JP4543755B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description
本発明は、メモリシステムに用いられる半導体集積回路の素子配置構造に関する。 The present invention relates to an element arrangement structure of a semiconductor integrated circuit used in a memory system.
半導体装置は、回路基板上に複数の半導体素子を集積して、1チップICとして高集積化、高性能化されたシステムLSIが現在の主流製品となっている。この1チップ化された半導体装置には、演算処理等を行うプロセッサと、このプロセッサがデータアクセスするためのメモリも集積され、複数のメモリが搭載されたメモリシステムとして機能するものもある。また、この半導体装置上に配置された各素子を電気的に接続するための配線パターン(バス信号配線)が、半導体装置上に形成される。 As a semiconductor device, a system LSI in which a plurality of semiconductor elements are integrated on a circuit board to achieve high integration and high performance as a one-chip IC is a current mainstream product. Some of these single-chip semiconductor devices function as a memory system in which a processor for performing arithmetic processing and the like and a memory for data access by the processor are integrated, and a plurality of memories are mounted. Further, a wiring pattern (bus signal wiring) for electrically connecting each element arranged on the semiconductor device is formed on the semiconductor device.
図16は、従来のメモリシステムとして用いられる半導体集積回路(LSI)の実装基板上の構成例を示している。102はこのメモリシステムの演算処理を行うプロセッサ、103、104はプロセッサ102がデータアクセスを行うメモリである。また、127はプロセッサ102とメモリ103を接続するデータ信号線であり、128はプロセッサ102とメモリ103を接続するアドレス信号線であり、129はプロセッサ102とメモリ103を接続する制御信号線である。プロセッサ102は、制御信号線129を介してメモリ103へのデータ書き込みもしくはメモリ103からのデータ読み出しを行うことを示す制御信号をメモリ103へ送信するとともに、アドレス信号線128を介して、メモリ103内のアドレスを指定し、指定されたアドレスに該当するデータをデータ信号線127を介して取得するか、もしくは指定されたアドレスにデータ信号線127を介して送信するデータを書き込む。なおデータ信号線127は、一本の信号線で簡略化して表しているが、例えば、16bit用LSIのメモリシステムならば、16本のデータ信号線が形成されるし、32bit用LSIのメモリシステムならば、32本のデータ信号線で形成される。プロセッサ102とメモリ104との接続も、上記のプロセッサ102とメモリ103の接続と同様である。
FIG. 16 shows a configuration example on a mounting substrate of a semiconductor integrated circuit (LSI) used as a conventional memory system.
このメモリシステムにおいて、半導体集積回路(LSI)の高性能化を実現する上で重要となるのが、半導体集積回路(LSI)の高集積化を図るための半導体基板上での各素子の効率的な実装配置と、これらの実装される複数の素子同士を接続する信号線の配線長の短縮である。また、複数のメモリを搭載するメモリシステムにおいては、複数のメモリ素子と、これら複数のメモリ素子へアクセスするプロセッサ等の半導体素子とを接続する信号線の配線長をそれぞれ等長にする等長配線が望ましい。 In this memory system, it is important to realize high performance of a semiconductor integrated circuit (LSI). The efficiency of each element on a semiconductor substrate for high integration of the semiconductor integrated circuit (LSI) is important. Mounting arrangement and shortening the wiring length of the signal line connecting the plurality of mounted elements. Further, in a memory system equipped with a plurality of memories, equal-length wiring is used to make the wiring lengths of signal lines connecting a plurality of memory elements and a semiconductor element such as a processor accessing the plurality of memory elements equal to each other. Is desirable.
従来のメモリシステムに用いられる半導体実装基板では、実装面積の縮小、配線長の短縮を実現する方法として、実装基板の形状を特別なものとし、メモリ装置を重ね合わせるようなものが考案されている(例えば、特許文献1参照)。また、メモリ装置自体を特別なものとするものもある(例えば、特許文献2参照)。
特許文献1に開示される半導体装置では、半導体基板上にてメモリ素子を重ね合わせるという構成を採る必要があり、製造面、コスト面からも実施困難であるという課題が発生する。また、全てのメモリ素子に対して等長配線とならないという面が、LSIとしての高性能化を阻害する要因となっている。 In the semiconductor device disclosed in Patent Document 1, it is necessary to adopt a configuration in which memory elements are overlapped on a semiconductor substrate, which causes a problem that it is difficult to implement from the viewpoint of manufacturing and cost. In addition, the fact that equal-length wiring is not used for all memory elements is a factor that hinders high performance as an LSI.
特許文献2に開示される半導体装置は、半導体基板の両面にメモリ素子を配置するもので、特殊な構造であるために、製造面、コスト面からもやや実施困難性が伴うものの、メモリへアクセスを行う素子と、複数のメモリ素子との接続信号線の等長配線を実現する点では優れているといえる。しかしながら、ここに開示される半導体装置は、あくまでも複数のメモリ素子を半導体基板の両面に配置するという構造を前提にしており、半導体基板の片面に各素子を配置するという基本構造を前提とした場合には、この特許文献2に示される発明を活用することはできない。 The semiconductor device disclosed in Patent Document 2 has memory elements arranged on both sides of a semiconductor substrate, and since it has a special structure, it is somewhat difficult to implement in terms of manufacturing and cost, but access to the memory. It can be said that it is excellent in realizing equal-length wiring of connection signal lines between the element that performs the above and a plurality of memory elements. However, the semiconductor device disclosed here is based on the premise of a structure in which a plurality of memory elements are arranged on both sides of the semiconductor substrate, and on the premise of a basic structure in which each element is arranged on one side of the semiconductor substrate. Therefore, the invention disclosed in Patent Document 2 cannot be utilized.
本願発明は、まず半導体装置の基本構造である、半導体基板の片面に各半導体素子を配置するという構造を前提にして、プロセッサ等のメモリアクセスを行う素子と複数のメモリ素子を有する半導体集積回路の高集積化、これらを接続する信号線の配線短縮、およびメモリアクセス素子から複数のメモリ素子のそれぞれへ接続される信号線の等長配線を実現するものである。 The present invention is based on the basic structure of a semiconductor device, which is a semiconductor integrated circuit having a memory access element such as a processor and a plurality of memory elements on the premise of each semiconductor element being arranged on one side of a semiconductor substrate. High integration, shortening of wiring of signal lines connecting them, and equal length wiring of signal lines connected to each of a plurality of memory elements from a memory access element are realized.
その具体的手段は、半導体装置を、半導体基板上の同一面に四角形構造の第1、第2のメモリ素子と、前記第1、第2のメモリ素子にアクセス可能な四角形構造の半導体素子とを備えた半導体装置であって、前記半導体素子の第1の辺と平行に前記第1のメモリ素子が配置され、前記半導体素子の第1の辺と隣接する第2の辺と平行に前記第2のメモリ素子が配置され、前記第1のメモリ素子の一部は前記半導体素子の第2の辺と前記半導体素子の第2の辺と向かい合う前記第2のメモリ素子の辺の平行線によって挟まれる領域に配置されており、前記第2のメモリ素子の一部は前記半導体素子の第1の辺と前記半導体素子の第1の辺と向かい合う前記第1のメモリ素子の辺の平行線によって挟まれる領域に配置され、前記半導体基板の前記半導体素子が配置されている面とは異なる面に、前記半導体素子がアクセスすることが可能な第3、第4のメモリ素子をさらに備え、前記第1、第2、第3、第4のメモリ素子は同様の形状をしており、前記第1のメモリ素子と前記第3のメモリ素子は互いに全体が前記半導体基板を挟んで重なり合っており、前記第2のメモリ素子と前記第4のメモリ素子は互いに全体が前記半導体基板を挟んで重なり合っているものとすることである。 Specifically, the semiconductor device includes a first and second memory elements having a quadrangular structure on the same surface of a semiconductor substrate, and a semiconductor element having a quadrangular structure accessible to the first and second memory elements. The first memory element is arranged in parallel with the first side of the semiconductor element, and the second side is in parallel with the second side adjacent to the first side of the semiconductor element. And a part of the first memory element is sandwiched between parallel lines of the second side of the semiconductor element and the side of the second memory element facing the second side of the semiconductor element. And a part of the second memory element is sandwiched between parallel lines of the first side of the semiconductor element and the side of the first memory element facing the first side of the semiconductor element. It arranged in the region, the said semiconductor substrate The first, second, third, and fourth memories further include third and fourth memory elements that can be accessed by the semiconductor element on a surface different from a surface on which the conductor element is disposed. The elements have the same shape, and the first memory element and the third memory element are overlapped with each other across the semiconductor substrate, and the second memory element and the fourth memory element Means that the entirety overlaps with the semiconductor substrate in between .
また、さらに上記本発明の基本構造を応用して、半導体基板の両面を利用して、メモリへアクセスする素子と複数のメモリ素子を配置することで、さらに高集積化、高性能化を実現している。 Furthermore, by applying the basic structure of the present invention described above, by using both sides of the semiconductor substrate, an element for accessing the memory and a plurality of memory elements are arranged, thereby realizing higher integration and higher performance. ing.
本発明は、半導体装置自体のサイズ自由度を獲得することが可能となり、設計再利用の観点からも、半導体装置の品種展開に有効となる。メモリアクセスを行う素子と、複数のメモリ素子を実装した半導体実装基板において、特別な仕組みを必要とすることなく、接続配線長を短縮することができ、かつ、実装面積を縮小するとともに、メモリアクセスを行う素子から複数のメモリ素子への等長配線を実現することが可能となる。また、配線パターンの引き回しが大幅に減少することにより、信号の反射、伝送損失、クロストークノイズ等の発生が解消し、高速度動作に非常に有利となるほか、基板層数の削減も可能となる。 The present invention makes it possible to obtain a degree of freedom in size of the semiconductor device itself, and is effective in developing a variety of semiconductor devices from the viewpoint of design reuse. In a device that performs memory access and a semiconductor mounting board on which multiple memory devices are mounted, the connection wiring length can be reduced without requiring a special mechanism, and the mounting area can be reduced, and memory access can be performed. It is possible to realize equal-length wiring from the element that performs the above to a plurality of memory elements. In addition, wiring pattern routing is greatly reduced, which eliminates signal reflection, transmission loss, crosstalk noise, etc., making it extremely advantageous for high-speed operation and reducing the number of board layers. Become.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る半導体集積回路を示している。101は複数の素子を集積する半導体基板であり、半導体基板101上には、演算処理等を実行するプロセッサ102、プロセッサ102がデータアクセスをし、データの格納あるいは取得を実行するためのメモリ103および104が設けられている。これらのプロセッサ102、メモリ103および104は実質的に四角い形状をベースとした立体的形状をしているものである。これらの例としては、正方形もしくは長方形等を底面とした立体的形状が挙げられ、以降の実施の形態における他のメモリも同様である。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention.
この図1に示される半導体集積回路の特徴とするところは、まずプロセッサ102のある一辺とその辺に隣接する他の一辺に、メモリ103および104のある一辺がそれぞれ平行に配置されていることである。これによりプロセッサ102からメモリ103および104へ接続される信号線の配線長を等しくすることができ、メモリへの等長配線を実現することができる。この点に関しては、従来技術で示した図16の半導体集積回路と同様である。
The semiconductor integrated circuit shown in FIG. 1 is characterized in that one side of the
図1に示される半導体集積回路において、従来技術と異なる特徴は、メモリ103の一部がプロセッサ102とメモリ104に挟まれてなる平行な領域(破線で示される領域)に配置されており、メモリ104の一部がプロセッサ102とメモリ103に挟まされてなる平行な領域(破線で示される領域)に配置されていることである。この配置により、プロセッサ102からメモリ103および104への接続信号線の配線長を等しくしつつ、半導体基板上に配置される素子の集積度を、従来よりも高くすることが可能になる。
In the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 1, a feature different from the prior art is that a part of the
上記本発明の素子配置による集積度向上の効果を説明するため、図2および図17を用いて、その違いを説明する。図2は本発明に係る素子配置を応用した半導体集積回路の素子配置状況であり、図17は従来技術に基づく半導体集積回路の素子配置の応用例である。図2、17ともにプロセッサの周辺に複数のメモリを配置した場合の半導体集積回路を示している。 In order to explain the effect of improving the degree of integration by the element arrangement of the present invention, the difference will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows an element arrangement state of a semiconductor integrated circuit to which the element arrangement according to the present invention is applied, and FIG. 17 shows an application example of the element arrangement of the semiconductor integrated circuit based on the prior art. 2 and 17 both show a semiconductor integrated circuit when a plurality of memories are arranged around the processor.
図17では、プロセッサの各辺と平行にメモリを配置しているが、各メモリは、そのメモリが向かい合うプロセッサの辺に隣接する辺およびその辺と向かい合うメモリによって挟まれてなる平行な領域に、その一部さえも配置されないようになっているので、プロセッサとメモリのサイズによっては、図に示されるように4個のメモリしかプロセッサ周辺に配置することができない。具体的には、メモリのプロセッサに正対する辺の幅がプロセッサのメモリに正対する辺の幅の1/2以上の場合であり、プロセッサのメモリに正対する辺の幅をM、メモリのプロセッサに正対する辺の幅をNとして場合、2N≧Mという関係が成り立つ場合である。 In FIG. 17, the memory is arranged in parallel with each side of the processor, but each memory is arranged in a parallel region formed by a side adjacent to the side of the processor facing the memory and a memory facing the side. Since even a part of the memory is not arranged, depending on the size of the processor and the memory, only four memories can be arranged around the processor as shown in the figure. Specifically, the width of the side facing the processor of the memory is not less than ½ of the width of the side facing the memory of the processor. The width of the side facing the memory of the processor is M, When the width of the opposite side is N, the relationship 2N ≧ M holds.
一方、図2に示すような本発明に係る素子配置を応用した半導体集積回路では、プロセッサの各辺と平行に配置される各メモリは、そのメモリが向かい合うプロセッサの辺に隣接する辺およびその辺と向かい合うメモリによって挟まれてなる平行な領域に、その一部が配置されるようにできるので、各メモリのプロセッサに正対する辺の幅がプロセッサのメモリに正対する辺の幅の1/2以上の場合であっても、図に示されるように8個のメモリをプロセッサ周辺に配置することができる。 On the other hand, in a semiconductor integrated circuit to which the element arrangement according to the present invention as shown in FIG. Can be arranged in a parallel region sandwiched between the memories facing each other, so that the width of the side facing the processor of each memory is 1/2 or more of the width of the side facing the processor memory Even in this case, as shown in the figure, eight memories can be arranged around the processor.
なお、プロセッサ102からメモリへ接続される信号線を図1に示していないが、この信号線の配線パターンは特に限定されるものではない。図3に、図1における半導体集積回路の配線パターンの一例を示す。図3は、図1に示す半導体集積回路を真上から見た図であり、図1と同一の構成には同一符号を付している。図3において、111はメモリ103へ接続される信号線が接続される専用端子群、112はメモリ104へ接続される信号線が接続される専用端子群、113はメモリ103および104の両方に接続される信号線が接続される共通端子群である。さらに、114はプロセッサ102の専用端子群からメモリ103へ接続される専用信号線群、115はプロセッサ102の専用端子群からメモリ104へ接続される専用信号線群、116はプロセッサ102の共通端子群からメモリ103および104へ接続される共通信号線群である。なお、図3において、共通信号線群116は一本の信号線で示しているが、実際には一本の信号線もしくは複数の信号線で構成されていることも可能であり、プロセッサ102の角に配置されているが、角の付近の辺であっても構わない。また、これらの信号線には従来技術と同様に、データ信号線、アドレス信号線。制御信号線などが含まれる。以下の実施の形態においても、このような端子および信号線を用いることができる。
Although signal lines connected from the
以上のように、本発明の第1の実施の形態によれば、複数のメモリシステムを有する半導体集積回路において、高集積化を実現するとともに、メモリアクセスを行う素子から複数のメモリに対しての接続信号線を等長配線とすることが可能である。また、本実施の形態では、メモリを2つ有する半導体集積回路について説明を行ったが、少なくとも2つのメモリを有している半導体集積回路ならば、本発明を応用することが可能であり、以下の実施の形態においても同様である。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, in a semiconductor integrated circuit having a plurality of memory systems, high integration is achieved, and an element that performs memory access to a plurality of memories. The connection signal line can be an equal length wiring. In this embodiment, the semiconductor integrated circuit having two memories has been described. However, the present invention can be applied to any semiconductor integrated circuit having at least two memories. The same applies to the embodiments .
図4は、本実施の形態に係る半導体集積回路を示したものである。図4において、図1と異なる点は、メモリ103および104がプロセッサ102と半導体基板101における反対側の面に配置されていることである。また、図1と共通する点は、メモリ103の一部がプロセッサ102とメモリ104に挟まれてなる平行な領域に配置されており、メモリ104の一部がプロセッサ102とメモリ103に挟まされてなる平行な領域に配置されていることである。なお、図4(a)はこの半導体集積回路を立体的に示した図であり、図4(b)はこの半導体集積回路を側面から示した図である。
FIG. 4 shows a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment. 4 is different from FIG. 1 in that the
このように図4に示した構造をとった半導体集積回路では、半導体基板において、メモリアクセスを行う素子が配置されている側とは反対側の面に複数のメモリを配置するため、メモリアクセスを行う素子と同一面には他の素子を数多く配置することができる。同時に、
半導体基板の反対面にではあるが、第1の実施の形態と同じように、プロセッサ周辺に数多くのメモリを配置することができるので、複数のメモリを等長配線で数多く集積することが実現可能である。
In the semiconductor integrated circuit having the structure shown in FIG. 4 as described above, a plurality of memories are arranged on the surface of the semiconductor substrate opposite to the side where the element for performing memory access is arranged. Many other elements can be arranged on the same surface as the element to be performed. at the same time,
Although it is on the opposite side of the semiconductor substrate, as in the first embodiment, a large number of memories can be arranged around the processor, so that it is possible to integrate a plurality of memories with equal-length wiring. It is.
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態におけるメモリシステムにおいて、複数のメモリのうちの一部のメモリを、メモリアクセスを実行する素子とは半導体基板の反対面に配置したことを特徴とする。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is characterized in that in the memory system according to the first embodiment, a part of the plurality of memories is arranged on the opposite surface of the semiconductor substrate from the element that performs memory access. .
図5は、本実施の形態に係る半導体集積回路を示したものである。図5において、図1と異なる点は、メモリ104がプロセッサ102と半導体基板101における反対側の面に配置されていることである。また、図1と共通する点は、メモリ103の一部がプロセッサ102とメモリ104に挟まれてなる平行な領域に配置されており、メモリ104の一部がプロセッサ102とメモリ103に挟まされてなる平行な領域に配置されていることである。なお、図5(a)はこの半導体集積回路を立体的に示した図であり、図5(b)はこの半導体集積回路を側面から示した図である。
FIG. 5 shows a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment. 5 is different from FIG. 1 in that the
このように図5に示した構造をとった半導体集積回路では、半導体基板において、メモリアクセスを行う素子が配置されている側とは反対側の面に複数のメモリのうちの一部のメモリを配置するため、メモリアクセスを行う素子と同一面にはメモリ以外の素子もしくは他のメモリ素子を数多く配置することができる。同時に、半導体基板の両面に対して、第1の実施の形態と同じように、プロセッサ周辺に数多くのメモリを配置することができるので、複数のメモリを等長配線で数多く集積することが実現可能である。 In the semiconductor integrated circuit having the structure shown in FIG. 5 as described above, a part of the plurality of memories is provided on the surface of the semiconductor substrate opposite to the side where the element that performs memory access is arranged. Therefore, many elements other than the memory or other memory elements can be arranged on the same surface as the element that performs memory access. At the same time, as in the first embodiment, a large number of memories can be arranged around the processor on both sides of the semiconductor substrate, so that it is possible to integrate a plurality of memories with equal-length wiring. It is.
(第4の実施の形態)
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第3の実施の形態におけるメモリシステムにおいて、半導体基板のそれぞれ異なる面に配置された複数のメモリが、半導体基板を挟んでその一部を重ならせていることを特徴とする。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is characterized in that in the memory system according to the third embodiment, a plurality of memories arranged on different surfaces of the semiconductor substrate overlap with each other with the semiconductor substrate interposed therebetween. To do.
図6は、本実施の形態に係る半導体集積回路を示したものである。図6において、図5と異なる点は、プロセッサ101の一角付近に配置されたメモリ102および103が、さらにお互い近くに配置され、半導体基板101を挟んでその一部が重なり合っているということである。
FIG. 6 shows a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment. 6 is different from FIG. 5 in that the
このように図6に示した構造をとった半導体集積回路では、半導体基板において、メモリアクセスを行う素子が配置されている側とは反対側の面に複数のメモリのうちの一部のメモリを配置するため、メモリアクセスを行う素子と同一面にはメモリ以外の素子もしくは他のメモリ素子を数多く配置することができる。同時に、半導体基板の両面に配置されるメモリは、互いにその一部が半導体基板を挟んで重なり合っているので、第3の実施の形態で示した半導体集積回路よりさらに多くのメモリを、メモリアクセスを行う素子の周辺に等長配線にて配置することが可能になる。 In the semiconductor integrated circuit having the structure shown in FIG. 6 as described above, a part of the plurality of memories is provided on the surface of the semiconductor substrate opposite to the side where the element that performs memory access is arranged. Therefore, many elements other than the memory or other memory elements can be arranged on the same surface as the element that performs memory access. At the same time, since the memories arranged on both sides of the semiconductor substrate partially overlap each other with the semiconductor substrate interposed therebetween, more memories can be accessed than the semiconductor integrated circuit shown in the third embodiment. It becomes possible to arrange the same length wiring around the element to be performed.
図7は、本実施の形態に係る半導体集積回路のメモリ配置を応用したものを示す図である。例えば、プロセッサ102の周辺に配置されるメモリのプロセッサに正対する辺の幅がN、プロセッサ102の一辺の幅をM、プロセッサと各メモリとの距離をLとして、2個のメモリのプロセッサ102に正対している辺の幅を足し合わせた長さが、プロセッサの一辺とプロセッサ102とメモリの距離を2倍したものを足し合わせた長さより大きい場合、すなわち2N≧M+2Lとなるような関係が成り立つ場合、第3の実施の形態では、プロセッサ102の周辺の一辺に1個のメモリまでしか配置できないが、本実施の形態では、プロセッサ102の周辺の一辺に2個のメモリを配置することが可能になる。
FIG. 7 is a diagram showing an application of the memory arrangement of the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment. For example, assuming that the width of the side facing the processor of the memory arranged around the
(第5の実施の形態)
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態におけるメモリシステムにおいて、メモリアクセスを行う素子の周辺に配置された複数のメモリに対し、半導体基板の反対面に同様に複数のメモリがさらに配置されることを特徴とする。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, in the memory system according to the first embodiment, a plurality of memories are similarly arranged on the opposite surface of the semiconductor substrate with respect to the plurality of memories arranged around the element that performs memory access. It is characterized by that.
図8は、本実施の形態に係る半導体集積回路を示したものである。図8において、図1と異なる点は、メモリ103および104に対し、半導体基板101の反対面に同様にメモリ105および106が配置されていることである。すなわち、メモリ103と105は半導体基板101を挟んで完全に重なり合っており、メモリ104と106は半導体基板101を挟んで完全に重なり合っている。なお、完全に重なり合っている例を挙げているが、実質的に完全に重なり合っている状態であるならばよい。
FIG. 8 shows a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment. 8 is different from FIG. 1 in that
このように図8に示した半導体集積回路によれば、半導体基板の両面に複数のメモリを配置するので、第1の実施の形態で示した半導体集積回路より、さらに数多くのメモリをメモリアクセスを行う素子の周辺に配置することが可能である。なお、本実施の形態の半導体集積回路のメモリ配置を応用すれば、例えば図2における半導体集積回路において、メモリ103〜110に対応する複数のメモリを半導体基板101の反対面に配置するということも可能である。
As described above, according to the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 8, a plurality of memories are arranged on both sides of the semiconductor substrate. Therefore, more memories can be accessed than the semiconductor integrated circuit shown in the first embodiment. It can be placed around the element to be performed. If the memory arrangement of the semiconductor integrated circuit of this embodiment is applied, for example, a plurality of memories corresponding to the
(第6の実施の形態)
次に、本発明の第1〜5の実施の形態の半導体集積回路において、プロセッサ102を例にとって説明したメモリアクセスを行う素子の、メモリへ接続される専用信号線および共通信号線の入出力端子の集合群である専用端子群111、112および共通端子群113の端子群の構成例、およびこれらとメモリを接続する専用信号線群114、115および共通信号線群116の構成例を第6の実施の形態として説明する。本実施の形態では、BGA等の半導体素子の中心方向に対して外側と内側に複数の端子を有している素子を利用し、またメモリとして向かい合う2辺に端子を備えているものを用いている。
(Sixth embodiment)
Next, in the semiconductor integrated circuits according to the first to fifth embodiments of the present invention, input / output terminals of the dedicated signal line and the common signal line connected to the memory of the element that performs the memory access described with the
図9は、本発明の第1、3、4の実施の形態における半導体集積回路に利用可能な、プロセッサの端子構成およびメモリと接続される信号線の構成を、半導体集積回路の断面図として示している。プロセッサ102とメモリ103は半導体基板101の同一面に配置されている状態であり、プロセッサ102にはメモリ103との信号線が入出力されるための端子として、外側に備えられた外側端子117と、外側端子117よりも内側に備えられた内側端子118が構成されている。これら外側端子117および内側端子118は専用端子群111、112および共通端子群113を構成するものである。外側端子117とメモリ103は信号線119によって接続されている。この信号線119は、半導体基板101のプロセッサ102およびメモリ103が配置されている側と同一面側に構成されている。一方、内側端子118とメモリ103は信号線120によって接続されている。この信号線120は、半導体基板101のプロセッサ102およびメモリ103が配置されている側とは反対面側に構成されている。
FIG. 9 shows, as a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit, the terminal configuration of a processor and the configuration of signal lines connected to a memory that can be used in the semiconductor integrated circuit according to the first, third, and fourth embodiments of the present invention. ing. The
この図9に示す端子構成および配線パターンの特徴とするところは、プロセッサ102が各辺と平行に端子を構成するだけでなく、深さ方向に対しても端子を構成しているので、プロセッサの辺の幅に対して数多く端子を有することができるという点と、そのために内側端子118とメモリ103を接続する信号線120は、内側端子118から半導体基板101を貫通して、プロセッサ102が配置されている側とは反対面側のほうに配線され、反対面側を通って、再び半導体基板101を貫通してメモリ103へと接続されているという点である。
The terminal configuration and the wiring pattern shown in FIG. 9 are characterized in that the
図10は、図9に示した構成と同様、本発明の第1、3、4の実施の形態における半導体集積回路に利用可能なプロセッサの端子構成およびメモリと接続される信号線の構成を、半導体集積回路の断面図として示している。図10において、図9と異なる点は、プロセッサ102の内側端子118とメモリ103を接続する信号線が、信号線120のように半導体基板の反対面側に配線されるのではなく、図に示されるように信号線121として半導体基板の内部を通って配線されているという点である。
FIG. 10, like the configuration shown in FIG. 9, shows the terminal configuration of the processor and the configuration of the signal line connected to the memory that can be used in the semiconductor integrated circuit in the first, third, and fourth embodiments of the present invention. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit. 10 is different from FIG. 9 in that the signal line connecting the
この構成によって、半導体基板の片面には信号線を配線しなくても、プロセッサ102が外側端子117と内側端子118のように深さ方向に端子を有することが可能になる。
With this configuration, the
図11は、図9に示した構成と同様、本発明の第1、3、4の実施の形態における半導体集積回路に利用可能なプロセッサの端子構成およびメモリと接続される信号線の構成を、半導体集積回路の断面図として示している。図11において、図9と異なる点は、プロセッサ102の外側端子117とメモリ103を接続する信号線が、信号線119のように半導体基板の同一面側に配線されるのではなく、図に示されるように信号線121として半導体基板の内部を通って配線されているという点である。
FIG. 11 shows the configuration of the terminal of the processor and the configuration of the signal line connected to the memory that can be used in the semiconductor integrated circuit in the first, third, and fourth embodiments of the present invention, as in the configuration shown in FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit. 11 differs from FIG. 9 in that the signal line connecting the
この構成によって、半導体基板上の配線面積を削減できるので、より集積効率の高い半導体集積回路を実現することができる。 With this configuration, the wiring area on the semiconductor substrate can be reduced, so that a semiconductor integrated circuit with higher integration efficiency can be realized.
図12は、本発明の第2、3、4の実施の形態における半導体集積回路に利用可能なプロセッサの端子構成およびメモリと接続される信号線の構成を、半導体集積回路の断面図として示している。プロセッサ102とメモリ104は互いに半導体基板101の異なる面に配置されている状態であり、プロセッサ102にはメモリ104との信号線が入出力されるための端子として、外側に備えられた外側端子117と、外側端子117よりも内側に備えられた内側端子118が構成されている。これら外側端子117および内側端子118は専用端子群111、112および共通端子群113を構成するものである。外側端子117とメモリ104は信号線119によって接続されている。この信号線119は、半導体基板101のプロセッサ102が配置されている側と同一面側に構成されている。一方内部端子118とメモリ104は信号線120によって接続されている。この信号線120は、半導体基板101のメモリ104が配置されている側と同一面側に構成されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit showing a terminal configuration of a processor and a signal line connected to a memory that can be used in the semiconductor integrated circuit according to the second, third, and fourth embodiments of the present invention. Yes. The
この図12に示す端子構成および配線パターンの特徴とするところは、図9に示すものと同様に、プロセッサ102が各辺と平行に端子を構成するだけでなく、深さ方向に対しても端子を構成しているので、プロセッサの辺の幅に対して数多く端子を有することができるという点であり、さらに図9と異なり、プロセッサ102とメモリ104が互いに半導体基板の異なる面に配置されている場合に対応しているという点である。
The features of the terminal configuration and wiring pattern shown in FIG. 12 are the same as those shown in FIG. 9, in which the
図13は、図12に示した構成と同様、本発明の第1、3、4の実施の形態における半導体集積回路の断面図として示している。図13において、図12と異なる点は、プロセッサ102の外側端子117とメモリ104を接続する信号線が、信号線119のように半導体基板のプロセッサと同一面側に配線されるのではなく、図に示されるように信号線121として半導体基板の内部を通って配線されているという点である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit according to the first, third, and fourth embodiments of the present invention, similar to the configuration shown in FIG. 13 differs from FIG. 12 in that the signal line connecting the
この構成によって、半導体基板のプロセッサが配置されている側の面における配線領域の面積を削減できるので、より集積効率の高い半導体集積回路を実現することができる。 With this configuration, the area of the wiring region on the surface of the semiconductor substrate on which the processor is disposed can be reduced, so that a semiconductor integrated circuit with higher integration efficiency can be realized.
図14は、図12に示した構成と同様、本発明の第2、3、4の実施の形態における半導体集積回路に利用可能なプロセッサの端子構成およびメモリと接続される信号線の構成を、半導体集積回路の断面図として示している。図14において、図12と異なる点は、プロセッサ102の内側端子118とメモリ104を接続する信号線が、信号線120のように半導体基板のメモリ104と同一面に配線されるのではなく、図に示されるように信号線121として半導体基板の内部を通って配線されているという点である。
FIG. 14 shows the terminal configuration of the processor and the configuration of the signal lines connected to the memory that can be used in the semiconductor integrated circuit in the second, third, and fourth embodiments of the present invention, as in the configuration shown in FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit. 14 is different from FIG. 12 in that a signal line connecting the
この構成によって、半導体基板のプロセッサが配置されている側とは反対側の面における配線領域の面積を削減できるので、より集積効率の高い半導体集積回路を実現することができる。 With this configuration, the area of the wiring region on the surface of the semiconductor substrate opposite to the side on which the processor is disposed can be reduced, so that a semiconductor integrated circuit with higher integration efficiency can be realized.
図15は、本発明の第4、5の実施の形態において利用可能な、プロセッサの端子構成およびメモリと接続される信号線の構成を、半導体集積回路の断面図として示している。 FIG. 15 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit showing the terminal configuration of a processor and the configuration of signal lines connected to a memory that can be used in the fourth and fifth embodiments of the present invention.
半導体基板上の一方の面には、プロセッサ102とプロセッサ102と信号線で接続されたメモリ103が配置されており、他方の面には、プロセッサ102と信号線で接続されたメモリ104が配置されている。また、メモリ103および104は互いに半導体基板101を挟んで、その一部もしくは全部が重なり合っている。
On one surface of the semiconductor substrate, a
プロセッサ102には、メモリ103と接続される信号線が入出力される、プロセッサ102の周辺沿いに設けられた第1端子123と、第1端子123よりプロセッサ102の内部に設けられている第2端子124とが構成されており、第1端子123とメモリ103は信号線119を介してメモリ103と接続されており、第2端子124とメモリ103は信号線121を介してメモリ103と接続されている。信号線119は、半導体基板101のプロセッサ102が配置されている面と同一面上に配線されており、信号線121は半導体基板101の内部に配線されていることを特徴としている。一方、プロセッサ102には、メモリ104と接続される信号線が入出力される、プロセッサ102の第2端子124より内部に設けられている第3端子125と、第3端子125より内部に設けられている第4端子126が構成されており、第3端子125とメモリ104は信号線122を介してメモリ104と接続されており、第4端子126とメモリ104は信号線120を介してメモリ104と接続されている。信号線122は半導体基板101の内部に配線されており、信号線120は、半導体基板101のプロセッサ102が配置されている面と異なる面上に配線されていることを特徴とする。
The
この構成により、半導体基板の両面にメモリが配置され、これらのメモリが半導体基板を挟んで重なり合っている場合に、配線領域の面積を削減でき、より集積度の高い半導体集積回路を実現することができる。 With this configuration, when the memories are arranged on both sides of the semiconductor substrate and these memories overlap with each other with the semiconductor substrate interposed therebetween, the area of the wiring region can be reduced and a semiconductor integrated circuit with a higher degree of integration can be realized. it can.
なお、本発明の各実施の形態では、102をプロセッサとしているが、これに限定されることはなく、メモリ103および104へのデータアクセスを行う素子であれば構わない。また、本発明の各実施の形態に係る半導体集積回路は、1チップ上に複数の半導体素子を配置している状態でパッケージングするものも含むし、各半導体素子をそれぞれパッケージングしたものを半導体基板に配置するものも含むことができる。パッケージの形態は、特に限定されるものではない。
In each embodiment of the present invention, 102 is a processor. However, the present invention is not limited to this, and any element that performs data access to the
本発明にかかる半導体装置および半導体実装基板は、メモリシステム等において有用である。また、半導体装置と、複数の同じ半導体装置からなるシステムを構成するような場合にも応用できる。 The semiconductor device and the semiconductor mounting substrate according to the present invention are useful in a memory system or the like. The present invention can also be applied to a case where a semiconductor device and a system composed of a plurality of the same semiconductor devices are configured.
また、このようなメモリシステムを搭載した幅広い分野の組み込み機器において利用されることが予測される。 In addition, it is expected to be used in a wide range of embedded devices equipped with such a memory system.
101 半導体基板
102 プロセッサ
103、104、105、106、107、108、109、110 メモリ
111、112 専用端子群
113 共通端子群
114、115 専用信号線群
116 共通端子群
117 外側端子
118 内側端子
119、120、121、122 信号線
123 データ信号線
124 アドレス信号線
125 制御信号線
101
Claims (7)
前記半導体素子の第1の辺に前記第1のメモリ素子のある一辺が平行になるように前記第1のメモリ素子が配置され、前記半導体素子の第1の辺に隣接する第2の辺に前記第2のメモリ素子のある一辺が平行になるように前記第2のメモリ素子が配置され、前記第1のメモリ素子の一部は、前記半導体素子の第2の辺および前記半導体素子の第2の辺と向かい合う前記第2のメモリ素子の辺の平行線によって挟まれる領域に配置されており、前記第2のメモリ素子の一部は、前記半導体素子の第1の辺および前記半導体素子の第1の辺と向かい合う前記第1のメモリ素子の辺の平行線によって挟まれる領域に配置されており、
前記半導体基板の前記半導体素子が配置されている面とは異なる面に、前記半導体素子がアクセスすることが可能な第3、第4のメモリ素子をさらに備え、
前記第1、第2、第3、第4のメモリ素子は同様の形状をしており、前記第1のメモリ素子と前記第3のメモリ素子は互いに全体が前記半導体基板を挟んで重なり合っており、前記第2のメモリ素子と前記第4のメモリ素子は互いに全体が前記半導体基板を挟んで重なり合っていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising first and second memory elements having a rectangular structure on the same surface of a semiconductor substrate, and a semiconductor element having a rectangular structure accessible to the first and second memory elements,
The first memory element is arranged so that one side of the first memory element is parallel to the first side of the semiconductor element, and the second side adjacent to the first side of the semiconductor element is The second memory element is arranged so that one side of the second memory element is parallel, and a part of the first memory element includes a second side of the semiconductor element and a second side of the semiconductor element. 2 is disposed in a region sandwiched by parallel lines of the sides of the second memory element facing the two sides, and a part of the second memory element includes the first side of the semiconductor element and the semiconductor element Disposed in a region sandwiched by parallel lines of the side of the first memory element facing the first side;
The semiconductor substrate further comprises third and fourth memory elements that are accessible to the semiconductor element on a surface different from the surface on which the semiconductor element is disposed.
The first, second, third, and fourth memory elements have the same shape, and the first memory element and the third memory element overlap with each other across the semiconductor substrate. The semiconductor device is characterized in that the second memory element and the fourth memory element are overlapped with each other across the semiconductor substrate.
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