JP4625798B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は半導体装置に関し、特に、高速信号を用いて情報処理を行う半導体チップ、半導体パッケージに関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor chip and a semiconductor package that perform information processing using high-speed signals.

近年、半導体集積回路の動作周波数の上昇に伴い、半導体装置に対して高速な動作が要求されている。信号が高速化すると、信号のスルーレートが上がり、同時スイッチングノイズ、クロストーク、反射により波形品質の劣化が起こる。信号品質を向上させる方法として差動伝送があるが、これは2本の信号配線が必要であり高コストになるので、DRAMのような安価であることが望まれるシステムのData I/O系ではシングルエンドが主流である。シングルエンドにおけるレシーバ回路では参照電圧(Vref)を論理判別の基準電位として用いる。この場合、差動伝送と異なってVrefや信号にはコモンモードノイズが発生するため、ノイズマージンの確保が難しい。この問題を解決する方法として特許文献1がある。特許文献1では閾値変換回路を用いてVrefにヒステリシス特性を持たせ、受信回路のノイズマージンを拡大させている。
特開2006−60689号公報
In recent years, with the increase in operating frequency of semiconductor integrated circuits, semiconductor devices are required to operate at high speed. As the signal speed increases, the signal slew rate increases, and the waveform quality deteriorates due to simultaneous switching noise, crosstalk, and reflection. There is differential transmission as a method for improving signal quality. However, this requires two signal wirings and is expensive, so in the Data I / O system of a system that is desired to be inexpensive such as a DRAM. Single-ended is the mainstream. In a single-ended receiver circuit, the reference voltage (Vref) is used as a reference potential for logic determination. In this case, unlike differential transmission, common mode noise occurs in Vref and signals, so it is difficult to ensure a noise margin. As a method for solving this problem, there is Patent Document 1. In Patent Document 1, a threshold conversion circuit is used to give hysteresis to the Vref, thereby increasing the noise margin of the receiving circuit.
JP 2006-60689 A

しかしながら、前述した特許文献1の技術においては、データ信号毎に閾値変換回路を必要とするため、回路の大規模化や実装面積を多く必要とする等コストが高くなる問題があった。本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、本発明の前記ならびにそれ以外の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   However, since the technique disclosed in Patent Document 1 requires a threshold value conversion circuit for each data signal, there is a problem that the cost increases, such as an increase in circuit scale or a large mounting area. The present invention has been made in view of the above, and the above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明の半導体装置は、レシーバ回路の一方の入力に第1伝送部(例えば伝送線路)を介して信号を入力し、他方の入力に第2伝送部(例えば伝送線路)を介して参照電圧を入力する構成を具備し、この第1伝送部と第2伝送部が電磁結合するように配置されたものとなっている。すなわち、第2伝送部に第1伝送部の信号と逆極性のフォワードクロストーク信号を誘起することでレシーバ回路の入力電位差を拡大するものとなっている。または、第2伝送部に第1伝送部の信号と同極性のバックワードクロストーク信号を誘起し、これに対して逆極性の反射信号を生じさせることで、レシーバ回路の入力電位差を拡大するものとなっている。   In the semiconductor device of the present invention, a signal is input to one input of a receiver circuit via a first transmission unit (for example, transmission line), and a reference voltage is input to the other input via a second transmission unit (for example, transmission line). An input configuration is provided, and the first transmission unit and the second transmission unit are arranged to be electromagnetically coupled. That is, the input potential difference of the receiver circuit is expanded by inducing a forward crosstalk signal having a polarity opposite to that of the signal of the first transmission unit in the second transmission unit. Alternatively, a backward crosstalk signal having the same polarity as that of the signal of the first transmission unit is induced in the second transmission unit, and a reflected signal having a reverse polarity is generated, thereby expanding the input potential difference of the receiver circuit. It has become.

このような構成を用いることで、例えば、前述した閾値変換回路のような特殊な回路を設けずにノイズマージンが拡大でき、低コスト化、又は高速化、あるいは信頼性の向上などが実現可能になる。   By using such a configuration, for example, the noise margin can be expanded without providing a special circuit such as the above-described threshold conversion circuit, and it is possible to realize a reduction in cost, an increase in speed, or an improvement in reliability. Become.

なお、第1伝送部や第2伝送部は、例えば半導体チップ上の配線を用いたり、又はパッケージ基板上の配線を用いることなどで実現可能である。また、例えばバックワードクロストーク信号を用いる構成の場合、第2伝送部における参照電圧の入力側のノードに対して抵抗とコンデンサからなるローパスフィルタを接続することで、前述した逆極性の反射信号を生成するとよい。そうすると、例えば、複数のレシーバ回路を備え、これらに対して共通に参照電圧を供給するような構成において、あるレシーバ回路から共通の参照電圧配線を介して周り込んだノイズをこのローパスフィルタで低減でき、また、ローパスフィルタ内のコンデンサによって前述した逆極性の反射信号を生成する機能も兼用することができる。   The first transmission unit and the second transmission unit can be realized by using, for example, wiring on a semiconductor chip or wiring on a package substrate. For example, in the case of a configuration using a backward crosstalk signal, the above-described reflected signal having the reverse polarity can be obtained by connecting a low-pass filter including a resistor and a capacitor to the node on the input side of the reference voltage in the second transmission unit. It is good to generate. Then, for example, in a configuration in which a plurality of receiver circuits are provided and a reference voltage is commonly supplied to them, noise that wraps around from a certain receiver circuit through a common reference voltage wiring can be reduced by this low-pass filter. Moreover, the function of generating the above-described reverse polarity reflected signal by the capacitor in the low-pass filter can also be used.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すると、ノイズマージンの拡大を低コストで実現可能になる。   To briefly explain the effects obtained by typical inventions among the inventions disclosed in the present application, it is possible to increase the noise margin at a low cost.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。   In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant, and one is the other. Some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による半導体装置において、その構成の一例を示す回路図である。本実施の形態1の半導体装置は、半導体チップ(以下チップと略す)1を含み、チップ1内には、外部端子(ノード)10から入力された信号を伝送して論理判定する入力回路IBUF1が含まれている。なお、図示はしないが、チップ1内には、所望の論理回路および/または記憶回路などの各種機能ブロックが含まれ、これらの回路は、この入力回路IBUF1の出力を受けて所望の動作を行う。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device according to the first embodiment includes a semiconductor chip (hereinafter abbreviated as a chip) 1, and an input circuit IBUF1 that transmits a signal input from an external terminal (node) 10 and makes a logic determination is included in the chip 1. include. Although not shown, the chip 1 includes various functional blocks such as a desired logic circuit and / or a memory circuit, and these circuits perform a desired operation upon receiving the output of the input circuit IBUF1. .

外部端子10にはデータ信号DQが入力され、この信号はチップ1内配線を介してレシーバ6に伝えられる。また、入力されたデータ信号DQは、例えばODT(On Die Termination)等の終端抵抗2により整合終端される。終端抵抗2は外部端子(ノード)12を介して終端電圧(Vtt)に接続される。なお、終端抵抗2は、外部端子12に限らず、チップ1内で生成された終端電圧に接続されても良い。   A data signal DQ is input to the external terminal 10, and this signal is transmitted to the receiver 6 via the chip 1 internal wiring. The input data signal DQ is matched and terminated by a termination resistor 2 such as ODT (On Die Termination). The termination resistor 2 is connected to a termination voltage (Vtt) via an external terminal (node) 12. The termination resistor 2 is not limited to the external terminal 12 and may be connected to a termination voltage generated in the chip 1.

レシーバ6は、2つのノード間の電圧差を比較することで論理値に変換する。一方のノードは伝送線路3と伝送線路7を介して外部端子10に、他方のノードは伝送線路3と伝送線路4を介して外部端子(ノード)11に接続される。また、外部端子11には、チップ1外から一定電圧となる参照電圧(Vref)が給電されている。   The receiver 6 converts the voltage difference between the two nodes into a logical value. One node is connected to the external terminal 10 via the transmission line 3 and the transmission line 7, and the other node is connected to the external terminal (node) 11 via the transmission line 3 and the transmission line 4. The external terminal 11 is supplied with a reference voltage (Vref) that is a constant voltage from outside the chip 1.

伝送線路3は、例えばチップ1上の配線で形成された結合線路であり、互いに近接距離に平行配線された電磁気的に結合している線路3a,3bからなる。伝送線路(結合線路)3のノードで、伝送線路7との接続点をA、レシーバ6との接続点をBとD、伝送線路4との接続点をCと呼ぶことにする。伝送線路3では、この電磁結合により伝送線路3の一方の線路3aに矩形パルスの信号が印加されると伝送線路3の他方の線路3bにクロストークが発生する。ディジタル回路においては、タイミング規定等は信号の立ち上がり時間や立ち下がり時間で規定されることが多い。このため代表周波数は動作周波数ではなくKnee Frequency(Fknee)が用いられる。比誘電率がεrの媒質中の線路を伝送する信号の波長λはλ=Co/(Fknee・√εr)と表される。ここで、Coは光速である。この波長λに比べ線路長が約10倍以上長い場合、分布定数回路とできるので信号の進行方向に対して異なる波形を誘起することが知られている。これを方向性を持つという。伝送線路3に印加したパルスが一方の線路3aを点Aから点Bに伝搬する方向に対して、他方の線路3bには点Cと点D(それぞれ後方と前方と呼ぶ)に向けてクロストークが誘起される。この後方に伝搬する波をバックワードクロストーク、前方に伝搬する波をフォワードクロストークと呼ぶこととする。   The transmission line 3 is, for example, a coupled line formed by wiring on the chip 1 and includes electromagnetically coupled lines 3a and 3b that are wired in parallel to each other at a close distance. At the node of the transmission line (coupled line) 3, the connection point with the transmission line 7 is called A, the connection point with the receiver 6 is called B and D, and the connection point with the transmission line 4 is called C. In the transmission line 3, when a rectangular pulse signal is applied to one line 3 a of the transmission line 3 by this electromagnetic coupling, crosstalk occurs in the other line 3 b of the transmission line 3. In digital circuits, timing regulation and the like are often defined by signal rise time and fall time. Therefore, the representative frequency is not the operating frequency but Knee Frequency (Fknee). A wavelength λ of a signal transmitted through a line in a medium having a relative dielectric constant εr is expressed as λ = Co / (Fknee · √εr). Here, Co is the speed of light. It is known that when the line length is about 10 times longer than this wavelength λ, a distributed constant circuit can be formed, so that different waveforms are induced with respect to the signal traveling direction. This is called a direction. Cross-talk from the pulse applied to the transmission line 3 toward the point C and the point D (referred to as the rear and the front, respectively) on the other line 3b with respect to the direction in which the one line 3a propagates from the point A to the point B. Is induced. The wave propagating backward is called backward crosstalk, and the wave propagating forward is called forward crosstalk.

伝送線路3は、進行する信号の電圧電流比で定義される特性インピーダンス(Z0)を有し、また、点A−B間、或いは点C−D間の伝搬遅延時間をtd0とする。伝送線路7は、伝送線路3の持つ特性インピーダンス(Z0)とおおよそ等しい特性インピーダンスを持つ配線とし、点Aでの反射はない様に設計されている。一方、伝送線路4は、伝送線路3のZ0よりも低い特性インピーダンス(Z1)を持つように設計され、これによって点Cでは負の反射が生じる。   The transmission line 3 has a characteristic impedance (Z0) defined by the voltage-current ratio of the traveling signal, and the propagation delay time between points A and B or point C and D is td0. The transmission line 7 is a wiring having a characteristic impedance approximately equal to the characteristic impedance (Z0) of the transmission line 3, and is designed so that there is no reflection at the point A. On the other hand, the transmission line 4 is designed to have a characteristic impedance (Z1) lower than Z0 of the transmission line 3, and this causes negative reflection at the point C.

本実施の形態1の半導体装置は、このような構成を用いて、伝送線路3上に誘起されたバックワードクロストークと反射を利用してノイズマージンを向上させることが特徴となっている。   The semiconductor device according to the first embodiment is characterized in that the noise margin is improved by using backward crosstalk and reflection induced on the transmission line 3 using such a configuration.

図2は、図1の半導体装置における動作の一例を示す波形図であり、チップ1の外部端子10にデータ信号DQが印加された場合の点A〜点Dの波形を示すものである。図1の半導体装置における動作では、バックワードクロストークとフォワードクロストークが発生する。図2の波形図はバックワードクロストークによる波形変化だけを示している。データ信号DQは、外部端子11に印加される参照電圧Vrefを基準に振幅V0を備えるものとする。すなわち、ハイレベルはVref+V0/2であり、ローレベルはVref−V0/2である。情報を持つ信号は交流成分にあり、直流成分に依らないので、信号は信号振幅V0がどうなるかを考えればよい。   FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of the operation in the semiconductor device of FIG. 1, and shows waveforms at points A to D when the data signal DQ is applied to the external terminal 10 of the chip 1. In the operation of the semiconductor device in FIG. 1, backward crosstalk and forward crosstalk occur. The waveform diagram of FIG. 2 shows only the waveform change due to backward crosstalk. The data signal DQ has an amplitude V0 based on the reference voltage Vref applied to the external terminal 11. That is, the high level is Vref + V0 / 2, and the low level is Vref−V0 / 2. Since a signal having information is in an AC component and does not depend on a DC component, the signal has only to consider what the signal amplitude V0 will be.

外部端子10に印加された信号振幅V0の信号は、伝送線路7を介して点Aに到達する。しかし、伝送線路7と伝送線路3の特性インピーダンスは同じであるためこの部分での反射はない。しかしながら、結合線路(伝送線路)3の点Cには電圧V0と結合係数Kbの積であるKb・V0の電圧波形が誘起される。ここでKbはバックワードクロストーク係数と呼ばれ、形状の如何に関わらず、常に正の値をとることが知られている。   A signal having a signal amplitude V 0 applied to the external terminal 10 reaches the point A via the transmission line 7. However, since the characteristic impedances of the transmission line 7 and the transmission line 3 are the same, there is no reflection at this portion. However, a voltage waveform of Kb · V0, which is the product of the voltage V0 and the coupling coefficient Kb, is induced at the point C of the coupling line (transmission line) 3. Here, Kb is called a backward crosstalk coefficient, and is known to always take a positive value regardless of the shape.

この誘起したバックワードクロストーク波形は、結合線路3を点Dから点Cの方向である後方に伝搬する。点Cでは、式(1)に示すように伝送線路4の特性インピーダンス(Z1)が伝送線路3の特性インピーダンス(Z0)より低いため、点Cでの反射係数Γ1(式(2))は、負の値となる(式(3))。   This induced backward crosstalk waveform propagates backward in the direction from point D to point C through the coupled line 3. At the point C, the characteristic impedance (Z1) of the transmission line 4 is lower than the characteristic impedance (Z0) of the transmission line 3 as shown in the equation (1), so the reflection coefficient Γ1 (equation (2)) at the point C is It becomes a negative value (formula (3)).

Z1<Z0 (1)
Γ1=(Z1−Z0)/(Z1+Z0) (2)
Γ1<0 (3)
このため、点Cへ伝送したバックワードクロストークは点Cで負の反射が生成され、この負の反射波は点Cから点Dの方向へ伝送線路3を進行し、レシーバ6に入力されることになる。このときのレシーバ6に入力される点Dの電圧は、Γ1・Kb・V0でありV0とは逆符号となる。したがって、点Aに印加され点Bに伝搬した正の振幅V0に対して、点Dでは負の波が伝搬するので結果として、レシーバ6の2つの入力端子間電圧(Vd)は、
Vd=V(B)−V(D)
=V0−Γ1・Kb・V0
=V0(1−Γ1・Kb)>V0 (4)
となる。ここで、V(B)とV(D)はそれぞれ点Bと点Dでの電圧を示している。すなわち、レシーバ6の差動入力は信号振幅が拡大したことになる。故に、ノイズマージンが向上したことになる。
Z1 <Z0 (1)
Γ1 = (Z1−Z0) / (Z1 + Z0) (2)
Γ1 <0 (3)
For this reason, the backward crosstalk transmitted to the point C generates a negative reflection at the point C, and this negative reflected wave travels along the transmission line 3 from the point C to the point D and is input to the receiver 6. It will be. At this time, the voltage at the point D input to the receiver 6 is Γ1 · Kb · V0 and has the opposite sign to V0. Accordingly, since a negative wave propagates at point D with respect to the positive amplitude V0 applied to point A and propagated to point B, as a result, the voltage (Vd) between the two input terminals of the receiver 6 is
Vd = V (B) -V (D)
= V0-Γ1 · Kb · V0
= V0 (1-Γ1 · Kb)> V0 (4)
It becomes. Here, V (B) and V (D) indicate voltages at points B and D, respectively. That is, the signal amplitude of the differential input of the receiver 6 is increased. Therefore, the noise margin is improved.

図2では、以上に説明したような動作が示されており、まず、点Aにおいて正のパルス波形(振幅V0)が伝播されると、点Bにおいては伝送線路3の遅延時間td0後にこのパルス波形が到達する。一方、この点Aにおける正のパルス波形の伝播に伴い、点Cには、正のバックワードクロストーク(振幅Kb・V0)が誘起され、このバックワードクロストークは、点Aにおけるパルス波形の伝播直後から伝送線路の往復時間後(すなわち2td0)まで発生することが知られている。そして、このバックワードクロストークは、点Cにおいて、負の反射波形(振幅|Γ1・Kb・V0|)を生成し、この負の反射波形がtd0後に点Dに到達する。   FIG. 2 shows the operation described above. First, when a positive pulse waveform (amplitude V0) is propagated at point A, this pulse is transmitted at point B after delay time td0 of transmission line 3. The waveform arrives. On the other hand, along with the propagation of the positive pulse waveform at the point A, a positive backward crosstalk (amplitude Kb · V0) is induced at the point C, and this backward crosstalk is caused by the propagation of the pulse waveform at the point A. It is known that this occurs immediately after the round-trip time of the transmission line (that is, 2td0). This backward crosstalk generates a negative reflection waveform (amplitude | Γ1 · Kb · V0 |) at point C, and this negative reflection waveform reaches point D after td0.

したがって、本実施の形態1を用いない場合、レシーバ6の論理判定マージンは「V0−Vref」であるが、本実施の形態1を用いることで、「V0−(Vref−|Γ1・Kb・V0|)となり、|Γ1・Kb・V0|の分だけ論理判定マージンが向上する。なお、図2では、点Aにおいて正のパルス波形(ハイレベル信号)が伝播された場合の説明を行ったが、勿論、負のパルス波形(ロウレベル信号)が伝播された場合も同様である。この場合、点Cにおいて正の反射波形(振幅|Γ1・Kb・V0|)が生成され、この分だけ論理判定マージンが向上することになる。また、上述したバックワードクロストークの負の反射波とほぼ同時に、点Dには線路3aからのフォワードクロストークが現れるので、点Dの電圧波形は、正確には両者の重畳波形となる。しかし、フォワードクロストーク係数Kfが負なるように実装とすることが可能である。その場合には、フォワードクロストークによる電圧変化を考慮に加えても、論理判定マージンは益々拡大する。   Therefore, when the first embodiment is not used, the logic determination margin of the receiver 6 is “V0−Vref”, but by using the first embodiment, “V0− (Vref− | Γ1 · Kb · V0”. 2), the logic determination margin is improved by the amount of | Γ1 · Kb · V0 | .Note that although the case where a positive pulse waveform (high level signal) is propagated at point A has been described in FIG. Of course, the same applies to the case where a negative pulse waveform (low level signal) is propagated, in which case a positive reflected waveform (amplitude | Γ1 · Kb · V0 |) is generated at the point C, and the logical determination is made accordingly. Since the forward crosstalk from the line 3a appears at the point D almost simultaneously with the negative reflected wave of the backward crosstalk described above, the voltage waveform at the point D is accurately However, it can be implemented so that the forward crosstalk coefficient Kf is negative, in which case the logic judgment margin is not limited even if the voltage change due to forward crosstalk is taken into account. More and more.

図3は、図1の半導体装置がDDR方式のラッチ動作を行う場合の動作例を示すタイミングチャートである。DDR(Double−data−rate)方式では、クロック(CK)の立ち上がりと立ち下がりでデータ信号DQをラッチする。バックワードクロストークのパルス幅は結合線路3の往復時間2td0であるので、このパルス幅が(1)セットアップ・ホールド時間より長く、(2)同一データレート内であることが望ましい。なぜなら、(1)セットアップ・ホールドを含めたラッチタイミングの間でVrefの電圧変化が起こすことでノイズマージンをより確実に拡大することができ、(2)同一データレート内とすることでシンボル間干渉が防げるためである。従って、図1の半導体装置を用いる際には、式(5)を満たすように結合線路3等の設計を行うことが望ましい。   FIG. 3 is a timing chart showing an operation example when the semiconductor device of FIG. 1 performs a DDR latch operation. In the DDR (Double-data-rate) method, the data signal DQ is latched at the rising edge and falling edge of the clock (CK). Since the pulse width of the backward crosstalk is the round trip time 2td0 of the coupled line 3, it is desirable that this pulse width be longer than (1) the setup / hold time and (2) be within the same data rate. This is because (1) the noise margin can be expanded more reliably by causing a voltage change of Vref between latch timings including setup and hold, and (2) intersymbol interference by being within the same data rate. This is because it can be prevented. Therefore, when the semiconductor device of FIG. 1 is used, it is desirable to design the coupling line 3 and the like so as to satisfy Expression (5).

tS+tH<2td0<tDQ (5)
ここで、tSはラッチのセットアップ時間、tHはラッチのホールド時間、tDQは1データレートの時間である。また、結合線路3を伝搬する波形の伝搬速度をvpとし、データレートを周波数fDQで表し、式(5)を結合線路3の線路長L1に換算すると式(6)のようになる。
tS + tH <2td0 <tDQ (5)
Here, tS is a latch setup time, tH is a latch hold time, and tDQ is a data rate time. Further, when the propagation speed of the waveform propagating through the coupled line 3 is vp, the data rate is represented by the frequency fDQ, and the equation (5) is converted into the line length L1 of the coupled line 3, the equation (6) is obtained.

{(tS+tH)・vp/2}<L1<vp/(2fDQ) (6)
なお、図3のtLは信号の立ち上がりからラッチまでの時間を示す。
{(TS + tH) · vp / 2} <L1 <vp / (2fDQ) (6)
Note that tL in FIG. 3 indicates the time from the rise of the signal to the latch.

図4は、図1の半導体装置を用いたシミュレーション結果の一例を示す波形図である。このシミュレーションは、図1の半導体装置の各種伝送線路3,4,7を半導体基板上に形成したメタル配線の配線幅、配線長、および配線間隔を調整して行ったものである。図4に示すように、図1のレシーバ6の一端(点B)において、参照電圧(Vref)を中心にハイパルスとロウパルスが交互に遷移するデータ信号DQが伝播しているのに対して、レシーバ6の他端(点D)では、DQと同様の周期でVrefを中心にロウパルスとハイパルスが交互に遷移するような信号が発生している。したがって、データ信号DQのラッチタイミングを、各パルスの中心付近に定めるとノイズマージンを拡大できることが判る。   FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of a simulation result using the semiconductor device of FIG. This simulation was performed by adjusting the wiring width, wiring length, and wiring interval of the metal wiring in which the various transmission lines 3, 4, and 7 of the semiconductor device of FIG. 1 were formed on the semiconductor substrate. As shown in FIG. 4, at one end (point B) of the receiver 6 of FIG. 1, a data signal DQ in which a high pulse and a low pulse are alternately shifted around the reference voltage (Vref) propagates. At the other end of 6 (point D), a signal is generated in which a low pulse and a high pulse alternately shift around Vref in the same cycle as DQ. Therefore, it can be seen that the noise margin can be expanded if the latch timing of the data signal DQ is set near the center of each pulse.

以上、本実施の形態1の半導体装置を用いると、チップ1上に簡単な配線構造を設けることでレシーバ6の入力振幅を拡大することができ、ノイズマージンを拡大することが可能となる。これによって、半導体装置の高速化または高信頼化を実現できる。さらに、前述した特許文献1のように各端子にノイズマージンを拡大するための回路を設けるのではなく、配線構造によってノイズマージンの拡大を実現しているため、小面積化または低コスト化を図れる。   As described above, when the semiconductor device of the first embodiment is used, the input amplitude of the receiver 6 can be increased by providing a simple wiring structure on the chip 1, and the noise margin can be increased. As a result, high speed or high reliability of the semiconductor device can be realized. Further, the circuit for expanding the noise margin is not provided at each terminal as in Patent Document 1 described above, but the noise margin is expanded by the wiring structure, so that the area can be reduced or the cost can be reduced. .

なお、ここでは、チップの外部端子からレシーバに至る経路に結合線路等を形成する構成例で説明を行ったが、この結合線路等を形成する経路は、勿論これに限定されるものではない。例えば、マイクロコンピュータ等のようにチップ内に複数の機能ブロックを備えた構成において、その機能ブロック間を接続する配線経路上に形成したり、あるいは、チップ内に限らずチップが実装されるパッケージ基板や、パッケージングされた半導体デバイスが実装されるプリント基板上に形成することも可能である。   Here, a description has been given of a configuration example in which a coupled line or the like is formed in a path from the external terminal of the chip to the receiver, but the path for forming the coupled line or the like is not limited to this. For example, in a configuration having a plurality of functional blocks in a chip, such as a microcomputer, it is formed on a wiring path that connects the functional blocks, or a package substrate on which a chip is mounted without being limited to a chip. Alternatively, it can be formed on a printed circuit board on which a packaged semiconductor device is mounted.

また、ここでは、図1の線路3a,3bにそれぞれ同一の特性インピーダンスZ0を持たせたが、これらが電磁結合していればよく、必ずしも同一の特性インピーダンスである必要はない。さらに、線路3aと線路3bの間隔は、所望の電磁結合が得られる限り特に限定はされないが、本発明者等の検討によると、例えば、線路3a,3bの内の幅の広い方の配線幅の4倍以内の間隔で平行に配線すると良好な電磁結合が得られる。   In addition, here, the lines 3a and 3b in FIG. 1 have the same characteristic impedance Z0, but they need only be electromagnetically coupled, and need not necessarily have the same characteristic impedance. Further, the distance between the line 3a and the line 3b is not particularly limited as long as a desired electromagnetic coupling is obtained, but according to the study by the present inventors, for example, the wider wiring width of the lines 3a and 3b Good electromagnetic coupling can be obtained by wiring in parallel at intervals of 4 times or less.

(実施の形態2)
本実施の形態2の半導体装置は、前述した実施の形態1の伝送線路3が十分な長さを取れず、Vrefマージン拡大用クロストークのパルス幅が十分でない場合に適用して特に有益なものである。図5は、本発明の実施の形態2による半導体装置において、その構成の一例を示す回路図である。本実施の形態2の半導体装置は、具体的には、Vrefマージン拡大用クロストークのレシーバ到達のタイミングを最適化することで、パルス幅が狭い欠点を補う。これを波形をベースに説明する。
(Embodiment 2)
The semiconductor device of the second embodiment is particularly useful when applied to the case where the transmission line 3 of the first embodiment described above cannot take a sufficient length and the crosstalk pulse width for Vref margin expansion is not sufficient. It is. FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. Specifically, the semiconductor device according to the second embodiment compensates for the short pulse width by optimizing the arrival timing of the Vref margin expanding crosstalk at the receiver. This will be described based on the waveform.

図5の説明に先立ち、本実施の形態2の半導体装置の動作概要を前述した図3の電圧波形を用いて説明する。図3において、クロストークパルス幅2td0がデータ信号DQのパルス幅よりも十分に小さい場合、クロストークパルスがデータ信号DQの立ち上がり近傍の時間帯でのみレシーバに入力されてしまうことが起こり得る。通常、レシーバによるデータ信号DQのラッチタイミングは、データ信号DQのパルス時間幅の中心付近に設定されることが多いため、このラッチタイミング近傍の時間帯でクロストークパルスをレシーバに到達させることが望ましい。これを実現するためには、レシーバのラッチタイミング(データの立ち上がりからtL時間後で定義)に、ちょうどクロストークパルスの中心が来るように時間調整すればよい。   Prior to the description of FIG. 5, an outline of the operation of the semiconductor device of the second embodiment will be described using the voltage waveforms of FIG. In FIG. 3, when the crosstalk pulse width 2td0 is sufficiently smaller than the pulse width of the data signal DQ, the crosstalk pulse may be input to the receiver only in the time zone near the rising edge of the data signal DQ. Usually, the latch timing of the data signal DQ by the receiver is often set near the center of the pulse time width of the data signal DQ, so it is desirable that the crosstalk pulse reach the receiver in the time zone near the latch timing. . In order to realize this, it is only necessary to adjust the time so that the center of the crosstalk pulse comes to the latch timing of the receiver (defined after tL time from the rise of data).

そこで、図5の半導体装置では、図1の半導体装置における伝送線路3(線路3b)と反射波生成用の伝送線路4の間に伝送線路5を追加している。なお、図1の伝送線路7は、本質的な部分ではないため図5においては省略している。伝送線路5は、線路3bと同じ線幅にする等で線路3bと同じ特性インピーダンスZ0を備えている。特性インピーダンスが同じであるため、伝送線路5では反射を起こさず、伝送線路5を通過して伝送線路4に到達して初めて反射を起こす。したがって、結合線路3で生成したバックワードクロストークは、伝送線路5の往復遅延時間分(2td1)だけデータ信号DQの立ち上がり時刻から遅れてレシーバ6に到達することになり、伝送線路3の長さを十分取れない場合にも、十分な効果を得ることができるようになる。   Therefore, in the semiconductor device of FIG. 5, a transmission line 5 is added between the transmission line 3 (line 3b) and the transmission line 4 for generating reflected waves in the semiconductor device of FIG. Note that the transmission line 7 of FIG. 1 is omitted in FIG. 5 because it is not an essential part. The transmission line 5 has the same characteristic impedance Z0 as the line 3b, for example, by making it the same line width as the line 3b. Since the characteristic impedance is the same, no reflection occurs in the transmission line 5, and reflection occurs only after passing through the transmission line 5 and reaching the transmission line 4. Therefore, the backward crosstalk generated in the coupled line 3 reaches the receiver 6 with a delay of the round-trip delay time (2td1) of the transmission line 5 from the rising time of the data signal DQ. A sufficient effect can be obtained even when the above is not sufficient.

なお、この往復遅延時間(2td1)は、先ほど定義したtLを基準に調整する。すなわち、往復遅延時間(2td1)の一つの目安としては、図3の波形に基づき、例えば式(7)を満たす範囲内となる。また、波形の伝搬速度をvpとし、伝送線路5の線路長L2に換算すると、式(8)を満たす範囲内となる。   The round trip delay time (2td1) is adjusted based on the previously defined tL. In other words, as a measure of the round trip delay time (2td1), it is within a range satisfying, for example, Expression (7) based on the waveform of FIG. Further, when the waveform propagation speed is vp and converted to the line length L2 of the transmission line 5, the range satisfies the formula (8).

tL−tS<2td1<tL (7)
{(tL−tS)・vp/2}<L2<tL・vp/2 (8)
以上、本実施の形態2の半導体装置を用いることで、実施の形態1で述べた各種効果に加えて、更に、バックワードクロストークを利用したノイズマージンの拡大手法を、様々なレイアウト制約等が存在する半導体チップに対して柔軟に適用することが可能となる。なお、伝送線路5は、前述した結合線路3と伝送線路4の間の代わりに、結合線路3とレシーバ6の間(すなわち点Eの箇所)に挿入することも可能である。ただし、この場合は、往復ではなく片道の遅延時間で調整することになるため、前者の場合と比較して2倍の線路長が必要となる。したがって、面積効率の点からは、伝送線路5を結合線路3と伝送線路4の間に設ける方が望ましい。
tL-tS <2td1 <tL (7)
{(TL-tS) · vp / 2} <L2 <tL · vp / 2 (8)
As described above, by using the semiconductor device according to the second embodiment, in addition to the various effects described in the first embodiment, a noise margin expansion method using backward crosstalk can be applied to various layout constraints. It can be flexibly applied to existing semiconductor chips. The transmission line 5 may be inserted between the coupling line 3 and the receiver 6 (that is, at the point E) instead of between the coupling line 3 and the transmission line 4 described above. However, in this case, adjustment is made with a one-way delay time rather than a round trip, so that the line length is twice that of the former case. Therefore, it is desirable to provide the transmission line 5 between the coupling line 3 and the transmission line 4 from the viewpoint of area efficiency.

(実施の形態3)
前述した実施の形態1,2では、バックワードクロストークを利用したが、バックワードクロストークはその波形の特性上、結合配線長で生成されるパルス幅が決まってしまうので、チップの中など十分な配線長が得られない系では、使用上の制限が生じてしまう事態も予想される。そこで、本実施の形態3の半導体装置では、結合線路においてデータ信号と同方向に伝播するクロストークである、フォワードクロストークを用いた例を説明する。フォワードクロストークの場合は、信号の立ち上がり時間でそのパルス幅がほぼ決まることになる。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments described above, backward crosstalk is used. However, backward crosstalk has a waveform characteristic that determines the pulse width generated by the coupled wiring length. In a system in which a long wiring length cannot be obtained, it is expected that there will be restrictions on use. Therefore, in the semiconductor device of the third embodiment, an example using forward crosstalk, which is crosstalk propagating in the same direction as the data signal in the coupled line, will be described. In the case of forward crosstalk, the pulse width is almost determined by the rise time of the signal.

図6は、本発明の実施の形態3による半導体装置において、その構成の一例を示す回路図である。図6の半導体装置は、図1と同様、外部端子10〜12に接続された入力回路IBUF3と、この入力回路IBUF3の出力を受けて所望の動作を行う各種機能ブロックとが半導体チップ1b内に含まれた構成となっている。外部端子10にはデータ信号DQが入力され、このデータ信号DQは伝送線路(結合線路)30を構成する一方の線路30aを介してレシーバ6の一端に伝送される。また、このレシーバ6の一端と、終端電圧(Vtt)が供給される外部端子12との間には終端抵抗2が設けられ、データ信号DQは、この終端抵抗2によって整合終端される。   FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. As in FIG. 1, the semiconductor device of FIG. 6 includes an input circuit IBUF3 connected to the external terminals 10 to 12 and various functional blocks that receive the output of the input circuit IBUF3 and perform desired operations in the semiconductor chip 1b. It is included. A data signal DQ is input to the external terminal 10, and the data signal DQ is transmitted to one end of the receiver 6 through one line 30 a constituting the transmission line (coupled line) 30. A termination resistor 2 is provided between one end of the receiver 6 and the external terminal 12 to which a termination voltage (Vtt) is supplied, and the data signal DQ is matched and terminated by the termination resistor 2.

外部端子11には、参照電圧(Vref)が給電されている。この参照電圧(Vref)は、結合線路30を構成する他方の線路30bと、伝送線路50を介してレシーバ6の他端に伝送される。結合線路30を構成する線路30a,30bは、例えばチップ1上の配線で形成され、互いに近接距離に平行配線されることで電磁気的に結合している。この結合線路30(線路30a,30b)の特性インピーダンスはZ0であり、伝搬遅延時間はtd0である。伝送線路50もチップ1上の配線で形成され、その特性インピーダンスは、結合線路30と同じZ0であり、伝搬遅延時間はtd1である。ここで、線路30aの一端(外部端子10側)を点E、レシーバ6の一端(伝送線路30aの他端)を点G、線路30bの一端(伝送線路50側)を点F、レシーバ6の他端(伝送線路50の一端)を点Hとする。   A reference voltage (Vref) is supplied to the external terminal 11. This reference voltage (Vref) is transmitted to the other line 30 b constituting the coupled line 30 and the other end of the receiver 6 via the transmission line 50. The lines 30a and 30b constituting the coupled line 30 are formed, for example, by wiring on the chip 1, and are electromagnetically coupled by being parallel-wired at close distances. The characteristic impedance of the coupled line 30 (lines 30a and 30b) is Z0, and the propagation delay time is td0. The transmission line 50 is also formed by wiring on the chip 1, and its characteristic impedance is Z0, which is the same as that of the coupling line 30, and the propagation delay time is td1. Here, one end of the line 30a (external terminal 10 side) is the point E, one end of the receiver 6 (the other end of the transmission line 30a) is the point G, one end of the line 30b (the transmission line 50 side) is the point F, The other end (one end of the transmission line 50) is a point H.

フォワードクロストークを用いると、結合線路30で結合した信号が点Fから点Hへ向かう方向に進行する。なお、同時にバックワードクロストークも発生しているが、この本実施の形態3では使わない。実施の形態1,2のように配線幅の違う反射点をVref配線側には設けないので、レシーバ6側への影響は考えなくて良い。線路30aに入力されたパルスの電圧振幅をV0とすると、線路30bに誘起するフォワードクロストークの電圧振幅はKf・L・V0/Trである。ここで、Kfはフォワードクロストーク係数、Lは結合線路長、Trは信号の立ち上がり時間である。レシーバ6において、Vref側に入力すべき信号はデータ信号と逆向きの電圧を有する必要があるので、本実施の形態3ではKf<0が条件となる。   When forward crosstalk is used, a signal coupled by the coupled line 30 travels in a direction from point F to point H. At the same time, backward crosstalk occurs, but this is not used in the third embodiment. Unlike the first and second embodiments, the reflection point having a different wiring width is not provided on the Vref wiring side, so that the influence on the receiver 6 side need not be considered. When the voltage amplitude of the pulse input to the line 30a is V0, the voltage amplitude of the forward crosstalk induced in the line 30b is Kf · L · V0 / Tr. Here, Kf is a forward crosstalk coefficient, L is a coupled line length, and Tr is a signal rise time. In the receiver 6, since the signal to be input to the Vref side needs to have a voltage opposite to that of the data signal, in the third embodiment, Kf <0 is a condition.

フォワードクロストークのパルス幅tWは結合線路30の線路30aに入力されるパルスの立ち上がり時間Trとほぼ同一であり、Trが信号周期に対して非常に速い場合は、実施の形態2で述べたことと同じ事態が生じる恐れがある。すなわち、クロストークのパルス幅が十分でないとレシーバ6でのラッチのタイミングにおいて、Vrefの電位が所望の極性に振れていないことが起こりえる。このような場合、実施の形態2と同じ考え方で、Vref側に発生するクロストークのタイミング調整を行えばよい。図6の伝送線路50がそれであり、この線路の伝播遅延時間(td1)を用いてラッチのタイミングにあわせる。   The pulse width tW of the forward crosstalk is substantially the same as the rise time Tr of the pulse input to the line 30a of the coupled line 30, and the case where Tr is very fast with respect to the signal period is described in the second embodiment. The same situation may occur. In other words, if the crosstalk pulse width is not sufficient, it is possible that the potential of Vref does not swing to a desired polarity at the latch timing of the receiver 6. In such a case, the timing of crosstalk generated on the Vref side may be adjusted based on the same concept as in the second embodiment. This is the transmission line 50 in FIG. 6, and the propagation delay time (td1) of this line is used to match the latch timing.

図7は、図6の半導体装置における動作の一例を示す波形図である。図6の外部端子10(点Eに該当)に正の振幅V0のパルス信号が入力されると、当該パルス信号が結合線路30の伝播遅延時間(td0)後に点Gに到達する。一方、点Fには負の振幅|Kf・L・V0/Tr|からなるフォワードクロストークが生成される。このフォワードクロストークは、発生後さらに伝送線路50の伝播遅延時間(td1)を経て点Hに到達する。図7において、例えば、点Gのパルス信号に対してその中心付近のタイミングでラッチを行う場合、フォワードクロストークを伝送線路50によってtd1分遅らせることで、このラッチタイミング時にレシーバ6への入力電圧振幅を拡大でき、ノイズマージンを拡大可能となる。   FIG. 7 is a waveform diagram showing an example of the operation of the semiconductor device of FIG. When a pulse signal having a positive amplitude V 0 is input to the external terminal 10 (corresponding to the point E) in FIG. 6, the pulse signal reaches the point G after the propagation delay time (td 0) of the coupling line 30. On the other hand, a forward crosstalk having a negative amplitude | Kf · L · V0 / Tr | is generated at the point F. This forward crosstalk reaches point H after the occurrence of further propagation delay time (td1) of transmission line 50. In FIG. 7, for example, when the pulse signal at the point G is latched at a timing near the center thereof, the forward crosstalk is delayed by td1 by the transmission line 50, so that the input voltage amplitude to the receiver 6 at this latch timing. The noise margin can be expanded.

なお、この伝送線路50の伝播遅延時間(td1)の目安としては、実施の形態2で述べた式(7)に基づいて式(9)となり、伝送線路50の線路長L3に換算すると、前述した式(8)に基づいて式(10)となる。すなわち、式(7),式(8)が伝送線路の往復時間で調整するのに対して、式(9),式(10)では伝送線路の片道の時間で調整することになる。   In addition, as a standard of the propagation delay time (td1) of the transmission line 50, the expression (9) is obtained based on the expression (7) described in the second embodiment. Based on Equation (8), Equation (10) is obtained. That is, while the equations (7) and (8) are adjusted by the round trip time of the transmission line, the equations (9) and (10) are adjusted by the one-way time of the transmission line.

tL−tS<td1<tL (9)
{(tL−tS)・vp}<L3<tL・vp (10)
また、フォワードクロストークのパルス幅tWは、図3の場合と同様に、tSをラッチのセットアップ時間、tHをラッチのホールド時間、tDQを1データレートの時間とすると、式(11)を満たすことが望ましい。
tL-tS <td1 <tL (9)
{(TL-tS) · vp} <L3 <tL · vp (10)
Similarly to the case of FIG. 3, the pulse width tW of the forward crosstalk satisfies the equation (11) where tS is the setup time of the latch, tH is the hold time of the latch, and tDQ is the time of one data rate. Is desirable.

tS+tH<tW<tDQ (11)
以上、本実施の形態3の半導体装置を用いることで、実施の形態1で述べた各種効果に加えて、更に、フォワードクロストークを利用したノイズマージンの拡大手法を、様々なレイアウト制約等が存在する半導体チップに対して柔軟に適用することが可能となる。
tS + tH <tW <tDQ (11)
As described above, by using the semiconductor device according to the third embodiment, in addition to the various effects described in the first embodiment, a noise margin expansion method using forward crosstalk has various layout constraints. It is possible to flexibly apply to a semiconductor chip.

(実施の形態4)
本実施の形態4の半導体装置は、実施の形態1〜3で述べた入力回路を複数備え、各入力回路に対して共通に参照電圧(Vref)が供給される場合に有益なものである。すなわち、通常、チップ内では1つのピンからVrefが供給され、それを各レシーバに分配して給電する形態をとる。そのため、実施の形態1,2の場合は、発生したバックワードクロストークノイズの透過波が他のレシーバに伝播したり、あるいは実施の形態3の場合はフォワードクロストークノイズのレシーバでの反射が他のレシーバに伝播したりして、悪影響を及ぼす可能性がある。
(Embodiment 4)
The semiconductor device of the fourth embodiment is useful when a plurality of input circuits described in the first to third embodiments are provided and a reference voltage (Vref) is supplied to each input circuit in common. That is, normally, Vref is supplied from one pin in the chip, and is distributed to each receiver to supply power. Therefore, in the case of the first and second embodiments, the generated backward crosstalk noise transmitted wave propagates to other receivers, or in the case of the third embodiment, the reflection of the forward crosstalk noise at the receiver is different. May propagate to other receivers and may have adverse effects.

本実施の形態4では、このようなことを鑑み、チップの中のVref配線分岐点において図8や図9のようにフィルタを設ける。図8は、本発明の実施の形態4の半導体装置において、その各入力回路毎の構成例を示す回路図である。図9は、図8の入力回路を複数備えた構成例を示す回路図である。図8に示す半導体装置(半導体チップ1c)は、図1の半導体装置における線路3bと参照電圧(Vref)が供給される外部端子11の間に、抵抗8とコンデンサ9からなるローパスフィルタが設けられた構成となっている。すなわち、外部端子11は、配線14を介して抵抗8の一端に接続され、抵抗8の他端が線路3bに接続される。また、この抵抗8の他端と、接地電圧GNDが供給される外部端子13との間にコンデンサ9が設けられる。   In the fourth embodiment, in view of the above, a filter is provided at the Vref wiring branch point in the chip as shown in FIGS. FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example for each input circuit in the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example including a plurality of input circuits of FIG. The semiconductor device (semiconductor chip 1c) shown in FIG. 8 is provided with a low-pass filter including a resistor 8 and a capacitor 9 between the line 3b and the external terminal 11 to which the reference voltage (Vref) is supplied in the semiconductor device of FIG. It becomes the composition. That is, the external terminal 11 is connected to one end of the resistor 8 through the wiring 14 and the other end of the resistor 8 is connected to the line 3b. A capacitor 9 is provided between the other end of the resistor 8 and the external terminal 13 to which the ground voltage GND is supplied.

図9に示す半導体装置(半導体チップ1d)は、図8に示したローパスフィルタを含む入力回路IBUF4が複数(ここでは簡素化のため2個)備わった構成となっている。一方の入力回路IBUF4aには、外部端子10aからのデータ信号DQ1と外部端子11からの参照電圧(Vref)が入力され、他方の入力回路IBUF4bには、外部端子10bからのデータ信号DQ2と外部端子11からの参照電圧(Vref)が入力される。ここで、外部端子11からの参照電圧(Vref)は、配線14を介してIBUF4a内のローパスフィルタと、IBUF4b内のローパスフィルタに接続される。なお、ローパスフィルタを構成する抵抗8は、例えば、半導体基板上に形成した拡散層等によって実現され、コンデンサ9は、半導体基板上に形成したダイオードの接合容量や、MOSトランジスタ等のゲート容量などによって実現される。   The semiconductor device (semiconductor chip 1d) shown in FIG. 9 has a configuration in which a plurality of input circuits IBUF4 including the low-pass filter shown in FIG. The data signal DQ1 from the external terminal 10a and the reference voltage (Vref) from the external terminal 11 are input to one input circuit IBUF4a, and the data signal DQ2 from the external terminal 10b and the external terminal are input to the other input circuit IBUF4b. The reference voltage (Vref) from 11 is input. Here, the reference voltage (Vref) from the external terminal 11 is connected to the low-pass filter in the IBUF 4 a and the low-pass filter in the IBUF 4 b through the wiring 14. The resistor 8 constituting the low-pass filter is realized by, for example, a diffusion layer formed on the semiconductor substrate, and the capacitor 9 is formed by a junction capacitance of a diode formed on the semiconductor substrate, a gate capacitance of a MOS transistor, or the like. Realized.

このような構成を用いると、例えば図9においてIBUF4aから配線14にノイズが周り込んだ場合、IBUF4bでは、その中に含まれるローパスフィルタが当該ノイズの伝搬を抑制するため、伝送線路3には殆どノイズが入力されない。したがって、ノイズマージンが向上し、信頼性が高い半導体装置を実現可能となる。接地電圧GNDに接続されたコンデンサ9によって伝送線路3側から見た場合のインピーダンスを低くできるため、図1の伝送線路4と同様の機能(すなわち負の反射の生成点としての機能)を兼用することも可能となる。ここで、バックワードクロストークの周波数をfbとすると、コンデンサ9のインピーダンスZcは式(12)で表される。   When such a configuration is used, for example, when noise wraps around the wiring 14 from the IBUF 4a in FIG. 9, in the IBUF 4b, the low-pass filter included therein suppresses the propagation of the noise. Noise is not input. Therefore, it is possible to realize a semiconductor device with improved noise margin and high reliability. Since the impedance when viewed from the transmission line 3 side can be lowered by the capacitor 9 connected to the ground voltage GND, the same function as that of the transmission line 4 in FIG. 1 (that is, a function as a negative reflection generation point) is also used. It is also possible. Here, assuming that the backward crosstalk frequency is fb, the impedance Zc of the capacitor 9 is expressed by equation (12).

Zc=1/(2π・fb・C) (12)
反射係数Γは式(13)となる。
Zc = 1 / (2π · fb · C) (12)
The reflection coefficient Γ is expressed by equation (13).

Γ=(Zc−Z0)/(Z0+Zc) (13)
本発明は、数%〜10%程度のノイズマージン拡大効果を得るためのものである。そのため、Γ=−0.1とすると、コンデンサ9の容量値は式(12)、(13)よりC=11/(18π・fb・Z0)となる。また、抵抗8の抵抗値をRとすると、ローパスフィルタのカットオフ周波数は式(14)となる。
Γ = (Zc−Z0) / (Z0 + Zc) (13)
The present invention is for obtaining a noise margin expansion effect of about several to 10%. Therefore, when Γ = −0.1, the capacitance value of the capacitor 9 is C = 11 / (18π · fb · Z0) from the equations (12) and (13). When the resistance value of the resistor 8 is R, the cut-off frequency of the low-pass filter is expressed by Equation (14).

1/(2π・R・C) (14)
バックワードクロストークの伝搬を抑制するためには1/(2π・R・C)<fbでなければならない。ゆえに、式(14)とコンデンサ9の容量値より抵抗8の抵抗値はR>9・Z0/11となる。ここではΓ=−0.1としたが、この値に限定するわけではない。このローパスフィルタを構成しているコンデンサ9を負の反射の生成点とすることによって面積効率が高い半導体装置を実現できる。
1 / (2π · R · C) (14)
In order to suppress the propagation of backward crosstalk, 1 / (2π · R · C) <fb must be satisfied. Therefore, the resistance value of the resistor 8 is R> 9 · Z0 / 11 from the equation (14) and the capacitance value of the capacitor 9. Here, Γ = −0.1, but it is not limited to this value. By using the capacitor 9 constituting the low-pass filter as a negative reflection generation point, a semiconductor device with high area efficiency can be realized.

以上、本実施の形態4の半導体装置を用いることで、半導体チップ上に図1の構成を並列に接続しても、他の結合線路で発生したクロストークの回り込みを防ぐ効果がある。なお、ここでは、図1の構成例に対してローパスフィルタを適用する例で説明を行ったが、勿論、図5の構成例に対しても同様に適用可能である。   As described above, by using the semiconductor device according to the fourth embodiment, even if the configuration of FIG. 1 is connected in parallel on the semiconductor chip, there is an effect of preventing the wraparound of the crosstalk generated in other coupling lines. Here, the example in which the low-pass filter is applied to the configuration example of FIG. 1 has been described, but it is of course applicable to the configuration example of FIG.

(実施の形態5)
前述した実施の形態1〜4では、結合線路等を半導体チップ内で形成する場合を主として説明を行ったが、本実施の形態5では、結合線路等を半導体パッケージ内で形成する場合について説明する。なお、ここでは、実施の形態1,2で述べたようなバックワードクロストークを用いた場合の構成について説明するが、フォワードクロストークを用いた場合でも同様に考えてよい。
(Embodiment 5)
In the first to fourth embodiments described above, the case where the coupling line or the like is formed in the semiconductor chip has been mainly described. In the fifth embodiment, the case where the coupling line or the like is formed in the semiconductor package will be described. . Here, the configuration in the case of using backward crosstalk as described in the first and second embodiments will be described, but the same may be considered in the case of using forward crosstalk.

通常、半導体装置では、配線層が単層である低コストのパッケージ基板を用いることが多い。この場合、半導体パッケージ内で配線レイアウトの制約が非常に多くなる。最も大きい制約は配線本数の制約である。たとえば、半導体パッケージ内で、データ信号配線一本につき一本のVref配線を設けるというのは、結局差動の場合と同程度の配線本数を必要としてしまい、高コストなパッケージになってしまうので、受け入れられない場合がほとんどである。このような系では、全てのデータ信号線についてVrefノイズマージンを稼ぐのではなく、例えば一つのデータ配線に着目してVrefノイズマージンを上げるようにすればよい。これが本実施の形態5の考え方であり、これを図10で説明する。   In general, a semiconductor device often uses a low-cost package substrate having a single wiring layer. In this case, the restrictions on the wiring layout in the semiconductor package become very large. The biggest constraint is the number of wires. For example, in the semiconductor package, providing one Vref wiring for each data signal wiring eventually requires the same number of wirings as the differential case, resulting in a high-cost package. Most are unacceptable. In such a system, the Vref noise margin is not increased for all the data signal lines, but the Vref noise margin may be increased by paying attention to, for example, one data wiring. This is the idea of the fifth embodiment, which will be described with reference to FIG.

図10は、本発明の実施の形態5の半導体装置において、その構成の一例を示す概略図である。ここでは、4つのデータ信号線のある半導体パッケージの配線レイアウトを基にして説明する。図10では、半導体チップ上の外部端子であるチップパッド(Chip Pad)と、半導体パッケージ上の外部端子であり複数の半田ボール21等からなるボールバンプ(Ball bump)と、それらの間の配線とを備えたパッケージ基板20が示されている。このようなパッケージ基板20は、例えば、BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)といった半導体パッケージで用いられる。Ball bumpとは、半導体パッケージを搭載するプリント基板とパッケージ基板との電気的・物理的接点となる場所であり、Chip Padとは、半導体チップとパッケージ基板との電気的・物理的接点となる箇所である。   FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. Here, description will be made based on the wiring layout of a semiconductor package having four data signal lines. In FIG. 10, chip pads (Chip Pad) which are external terminals on a semiconductor chip, ball bumps (Ball bumps) which are external terminals on a semiconductor package and are composed of a plurality of solder balls 21 and the like, and wiring between them, A package substrate 20 is shown. Such a package substrate 20 is used in a semiconductor package such as a BGA (Ball Grid Array) and a CSP (Chip Size Package). The Ball bump is a place that becomes an electrical / physical contact between the printed circuit board on which the semiconductor package is mounted and the package board, and the Chip Pad is a place that becomes an electrical / physical contact between the semiconductor chip and the package board. It is.

Ball bumpとChip padの間は、パッケージ基板20上の配線によって電気的に接続されている。ここでは、4つのデータ配線(DQ1〜DQ4)があるようなパッケージ基板を考えるが、データ配線の本数はこれ以上でもこれ以下でも良い。4つのデータ配線は、パッケージ基板のレイアウトの都合上、長さの異なる配線で接続されている。一般的にデータ信号に重畳するノイズはインダクタンスに起因するノイズが主流であり、配線長が長いデータ配線ほどノイズ量が大きく(ノイズマージンが小さく)なる傾向にある。   The Ball bump and the Chip pad are electrically connected by wiring on the package substrate 20. Here, a package substrate having four data wirings (DQ1 to DQ4) is considered, but the number of data wirings may be more or less. The four data wirings are connected by wirings having different lengths for the convenience of the layout of the package substrate. In general, noise superimposed on a data signal is mainly noise due to inductance, and the data wiring having a longer wiring length tends to have a larger noise amount (smaller noise margin).

そこで、図10のように、最も配線長が長いデータ配線(ここではDQ1)に着目し、このデータ配線の一部の区間でVref配線を近接させ、クロストーク発生用の結合配線22(すなわち図1の結合線路3に対応)を形成する。さらに、結合配線22とVrefのBall bumpとの間の配線上に、この結合配線22よりも広い配線幅を備えた、負の反射波生成用の配線23(すなわち図1の伝送線路4に対応)を設ける。なお、一般的には、配線幅を広くするほど特性インピーダンスを下げることができるが、これ以外にも、例えば、パッケージ基板内の接地電圧GND面との距離を短くしたり、配線厚を変えることなどによっても特性インピーダンスを下げることができる。   Therefore, as shown in FIG. 10, paying attention to the data wiring having the longest wiring length (DQ1 in this case), the Vref wiring is brought close to a part of the section of the data wiring, and the coupling wiring 22 for generating crosstalk (that is, FIG. 10). 1 corresponding to the coupled line 3). Further, a negative reflected wave generating wiring 23 (corresponding to the transmission line 4 in FIG. 1) having a wiring width wider than the coupling wiring 22 on the wiring between the coupling wiring 22 and the Vref Ball bump. ). In general, the characteristic impedance can be lowered as the wiring width is increased. However, in addition to this, for example, the distance from the ground voltage GND surface in the package substrate can be shortened or the wiring thickness can be changed. The characteristic impedance can also be lowered by such as.

以上、本実施の形態5の半導体装置を用いることで、全データのうち最もノイズマージンが低いと思われるところのノイズマージン確保を低コストで実現でき、半導体装置全体を見渡したときの対ノイズ性能を向上させることが可能となる。この場合、Vrefと結合させたデータ信号のノイズマージンを拡大することができるが、その他のデータ信号のノイズマージンを下げることがある。しかし、半導体装置全体で見ればノイズマージンは向上することになる。もちろん、クロストーク信号のタイミングを他のデータ信号のタイミングと配線長の調整等でずらせば問題ない。なお、ここでは、パッケージ基板上で一つのデータ配線に対してノイズマージンを拡大することとしたが、複数の配線層を備えたパッケージ基板を用いる場合などでは、パッケージ基板上のレイアウト制約が許容する限り2以上のデータ配線に対してノイズマージンを拡大することも可能である。また、ここでは、パッケージ基板上の配線を用いる例を示したが、パッケージングされた半導体デバイスが搭載されるプリント基板の配線層を用いて同様のことを実現することも可能である。   As described above, by using the semiconductor device according to the fifth embodiment, it is possible to realize a noise margin that is considered to have the lowest noise margin among all data at a low cost, and the anti-noise performance when looking over the entire semiconductor device Can be improved. In this case, the noise margin of the data signal combined with Vref can be enlarged, but the noise margin of other data signals may be lowered. However, the noise margin is improved when viewed from the whole semiconductor device. Of course, there is no problem if the timing of the crosstalk signal is shifted by adjusting the timing of other data signals and the wiring length. Here, the noise margin is expanded for one data wiring on the package substrate. However, when a package substrate having a plurality of wiring layers is used, layout constraints on the package substrate are allowed. It is also possible to expand the noise margin for two or more data wirings. Although an example using wiring on a package substrate has been described here, the same thing can be realized by using a wiring layer of a printed circuit board on which a packaged semiconductor device is mounted.

(実施の形態6)
本実施の形態6の半導体装置は、複数の差動インタフェースを有する半導体チップの信号伝送をシングルエンド接続で行うものである。差動インタフェースは、1つの信号当たり2本の信号配線が必要となるので、シングルエンドに比べ信号配線の占有面積が多くなりコスト高になる。そこで、本実施の形態6の半導体装置は、信号の伝送速度を落としてシングルエンド接続にすることで、信号配線の占有面積を減らしコストパフォーマンスを向上させる。具体的な接続は、差動レシーバの一方の入力に参照電圧配線を接続し、他方に信号配線を接続する。そして、この参照電圧配線と信号配線に対して、これまでに述べたような結合線路等を形成することで、ノイズマージンを確保する。なお、結合線路は半導体パッケージまたはプリント基板上に形成する。
(Embodiment 6)
The semiconductor device according to the sixth embodiment performs signal transmission of a semiconductor chip having a plurality of differential interfaces by single-ended connection. Since the differential interface requires two signal wirings per signal, the occupied area of the signal wiring is increased and the cost is increased as compared with the single end. Therefore, the semiconductor device of the sixth embodiment reduces the occupied area of the signal wiring and improves the cost performance by reducing the signal transmission speed and making the single-ended connection. Specifically, the reference voltage wiring is connected to one input of the differential receiver, and the signal wiring is connected to the other. And a noise margin is ensured by forming the coupling line etc. which were described until now with respect to this reference voltage wiring and signal wiring. The coupled line is formed on a semiconductor package or a printed board.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

本発明の半導体装置は、例えば、プロセッサ等の論理回路装置やメモリ装置等のように外部からの高速ディジタル信号を受けて所望の処理を行う半導体装置全般に対して広く適用可能である。   The semiconductor device of the present invention is widely applicable to all semiconductor devices that perform desired processing by receiving a high-speed digital signal from the outside, such as a logic circuit device such as a processor or a memory device.

本発明の実施の形態1による半導体装置において、その構成の一例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図1の半導体装置における動作の一例を示す波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of operation in the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置がDDR方式のラッチ動作を行う場合の動作例を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing an operation example when the semiconductor device of FIG. 1 performs a DDR type latch operation. 図1の半導体装置を用いたシミュレーション結果の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the simulation result using the semiconductor device of FIG. 本発明の実施の形態2による半導体装置において、その構成の一例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態3による半導体装置において、その構成の一例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. 図6の半導体装置における動作の一例を示す波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram showing an example of operation in the semiconductor device of FIG. 6. 本発明の実施の形態4の半導体装置において、その各入力回路毎の構成例を示す回路図である。In the semiconductor device of Embodiment 4 of this invention, it is a circuit diagram which shows the structural example for every each input circuit. 図8の入力回路を複数備えた構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example provided with two or more input circuits of FIG. 本発明の実施の形態5の半導体装置において、その構成の一例を示す概略図である。In the semiconductor device of Embodiment 5 of this invention, it is the schematic which shows an example of the structure.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a〜1d 半導体チップ
2 終端抵抗
3,30 結合線路
3a,3b,30a,30b 線路
4,5,7,50 伝送線路
6 レシーバ
8 抵抗
9 コンデンサ
10〜13,10a,10b 外部端子
14,23 配線
20 パッケージ基板
21 半田ボール
22 結合配線
IBUF 入力回路
DQ データ信号
Vtt 終端電圧
Vref 参照電圧
CK,/CK クロック信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a-1d Semiconductor chip 2 Termination resistor 3,30 Coupling line 3a, 3b, 30a, 30b Line 4, 5, 7, 50 Transmission line 6 Receiver 8 Resistance 9 Capacitor 10-13, 10a, 10b External terminal 14,23 Wiring 20 Package substrate 21 Solder ball 22 Bonding wiring IBUF Input circuit DQ Data signal Vtt Termination voltage Vref Reference voltage CK, / CK Clock signal

Claims (17)

第1および第2ノードを含み、前記第1ノードと前記第2ノードの間の電位差によって論理判定を行うレシーバ回路と、
第1信号が入力される第3ノードと、
参照電圧が供給される第4ノードと、
前記第3ノードに入力された前記第1信号を前記第1ノードに伝送する第1伝送部と、
前記第4ノードに供給された前記参照電圧を前記第2ノードに伝送し、かつ前記第1伝送部と電磁結合するように配置された第2伝送部と、
前記第2伝送部と前記第4ノードの間に設けられ、前記第2伝送部の特性インピーダンスよりも低い特性インピーダンスを備えた第3伝送部とを具備し、
前記第2伝送部では、前記第1信号が前記第1伝送部を伝送する際に、前記第1信号と同一極性であり前記第3伝送部に向けて進行する第2信号が誘起され、
前記第2信号が前記第3伝送部に入力された際には、前記第2信号と逆極性である反射信号が生成され、前記反射信号が前記第2伝送部を介して前記第4ノードに伝送されることを特徴とする半導体装置。
A receiver circuit including a first node and a second node, and performing a logic determination based on a potential difference between the first node and the second node;
A third node to which the first signal is input;
A fourth node to which a reference voltage is supplied;
A first transmission unit configured to transmit the first signal input to the third node to the first node;
A second transmission unit arranged to transmit the reference voltage supplied to the fourth node to the second node and to be electromagnetically coupled to the first transmission unit;
A third transmission unit provided between the second transmission unit and the fourth node and having a characteristic impedance lower than a characteristic impedance of the second transmission unit;
In the second transmission unit, when the first signal is transmitted through the first transmission unit, a second signal having the same polarity as the first signal and traveling toward the third transmission unit is induced,
When the second signal is input to the third transmission unit, a reflected signal having a polarity opposite to that of the second signal is generated, and the reflected signal is transmitted to the fourth node through the second transmission unit. A semiconductor device which is transmitted.
請求項1記載の半導体装置において、
更に、前記第2伝送部と前記第3伝送部の間に、前記第2伝送部の特性インピーダンスに等しい特性インピーダンスを備えた第4伝送部が設けられることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
Furthermore, a fourth transmission unit having a characteristic impedance equal to the characteristic impedance of the second transmission unit is provided between the second transmission unit and the third transmission unit.
請求項2記載の半導体装置において、
前記第4伝送部は伝送線路によって実現され、
当該伝送線路の線路長L2は、tSを前記レシーバ回路のラッチに必要なセットアップ時間とし、tLを前記第1ノードでの前記第1信号の遷移開始からラッチまでの時間とし、vpを信号波形の伝送速度としたとき、
「{(tL−tS)・vp/2}<L2<tL・vp/2」を満たすことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
The fourth transmission unit is realized by a transmission line,
The line length L2 of the transmission line is such that tS is the setup time required for latching the receiver circuit, tL is the time from the start of transition of the first signal at the first node to the latch, and vp is the signal waveform Assuming transmission speed
A semiconductor device characterized by satisfying “{(tL−tS) · vp / 2} <L2 <tL · vp / 2”.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第1伝送部および前記第2伝送部は、同一の線路長からなる2本の伝送線路によって実現され、
前記線路長L1は、tSを前記レシーバ回路のラッチに必要なセットアップ時間とし、tHを前記レシーバ回路のラッチに必要なホールド時間とし、vpを信号波形の伝送速度とし、fDQをデータレート周波数としたとき、
「{(tS+tH)・vp/2}<L1<vp/(2fDQ)」を満たすことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The first transmission unit and the second transmission unit are realized by two transmission lines having the same line length,
The line length L1 is tS is a setup time required for latching the receiver circuit, tH is a hold time required for latching the receiver circuit, vp is a signal waveform transmission rate, and fDQ is a data rate frequency. When
A semiconductor device characterized by satisfying “{(tS + tH) · vp / 2} <L1 <vp / (2fDQ)”.
請求項1記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、1つの半導体チップからなり、
前記第1伝送部および前記第2伝送部は、前記半導体チップ上の配線によって実現されることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device comprises one semiconductor chip,
The semiconductor device, wherein the first transmission unit and the second transmission unit are realized by wiring on the semiconductor chip.
請求項1記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、1つの半導体チップと前記半導体チップが搭載されるパッケージ基板からなり、
前記第1伝送部および前記第2伝送部は、前記パッケージ基板上の配線によって実現されることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device comprises one semiconductor chip and a package substrate on which the semiconductor chip is mounted,
The semiconductor device, wherein the first transmission unit and the second transmission unit are realized by wiring on the package substrate.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第3伝送部は、
前記第2伝送部への接続ノードと前記第4ノードへの接続ノード間に接続された抵抗と、
前記第2伝送部への接続ノードと接地電圧の間に接続されたコンデンサとを有することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The third transmission unit includes:
A resistor connected between a connection node to the second transmission unit and a connection node to the fourth node;
A semiconductor device comprising: a connection node to the second transmission unit; and a capacitor connected between a ground voltage.
第1および第2ノードを含み、前記第1ノードと前記第2ノードの間の電位差によって論理判定を行うレシーバ回路と、
第1信号が入力される第3ノードと、
参照電圧が供給される第4ノードと、
前記第3ノードに入力された前記第1信号を前記第1ノードに伝送する第1伝送部と、
前記第4ノードに供給された前記参照電圧を前記第2ノードに伝送し、かつ前記第1伝送部と電磁結合するように配置された第2伝送部とを具備し、
前記第2伝送部では、前記第1信号が前記第1伝送部を伝送する際に、前記第1信号と逆極性であり前記第2ノードに向けて進行する第2信号が誘起されることを特徴とする半導体装置。
A receiver circuit including a first node and a second node, and performing a logic determination based on a potential difference between the first node and the second node;
A third node to which the first signal is input;
A fourth node to which a reference voltage is supplied;
A first transmission unit configured to transmit the first signal input to the third node to the first node;
A second transmission unit arranged to transmit the reference voltage supplied to the fourth node to the second node and to be electromagnetically coupled to the first transmission unit;
In the second transmission unit, when the first signal is transmitted through the first transmission unit, a second signal having a polarity opposite to that of the first signal and traveling toward the second node is induced. A featured semiconductor device.
請求項8記載の半導体装置において、
前記第2信号のパルス幅tWは、tSを前記レシーバ回路のラッチに必要なセットアップ時間とし、tHを前記レシーバ回路のラッチに必要なホールド時間とし、tDQをデータレート時間としたとき、
「tS+tH<tW<tDQ」を満たすことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8.
The pulse width tW of the second signal has tS as a setup time necessary for latching the receiver circuit, tH as a hold time necessary for latching the receiver circuit, and tDQ as a data rate time.
A semiconductor device satisfying “tS + tH <tW <tDQ”.
請求項8記載の半導体装置において、
更に、前記第2伝送部と前記第2ノードの間に、前記第2伝送部の特性インピーダンスに等しい特性インピーダンスを備えた第3伝送部が設けられることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8.
Furthermore, a third transmission unit having a characteristic impedance equal to the characteristic impedance of the second transmission unit is provided between the second transmission unit and the second node.
請求項10記載の半導体装置において、
前記第3伝送部は伝送線路によって実現され、
当該伝送線路の線路長L3は、tSを前記レシーバ回路のラッチに必要なセットアップ時間とし、tLを前記第1ノードでの前記第1信号の遷移開始からラッチまでの時間とし、vpを信号波形の伝送速度としたとき、
「{(tL−tS)・vp}<L3<tL・vp」を満たすことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 10.
The third transmission unit is realized by a transmission line,
The line length L3 of the transmission line is such that tS is the setup time required for latching the receiver circuit, tL is the time from the start of transition of the first signal at the first node to the latch, and vp is the signal waveform Assuming transmission speed
A semiconductor device characterized by satisfying “{(tL−tS) · vp} <L3 <tL · vp”.
請求項8記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、1つの半導体チップからなり、
前記第1伝送部および前記第2伝送部は、前記半導体チップ上の配線によって実現されることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8.
The semiconductor device comprises one semiconductor chip,
The semiconductor device, wherein the first transmission unit and the second transmission unit are realized by wiring on the semiconductor chip.
請求項8記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、1つの半導体チップと前記半導体チップが搭載されるパッケージ基板からなり、
前記第1伝送部および前記第2伝送部は、前記パッケージ基板上の配線によって実現されることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8.
The semiconductor device comprises one semiconductor chip and a package substrate on which the semiconductor chip is mounted,
The semiconductor device, wherein the first transmission unit and the second transmission unit are realized by wiring on the package substrate.
第1および第2ノードを含み、前記第1ノードと前記第2ノードの間の電位差によって論理判定を行う第1レシーバ回路と、
第3および第4ノードを含み、前記第3ノードと前記第4ノードの間の電位差によって論理判定を行う第2レシーバ回路と、
第1信号が入力される第5ノードと、
第2信号が入力される第6ノードと、
参照電圧が供給される第7ノードと、
前記第5ノードに入力された前記第1信号を前記第1ノードに伝送する第1伝送部と、
前記第1伝送部と電磁結合するように配置された第2伝送部と、
前記第6ノードに入力された前記第2信号を前記第3ノードに伝送する第3伝送部と、
前記第3伝送部と電磁結合するように配置された第4伝送部と、
前記第7ノードに供給された前記参照電圧を伝送し、第1分岐ノードと第2分岐ノードを含んだ第5伝送部と、
前記第1分岐ノードと前記第2伝送部の間に設けられた第1ローパスフィルタと、
前記第2分岐ノードと前記第4伝送部の間に設けられた第2ローパスフィルタとを具備し、
前記第7ノードに供給された参照電圧は、前記第5伝送部と前記第1ローパスフィルタと前記第2伝送部を介して前記第2ノードに伝送され、かつ前記第5伝送部と前記第2ローパスフィルタと前記第4伝送部を介して前記第4ノードに伝送され、
前記第2伝送部では、前記第1信号が前記第1伝送部を伝送する際に、前記第1信号と同一極性であり前記第1ローパスフィルタに向けて進行する第3信号が誘起され、
前記第4伝送部では、前記第2信号が前記第3伝送部を伝送する際に、前記第2信号と同一極性であり前記第2ローパスフィルタに向けて進行する第4信号が誘起され、
前記第1ローパスフィルタは、前記第3信号を受けて前記第3信号と逆極性となる第1反射信号を生成し、
前記第2ローパスフィルタは、前記第4信号を受けて前記第4信号と逆極性となる第2反射信号を生成することを特徴とする半導体装置。
A first receiver circuit including a first node and a second node, wherein the first receiver circuit performs logic determination based on a potential difference between the first node and the second node;
A second receiver circuit including a third node and a fourth node, and performing a logic determination based on a potential difference between the third node and the fourth node;
A fifth node to which the first signal is input;
A sixth node to which the second signal is input;
A seventh node to which a reference voltage is supplied;
A first transmission unit configured to transmit the first signal input to the fifth node to the first node;
A second transmission unit arranged to be electromagnetically coupled to the first transmission unit;
A third transmission unit for transmitting the second signal input to the sixth node to the third node;
A fourth transmission unit arranged to be electromagnetically coupled to the third transmission unit;
A fifth transmission unit that transmits the reference voltage supplied to the seventh node and includes a first branch node and a second branch node;
A first low-pass filter provided between the first branch node and the second transmission unit;
A second low-pass filter provided between the second branch node and the fourth transmission unit;
The reference voltage supplied to the seventh node is transmitted to the second node through the fifth transmission unit, the first low-pass filter, and the second transmission unit, and the fifth transmission unit and the second transmission unit. Transmitted to the fourth node through a low-pass filter and the fourth transmission unit,
In the second transmission unit, when the first signal is transmitted through the first transmission unit, a third signal having the same polarity as the first signal and traveling toward the first low-pass filter is induced,
In the fourth transmission unit, when the second signal is transmitted through the third transmission unit, a fourth signal having the same polarity as the second signal and traveling toward the second low-pass filter is induced,
The first low-pass filter receives the third signal and generates a first reflected signal having a polarity opposite to that of the third signal,
The second low-pass filter receives the fourth signal and generates a second reflected signal having a polarity opposite to that of the fourth signal.
請求項14記載の半導体装置において、
前記第1ローパスフィルタは、
前記第1分岐ノードと前記第2伝送部の間に接続された第1抵抗と、
前記第1抵抗の前記2伝送部側の接続ノードと接地電圧の間に接続された第1コンデンサとを有し、
前記第2ローパスフィルタは、
前記第2分岐ノードと前記第4伝送部の間に接続された第2抵抗と、
前記第2抵抗の前記4伝送部側の接続ノードと接地電圧の間に接続された第2コンデンサとを有することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 14.
The first low-pass filter is
A first resistor connected between the first branch node and the second transmission unit;
A first capacitor connected between a connection node on the second transmission side of the first resistor and a ground voltage;
The second low-pass filter is
A second resistor connected between the second branch node and the fourth transmission unit;
A semiconductor device comprising: a second capacitor connected between a connection node of the second resistor on the four transmission side and a ground voltage.
請求項15記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、1つの半導体チップからなり、
前記第1〜前記第5伝送部は、前記半導体チップ上の配線によって実現されることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 15, wherein
The semiconductor device comprises one semiconductor chip,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first to fifth transmission units are realized by wiring on the semiconductor chip.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第1伝送部と前記第2伝送部が半導体パッケージ上の配線によって実現されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the first transmission unit and the second transmission unit are realized by wiring on a semiconductor package.
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