2のデータ処理装置の対向する面の間をクロック信号を供給する配線が接続しており、配線の両側に複数の記憶装置が分かれて配置されている。
さらに、好ましくは第1または第2のデータ処理装置のY軸の右側にある面にある端子と、記憶装置のうちY軸の右側にある記憶装置がデータバスで接続され、第1または第2のデータ処理装置のY軸の左側にある面にある端子と、記憶装置のうちY軸の左側にある記憶装置がデータバスで接続されていることを特徴とする。
また、他の態様では直方体形状を有する第1のデータ処理装置、第2のデータ処理装置、複数の記憶装置、およびこれらを搭載する基板を有する情報処理装置であって、基板面を挟んで第1および第2のデータ処理装置が配置され、第1のデータ処理装置の入力あるいは出力端子が、第2のデータ処理装置の出力あるいは入力端子と向き合う位置に配置されていることを特徴とする。さらに、基板面を挟んで前記複数の記憶装置が配置され、該記憶装置のクロック入力端子、アドレス入力端子、データ入力端子がそれぞれ向き合う位置に配置されていることも配線長を短縮することに有効である。
このように、本発明は基板上に複数のチップやモジュールを配置して、互いを結合し、高速で動作するシステムを提供できる。
第2の課題を解決するため、半導体制御装置のパッケージの裏面に2次元のアレイ上に配置されたピン(半田ボール)を有するパッケージに実装された半導体制御装置において、内側のピンに電源とグランドを配置して、パッケージ内のチップのボンディングPADからパッケージの裏面のピンまでの距離を最短にし、パッケージ内の電源とグランドのインダクタンスを小さくして、半導体制御装置の出力バッファの切り替えノイズを低減したものである。
さらに、半導体制御装置のパッケージの裏面に2次元のアレイ上に配置されたピン(半田ボール)を有するパッケージに実装された半導体制御装置において、最内側にグランドを配置し、内側から2列目に電源ピンを配置して、パッケージ内のチップのボンディングPADからパッケージの裏面のピンまでの距離を最短にし、パッケージ内のグランドのインダクタンスを特に小さくして、半導体制御装置の出力バッファの切り替えノイズを低減したものである。
また、IO(入出力回路)用の電源電圧と内部論理用の電源電圧とが別々の電圧で動作する半導体制御装置において、IO用の電源およびグランドピンより、内部論理用の電源およびグランドピンより多くして、出力切り替えノイズを低減したものである。
このように、本発明によれば、マイコンや論理LSI等の半導体制御装置において、半導体制御装置の出力バッファの切り替えノイズを低減するピン配置を実現することにより、高速な外部バスによる出力バッファの切り替えノイズを低減でき、高速なデータの入出力を可能にできる。
また、アレイ上にピン配置されたパッケージにおいて、このようにパッケージの内側のピンに電源/グランドピンを配置したので、パッケージの外側のピンを信号線に配置でき、信号線をパッケージの外に引き出すときに、ピンとピンの間に信号線を1本通せる実装ルールであれば、プリント基板上のスルーホールを使わずに、信号線を引き出せるので、高速バスを実現する場合に、スルーホールによる抵抗を除去でき、配線のインピーダンスの調整や引き回しも簡単になり、高速外部バスの実装を容易にできる。
本願発明の典型的な例を示すと、半導体チップと、半導体チップを内蔵するパッケージと、パッケージの表面に配置される複数の端子とを有する半導体装置であって、複数の端子は、半導体チップに対する電源またはグラウンドを供給する第1の種類の複数の端子と、半導体チップに信号を入力あるいは半導体チップから信号を出力する第2の種類の複数の端子を含み、
半導体チップの外縁と第1の種類の端子それぞれの外縁との最短距離の集合AをAl〜AN(ただしNは第1の種類の端子の数)とし、
半導体チップの外縁と第2の種類の端子それぞれの外縁との最短距離の集合BをBl〜BM(ただしMは第2の種類の端子の数)としたとき、
集合Bのうち最小のものが、集合Aのうちの最大のものと同じかそれ以上であることを特徴とする。このように、電源及び接地電位の配線長を優先的に短くするようにピンを配置するものである。
このときに、端子はパッケージの外形を形成する平面のうち最大面積の平面にマトリックス状に配置されており、この最大面積の平面が矩形、通常は正方形である。この矩形形状の平面の外縁と第1の種類の端子それぞれの外縁との最短距離の集合AXをAXl〜AXN(ただしNは第1の種類の端子の数)とし、上記矩形形状の平面の外縁と上記第2の種類の端子それぞれの外縁との最短距離の集合BXをBXl〜BXM(ただしMは第2の種類の端子の数)としたとき、集合BXのうち最大のものが、集合AXのうちの最小のものと同じかそれ以上であることを特徴とする。要するに、端子配置面の外縁に近い方に信号ピンを配置し、遠い方に電源ピンを配置するものである。
あるいは、半導体チップと、半導体チップを内蔵するパッケージと、パッケージの表面に互いに等間隔でマトリックス配置される複数の端子とを有する半導体装置であって、マトリックス配置された端子のうち最外縁の端子を第1のグループとし、第1のグループの端子と最短距離にある端子を第2のグループとし、第2のグループの端子と最短距離にある端子で第1のグループに属していない端子を第3のグループとしたときに、第3のグループにおける信号入出力端子以外の端子の割合が、第1のグループにおけるそれよりも大きいことを特徴とする。
さらに望ましくは、第3のグループにおける信号入出力端子以外の端子の割合が、第2のグループにおけるそれよりも大きい。また、第3のグループの端子と最短距離にある端子で第2のグループに属していない端子を第4のグループとしたときに、第4のグループにおける信号入出力端子以外の端子の割合が、第1のグループにおけるそれよりも大きいことを特徴とする。
すなわち、後に第8図などで詳細に説明するように、4周(円配列でも矩形配列でもよい)にわたってマトリックス配置された内側の2周について電源または接地ピンを優先的に配置し、外側の2周について信号ピンを配置する。信号ピンは場合により多数準備する必要があるが、そのときは適宜内側の2周に信号ピンを設定しても良い。
ここで、信号入出力端子以外の端子として、半導体チップ内に形成された論理回路(例えばMOSで形成された種々のゲート、ラッチ等である)を駆動するための第1及び第2の電位を供給するための端子を含むことはいうまでもない。電源を複数種類設ける場合には、さらに、半導体チップ内に形成された論理回路を駆動するための第3及び第4の電位を供給するための端子をさらに含んでもよい。例えば、内部論理回路と、周辺入出力回路部では別々の電源を用いることがある。
電源ピンの配置としては、半導体チップ内に形成された特定の論理ゲートを駆動するための第1及び第2の電位を供給するための端子の対が、第3及び第4のグループに属する端子に分かれて配置されていることが望ましい。また、半導体チップ内に形成された特定の論理ゲートを駆動するための第2及び第3の電位を供給するための端子が、第3及び第4のグループに属する端子に分かれて配置されていることも望ましい。
特に、これらの1対の電源と接地電位は隣接して第3及び第4のグループ配置されている端子とすることが好ましい。
パッケージはプリント基板上に配置されており、第1及び第2のグループに属する端子からは基板表面に沿って配線が引き出され、第3及び第4のグループに属する端子からは基板を貫通するスルーホールを通して配線が引き出されていることとすると電源に対するノイズの影響が低減でき好適である。
入出力端子は、半導体チップ内に形成された論理回路によって処理されるべき入力信号、あるいは、半導体チップ内に形成された論理回路によって処理された出力信号を伝達するものとすることができる。
また、本発明の別の態様では、半導体チップと、半導体チップを内蔵するパッケージと、パッケージの表面に配置される複数の導体ピンと、半導体チップのパッドと上記導体ピンを電気的に接続するリードフレームを有する半導体装置であって、複数のピンは半導体チップに形成された能動素子を駆動するための少なくとも2つの電位を供給する第1の種類の複数のピンと、半導体チップの能動素子で変調される信号を入力あるいは半導体チップの能動素子で変調された信号を出力する第2の種類の複数のピンを含み、第1の種類のピンとパッドの間の配線長の最大のものが、第2の種類のピンとパッドの間の配線長の最小のものを越えないことを特徴とする。ピンの配置としては、第1の種類の複数のピンは半導体チップの外縁を取り囲むように配置され、第2の種類のピンは第1の種類の複数のピンを取り囲むように配置させることができる。
パッケージはプリント基板上に配置されており、第2の種類の複数のピンの大部分からは基板表面に沿って配線が引き出され、第1の種類の複数のピンの大部分からは基板を貫通するスルーホールを通して配線が引き出されていることが望ましい。理想的には全ての第1の種類のピンは配線長を短くするためにスルーホールを用いるのが良いが、大部分(80パーセント程度がスルーホールを用いても効果は得られる)。
(効果)
以上説明したように、本発明によれば、マイコンを適用した制御システムにおいて、外部バスに適したマイコンのピン配置を提供し、マイコンなどの論理LSIと外部メモリや周辺チップとの接続に必要な信号線の配線を最短にでき、高速外部バスによるデータ転送を可能にするので、高速バスが必要なアミューズメント装置、情報機器を実現する場合にその効果が大きい。
また、本発明により、チップ間の配線が短くなり配線のインダクタンスが小さくなるので、電磁波妨害ノイズの削減にも効果がある。
また、本発明によれば、出力バッファの切り替えノイズに強いマイコンや論理LSI等の半導体制御装置のピン配置を提供し、高速外部バスによるノイズを低減するので、高速外部バスが必要なアミューズメント装置、画像処理装置、情報機器を実現する場合にその効果が大きい。
発明を実施するための最良の形態
第1図に本発明の第1の実施例を示す。半導体メモリ20、21、22、23はマイコン10と周辺チップ30の間に置かれる。第1図の例では、マイコン10と周辺チップ30の配置される方向に延在し、かつ、マイコン10と周辺チップの中央を通る軸をY軸としたときに、このY軸の両側に半導体メモリ20〜23がY軸に対して線対称に配置されている。
各々の半導体メモリは、アドレスピン(ADR−A、ADR−B)を内側、データピンを外側(D[0−15])にして、横置きに配置される。すなわち、各半導体メモリは、Y軸に直交する軸をX軸方向とするときに、X軸方向に長辺が一致するように配置されており、各半導体メモリのアドレスピンはデータピンよりもY軸に近い位置に配置されるようになっている。
ここで、半導体メモリは、同期型の高速データ転送を実現できるSDRAM(シンクロナスダイナミックRAM)として説明するが、他の種のメモリ、例えばシンクロナスSRAMや通常のSRAM、DRAMでもよい。
マイコン10および周辺チップ30は64ビットデータバスである。半導体メモリ20、21、22、23は16ビットのデータバスとし、4チップの半導体メモリにより、64ビットのバスを実現するものとする。
マイコン10からクロック104、アドレスバス105、106、制御信号107、108、109、データバス100、101、102、103を出力し、半導体メモリ20、21、22、23および周辺チップ30を制御する。
クロック104は、マイコン10の下辺(メモリに近い方の辺)に配置するピンの中心から出力され、半導体メモリ20、21、22、23および周辺チップ30の動作クロックとして使用される。すなわち、第1図の例ではクロックはマイコン10から周辺チップへY軸に沿って配線され、途中で左右に分岐してメモリ20〜23に供給される。
アドレスバス105、106は、マイコン10のクロック出力を中心として、左右に配置され出力される。105は半導体メモリのアドレスの下位ビット(例えば、A0からA6)、106は半導体メモリのアドレスの上位ビット(例えば、A7からA17)とし、半導体メモリ20、21、22、23のアドレスおよび周辺チップ30に入力される。第1図では、アドレス105のみ周辺チップ30に入力しているが、周辺チップ30内にマッピングされるアドレス空間が広い場合には、アドレス106も周辺チップ30に入力してもよい。
制御信号107(右側のメモリへのライトストローブ)、108(左側のメモリへのライトストローブ)、109(チップセレクト、読み出し/書き込み切り替え信号、RASストローブ、CASストローブ)は、マイコン10のアドレスのさらに外側から出力され、左右の半導体メモリに共通の制御信号109は、半導体メモリ20、21、22、23と周辺チップ30に出力される。制御信号107は、右側の半導体メモリ21、23および周辺チップ30に出力され、制御信号108は、左側の半導体メモリ20、22および周辺チップ30に出力される。
データバス100、101、102、103は、16ビット単位のデータバスで、例えば、100がD0からD15、101がD16からD31、102がD32からD47、102がD48からD63とする。各々が、マイコン10の左右側から出力され、半導体メモリ20、21、22、23および周辺チップ30に接続される。
このように、マイコン10と半導体メモリ20、21、22、23、周辺チップ30を接続する場合に、出力の負荷容量が重い(メモリ4個と周辺チップ1個に接続すると、各チップ当たり5pFから7pFなので、負荷容量は25pFから35pFとなる)クロック、アドレス、制御信号ピンをマイコン10の下辺側に集め、半導体メモリ20、21、22、23のアドレスバスが内側(マイコン10の中心と周辺チップ30の中心を結んだ線(Y軸)に近い方向)になるように横置きに配置することにより、これらの信号線が、半導体20、21、22、23と周辺チップ300間を最短で通るように配線される。
特にクロック信号104は、他の信号線よりも動作周波数が高く(通常2倍以上)、配線のインピーダンスのマッチングおよび遅延に関する対策を行う必要があるため、下辺の中心に置くことにする。また、制御信号107と制御信号108に関しては、右側の半導体メモリ21、23に接続する制御信号107は右側に、左側の半導体メモリに接続する制御信号108信号は左側に配置して、それぞれの配線長が短くなるようにする。
データバスは、負荷容量が軽いので(メモリ1個と周辺チップ1個に接続すると、各チップ当たり5pFから7pFなので、負荷容量は10pFから14pFとなる)、上記アドレス等の信号線よりも多少配線が長くなっても遅延時間が大きくならないので、マイコン10の左右に配置し、半導体メモリ20、21、22、23に接続後、周辺チップ30に達するように配置する。データバスは64ビットとバス幅が広いので、32ビットずつ分け左右の辺に配置するようにする。
高速動作の必要の無い信号は、マイコンの上辺(メモリに遠い方の辺)に配置し、各種インタフェースおよびコネクタに接続するようにする。これにより高速な外部バスを実現できる。
第2図に本発明の第2の実施例を示す。本発明は、半導体メモリ20、21をプリント基板の裏面に配置するものである。裏面に実装したメモリは点線で示す。また、裏面へのメモリの配線も点線で示す。これにより、半導体メモリ20、21が半導体メモリ22、23の背面に置かれるので、マイコン10と、半導体メモリ20、21、22、23と周辺チップ30の配線がさらに短くできる。裏面への配線は、プリント基板を貫通するような配線を設けることによって容易に達成することができる。
第3図に本発明の第3の実施例を示す。本発明は、半導体メモリ40、41がそれぞれ、32ビットバスのメモリである。32ビットバスのメモリを使用することにより、クロック、アドレス、制御信号の負荷容量を最大3以下(メモリ2個と周辺チップ1に接続すると、各チップ当たり5pFから7pFなので、負荷容量は15pFから21pFとなる)にすることができるので、プリント基板上の配線遅延が小さくなる。通常、1ナノ秒/10pF程度送れるので、32ビットバスのメモリを使用することにより、0.5ナノ秒程度配線遅延を改善でき、さらに、高速な外部バスシステムを実現できる。
第4図に本発明の第4の実施例を示す。本発明は、周辺チップ30をマイコン10とピン対称にして、周辺チップ30をマイコン10の背面に配置するものである。プリント基板の裏面に配置した周辺チップ30は点線で示してある。
第7図にピン対称実装の実装例を示し、具体的に説明する。マイコン10および周辺チップ30は共にBGA(ボールグリットアレイ)とする。プリント基板200は4層基板で配線層、グランド層、電源層、配線層から構成されている。マイコン10と周辺チップ30のピンは外側が信号ピン201、内側が電源ピン202とグランドピン203とする。信号ピン201は、マイコン10と周辺チップ30でピン対称になっているので、それぞれの信号をプリント基板内のスルーホールで接続する。電源ピン202とグランドピン203は、マイコン10と周辺チップ30でピン対称になっているので、スルーホールで接続すると同時に、それぞれ、内層の電源層、グランド層と接続する。
これにより、マイコン10と周辺チップ30間の配線は、プリント基板の配線層と配線層をスルーホールで結べるので、配線長をほぼゼロ(プリント基板の厚さ分)にすることができる。
第4図を用いて、高速動作の要求の小さい信号に関して説明する。これらの信号に接続される周辺モジュール70は、マイコンの上辺(メモリ40、41から一番遠い辺)に配置する。具体的には、エミュレータ71、クロック発振回路72、IOポート73、シリアルインタフェース74、割り込み回路75等がある。これらの回路は制御信号110(CTRL−D)で接続される。制御信号110は、低速の信号(数十MHz程度)なので、プリント基板上の配線も長くてよく、マイコン10の出力バッファも低速のバッファでよい。
また、アドレス111(ADR−C)は、アドレスバスの上位のピット(A18−A25)で、比較的低速なアクセス時間が100ナノ秒以上のSRAMやROMとの接続にのみ用いるので、プリント基板上の配線が長くなっても問題ないので、マイコン10の上辺に配置することができる。
第8図にBGA(ボールグリッドアレイ)パッケージのマイコンのピン配の実施例を示す。
第11図、第12図には、QFP(フラットパケージ)のピン配置図を示す。第11図が左半分で、第12図が右半分である。このフラットパッケージはリードフレームに搭載され、これらをボールグリッドアレイパッケージが内蔵することとした。フラットパッケージとボールグリッドアレイパッケージのピンは、リードフレームにより接続される。
第9図、第10図に、第11図、第12図に示したマイコンのピンの説明図を示す。BGAもQFPも下辺が半導体メモリとの間の配線長を短くする信号線であり、左右がデータバスになっている。
第5図にBGAパッケージのマイコン10と半導体メモリとの接続例を示す。この図は、第1図のマイコン10とメモリ20との接続部分を拡大した図である。メモリとしては、SDRAM(シンクロナスダイナミックRAM)を用いている。
第6図は第5図で示したSDRAMのピンを説明する図である。SDRAM20はアドレスピンを内側して横置きに実装する。以下、マイコン10とメモリ20間の配線に関して説明する。まず、クロック104(CKIO)を優先配線する。次に、アドレスバス105(A3−A6)、106(A7−A14)を接続する。ここで、A13とA14はメモリ20の背面を通して接続する。制御信号108は、接続するメモリによって機能が異なる信号なので、SDRAMの場合には、WE1#/CAS1#/DQM1、WE0#/CAS0#/DQM0信号のDQM0、DQM1の機能を選択し、メモリ20のUDQM、LDQMに接続する。LDQMの配線はメモリ20の背面を通す。また、制御信号109に関しては、CS2#は、メモリ20のCS#(チップセレクト)に接続し、RAS#は、メモリ20のRAS#と接続する。RD#/CASS#/FRAME#は、接続するメモリによって機能が異なる信号なので、SDRAMの場合には、CASS#機能を選択し、メモリ20のCAS#と接続する。RD/WR#はメモリ20のWE#と接続する。
データバス100は、16ビットのデータバスをマイコン10とメモリ20間でそれぞれ一対一に接続する。ここで、D8−D15はメモリ20と表面の配線層で接続し、D0−D7は、メモリ20の背面を通してメモリのデータピンと接続する。
このように接続することにより、マイコン10とメモリ20間の配線を最短にできる。同時にほとんどの配線を表面の配線層だけでできるので、スルーホールの数も少なくなり、配線のインピーダンスの調整を容易にし、電源グランド層の強化にもつながる。
同様にして、他のメモリ21、22、23も同様に最短接続可能である。本実施例では、SDRAMに関して説明したが、他の高速メモリに関しても適用可能である。
将来さらにLSIの集積度が上がれば、マイコン10と半導体メモリ20、21、22、23と周辺チップ30の各モジュールを1チップにすることが可能となるが、その場合にも、ここで示した実施例の配置を用いることにより、高速動作可能のモジュール間の配線を実現することが可能となる。
本発明は、アミューズメント装置、画像処理装置、携帯情報機器に特定するものではなく、家庭用電気製品、情報通信機器、制御装置に適用可能である。
第13図で本発明の半導体制御装置のパッケージの一実施例を説明する。第13図はパッケージを裏面から見た図である。パッケージとして、256ピンのBGA(ボールグリッドアレイ)パッケージを例として説明する。パッケージ310のチップの裏側にピン(ボール)320が256個配置されている。ピン320は、縦20個、横20個の配置になっており、すべて実装されれば、400個のピンを持つことになるが、ここに示す256ピンのパッケージ310の場合には、内側の144個が実装されておらず、外側の4列にピンが実装されている。最外周は縦20、横20個、その内側が縦18、横18個、さらにその内側が縦16、横16個、実装される最内周は縦14、横14個である。この実施例ではパッケージの外形は約27mm四方である。
第14図に第13図のAでのパッケージ310の断面図を示し、パッケージ310の内部の構成を説明する。パッケージ310の内部には、論理LSIチップ70、リードフレーム90が実装されており、論理LSIチップ70上に作成されているボンディングPAD71とリードフレーム90は、各ピン毎にボンディングワイヤ80で接続されている。
リードフレーム90とピン320は、各ピン毎にスルーホールで接続されている。最内側のピン340は、ボンディングワイヤ80とリードフレーム90の接点からすぐ近くに配置されているので、リードフレーム90のインダクタンスはほとんどなく、ワイヤボンディング80のインダクタンスしか見えてこない。一方、外側のピン21は、ワイヤボンディング80とリードフレーム90の接点からさらにピン21まで距離があるので、リードフレーム90のインダクタンスの影響が出てくる。このため、最内側のピン340は、他のピンよりもインダクタンスが小さくなり、電源/グランドピンとして使用するのに適している。
第15図にパッケージ310の内部の概略図およびを示し、さらに詳細に説明する。ここでは、図を簡略化するために、論理LSIチップ70上のボンディングPAD71の数は40個(各辺10個)、ピン320の総数は40個で、外側と内側の2列構成で、外側は各辺5個、内側は各辺5とする。
論理LSIチップ70は、IO用電源51と内部論理用電源50の2電源構成で動作するものとする。ここでは、内部論理用電源50は、チップの消費電力を下げるために、通常IO用電源51よりも低い電圧であるとする。また、IO用電源51のピンを4本、IO用グランド61のピンを8本、内部論理用電源50のピンを4本、内部論理用グランド60のピンを4本としている。
まず、論理LSIチップ70の内部の構成を簡単に説明する。論理LSIチップ70は、IO電源51で動作する領域73と内部論理用電源50で動作する領域74から構成される。IO電源動作領域73は、主にボンディングPAD71、入出力回路および内部電源の電圧レベルからIO電源の電圧レベルに変換するレベル変換回路72から構成され、外部回路との入出力を制御する。ただし、IO用の電源電圧と内部論理用の電源電圧の電圧が同じ場合にはレベル変換回路は必要ない。内部電源動作領域74には、マイコンや論理LSIの主要な機能が実装されている。
次に、パッケージ310上のピン320とリードフレーム90の構成について説明する。電源とグランドピンのインダクタンスを下げるために、電源とグランドピンは内側のピン、信号線は外側のピンに割り付けてある。論理LSIチップ70上のボンディングPAD71とリードフレーム90を接続するボンディングワイヤ80の長さは信号ピンも電源/グランドピンもほぼ同じである。電源/グランドピンのリードフレームの配線長は、外側の信号線のリードフレームの配線長の約1/2から1/3と短くなり、電源/グランドピンのリードフレームのインダクタンスが小さくなっている。
第16図でIO用電源51と内部論理用電源50の2電源構成で動作する256ピンのピンのピン配置の構成を説明する。ここでは、IO電源が3.3V、内部電源が1.8Vとする。内部論理用電源50(図では、黒のピンで示す)と内部論理用グランド60(図では、黒のピンで示す)、IO用電源51とIO用グランド61を、最内側と、内側から2列目のピンに割り付ける。内部論理用電源50とグランド60は、出力バッファのノイズとは関係ないので、そのピン数は内部論理の消費電力で決まる。一般的には、プラスチックパッケージに実装できるLSIチップの消費電力は1ワットから1.5ワット程度なので、IO用の電源/グランドピンより内部電源の電源50とグランド60のピンの方が、少なくてよい。ここでは、内部電源50とグランド60は、各辺2本ずつ割り当ててある。それ以外をIO用の電源51、IO用グランド61に割り当てればよい。
第17図にプリント基板110上での電源/グランドおよび、デカップリングコンデンサ400の実装の実施例を示す。ここで、グランドピンを最内側のピン340、電源ピンを内側から2列目のピン330に割り付けてある。プリント基板は4層基板であり、1層目が配線層、2層目がグランド層、3層目が、電源層、4層目が配線層である。
パッケージ310の裏面のピンの実装をしていない1層目401をプリント基板110上でグランドプレーン401にして、このグランドプレーン401とグランドピンの配線長を最短にしている。これにより、プリント基板110上でもグランド配線のインダクタンス成分を小さくすることが可能となる。
また、電源ピンとグンランドピン間に実装するデカップリングコンデンサ400は、電源ピンとグランドピンの近くからスルーホールで4層目に配線し、最短の配線で実装できるようになる。これにより、プリント基板110上の電源/グランドの配線長を最短にでき、さらにデカップリングコンデンサ400も最短の位置に配置できる。これにより、出力バッファの切り替えノイズを抑えることが可能となる。
次に信号線のプリント基板上での配線について説明する。
第18図に第13図のBの部分を拡大したピン配置の構成図を示す。ピン320の大きさは、0.75mm、ピン320の間隔が1.27mmであるとする。
第19図ではこのパッケージを実装するときのプリント基板の構成図を示す。ピン320と半田で接続するためのプリント基板上のフットパターン102の大きさを0.95mmとすると、フットパターン102間の間隔は0.3mmとなり、この間隔で引き出せる信号線55は、配線幅を0.1mm、フットパターン間の間隔0.1mmの信号線1本である。信号線は、外側2列のピンに割り付けられているので、最外側と外側から2列目の信号線はすべて、チップの外に引き出せることになる。これにより、スルーホールを使用しないで、信号線をパッケージの外側に引き出せるので、パッケージの裏面のプリント基板に信号線のスルーホールが不要になり、スルーホールによる内層の電源層/グランドプレーンの面積の削減を抑えることができ、電源層/グランド層を強化できる。この結果、パッケージ310からの信号線は、外部のチップやコネクタと接続が容易である。
第8図にマイコンのピン配置の実施例を示す。また、第9図、第10図は上記マイコンの信号ピンの役割を説明するための図表である。このパッケージの例は、BGA(ボールグリッドパッケージ)である。最内側にグランド、最内側から2列目に電源を配置するピン割り付けになっている。IO用の電源数は30本、IO用のグランド数は32本、内部論理用の電源数は8本、内部論理用のグランド数は8本である。また、IO用の電源/グランドの数は、出力信号線4本に1ペアの構成になっている。高速のメモリとのインタフェースに必要な、データバス(D0−D63)、アドレスバス(A2−A17)、制御信号(CKIO、CS2#、CS3#、RAS#、RD#/CASS#/FRAME#、WEn#/CASn#/DQMn(n=0−7))等は、必ず外側の2列に割り付けてある。外側の2列では信号線の本数が不足する場合には、内側の2列にも信号線を一部割り付けてもよい。
以上説明したように、マイコンや論理LSI等の半導体制御装置のパッケージのピン配置において、内側に電源/グランドを配置することにより、出力バッファの切り替えノイズに強い半導体制御装置を提供できる。
本発明は、BGAパッケージだけでなく、同じようにチップの裏面にボールを配置した、PGA(ピングリッドアレイ)パッケージ、CSP(チップサイズパッケージ)にも適用可能である。
パッケージの裏面にアレイ上2次元に配置されたピン配置のパッケージに実装された半導体制御装置において、内側のピンに電源とグランドを配置し、外側のピンに信号線を配置したことを特徴とする半導体制御装置。
最内側のピンにグランドを配置し、内側から2列目のピンに電源ピンを配置することを特徴とする半導体制御装置。
IO用の電源と内部論理用の電源の2電源で動作し、IO用の電源およびグランドピンが、内部論理用の電源およびグランドピンより多いことを特徴とする半導体制御装置。
半導体チップと、半導体チップを内蔵するパッケージと、パッケージの表面に配置される複数の端子とを有する半導体装置であって、複数の端子は、半導体チップに対する電源またはグラウンドを供給する第1の種類の複数の端子と、半導体チップに信号を入方あるいは半導体チップから信号を出力する第2の種類の複数の端子を含み、半導体チップの外縁と第1の種類の端子それぞれの外縁との最短距離の集合AをAl〜AN(ただしNは第1の種類の端子の数)とし、半導体チップの外縁と第2の種類の端子それぞれの外縁との最短距離の集合BをBl〜BM(ただしMは第2の種類の端子の数)としたとき、集合Bのうち最小のものが、集合Aのうちの最大のものと同じかそれ以上であることを特徴とする半導体装置。
複数の端子はパッケージの外形を形成する平面のうち最大面積の平面にマトリックス状に配置されており、最大面積の平面が矩形形状であり、矩形形状の平面の外縁と第1の種類の端子それぞれの外縁との最短距離の集合AXをAXl〜AXN(ただしNは第1の種類の端子の数)とし、矩形形状の平面の外縁と上記第2の種類の端子それぞれの外縁との最短距離の集合BXをBXl〜BXM(ただしMは第2の種類の端子の数)としたとき、
集合BXのうち最大のものが、集合AXのうちの最小のものと同じかそれ以上であることを特徴とする半導体装置。
半導体チップと、半導体チップを内蔵するパッケージと、パッケージの表面に互いに等間隔でマトリックス配置される複数の端子とを有する半導体装置であって、マトリックス配置された端子のうち最外縁の端子を第1のグループとし、第1のグループの端子と最短距離にある端子を第2のグループとし、上記第2のグループの端子と最短距離にある端子で第1のグループに属していない端子を第3のグループとしたときに、第3のグループにおける信号入出力端子以外の端子の割合が、第1のグループにおけるそれよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
第3のグループにおける信号入出力端子以外の端子の割合が、第2のグループにおけるそれよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
第3のグループの端子と最短距離にある端子で第2のグループに属していない端子を第4のグループとしたときに、第4のグループにおける信号入出力端子以外の端子の割合が、第1のグループにおけるそれよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
信号入出力端子以外の端子には、半導体チップ内に形成された論理回路を駆動するための第1及び第2の電位を供給するための端子を含むことを特徴とする半導体装置。
信号出力端子以外の端子には、半導体チップ内に形成された論理回路を駆動するための第3及び第4の電位を供給するための端子をさらに含むことを特徴とする半導体装置。
半導体チップ内に形成された特定の論理ゲートを駆動するための第1及び第2の電位を供給するための端子が、第3及び第4のグループに属する端子に分かれて配置されていることを特徴とする半導体装置。
半導体チップ内に形成された特定の論理ゲートを駆動するための第3及び第4の電位を供給するための端子が、第3及び第4のグループに属する端子に分かれて配置されていることを特徴とする半導体装置。
第3及び第4のグループに属する端子に分かれて配置されている端子は、最も近い位置に配置されている端子であることを特徴とする半導体装置。
パッケージはプリント基板上に配置されており、第1及び第2のグループに属する端子からは基板表面に沿って配線が引き出され、第3及び第4のグループに属する端子からは基板を貫通するスルーホールを通して配線が引き出されていることを特徴とする半導体装置。
信号入出力端子は、半導体チップ内に形成された論理回路によって処理されるべき入力信号、あるいは、半導体チップ内に形成された論理回路によって処理された出力信号を伝達することを特徴とする導体装置。
半導体チップと、半導体チップを内蔵するパッケージと、パッケージの表面に配置される複数の導体ピンと、半導体チップのパッドと導体ピンを電気的に接続するリードフレームを有する半導体装置であって、複数のピンは、半導体チップに形成された能動素子を駆動するための少なくとも2つの電位を供給する第1の種類の複数のピンと、半導体チップの能動素子で変調される信号を入力あるいは半導体チップの能動素子で変調された信号を出力する第2の種類の複数のピンを含み、第1の種類のピンとパッドの間の配線長の最大のものが、第2の種類のピンとパッドの間の配線長の最小のものを越えないことを特徴とする半導体装置。
第1の種類の複数のピンは半導体チップの外縁を取り囲むように配置され、第2の種類のピンは第1の種類の複数のピンを取り囲むように配置されていることを特徴とする半導体装置。
パッケージはプリント基板上に配置されており、第2の種類の複数のピンの大部分からは基板表面に沿って配線が引き出され、第1の種類の複数のピンの大部分からは基板を貫通するスルーホールを通して配線が引き出されていることを特徴とする半導体装置。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1実施例のマイコン制御装置の構成を示す平面図。第2図は、本発明の第2実施例のマイコン制御装置の構成を示す平面図。第3図は、本発明の第3実施例のマイコン制御装置の構成を示す平面図。第4図は、本発明の第4実施例のマイコン制御装置の構成を示す平面図。第5図は、本発明のマイコンとメモリの接続を示す平面図。第6図は、メモリの信号名の説明を示す表図。第7図は、本発明のマイコンと周辺チップの実装の断面図。第8図は、本発明のBGAパッケージのピン配置図。第9図は、本発明のBGAとQFPのパッケージのピンの説明を示す表図。第10図は、本発明のBGAとQFPのパッケージのピンの説明を示す表図。第11図は、本発明の実施例のQFPパッケージのピン配置図の左半分の平面図。第12図は、本発明の実施例のQFPパッケージのピン配置図の右半分の平面図。第13図は、本発明の半導体制御装置のパッケージのピン配置の構成を示す平面図。第14図は本発明の図1のパッケージのA断面図。第15図は、本発明の半導体制御装置のパッケージの内部の実装の一例を示す模式図。第16図は、本発明の半導体制御装置のパッケージのピン配置の構成図の他の実施例平面図。第17図は、本発明のパッケージのプリント基板への実装断面図。第18図は、本発明の第1図のBの部分の拡大平面図。第19図は、本発明のパッケージを実装するフットパターンの構成を示す平面図である。
Claims (35)
- マイコンと周辺制御半導体装置と複数の半導体メモリとから構成されるマイコン制御装置において、マイコンと周辺制御半導体装置との間に複数の半導体メモリを配置し、前記マイコンは、裏面にアレイ状2次元に配置されたピン配置のパッケージを有しており、前記ピン配置は、内側に電源のピンとグランドのピンを配置し外側に信号線のピンを配置し、
前記マイコンは、前記半導体メモリとの位置が最も近い辺の中央からクロック信号を出力し、そのクロック出力の左右からアドレス信号を出力し、そのアドレス出力のさらに外側から制御信号を出力し、前記マイコンと前記半導体メモリとの位置が次に近い辺からデータ信号を出力することを特徴とするマイコン制御装置。 - 前記マイコンは、前記複数の半導体メモリを並列にアクセスし、前記データ信号は、前記複数の半導体メモリに対して固有の信号線で配線されており、前記クロック信号と前記アドレス信号は、前記複数の半導体メモリに対して共通の信号線で配線されていることを特徴とする請求項1記載のマイコン制御装置。
- 前記マイコンと周辺制御半導体装置との間に配置された半導体メモリは、前記アドレスピンを内側にし、データピンを外側にし、横置きに配置されたことを特徴とする請求項1または2に記載のマイコン制御装置。
- 前記マイコンと周辺制御半導体装置とのピン配置は、線対称になることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに記載のマイコン制御装置。
- 前記複数の半導体メモリは、第1の半導体メモリと第2の半導体メモリを含み
、前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリは、前記マイコンを通る軸をY軸と想定したときに、前記Y軸に対して線対称の配置となるように配置されることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれかに記載のマイコン制御装置。 - 前記マイコンのパッケージにおいて、最内側にグランドピンを配置し、内側から2列目に電源ピンを配置していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のマイコン制御装置。
- 前記マイコンと前記周辺制御半導体装置と前記複数の半導体メモリとを1チップ化したことを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれかに記載のマイコン制御装置。
- 演算機能を備える第1の半導体装置と、記憶機能を備える第2および第3の半導体装置とを有し、前記第1の半導体装置を通る軸をY軸と想定したときに、前記第2および第3の半導体装置がY軸に対して線対称の配置になるように配置され、前記第1の半導体装置は、前記第2および第3の半導体装置に近い辺にクロック信号を出力するクロック信号端子を有し、前記クロック信号端子からクロック信号が前記第2および第3の半導体装置に供給され、
前記第1の半導体装置は、前記クロック信号端子の左右にアドレス信号端子を有し、前記アドレス信号端子からアドレス信号が前記第2および第3の半導体装置に供給され、
前記第1の半導体装置のクロック信号端子のある辺を第1の辺とし、前記第1の辺の両側の辺を第2および第3の辺としたときに、各辺に沿って配置される端子の数に対するデータ信号入出力端子の数の割合は、第1の辺における割合よりも、第2または第3の辺における割合の方が大きい情報処理装置。 - 前記第1の半導体装置は、前記第2および第3の半導体装置を並列にアクセスし、前記データ信号入出力端子は、前記第2および第3の半導体装置の対応端子に対して個別に接続されており、前記クロック信号端子と前記アドレス信号端子は、前記第2および第3の半導体装置の対応端子に対して共通接続されていることを特徴とする請求項8記載の情報処理装置。
- 前記Y軸に直交するX軸を想定したときに、前記第2および第3の半導体装置は前記X軸の方向に沿って並んでいる請求項8記載の情報処理装置。
- 前記Y軸の上に、演算機能を備える第4の半導体装置を有し、前記第4の半導体装置と前記第1の半導体装置との間に前記第2および第3の半導体装置が配置され、前記第1の半導体装置から供給されるクロック信号が、前記第4の半導体装置の前記第2および第3の半導体装置に近い辺に配置されたクロック信号入力端子に入力されている請求項10記載の情報処理装置。
- 前記クロック信号を伝達する配線が、前記第2および第3の半導体装置の間を通っている請求項11記載の情報処理装置。
- 前記第1の半導体装置は、裏面にアレイ状2次元に配置されたピン配置のパッケージを有しており、前記ピン配置は、内側に電源のピンとグランドのピンを配置し外側に信号線のピンを配置していることを特徴とする請求項8乃至12のうちいずれかに記載の情報処理装置。
- 前記第1の半導体装置のパッケージにおいて、最内側にグランドピンを配置し、内側から2列目に電源ピンを配置していることを特徴とする請求項13記載の情報処理装置。
- 前記第2および第3の半導体装置は前記X軸に平行な方向に長辺を有しており、前記長辺において前記アドレス信号の入力される端子は、データ信号入出力端子よりもY軸に近く配置されている請求項8記載の情報処理装置。
- 前記第4の半導体装置のクロック信号入力端子のある辺と同じ辺にアドレス信号入力端子を有し、前記アドレス信号入力端子に前記第1の半導体装置からのアドレス信号が入力される請求項15記載の情報処理装置。
- 前記第4の半導体装置のクロック信号入力端子のある辺を第1の辺とし、前記第1の辺の両側の辺を第2および第3の辺としたときに、各辺に沿って配置される端子の数に対するデータ信号入出力端子の数の割合は、第1の辺における割合よりも、第2または第3の辺における割合の方が大きく設定されている請求項16記載の情報処理装置。
- 前記第2および第3の半導体装置と同様の構成の第5および第6の半導体装置を有し、前記第5および第6の半導体装置がY軸に対して線対称の配置になるように配置され、かつ、前記第5および第6の半導体装置は前記X軸に平行な方向に長辺を有しており、前記長辺におけるアドレス信号の入力される端子は、データ信号入出力端子よりも前記第1の半導体装置のクロック信号端子に近く配置されている請求項17記載の情報処理装置。
- 前記第5および第6の半導体装置は、前記第2および第3の半導体装置が配置される基板面と同一の基板面に配置され、かつ、前記第1および第4の半導体装置の間に配置されている請求項18記載の情報処理装置。
- 前記第5および第6の半導体装置は、前記第2および第3の半導体装置が配置される基板面と反対の基板面に配置され、かつ、前記基板に対して前記第2および第3の半導体装置と面対称になるように配置されている請求項18記載の情報処理装置。
- 前記第2、第3、第5、第6の半導体装置は、16ビットのデータバスを有する半導体メモリである請求項19または20記載の情報処理装置。
- エミュレータ、クロック発振回路、入出カポート、シリアルインターフェイス、および割込回路のうちの少なくとも一種を周辺モジュールとして備え、前記第1の半導体装置の第1から第3の辺以外の辺に配置される端子と前記周辺モジュールを接続する請求項13乃至21のうちのいずれかに記載の情報処理装置。
- 前記第2および第3の半導体装置とは異なる種類の半導体メモリを備え、前記第1の半導体装置の第1から第3の辺以外の辺に配置される端子と前記半導体メモリを接続する請求項22記載の情報処理装置。
- 前記第4の半導体装置が、画像データ処理用の半導体装置である請求項11乃至23のうちいずれかに記載の情報処理装置。
- 前記第4の半導体装置は、裏面にアレイ状2次元に配置されたピン配置のパッケージを有しており、前記ピン配置は、内側に電源のピンとグランドのピンを配置し外側に信号線のピンを配置していることを特徴とする請求項11乃至24のうちいずれかに記載の情報処理装置。
- 前記第4の半導体装置のパッケージにおいて、最内側にグランドピンを配置し、内側から2列目に電源ピンを配置していることを特徴とする請求項25記載の情報処理装置。
- マイクロコンピュータと2つの半導体メモリを基板上に配置して構成した情報処理装置であって、前記マイクロコンピュータの第1の辺に平行な方向に前記2つの半導体メモリが並べて配置され、前記マイクロコンピュータと半導体メモリの間はクロックバス、アドレスバス、データバスで接続され、前記マイクロコンピュータの第1の辺に配置された端子に前記クロックバスが接続され、
前記マイクロコンピュータの第1の辺を挟む第2の辺と第3の辺とに配置された端子のうち前記データバスに接続される端子の割合は、前記第1の辺に配置された端子のうち前記データバスに接続される端子の割合よりも大きい情報処理装置。 - 前記マイクロコンピュータは、前記2つの半導体メモリを並列にアクセスし、前記データバスは、前記2つの半導体メモリの対応端子に対して個別に接続されており、前記クロックバスと前記アドレスバスは、前記2つの半導体メモリの対応端子に対して共通接続されていることを特徴とする請求項27記載の情報処理装置。
- 前記マイクロコンピュータは、裏面にアレイ状2次元に配置されたピン配置のパッケージを有しており、前記ピン配置は、内側に電源のピンとグランドのピンを配置し外側に信号線のピンを配置していることを特徴とする請求項27記載の情報処理装置。
- 前記マイクロコンピュータのパッケージにおいて、最内側にグランドピンを配置し、内側から2列目に電源ピンを配置していることを特徴とする請求項29記載の情報処理装置。
- 前記マイクロコンピュータの第1の辺に配置された端子に前記アドレスバスが接続されている請求項27記載の情報処理装置。
- 前記2つの半導体メモリの長辺が前記マイクロコンピュータの第1の辺に平行であり、前記長辺に配置された端子に前記アドレスバスとデータバスが接続され、前記2つの半導体メモリの対向する辺に近い端子に前記アドレスバスが接続されている請求項27乃至31のうちいずれかに記載の情報処理装置。
- 前記2つの半導体メモリの長辺の、前記アドレスバスが接続された端子とデータバスが接続された端子の間の端子に、前記クロックバスが接続されている請求項32記載の情報処理装置。
- 直方体形状を有する第1のデータ処理装置、第2のデータ処理装置、複数の記憶装置、およびこれらを搭載する基板を有する情報処理装置であって、前記基板面上に互いに直交するX軸とY軸を想定した場合、Y軸上に前記第1および第2のデータ処理装置が配置され、前記Y軸に線対称に前記複数の記憶装置が配置され、かつ、X軸に線対称に前記複数の記憶装置が配置され、かつ、前記複数の記憶装置を挟んで前記第1および第2のデータ処理装置が配置され、
前記第1のデータ処理装置と第2のデータ処理装置の対向する面の間をクロック信号を供給する配線が接続しており、前記配線の両側に前記複数の記憶装置が分かれて配置され、
前記第1または第2のデータ処理装置のY軸の右側にある面にある端子と、前記記憶装置のうちY軸の右側にある記憶装置がデータバスで接続され、前記第1または第2のデータ処理装置のY軸の左側にある面にある端子と、前記記憶装置のうちY軸の左側にある記憶装置がデータバスで接続されていることを特徴とする情報処理装置。 - 前記第1のデータ処理装置は、前記複数の記憶装置を並列にアクセスし、前記データバスは、前記複数の記憶装置の対応端子に対して個別に接続されており、前記クロック信号を供給する配線は、前記複数の記憶装置の対応端子に対して共通接続されていることを特徴とする請求項34記載の情報処理装置。
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