JP4707446B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は半導体装置に係り、特に複数の半導体素子とそれらに必要な容量素子(コンデンサ)とを一つのパッケージ内に収容した半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements and a capacitance element (capacitor) necessary for them are accommodated in one package.
電子機器に適用される電子回路基板にあっては、MPU(Micro Processing Unit)などのロジック素子からなる制御用半導体素子が搭載され、当該制御用半導体素子は、記憶素子(メモリ)と協働して動作することが多い。すなわち、ロジック素子が搭載された回路基板(マザーボード)には、複数の記憶素子が搭載され、当該記憶素子内のデータをロジック素子により処理するシステムが構築される場合が多い。 In an electronic circuit board applied to an electronic device, a control semiconductor element including a logic element such as an MPU (Micro Processing Unit) is mounted, and the control semiconductor element cooperates with a memory element (memory). Often works. That is, in many cases, a circuit board (motherboard) on which a logic element is mounted has a plurality of storage elements mounted thereon, and a system for processing data in the storage element by the logic elements is often constructed.
複数個の記憶素子は、一つの基板に搭載されてDIMM(Dual Inline Memory Module)のようなメモリモジュールとして構成され、当該メモリモジュールはマザーボード上に配設されたソケットに挿入されて搭載される。 The plurality of storage elements are mounted on a single substrate and configured as a memory module such as a DIMM (Dual Inline Memory Module), and the memory module is inserted into a socket provided on the motherboard.
ロジック素子が搭載された半導体装置とメモリモジュールとは、マザーボードを介してデータのやりとりを行なう。 The semiconductor device on which the logic element is mounted and the memory module exchange data via the mother board.
メモリモジュールとロジック素子とを別個にマザーボードに搭載する場合、マザーボード上にメモリモジュールとロジック素子とを配置する領域を別個に設けることが必要である。また、メモリモジュールとロジック素子との間を接続する配線を、マザーボード上に形成する必要がある。このため、マザーボードを含めたシステム全体が大型化し、マザーボード内の配線が複雑化し、マザーボードの配線層数が増大してしまう。 When the memory module and the logic element are separately mounted on the mother board, it is necessary to separately provide a region for arranging the memory module and the logic element on the mother board. Further, it is necessary to form wiring for connecting the memory module and the logic element on the mother board. For this reason, the entire system including the mother board becomes large, wiring within the mother board becomes complicated, and the number of wiring layers on the mother board increases.
そこで、ロジック素子と複数の記憶素子とにより構成されるシステムを一つのモジュールに組み込み、高集積化・小型形並びに処理の高速化を実現する半導体装置として、マルチチップモジュール(MCM)が提案されている。当該MCMの構造として、例えば基板のほぼ中央にロジック素子を搭載し、その周囲に記憶素子のような周辺素子を複数個搭載したものが知られている。ロジック素子の周囲に配置された複数の周辺素子をロジック素子に接続する際には、各周辺素子とロジック素子との間の配線長を等しくしてインピーダンスの整合を図り、信号の入出力タイミングを調整する必要がある。 Therefore, a multi-chip module (MCM) has been proposed as a semiconductor device that incorporates a system composed of a logic element and a plurality of memory elements into one module to achieve high integration, small size, and high processing speed. Yes. As the structure of the MCM, for example, a logic element is mounted almost at the center of a substrate, and a plurality of peripheral elements such as memory elements are mounted around the logic element. When connecting multiple peripheral elements arranged around the logic element to the logic element, the wiring length between each peripheral element and the logic element is made equal to match the impedance, and the input / output timing of the signal is adjusted. It needs to be adjusted.
そこで、平面形状が四辺形(矩形)のロジック素子の各辺の近傍に周辺素子を配置し、ロジック素子のクロック信号出力端子から各周辺素子のクロック端子への配線長を等しくしてなるMCMの構成が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, a peripheral element is arranged in the vicinity of each side of a quadrilateral (rectangular) logic element, and the wiring length from the clock signal output terminal of the logic element to the clock terminal of each peripheral element is made equal. A configuration has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
一方、上述のようなMCMには、通常、ロジック素子及び周辺素子の各々に対して電源ノイズ低減用のデカップリングコンデンサが搭載される。一つの半導体素子(ロジック素子)とこれに必要な複数個の容量素子(周辺素子)を基板上に搭載してなる半導体装置が知られている。かかる半導体装置にあっては、基板のほぼ中央に半導体素子が搭載され、当該半導体素子を囲むように半導体素子の周囲に複数個の容量素子が配置される。したがって、基板上の配線は、半導体素子から周囲に放射状に延在する、いわゆるファンアウト型の配線となることが多い。 On the other hand, a decoupling capacitor for reducing power supply noise is usually mounted on each of the logic element and the peripheral element in the MCM as described above. There is known a semiconductor device in which one semiconductor element (logic element) and a plurality of capacitance elements (peripheral elements) necessary for the semiconductor element are mounted on a substrate. In such a semiconductor device, a semiconductor element is mounted substantially at the center of the substrate, and a plurality of capacitive elements are arranged around the semiconductor element so as to surround the semiconductor element. Accordingly, the wiring on the substrate is often a so-called fan-out wiring that extends radially from the semiconductor element to the periphery.
一方、基板の裏面にはハンダボール等により外部接続端子が配設され、当該半導体装置はマザーボード等の基板に搭載される。上記半導体装置は、図1に示されるような平面配置構造を有し、図2に示される断面構造を有する。図2は図1のII−II断面を示す。かかる構造に於いて、半導体素子1は基板2のほぼ中央に搭載され、半導体素子1の四辺の周囲に、容量素子3が搭載されている。容量素子3は、半導体素子1の電源ラインと接地ラインとの間に接続されてノイズ除去を行なうためのデカップリングコンデンサである。
On the other hand, external connection terminals are disposed on the back surface of the substrate by solder balls or the like, and the semiconductor device is mounted on a substrate such as a mother board. The semiconductor device has a planar arrangement structure as shown in FIG. 1 and a cross-sectional structure shown in FIG. FIG. 2 shows a II-II cross section of FIG. In such a structure, the
図2に示すように、半導体素子1は基板2に対してフリップチップ実装され、容量素子3は基板2の電極に対してはんだ接続されている。また、半導体素子1の背面にはヒートスプレッダ4が搭載されている。(図1は、ヒートスプレッダ4を取り除いた状態を示す。)また、基板2の裏面には、外部接続端子を構成するハンダボール5が複数個配設されている。当該半導体装置は、当該ハンダボール5を介してマザーボード等に搭載される。
As shown in FIG. 2, the
かかる半導体装置にあっては、図1に点線で示されるように、前記基板2の表面が半導体素子1の四辺から放射状に延在する領域に分割され、各領域に容量素子3が配置されると共に、半導体装置1とハンダボール5とを接続する配線は、領域内に於ける多層配線を介して放射状に配設される。
In such a semiconductor device, as indicated by a dotted line in FIG. 1, the surface of the
かかる構造にあっては、半導体素子1の周囲に容量素子3を配置しているため、基板2はその面積が大きくなってしまう。従って、ロジック素子の周囲に記憶素子などの周辺素子を配置してなるMCMにおいては、ロジック素子と周辺素子との間にデカップリングコンデンサ搭載用の領域を設けることとなり、やはりMCM自体のサイズが大きくなってしまう。
In such a structure, since the
そこで、半導体素子が搭載される基板において、半導体素子の直下の基板内に容量素子
などの周辺素子を埋め込むことにより、基板上における周辺素子の搭載領域を削減した半導体装置が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
上述の特許文献1に記載された半導体装置にあっては、配線基板2に搭載されたロジック素子7の周囲に4個の記憶素子が配設され、当該4個のメモリ素子それぞれに対するロジック素子7からのクロック配線長を等長にする構成が開示されている。
In the semiconductor device described in
近年は、電子機器に於けるデータの処理量が増加する一方当該データの処理の更なる高速化が求められており、この為一つのロジック素子に接続される記憶素子の大容量化、複数個化が図られる傾向にある。 In recent years, while the amount of data processing in electronic devices has increased, there has been a demand for further speeding up of the processing of the data. For this reason, the capacity of storage elements connected to one logic element has increased, and a plurality of There is a tendency to be realized.
一つのロジック素子に接続される記憶素子の個数を増やし、例えば一つのロジック素子に8個のメモリ素子を接続する場合、特許文献1に記載された配線構成では困難である。また、特許文献1に開示される技術にあっては、等長配線の対象がクロック信号配線であって、他の信号端子への配線については考慮されていない。
When the number of memory elements connected to one logic element is increased, for example, when eight memory elements are connected to one logic element, the wiring configuration described in
一方、特許文献2に開示される半導体装置にあっては、基板に搭載された一つの半導体素子の直下に容量素子を配設することが開示されているが、ロジック素子並びにその周囲に配設される記憶素子のそれぞれに対応する容量素子の配置については考慮されていない。また、通常、MCMの基板は多層基板であり、内部に配線が多層に施されているため、基板内に多数の周辺素子を埋め込むことは困難である。
On the other hand, in the semiconductor device disclosed in
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、基板の一方の主面に搭載されたロジック素子等の半導体素子の周囲に複数個の記憶素子を配置して構成される半導体装置に於いて、より小面積の基板上にロジック素子、記憶素子などの半導体素子を効果的に高い集積度をもって搭載し得る構成を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems. In a semiconductor device configured by arranging a plurality of storage elements around a semiconductor element such as a logic element mounted on one main surface of a substrate. The present invention provides a configuration in which semiconductor elements such as logic elements and memory elements can be effectively mounted on a smaller area substrate with a high degree of integration.
また、本発明は、当該基板上に搭載されたロジック素子と記憶素子との間の信号の授受を、より高速に行うことができる配線構成を提供するものである。 In addition, the present invention provides a wiring configuration capable of transmitting and receiving signals between a logic element and a memory element mounted on the substrate at a higher speed.
更に、本発明は、前記ロジック素子に適用される容量素子並びに記憶素子に適用される容量素子を、当該ロジック素子及び記憶素子の配置・実装に制限を与えず、しかもそれぞれが対象となるロジック素子、記憶素子のより近傍に搭載・配置される構造を提供するものである。本発明は、かかる構成をもって、大容量記憶素子部を構成する複数個の記憶素子と、ロジック素子を小面積の基板上に高い実装密度をもって搭載・配置し、且つ当該ロジック素子と記憶素子との間の信号の授受が高速に行うことができる半導体装置を提供するものである。 Furthermore, the present invention provides a capacitor element applied to the logic element and a capacitor element applied to the memory element, without restricting the arrangement and mounting of the logic element and the memory element, and each of the logic elements to be targeted. The present invention provides a structure that is mounted and arranged closer to the storage element. The present invention has a configuration in which a plurality of storage elements constituting a large-capacity storage element unit and a logic element are mounted and arranged on a small-area substrate with high mounting density, and the logic element and the storage element It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can exchange signals between them at high speed.
上述の目的を達成するために、本発明によれば、基板と、前記基板の一方の主面に搭載された第一の半導体素子と、前記基板の一方の主面にあって、前記第一の半導体素子の周囲に搭載された複数個の記憶素子と、前記基板に配設され、前記第一の半導体素子と前記記憶素子とを電気的に接続する配線とを具備し、前記第一の半導体素子の周囲に於いて、当該第一の半導体素子の外周4辺の外側で各辺に平行して設定された4つの仮想領域のそれぞれに、前記記憶素子が2のn乗個(nは1以上の自然数)ずつ配設され、前記基板の他方の主面にあって、前記第一の半導体素子に対応する領域に凹部が配設され、当該凹部の中央部には前記第一の半導体素子に電気的に接続された複数の第一の容量素子が配設され、当該第一の容量素子の周囲には前記記憶素子に電気的に接続された複数の第二の容量素子が配設されてなることを特徴とする半導体装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a substrate, a first semiconductor element mounted on one main surface of the substrate, and a first semiconductor surface mounted on one main surface of the substrate, A plurality of memory elements mounted around the semiconductor element; and a wiring disposed on the substrate and electrically connecting the first semiconductor element and the memory element. Around the semiconductor element, each of the four virtual regions set in parallel to each side outside the four outer sides of the first semiconductor element has 2 n storage elements (n is 1 is a natural number of 1 or more), and a recess is provided in a region corresponding to the first semiconductor element on the other main surface of the substrate, and the central portion of the recess includes the first semiconductor. A plurality of first capacitive elements electrically connected to the element are disposed and around the first capacitive element Wherein a plurality of second capacitive element electrically connected to said memory elements arranged therein are provided.
本発明による半導体装置において、前記仮想領域のそれぞれに配設された記憶素子のアドレス端子と前記第一の半導体素子のアドレス制御端子とが互いに等長の配線により接続されることが好ましい。また、前記仮想領域のそれぞれに配設された記憶素子のコマンド入力端子と前記第一の半導体素子のコマンド出力端子とが互いに等長の配線により接続されることが好ましい。さらに、前記記憶素子は、アドレス入力端子、コマンド入力端子が、前記第一の半導体素子から遠い位置に置かれて配設されることとしてもよい。 In the semiconductor device according to the present invention, it is preferable that an address terminal of a memory element disposed in each of the virtual regions and an address control terminal of the first semiconductor element are connected to each other by an equal length wiring. In addition, it is preferable that a command input terminal of a memory element disposed in each of the virtual regions and a command output terminal of the first semiconductor element are connected to each other by an equal length wiring. Further, the memory element may be provided with an address input terminal and a command input terminal placed at a position far from the first semiconductor element.
以上のように、本発明によれば、一つの半導体素子と複数の記憶素子とを効率的に配置して終端抵抗素子を用いずに星型配線で接続することができ、プロセッサを含む機能的なメモリモジュールとして小型化された一つメモリシステムとした半導体装置を提供することができる。これにより、半導体装置が搭載されるマザーボード等の基板における配線を簡略化したり、基板の層数を削減したりすることができ、電子機器の基板の設計を簡略化してコスト削減に寄与する。 As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently arrange one semiconductor element and a plurality of memory elements and connect them with a star wiring without using a termination resistance element, and a functional unit including a processor. It is possible to provide a semiconductor device having a single memory system that is miniaturized as a simple memory module. As a result, wiring on a substrate such as a mother board on which a semiconductor device is mounted can be simplified and the number of layers of the substrate can be reduced, which simplifies the design of the substrate of the electronic device and contributes to cost reduction.
また、プロセッサとしての半導体素子とメモリとしての記憶素子との間の接続は、マザーボード等の基板配線を介さずに半導体装置の基板内の配線だけで達成できるので、配線長が非常に短くなり、半導体素子から記憶素子への書き込みや読み出しのアクセス時間が短縮される。したがって、高速データ転送により処理速度が向上し、スループットが向上する。 In addition, since the connection between the semiconductor element as the processor and the memory element as the memory can be achieved only by the wiring in the substrate of the semiconductor device without going through the substrate wiring such as a mother board, the wiring length becomes very short, Access time for writing and reading from the semiconductor element to the memory element is shortened. Therefore, processing speed is improved by high-speed data transfer, and throughput is improved.
さらに、基板の裏面に凹部を設けてコンデンサ素子のような容量素子を搭載することで、基板の表側に搭載された半導体素子の直下に容量素子を配置することが可能となり、容量素子を半導体素子及び記憶素子に対して近接して配置することができる。凹部を設けることで、容量素子が外部接続端子より突出することを防止し、外部接続端子を介して半導体装置の実装を行なう際に容量素子は邪魔にならない。また、凹部を設けることにより、容量素子を半導体素子及び記憶素子により一層近接させることができる。 Furthermore, by providing a concave element on the back surface of the substrate and mounting a capacitor element such as a capacitor element, the capacitor element can be disposed immediately below the semiconductor element mounted on the front side of the substrate. And in close proximity to the storage element. Providing the recess prevents the capacitive element from protruding from the external connection terminal, and the capacitive element does not get in the way when mounting the semiconductor device via the external connection terminal. Further, by providing the recess, the capacitor can be made closer to the semiconductor element and the memory element.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第1の実施形態による半導体装置10を、図3及び図4に示す。図4は図3のX−X断面を示す。 A semiconductor device 10 according to the first embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 4 shows an XX cross section of FIG.
半導体装置10は、基板11の一方の主面に搭載された半導体素子12と、当該一方の主面上にあって前記半導体素子12の周囲に配置された複数個の記憶素子(メモリ素子)13を具備し、当該基板11の他方の主面にあって前記半導体素子12の直下に位置する領域に配置された凹部14内に配置された容量素子(コンデンサ)15A,15Bを具備し、更に基板11の他方の主面にあって前記凹部14の周囲には外部接続用端子16を具備している。
The semiconductor device 10 includes a
前記基板11は、ガラスエポキシなどからなる絶縁基板であり、内部に多層配線が形成されている。当該基板11の一方の主面(表面)に搭載される半導体素子12は、例えばMPU(Micro Processing Unit)或いは所謂ASIC(Application Specific Integrated Circuit, 特定用途向け集積回路)等のロジック素子であり、基板11のほぼ中央の領域においてフリップチップ実装されている。
The
また、前記記憶素子13は、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)、フラッシュメモリのような半導体記憶素子であり、半導体素子12の周囲に近接して配置され、半導体素子12と同様に基板11にフリップチップ実装されている。当該記憶素子13の端子は、基板11内に配設された配線層を介して半導体素子12の対応する端子に電気的に接続されている。記憶素子13と半導体素子12との間の信号の入出力は、基板11の内部の配線を介して行なわれる。
The
一方、基板11の他方の主面(裏面)に於いて、前記半導体素子12に対応する対応する領域(直下の領域)に配設された凹部14内には、複数個の容量素子(コンデンサ)15A,15Bが搭載・固着されている。容量素子15Aは、半導体素子12用の容量素子であり、容量素子15Bは記憶素子13用の容量素子である。凹部14内に於ける容量素子15A,15Bの配置構成については後述する。
On the other hand, in the other main surface (back surface) of the
更に、基板11の他方の主面に於いて、前記凹部14を除く領域には、外部接続端子となるハンダボール16がアレイ状の配列で形成されており、前記半導体素子12及び記憶素子13の端子は基板11中の配線層を介して対応するハンダボール16に電気的に接続されている。
Further, on the other main surface of the
したがって、半導体装置10が、ハンダボール16を介してマザーボードに搭載・接続されると、ハンダボール16(実際には溶融して再度固化したハンダボール)を介して半導体素子12及び記憶素子13に対する信号の入・出力、及び/或いは電源の供給が行なわれる。なお、半導体素子12の背面には放熱板(ヒートスプレッダ)17が取り付けられており、半導体素子12の動作時に発生する熱を周囲に放出する。
Therefore, when the semiconductor device 10 is mounted and connected to the mother board via the
このような構成を有する半導体装置10においては、前記基板11の第一の主面(表面)にあって、前記半導体素子12の周囲の領域が、図3に示されるように4つの領域51〜54に分割され、各領域にはそれぞれ偶数個(本実施形態においては2個)の記憶素子13が配置・搭載される。当該記憶素子13の搭載・配設される領域を、(b)〜(i)に示す。
In the semiconductor device 10 having such a configuration, the region around the
図3に示す構成にあっては、半導体素子12が配置される矩形状の領域aの一辺(第1の辺12−1)に接する領域51は、当該第1の辺12−1に近接して平行に延在すると共に、第1の辺12−1を挟む2辺(第2の辺12−2及び第4の辺12−4)のうち、第2の辺12−2の延長線部分から第4の辺12−4の方向に、当該第4の辺12−4を越えて延在する。
In the configuration shown in FIG. 3, the
同様に、半導体素子12が配置される矩形状の領域aの一辺(第2の辺12−2)に接する領域52は、当該第2の辺12−2)に近接して平行に延在すると共に、第2の辺12−2を挟む2辺(第1の辺12−1及び第3の辺12−3)のうち、第3の辺12−3の延長線部分から第1の辺12−1の方向に、当該第1の辺12−1を越えて延在する。
Similarly, a
前記矩形状の領域aに於ける辺12−3に接する領域53、並びに辺12−4に接する領域54についても同様の配置とされている。なお、これら4つの領域の設定は物理的な分割ではなく、あくまで記憶素子13の配置を目的として行なわれる仮想的な分割であり、従って領域51〜54は仮想領域である。
In the rectangular region a, the
当該半導体装置10において、各領域51〜54にはそれぞれ2個の記憶素子13が搭載され(例えば、領域51には、記憶素子13の(b),(c)が搭載されている)、半導体装置10全体としての記憶素子13の数は、4×2=8個となる。なお、本発明にかかる記憶素子13の配置構成において、一つの領域に配置する記憶素子13の数は2のn乗個であり、図3に示す例は2個とした場合の構成を示している。各領域51〜54に2のn乗個、即ち偶数個の記憶素子13を搭載・配置する理由は、一つの領域内において2個の記憶素子13を配設することにより記憶容量を増加させることにある。
In the semiconductor device 10, two
また、当該2個の記憶素子を一対としていわゆる星型結線により半導体素子12へ接続することにより、当該複数個の記憶素子13のそれぞれと半導体素子12とが実質的に等しい長さの配線(等長配線)により接続するためである。
Further, by connecting the two memory elements as a pair to the
前記図3に示す半導体素子12及び記憶素子13の配置において、当該記憶素子13間並びに半導体素子12との間の電気的接続構成を図5に模式的に示す。
In the arrangement of the
同図において、領域51に於ける2個の記憶素子13(b)及び(c)は、それぞれ対応する電極端子間が領域51内に於いて、配線18−1により相互に接続される。
In the figure, two memory elements 13 (b) and (c) in a
また、領域51に隣接する領域52における2個の記憶素子13(d)及び(e)は、それぞれ対応する電極端子間が、領域52内に於いて、配線18−2により相互に接続される。そして、領域51おける一対の記憶素子13(b)及び(c)を接続する配線18−1の中点C5と、領域52における一対の記憶素子13(d)及び(e)を接続する配線18−2の中点C6とが配線18−3により接続される。そして、配線18−3の中点C7が配線18−4により、半導体素子12の所定の端子に電気的に接続される。このように、記憶素子13(b)〜(e)の各々は、配線18−1,18−2,18−3,18−4により、半導体素子12の対応する一つの端子に接続される。
The two storage elements 13 (d) and (e) in the
かかる構成に於いて、一対の記憶素子13(b)及び(c)を接続する配線18−1と、他の一対の記憶素子13(d)及び(e)を接続する配線18−2とは実質的に等しい配線長とされる。また、配線18−1と配線18−3の一端との接続点C5は、配線18−1の中点であり、従ってC5からみて配線18−1の一端側の記憶素子13(b)の接続点C1までの距離l1と、配線18−1の他端側の記憶素子13(c)の接続点C2までの距離l2とは、等しい長さに設定されている。
In this configuration, the wiring 18-1 connecting the pair of storage elements 13 (b) and (c) and the wiring 18-2 connecting the other pair of storage elements 13 (d) and (e) are as follows. The wiring length is substantially equal. Also, the connection point C5 between the wiring 18-1 and one end of the wiring 18-3 is the midpoint of the wiring 18-1, and therefore the connection of the storage element 13 (b) on one end side of the wiring 18-1 as viewed from C5. the distance l 1 to the point C1, the distance l 2 before the connection point C2 on the other end side of the
同様に、配線18−2と配線18−3の他端との接続点C6は、配線18−2の中点であり、接続点C6からみて配線18−2の一端側の記憶素子13(d)の接続点C3までの距離l3と、配線18−2の他端側の記憶素子13(e)の接続点C4までの距離l4とは、等しい長さに設定されている。よって、配線長l1,l2,l3,l4は、実質的に等しく設定されている。
Similarly, the connection point C6 between the wiring 18-2 and the other end of the wiring 18-3 is the middle point of the wiring 18-2, and the storage element 13 (d) on the one end side of the wiring 18-2 as viewed from the connection point C6. the distance l 3 before the connection point C3 of), the distance l 4 to a connection point C4 at the other end of the
更に、配線18−3と配線18−4の一端との接続点C7は、配線18−3の中点であり、接続点C7からみて配線18−3の一端で配線18−1との接続点C5までの距離L1は、配線18−3の他端で配線18−2との接続点C6までの距離L2と等しい長さに設定されている。そして、当該配線18−4の他端は、半導体素子12(a)の所定の端子に電気的に接続されている。 Furthermore, the connection point C7 between the wiring 18-3 and one end of the wiring 18-4 is the midpoint of the wiring 18-3, and the connection point with the wiring 18-1 at one end of the wiring 18-3 as viewed from the connection point C7. distance L 1 to C5 are set to a length equal to the distance L 2 to the connecting point C6 of the wiring 18-2 at the other end of the wire 18-3. The other end of the wiring 18-4 is electrically connected to a predetermined terminal of the semiconductor element 12 (a).
このような配線・接続構成は星型結線と称され、半導体素子12(a)の所定の端子から、それに接続される複数個の記憶素子13(b)〜(e)それぞれに至る配線長は等しい。従って、各記憶素子13(b)〜(e)に対する配線のインピーダンスも等しくなり、半導体素子12(a)への配線のインピーダンスを調整するための終端抵抗素子の設置は不要となる。 Such a wiring / connection configuration is called a star connection, and the wiring length from a predetermined terminal of the semiconductor element 12 (a) to each of the plurality of storage elements 13 (b) to (e) connected thereto is as follows. equal. Accordingly, the impedance of the wiring for each of the storage elements 13 (b) to (e) is also equalized, and it is not necessary to install a termination resistance element for adjusting the impedance of the wiring to the semiconductor element 12 (a).
他の領域53,54に配設される記憶素子13(f)〜(i)に対しても、同様の等長配線構成をもって、半導体素子12(a)の対応する端子に接続される。従って、図5に示すように、全ての記憶素子13(b)〜(i)に関して、半導体素子12(a)に対して等長配線とすることができ、終端抵抗素子を省略しても半導体素子12と記憶素子13とを含む半導体装置10を動作させることができる。
The memory elements 13 (f) to (i) disposed in the
図5に示される接続構成にあっては、半導体素子12内の機能ブロックと記憶素子13の(b)〜(e)からなるユニットが一つの単位で動作し、また半導体素子12内の他の機能ブロックと記憶素子13の(f)〜(i)からなるユニットとが一つの単位で動作する。二つのユニットは、それぞれ個別に動作するが、勿論両ユニットが協働する場合もある。
In the connection configuration shown in FIG. 5, the functional block in the
尚、前述の如く、半導体素子12(a)の第2の辺12−2に接する領域52は、第2の辺12−2に近接して平行に延在すると共に、第2の辺12−2を挟む2辺(第1の辺12−1及び第3の辺12−4)のうち、第3の辺12−3の延長線から第1の辺11−1の方向に、第1の辺11−1を越えて延在する。すなわち領域52は、領域51を半導体装置12に関して時計方向に90度回転させた領域に相当する。領域53及び領域54も同様に90度の回転対称を構成する。勿論、これらの領域51〜54について、図6に示すように、時計回り方向に延在させることとしてもよい。
As described above, the
本実施形態によれば、一つの基板上に一つの半導体素子12と複数個(8個)の記憶素子13とを効率的に配置している。一方、当該半導体素子12と複数個の記憶素子13間とを、星型結線をもって形成される等長配線を介して接続することにより、半導体素子12内に終端抵抗を配設する必要を生じない。従って、当該半導体素子の大型化を招くことなく、当該半導体素子12を含む機能的なメモリモジュールとして、より小型化されたメモリシステムとしての半導体装置10を提供することができる。これにより、当該半導体装置10が搭載されるマザーボード等の基板における配線を簡略化することができ、また当該基板の層数を削減することができ、電子機器の基板の設計を簡略化してコスト削減に寄与する。
According to this embodiment, one
また、ロジック素子としての半導体素子12と記憶素子13との間の電気的接続は、基板11内の配線により行われるため、両者の間の配線長は非常に短く、半導体素子11から記憶素子13へのデータの書き込み、或いは読み出しに要するアクセス時間が大幅に短縮される。したがって、高速データ転送が可能となり、処理速度が向上してスループットが大幅に向上する。
In addition, since the electrical connection between the
次に、前期第1の実施形態による半導体装置の構成を、メモリモジュールに適用した例について説明する。当該メモリモジュールにあっては、半導体素子12としてASIC素子を適用し、記憶素子13として、SDRAM(Synchronous DRAM,Synchronous
Dynamic Random Access Memory)を8個適用した。尚、本半導体装置の基板11の平面外形寸法を標準的な47.5mm×47.5mmとし、ASIC素子12の平面外形寸法は13.72mm×13.72mmである。
Next, an example in which the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment is applied to a memory module will be described. In the memory module, an ASIC element is applied as the
Eight Dynamic Random Access Memory) were applied. The planar outer dimension of the
前述の如く、ASIC素子12と複数個の記憶素子13との間を等長配線をもって接続することにより、ASIC素子12内に終端抵抗素子を配設する必要が無くなることから、当該ASIC素子12の小型化が図れ、記憶素子13を配置する領域をより広く設定することができる。
As described above, by connecting the
ここで、SDRAM13の端子配列の概要を図7に示す。 当該SDRAMは平面形状が長方形であって、その外形寸法は、13.8mm×11.3mmである。
Here, an outline of the terminal arrangement of the
同図に示されるように、SDRAM13の端子配列は、アドレス入力端子(A0〜A16)及びコマンド入力端子(/RAS,/CAS,/WE)が、長方形の一方の短辺側に配置され、その他の差動クロック入力端子(CK,/CK)、データ入出力端子(DQ0〜DQ15)、差動データ・ストローブ端子(DQS,/DQS)、書き込みデータ・マスク端子(UDM,LDM)等は反対側の短辺側に配置されている。
As shown in the figure, the terminal arrangement of the
本実施態様にあっては、各メモリ素子13のアドレス入力端子(A0〜A16)及びコマンド入力端子(/RAS,/CAS,ODT,CKE,/CS)に関し、ASIC素子12のアドレス出力端子、コマンド出力端子との間が等長配線により接続される構成とすることで、ASIC素子12内に於いて終端抵抗素子が省略されている。また、本実施形態にあっては、当該SDRAM13は、前記アドレス入力端子(A0〜A16)及びコマンド入力端子(/RAS,/CAS,ODT,CKE,/CS)が設けられた側が、半導体素子12から遠くなるように、基板11上に配置される。
In the present embodiment, the address output terminal and command of the
従って、等長の差動配線が求められる差動クロック入力端子(CK,/CK)、データ入出力端子(DQ0〜DQ15)、差動データ・ストローブ端子(LDQS,/LDQS)、(UDQS,/UDQS)、書き込みデータ・マスク端子(UDM,LDM)等は、アドレス入力端子(A0〜A16)及びコマンド入力端子(/RAS,/CAS,ODT,CKE,/CS)に対して、ASIC素子12に近い側に位置する。
Therefore, differential clock input terminals (CK, / CK), data input / output terminals (DQ0 to DQ15), differential data strobe terminals (LDQS, / LDQS), (UDQS, / UDQS), write data mask terminals (UDM, LDM), etc. are connected to the
このようにSDRAM13の端子配列を考慮して基板11上へ配置することにより、ASIC12とSDRAM13の対応する端子間との配線を、より短い配線長をもって容易に形成することができる。しかも、かかる配置構成によれば、SDRAM13の一方の短辺がASIC素子12の一辺と対向する。従って当該SDRAM13の長辺は、ASIC素子12の前記一辺に対し直角方向に延在する。このため、当該SDRAM13の存在がASIC素子12に対する横方向からの気流の流れを制限する恐れは殆ど無く、ASIC素子12の放熱を妨げるものではない。
Thus, by arranging the terminals of the
以下に、ASIC素子12の所定の端子と、これに対応するSDRAM13の端子との間を電気的に接続する配線の形態について説明する。
Hereinafter, a form of wiring for electrically connecting a predetermined terminal of the
図8は、アドレス入力端子(A0〜A16)及びコマンド入力端子(/RAS,/CAS,ODT,CKE,/CS)に関する配線を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing wiring relating to address input terminals (A0 to A16) and command input terminals (/ RAS, / CAS, ODT, CKE, / CS).
アドレス入力端子(A0〜A16)及びコマンド入力端子(/RAS,/CAS,ODT,CKE,/CS)に関する配線トポロジーは、図9に示すモデルの如くであり、30mm〜35mmの配線長(マンハッタン長)で、各端子までの配線長(マンハッタン長)が等しくなるように星型結線とした。この結果、ASIC素子内への終端抵抗素子の配設は省略される。 The wiring topology related to the address input terminals (A0 to A16) and the command input terminals (/ RAS, / CAS, ODT, CKE, / CS) is like the model shown in FIG. 9, and the wiring length (Manhattan length) of 30 mm to 35 mm. ), A star connection was made so that the wiring length (Manhattan length) to each terminal was equal. As a result, the arrangement of the termination resistance element in the ASIC element is omitted.
かかる配線長で1個のASIC素子と8個のDRAMとを一つの多層基板内の配線により接続し、動作試験を行なった結果、8個のSDRAMを良好に動作させることができた。 As a result of performing an operation test by connecting one ASIC element and eight DRAMs with wirings in one multilayer substrate with such a wiring length, it was possible to operate eight SDRAMs satisfactorily.
データ入出力端子(DQ0〜DQ15)、差動データ・ストローブ端子(LDQS,/LDQS),(UDQS,/UDQS)、書き込みデータ・マスク端子(UDM,LDM)に関する配線を図10に示す。 FIG. 10 shows wiring relating to data input / output terminals (DQ0 to DQ15), differential data strobe terminals (LDQS, / LDQS), (UDQS, / UDQS), and write data mask terminals (UDM, LDM).
データ入出力端子(DQ0〜DQ15)、差動データ・ストローブ端子(LDQS,/LDQS)、(UDQS,/UDQS)書き込みデータ・マスク端子(UDM,LDM)に関する配線トポロジーは、図11に示すモデルの如くであり、5〜30mmの配線長(マンハッタン長)で、DRAM側に終端抵抗素子を設けて配線インピーダンスを調節した。 The wiring topology relating to the data input / output terminals (DQ0 to DQ15), differential data strobe terminals (LDQS, / LDQS), (UDQS, / UDQS) and write data mask terminals (UDM, LDM) is the model shown in FIG. The wiring impedance was adjusted by providing a termination resistance element on the DRAM side with a wiring length (Manhattan length) of 5 to 30 mm.
また、差動クロック入力端子(CK,/CK)に関する配線を図12に示す。差動クロック入力端子(CK,/CK)に関する配線トポロジーは、図13に示すモデルの如くであり、15mm〜25mmの配線長(マンハッタン長)で、差動対の一方に対してASIC素子側に終端抵抗素子を設けて配線インピーダンスが等しくなるように調節した。 Further, FIG. 12 shows wiring relating to the differential clock input terminals (CK, / CK). The wiring topology related to the differential clock input terminals (CK, / CK) is as shown in the model shown in FIG. 13 and has a wiring length (Manhattan length) of 15 mm to 25 mm on the ASIC element side with respect to one of the differential pairs. A terminal resistance element was provided to adjust the wiring impedance to be equal.
一方、半導体装置に搭載される各半導体素子の電源ライン及び接地ラインには、ノイズ低減のためにデカップリングコンデンサと称される容量素子を接続する必要がある。本実施態様にあっては、図4に示すように、基板11の他方の主面(裏面)にあって、前記半導体素子12の直下に位置して設けられた凹部14内に、チップ状の容量素子15A,15Bが配設される。
On the other hand, it is necessary to connect a capacitive element called a decoupling capacitor to the power supply line and the ground line of each semiconductor element mounted on the semiconductor device in order to reduce noise. In this embodiment, as shown in FIG. 4, a chip-like shape is formed in the recess 14 provided on the other main surface (back surface) of the
当該容量素子15は、凹部14内に於いて基板11の表面に導出された半導体素子用電源配線層と接地配線層(いずれも図示せず)との間に接続される。当該容量素子15は、接続される半導体素子及び記憶素子の電極に対してできるだけ短い距離をもって電気的に接続される必要があり、従って当該半導体素子に対してより近い位置に配置することが望ましい。
The
本実施態様に於いては、かかる凹部14の平面寸法を、前記半導体素子12の平面寸法よりも大なる寸法をもって形成している。上述の如く、半導体素子12をASIC素子とした場合、当該ASIC素子の外形寸法が13.72mm×13.72mmであるのに対し、凹部14の開口寸法を20.5mm×20.5mmとしている。
In the present embodiment, the planar dimension of the recess 14 is larger than the planar dimension of the
かかる凹部14内に搭載される複数個の容量素子15は、図14に示されるように、接続される半導体素子により近接するよう、その配置が選択される。即ち、半導体素子12に接続される容量素子15Aは、当該半導体素子12の直下に位置して配置され、一方記憶素子13に対応する容量素子15Bは、容量素子15Aの周囲即ち当該凹部14の開口周縁部の近傍に配設される。容量素子15Aの個数は、半導体素子12の有する機能ブロックの数に対応してその数が決定され、一方容量素子15Bは搭載される記憶素子13の個数に対応して決定される。
As shown in FIG. 14, the arrangement of the plurality of
容量素子15Aは、当該凹部14内にあって且つ半導体素子12の直下に位置することにより、当該半導体素子12との間の距離が小とされ、一方容量素子15Bも当該凹部14内にあって且つ凹部14の開口周縁部に近接して配置されることにより、対応する記憶素子13との間の距離がより小とされている。
The
基板11の厚さに対し、凹部14の深さをより深くすれば、半導体素子12或いは記憶素子13と、容量素子15との間の距離を減じることはできるが、容量素子の高さ(厚さ)、基板11の機械的強度、並びに配線間容量などを考慮して当該凹部14の深さは決定される。かかる凹部14の深さを、収容される容量素子15の高さ(厚さ)よりも大とすることにより、当該容量素子15は基板11の他方の主面(裏面)より突出しない。従って、当該基板11の他方の主面に配設される外部接続端子16の高さを選択する際にも制限を生ぜず、当該外部接続端子16をハンダボールにより構成する際、その寸法(高さ・径)及び配置するピッチの選択に影響を与えない。
If the depth of the recess 14 is made deeper than the thickness of the
次に、本発明の第2の実施形態による半導体装置について説明する。 Next, a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described.
本発明の第2実施形態による半導体装置は、第1実施態様に於ける半導体装置10と同様に、記憶素子13を星型接続により接続するものであるが、半導体素子12に於ける記憶素子接続用端子が4個であって、かかる4個の端子それぞれに記憶素子13を4個接続して構成される。即ち、記憶素子13は計16個が適用され、また当該記憶素子接続用端子は、半導体素子12の4辺それぞれの近傍に配設される。
The semiconductor device according to the second embodiment of the present invention connects the
なお、本実施形態による半導体装置の断面構造は、前記図4に示した断面構造と同様の構成となるため図示することを省略する。 Note that the cross-sectional structure of the semiconductor device according to the present embodiment is the same as the cross-sectional structure shown in FIG.
図15は、16個の記憶素子13を配置する際の領域の構成を示す。基板11上の領域は、前記第1の実施形態と同様に、半導体素子12の周囲に於いて4つの領域51〜54に分割され、各領域内にそれぞれ4個の記憶素子13が配置される。すなわち本実施形態にあっては、n=2であり、22=4個のメモリ素子が各領域に配置され、半導体装置全体の記憶素子13の数は、4×22=16個となっている。
FIG. 15 shows a configuration of a region when 16
本実施形態にあっては、各領域内の4個の記憶素子13は、当該4個の記憶素子13が星型接続されて一つのモジュールとされている。当該モジュールは半導体素子12に設けられた制御端子に接続されて、一つのユニットを構成している。当該制御端子は半導体素子12に於ける機能ブロックに対応して設けられている。従って、本実施態様にあっては、機能プロックとこれに対応する記憶素子とからなるユニットが4個形成されている。これらのユニットとは個別に動作するが、勿論複数のユニットが協働する場合もある。
In the present embodiment, the four
図16は、本実施形態における配線接続構成を模式的に示す。領域51に配設された4個の記憶素子13(b)〜(e)は、星型接続により半導体素子12の一つの端子に対して等長配線をもって接続されている。他の3つの領域52〜54においても同様に4個の記憶素子13は半導体素子12の対応する端子に対して等長配線をもって接続される。
FIG. 16 schematically shows a wiring connection configuration in the present embodiment. The four memory elements 13 (b) to (e) arranged in the
図16に示される接続構成にあっては、半導体素子12内の第一の機能ブロックと記憶素子13の(b)〜(e)からなるユニットが一つの単位で動作し、また半導体素子12内の第二の機能ブロックと記憶素子13の(f)〜(i)からなるユニットとが一つの単位で動作する。また、半導体素子12内の第三の機能ブロックと記憶素子13の(j)〜(m)からなるユニットが一つの単位で動作し、更に半導体素子12内の第四の機能ブロックと記憶素子13の(n)〜(q)からなるユニットとが一つの単位で動作する。4個のユニットは、それぞれ個別に動作するが、勿論複数のユニットが協働する場合もある。なお、各領域51〜54を、図15に示すように半導体素子12を中心に時計回り方向に延在させる構成に限らず、図17に示すように反時計回り方向に延在させることとしてもよい。
In the connection configuration shown in FIG. 16, the unit composed of (b) to (e) of the first functional block in the
このように、一つの基板11上に一つの半導体素子12と複数個(16個)の記憶素子13とを効率的に配置している。一方、当該半導体素子12と複数個(16個)の記憶素子13とを、星型接続をもって形成される等長配線を介して接続することにより、半導体素子12内に終端抵抗素子を配設する必要を生じない。従って、半導体素子12の大型化を招くことなく、当該半導体素子12を含む機能的なメモリモジュールとして、より小型化されたメモリシステムとしての半導体装置10を提供することができる。これにより、当該半導体装置10が搭載されるマザーボード等の基板における配線の簡略化することができ、また当該基板の層数を削減することができ、電子機器の基板の設計を簡略化してコスト削減を図ることができる。
In this way, one
また、ロジック素子としての半導体素子12と記憶素子13との間の電気的接続は、基板11内の配線により行われるため、両者の間の配線長は非常に短く、半導体素子11から記憶素子13へのデータの書き込み、或いは読み出しに要するアクセス時間が大幅に短縮される。したがって、高速データ転送が可能となり、処理速度が向上してスループットが大幅に向上する。
In addition, since the electrical connection between the
なお、本実施形態においても、基板11の他方の周面(裏側)に凹部14を形成し、半導体素子12と記憶素子13の各々に必要なコンデンサ素子15A,15Bを凹部14内に配置する。
Also in this embodiment, the concave portion 14 is formed on the other peripheral surface (back side) of the
また、図15及び図17に示す例では、一つの領域内に4個の記憶素子13を並べて配置したが、互いに対となる2個の記憶素子13を積層して配置することもできる。
In the example shown in FIGS. 15 and 17, four
図18は2個の記憶素子13を積層して配置してなる半導体装置を示す。13Aはかかる半導体素子13の積層体を示す。図18において、前記図4に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 18 shows a semiconductor device in which two
各領域51〜54において、互いに対になる記憶素子13は積層されるため、図19或いは図20に示すように、例えば一つの領域51に於いて、2個の記憶素子13の積層体13Aを、2個並べて搭載した構成となる。なお積層した2個の記憶素子13には、分岐点から等長配線されて接続された共通の端子が設けられている。
Since the
尚、前記図15〜図17、図19,図20に示す実施態様にあっては、基板11の一方の主面上に於ける四つの領域51〜54には、それぞれ4個の記憶素子が配置され、これを一モジュールとして半導体素子12の機能ブロックの一つに接続しているが、図21並びに図22に示されるように、二つのモジュール即ち8個の容量素子を等長配線により接続してこれを半導体素子12の機能ブロックに接続することも勿論かのである。かかる構成によれば、一つの機能ブロックが扱うことのできる記憶素子の数、従って記憶容量が倍増し、当該機能プロックの処理速度が大きく向上して、スループットを大幅に向上することができる。
In the embodiment shown in FIGS. 15 to 17, 19, and 20, four storage elements are respectively provided in the four
このように本発明の実施形態において、記憶素子13全てを等長配線とすることができるのは、基板11の一方の主面に搭載された半導体素子12の周囲において、当該半導体素子12の各辺に平行に延在する4つの領域を設定し、各領域にそれぞれ偶数個(又は2n個)の記憶素子13を配置するという構成としたことによる。
As described above, in the embodiment of the present invention, all the
これにより、各領域内に於いて記憶素子13の対を構成し、対の記憶素子13の間に配線を形成することで、記憶素子13のコマンド端子及びアドレス端子を等長配線で半導体素子12の端子に接続することができ、終端抵抗素子を省略して半導体素子12を小型化することができる。
Thus, a pair of the
さらに、半導体素子12と記憶素子13の各々に必要な容量素子15A,15Bを基板11の裏側に形成した凹部14に収容して配置したため、基板11の表面側に容量素子13を搭載する必要がなくなり、基板11の表面の全領域を半導体素子12及び記憶素子13の搭載のために有効に利用することができる。従って、基板11の平面形状寸法、すなわち半導体装置の外形寸法をより小型化することができる。
Further, since the
また、半導体素子12は基板11に対してフリップチップ実装されるため、当該半導体素子12の背面に放熱板17を取り付けることにより当該半導体素子11に於ける発熱を効率的に放出することができる。
Further, since the
更に、前記半導体素子12、記憶素子13を基板11にフリップチップ実装する際のハンダ材、ならびにハンダボール16用はんだ材として、所謂鉛フリーハンダを適用することに何ら問題は無い。
Further, there is no problem in applying so-called lead-free solder as a solder material when the
以上の如く、本明細書は以下の発明を開示する。 As described above, the present specification discloses the following invention.
(付記1)
基板と、
前記基板の一方の主面に搭載された第一の半導体素子と、
前記基板の一方の主面にあって、前記第一の半導体素子の周囲に搭載された複数個の記憶素子と、
前記基板に配設され、前記第一の半導体素子と前記記憶素子とを電気的に接続する配線とを具備し、
前記第一の半導体素子の周囲に於いて、当該第一の半導体素子の外周辺に平行して設定された仮想領域のそれぞれに、前記記憶素子が2のn乗個(nは1以上の自然数)を単位として配設されてなることを特徴とする半導体装置。
(Appendix 1)
A substrate,
A first semiconductor element mounted on one main surface of the substrate;
A plurality of memory elements mounted on the periphery of the first semiconductor element on one main surface of the substrate;
A wiring disposed on the substrate and electrically connecting the first semiconductor element and the memory element;
Around the first semiconductor element, in each of the virtual regions set in parallel to the outer periphery of the first semiconductor element, the number of storage elements is 2 n (n is a natural number of 1 or more). A semiconductor device characterized by being arranged in units.
(付記2)
付記1記載の半導体装置であって、
前記仮想領域のそれぞれに配設された記憶素子のアドレス端子と前記第一の半導体素子のアドレス制御端子とが互いに等長の配線により接続されてなることを特徴とする半導体装置。
(Appendix 2)
A semiconductor device according to
2. A semiconductor device comprising: an address terminal of a memory element disposed in each of the virtual regions and an address control terminal of the first semiconductor element connected to each other by an equal length wiring.
(付記3)
付記1記載の半導体装置であって、
前記仮想領域のそれぞれに配設された記憶素子のコマンド入力端子と前記第一の半導体素子のコマンド出力端子とが互いに等長の配線により接続されてなることを特徴とする半導体装置。
(Appendix 3)
A semiconductor device according to
A semiconductor device comprising: a command input terminal of a memory element disposed in each of the virtual regions; and a command output terminal of the first semiconductor element connected to each other by an equal length wiring.
(付記4)
付記1乃至3記載の半導体装置であって、
前記記憶素子は、アドレス入力端子、コマンド入力端子が、前記第一の半導体素子から遠い位置に置かれて配設されてなることを特徴とする半導体装置。
(Appendix 4)
The semiconductor device according to
The semiconductor device is characterized in that an address input terminal and a command input terminal are disposed at a position far from the first semiconductor element.
(付記5)
付記1記載の半導体装置であって、
一つの仮想領域内に配設された2のn乗個の記憶素子は、前記第一の半導体素子との間を、互いに等長の配線により接続されてなることを特徴とする半導体装置。
(Appendix 5)
A semiconductor device according to
2. A semiconductor device characterized in that 2 n power storage elements arranged in one virtual region are connected to each other by the same length wiring with the first semiconductor element.
(付記6)
付記1記載の半導体装置であって、
異なる仮想領域に配設された記憶素子は、前記第一の半導体素子との間を、互いに等長の配線により接続されてなることを特徴とする半導体装置。
(Appendix 6)
A semiconductor device according to
Memory devices arranged in different virtual regions are connected to each other by the same length wiring between the first semiconductor elements.
(付記7)
付記1記載の半導体装置であって、
単位となる2のn乗個の記憶素子間に於いて対応するアドレス端子のそれぞれと、前記第一の半導体素子のアドレス制御端子との間が、互いに等長の配線により接続されてなる
ことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 7)
A semiconductor device according to
Each of the corresponding address terminals between 2 n memory elements as a unit and the address control terminal of the first semiconductor element are connected to each other by an equal length wiring. A featured semiconductor device.
(付記8)
付記1記載の半導体装置であって、
単位となる2のn乗個の記憶素子間に於いて対応するコマンド入力端子のそれぞれと、前記第一の半導体素子のコマンド出力端子との間が、互いに等長の配線により接続されてなることを特徴とする半導体装置。
(Appendix 8)
A semiconductor device according to
Each of the corresponding command input terminals between 2 n memory elements as a unit and the command output terminal of the first semiconductor element are connected to each other by equal length wiring. A semiconductor device characterized by the above.
(付記9)
付記1記載の半導体装置であって、
異なる仮想領域に配設された記憶素子間に於いて対応するアドレス端子のそれぞれと、前記第一の半導体素子のアドレス制御端子との間が、互いに等長の配線により接続されてなることを特徴とする半導体装置。
(Appendix 9)
A semiconductor device according to
Each of the corresponding address terminals between the memory elements arranged in different virtual areas and the address control terminal of the first semiconductor element are connected to each other by an equal length wiring. A semiconductor device.
(付記10)
付記1記載の半導体装置であって、
異なる仮想領域に配設された記憶素子間に於いて対応するコマンド入力端子のそれぞれと、前記第一の半導体素子のコマンド出力端子との間が、互いに等長の配線により接続されてなることを特徴とする半導体装置。
(Appendix 10)
A semiconductor device according to
Each of the corresponding command input terminals between the memory elements arranged in different virtual areas and the command output terminal of the first semiconductor element are connected to each other by an equal length wiring. A featured semiconductor device.
(付記11)
基板と、
前記基板の一方の主面に搭載された第一の半導体素子と、
前記基板の一方の主面にあって、前記第一の半導体素子の周囲に搭載された複数個の記憶素子と、
前記基板に配設され、前記第一の半導体素子と前記記憶素子とを電気的に接続する配線とを具備し、
前記基板の他方の主面にあって、前記第一の半導体素子に対応する領域に凹部が配設され、
当該凹部の中央部には前記第一の半導体素子に電気的に接続された複数の第一の容量素子が配設され、
当該第一の容量素子の周囲には前記記憶素子に電気的に接続された複数の第二の容量素子が配設されてなることを特徴とする半導体装置。
(Appendix 11)
A substrate,
A first semiconductor element mounted on one main surface of the substrate;
A plurality of memory elements mounted on the periphery of the first semiconductor element on one main surface of the substrate;
A wiring disposed on the substrate and electrically connecting the first semiconductor element and the memory element;
In the other main surface of the substrate, a recess is disposed in a region corresponding to the first semiconductor element,
A plurality of first capacitive elements that are electrically connected to the first semiconductor element are disposed in the central portion of the recess,
A semiconductor device comprising a plurality of second capacitor elements electrically connected to the memory element around the first capacitor element.
1 半導体素子
2 領域
3 容量素子
4 ヒートスプレッダ
5 ハンダボール
10 半導体装置
11 基板
12 半導体素子
12−1 第1の辺
12−2 第2の辺
12−3 第3の辺
12−4 第4の辺
13 記憶素子
13A 記憶素子13の積層体
14 凹部
15A,15B 容量素子
16 ハンダボール
17 放熱板
18−1,18−2,18−3,18−4 配線
51,52,53,54 基板11上の領域
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基板の一方の主面に搭載された第一の半導体素子と、
前記基板の一方の主面にあって、前記第一の半導体素子の周囲に搭載された複数個の記憶素子と、
前記基板に配設され、前記第一の半導体素子と前記記憶素子とを電気的に接続する配線とを具備し、
前記第一の半導体素子の周囲に於いて、当該第一の半導体素子の外周4辺の外側で各辺に平行して設定された4つの仮想領域のそれぞれに、前記記憶素子が2のn乗個(nは1以上の自然数)ずつ配設され、
前記基板の他方の主面にあって、前記第一の半導体素子に対応する領域に凹部が配設され、
当該凹部の中央部には前記第一の半導体素子に電気的に接続された複数の第一の容量素子が配設され、
当該第一の容量素子の周囲には前記記憶素子に電気的に接続された複数の第二の容量素子が配設されてなることを特徴とする半導体装置。 A substrate,
A first semiconductor element mounted on one main surface of the substrate;
A plurality of memory elements mounted on the periphery of the first semiconductor element on one main surface of the substrate;
A wiring disposed on the substrate and electrically connecting the first semiconductor element and the memory element;
Around the first semiconductor element, each of the four virtual regions set in parallel to each side outside the four outer sides of the first semiconductor element has the memory element having a power of 2 n. Each (n is a natural number of 1 or more) ,
In the other main surface of the substrate, a recess is disposed in a region corresponding to the first semiconductor element,
A plurality of first capacitive elements that are electrically connected to the first semiconductor element are disposed in the central portion of the recess,
A semiconductor device comprising a plurality of second capacitor elements electrically connected to the memory element around the first capacitor element .
前記仮想領域のそれぞれに配設された記憶素子のアドレス端子と前記第一の半導体素子のアドレス制御端子とが互いに等長の配線により接続されてなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
2. A semiconductor device comprising: an address terminal of a memory element disposed in each of the virtual regions and an address control terminal of the first semiconductor element connected to each other by an equal length wiring.
前記仮想領域のそれぞれに配設された記憶素子のコマンド入力端子と前記第一の半導体素子のコマンド出力端子とが互いに等長の配線により接続されてなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device comprising: a command input terminal of a memory element disposed in each of the virtual regions; and a command output terminal of the first semiconductor element connected to each other by an equal length wiring.
前記記憶素子は、アドレス入力端子、コマンド入力端子が、前記第一の半導体素子から遠い位置に置かれて配設されてなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein
The semiconductor device is characterized in that an address input terminal and a command input terminal are disposed at a position far from the first semiconductor element.
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JP4734282B2 (en) * | 2007-04-23 | 2011-07-27 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor chip and semiconductor device |
JP5497266B2 (en) * | 2008-01-31 | 2014-05-21 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル | Semiconductor module, substrate and wiring method |
US8502390B2 (en) * | 2011-07-12 | 2013-08-06 | Tessera, Inc. | De-skewed multi-die packages |
US8823165B2 (en) | 2011-07-12 | 2014-09-02 | Invensas Corporation | Memory module in a package |
US8659143B2 (en) | 2011-10-03 | 2014-02-25 | Invensas Corporation | Stub minimization for wirebond assemblies without windows |
US8659141B2 (en) | 2011-10-03 | 2014-02-25 | Invensas Corporation | Stub minimization using duplicate sets of terminals for wirebond assemblies without windows |
US8525327B2 (en) | 2011-10-03 | 2013-09-03 | Invensas Corporation | Stub minimization for assemblies without wirebonds to package substrate |
EP2769409A1 (en) | 2011-10-03 | 2014-08-27 | Invensas Corporation | Stub minimization for multi-die wirebond assemblies with orthogonal windows |
US8436477B2 (en) | 2011-10-03 | 2013-05-07 | Invensas Corporation | Stub minimization using duplicate sets of signal terminals in assemblies without wirebonds to package substrate |
WO2014097916A1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル | Semiconductor device |
US9691437B2 (en) | 2014-09-25 | 2017-06-27 | Invensas Corporation | Compact microelectronic assembly having reduced spacing between controller and memory packages |
US9484080B1 (en) | 2015-11-09 | 2016-11-01 | Invensas Corporation | High-bandwidth memory application with controlled impedance loading |
US10037946B2 (en) | 2016-02-05 | 2018-07-31 | Dyi-chung Hu | Package structure having embedded bonding film and manufacturing method thereof |
US9806044B2 (en) * | 2016-02-05 | 2017-10-31 | Dyi-chung Hu | Bonding film for signal communication between central chip and peripheral chips and fabricating method thereof |
US9679613B1 (en) | 2016-05-06 | 2017-06-13 | Invensas Corporation | TFD I/O partition for high-speed, high-density applications |
JP7061949B2 (en) * | 2018-10-24 | 2022-05-02 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58166755A (en) * | 1982-03-29 | 1983-10-01 | Hitachi Ltd | Circuit assembly |
JPS61112362A (en) * | 1984-11-07 | 1986-05-30 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
JPH01157115A (en) * | 1987-12-14 | 1989-06-20 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
JPH0424957A (en) * | 1990-05-15 | 1992-01-28 | Sharp Corp | Manufacture of microcomputer device |
JPH05267561A (en) * | 1992-03-21 | 1993-10-15 | Ibiden Co Ltd | Board for mounting electronic component for high speed processing |
JPH11214638A (en) * | 1998-01-29 | 1999-08-06 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor memory |
JP2001177046A (en) * | 1999-12-21 | 2001-06-29 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2001203315A (en) * | 1999-11-29 | 2001-07-27 | Lucent Technol Inc | Cluster packaging of ic chip for multi-chip package |
JP2002025250A (en) * | 2000-07-03 | 2002-01-25 | Hitachi Ltd | Semiconductor storage device |
JP2003179199A (en) * | 2001-10-02 | 2003-06-27 | Sony Computer Entertainment Inc | Semiconductor device, semiconductor package, electronic device, and environment-constructing method for information processing |
WO2005091367A1 (en) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Renesas Technology Corp. | Electronic circuit, semiconductor device, and mounting board |
JP2005340724A (en) * | 2004-05-31 | 2005-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor integrated circuit |
-
2005
- 2005-04-26 JP JP2005128703A patent/JP4707446B2/en active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58166755A (en) * | 1982-03-29 | 1983-10-01 | Hitachi Ltd | Circuit assembly |
JPS61112362A (en) * | 1984-11-07 | 1986-05-30 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
JPH01157115A (en) * | 1987-12-14 | 1989-06-20 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
JPH0424957A (en) * | 1990-05-15 | 1992-01-28 | Sharp Corp | Manufacture of microcomputer device |
JPH05267561A (en) * | 1992-03-21 | 1993-10-15 | Ibiden Co Ltd | Board for mounting electronic component for high speed processing |
JPH11214638A (en) * | 1998-01-29 | 1999-08-06 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor memory |
JP2001203315A (en) * | 1999-11-29 | 2001-07-27 | Lucent Technol Inc | Cluster packaging of ic chip for multi-chip package |
JP2001177046A (en) * | 1999-12-21 | 2001-06-29 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2002025250A (en) * | 2000-07-03 | 2002-01-25 | Hitachi Ltd | Semiconductor storage device |
JP2003179199A (en) * | 2001-10-02 | 2003-06-27 | Sony Computer Entertainment Inc | Semiconductor device, semiconductor package, electronic device, and environment-constructing method for information processing |
WO2005091367A1 (en) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Renesas Technology Corp. | Electronic circuit, semiconductor device, and mounting board |
JP2005340724A (en) * | 2004-05-31 | 2005-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor integrated circuit |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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