JP3980591B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Description

この発明は半導体記憶装置に関し、特に、半導体記憶装置における電源パッドの配置に関する。より特定的には、汎用DRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)における電源パッドならびにデータ入出力バッファおよび周辺回路のレイアウトに関する。
図26は、例えば特開平3−214669号公報(特許文献1)に示される従来の半導体記憶装置のチップレイアウトを概略的に示す図である。図26において、半導体記憶装置は、半導体チップ1100上に形成され、4つのメモリブロックMB1、MB2、MB3、およびMB4を含む。メモリブロックMB1〜MB4の各々は複数のメモリセルを含む。通常動作時(外部アクセス時)においてはメモリブロックMB1〜MB4の各々において1ビットのメモリセルが選択されてデータの書込/読出が行なわれる(×4構成の場合)。
半導体チップ1100の中央領域(メモリブロックMB1およびMB3とメモリブロックMB2およびMB4との間の領域)に外部からの電源電圧と接地電圧を受けるパッドならびに信号を入出力するためのパッドが配置される。このようなチップ中央領域にパッドを配置する構成は、リード・オン・チップ(LOC)配置として知られており、このチップ上方にリードフレームの先端が配置され、このチップ中央領域に配置されたパッドとワイヤボンディングによりこのリードフレームが接続される。チップ中央領域に一列にパッドが配列されるため、半導体チップ1100の周辺部両側に沿ってパッドを配置する構成に比べてパッド占有面積を低減することが可能となり、半導体チップ利用効率が改善される。
このパッド配置において、通常、前世代の半導体記憶装置とのピンの互換性の維持などを目的として、半導体チップ1100の中央領域の互いに対向する両端部にそれぞれ電源パッドVC1およびVC2が配置される。一方の電源パッドVC1に隣接して集中的にデータ入出力パッドDQ1〜DQ4が配置される。他方の電源パッドVC2はこのデータ入出力用回路以外の回路に対して電源電圧を供給する。なお電源パッドVC1およびVC2は電源電圧Vccを供給するものとして示すが、同様に接地電圧Vssを供給する接地パッドもこれらの電源パッドVC1およびVC2それぞれに隣接して配置されるが、図面を簡略化するために、この接地パッドは示していない。
データ入出力パッドDQ1〜DQ4はそれそれ内部データバス1102a〜1102dを介してメモリブロックMB1〜MB4とデータの授受を行なう。図26においては明確に示していないがデータ入出力パッドDQ1〜DQ4各々に隣接してデータ入出力バッファが設けられている。これらのデータ入出力バッファは電源パッドVC1から動作電源電圧および接地電圧が供給されて動作する。データ入出力バッファの動作電源を他の回路とは別に専用に設けることによりこのデータ入出力に用いられる電源電圧および接地電圧の安定化を図り、データ入出力動作(特にデータ出力動作)の安定化(電源ノイズの影響を受けずに安定にデータの入出力を行なう)および高速化(電源回路の負荷を軽減することにより高速で充放電動作を行ないデータの入出力を行なう)を図る。
また、LOC配置において、内部メモリブロックに対して安定に電源電圧を供給することを図る構成が、特開平4−267550号公報(特許文献2)に示されている。この特許文献2に示される構成においては、LOC配置において、中央領域に電源パッドを内部回路に応じて複数分散して配置し、ピン端子に接続されるバスバーにこれらの電源パッドを共通に接続する。バスバーから電源電圧を各電源パッドに供給することにより各電源パッドの電源電圧の安定化を図る。
特開平3−214669号公報 特開平4−267550号公報
上述の特許文献1に示される構成においては、データ入出力パッドDQ1〜DQ4に隣接してデータ入出力バッファが配置される。これらのデータ入出力バッファは共通に電源パッドから電源電圧Vccを受けて動作する。1つの電源パッドに複数(図26においては4個)のデータ入出力バッファが結合されるため、電源パッド(電源線)の負荷が大きくなる。電源パッドVC1の電流供給能力は外部仕様により決定される。したがって、この電源パッドVC1に接続されるデータ入出力バッファ(特にデータ出力バッファ)の数が大きくなると、電源パッドVC1から各データ入出力バッファへ十分な大きさの電流を安定的に供給することができなくなり、電源電圧および接地電圧が変動し、データ入出力バッファはそれぞれの出力ノードを高速で充放電することができず、高速動作を行なうことができなくなるという問題が生じる。特にデータ出力動作時においては、電源電圧が変動して、出力バッファの動作速度が遅くなると、有効出力データがパッドを介して外部ピン端子に現れる時間が遅くなり、高速読出を行なうことができなくなるという問題が生じる。
半導体チップ1100の中央領域周辺に設けられた電源パッドVC2は周辺回路に対する電源電圧を供給するために用いられる。周辺回路は図26においては明確に示していないが、半導体チップ1100上に分散して配置される。このため電源パッドVC2から各周辺回路への電源線の長さが長くなり、配線抵抗による電源電圧の低下、電源電圧の不安定化などの問題が生じ、周辺回路を安定に動作させることができなくなるという問題が生じる。
また、電源パッドVC1からデータ入出力バッファへの電源線を短くし、電源線の負荷をできるだけ小さくするためにデータ入出力バッファおよびデータ入出力パッドDQ1〜DQ4は電源パッドVC1の近傍に集中配置される。したがって、メモリブロックMB1とデータ入出力パッドDQ1の間の内部データ線1102aおよびメモリブロックMB2とデータ入出力パッドDQ2の間の内部データ線1102bの長さは、メモリブロックMB3とデータ入出力パッドDQ3の間の内部データ線1102cおよびメモリブロックMB4とデータ入出力パッドDQ4の間の内部データ線1102dの長さよりも長くなる。
この場合、内部データ線1102aおよび1102bの配線抵抗および寄生容量が内部データ線1102cおよび1102dのそれよりも大きくなり、内部データ線1102aおよび1102bにおける信号伝搬遅延が内部データ線1102cおよび1102dのそれよりも大きくなり、高速アクセスができなくなるという問題が生じる。すなわち、データ読出時においてはメモリブロックMB1およびMB2からの読出データがパッドDQ1およびDQ2に現われて確定するタイミングが、メモリブロックMB3およびMB4からのデータがデータ入出力パッドDQ3およびDQ4に現われて確定するタイミングよりも遅くなり、この遅いタイミングに合せて出力データ確定タイミングを決定する必要があり、データ読出時におけるアクセス時間が長くなる。
同様に、データ書込時においても、パッドDQ1〜DQ4上に現われた書込データから書込パルス(書込イネーブル信号に応答して発生される)に従ってメモリブロックMB1〜MB4それぞれに対して内部書込データが発生されて内部データ線1102a〜1102dを介して伝達されるが、この場合、書込データがメモリブロックMB1およびMB2において書込まれるタイミングはメモリブロックMB3およびMB4において書込データが書込まれるタイミングよりも遅くなり、データ書込時間が長くなる。
図27に示すように、従来のデータ入出力パッド配置の場合、アドレス信号およびクロック信号(ロウアドレスストローブ信号/RASおよびライトイネーブル信号WEなどの外部制御信号)を受ける周辺パッドPD1−PDnと、周辺パッドPD1−PDnからの内部信号を受けてメモリブロックMB1−MB4へのアクセス動作を制御する信号を発生するマスタ制御回路1110は、半導体チップ1100の中央領域のデータ入出力パッドDQ1−DQ4形成領域を除く領域に設けられる。パッドPD1−PDnに対応して設けられたバッファは電源パッドVC2から電源電圧を受けて動作する。通常、周辺パッドPD1−PDnは一列に配列される。周辺パッドPD1からの内部信号は信号線1112を介してマスタ制御回路1110へ与えられ、パッドPDnからの内部信号は信号線1113を介してマスタ制御回路1110へ与えられる。
マスタ制御回路1110は、メモリブロックMB1−MB4それぞれに対し必要な制御信号を出力するとともに、データ入出力パッドDQ1−DQ4それぞれに対応して設けられたデータ入出力バッファのデータ入出力タイミングを規定する信号を発生する。一般に、DRAMにおいては、ロウアドレスストローブ信号/RASの立下がりに応答してアドレス入力パッドへ与えられたアドレス信号を取込み、内部ロウアドレス信号を発生する。通常、後に詳細に説明するが、アドレス信号に対しては、この信号/RASの立下がりエッジに対しセットアップ時間およびホールド時間が決定される。図27に示すように信号線1112および1113の長さが異なる場合、この信号線1112および1113の信号伝搬遅延が異なるため、最悪ケースを想定してこれらのセットアップ時間およびホールド時間を設定する必要があり、内部動作開始タイミングを早くすることができず、高速動作を実現することができなくなるという問題が生じる。また、マスタ制御回路110からメモリブロックMB1−MB4への距離が異なり、メモリブロックMB1−MB4の動作タイミングが一定とならず、最悪ケースによりアクセス時間が長くなる。
それゆえに、この発明の目的は、高速かつ安定に動作する半導体記憶装置を提供することである。
この発明の他の目的は、高速および安定動作を実現するためのパッドレイアウトを備えた半導体記憶装置を提供することである。
この発明の第1の観点に係る半導体記憶装置は、第1の方向に沿った中央領域の両側に第1の方向に沿って整列して配置される複数のメモリブロックと、これらの複数のメモリブロック各々に対応してかつ対応のメモリブロックに近接して中央領域に配置され、さらに、中央領域の第1の方向についての中央部に関して一方側と他方側にグループ化して配置され、各々が対応のメモリブロックとデータ信号の授受を行う複数のデータ入出力パッド部と、この中央領域にグループ化して配置される複数のデータ入出力パッド部の一方側および他方側に配置され、複数のメモリブロックへのアクセスを制御する信号を受け付ける複数の周辺パッドとを備える。
この発明の第2の観点に係る半導体記憶装置は、第1の方向に沿って整列して配置されるとともに第1の方向に沿って第1および第2のグループに分割される複数のメモリブロックと、これらの整列した複数のメモリブロックの一方側に沿って配置されるとともに第1の方向に沿って第1および第2のグループに分割される複数のデータ入出力パッド部と、これらの複数のデータ入出力パッド部の第1および第2のグループの間に配置され、これらの複数のメモリブロックへのアクセスを制御する信号を受付ける複数の周辺パッド部を備える。
複数のメモリブロックの第1のグループは、複数のデータ入出力パッド部の第1のグループを介してデータの授受を行い、また、複数のメモリブロックの第2のグループは、複数のデータ入出力パッド部を介してデータの授受を行う。
この発明の第3の観点に係る半導体記憶装置は、4辺を有する半導体チップ上に形成され、4辺のうちの第1の辺に沿ってかつ第1の辺と対向する辺と異なる第2の辺からこの第2の辺に対向する第3の辺に、順に、配置される第1および第2のメモリブロックと、4辺のうちの第1の辺と対向する第4の辺と第1のメモリブロックとの間に形成される第3のメモリブロックと、第4の辺と第2のメモリブロックとの間に接続された第4のメモリブロックと、第1のメモリブロックと第3のメモリブロックの間に第1のメモリブロックに沿って配置され、第1のメモリブロックとの間でデータ授受のために用いられる複数の第1のデータ入出力パッドと、第3のメモリブロックと第1のメモリブロックの間に、第3のメモリブロックに沿って配置され、第3のメモリブロックとの間でのデータ授受に用いられる複数の第2データ入出力パッドと、第2のメモリブロックと第4のメモリブロックとの間に、第2のメモリブロックに沿って配置され、第2のメモリブロックとの間でのデータの授受に用いられる複数の第3のデータ入出力パッドと、第4のメモリブロックと第2のメモリブロックとの間に、第4のメモリブロックに沿って配置され、第4のメモリブロックとの間でのデータ授受に用いられる複数の第4のデータ入出力パッドと、第1のメモリブロックと第2のメモリブロックとの間の第1の領域と第3のメモリブロックと第4のメモリブロックとの間の第2の領域との間に配置され、第1、第2、第3および第4のメモリブロックをアクセスするための信号が供給されるパッドとを備える。
この発明においては、データ入出力パッドが各対応のメモリブロックの近傍に配置され、また周辺パッドが中央部近傍に配置されるため、内部データバスの長さはすべてのデータ入出力バッファに対し同一とすることができ、高速でデータ入出力を行なうことができる。また、中央部に外部信号入力パッドを配置することにより、チップ中央部に周辺回路としてのマスタ制御回路を配置して最短の信号線長で外部信号を各メモリブロックの周辺回路へ伝達することができ高速アクセスが可能となる。
[電源パッドと入出力バッファの配置]
図1はこの発明の一実施例である半導体記憶装置のレイアウトを概略的に示す図である。図1において、半導体記憶装置は、半導体チップ1上に形成されかつ4つのメモリブロックMB1〜MB4を含む。これらのメモリブロックMB1〜MB4の各々は、複数のメモリセルを含み、かつ動作時において1ビットのメモリセルが選択される(メモリブロックの構成については後に詳細に説明する)。メモリブロックMB1〜MB4の第1の方向(図1の水平方向)の中央領域の一方側にメモリブロックMB1およびMB3が配置され、メモリブロックMB2およびMB4が他方側に配置される。この中央領域においてメモリブロックMB1〜MB4それぞれに対応しかつ対応のメモリブロックに近接してデータ入出力パッド部3a、3b、3cおよび3dが配置される。なお、以下の説明において「パッド部」はリードフレームと接続されるパッドおよびそれに近接して設けられるバッファを併せて示す用語として用いる。
パッド部3aは内部データバス2aを介してメモリブロックMB1とデータの授受を行なう。データ入出力パッド部3bは内部データバス2bを介してメモリブロックMB2とデータの入出力を行なう。データ入出力パッド部3cは、メモリブロックMB3と内部データバス2cを介してデータの入出力を行なう。データ入出力パッド部3dは内部データバス2dを介してメモリブロックMB4とデータの授受を行なう。後に詳細に説明する理由のために、データ入出力パッド部3a〜3dは対応のメモリブロックMB1〜MB4の中央位置(図の水平方向についての)近傍に配置される。
中央領域の両端部に電源パッド5および6が配置され、中央領域の中央部に電源パッド7が配置される。電源パッド5はデータ入出力パッド部3cおよび3dに電源電圧V1(VccおよびVss)を伝達し、電源パッド6は電源電圧V2(VccおよびVss)をデータ入出力パッド部3aおよび3bへ伝達する。電源パッド7は破線ブロックで示す周辺回路4に含まれる制御回路および後に説明するアドレス信号およびブロック選択信号などの外部信号入力用バッファに対する電源電圧V3(VccおよびVss)を伝達する。
この半導体記憶装置はパッケージ構造としてリード・オン・チップ構造を備えており、それぞれ半導体チップ1の中央部上部までその先端が延びる複数のリードフレームを有し、各リードフレーム先端と各パッドがボンディングワイヤにより接続される。図1においては、それぞれ対応の外部ピン端子を併せて示す。すなわち、電源パッド5は、電源電圧Vccを入力するピン端子15aと接地電圧Vssを入力するピン端子15bに接続される。データ入出力端子17cおよび17dはそれぞれパッド部3cおよび3dに接続される。電源パッド7は電源電圧Vccを入力するピン端子16aおよび接地電圧Vssを受けるピン端子16bに接続される。データ入出力パッド部3aはデータ入出力ピン端子17aに接続され、データ入出力パッド部3bはデータ入出力ピン端子17bに接続される。電源パッド6は電源電圧Vcc入力ピン端子15cおよび接地電圧Vss入力ピン端子15bに接続される。ピン端子の配置位置とパッドの配置位置はほぼ対応している。内部データバス2a〜2dは対応のメモリブロックMB1−MB4にわたって延在し、各々の長さは同じである。
図2は、図1に示すパッド部および電源パッドの構成を概略的に示す図である。図2においてパッド部3aおよび3bと電源パッド6の部分の構成を示す。図2において、パッド部3aは、内部データバス2aを介してデータの授受を行なう入出力バッファ3aaと、この入出力バッファ3aaとデータの授受を行なうパッド3abを含む。データ入出力パッド部3bは内部データバス2bを介してデータの授受を行なう入出力バッファ3bと、この入出力バッファ3baとデータ信号の授受を行なうパッド3bbを含む。電源パッド6は、電源電圧Vccを外部ピン端子15cから受けて内部の電源線6aaおよび6abへ伝達するパッド6aと、接地電圧Vssをピン端子15dを介して受けて接地線6baおよび6bbを介して伝達する接地パッド6bを含む。この電源線6aaおよび6abは同一層の配線で形成され、また接地線6baおよび6bbは同じ配線層の接地線で形成される。入出力バッファ3aaは電源線6aaの電源電圧Vccおよび接地線6ba上の接地電圧Vssを動作電源電圧として動作する。入出力バッファ3baは電源線6ab上の電源電圧Vccおよび接地線6bb上の接地電圧Vssを動作電源電圧として動作する。以下の説明において特に断らないかぎり電源電圧は電圧VccおよびVss両者を含む。
図1および図2において示すように、電源パッド6へ与えられた電圧V2(VccおよびVss)はデータ入出力パッド部3aおよび3bに含まれる入出力バッファ3aaおよび3baにより利用される。一方、電源パッド5上の電圧V1(VccおよびVss)はデータ入出力パッド部3cおよび3dに含まれる入出力バッファにのみ利用される。電源パッド5および6はそれぞれ負荷が軽減されるため、安定に電源電圧を供給することができ、応じて対応のデータ入出力パッド部に含まれる入出力バッファを高速で駆動させることができる。すなわち、たとえば図2において、電源線6aaおよび6abならびに接地線6baおよび6bbを流れる、すなわち消費される電流量が予め決定されているとき、それらの電源線および接地線上の電圧を動作電源電圧として動作する入出力バッファ3aaおよび3baにおいて十分な電流が供給され、そのパッド3abおよび3bbをデータ読出時に安定かつ高速に充放電することができる。
また、電源パッド6の電流供給能力が、2つの入出力バッファ3aaおよび3baであれば十分な電流を供給することができる程度の場合でも、入出力バッファの数が増加すると、これらの入出力バッファの動作に従って多くの電流が消費され、電源線6aa、6abおよび接地線6baおよび6bb上の電圧が変動し、入出力バッファの出力するデータ信号の電圧レベルが変動し、安定に動作することができなくなる。しかしながら、このように1つの電源パッドに接続される入出力バッファの数を低減することにより、動作時においても安定に一定の電圧レベルの電源電圧Vccおよび接地電圧Vssを伝達することができる。さらに、電源パッドをそれぞれ図1に示すようにメモリブロックのグループに対応して配置することにより、電源パッドと入出力パッド部の間の電源線および接地線の長さを短くすることができ、電源線および接地線における配線抵抗による電圧の変化を防止することができ、安定に一定の電源電圧Vccおよび接地電圧Vssを供給することができる。
またチップ中央部において周辺回路のみに利用される電源パッド7を配置することにより、周辺回路へ同様の理由により安定に電源電圧Vccおよび接地電圧Vss(電圧V3として示す)を供給することができ、周辺回路4は安定かつ高速に動作することができる。
またデータ入出力パッド部DQ1〜DQ3をそれぞれ対応のメモリブロックMB1〜MB4の中央部近傍に配置することにより以下の利点が得られる。
図3に1つのメモリブロックの構成を概略的に示す。図3において、メモリブロックMBはn個(たとえば32個)のメモリアレイブロックMA1〜MAnに分割される。これらのメモリアレイMA1〜MAnに対してロウデコーダRDが設けられ、またメモリアレイMA1〜MAnに近接して、内部データバス2の延在方向と平行にコラムデコーダCDが設けられる。コラムデコーダCDに隣接してローカルコラム系回路LCCが設けられ、ロウデコーダRDに隣接してローカルロウ系回路LRCが設けられる。これらのローカルコラム系回路LCCおよびローカルロウ系回路LRCへはマスタ制御回路4aから制御信号およびアドレス信号が与えられる。ロウデコーダRDはメモリセルアレイMA1−MAn各々に対応して配置されてもよい。
動作時においては、ロウデコーダRDは、メモリアレイMA1〜MAnのうち所定数(たとえば1つ)のメモリアレイにおいてのみ1本のワード線を選択する。選択ワード線を含むメモリアレイを除くメモリアレイはすべてスタンバイ状態を維持する(この動作はローカルロウ系回路LRCにより実現される)。コラムデコーダCDからの列選択信号はメモリアレイMA1〜MAnのうちの選択されたものに与えられる。したがって、選択されたメモリアレイのみが内部データバス2に接続される。
この内部データバス2はメモリアレイMA1〜MAnにわたって延在している。したがって、たとえばメモリアレイMA1が選択された場合、この選択メモリアレイMA1からの読出データはローカルコラム系回路LCCを介して内部データバス2の一方端に伝達される。一方、メモリアレイMAnが選択された場合には、このメモリアレイMAnのデータがローカルコラム系回路LCCを介して内部データバス2の他方端に伝達される。データ入出力パッド部3をこの内部データバス2の中央部付近に配置することにより、メモリアレイMA1選択時において読出データがパッド部3へ伝達されるのに要する時間とメモリアレイMAnが選択されたときにメモリセルデータがパッド部3へ伝達されたときの時間を等しくすることができ、選択されたメモリアレイの位置により生じる、メモリセルデータがパッド部3へ伝達される時間差を小さくすることができる。たとえばパッド部3がマスタ制御回路4aに近いデータバス2の他方端に設けられている場合にはメモリアレイMA1からの読出されたデータがパッド部3へ伝達される時間が最も長くなり、アクセス時間はこの最悪ケースにより決定されるため、高速読出を行なうことができなくなる。
したがって図3に示すようにデータバス2の中央部(メモリブロックMBの中央部)近傍にデータ入出力パッド部3を配置することにより選択メモリアレイの位置によるデータ読出時間差を小さくすることができ、高速読出を実現することができる。これはまたデータ書込動作においても同様である。1つのメモリブロックから読出されるデータのビット数が2ビット、4ビットと増加する場合においてもできるだけメモリブロックMBの中央部にデータ入出力パッド部が配置される。これにより選択メモリアレイの位置によるデータ読出時間差のばらつきをできるだけ小さくする。
以上のように、データ入出力用パッド部をメモリブロック各々に対応して分散して配置することにより、電源パッドを各分散配置されたデータ入出力パッド部のグループに対応して配置することができ、1つの電源パッドに接続されるデータ入出力用バッファの数を低減することができ、各データ入出力バッファの電源電圧および接地電圧を安定化することができ、安定かつ高速に動作する半導体記憶装置を実現することができる。
またデータ入出力用パッド部を対応のメモリブロックの中央部付近に配置することにより、アレイ分割構造を備えるメモリブロックであり、選択されたメモリセルデータが伝達される内部データ線上の位置が異なる場合においても、選択アレイ位置によるメモリセルデータ伝搬時間のずれを小さくすることができ、高速でデータの入出力を行なうことができる。また、メモリブロックそれぞれに対応して入出力パッド部を対応のメモリブロック近傍に配置することにより、内部データ線は対応のメモリブロックにわたってのみ配置するだけでよく、チップ一方端からチップ他方端まで内部データバスを延在させる必要がなく、内部データ線の長さを低減することができ、この内部データ線上のデータ信号の伝搬遅延を低減することができ、高速でデータの入出力を行なうことができる。
またチップ中央部に周辺回路専用の電源パッドを配置することにより、周辺回路に安定に電源電圧および接地電圧を供給することができ、周辺回路を高速かつ安定に動作させることができる。この周辺回路4が外部電源電圧Vccを降圧して内部動作電源電圧を生成する降圧回路、基板バイアス電圧としての負電圧Vbbを生成する基板バイアス発生回路、およびビット線プリチャージまたはメモリセルキャパシタのセルプレートへ印加する中間電位を発生する回路を含む場合、これらの電圧はメモリセルブロックMB1−MB4各々へ短い配線長で伝達することができる。また配線レイアウトも対称的にすることで簡略化される。これにより、安定に各回路へ必要な電圧を確実に伝達することができる。
[外部信号用パッドのレイアウト]
図4はこの発明に従う半導体記憶装置の外部信号用パッドのレイアウトを概略的に示す図である。図4に示す構成において、図1に示す構成と対応する部分には同一の参照符号を付し、その詳細説明は省略する。
図4において、一方のデータ入出力パッド部3aおよび3bと他方のデータ入出力パッド部3cおよび3dの間の中央部に周辺回路が配置される。この周辺回路はメモリブロックMB1〜MB4へのアクセス動作を制御するためのマスタ制御回路4aと、アドレス信号およびクロック信号(ロウアドレスストローブ信号およびライトイネーブル信号などのアクセス制御信号)を受ける周辺パッド部21a、21b、21c、および21dを含む。マスタ制御回路4a近傍にこれらの周辺回路のための電源パッド7が配置される。周辺パッド部21a〜21dの各々は信号線22a〜22dを介して入力信号をマスタ制御回路4aへ伝達する。マスタ制御回路4aを中心として対称的にこの中央領域の中央部に周辺パッド21a〜21dを配置することにより信号線22a〜22dの長さを短くすることができ、アドレス信号およびクロック信号の伝搬遅延を小さくすることができる(信号線を短くすることにより各信号線の抵抗および寄生容量を小さくすることができ、RC遅延を小さくすることができるためである)。
この信号線の伝搬遅延を小さくすることができることにより、外部信号(アドレス信号およびクロック信号)のセットアップ時間およびホールド時間を短くすることができ、高速アクセスが実現される(内部動作開始タイミングを早くすることができるためである)。このセットアップ時間およびホールド時間の短縮について以下に図5を参照して説明する。
図5はアドレス信号のセットアップ時間およびホールド時間を例示的に示す図である。図5(A)にデータ読出動作時における外部制御信号に要求されるセットアップ時間およびホールド時間を示す。DRAMにおいては、行アドレス信号と列アドレス信号とは時分割的に与えられる。アドレス信号に対しては、ロウアドレスストローブ信号/RASの立下がり前に行アドレス信号を確定状態とするためのRAS前行アドレス・セットアップ時間tsu(RA−RAS)が規定され、外部ロウアドレスストローブ信号/RASの立下がり後その行アドレス信号を維持するRAS後行アドレス・ホールド時間th(RAS−RA)が規定される。このRAS後行アドレス・ホールド時間th(RAS−RA)完了後DRAMにおいては内部で行選択動作が開始される。
同様に、列アドレス信号に対しても、コラムアドレスストローブ信号/CASに対してCAS前列アドレス・セットアップ時間tsu(CA−CAS)およびCAS後列アドレス・ホールド時間th(CAS−CA)が規定される。ロウアドレスストローブ信号/RASが立下がってからRASアクセス時間ta(RAS)が経過した後に有効出力データQが出力される。この時間はまたコラムアドレスストローブ信号/CASが立下がり活性状態となってからの時間CASアクセス時間ta(CAS)により規定される。DRAMにおいては、内部信号線および内部ノードを初期状態にプリチャージするためにRAS“H”パルス幅tw(RASH)が規定される。信号/RASを一旦ハイレベルに立上げると、このRAS“H”パルス幅tw(RASH)が経過した後でなければ信号/RASを立下げることはできない。
これらのセットアップ時間およびホールド時間ならびにアクセス時間はすべて外部仕様で決定される。したがって、図5(B)に示すように外部信号に対し内部信号が遅延時間Tdを有している場合、セットアップ時間およびホールド時間はそれぞれこの遅延時間Tdだけ長くなる。したがって図5(A)に見られるように、内部行選択開始動作タイミングがこの遅延時間Tdだけ遅れることになり、RASアクセス時間およびCASアクセス時間が長くなり、高速でデータの読出を行なうことができなくなる。したがってこの遅延時間Tdはできるだけ短くし、セットアップ時間およびホールド時間をできるだけ短くするのが高速アクセスの観点からは好ましい。
図4に示すようにマスタ制御回路4aを中心としてその両側に外部信号入力パッド部21a〜21dを配置することにより、信号線22a〜22dの長さを短くすることができ、内部信号伝搬遅延時間を短くすることができ、応じて遅延時間Tdを短くすることができる。これにより、セットアップ時間およびホールド時間を短くすることができ、高速アクセスが実現される。
[電源の分配方式]
図6は、この発明による電源パッドレイアウトにおける電源電圧の分配の構成の一例を示す図である。図6においては、図4に示す半導体記憶装置の電源パッド6とメモリブロックMB1およびMB2の間の領域の構成を示す。図6において、データ入出力パッド部3aおよび3bと、外部信号(アドレス信号およびクロック信号)を受ける周辺パッド部PA1〜PA3と、周辺回路用の電源パッド7と、この電源パッド7からの電源電圧を受けて動作するマスタ制御回路4aを示す。
図6において、データ入出力パッド部3aおよび3bは電源パッド6から電源線(接地線を含む)30を介して電源電圧(VccおよびVssを含む)を受けて動作する。周辺パッド部PA1〜PA3は電源パッド7から電源線31を介して電源電圧(VccおよびVssを含む)を共通に受ける。マスタ制御回路4aは、電源パッド7から電源線32を介して電源電圧(VccおよびVssを含む)を受けて動作する。この電源パッド7にはまた電源線33aおよび33bが配設され、メモリブロックMB1およびMB2のローカル回路へそれぞれ電源電圧(VccおよびVssを含む)を伝達する。電源線31、32および33aならびに33bはそれぞれ異なる配線(同一レベルの配線層)である。電源線31、32、33aおよび33bをそれぞれ別々の配線で形成することにより、これらの配線上の電圧変動が相互に影響を及ぼすことを防止することができ、安定に周辺回路(周辺パッド部PA1〜PA3およびマスタ制御回路4aを含む)を動作させることができる。またこのとき、データ入出力パッド部3aおよび3bは近傍に設けられた電源パッド6から電源線30を介して電源電圧を供給されているため、その電源電圧が安定しており、高速で動作することができる。
この図6に示すように、電源パッド6に接続される電源線30(電源電圧Vccを供給する電源線と接地電圧Vssを供給する接地線両者を含む)と周辺回路用のパッド7に接続される電源線31とを互いに分離して配置し、電源パッド6にはパッド部DQ1およびDQ2に含まれるデータ入出力バッファに対してのみ電源電圧を供給する電源線のみを接続し、また、周辺回路用パッド7には、周辺パッド部PA1〜PA3に含まれる制御信号またはアドレス信号のためのバッファ回路に対する電源電圧を供給する電源線のみを接続することにより、以下の利点が得られる。パッド部3aおよび3bに含まれるデータ入出力バッファの動作時において、仮に電源線30上の電圧Vccおよび/またはVssが変動しても、この影響はパッド3aおよび3bに含まれるデータ入出力バッファにだけ及ぼされ、周辺パッド部PA1〜PA3に含まれる制御信号およびアドレス信号入力のためのバッファにはこの電源線30上の電圧変動は何ら影響を及ぼさない。したがって、周辺パッド部PA1〜PA3およびマスタ制御回路4aに含まれる周辺回路は周辺回路用電源パッド7から安定な電源電圧を受けて動作する。すなわち、データ信号入出力時においても周辺回路は安定に動作を行なうことができる。
また、データ入出力バッファと周辺回路とに対し別々に電源電圧を印加することができ、HSTL(ハイ・スピード・トランジスタ・ロジック;ハイレベルが1.2V、ローレベルが0.8V)などの信号入出力のための電源電圧レベルと内部動作電源電圧レベルとが異なる高速のインタフェースに対しても容易に対処することができる。すなわち、たとえば、データ入出力用の電源パッド6に対し外部インタフェースレベルの電源電圧を印加してデータ入出力バッファをこの高速インタフェースの電圧レベルで動作させ、周辺回路用パッド7に対しこの高速インタフェースよりも高い電圧レベルの電圧を印加し、周辺回路部において降圧回路を設け、この内部降圧回路を周辺回路用パッド部に含まれる周辺回路へ印加する。これにより、制御信号およびアドレス信号入力のためのバッファは外部インタフェースに対応する電源電圧で動作し、内部回路はそれよりも高い電圧レベルで動作することができる。この場合、逆に、周辺回路用パッド7に対し高速インタフェースレベルの電源電圧を印加し、周辺回路に昇圧回路を設け、この昇圧回路から内部回路の動作のための電源電圧を生成する構成が利用されてもよい。いずれの構成においても、内部動作電源電圧レベルと信号入出力のための電源電圧レベルが異なるインタフェースに対しても容易に対処することができる。
図7は、電源分配の他の構成例を示す図である。図7に示す構成においては、図6に示す構成と異なり、周辺パッド部PA1へは電源線40を介して電源パッド6から電源電圧(VssおよびVcc)が与えられる。周辺パッド部PA2およびPA3へは電源パッド7から電源線41を介して電源電圧(VccおよびVss)が伝達される。電源パッド7からは電源線42aおよび42bを介してメモリブロックMB1およびMB2にそれぞれ電源電圧が伝達される。この場合においても、データ入出力パッド部3aおよび3bと周辺パッド部PAとは互いに異なる電源線を介して電源電圧を受けており、データ入出力パッド部3aおよび3bは電源線30を介して安定に電源電圧の供給を受けて安定かつ高速に動作する。
図6および図7に示す構成において、周辺パッド部PA1、データ入出力パッド部3bの間にさらに電源パッドが設けられ、周辺パッド部に対しこの追加の電源パッドから電源電圧が供給される構成が利用されてもよい。この場合、たとえばアドレス信号入力パッド部とクロック信号入力パッド部とに対しそれぞれ別々に電源電圧を印加する構成が用いられてもよい。
いずれの場合においても、周辺回路(周辺パッド部およびマスタ制御回路部)に近接して電源パッドを設け、これらの周辺回路へ電源パッド7から電源電圧を伝達することにより電源線の長さを短くすることができ、安定に周辺回路を動作させることができる。
[ピン配置1]
図8は、この発明の半導体記憶装置を収納するパッケージおよびピン配置を示す図である。図8において、この半導体集積回路装置(半導体記憶装置)50は一例として40個の外部ピン端子を備える。ピン番号1および40の端子に電源電圧Vccおよび接地電圧Vssがそれぞれ与えられる。このピン番号1および40のピン端子に隣接するピン番号2、3、38、および39がデータ入出力ピン端子として利用される。また他方側においてピン端子20および21に電源電圧Vccおよび接地電圧Vssが与えられる。これらのピン番号20および21のピン端子に隣接してデータ入出力用のピン番号18、19、22および23のピン端子が配置される。ピン番号20および21のピン端子に与えられた電圧VccおよびVssはこのピン番号18、19、22および23のピン端子に対しデータ入出力を行なうデータ入出力バッファにおいて利用される。
チップ中央部のピン番号9および32のピン端子には電源電圧VccおよびVssが与えられる。これらのピン番号9および32のピン端子へ与えられた電圧VccおよびVssは周辺回路(外部アドレス信号および外部クロック信号入力バッファ)で利用される。ピン番号4ないし8のピン端子、ピン番号10ないし17、ピン番号24ないし31およびピン番号33ないし37のピン端子はそれぞれアドレス信号またはクロック信号入力ピン端子として利用される。半導体記憶装置は、リード・オン・チップ構造を有しており、各ピン端子からリードフレームが図8等において示したパッド近傍にまで延びており、その部分においてリードフレームとパッドとがボンディングワイヤで接続される。したがって、ピン端子の配置位置とこれまで説明してきたパッド部の配置位置はほぼ対応関係を備えている(ただしパッド部は一列に配置され、ピン端子は二列に配置されるため、完全な1対1の関係ではない)。
両端の電圧VccおよびVss入力ピン端子(パッド)をデータ入出力パッド部に電源電圧および接地電圧を与えるためのピン端子として利用し、データ入出力ピン端子を図8の半導体記憶装置50の上下両側に分散配置させるとともに、データ入出力ピン端子の間の中央領域にアドレス信号およびクロック信号入力ピン端子を配置し、中央部に周辺回路用の電源ピン端子を配設することにより、これまで説明してきたチップのパッドレイアウトを実現することができる。
[ピン配置2]
図9は、この発明に従う半導体記憶装置の外部ピン端子の他の配置を示す図である。図9においては、パッケージ外部に設けられた外部ピン端子を一般的に示す。図9において、パッケージ55の長辺方向一方側両端部に電源電圧Vccを印加するための電源ピン端子PT1およびPT13が配置され、パッケージ55の他方側両端部において接地電圧Vssを印加するためのピン端子PT14およびPT26が配置される。電源ピン端子PT1に隣接してデータ信号を入出力するためのデータピン端子PT2およびPT3が配置され、また他方の電源ピン端子PT13に隣接して、データ信号を入出力するための外部データピン端子PT11およびPT12が配置される。同様に、接地ピン端子PT14に隣接してデータ信号を入出力するためのピン端子PT15およびPT16が配置され、また接地用ピン端子PT26に隣接してデータ信号入出力のためのピン端子PT24およびPT25が配置される。
図9に示す構成においては、さらに、データピン端子PT3に隣接して電源電圧Vccを供給するためのピン端子PT4が配置され、またデータ入出力ピン端子PT16に隣接して、接地電圧Vssを印加するためのピン端子PT17が配置される。同様、ピン端子PT11に隣接して、電源電圧Vccを供給するための電源ピン端子PT10が配置され、データ入出力用ピン端子PT24に隣接して接地電圧Vss供給のための接地用ピン端子PT23が配置される。ピン端子PT1およびPT4へ与えられる電源電圧Vccおよびピン端子PT14およびPT17へ与えられる接地電圧Vssは、データ入出力用ピン端子PT2、PT3、PT15およびPT16とデータの入出力を行なうデータ入出力バッファに対する電源電圧となる。同様、ピン端子PT10およびPT13へ与えられる電源電圧Vccおよびピン端子PT23およびPT26へ与えられる接地電圧Vssは、ピン端子PT11、PT12、PT24、およびPT25とデータの入出力を行なうためのデータ入出力バッファにのみ利用される。
パッケージ55の中央部に電源電圧Vccを供給するためのピン端子PT7が配置され、同様に、このピン端子PT7に対応して接地電圧Vssを供給するための接地用ピン端子PT20が配置される。このピン端子PT4およびPT7の間にアドレス信号およびクロック信号(外部制御信号)を入力するためのピン端子PT5〜PT6が配置され、同様、ピン端子PT7およびPT10の間に、アドレス信号およびクロック信号を入力するためのピン端子PT8〜PT9が配置される。また、ピン端子PT20とピン端子17の間にアドレス信号およびクロック信号を入力するためのピン端子PT18〜PT19が配置され、ピン端子PT20とピン端子PT23の間にアドレス信号およびクロック信号を入力するためのピン端子PT21〜PT22が配置される。このパッケージ55の中央部に配置されたピン端子PT7およびPT20へ与えられる電源電圧VccおよびVssは、このアドレス信号およびクロック信号を入力し、内部制御信号を発生する周辺回路においてのみ利用される。
この図9に示すように、データ入出力ピンを間に挟むように電源ピンを配置することにより、データ入出力バッファに対し両側のピン端子から電源電圧(VccおよびVss)を供給することができ、データ入出力バッファに対するパッドからの距離に依存する電源電圧の変化(配線抵抗に起因する電圧の変動)を防止することができるとともに、2つのピン端子から電源電圧(VccおよびVss)を供給することにより、データ入出力バッファに対する電流供給力が大きくなり、安定に電源電圧をデータ入出力バッファへ供給することができる。
図10は、図9に示すピン端子配置を有する半導体記憶装置のパッドおよび回路のレイアウトを示す図である。図10においては、図9に示すパッケージの半分のみを示す。この図10に示す構成と対称的なレイアウトがパッケージ内部に収納されたチップ上に配置される。また、図10においては、データ入出力バッファおよび周辺回路を強調して示し、メモリブロックは示していない。
図10において、半導体チップ1の外部に配置されたピン端子を例示的に示す。このピン端子は、半導体チップ1の一方側の一方端に配置される電源電圧Vccを供給するための電源ピン端子PTAAと、ピン端子PTAAに隣接して配置されるデータ入出力ピン端子PTDAおよびPTDBと、データ入出力ピン端子PTDBに隣接して配置される電源電圧Vccを供給するためのピン端子PTABを含む。チップ1の中央部に対応して周辺回路のための電源電圧Vccを供給するための電源ピン端子PTAEが配置される。
半導体チップ1の他方側においても同様に、電源ピン端子PTAAおよびPTABに対向して接地電圧Vssを供給するための接地ピン端子PTACおよびPTADが配置され、これらのピン端子PTACおよびPTADの間に、データ入出力用ピン端子PTDCおよびPTDDが配置される。また、チップ1の中央部において、電源ピン端子PTAEに対向して接地電圧Vssを供給するためのピン端子PTAFが配置される。
電源ピン端子PTAAおよびPTACは、電源パッド60aに接続され、ピン端子PTABおよびPTADは、電源パッド60bに接続される。電源パッド60aは、ピン端子PTAAから電源電圧Vccを受けるパッド60aaと、接地用ピン端子PTACから接地電圧Vssを受けるパッド60abを含む。電源パッド60bは、ピン端子PTABから電源電圧Vccを受けるパッド60baと、ピン端子PTADから接地電圧Vssを受けるパッド60bbを含む。電源パッド60aおよび60bの間に、ピン端子PTDA〜PTDDとデータ信号の授受を行なうためのデータ入出力用パッド部が配置される。図10においては、入出力バッファ80abとデータ信号の授受を行なうパッド80aaと、入出力バッファ80bbとデータ信号の授受を行なうパッド80baと、入出力バッファ80cbとデータ信号の授受を行なうパッド80caと、入出力バッファ80dbとデータ信号の授受を行なうパッド80daが示される。これらのパッド80aa〜80daは、1列に整列して配置されるように示される。データ入出力用パッド80aa、80ba、80ca、および80daは、それぞれ図10において破線で示すように、ピン端子PTDA、PTDC、PTDB、およびPTDDに接続される。
電源用のパッド60aaおよび60baから入出力バッファ80ab,80bb,80cbおよび80dbを囲むように電源電圧供給線61aおよび61bが配設され、接地用のパッド60abおよび60bbから入出力バッファ80ab、80bb、80cbおよび80dbを囲むように接地電圧供給線62aおよび62bが配置される。電源電圧供給線61aおよび接地電圧供給線62a(これらをまとめて電源配線と称す)は入出力バッファ80abおよび80cbに電源電圧VccおよびVssを供給し、電源配線61bおよび62bは、入出力バッファ80bbおよび80dbに電源電圧VccおよびVssを供給する。入出力バッファ80ab〜80dbは、それぞれ2つの電源パッド60aおよび60bから電源電圧VccおよびVssが供給されるため、これらの入出力バッファ80ab〜80dbの動作時における電源配線61a,61b,62aおよび62bの電源変動を十分に抑制することができ、入出力バッファ80ab〜80dbは安定な電源電圧が供給されて安定に動作することができる。
また、一方、周辺回路用ピン端子PTAEおよびPTAFに対しては、それぞれに対向してパッド63および64が配置される。パッド63および64は、図において破線で示すボンディングワイヤより対応のリード端子PTAEおよびPTAFに接続され、電源電圧Vccおよび接地電圧Vssが供給される。パッド63は、電源電圧供給線65上に電源電圧Vccを供給し、パッド64は、接地電圧供給線66に接地電圧Vssを供給する。パッド63および64に隣接して配置される周辺回路67は、この電源配線65および66上の電源電圧VccおよびVssを動作電源電圧として動作する。このパッド63および64に接続される電源配線65および66は周辺回路67に対してのみ電源電圧を供給している。電源パッド60aおよび60bは、データ信号を授受するための入出力バッファに対し電源電圧を供給する電源配線のみが接続される。電源パッド60aおよび60bから、他の周辺回路へ電源電圧を供給するための電源配線は接続されていない。したがって、仮にデータ信号入出力時において、この電源配線61a、61b、62aおよび62b上の電源電圧が変動しても、周辺回路67に対する電源配線65および66はその電源電圧変動の影響を受けることなく、安定な電源レベルを維持することができる。これにより、周辺回路67はデータ信号入出力時における電源電圧の変動を受けることなく安定に動作することができる。
[ピン配置3]
図11は、この発明に従う半導体記憶装置を収納するパッケージの第3のピン配置を示す図である。この図11に示すピン配置においては、電源ピンがデータ入出力ピン端子の間に配置される。すなわち、パッケージ55aの一方側の一方端においては、一方電源電圧Vccを受ける電源ピン端子PT2aがデータ入出力ピン端子PT1aおよびPT3aの間に配置され、このパッケージ55aの一方側の他方端において、一方電源電圧Vccを受ける電源ピン端子PT12aがデータ入出力ピン端子PT11aおよびPT13aの間に配置される。
パッケージ55aの他方側において、他方電源電圧(接地電位)Vssを受ける接地ピン端子PT15aがそのパッケージ55aの一方端においてデータ入出力ピン端子PT14aおよびPT16aの間に配置され、また他方端において接地ピン端子PT25aがデータ入出力ピン端子PT24aおよびPT26aの間に配置される。電源ピン端子PT2aが接地ピン端子PT15aと対向するように配置され、電源ピン端子PT12aおよび接地ピン端子PT25aが互いに対向するように配置される。
一方電源電圧Vccを受ける電源ピン端子PT7aは、周辺回路に対し電源電圧を供給するためにパッケージ55aの一方側の中央部に配置され、このパッケージ55aの他方側の中央部にこの周辺回路用電源ピン端子PT7aと対向して接地ピン端子PT20aが配置される。
ピン端子PT4a−PT6a、PT8a−PT10a、PT17a−PT19aおよびPT21a−PT23aは、アドレス信号またはクロック(制御)信号を受ける周辺回路用のピン端子である。
図12は、この図11に示すパッケージ55aに収納される半導体記憶装置の内部配置を示す図である。図12においては、図面を簡略化するためにメモリブロックは示してはいない。また加えて、半導体記憶装置の一方側の構成のみが示される。この図12に示す構成と同様の構成が図示しない他方側メモリブロック部分に対しても配置される。
図12において、電源パッド(電圧VccおよびVssを供給するパッド)70がデータ入出力パッド74aおよび75aの間に配置される。電源パッド70は、リードフレームを介してピン端子PT12aに接続される電源供給パッド70aと、接地ピン端子PT25aに接続される接地パッド70bを含む。
パッド74aはピン端子PT26aに接続され、かつそれに隣接して配置されるデータ入出力バッファ(I/Oバッファ)74bに接続される。このI/Oバッファ74bに隣接して、I/Oバッファ73bが配置される。このI/Oバッファ73bはそれに隣接して配置されるデータ入出力パッド73aに接続される。このデータ入出力パッド73aは、ピン端子PT13aに接続される。
一方、接地パッド70bに隣接して、データ入出力パッド(DQパッド)75aが配置される。DQパッド75aは、それに隣接して配置されるI/Oバッファ75bに接続され、かつピン端子PT11aに接続される。I/Oバッファ75bに隣接してI/Oバッファ76bが配置される。このI/Oバッファ76bは、DQパッド76aを介してフレームリード(すなわちピン端子)PT24aに接続される。
DQパッドとI/Oバッファの組がDQパッド部分を構成する。DQパッド部分73(73a,73b)、74(74a,74b)、75(75a,75b)、および76(76a,76b)および電源パッド70は、第1の方向に沿って整列して配置される。
I/Oバッファ73b、74b、75b、および76bはパッド70aから電源線71を介して電源電圧Vccを受け、また接地線72を介してパッド70bから接地電位Vssを受ける。
加えて、I/Oバッファ73bおよび74bに対する電源線71(接地線72)の配線抵抗をI/Oバッファ76および75bに対してのそれと等しくすることができ(配線長はほぼ同じであるため)、これらのI/Oバッファ73b〜76bに対しほぼ同じ電圧レベルの電源電圧Vcc(または接地電圧Vss)を供給することができ、I/Oバッファ73b〜76bが出力する信号電圧レベルをほぼ互いに等しくすることができ、信号電圧レベルが互いに異なることによる誤動作を防止することができ正確な動作を保証することができる。
周辺回路に関しては、周辺パッド部分77cを代表的に示す。この周辺パッド部分77cは、チップ中央部に配置された電源供給パッド77aから電源線78を介して電源電圧Vccを受け、かつ接地パッド77bから接地線79を介して接地電位Vssを受ける。電源パッド77aおよび接地パッド77bはそれぞれ対向して配置される電源ピン端子PT7aおよび接地ピン端子PT20aに接続される。
周辺パッド部分77cは、図示しないピン端子からのアドレス信号またはクロック信号を受けるパッドと、この図示しないパッドから与えらた信号をバッファ処理して出力するバッファとを含む。この周辺パッド部分の構成は先に説明した実施例におけるものと同様である。なお、図12において破線でパッドとピン端子とを接続するボンディングワイヤを示す。
[他の内部配置]
図13は図11に示すパッケージ55aに収納される半導体記憶装置の別の内部配置を示す図である。図13においては、データ入出力に関連する部分のみが示される。
図13において、電源パッド90aが破線で示すボンディングワイヤを介してフレームリードPT12aに接続されて電源電圧Vccを受ける。接地パッド90bは電源パッド90aに隣接して配置され、フレームリードPT25aに破線で示すボンディングワイヤを介して接続されてそこから接地電位Vssを受ける。I/Oバッファ91bおよび92bならびにI/Oバッファ93bおよび94bはパッド90aおよび90bに関して対称的に配置される。DQパッド91aおよび92aは、それぞれI/Oバッファ91bおよび92bに隣接して配置される。パッド91aがI/Oバッファ91bに接続されかつ破線で示すボンディングワイヤを介してフレームリード(ピン端子)PT13aに接続される。パッド92aは、I/Oバッファ92bに接続され、かつ破線で示すボンディングワイヤを介してフレームリード(ピン端子)PT26aに接続される。
DQパッド93aおよび94aがそれぞれI/Oバッファ93bおよび94bに隣接して配置される。このパッド93aが対向するフレームリードPT11aに破線で示すボンディングワイヤを介して接続されかつ隣接するI/Oバッファ93bに接続される。パッド94aは対向するフレームリードPT24aにボンディングワイヤ(破線で示す)を介して接続され、かつ対応のI/Oバッファ94bに接続される。
パッド90a,90b、91a、92a、93aおよび94aはI/Oバッファ91bおよび93bならびにI/Oバッファ92bおよび94bの間の領域に第1の方向に沿って互いに整列して配置される。
電源線95aおよび接地線96aは、I/Oバッファ91bおよび93bの外側に配置される電源パッド90aおよび90bにそれぞれ接続され、電源電圧Vccおよび接地電位VssをI/Oバッファ91bおよび93bへ供給する。
I/Oバッファ92bおよび94bの外側に沿って、電源パッド90aおよび90bにそれぞれ接続される電源線95bおよび接地線96bが配置され、I/Oバッファ92bおよび94bが、電源電圧Vccおよび接地電位Vssをこれらの電源線95bおよび接地線96bから供給される。
なお、パッド90aから電源線95aおよび95bへ延びる配線は接地線96aおよび96bと交差するように示される。この交差部を有する構成を実現するためには、この交差領域において接地線を形成される配線層と異なる配線層に形成される配線を用いる。2層構造とすることにより、交差部を容易に実現することができる。
図13に示す構成においては、1つの電源線95(95aまたは95b)および1つの接地線96(96aまたは96b)が単に2つのI/Oバッファを駆動しているだけであり、これらの電源線の負荷が軽減され、I/Oバッファはこれらの電源線および接地線から安定に電源電圧および接地電圧を供給されて安定に動作する。
[ピン配置4]
図14は、この発明に従う半導体記憶装置を収納するためのパッケージの第4のピン配置を示す図である。
図14において、このパッケージ55bは、16個のDQピン端子、すなわちパッケージ55bの一方側におけるDQピン端子PT1b、PT3b、PT4b、PT6b、PT8b、PT10b、PT11bおよびPT13bと、パッケージ55bの他方側のDQピン端子PT14b、PT16b、PT17b、PT19b、PT21b、PT23b、PT24bおよびPT26bを含む。
図14に示すピン配置においては、電源ピン端子および接地ピン端子がパッケージ55bのそれぞれの側にともに配置される。すなわち、パッケージ55bの一方側において、電源ピン端子PT2bがDQピン端子PT1bおよびPT3bの間に配置され、かつ接地ピン端子PT5bがDQピン端子PT4bおよびPT6bの間に配置される。また、パッケージ55bの他方側において、接地ピン端子PT9bがDQピン端子PT8bおよびPT10bの間に配置され、かつ電源ピン端子PT12bがDQピン端子PT11bおよびPT13bの間に配置される。
ピン端子PT2bと対応して配置される接地ピン端子PT15bがDQピン端子PT14bおよびPT16bの間に配置され、接地ピン端子PT5bに対向して、電源ピン端子PT18bがDQピン端子PT17bおよびPT19bの間に配置される。接地ピン端子PT9bに対向して、電源ピン端子PT22bがDQピン端子PT21bおよびPT23bの間に配置され、この電源ピン端子PT12bに対向して接地ピン端子PT25bがDQピン端子PT24bおよびPT26bの間に配置される。
電源ピン端子PT7bおよび接地ピン端子PT20bがパッケージ55bの中央部分に配置され、このパッケージ55bに収納される半導体記憶装置の周辺回路に対し電源電圧Vccおよび接地電位Vssを供給するために利用される。
LOC構造においては、電源パッドはメモリチップの中央領域に配置される。したがって内部配線レイアウトにおいては、電源ピン端子および接地ピン端子のいずれがこのパッケージ55bのいずれの側に配置されるかについては何ら影響を受けることはない。加えて、この図14に示すピン配置に従えば、以下に述べるような効果が得られる。
図15は、図14に示すものと同様のピン配置を有するパッケージに収納される半導体記憶装置の内部レイアウトを示す図である。図15に示す半導体記憶装置は32ビットデータを入出力する×32ビット構成を備えるが、この図15においては、代表的に16ビットデータの入出力を行う部分に関連する部分のみを代表的に示す。
図15において、この半導体記憶装置は、それぞれにおいて8ビットのメモリセルが同時に選択される2つのメモリブロックMB♯1およびMB♯2を含む。メモリブロックMB♯1およびMB♯2の間のメモリブロックMB♯1とデータの入出力を行なうためのI/O(DQ)パッド部分100a−100hは一列に整列して配置され、またメモリブロックMB♯2とデータの入出力を行なうためのI/Oパッド部分100i−100pが一列に整列して配置される。
電源パッド101は、パッド部分100aおよび100bの間に配置され、対向する電源ピン端子PP1に接続される。接地パッド102がパッド部分100cおよび100dの間に配置され、対応の接地ピン端子GP1に接続される。電源パッド103がパッド部分100eおよび100fの間に配置され、かつ対向する電源供給用リード(ピン端子)PP2に接続される。接地パッド104がパッド部分100gおよび100hの間に配設され、かつ対応の接地用リード(ピン端子)GP2に接続される。電源パッド101および103がパッド部分100a−100hの一方側に沿って延びる電源線109a上に電源電圧Vccを供給するように接続される。接地パッド102および104はこのパッド部分100a−100hの他方側に沿って延びる接地線110a上に接地電圧Vssを供給するように接続される。DQパッド部分100a−100hは配線109aおよび110a上の電圧VccおよびVssを動作電源電圧として動作する。
DQパッド部分100i−100jに関して、接地パッド105がパッド部分100iおよび100jの間に配置され、かつ対向する接地用リード(ピン端子)GP3に接続される。電源パッド106がパッド部分100kおよび100lの間に配置され、かつ対向する電源供給用リード(ピン端子)PP3に接続される。接地パッド107がパッド部分100mおよび100nの間に配置され、かつ対向する接地用リード(ピン端子)GP4に接続され、かつ電源パッド108がパッド部分100oおよび100pの間に配置されかつ対向する電源供給用リード(ピン端子)PP4に接続される。
接地パッド105および107は、接地線110aと平行にDQパッド部分100i−100pの一方側に沿って延びる接地線110b上に接地電圧Vssを供給するように接続される。電源供給パッド106および108は、DQパッド部分100i−100pの他方側に沿って延びる電源線109bに電源電圧Vccを供給するように接続される。
DQパッド部分100i−100pは、配線109bおよび110b上の電圧VccおよびVssを動作電源電圧として動作する。DQパッド部分100a−100hはそれぞれ対応して配置されたフレームリードDQT1−DQT16に接続される。
この図15に示すように、ジグザク状に2列にDQパッド部分100a−100pを配置することにより、第1の方向に沿って十分な面積の余裕を持って限られた領域内に多数のDQパッド部分を配置することができ、DQパッド部分に対す高集積化時のピッチ条件を緩和することができる。
パッケージのそれぞれの側に電源ピンおよび接地ピン両者を配置することにより、電源パッドおよび接地パッドをDQパッド部分と1列に整列して配置させることができる。電源線および接地線の組を、一方の列上に整列するDQパッド部分のグループに対してと他方の列に整列して配置されるDQパッド部分のグループとに対し別々に配置することができ、ジグザク状に配置されたDQパッド部分に対する電源線および接地線のレイアウトが容易となる。
1本の電源線は複数の電源パッドから電源電圧Vccを受け、かつ1本の接地線が複数の接地パッドから接地電圧Vssを受ける。したがってこれらの電源線および接地線上の電圧を安定化させることができ、内部回路(DQパッド部分のI/Oバッファ)を安定に動作させることができる。これらの電源線および接地線は単に対応のDQパッド部分に対してのみ電源電圧および接地電圧を供給することが要求されるだけであり、これらの電源線および接地線に対する負荷を軽減することができ、DQパッド部分を高速かつ安定に動作させることができる。
[変更例1]
図16は図15に示すDQパッド部分、電源パッドおよび接地パッドの内部レイアウトの変更例を示す図である。この図16に示す配置は、電源線および接地線の配置を除いて図15に示す配置と同じであり、図15に示す構成と対応する部分には同一の参照符号を付けた番号を付し、その詳細説明は省略する。
図16において、電源パッド101が電源線115aに接続され、接地パッド105が接地線116aに接続される。電源線115aおよび接地線116aはDQパッド部分100a,100bとDQパッド部分100i,100jの間に互いに平行に配置され、これらのDQパッド部分100a、100b、100iおよび100jに対してのみ電圧VccおよびVssを供給する。
接地パッド102は接地線116bに接続され、かつ電源パッド106が電源線115bに接続される。配線115bおよび116bは、DQパッド部分100c,100dとDQパッド部分100kおよび100lの間に平行に配設され、電圧VccおよびVssをこれらのDQパッド部分100c,100d,100kおよび100lに対してのみ供給する。
電源パッド103および接地パッド107は、DQパッド部分100e,100fとDQパッド部分100mおよび100nの間に平行に配置される電源線115cおよび接地線116cにそれぞれ接続される。電源線115cおよび接地線116cはこれらのDQパッド部分100e,100f,100mおよび100nに対してのみ電圧VccおよびVssを供給する。
接地パッド104および電源パッド108がDQパッド部分100g,100hとDQパッド部分100oおよび100pの間に平行に配置される接地線116dおよび電源線115dに接続され、これらのDQパッド部分100g,100h,100oおよび100pに対してのみ電圧VssおよびVccを動作電源電圧として供給する。
電源線および接地線はグループ化され、かつその配列方向において交互に配置されている。1本の電源線および1本の接地線の各組は単に対応のDQパッド部分のグループに対してのみ電源電圧Vccおよび接地電圧Vssを供給することが要求されるだけである。したがって、電源線および接地線はその配線容量および配線抵抗が低減され、かつその負荷が軽減され、応じてDQパッド部分それぞれは安定に動作電源電圧を受けることができ、DQパッド部分は安定かつ高速に動作することができる。加えて、電源線および接地線は2列に配置されているだけであり、配線占有面積を低減することができ、半導体記憶装置の高密度高集積化を容易に実現することができる。
[変更例2]
図17は、この発明に従う半導体記憶装置の内部レイアウトのさらに他の変更例を示す図である。図17においては、ピン端子(リードフレーム)の配置は図15および図16に示すものと同じであり、対応する部分には同一の参照番号を付す。
DQパッド部分100a−100pは2列に整列してかつ互いにその第1の方向に沿って位置をずらして配置される。これは図15および図16に示す配置と同じである。図17においては、DQパッド部分100a−100pの各々は,I/Oバッファ120a−120pおよびDQパッド部分122a−122pを含むように示される。DQパッド部分122a−122pは、図面を簡略化するために示してないボンディングワイヤを介してリード(ピン端子)DQT1−DQT16にそれぞれ接続される。
電源パッド130a−130dはDQパッド122a−122hと整列して1列に配置され、接地パッド132a−132dがまたDQパッド122i−122pに整列して別の列を構成するように整列して配置される。電源パッド130a−130dはそれぞれ破線で示すボンディングワイヤを介して電源フレームリード(ピン端子)PP1,PP3,PP2およびPP4に接続される。接地パッド132a−132dはそれぞれ破線で示すボンディングワイヤを介して接地用フレームリード(ピン端子)GP3,GP1,GP4およびGP2にそれぞれ接続される。
電源線125は電源パッド130a−130dに接続され、電源電圧VccをDQパッド部分100a−100p(I/Oバッファ120a−120p)へ共通に供給する。接地線127は接地パッド132a−132dに接続され、DQパッド部分100a−100pへ共通に接地電圧Vssを供給する。
この電源線125は、電源パッド間の部分ごとに同一配線層で形成され互いに分離された配線で構成されてもよい。すなわち、たとえば、電源パッド130aおよび130bの間の電源供給配線は電源パッド130bおよび130cの間の電源供給配線と別または異なる配線で構成されてもよい。このような配置はまた接地線127に対しても適用される。このような分割電源供給配線構造および分割接地線構造を用いることにより、1つのDQパッド部分において発生した電源ノイズが他のDQパッド部分へ伝播するのを防止することができる。
図17に示す配置においては、動作電源電圧伝達線は2列に整列して配置されており、応じて配線占有面積を低減することができる。加えて、この配置は、電源線および接地線をこの第1の方向に沿って交互に配置する必要はなく、電源線および接地線のレイアウトは容易となる。
[変更例3]
図18は、図14に示すパッケージ55bに収納される半導体記憶装置のさらに他の外部レイアウトを示す図である。この図18に示す半導体記憶装置140はLOC構造を持っていない。パッドがチップ周辺に配置されるパッド周辺配置の構成をこの半導体記憶装置140は備える。すなわち、メモリブロックMBAの外部周辺にDQパッド部分150a−150d、電源パッド152aおよび接地パッド154aが整列して配置される。また他方のメモリブロックMBBの外部周辺部において、DQパッド部分150e−150h、接地パッド154bおよび電源パッド152bが互いに整列して配置される。
電源パッド152aがDQパッド部分150aおよび150bの間に配置され、かつDQパッド部分150a−150dの一方側に沿って延在する電源線156aに接続される。接地パッド154aはDQパッド部分150cおよび150dの間に配置され、かつこのDQパッド部分150a−150dの他方側に沿って延在する接地線158aに接続される。
半導体装置(チップ)140の他方側において、接地パッド154bがDQパッド部分150eおよび150fの間に配置され、電源パッド152bがDQパッド部分150gおよび150hの間に配置される。接地線158bおよび電源線156bは、DQパッド部分150e−150hの一方側および他方側に沿って配置される。
DQパッド部分150a−150dおよび150e−150hは対応の電源線156aまたは156bおよび対応の接地線158aおよび158bから動作電源電圧を受け、メモリブロックMBAおよびMBBに対するデータ入出力動作を実行する。
パッド周辺配置型の半導体記憶装置のチップ周辺部それぞれの側において、電源供給パッドおよび接地パッドを交互に配置することにより、電源供給線および接地線を最小の配線長でDQパッド部分の各グループに対して配置することができ、配線レイアウトが容易となるとともに、対応のDQパッド部分に対し安定に動作電源電圧を供給することができる。
半導体記憶装置140の中央部分に配置された周辺回路160は一方側に配置された電源パッド161から電源線163を介して電源電圧Vccを受け、かつ他方側に配置された接地パッド162から接地電圧Vssを接地線164を介して受けて動作し、この半導体記憶装置に対するアクセス動作を制御する。
[ピン配置5]
図19は、この発明に従う半導体記憶装置のパッケージのさらに他のピン配置を示す図である。
図19に示す構成においては、電源電圧Vccを受ける電源ピン端子と接地電圧Vssを受ける接地ピン端子はメモリパッケージ55cのそれぞれの側において、データ入出力ピン端子の組を間に挟むように配置される。すなわち、メモリパッケージ55cの一方側において、一方端部のデータ入出力(DQ)ピン端子PT2cおよびPT3cが電源ピン端子PT1cおよび接地ピン端子PT4cの間に配置され、かつ他方端においてDQピン端子PT11cおよびPT12cが電源ピン端子10cおよび接地ピン端子13cの間に配置される。
メモリパッケージ55cの他方側においては、一方端においてDQピン端子PT15cおよび16cが接地ピン端子14cおよび電源ピン端子PT17cの間に配置され、他方端においてDQピン端子PT24cおよびPT25cが接地ピン端子PT23cおよび電源ピン端子PT26cの間に配置される。
パッケージ55cのそれぞれの側の中央部に配置される電源ピン端子PT7cおよび接地ピン端子PT20cは、アドレス/クロックピン端子PT5c−PT6c、PT8c−PT9c、PT18c−PT19cおよびPT21c−PT22cからの信号を受ける周辺回路に対して電源電圧Vccおよび接地電圧Vssの動作電源電圧を供給するために利用される。ピン端子PT1c−PT26cは、このパッケージ55cに収納される半導体記憶装置の内部ボンディングパッドに対応して配置される。
図20は、この図19に示すパッケージ55cに収納される半導体記憶装置の内部レイアウトを示す図である。図20においては、図10に示す構成と同様、4ビットデータを入出力する部分に関連する部分のみが代表的に示される。
図20の配置は、パッド部分60aとリードPTAGおよびPTAHの間の接続を除いて図10に示す構成と同じであり、対応する部分には同一の参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
図20を参照して、パッド部分(電源パッド)60aは、破線で示すボンディングワイヤを介して電源リード(ピン端子)PTAH1(たとえばピン端子PT26c)に接続される電源パッド180aaと、破線で示すボンディングワイヤを介して接地リードPTAG(たとえばピン端子PT13c)に接続される接地パッド180abを含む。
この図20に示す構成は図10に示す構成との比較から明らかなように、内部パッドの配置それ自体は互いに同じであり、したがってこの図20に示すピン配置も図10に示す配置と同様の効果を与える。
なお、図19のピン配置は、また図18に示すようなパッド周辺配置の構成にも適用することができる。
[ピン配置6]
図21は、この発明に従うパッケージのさらに他のピン配置を示す図である。この図21に示すピン配置においては、アドレス/クロックピン端子(周辺ピン端子)は電源ピン端子の間または接地ピン端子の間に配置される。すなわち、このパッケージ55dの一方側において、アドレス/クロックピン端子PT5d−PT7dが電源ピン端子PT4dおよびPT8dの間に配置され、アドレス/クロックピン端子PT10d−PT12dが電源ピン端子PT9dおよびPT13dの間に配置される。パッケージ55dの他方側において、アドレス/クロックピン端子PT21d−PT23dが接地ピン端子PT20dおよびPT24dの間に配置され、アドレス/クロックピン端子PT26d−PT28dが接地ピン端子PT25dおよびPT29dの間に配置される。パッケージ55dの中央部において、電源ピン端子PT8dおよびPT9dは互いに隣接し、かつ他方側に配置された接地ピン端子PT24dおよびPT25dに対向するように配置される。
DQピン端子に関しては、パッケージ55dの一方側において、電源ピン端子PT2dがDQピン端子PT1dおよびPT3dの間に配置され、また電源ピン端子PT15dがDQピン端子PT14dおよびPT16dの間に配置される。パッケージ55dの他方側においては、その一方端において接地ピン端子PT18dがDQピン端子PT17aおよびPT19dの間に配置され、他方端において、接地ピン端子PT31dがDQピン端子PT30dおよびPT32dの間に配置される。
この図21に示すピン配置に従えば、図22に示すように、周辺回路に対し強力な動作電源電圧供給源を実現することができる。
図22は、図21に示すパッケージに収納される半導体記憶装置の内部レイアウトを示す図である。この図22においては、半導体記憶装置の一方および他方端の一方の配置のみが代表的に示される。また、加えてメモリブロックは図を簡略化するために示していない。
図22において、電源パッド部分200は、DQパッド部分(DQ1,DQ2)202a,202bとDQパッド部分(DQ3,DQ4)202c,202dの間に配置される電源パッドおよび接地パッドを含む。DQパッド部分202a−202dそれぞれは、I/OバッファおよびDQパッド部分を含む。DQパッド部分(DQ1,DQ3)202a,202cは電源線および接地線を含む電源配線210を介して動作電源電圧VccおよびVssを受ける。この電源配線210はパッド部分200に接続される。またDQパッド部分(DQ2,DQ4)202b、202dは、パッド部分200から電源配線212を介して動作電源電圧VccおよびVssを受ける。
周辺パッド部分(PA1−PA3)の各々は周辺パッドおよびバッファを含み、電源パッド部分204aおよび204bの間に配置される。DQパッド部分202a−202d、電源パッド部分200、204a,204bおよび周辺パッド部分206a−206cは互いに整列して配置される。周辺パッド部分206a−206cは電源パッド部分204aおよび204bから電源線214を介して電源電圧Vccを受けかつ接地線216を介して接地電位Vssを受ける。電源線214および接地線216はそれぞれこの周辺パッド部分206a−206cの内部構造に従った電源構造を備えていればよい。
電源パッド部分204aはまた電源配線217aを介してメモリブロックMB1(図示せず)に対し動作電源電圧VccおよびVssを供給し、かつ電源配線218aを介して他方のメモリブロックMB2(図示せず)へ同様の動作電源電圧VccおよびVssを供給するように示される。電源パッド部分204bは、電源配線217bを介してメモリブロックMB1に対し動作電源電圧VccおよびVssを供給し、かつ電源配線218bを介してメモリブロックMB2に対し動作電源電圧VccおよびVssを供給するように示される。
電源パッド部分204cはマスタ制御回路208に関して電源パッド部分204bと対称的に配置される。このマスタコントロール回路208は、電源パッド部分204bおよび204cから電源配線220を介して動作電源電圧VccおよびVssを受ける。
この図22に示す配置に従えば、周辺パッド部分206a−206cおよびマスタ制御回路208は2つのパッド部分から動作電源電圧VccおよびVssを受けており、これらの回路部分は強化された電源電圧供給源から動作電源電圧を受けて安定かつ正確に動作する。
なお、この図21に示すピン配置において、電源電圧Vccを受ける電源ピン端子および接地電圧Vssを受ける接地ピン端子はそれぞれパッケージ55dのそれぞれの側に配置される構成が用いられてもよい。
[ピン配置6]
図23は、この発明に従う半導体記憶装置を収納するパッケージのさらに他のピン配置を示す図である。この図23に示すピン配置において、DQ電源供給源として、電源ピン端子がパッケージ55eの両側に互いに対向するように配置され、また接地ピン端子がパッケージ55eの両側に互いに対向するように配置される。また電源ピン端子および接地ピン端子がこのパッケージ55eのそれぞれの側に配置される。すなわち、パッケージ55eの一方側の一方端において、DQピン端子PT2eおよびPT3eを間に挟むように電源ピン端子PT1eおよび接地ピン端子PT4eが配置され、またパッケージ55eの他方側において、DQピン端子PT15eおよびPT16eを間に挟むように電源ピン端子PT14eおよび接地ピン端子PT17eが配置される。電源ピン端子PT1eおよび接地ピン端子PT4eはそれぞれ電源ピン端子14eおよび接地ピン端子PT17eと対向するように配置される。パッケージ55eの他方端において、電源ピン端子PT10eおよび接地ピン端子PT13eはその間にDQピン端子PT11eおよびPT12eを挟むように配置され、またパッケージ55eの他方端においては、電源ピン端子PT23eおよび接地ピン端子PT26eは電源DQピン端子PT24eおよびPT25eを間に挟むように配置される。電源ピン端子PT10eおよび接地ピン端子PT13eはそれぞれ、電源ピン端子PT23eおよび接地ピン端子PT26eと対向するように配置される。
パッケージ55eの中央部において、パッケージ55eの一方側に電源ピン端子PT7eが配置され、その他方側に電源ピン端子PT7eと対向するように接地ピン端子PT20eが配置される。
ピン端子PT7eおよびPT20eへ与えられる電圧VccおよびVssは、アドレス/クロックピン端子PT5e−PT6e、PT8e−PT9e、PT18e−PT19eおよびPT21e−PT22eを介して与えられる信号を受けて動作する周辺回路の動作電源電圧として利用される。
図24は、この図23に示すパッケージに収納される半導体記憶装置の内部レイアウトを示す図である。この図24に示す配置は、電源パッド部分を除いて図20に示す配置と同じであり、対応する部分には同一の参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
図24において、電源パッド260aは、半導体記憶装置(チップ)の両側に配置されたフレームリード(ピン端子)PTABおよびPTAIに破線で示すボンディングワイヤを介して接続され、また接地パッド260bがチップ両側に配置されたフレームリード(ピン端子)PTAGおよびPTACに破線で示すボンディングワイヤを介して接続される。
電源線261が、電源パッド260aに接続されかつDQパッド部分(I/OバッファおよびDQパッド)を囲むように配設される。また接地線262が、接地パッド260bに接続されかつDQパッド部分を取囲むように配設される。電源パッド260aが2つのフレームリード(ピン端子)PTABおよびPTAIから電源電圧Vccを受けかつ接地パッド260bが2つのフレームリード(ピン端子)PTAGおよびPTACから接地電圧Vssを受けるため、これらの配線261および262上の電圧は安定化され、DQパッド部分に含まれるI/Oバッファを安定に動作させることができる。
[変更例]
図25は、この発明に示す半導体記憶装置の内部パッドの配置を示す図である。図25に示す配置においては、4つのメモリブロックMB1−MB4(300a−300d)が一例として示される。DQパッド部分DQ1−DQ4(305a−305d)はそれぞれメモリブロック300a−300dに対応して配置される。このDQパッド部分の配置は図1に示す配置と同じである。DQパッド部分305a−305dはそれぞれ対応のメモリブロックMB1−MB4(300a−300d)とデータの入出力を行なう。
図25に示す配置においては、さらに、電源供給用のバスバー320aが、チップ1の一方側において電源ピン端子15aおよび15cに結合されかつチップ上をわたって延在するように配置されて電源電圧Vccを伝達する。電源バスバー320aは、メモリブロック300aおよび300c上をわたって延在しかつこの中央領域と平行に延びる部分を有する。
接地電位を供給するための接地バスバー320bが、チップ1の他方側の接地ピン端子15bおよび15dに結合され、チップ1上をわたって延在し、接地電圧Vssを伝達する。接地バスバー320bは、メモリブロック300bおよび300d上をわたって延在し、中央領域と平行でありかつ電源バスバー320aと平行な(対向する)部分を有する。
電源バスバー320aおよび接地バスバー320b各々は、内部の電源配線よりも十分広い幅を有する低抵抗の導体で構成されており、電源電圧Vccおよび接地電圧Vssを安定に供給する。
電源パッド部分310a−310dがDQパッド部分305a−305dに整列してかつ対応して配置される。
電源パッド部分310a−310dのそれぞれは電源パッドおよび接地パッドを含み、これらの接地パッドおよび電源パッドは接地バスバー320bおよび電源バスバー320aにそれぞれ接続される。
電源パッド部分310a−310dの各々は、電源電圧Vccおよび接地電圧Vssを対応のDQパッド部分に対してのみ供給する。たとえば、電源パッド部分310aは動作電源電圧VccおよびVssをDQパッド部分305aに対してのみ供給する。
複数のDQパッド部分にわたって延在するように配置される電源配線は存在しない。すなわち電源線および接地線は最小の長さで配置されるだけであり、したがって電源配線のための占有面積を低減することができ、この電源配線が設けられていないチップ中央部分を周辺回路を配置するための領域として利用することができ、チップ面積の利用効率が改善される。
加えて、電源バスバー320aおよび接地バスバー320bは十分大きな線幅を有しており(ボンディングワイヤよりも十分広い)、DQパッド部分305a−305dは安定に動作電源電圧を供給されて安定に動作することができる。
さらにDQパッド部分305a−305dのそれぞれは、対応の電源パッド部分310a−310dから動作電源電圧を受けており、あるDQパッド部分において生じた電源ノイズ(接地ノイズまたは電源電圧ノイズ)は、確実にこの電源バスバー320aおよび接地バスバー320bにより吸収され、この電源ノイズが他のDQパッド部分に対して影響を及ぼすのを防止することができ、ノイズの影響を確実に抑制することができる。
また電源配線は対応のDQパッド部分を超えて延在しておらず、またDQパッド部分305a−305dはそれぞれ対応のメモリブロック300a−300dに近接して配置されており、したがってメモリブロック300a,300bとメモリブロック300c,300dの間の領域を周辺回路の配置のために用いることができる。図25においては、周辺回路領域4は中央部分に配置される。この領域4においては、DQパッド部分のための電源配線は設けられていないために、この周辺回路領域4は占有に周辺回路の配置のために用いることができ、このDQパッド部分の電源配線を避けるための複雑な配線レイアウトが必要とされず、周辺回路のための配線レイアウトが容易となり、図1等に示す内部パッドレイアウトを容易に実現できる。周辺回路領域4は、図1に示す構成と同様、電源パッド部分7を含む。この電源パッド部分7は電源バスバー320aおよび接地バスバー320bに結合されてもよく、また別の電源ピン端子(図25に示す)にボンディングワイヤおよびフレームリードを介して接続されてもよい。
なお、電源パッド部分では、第1の方向に沿って対応のDQパッド部分を間に挟むように電源パッドおよび接地パッドが配置されてもよい。加えて、この電源バスバーおよび接地バスバーの配置は、前述の実施例のものと組合せて用いられてもよい。この電源バスバーおよび接地バスバーを配置することにより、安定に各パッド部分へ電圧VccおよびVssを供給することができ、また配線レイアウトも容易となる。
なお、上記実施例においては、周辺回路はアドレス信号およびクロック信号などを受けて内部アクセス動作を制御する動作に関連する機能を備えるものとして説明している。しかしながら、このチップ中央部に配置される周辺回路は、半導体回路において、通常用いられるワード線昇圧のための高電圧発生回路、メモリアレイの基板領域へ印加される負電圧Vbbを発生するための負電圧発生回路および、ビット線プリチャージのための中間電圧を発生する中間電圧発生回路などの一定電圧を発生する回路を含んでもよい。この場合、中央部にこのような定電圧を発生する回路を配置することにより、各メモリセルアレイに対する定電圧を伝達するための配線値をすべて等しくすることができ、配線抵抗などの影響を受けることなく同じ電圧レベルの所望の一定電圧をメモリアレイブロックへ供給することができ、安定な動作特性を保証することができる。
なお、上記実施例においては、データ入出力が4ビット単位で行なわれ、メモリブロックがすべて同時に動作してそれぞれ1ビットのメモリセルデータの入出力を行なう構成が一例として示されている。しかしながら、データ入出力は×8ビット単位、×16ビット単位で行なわれてもよい。またさらに、ブロックは、内部回路の変更により、2つのメモリブロックのみが活性化される構成が利用されてもよい。
さらに、上記実施例においては、リード・オン・チップ構成の半導体記憶装置のパッドレイアウトについて説明してきたが、しかしながらこのようなリード・オン・チップ構成の半導体記憶装置でない場合においても、データ入出力パッドを各メモリブロックに対応して分散して配置させ、各データ入出力パッドをグループ化してそれぞれに電源パッドを設けるとともに、データ入出力パッド部の間の領域に外部信号(アドレス信号およびクロック信号)入力パッドを配設しかつ中央部にこれらの周辺回路(入力バッファのみであってもよく)への電源電圧を供給するためのパッドが設けられる構成であれば同様の効果を奏することができ、安定かつ高速に動作する半導体記憶装置を実現することができる。
本発明は、一般に、半導体チップ上に集積化されるメモリ装置に対して適用することができる。
特に、本発明は、LOC配置を有する半導体記憶装置に対して適用することにより、安定かつ高速に動作する半導体記憶装置を実現することができる。
この発明の一実施例である半導体記憶装置のチップレイアウトおよび内部ピン端子の配置を概略的に示す図である。 図1に示す電源パッドおよびデータ入出力パッド部の構成を概略的に示す図である。 図1に示す半導体記憶装置のメモリブロックの構成を概略的に示す図である。 この発明の半導体記憶装置における周辺回路部のレイアウトを示す図である。 半導体記憶装置に対して規定されるセットアップ時間およびホールドアップ時間を示すとともに、図4に示す半導体記憶装置の効果を説明するために用いられる信号波形図である。 この発明の半導体記憶装置における電源パッドからの電源電圧の分配の形態の一例を示す図である。 この発明の半導体記憶装置における電源パッドからの電源電圧の分配の他の形態を示す図である。 この発明の半導体記憶装置における外部ピン端子の配置を示す図である。 この発明の半導体装置における外部ピン端子の他の配置を示す図である。 図9に示す外部ピン端子配置を有する半導体記憶装置の内部レイアウトを概略的に示す図である。 この発明に従う半導体記憶装置のさらに他の外部ピン配置を示す図である。 図11に示すパッケージに収納される半導体記憶装置の内部パッド配置を示す図である。 図11に示すパッケージに収納される半導体記憶装置の他の内部パッド配置を示す図である。 この発明に従う半導体記憶装置のさらに他の外部ピン配置を示す図である。 図14に示すパッケージに収納される半導体記憶装置の内部パッド配置を示す図である。 図14に示すパッケージに収納される半導体記憶装置の他の内部パッド配置を示す図である。 図14に示すパッケージに収納される半導体記憶装置のさらに他の内部パッド配置を示す図である。 図14に示すパッケージに収納される半導体記憶装置のさらに他の内部パッド配置を示す図である。 この発明に従う半導体記憶装置のさらに他の外部ピン配置を示す図である。 図19に示すパッケージに収納される半導体記憶装置の内部パッド配置を示す図である。 この発明に従う半導体記憶装置のさらに他の外部ピン配置を示す図である。 図21に示すパッケージに収納される半導体記憶装置の内部パッド配置を示す図である。 この発明に従う半導体記憶装置のさらに他の外部ピン配置を示す図である。 図23に示すパッケージに収納される半導体記憶装置の内部パッド配置を示す図である。 この発明に従う半導体記憶装置のさらに他の内部パッド配置を示す図である。 従来の半導体記憶装置の全体の構成を概略的に示す図である。 従来の半導体記憶装置における周辺回路の配置を例示するための図である。
符号の説明
1 半導体記憶装置(半導体チップ)、2a,2b,2c,2d 内部データバス、3a,3b,3c,3d データ入出力パッド部、4 周辺回路、4a スタ制御回路、5,6,7 電源パッド、MB1,MB2,MB,MB4 メモリブロック、3aa,3ba 入出力バッファ、3ab,3bb データ入出力パッド、6a 電源電圧パッド、6b 接地電圧パッド、MA1〜MAn メモリアレイ、LCC ローカルコラム系回路、LRC ローカルロウ系回路、21a,21b,21c,21d 外部信号入力パッド部、22a,22b,22c,22d 内部信号線、PA1,PA2,PA3 周辺パッド部、30,31,32,33a,33b,40,42a,42b 電源線、60a,60b 電源パッド、60aa,60bb,63 電源電圧用パッド、60ab,60ba,64 接地電圧用パッド、61a,61b,65 電源電圧伝達線、62a,62b,66 接地電圧伝達線、80aa,80ba,80ca,80da データ入出力用パッド、80ab,80bb,80cb,80db 入出力バッファ、67 周辺回路、70 電源パッド部分、70a 電源パッド、70b 接地パッド、73a,74a,75a,76a DQパッド、73b,74b,75b,76b I/Oバッファ、77a 電源パッド、77b 接地パッド、77c 周辺回路、91a,92a,93a,94a DQパッド、91b,92b,93b,94b DQバッファ、90a 電源パッド、90b 接地パッド、95a 電源配線、96a 接地線、100a〜100b DQパッド部分、101,103,106,108 電源パッド、102,104,105,107 接地パッド、109a,109b 電源線、110a,110b 接地線、115a,115b,115c,115d 電源線、116a,116b,116c,116d 接地線、125 電源線、127 接地線、130a〜130d 電源パッド、132a〜132d 接地パッド、MBA,MBB メモリブロック、150a〜150h DQパッド部分、152a,152b 電源パッド、154a,154b 接地パッド、160 周辺回路、161 電源パッド、162 接地パッド、163 電源線、164 接地線、80aa,80ba,80ca,80da DQパッド、180aa 接地パッド、180ab 電源パッド、200 電源パッド部分、202a〜202d DQパッド部分、210,212,214,216 電源配線、206a〜206c 周辺パッド部分、204a,204b,204c 周辺回路電源パッド部分、208 周辺回路、260b 接地パッド、260a 電源パッド、300a〜300d メモリブロック、310a〜310d 電源パッド部分、305a〜305d DQパッド部分、320a 電源バスバー、320b 接地バスバー。

Claims (4)

  1. 第1の方向に沿った中央領域の両側に前記第1の方向に沿って整列して配置される複数のメモリブロックと、
    前記複数のメモリブロック各々に対応して、かつ対応のメモリブロックに近接して前記中央領域に配置され、さらに、前記中央領域の前記第1の方向についての中央部に関して一方側と他方側とにグループ化して配置され、各々が対応のメモリブロックとデータ信号の授受を行う複数のデータ入出力パッド部と、
    前記中央領域にグループ化して配置される前記複数のデータ入出力パッド部の前記一方側および他方側の間の中央部近傍に配置され、前記複数のメモリブロックへのアクセスを制御する信号を受ける複数の周辺パッド部とを備える、半導体記憶装置。
  2. 前記一方側および他方側各々において、対応のデータ入出力パッド部グループを間に挟むように前記中央領域内に配置され、対応のデータ入出力パッド部グループに対してのみ電源電圧を供給する複数の電源パッドをさらに備える、請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 第1の方向に沿って整列して配置されるとともに前記第1の方向に沿って第1および第2のグループに分割される複数のメモリブロック、
    前記整列した複数のメモリブロックの一方側に沿って配置されるとともに前記第1の方向に沿って第1および第2のグループに分割される複数のデータ入出力パッド部、および
    前記複数のデータ入出力パッド部の前記第1および第2のグループの間に配置され、前記複数のメモリブロックへのアクセスを制御する信号を受ける複数の周辺パッド部を備え、
    前記複数のメモリブロックの前記第1のグループは、前記複数のデータ入出力パッド部の前記第1のグループを介してデータの授受を行い、前記複数のメモリブロックの前記第2のグループは、前記複数のデータ入出力パッド部の前記第2のグループを介してデータの授受を行う、半導体記憶装置。
  4. 4つの辺を有する半導体チップに形成された半導体記憶装置であって、
    前記4つの辺のうちの第1の辺に沿い、かつ前記第1の辺と対向する辺と異なる第2の辺から前記第2の辺と対向する第3の辺の方向へ、順に、配置される第1および第2のメモリブロックと、
    前記4つの辺のうち前記第1の辺と対向する第4の辺と前記第1のメモリブロックとの間に形成される第3のメモリブロックと、
    前記第4の辺と前記第2のメモリブロックとの間に形成される第4のメモリブロックと、
    前記第1のメモリブロックと前記第3のメモリブロックとの間に、前記第1のメモリブロックに沿って配置され、前記第1のメモリブロックとの間でのデータの授受のために用いられる複数の第1データ入出力パッドと、
    前記第3のメモリブロックと前記第1のメモリブロックとの間に前記第3のメモリブロックに沿って配置され、前記第3のメモリブロックとの間でのデータ授受のために用いられる複数の第2データ入出力パッドと、
    前記第2のメモリブロックと前記第4のメモリブロックの間に、前記第2のメモリブロックに沿って配置され、前記第2のメモリブロックとの間でのデータ授受のために用いられる複数の第3のデータ入出力パッドと、
    前記第4のメモリブロックと前記第2のメモリブロックとの間に、前記第4のメモリブロックに沿って配置され、前記第4のメモリブロックとの間でのデータ授受に用いられる複数の第4のデータ入出力パッドと、
    前記第1のメモリブロックと前記第2のメモリブロックとの間の第1の領域と前記第3のメモリブロックと前記第4のメモリブロックとの間の第2の領域との間に配置され、前記第1、第2、第3および第4のメモリブロックをアクセスするための信号が供給されるパッドとを備える、半導体記憶装置。
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