JP4114265B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に関し、特に、複数の半導体素子によって構成される半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル信号を扱う半導体装置では、各素子間の信号のタイミングを合わせることが設計上重要である。
【0003】
従来においては、例えば、ある素子から出力された信号のタイミングを調節する場合には、ディレイ回路を適当な場所に挿入してタイミングを遅らせることによりタイミングの調節が図られていた。
【0004】
図5は、従来におけるタイミングの調節方法の一例を示す図である。この図では、半導体素子(論理素子等)1の出力がディレイ回路2を介してバッファ3に供給され、バッファ3により信号線4が駆動される。ディレイ回路2は、所定の遅延時間τを有しているので、半導体素子1の出力は時間τだけ遅延されてバッファ3に供給されることになる。
【0005】
このように、半導体素子1の出力にディレイ回路2を挿入することにより、信号線を伝送される信号のタイミングを調節することが可能になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディレイ回路2の遅延時間τは、設計段階において、例えば、シミュレーションによって最適値を求める必要がある。
【0007】
しかしながら、他の部分の回路の変更や計算ミス等により、遅延時間の最適値が当初の値とは異なる場合が発生する。そのような場合には、遅延回路2の遅延時間τを変更するために、例えば、複数のマスクパターンを用いて製造する半導体装置においては、マスクパターンの全層の修正が必要となるため、煩雑であるという問題点があった。
【0008】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、信号のタイミングを容易に変更することが可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、複数の半導体素子によって構成される半導体装置において、当該半導体装置は、第1の信号線と、前記第1の信号線に近接して配置される第2の信号線と、前記第1の信号線の一端に印加される信号を非反転または反転して前記第2の信号線の対応する一端に印加する信号反転手段と、前記信号反転手段の非反転動作または反転動作を選択する選択手段とを有し、前記選択手段は前記信号反転手段の動作を必要に応じて停止させる。
好ましくは、前記選択手段によって前記信号反転手段の動作が停止された時は、前記信号反転手段は前記第2の信号線を接地状態にする。
【0010】
ここで、第1の信号線は、信号を伝送するための信号線である。第2の信号線は、ダミーの信号線であり、第1の信号線に近接して配置される。信号反転手段は、第1の信号線の一端に印加される信号を非反転または反転して第2の信号線の対応する一端に印加する。選択手段は、信号反転手段の非反転または反転動作を選択する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態の構成例を示す回路図である。この図に示すように、本発明の実施の形態は、半導体スイッチ10,11、インバータ12〜14、NAND素子15〜17、バッファ18,19によって構成されている。
【0012】
半導体スイッチ10,11は、セレクト信号φSが“H”の状態である場合には、半導体スイッチ10がOFFの状態となり、一方、半導体スイッチ11がONの状態となるので、ポイントP1の信号(ディレイ回路2の出力信号)がインバータ12に入力される。
【0013】
また、セレクト信号φSが“L”の状態である場合には、半導体スイッチ10がONの状態となり、一方、半導体スイッチ11がOFFの状態となるので、電源電圧Vccがインバータ12に入力される。
【0014】
なお、セレクト信号は、ディレイ回路2の出力信号の遅延量を調節する場合には、“H”の状態とされ、調節を行わない場合には“L”の状態とされる。
インバータ12は、半導体スイッチ10,11からの出力信号を反転してインバータ13とNAND素子15の入力端子に供給する。
【0015】
インバータ13は、インバータ12からの出力信号を更に反転してNAND素子16の入力端子に供給する。
NAND素子15は、インバータ12の出力信号とリバース信号φRとの論理積の反転値を求めてNAND素子17の入力端子に出力する。
【0016】
なお、リバース信号φRは、ディレイ回路2からの出力信号の遅延量を増加させる場合には“H”の状態にされ、また、遅延量を減少させる場合には“L”の状態にされる。
【0017】
インバータ14は、リバース信号φRを反転してNAND素子16の入力端子に供給する。
NAND素子16は、インバータ13の出力信号とインバータ14の出力信号との論理積の反転値を求めてNAND素子17の入力端子に出力する。
【0018】
NAND素子17は、NAND素子15の出力信号と、NAND素子16の出力信号の論理積の反転値を求めてバッファ18の入力端子に出力する。
バッファ18は、NAND素子17の出力に応じて信号線20を駆動する。
【0019】
バッファ19は、ディレイ回路2の出力に応じて信号線21を駆動する。
なお、信号線20,21は、物理的に近接して配置されたほぼ同様の物理的形状を有する信号線である。また、信号線20はダミーの信号線であり、他の半導体素子や出力端子等には接続されていない。信号線21は、信号を伝送するための信号線であり、図示せぬ他の半導体素子や出力端子等に接続されている。
【0020】
また、バッファ18,19は、ともに同様の駆動能力を有している。なお、信号線20,21の長さが短い場合には、バッファ18,19を除外することも可能である。
【0021】
次に、以上の実施の形態の動作について説明する。
図2は、図1に示す実施の形態において、セレクト信号φSが“H”の状態(ディレイ回路2の出力の遅延量を調節する場合の設定状態)とされ、また、リバース信号φRが“H”の状態(信号線21における信号の遅延量を増加させる場合の設定状態)とされた場合のタイミングチャートである。
【0022】
いま、前述したような設定状態において、ディレイ回路2から図2(A)に示すような信号が出力されたとする。
このとき、セレクト信号φSは、“H”の状態であることから、半導体スイッチ10はOFFの状態となり、一方、半導体スイッチ11はONの状態となり、ディレイ回路2からの出力信号は、半導体スイッチ11を介してインバータ12に供給されることになる。
【0023】
インバータ12は、ディレイ回路2の出力信号を反転してインバータ13とNAND素子15に供給する。図2(B)は、インバータ12から出力される信号の時間的変化の様子を示している。この図に示すように、インバータ12からの出力信号は、ディレイ回路2から出力される信号を反転したものとなる。
【0024】
ドライブ信号φRは、前述のように“H”の状態(図2(C)参照)であるので、NAND素子15は、インバータ12の出力信号(図2(B)参照)と、リバース信号φR(図2(C)参照)との論理積を求めた結果を反転した信号(図2(D)参照)を出力する。
【0025】
インバータ13は、インバータ12の出力を反転してNAND素子16の一方の入力端子に供給する。図2(F)は、インバータ13から出力される信号の時間的変化を示している。この図に示すように、インバータ13からの出力信号は、ディレイ回路2から出力される信号と同様となる。
【0026】
インバータ14は、リバース信号φRを反転した信号(図2(E)参照)をNAND素子16に対して出力する。
NAND素子16は、インバータ13の出力信号(図2(F)参照)と、インバータ14の出力信号(図2(E)参照)との論理積を求めた結果を反転した信号(図2(G)参照)を出力する。
【0027】
NAND素子17は、NAND素子15からの出力信号(図2(D)参照)とNAND素子16からの出力信号(図2(G)参照)との論理積を求めた結果を反転した信号(図2(H)参照)を出力する。その結果、NAND素子17から出力される信号は、ディレイ回路2からの出力信号を反転した信号となる。
【0028】
バッファ18は、NAND素子17からの出力信号(図2(H)参照)に応じて、信号線20を駆動する。
バッファ19は、ディレイ回路2からの出力信号(図2(A)参照)に応じて信号線21を駆動する。
【0029】
従って、セレクト信号φSが“H”の状態に設定され、また、リバース信号φRが“H”の状態に設定されている場合には、バッファ18とバッファ19から出力される信号は逆相の関係を有することになる。
【0030】
ところで、信号線同士の間には浮遊容量Csが存在している。このような浮遊容量Csを有する2本の信号線に対して逆相の信号を印加すると、浮遊容量Csはミラー効果によって等価的に2倍の2×Csとなる。浮遊容量が増加すると、チャージに要する時間が増加することから、結果的に遅延量を増加させることが可能となる。
【0031】
この例では、図2(I)に示すように、信号線21の端点P9における信号は、もとの信号に比較して時間t1だけ遅延を有することになる。
図3は、図1に示す実施の形態において、セレクト信号φSが“H”の状態(ディレイ回路2の出力の遅延量を調節する場合の設定状態)とされ、また、リバース信号φRが“L”の状態(信号線21における信号の遅延量を減少させる場合の設定状態)とされた場合のタイミングチャートである。
【0032】
いま、前述のような設定状態において、ディレイ回路2から図3(A)に示すような信号が出力されたとする。
このとき、セレクト信号φSは、“H”の状態であることから、半導体スイッチ10はOFFの状態となり、一方、半導体スイッチ11はONの状態となり、ディレイ回路2からの出力信号は、半導体スイッチ11を介してインバータ12に供給されることになる。
【0033】
インバータ12は、ディレイ回路2の出力信号を反転してインバータ13とNAND素子15に供給する。図3(B)は、インバータ12から出力される信号の時間的変化を示している。この図に示すように、インバータ12からの出力信号は、ディレイ回路2から出力される信号を反転したものとなる。
【0034】
ドライブ信号φRは、前述のように“L”の状態(図3(C)参照)であるので、NAND素子15は、インバータ12の出力(図3(B)参照)と、リバース信号φR(図3(C)参照)との論理積を求めた結果を反転した信号(図3(D)参照)を出力する。
【0035】
インバータ13は、インバータ12の出力を反転してNAND素子16の一方の入力端子に供給する。図3(F)は、インバータ13から出力される信号の時間的変化を示している。この図に示すように、インバータ13からの出力信号は、ディレイ回路2から出力される信号と同様の信号となる。
【0036】
インバータ14は、リバース信号φRを反転した信号(図3(E)参照)をNAND素子16に対して出力する。
NAND素子16は、インバータ13の出力信号(図3(F)参照)と、インバータ14の出力信号(図3(E)参照)との論理積を求めた結果を反転した信号(図3(G)参照)を出力する。
【0037】
NAND素子17は、NAND素子15からの出力信号(図3(D)参照)とNAND素子16からの出力信号(図3(G)参照)との論理積を求めた結果を反転した信号(図3(H)参照)を出力する。その結果、NAND素子17から出力される信号は、ディレイ回路2から出力される信号と同様の信号となる。
【0038】
バッファ18は、NAND素子17からの出力信号(図3(H)参照)に応じて、信号線20を駆動する。
バッファ19は、ディレイ回路2からの出力信号(図3(A)参照)に応じて信号線21を駆動する。
【0039】
従って、セレクト信号φSが“H”の状態に設定され、また、リバース信号φRが“L”の状態に設定されている場合には、バッファ18とバッファ19から出力される信号は同相の関係を有することになる。
【0040】
浮遊容量Csを有する2本の信号線に対して同相の信号を印加すると、浮遊容量Csは等価的に存在しない状態(Cs=0)になる。その結果、容量をチャージするのに要する時間が減少することから、信号線21を伝送される信号の遅延量を減少させることが可能となる。この例では、図3(I)に示すように、信号線21の端点P9における信号は、もとの信号に比較して時間t2(<t1)だけ遅延を有することになる。
【0041】
最後に、図1に示す実施の形態において、セレクト信号φSが“L”の状態(ディレイ回路2の出力の遅延量を調節しない場合の設定状態)とされ、また、リバース信号φRが“L”の状態とされた場合の動作について説明する。
【0042】
図1において、セレクト信号φSが“L”の状態とされると、半導体スイッチ10がONの状態となり、半導体スイッチ11がOFFの状態になるので、インバータ12の入力端子には電源電圧Vccが印加される。その結果、インバータ12の出力は、“L”の状態となる。
【0043】
インバータ12の出力が“L”の状態であるので、インバータ13の出力は“H”の状態となる。
前述のように、リバース信号φRは“L”の状態であり、また、インバータ12の出力は“L”の状態であるので、NAND素子15の出力は“H”の状態となる。
【0044】
インバータ14は、リバース信号φRを反転して出力するので、NAND素子16の一方の入力端子は“H”の状態となる。その結果、NAND素子16の2つの入力端子には“H”が入力されることからその出力は、“L”の状態となる。
【0045】
NAND素子15の出力が“H”の状態であり、一方、NAND素子16の出力が“L”の状態であるので、NAND素子17の出力は“H”の状態となり、バッファ18の出力も“H”の状態となる。
【0046】
バッファ18の出力が“H”の状態である場合には、交流的に見れば信号線20は接地された状態となることから、信号線20を信号線21のシールドと見なすことができるので、他の信号線や素子から信号線21に対してノイズが混入することを防止することができる。
【0047】
図4は、本発明の第2の実施の形態を示す回路図である。なお、この図において、図1の場合と対応する部分には同一の符号を付してあるのでその説明は省略する。
【0048】
この実施の形態においては、図1の場合と比較してバッファ30と信号線22とが追加されている。その他の部分は、図1の場合と同様である。
バッファ30は、NAND素子17の出力に応じて信号線22を駆動する。
【0049】
信号線22は、信号線21を中心として信号線20と対称な位置に設けられたダミーの信号線である。また、信号線22は、信号線21と物理的に同様の形状を有している。
【0050】
このような構成にすることにより、信号線20と信号線22に対して、信号線21と逆相の信号を印加した場合には、これらの間の浮遊容量がミラー効果によって4×Csとなることから、図1の場合と比較して遅延量を更に増加させることが可能となる。
【0051】
なお、信号線20と信号線22に対して、信号線21と同相の信号を印加した場合には、浮遊容量Csの値は“0”となるので、図1の場合と同様の遅延量となる。
【0052】
以上に説明したように、本発明の実施の形態によれば、信号線を伝送される信号の遅延量を簡単に変更することが可能となるので、半導体装置のタイミングの調節を簡単に実行することができる。
【0053】
また、マスクパターンによって製造される半導体装置において、回路変更や設計ミスによりタイミングを変更する必要が生じた場合にも、マスクパターンを変更することなくタイミングの調節が可能となる。その結果、製造コストを低減することが可能となるとともに、設計変更が容易になる。
【0054】
なお、本実施の形態では、半導体スイッチ10,11、インバータ12〜14、NAND素子15〜17、および、バッファ18を用いて回路を構成するようにしたが、本発明はこのような回路のみに限定されるものではなく、各種変形実施形態が存在することはいうまでもない。
【0055】
また、以上の実施の形態では、ディレイ回路からの出力信号を対象として遅延量を調節するようにしたが、他の素子の場合においても本発明を適用可能であることは勿論である。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、複数の半導体素子によって構成される半導体装置において、第1の信号線と、第1の信号線に近接して配置される第2の信号線と、第1の信号線の一端に印加される信号を非反転または反転して第2の信号線の対応する一端に印加する信号反転手段と、信号反転手段の非反転または反転動作を選択する選択手段とを有するようにしたので、半導体装置の遅延量を簡単に変更することが可能となり、その結果、装置の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成例を示す回路図である。
【図2】図1に示す実施の形態において、セレクト信号φSが“H”の状態であり、リバース信号φRが“H”の状態である場合の回路の各部の信号の時間的変化を示すタイミングチャートである。
【図3】図1に示す実施の形態において、セレクト信号φSが“H”の状態であり、リバース信号φRが“L”の状態である場合の回路の各部の信号の時間的変化を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の第2の実施の形態の構成例を示す回路図である。
【図5】従来におけるタイミングの調節方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
1……半導体素子,2……ディレイ回路,3……バッファ,10,11……半導体スイッチ,12〜14……インバータ,15〜17……NAND素子,18,19,30……バッファ,20〜22……信号線
Claims (2)
- 複数の半導体素子によって構成される半導体装置において、
第1の信号線と、
前記第1の信号線に近接して配置される第2の信号線と、
前記第1の信号線の一端に印加される信号を非反転または反転して前記第2の信号線の対応する一端に印加する信号反転手段と、
前記信号反転手段の非反転動作または反転動作を選択する選択手段と
を有し、
前記選択手段は前記信号反転手段の動作を必要に応じて停止させる、
半導体装置。 - 前記選択手段によって前記信号反転手段の動作が停止された時は、前記信号反転手段は前記第2の信号線を接地状態にする、
請求項1記載の半導体装置。
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