JP5412992B2 - 集積回路装置及びデータ伝送システム - Google Patents

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Description

本発明は、外部とのインターフェース接続のためのI/Oセルを有する集積回路装置、及びこの装置によるデータ伝送システムに関する。
メモリインターフェースにおいて、伝送源である入出力(I/O)セルから発せられる信号は、パッケージ内部を介して、プリント基板を伝播し相手側のデバイスに到達する。例えば、DDR2−800Mbpsのデータ転送では、データとデータストローブ信号との間の理想状態でのタイミングウィンドウは、セットアップ/ホールドの片側で2500ps/4=625psになる。集積回路装置内部のスキュー及びI/Oセルの同時スイッチング出力(SSO)ノイズから発生する成分に起因して、仮に、チップ内部で150ps及びSSOで75psの遅延変動が発生するとする。この場合に、625−150−75=400psが集積回路装置のDIE内部(シリコン)の実力値である。パッケージ及びプリント基板を通る伝送過程で更なるスキューが生じないならば、400ps−(マイナス)DRAM(Dynamic Random Access Memory)スペック=150psのマージンが残ることとなる。しかしながら、実際のパッケージ内部及びプリント基板の配線では、パッケージ内部のボンディングワイヤによる波形乱れ及び/又は隣接配線間のクロストークの影響により、この150psのマージンを保つことは困難である。結果として、実設計上では、相手側のデバイスに到達するデータのウィンドウマージンは数ps〜数十psと小さくなる。
チップ内部及びSSOの各々での遅延変動の上記値は仮の値であり、チップ内部のばらつきにより発生するスキューは、実際には、集積回路装置のテクノロジーの進展とともに大きくなる。更に、I/Oセルの同時スイッチングに伴う電源及び/又はグランドの電位変動もI/Oセルの遅延変動として現れる。この背景として、第1に、DDR2の出現により、DDR(Double Data Rate)−SDRAM(Synchronous DRAM)のデータレートが上がっていることがある。第2に、市場におけるコスト競争のために電源パッドの削減、電源ボール数の削減、並びにパッケージ及びプリント基板の層数の削減が求められることがある。
図1は、パッケージ及びプリント基板を介するシングル伝送の典型的なシステム図である。集積回路装置100は、プリント基板の単一の伝送路300を介して外部負荷200へ接続されている。集積回路装置100は、DIE内部でI/Oセル110を有し、更に、パッケージ(PKG)でボンディングワイヤ120及びインターポーザ配線130を有する。集積回路装置100は外部端子140を有し、この外部端子140によりプリント基板の伝送路300へ接続されている。外部負荷200は、例えば、DDR2−SDRAMでありうる。外部負荷200は、プリント基板の伝送路300に接続される外部端子240を有する。外部負荷200の内部で、この外部端子240は、PKG等価回路220を介してSDRAM210の入力に接続されている。外部端子240は、更に、外部負荷200の内部で、終端抵抗230を介して所定の電圧に接続されている。プリント基板の伝送路300にはダンピング抵抗400が存在する。
I/Oセル110は、外部とのインターフェース接続のために設けられており、集積回路装置100の出力信号を増幅し及びバッファリングする。I/Oセル110で増幅され及びバッファリングされた出力信号は、ボンディングワイヤ120及びインターポーザ配線130を介して集積回路装置100の外部へ出力される。信号は、外部端子140に接続されている伝送路300を通って外部負荷200の外部端子240に至る。
図2は、パッケージ及びプリント基板を介するパラレル伝送の典型的なシステム図である。集積回路装置1000は、プリント基板の少なくとも3本の伝送路3100〜3300を介して外部負荷2000へ接続されている。集積回路装置1000は、DIE内部で少なくとも3つのI/Oセル1110〜1130を有し、更に、パッケージでボンディングワイヤ1210〜1230及びインターポーザ配線1310〜1330を有する。I/Oセル1110〜1130、ボンディングワイヤ1210〜1230及びインターポーザ配線1310〜1330は各々、伝送路ごとに設けられている。集積回路装置1000は、伝送路ごとに設けられている外部端子1410〜1430を更に有し、これらの外部端子1410〜1430によりプリント基板の伝送路3100〜3300の各々に接続されている。外部負荷2000は、例えば、DDR2−SDRAMでありうる。外部負荷2000は、伝送路ごとに設けられている外部端子2410〜2430を有し、これらの外部端子2410〜2430によりプリント基板の伝送路3100〜3300の各々に接続されている。外部負荷2000の内部で、これらの外部端子2410〜2430は各々、PKG等価回路2210〜2230を介してSDRAM2110〜2130の入力に接続されている。外部端子2410〜2430の各々は、更に、外部負荷2000の内部で、各々の終端抵抗2310〜2330を介して所定の電圧に接続されている。プリント基板の伝送路3100〜3300の各々にはダンピング抵抗4100〜4300が存在する。
I/Oセル1110、1120及び1130は、各々、外部とのインターフェース接続のために設けられており、集積回路装置1000の出力信号を増幅し及びバッファリングする。例えば、1つのI/Oセル1110で増幅され及びバッファリングされた出力信号は、対応するボンディングワイヤ1210及びインターポーザ配線1310を介して集積回路装置1000の外部へ出力される。信号は、対応する外部端子1410に接続されている伝送路3100を通って外部負荷2000の外部端子2410に至る。このように第1のI/Oセル1110から外部負荷2000の第1の外部端子2410へ至る伝送経路を「第1の伝送路」と呼ぶこととする。同じく、例えば、1つのI/Oセル1120で増幅され及びバッファリングされた出力信号は、対応するボンディングワイヤ1220、インターポーザ配線1320及び伝送路3200を通って外部負荷2000の外部端子2420に至る。このように第2のI/Oセル1120から外部負荷2000の第2の外部端子2420へ至る伝送経路を「第2の伝送路」と呼ぶこととする。同じく、例えば、1つのI/Oセル1130で増幅され及びバッファリングされた出力信号は、対応するボンディングワイヤ1230、インターポーザ配線1330及び伝送路3300を通って外部負荷2000の外部端子2430に至る。このように第3のI/Oセル1130から外部負荷2000の第3の外部端子2430へ至る伝送経路を「第3の伝送路」と呼ぶこととする。第1、第2及び第3の伝送路は並走しており、このように並走する伝送路による信号伝送は、一般に「パラレル伝送」と呼ばれている。
特開2002−9605号公報
パラレル伝送では、図2に破線矢印で示されるように、真ん中の第2の伝送路を通った信号を負荷側の外部端子2420で観測する場合に、両隣の伝送路に対して、集積回路装置1000内部のパッケージ、及びプリント基板の配線でクロストークが生ずる。このクロストークには相互誘導及び誘電カップリングが含まれる。パラレル伝送では、クロストークの発生により信号伝播遅延が大きくなるという問題がある。
実際のI/Oセルでのスイッチングには、このようなクロストークの影響に加えて、ISI(Inter-Symbol Interference)の影響及びSSOノイズの影響が複合的に重畳される。しかし、DDR2−800Mbps以上の高速データレート設計では、チップ内部の電源I/Oセル及びグランドI/Oセルを潤沢に配置し、SSO及びISIの影響を最小限に抑制する努力がなされている。よって、信号伝播遅延においては、ISIの影響及びSSOの影響よりもクロストークを低減することが課題となっている。
一般に、プリント基板は、パッケージに比べて伝送線路の長さは長いが、バスピッチはパッケージよりも広く取ることが可能である。従って、プリント基板では、クロストークの発生を防ぐために、インピーダンス整合、バスピッチの確保及びミランダ(スネーク)配線等の遅延設計が採用されている。
一方、パッケージは、テクノロジーの進展に伴ってチップサイズが縮小される一方で、ボールピッチを広く保たなければならないので、ボンディングワイヤ及びインターポーザ配線を長くする必要がある。そのため、ボンディングワイヤ及びインターポーザ配線の部分は狭ピッチで且つ並走距離が長いものとなり、クロストークの主たる寄与要因となりうる。パッケージ内部でクロストークを打ち消すために、配線をシャッフルすること、スタブを作り込むこと、並びに容量性ビア及び誘導性ビアを適切に配置してインピーダンスを制御すること等が考えられている。しかし、これらの案は、コスト増加にしか結びつかず、更には、パッケージ設計に強いられる設計ルールの複雑化により設計が困難である。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、伝送路間のクロストークによる信号伝播遅延を改善可能な集積回路装置、及びこの装置によるデータ伝送システムを提供することを目的とする。
一実施形態によれば、外部とインターフェース接続する複数のI/Oセルを有する集積回路装置であって、前記I/Oセルの各々へ入力されるデータ信号の間の位相関係を検出し、該位相関係に基づく制御信号を生成する制御信号生成部と、該制御信号生成部で生成される制御信号に応答して、前記I/Oセルのスイッチング駆動を制御するスイッチング駆動制御部とを有する集積回路装置が提供される。
本開示の集積回路装置によれば、伝送路間のクロストークによる信号伝播遅延を改善することが可能である。
パッケージ及びプリント基板を介するシングル伝送の典型的なシステム図である。 パッケージ及びプリント基板を介するパラレル伝送の典型的なシステム図である。 パラレル伝送の場合に観測されるアイパターンを示す。 パラレル伝送における伝送路間の位相関係の定義を示す。 DDR−SDRAMについてデータ信号及びデータストローブ信号の各々の波形伝送を重ね合わせたアイパターンを示す。 シミュレーションによる信号アイパターンの評価のための入力信号パターンを表す。 様々な伝送モードにおけるパラレル伝送路の等価回路を表す。 パッケージのボンディングワイヤ及びインターポーザ配線並びにプリント基板の各々での等価インピーダンスと伝播遅延との間の関係についてのシミュレーション結果を示す。 一般的なI/Oセル内部の回路構造を示す。 一実施形態に従うI/Oセル内部の回路構造を示す。 DDR2−800Mbpsの回路についてトランジスタのゲート幅と書込側の交流特性マージンとの間の関係を示す。 一実施形態に従う集積回路装置のインターフェース部分の構成を表す概略図である。 一実施形態に従う制御信号生成回路の構成を表す概略図である。 図13の制御信号生成回路が8ビットデータ出力可能な集積回路装置に組み込まれる場合の構造を示す。 別の実施形態に従う制御信号生成回路の構成を表す概略図である。 図15の制御信号生成回路が8ビットデータ出力可能な集積回路装置に組み込まれる場合の構造を示す。 実施例1に従うI/Oセルのレベル変換器の詳細な回路構造を示す。 実施例1に従うI/Oセルのプリバッファの詳細な回路構造を示す。 実施例1が適用される場合についてシミュレーションで得られるパターンアイを示す。 実施例1に従うI/Oセルの各部の波形を示す。 実施例2に従うI/Oセルのファイナルバッファの詳細な回路構造を示す。 実施例3に従うI/Oセルのプリバッファの詳細な回路構造を示す。 実施例1及び実施例3についてトランジスタのゲート幅とアイ開口との関係を示す。 DDR2−SDRAMのデータレートとデータウィンドウ幅との関係を示す。
本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して説明する。
図3には、パラレル伝送の場合に観測されるアイパターンが示されている。図3の波形は、例えば図2のようなパラレル伝送回路において、真ん中の第2の伝送路を通った信号を対応する負荷側の外部端子で観測したものである。実線で表される第1のアイパターンP10は、第2の伝送路の両隣の第1及び第3の伝送路を通る信号の位相がいずれも第2の伝送路を通る信号の位相と同相である場合に観測されたものである。破線で表される第2のアイパターンP11は、第2の伝送路の両隣の第1及び第3の伝送路を通る信号の位相がいずれも第2の伝送路を通る信号の位相に対して逆相である場合に観測されたものである。図3から明らかであるように、同相の場合に観測された第1のアイパターンP10は、逆相の場合に観測された第2のアイパターンP11に比べて、時間軸上遅い側にずれている。このように、パラレル伝送路を通る信号間の位相関係により生ずる時間ずれ、すなわち、一般に「スキュー」が存在する。
ここで、パラレル伝送における伝送路間の位相関係を図4に示されるように定義する。図4(a)は、対象の伝送路を通る信号に対してその両隣の伝送路を通る信号の位相が同相である場合のスイッチングパターンである。このようなスイッチングパターンを「EVENパターン」又は「同相遷移」と呼ぶこととする。また、一般に、隣接する伝送路を通る信号からのクロストークの影響を受ける信号は「ヴィクティム(Victim)」と呼ばれ、一方、クロストークの影響を及ぼす側の信号は「アグレッサ(Aggressor)」と呼ばれる。図4(b)は、真ん中の伝送路を通るヴィクティム信号に対してその両隣の伝送路を通るアグレッサ信号の位相が逆相である場合のスイッチングパターンである。このようなスイッチングパターンを「ODDパターン」又は「逆相遷移」と呼ぶこととする。
図3を参照して記載されたように、EVENパターンとODDパターンとの間ではスキューが生ずる。DDR(2)−SDRAMを例として、スキューにより生ずる問題について記載する。
DDR−SDRAMは、データ信号の位相が、送受信間のタイミングを調整するためのデータストローブ信号の位相と4分の1サイクルずれていることから、データ信号のアイパターンの中央付近にデータストローブ信号のクロスポイントがあるよう設計される。ここで、「クロスポイント」とは、差動信号のポジティブ及びネガティブの交点である。
図5は、DDR−SDRAMについてデータ信号及びデータストローブ信号の各々の波形伝送を重ね合わせたアイパターンを示す。実線で表される第1のアイパターンP20は、データ信号の波形である。破線でクロスポイントの部分のみが表される第2のアイパターンP21は、データストローブ信号の波形である。データ信号及びデータストローブ信号のいずれのアイパターンにおいても、スキューの発生が確認され得る。
セットアップを考えると、データストローブ信号のクロスポイントの最も早いポイントCから、データ信号のアイパターンのアイの内側のポイントA及びBがタイミング上最悪の場合に相当する。また、ホールドを考えると、データストローブ信号のクロスポイントの最も遅いポイントDから、データ信号のアイパターンのアイの内側のポイントE及びFがタイミング上最悪の場合に相当する。ポイントA及びEは、データ信号が、負荷(例えば、SDRAM。)の仕様によって定まるHigh閾値をとる点であり、ポイントB及びFは、データ信号が、負荷の仕様によって定めるLow閾値をとる点である。
スキューが大きくなるとアイの開口が狭まり、ポイントA、B、E及びFはより内側に位置することとなる。その結果、セットアップ及びホールドの識別余裕は小さくなる。よって、スキューは可能な限り小さいことが望ましい。
図6は、シミュレーションによる信号アイパターンの評価のための入力信号パターンを表す。シミュレーションによる経験則によれば、次の3種類のパターンの組み合わせによりおおよそのアイ形状を予想することが可能である。
(1)ヴィクティム信号とアグレッサ信号の0/1遷移を最大周波数で規則的にトグルする(図6中、パターン列310)。
(2)ヴィクティム信号の0/1遷移に対しアグレッサ信号の0/1遷移を逆相で発生させ、最大周波数で規則的にトグルする(図6中、パターン列320)。
(3)ヴィクティム信号を0/1遷移させている中で、アグレッサ信号がLow及びHighから稀にトグルする(図6中、パターン列330)。
このような入力信号を用いてシミュレーションを行うことで、以下で記載する実施形態についてアイパターンの評価を行うことが可能である。
次に、クロストークの影響による伝播遅延(スキュー)とパラレル伝送路の等価インピーダンスとの関係について記載する。図7は、様々な伝送モードにおけるパラレル伝送路の等価回路を表す。ヴィクティム信号を伝送する第2の伝送路とその両隣の第1及び第3の伝送路との組である3本の並走するパラレル伝送路を考えた場合に、EVENパターン及びODDパターンの組み合わせにより8種類の伝送モードが存在する。
図7(a)には、パラレル伝送路のうち真ん中の第2の伝送路を通るヴィクティム信号のみがアクティブであって、両隣の第1及び第3の伝送路はいずれも固定電位にある場合の等価回路が示されている。図7(a)に表されるような場合を「VictimOnlyモード」と呼ぶこととする。このモードで、第2の伝送路には電流Iが流れるが、第1及び第3の伝送路には電流は流れない。そのため、第1及び第3の伝送路の自己インダクタンスL11及びL33は無視することができる。第2の伝送路の遠端は容量C2gで終端されており、その容量の両端にある電位はVであるとする。電位V及び電流Iは、各々、以下:
=L22×(dI/dt)
=(C2g+C12+C23)×(dV/dt)
のように表される。ここで、C12は第1の伝送路と第2の伝送路との間に存在する寄生容量であり、C23は第2の伝送路と第3の伝送路との間に存在する寄生容量である。従って、第2の伝送路の等価インピーダンスZは:
=V/I=√{L22/(C2g+C12+C23)}
と求められる。これより、VictimOnlyモードでの伝播遅延Tは:
=√{L22×(C2g+C12+C23)}
となる。
図7(b)には、パラレル伝送路を通る全ての信号がアクティブであるが、第1又は第3の伝送路(本例では、第3の伝送路)を介して伝送される1つのアグレッサ信号が逆相である場合の等価回路が示されている。図7(b)に表されるような場合を「ODD_EVENモード」と呼ぶこととする。第1の伝送路及び第2の伝送路には、それらを介して伝送される信号が同相であることから、同じ方向に電流Iが流れる。一方、第3の伝送路には、第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号に対して逆相であるアグレッサ信号が伝送されることから、逆方向に−Iが流れる。このモードにおいて、電位V及び電流Iは、各々、以下:
=(L22+L12−L23)×(dI/dt)
=(C2g+2C23)×(dV/dt)
のように表される。ここで、L12は第1の伝送路と第2の伝送路との間の相互インダクタンスであり、L23は第2の伝送路と第3の伝送路との間の相互インダクタンスである。パラレル伝送路が対称構造であるとすると、L12=L23である。従って、第2の伝送路の等価インピーダンスZODD_EVENは:
ODD_EVEN=√{L22/(C2g+2C23)}=Z
と求められる。これより、ODD_EVENモードでの伝播遅延TODD_EVENは:
ODD_EVEN=√{L22×(C2g+2C23)}=T
となる。このように、ODD_EVENモードでの等価インピーダンスZODD_EVEN及び伝播遅延TODD_EVENは、各々、パラレル伝送路が対称構造である場合に、VictimOnlyモードでの等価インピーダンスZ及び伝播遅延Tに等しい。これは、相互インダクタンスL12及びL23が相殺し合うことによる。
図7(c)には、パラレル伝送路を通る全ての信号がアクティブであるが、両隣の第1及び第3の伝送路を介して伝送されるアグレッサ信号がいずれも逆相である場合の等価回路が示されている。図7(c)に表されるような場合を「ODDモード」と呼ぶこととする。ヴィクティム信号が伝送される真ん中の第2の伝送路には電流Iが流れる。一方、第1及び第3の伝送路には、第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号に対して逆相であるアグレッサ信号が伝送されることから、逆方向に−Iが流れる。このモードにおいて、電位V及び電流Iは、各々、以下:
=(L22−L12−L23)×(dI/dt)
=(C2g+2C12+2C23)×(dV/dt)
のように表される。従って、第2の伝送路の等価インピーダンスZODDは:
ODD=√{(L22−L12−L23)/(C2g+2C12+2C23)}
と求められる。ZODDは、VictimOnlyモードでの等価インピーダンスZに対して、誘導成分が自己成分L22から相互成分L12及びL23が減じられることで小さくなり、容量成分が終端容量C2gに隣接容量C12及びC23がミラー結合されることで大きくなる。従って、ZODDは、VictimOnlyモードでの等価インピーダンスZより小さい。また、ODDモードでの伝播遅延TODDは:
ODD=√{(L22−L12−L23)×(C2g+2C12+2C23)}
となる。
図7(d)には、パラレル伝送路を通る全ての信号がアクティブであって且つ同相である場合の等価回路が示されている。図7(d)に表されるような場合を「EVENモード」と呼ぶこととする。ヴィクティム信号が伝送される真ん中の第2の伝送路及びその両端の第1及び第3の伝送路のいずれにも同じ方向に電流Iが流れる。このモードにおいて、電位V及び電流Iは、各々、以下:
=(L22+L12+L23)×(dI/dt)
=C2g×(dV/dt)
のように表される。従って、第2の伝送路の等価インピーダンスZEVENは:
EVEN=√{(L22+L12+L23)/C2g
と求められる。ZEVENは、VictimOnlyモードでの等価インピーダンスZに対して、誘導成分が自己成分L22に相互成分L12及びL23が加えられることで大きくなり、容量成分が終端容量C2gのみであるから小さくなる。従って、ZEVENは、VictimOnlyモードでの等価インピーダンスZより大きい。また、EVENモードでの伝播遅延TEVENは:
EVEN=√{(L22+L12+L23)×C2g
となる。
図7(e)〜(h)には、パラレル伝送路のうち真ん中の第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号及び隣接するいずれか一方の伝送路を通るアグレッサ信号はアクティブであるが、隣接する他の伝送路は固定電位にある場合の等価回路が示されている。以下、これらの等価回路について、図7(a)〜(d)に表された等価回路と同様に具体的に記載する。
図7(e)には、真ん中の第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号に対して逆相であるアグレッサ信号が第1の伝送路を介して伝送される場合の等価回路が示されている。図7(e)に表されるような場合を「1−2ODDモード」と呼ぶこととする。第1の伝送路には、第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号に対して逆相であるアグレッサ信号が伝送されることから、第2の伝送路を流れる電流とは逆方向に−Iが流れる。このモードにおいて、電位V及び電流Iは、各々、以下:
=(L22−L12)×(dI/dt)
=(C2g+2C12+C23)×(dV/dt)
のように表される。従って、第2の伝送路の等価インピーダンスZ12ODDは:
12ODD=√{(L22−L12)/(C2g+2C12+C23)}
と求められる。この等価インピーダンスZ12ODDは、ODDモードでの等価インピーダンスZODDより大きく、VictimOnlyモードでの等価インピーダンスZより小さい。また、1−2ODDモードでの伝播遅延T12ODDは:
12ODD=√{(L22−L12)×(C2g+2C12+C23)}
となる。
図7(f)には、真ん中の第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号と同相であるアグレッサ信号が第1の伝送路を介して伝送される場合の等価回路が示されている。図7(f)に表されるような場合を「1−2EVENモード」と呼ぶこととする。第1の伝送路には、第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号と同相であるアグレッサ信号が伝送されることから、第2の伝送路を流れる電流と同じ方向にIが流れる。このモードにおいて、電位V及び電流Iは、各々、以下:
=(L22+L12)×(dI/dt)
=(C2g+C23)×(dV/dt)
のように表される。従って、第2の伝送路の等価インピーダンスZ12EVENは:
12EVEN=√{(L22+L12)/(C2g+C23)}
と求められる。この等価インピーダンスZ12EVENは、EVENモードでの等価インピーダンスZEVENより小さく、VictimOnlyモードでの等価インピーダンスZより大きい。また、1−2EVENモードでの伝播遅延T12EVENは:
12EVEN=√{(L22+L12)×(C2g+C23)}
となる。
図7(g)には、真ん中の第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号に対して逆相であるアグレッサ信号が第3の伝送路を介して伝送される場合の等価回路が示されている。図7(g)に表されるような場合を「2−3ODDモード」と呼ぶこととする。第3の伝送路には、第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号に対して逆相であるアグレッサ信号が伝送されることから、第2の伝送路を流れる電流とは逆方向に−Iが流れる。このモードにおいて、電位V及び電流Iは、各々、以下:
=(L22−L23)×(dI/dt)
=(C2g+C12+2C23)×(dV/dt)
のように表される。従って、第2の伝送路の等価インピーダンスZ23ODDは:
23ODD=√{(L22−L23)/(C2g+C12+2C23)}
と求められる。この等価インピーダンスZ23ODDは、ODDモードでの等価インピーダンスZODDより大きく、VictimOnlyモードでの等価インピーダンスZより小さい。また、2−3ODDモードでの伝播遅延T23ODDは:
23ODD=√{(L22−L23)×(C2g+C12+2C23)}
となる。パラレル伝送路が対称構造であるならば、この2−3ODDモードでの等価インピーダンスZ23ODD及び伝播遅延T23ODDは各々、1−2ODDモードでの等価インピーダンス12ODD及び伝播遅延T12ODDと等しくなる。
図7(h)には、真ん中の第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号と同相であるアグレッサ信号が第3の伝送路を介して伝送される場合の等価回路が示されている。図7(h)に表されるような場合を「2−3EVENモード」と呼ぶこととする。第3の伝送路には、第2の伝送路を介して伝送されるヴィクティム信号と同相であるアグレッサ信号が伝送されることから、第2の伝送路を流れる電流と同じ方向にIが流れる。このモードにおいて、電位V及び電流Iは、各々、以下:
=(L22+L23)×(dI/dt)
=(C2g+C12)×(dV/dt)
のように表される。従って、第2の伝送路の等価インピーダンスZ23EVENは:
23EVEN=√{(L22+L23)/(C2g+C12)}
と求められる。この等価インピーダンスZ23EVENは、EVENモードでの等価インピーダンスZEVENより小さく、VictimOnlyモードでの等価インピーダンスZより大きい。また、2−3EVENモードでの伝播遅延T23EVENは:
23EVEN=√{(L22+L23)×(C2g+C12)}
となる。パラレル伝送路が対称構造であるならば、2−3EVENモードでの等価インピーダンスZ23EVEN及び伝播遅延T23EVENは、1−2EVENモードでの等価インピーダンスZ12EVEN及び伝播遅延T12EVENと等しくなる。
上記の各伝送モードでの等価インピーダンスの間の関係は以下のようになる:
EVEN>T12EVEN=T23EVEN>Z>Z12ODD=Z23ODD>ZODD
以上得られた様々な伝送モードにおける伝送路の等価インピーダンス及び伝播遅延の式を用いて、パッケージのボンディングワイヤ及びインターポーザ配線並びにプリント基板の各々での等価インピーダンスと伝播遅延との間の関係をシミュレーションにより求めた。このシミュレーションの結果が図8に示されている。
図8のグラフで、横軸は等価インピーダンス(単位オーム(Ω))を表し、縦軸はVictimOnlyモードでの伝播遅延T=0に対する遅延差(単位ナノ秒(ns))を表す。遅延差が負である場合は、基準であるVictimOnlyモードでの伝播遅延Tよりも速いことを示し、遅延差が正である場合は、基準であるVictimOnlyモードでの伝播遅延Tよりも遅いことを示す。
図8から明らかなように、いずれの伝送モードにおいても、等価インピーダンスは、プリント基板、次いでインターポーザ配線、最後にボンディングワイヤの順に大きくなっている。また、伝送モード間での等価インピーダンスの差もプリント基板、次いでインターポーザ配線、最後にボンディングワイヤの順に大きくなっている。これは、プリント基板に比べインターポーザ配線ではピッチが狭く、相互誘導が大きいこと、そして、インターポーザ配線に比べボンディングワイヤではリターン面までの距離が遠く、相互誘導が大きいことに因る。更に、図8から明らかなように、パッケージのボンディングワイヤ及びインターポーザ配線並びにプリント基板の各伝送形態に共通して、各伝送モードでの伝播遅延の間の関係は、以下のようになっている:
EVEN>T12EVEN=T23EVEN>T>T12ODD=T23ODD>TODD
図8のグラフでは、伝播遅延はVictimOnlyモードでの伝播遅延Tに対する相対値(すなわち、遅延差。)で表されている。実際に得られた値によれば、パッケージのボンディングワイヤ及びインターポーザ配線並びにプリント基板の各伝送形態におけるEVENモードとODDモードとの間の伝播遅延の差は以下のようになる:
・ボンディングワイヤ 20ps/mm
・インターポーザ配線 5ps/mm
・プリント基板 2ps/mm
このように、単位長さ当たりのEVEN−ODDモード間遅延差は、圧倒的にボンディングワイヤの寄与が大きい。この事実を鑑みて、特に伝播遅延が著しいEVENモードでクロストークの影響を補償する集積回路装置が必要とされる。
図9は、一般的なI/Oセル内部の回路構造を示す。図9のI/Oセル10は、内部回路11と、レベル変換器12と、ハイインピーダンス制御回路13と、プリバッファ14と、ファイナルバッファ15とを有する。
内部回路11は、入力信号のL/Hの状態に基づいて、レベル変換器12を作動させるための信号を出力する。内部回路11は、第1及び第2のインバータINV1、INV2を有する。第1のインバータINV1は、入力信号を反転させて、その信号n1をレベル変換器12へ供給する。第2のインバータINV2は、第1のインバータINV1で反転された入力信号n1を更に反転させて、その信号n2をレベル変換器12へ供給する。
レベル変換器12は、入力信号を増幅させる差動増幅回路である。レベル変換器12は、第1及び第2のPMOSトランジスタMP1、MP2と、第1及び第2のNMOSトランジスタMN1及びMN2とを有する。第1及び第2のPMOSトランジスタMP1、MP2は、それらのソース端子を、所定の一定電圧を供給する外部電源へ接続されている。第1及び第2のPMOSトランジスタMP1、MP2は、互いのゲート端子が接続されている。第1のPMOSトランジスタMP1のドレイン端子は、第2のPMOSトランジスタMP2のゲート端子及び第1のNMOSトランジスタMN1のドレイン端子へ接続されている。第2のPMOSトランジスタMP2のドレイン端子は、第2のNMOSトランジスタMN2のドレイン端子へ接続されている。第1のNMOSトランジスタMN1は、接地へ接続されるソース端子と、内部回路11の第1のインバータINV1の出力へ接続されるゲート端子とを有する。第2のNMOSトランジスタMN2は、接地へ接続されるソース端子と、内部回路11の第2のインバータINV2の出力へ接続されるゲート端子とを有する。
ハイインピーダンス制御回路13は、I/Oセルの出力をハイインピーダンスにするかどうかを制御する。ハイインピーダンス制御回路13は、第3のインバータINV3と、NOR回路NOR1と、NAND回路NAND1とを有する。NOR回路NOR1は、レベル変換器12の出力及びハイインピーダンス制御信号を入力される。NAND回路NAND1は、レベル変換器12の出力、及び第3のインバータINV3で反転されたハイインピーダンス制御信号を入力される。レベル変換器12の出力は、第2のPMOSトランジスタMP2と第2のNMOSトランジスタMN2との間の接続点から取り出される。ハイインピーダンス制御信号は、例えば、集積回路装置内にあるコントローラ(図示せず。)から供給される。
プリバッファ14及びファイナルバッファ15は、I/Oセルの出力の段階的なバッファリングのために設けられている。
プリバッファ14は、第3及び第4のPMOSトランジスタMP3、MP4と、第3及び第4のNMOSトランジスタMN3、MN4とを有する。第3のPMOSトランジスタMP3及び第3のNMOSトランジスタMN3はインバータ回路を構成しており、それらのゲートをハイインピーダンス制御回路13のNOR回路NOR1の出力へ接続されている。第4のPMOSトランジスタMP4及び第4のNMOSトランジスタMN4はインバータ回路を構成しており、それらのゲートをハイインピーダンス制御回路13のNAND回路NAND1の出力へ接続されている。
ファイナルバッファ15は、第5のPMOSトランジスタMP5と、第5のNMOSトランジスタMN5とを有する。第5のPMOSトランジスタMP5は、外部電源へ接続されるソース端子と、第5のNMOSトランジスタMN5のドレイン端子へ接続されるドレイン端子と、プリバッファ14の第1の出力へ接続されるゲート端子とを有する。プリバッファ14の第1の出力は、第3のPMOSトランジスタMP3と第3のNMOSトランジスタMN3との間の接続点から取り出される。第5のNMOSトランジスタMN5は、接地へ接続されるソース端子と、プリバッファ14の第2の出力へ接続されるゲート端子とを有する。プリバッファ14の第2の出力は、第4のPMOSトランジスタMP4と第4のNMOSトランジスタMN4との間の接続点から取り出される。
入力信号がLow(“L”)である場合に、内部回路11は2つの信号n1=High(“H”)及びn2=Lを出力する。n1=Hであるから、レベル変換器12で、第1のNMOSトランジスタMN1はオンする。また、n2=Lであるから、レベル変換器12で、第2のNMOSトランジスタMN2はオフする。第1のNMOSトランジスタMN1がオンすると、第1のPMOSトランジスタMP1のドレイン端子は接地へ接続され、第1のPMOSトランジスタMP1及び第2のPMOSトランジスタMP2はオンする。これにより、レベル変換器12は、外部電源電位であるH信号を出力する。
この場合に、I/Oセルの出力がハイインピーダンスに設定されることはないので、ハイインピーダンス制御信号はLである。そうすると、ハイインピーダンス制御回路13で、NOR回路NOR1の出力はLであり、NAND回路NAND1の出力はLである。よって、プリバッファ14の第1の出力及び第2の出力はいずれもHとなる。最終的に、ファイナルバッファ15は、第5のNMOSトランジスタMN5がオンすることで、接地電位であるL信号を出力する。
一方、入力信号がHである場合に、内部回路11は2つの信号n1=L及びn2=Hを出力する。n1=Lであるから、レベル変換器12で、第1のNMOSトランジスタMN1はオフする。また、n2=Hであるから、レベル変換器12で、第2のNMOSトランジスタMN2はオンする。第1のNMOSトランジスタMN1はオフしているので、第1のPMOSトランジスタのドレイン端子での電位は外部電源電位へと高まり、第1のPMOSトランジスタMP1及び第2のPMOSトランジスタMP2はオフする。このとき、第2のNMOSトランジスタMN2がオンしているので、レベル変換器12は、接地電位であるL信号を出力する。
ハイインピーダンス制御信号はLであるから、ハイインピーダンス制御回路13で、NOR回路NOR1の出力はHであり、NAND回路NAND1の出力はHである。よって、プリバッファ14の第1の出力及び第2の出力はいずれもLとなる。最終的に、ファイナルバッファ15は、第5のPMOSトランジスタMP5がオンすることで、外部電源電位であるH信号を出力する。
このようにして、I/Oセル10は、入力信号の振幅レベルを内部電圧から外部電源電圧へと持ち上げることができる。
図10は、一実施形態に従うI/Oセル内部の回路構造を示す。図10のI/Oセル20は、内部回路21と、レベル変換器22と、ハイインピーダンス制御回路23と、プリバッファ24と、ファイナルバッファ25とを有する。I/Oセル20は、レベル変換器22に含まれる第2のPMOSトランジスタMP2及びプリバッファ24に含まれる第3のNMOSトランジスタMN3のゲート幅が可変である点で、図9のI/Oセル10と相違する。プリバッファ24に含まれる第4のPMOSトランジスタMP4のゲート幅が可変になっていないのは、一般的にPMOSトランジスタの方がNMOSトランジスタと比較して駆動能力が小さいため、最終段のファイナルバッファ25の第5のPMOSトランジスタMP5と接続されるプリバッファ24の第3のNMOSトランジスタMN3の駆動能力を大きくしておく必要がある。また、もし最終段のファイナルバッファ25の第5のNMOSトランジスタMN5の駆動能力が小さくなるような場合には、同様にその前段のプリバッファのトランジスタの駆動能力を向上させることで対応可能である。一般的に、トランジスタはゲート幅が広げられることにより、その駆動能力が向上し、スイッチングの高速化を図ることが可能である。
特に伝播遅延が著しく遅くなるEVENモードにおいて、I/Oセルのスイッチング駆動能力を高めることによってクロストークの影響による伝播遅延を補償可能であることが期待される。例えば、図11に、DDR2−800Mbpsの回路についてトランジスタのゲート幅と書込側の交流特性マージンとの間の関係を示す。
図11のグラフで、横軸は第3のNMOSトランジスタMN3及び第2のPMOSトランジスタMP2のゲート幅の変化を表し、縦軸は書込マージン(単位ピコ秒(ps))を表す。トランジスタMN3およびMP2のゲート幅の変化は、図9に示される一般的なI/Oセル10の回路構造におけるトランジスタのゲート幅を基準(×1.0)として、その幅に対する変化倍率によって表されている。図11から明らかなように、ゲート幅が4倍となったあたりで、最もマージンが大きくなっている。これより、プリバッファ24およびレベル変換器22に含まれる2つのトランジスタのゲート幅を調整することによって伝播遅延を改善することが可能であることが分かる。
図12は、一実施形態に従う集積回路装置のインターフェース部分の構成を表す概略図である。本実施形態は、3本の並走する伝送路のみについて着目して記載されている。図12の集積回路装置1は、伝送線路ごとに設けられているI/Oセル20、20及び20と、制御信号生成回路30とを有する。I/Oセル20、20及び20は、各々、図10に示されるような回路構造を有する。I/Oセル20、20及び20の各々には、集積回路装置1内のパラレルインターフェースの最終段のフリップフロップFF1、FF2又はFF3を介して出力されるデータ信号DQ1、DQ2又はDQ3が入力される。また、データ信号DQ1、DQ2及びDQ3は制御信号生成回路30にも入力される。制御信号生成回路30は、例えば集積回路装置1内にあるコントローラ(図示せず。)から、フリップフロップFF1、FF2及びFF3と同期するよう共通のクロック信号CLKを供給される。制御信号生成回路30は、データ信号DQ1、DQ2及びDQ3の間の位相関係(すなわち、伝送モード。)を検出し、検出された位相関係に基づく制御信号CONODD、CONEVEN及びCONNONEを生成する。この制御信号CONODD、CONEVEN及びCONNONEは、ヴィクティム信号であるデータ信号DQ2に対応するI/Oセル20へ供給される。このI/Oセル20では、制御信号生成回路30から供給された制御信号CONODD、CONEVEN及びCONNONEの各々に応答して、トランジスタのゲート幅の調整が行われ得る。
1つの制御信号生成回路30は、ヴィクティム信号が伝送される伝送路に加えて両隣の伝送路によって伝送されるアグレッサ信号を扱うので、例えば、集積回路装置1が8ビットデータ出力可能な装置である場合は、6個の制御信号生成回路30が必要である。あるいは、例えば、集積回路装置が16ビットデータ出力可能な装置である場合は、14個の制御信号生成回路30が必要である。
図13は、一実施形態に従う制御信号生成回路の構成を表す概略図である。図13の制御信号生成回路30は、XOR回路31と、第1、第2、第3及び第4のAND回路32〜35と、第1及び第2のOR回路36、37と、フリップフロップFF31〜FF33とを有する。
XOR回路31は、両方のアグレッサ信号を入力され、それらが互いに異なる状態を有する場合にHを出力する。XOR回路31の出力は、第1のフリップフロップFF31へ供給され、第1のフリップフロップFF31でラッチされて、制御信号CONNONEとして出力される。
第1のAND回路32は、ヴィクティム信号及び両方のアグレッサ信号が反転されて入力される。すなわち、第1のAND回路32はNOR回路と同等の動作をする。従って、第1のAND回路32は、ヴィクティム信号及び両方のアグレッサ信号の全てがLである場合にのみHを出力する。
第2のAND回路33は、ヴィクティム信号及び両方のアグレッサ信号を入力され、それら全ての信号がHである場合にのみHを出力する。
第1のAND回路32及び第2のAND回路33の各々の出力は、第1のOR回路36に入力される。第1のOR回路36は、第1のAND回路32及び第2のAND回路33の各々の出力のうち少なくとも一方がHである場合にHを出力する。このように、第1のOR回路36は、いずれのアグレッサ信号の位相もヴィクティム信号の位相と同相である場合、すなわち、EVENモードを検出することができる。第1のOR回路36の出力は、第2のフリップフロップFF32へ供給され、第2のフリップフロップFF32でラッチされて、制御信号CONEVENとして出力される。
第3のAND回路34は、ヴィクティム信号を入力され、更に、両方のアグレッサ信号が反転されて入力される。第3のAND回路34は、ヴィクティム信号がHであり且つアグレッサ信号がいずれもLである場合にHを出力する。
第4のAND回路35は、両方のアグレッサ信号を入力され、更に、ヴィクティム信号が反転されて入力される。第4のAND回路35は、ヴィクティム信号がLであり且つアグレッサ信号がいずれもHである場合にHを出力する。
第3のAND回路34及び第4のAND回路35の各々の出力は、第2のOR回路37に入力される。第2のOR回路37は、第3のAND回路34及び第4のAND回路35の各々の出力のうち少なくとも一方がHである場合にHを出力する。このように、第2のOR回路37は、いずれのアグレッサ信号の位相もヴィクティム信号の位相に対して逆相である場合、すなわち、ODDモードを検出することができる。第2のOR回路37の出力は、第3のフリップフロップ回路FF33へ供給され、第3のフリップフロップ回路FF33でラッチされて、制御信号CONODDとして出力される。
このような構成により、制御信号生成回路30は、3ビットパラレルデータ信号の各ビット信号間の位相関係を検出して、その位相関係に基づくL/H状態を有する制御信号CONEVEN、CONODD及びCONNONEを生成することができる。
図14は、図13の制御信号生成回路30が8ビットデータ出力可能な集積回路装置に組み込まれる場合の構造を示す。
図14の集積回路装置2は、8ビットデータの各ビット信号DQ0〜DQ7及びデータストローブ信号DQSの各々を伝送する伝送路ごとに1つ配置されている9個のI/Oセル40〜40を有する。ビット信号DQ0〜DQ7に関連するI/Oセル40〜40及び40〜40は、各々、図10に示されるような回路構造を有する。I/Oセル40〜40及び40〜40の各々の出力は、各々の対応するボンディングワイヤ50〜50及び50〜50及びインターポーザ配線60〜60及び60〜60を介してプリント基板の対応する伝送路へ接続されている(例えば、図2参照。)。データストローブ信号DQSに関連するI/Oセル406の出力は、差動対であるボンディングワイヤ50及びインターポーザ配線60を介してプリント基板の対応する伝送路へ接続されている。
ここで、各々の伝送路は、各伝送路によって伝送される信号DQ0〜DQ7及びDQSを参照符号として表されるとする。集積回路装置2内で、伝送路は、DQ0〜DQ4、DQS、DQ5〜DQ7の順にパラレルに配置されている。
集積回路装置2は、更に、3ビットパラレルデータ信号伝送路の組DQ0〜DQ2、DQ1〜DQ3、DQ2〜DQ4及びDQ5〜DQ7の各々について設けられている4個の制御信号生成回路30〜30を有する。制御信号生成回路30〜30は、各々、図13に示されるような構成を有する。具体的に、第1の制御信号生成回路30は、ビット信号DQ0、DQ1及びDQ2の間の位相関係に基づく制御信号CONODD、CONEVEN及びCONNONEを、この場合にヴィクティム信号に相当するビット信号DQ1に対応するI/Oセル40へ供給する。他の第2、第3及び第4の制御信号生成回路30〜30も同様に、入力されるビット信号の間の位相関係に基づく制御信号CONODD、CONEVEN及びCONNONEを対応するI/Oセル40、40又は40へ供給することができる。I/Oセル40、40、40又は40の各々では、制御信号生成回路30〜30のいずれかから供給された制御信号CONODD、CONEVEN及びCONNONEに応答して、トランジスタのゲート幅の調整が行われる。
これまで3ビットパラレルデータ信号を伝送する伝送路配置について記載してきたが、3ビットに限らず、2ビットパラレルデータ信号を伝送する伝送路配置でもクロストークの影響による伝播遅延の問題は生ずる。次に、2本の伝送路が並走する場合についてパラレル伝送信号の間の位相関係の検出及びI/Oセル内のトランジスタのゲート幅調整のための別の実施形態を記載する。
図15は、別の実施形態に従う制御信号生成回路の構成を表す概略図である。図15の制御信号生成回路70は、ヴィクティム信号及びアグレッサ信号の各々に対応する2つの信号を入力される。制御信号生成回路70は、第1、第2、第3及び第4のAND回路71〜74と、第1及び第2のOR回路75、76と、フリップフロップFF71、FF72とを有する。
第1のAND回路71は、ヴィクティム信号及びアグレッサ信号が反転されて入力される。すなわち、第1のAND回路71はNOR回路と同等の動作をする。従って、第1のAND回路71は、ヴィクティム信号及び両方のアグレッサ信号の全てがLである場合にのみHを出力する。
第2のAND回路72は、ヴィクティム信号及び両方のアグレッサ信号を入力され、それら全ての信号がHである場合にのみHを出力する。
第1のAND回路71及び第2のAND回路72の各々の出力は、第1のOR回路75に入力される。第1のOR回路75は、第1のAND回路71及び第2のAND回路72の各々の出力のうち少なくとも一方がHである場合にHを出力する。このように、第1のOR回路75は、アグレッサ信号の位相がヴィクティム信号の位相と同相である場合、すなわち、EVENモードを検出することができる。第1のOR回路75の出力は、第1のフリップフロップFF71へ供給され、第1のフリップフロップFF71でラッチされて、制御信号CONEVENとして出力される。
第3のAND回路73は、アグレッサ信号を入力され、更に、ヴィクティム信号が反転されて入力される。第3のAND回路73は、アグレッサ信号がHであり且つヴィクティムがLである場合にHを出力する。
第4のAND回路74は、ヴィクティム信号を入力され、更に、アグレッサ信号が反転されて入力される。第4のAND回路74は、ヴィクティム信号がHであり且つアグレッサ信号がLである場合にHを出力する。
第3のAND回路73及び第4のAND回路74の各々の出力は、第2のOR回路76に入力される。第2のOR回路76は、第3のAND回路73及び第4のAND回路74の各々の出力のうち少なくとも一方がHである場合にHを出力する。このように、第2のOR回路76は、アグレッサ信号の位相がヴィクティム信号の位相に対して逆相である場合、すなわち、ODDモードを検出することができる。第2のOR回路76の出力は、第2のフリップフロップ回路FF72へ供給され、第3のフリップフロップ回路FF72でラッチされて、制御信号CONODDとして出力される。
このような構成により、制御信号生成回路70は、2ビットパラレルデータ信号の各ビット信号間の位相関係を検出して、その位相関係に基づくL/H状態を有する制御信号CONEVEN及びCONODDを生成することができる。
図12及び図13を参照して記載された、3ビットパラレルデータ信号の伝送のための伝送路配置に適用される制御信号生成回路30は、例えば集積回路装置が8ビットデータ出力可能な装置である場合は、6個必要とされる。しかし、図14から明らかであるように、この制御信号生成回路30は、ビット信号の組のエッジ境界(DQ0、DQ4、DQ5及びDQ7)では用いられ得ない。このようなビット信号の組のエッジ境界では、2ビットパラレルデータ信号の伝送のための伝送路配置に対応可能な図15の制御信号生成回路70が用いられることが望ましい。
図16は、図15の制御信号生成回路70が8ビットデータ出力可能な集積回路装置に組み込まれる場合の構造を示す。図16の集積回路装置3は、第5、第6、第7及び第8の制御信号生成回路70〜70が更に設けられている点で、図14の集積回路装置2と相違する。
制御信号生成回路70〜70は、ビット信号の組のエッジ境界DQ0、DQ4、DQ5及びDQ7に設けられている。具体的に、第5の制御信号生成回路70は、ビット信号DQ0及びDQ1の間の位相関係に基づく制御信号CONODD及びCONEVENを、この場合にヴィクティム信号に相当するビット信号DQ0に対応するI/Oセル40へ供給する。第6の制御信号生成回路70は、ビット信号DQ3及びDQ4の間の位相関係に基づく制御信号CONODD及びCONEVENを、この場合にヴィクティム信号に相当するビット信号DQ4に対応するI/Oセル40へ供給する。第7の制御信号生成回路70は、ビット信号DQ5及びDQ6の間の位相関係に基づく制御信号CONODD及びCONEVENを、この場合にヴィクティム信号に相当するビット信号DQ5に対応するI/Oセル40へ供給する。第8の制御信号生成回路70は、ビット信号DQ6及びDQ7の間の位相関係に基づく制御信号CONODD及びCONEVENを、この場合にヴィクティム信号に相当するビット信号DQ7に対応するI/Oセル40へ供給する。
I/Oセル40〜40及び407〜409の各々では、制御信号生成回路30〜30及び70〜70のいずれかから供給された制御信号CONODD、CONEVEN及びCONNONEに応答して、トランジスタのゲート幅の調整が行われる。
このようにして、図16のような8ビットデータ出力可能な集積回路装置3で、8ビットデータの全てのビット信号に対して、クロストークの影響による伝播遅延が補償され得る。
以上記載してきた実施形態では、クロストークの影響による伝播遅延の補償のために、I/Oセルのスイッチング駆動能力を改善するようにI/Oセル内の特定のトランジスタのゲート幅を変更すると記載してきた。しかし、実際には、既に実装されているトランジスタのゲート幅を変更することは困難である。そこで、I/Oセルのスイッチング駆動能力を制御する回路を挿入することでトランジスタのゲート幅を変更した場合と同様の効果を得られる具体的な実施例を以下に記載する。
図17は、実施例1に従うI/Oセルのレベル変換器の詳細な回路構造を示す。図17のレベル変換器80は、スイッチング駆動制御回路810を更に有する点で、図9に示される一般的なI/Oセルのレベル変換器12と相違する。
スイッチング駆動制御回路810は、伝播遅延が最も大きくなるEVENモードで、第2のPMOSトランジスタMP2のスイッチング駆動を制御するよう、第2のPMOSトランジスタMP2に並列に挿入される。これにより、第2のPMOSトランジスタMP2のゲート幅を広げた場合と同様の効果が得られる。スイッチング駆動制御回路810は、第6のPMOSトランジスタMP100と、第2のPMOSトランジスタMP2と同じPMOSトランジスタである第7及び第8のPMOSトランジスタMP101、MP102を有する。
第6のPMOSトランジスタMP100は、レベル変換器80の第1のPMOSトランジスタMP1のドレイン端子へ接続されるソース端子と、第7のPMOSトランジスタMP101のゲート端子へ接続されるドレイン端子とを有する。この第6のPMOSトランジスタMP100は、更に、制御信号生成回路から供給される制御信号CONODDへ接続されるゲート端子を有し、CONODD=Lの場合にオンする。
第7のPMOSトランジスタMP101は、外部電源へ接続されるソース端子と、第8のPMOSトランジスタMP102のソース端子へ接続されるドレイン端子とを有する。この第7のPMOSトランジスタMP101は、I/Oへの入力信号がLであって且つ制御信号CONODDがLである場合にオンする。
第8のPMOSトランジスタMP102は、レベル変換器80の第2のPMOSトランジスタMP2のドレイン端子、すなわち、レベル変換器80の出力へ接続されるドレイン端子を有する。この第8のPMOSトランジスタMP102は、制御信号生成回路から供給される制御信号CONNONEへ接続されるゲート端子を有し、CONNONE=Lの場合にオンする。
従って、スイッチング駆動制御回路810は、制御信号CONODD=L且つCONNONE=Lの場合に作動し、第2のPMOSトランジスタMP2を制御するように第2のPMOSトランジスタMP2に並列に挿入され得る。制御信号CONODD=L且つCONNONE=Lの場合とは、伝送モードがEVENモードである場合である。
なお、2ビットパラレルデータ信号の伝送のための伝送路配置に対応する制御信号生成回路では、制御信号CONNONEに代えて、制御信号CONODDが第5のPMOSトランジスタMP102のゲート端子へ接続される。
図18は、実施例1に従うI/Oセルのプリバッファの詳細な回路構造を示す。図18のプリバッファ90は、スイッチング駆動制御回路910を更に有する点で、図9に示される一般的なI/Oセルのプリバッファ14と相違する。
スイッチング駆動制御回路910は、伝播遅延が最も大きくなるEVENモードで、第3のNMOSトランジスタMN3のスイッチング駆動を制御するよう、第3のNMOSトランジスタMN3に並列に挿入される。これにより、第3のNMOSトランジスタMN3のゲート幅を広げた場合と同様の効果が得られる。スイッチング駆動制御回路910は、第9のPMOSトランジスタMP110と、第3のNMOSトランジスタMN3と同じNMOSトランジスタである第6及び第7のNMOSトランジスタMN100、MN101とを有する。
第9のPMOSトランジスタMP110は、プリバッファ90の第3のPMOSトランジスタMP3及び第3のNMOSトランジスタMN3のゲート端子へ接続されるソース端子と、第7のNMOSトランジスタMN101へ接続されるドレイン端子とを有する。この第9のPMOSトランジスタMP110は、制御信号生成回路から供給される制御信号CONODDへ接続されるゲート端子を有し、CONODD=Lの場合にオンする。
第6のNMOSトランジスタMN100は、第3のPMOSトランジスタMP3と第3のNMOSトランジスタMN3との間の接続点へ接続されるドレイン端子と、第7のNMOSトランジスタMN101のドレイン端子へ接続されるソース端子とを有する。この第6のNMOSトランジスタMP100は、制御信号生成回路から供給される制御信号CONEVENへ接続されるゲート端子を有し、CONEVEN=Hの場合にオンする。
第7のNMOSトランジスタMN101は、接地へ接続されるソース端子を有する。この第7のNMOSトランジスタMN101は、制御信号CONODDがLであって且つ第3のNMOSトランジスタMN3のゲート端子での電位がHである(すなわち、I/Oへの入力信号がLである)場合にオンする。
従って、スイッチング駆動制御回路910は、制御信号CONODD=L且つCONEVEN=Hの場合に作動し、第3のNMOSトランジスタMN3を制御するように第3のNMOSトランジスタMN3に並列に挿入され得る。制御信号CONODD=L且つCONEVEN=Hの場合とは、伝送モードがEVENモードである場合である。
このように、I/Oセル内でトランジスタのスイッチング駆動を制御する回路を挿入することにより、伝播遅延を補償し、アイパターンの開口を広げることが可能となる。
以上記載してきた実施例1に従うレベル変換器80及びプリバッファ90を適用することによる効果を確認するためのシミュレーションを行った。図19に、このシミュレーションにより得られたアイパターン波形が示されている。
シミュレーションは、5ビットパラレルデータの各ビット信号DQ0〜DQ4を伝送するパラレル伝送路を仮定して行われた。この場合に、実施例1では、3ビットパラレルデータの組DQ0〜DQ2、DQ1〜DQ3及びDQ2〜DQ4の各々について図13の制御信号生成回路30が設けられ、ビット境界DQ0及びDQ4の各々について図15の制御信号生成回路70が設けられる。更に、シミュレーションは、図2に示されるように、集積回路装置のI/Oセルの出力にパッケージ(ボンディングワイヤ及びインターポーザ配線)、プリント基板の伝送路及び負荷としてのDRAMモデルを接続して行われた。
図19で、上側の波形P30は、パラレルデータ信号の位相関係の検出結果に基づいてI/Oセルのスイッチング駆動を制御する本実施例1が適用された場合についてシミュレーションで得られるアイパターン波形である。一方、下側の波形P31は、本実施例1が適用されない場合についてシミュレーションで得られるアイパターン波形である。図19から、本実施例1が適用されることにより、アイパターンの速い方のクロスポイントの側、すなわち、セットアップ側で、アイ開口が約80ps程度広がっていることが分かる。これにより、セットアップの識別余裕は大きくなる。
このように、本実施例1を適用して伝播遅延を補償することにより、アイパターンの開口を広げ、データ信号の識別余裕を大きくすることが可能であることが、シミュレーションにより確かめられた。
図20は、実施例1に従うレベル変換器80及びプリバッファ90を用いるI/Oセルの各部の波形を示す。図20には、レベル変換器80の出力信号n3b、及びプリバッファ90の第1の出力、すなわち、第3のPMOSトランジスタMP3と第3のNMOSトランジスタMN3との間の接続点から取り出される信号gP0の各波形が示されている。また、図20には、I/Oセルから出力されてパッケージ内部のボンディングワイヤ及びインターポーザ配線並びにプリント基板の伝送路を通ってDRAM端で観測される信号Dinの波形も示されている。更に、比較のために、図20には、実施例1に従うレベル変換器80及びプリバッファ90を用いないI/Oセル、すなわち、図9に示される回路構造を有する一般的なI/Oセル10の各部の波形n3b’、gP0’及びDin’が示されている。更に、伝送モードの遷移を示すため、制御信号生成回路で生成される各制御信号CONEVEN、CONODD又はCONNONEも示されている。
最初に、プリバッファの第1出力信号について、実施例1の場合(gP0)と一般的な場合(gP0’)とを比較すると、最初のEVENモードでの立ち上がり及び次のEVENモードでの立ち下がりに大きな違いが見られる。実施例1に従うプリバッファ90の第1出力信号gP0は、一般的なI/Oセル10のプリバッファ14の第1出力信号gP0’に比べ、最初のEVENモードでの立ち上がりは遅く、次のEVENモードでの立ち下がりは速い。信号gP0の立ち下がりが速いということは、後段のファイナルバッファの第5のPMOSトランジスタMP5のオンタイムが短いことを意味し、I/Oセルの出力信号はより速く外部電源にドライブされ得る。これにより、アイパターンの前半のセットアップ時間は広げられ得る。一方、信号gP0の立ち上がりが遅いということは、ファイナルバッファ25の第5のPMOSトランジスタMP5のオフタイムが長いことを意味し、I/Oセルの出力信号の立ち下がりは遅くなる。これにより、アイパターンの後半のホールド時間は広げられ得る。
次いで、レベル変換器の出力信号について、実施例1の場合(n3b)と一般的な場合(n3b’)とを比較すると、ODDモードでの立ち下がりに大きな違いが見られる。実施例1に従うレベル変換器80の出力信号n3bは、一般的なI/Oセル10のレベル変換器12の出力信号n3b’に比べ、ODDモードでの立ち下がりが遅い。信号n3bの立ち下がりが遅いことで、1サイクル前のホールド時間が長く保たれ得るようにアイの開口が遅れる。実施例1に従うレベル変換器80は、実施例1に従うプリバッファ90とともに用いられることで、より効果的にアイの開口を広げることができる。
上記実施例1に従うプリバッファ90が用いられる場合は、信号gP0の立ち下がりが速くなることで、ファイナルバッファの第5のPMOSトランジスタMP5のオンタイムが短縮され、結果として、アイパターンのセットアップ側の開口が広げられ得る。この原理に基づき、ファイナルバッファの第5のPMOSトランジスタMP5及び第5のNMOSトランジスタMN5の各々のスイッチング駆動を直接に制御することによっても、同様にアイパターンの開口を広げることができると考えられる。
図21は、実施例2に従うI/Oセルのファイナルバッファの詳細な回路構造を示す。図21のファイナルバッファ150は、スイッチング駆動制御回路1510を更に有する点で、図9に示される一般的なI/Oセルのファイナルバッファ15と相違する。
スイッチング駆動制御回路1510は、伝播遅延が最も大きくなるEVENモードで、第5のPMOSトランジスタMP5及び第5のNMOSトランジスタMN5の各々に並列に挿入される。このようにして第5のPMOSトランジスタMP5及び第5のNMOSトランジスタMN5のスイッチング駆動を制御することで、各々のトランジスタのゲート幅を広げた場合と同様の効果が得られる。スイッチング駆動制御回路1510は、第10のPMOSトランジスタMP201と、第5のPMOSトランジスタMP5と同じPMOSトランジスタである第11のPMOSトランジスタMP202とを有する。更に、スイッチング駆動制御回路1510は、第8のNMOSトランジスタMN201と、第5のNMOSトランジスタMN5と同じNMOSトランジスタである第9のNMOSトランジスタMN202とを有する。
第10のPMOSトランジスタMP201は、ファイナルバッファ150の第5のPMOSトランジスタMP5のゲート端子へ接続されるソース端子と、第11のPMOSトランジスタMP202のゲート端子へ接続されるドレイン端子とを有する。この第10のPMOSトランジスタMP201は、制御信号生成回路から供給される制御信号CONODDへ接続されるゲート端子を有し、CONODD=Lの場合にオンする。
第11のPMOSトランジスタMP202は、外部電源へ接続されるソース端子と、第5のPMOSトランジスタMP5と第5のNMOSトランジスタMN5との間の接続点へ接続されるドレイン端子とを有する。この第1のPMOSトランジスタMP202は、プリバッファの第1の出力がLであって且つ制御信号CONODDがLである場合にオンする。
第8のNMOSトランジスタMN201は、ファイナルバッファ150の第5のNMOSトランジスタMN5のゲート端子へ接続されるドレイン端子と、第9のNMOSトランジスタMN202のゲート端子へ接続されるソース端子とを有する。この第8のNMOSトランジスタMN201は、制御信号生成回路から供給される制御信号CONEVENへ接続されるゲート端子を有し、CONEVEN=Hの場合にオンする。
第9のNMOSトランジスタMN202は、第5のPMOSトランジスタMP5と第5のNMOSトランジスタMN5との間の接続点へ接続されるドレイン端子と、接地へ接続されるソース端子とを有する。この第9のNMOSトランジスタMN202は、プリバッファの第2の出力がHであって且つ制御信号CONEVENがHである場合にオンする。
従って、例えば、伝送モードがEVENモードである場合に、I/Oセルへ入力される信号がHであるならば、第10及び第11のPMOSトランジスタMP201、MP202がオンし、I/Oセルの出力は外部電源へ接続される。このようにして、スイッチング駆動制御回路1510は、第5のPMOSトランジスタMP5のスイッチング駆動を制御するように、第11のPMOSトランジスタMP202を第5のPMOSトランジスタMP5に並列接続することができる。一方、伝送モードがEVENモードである場合に、I/Oセルへ入力される信号がLであるならば、第8及び第9のNMOSトランジスタMN201、MN202がオンし、I/Oセルの出力は接地へ接続される。このようにして、スイッチング駆動制御回路1510は、第5のNMOSトランジスタMN5のスイッチング駆動を制御するように、第9のNMOSトランジスタMN202を第5のNMOSトランジスタMN5に並列接続することができる。
このように、I/Oセルのスイッチング駆動を制御する回路は、レベル変換器及びプリバッファに限らず、ファイナルバッファにも組み込まれ得る。
図17を参照して記載された実施例1に従うプリバッファ90の回路構造では、スイッチング駆動制御回路910は第3のNMOSトランジスタMN3を制御するよう設けられていた。しかし、それに代えて、第3のPMOSトランジスタMP3を制御することによっても同様にアイパターンの開口を広げることができると考えられる。
図22は、実施例3に従うI/Oセルのプリバッファの詳細な回路構造を示す。図22のプリバッファ92は、スイッチング駆動制御回路910に代えて、第3のPMOSトランジスタMP3のスイッチング駆動を制御するスイッチング駆動制御回路920を更に有する。スイッチング駆動制御回路920は、第3のPMOSトランジスタMP3と同じPMOSトランジスタである第12及び第13のPMOSトランジスタMP300、MP301を有する。
第12のPMOSトランジスタMP300は、外部電源へ接続されるソース端子と、第13のPMOSトランジスタMP301のソース端子へ接続されるドレイン端子とを有する。この第12のPMOSトランジスタMP300は、制御信号生成回路から供給される制御信号CONODDへ接続されるゲート端子を有し、CONODD=Lの場合にオンする。
第13のPMOSトランジスタMP301は、第3のPMOSトランジスタMP3と第3のNMOSトランジスタMN3との間の接続点、すなわち、プリバッファ92の第1の出力に接続されるドレイン端子を有する。この第13のPMOSトランジスタMP301は、第3のPMOSトランジスタMP3のゲート端子へ接続されるゲート端子を有し、第3のPMOSトランジスタMP3のゲート端子での電位がLである場合にオンする。
従って、スイッチング駆動制御回路920は、制御信号CONODD=L、すなわち、EVENモードである場合に、I/Oセルへ入力される信号がLである場合に作動し、第3のPMOSトランジスタMP3に並列接続される。これにより、第3のPMOSトランジスタMP3のスイッチング駆動は制御され得る。
本実施例3に従うスイッチング駆動制御回路920を用いた場合には、上記実施例1に従うプリバッファ90に比べて少ない部品点数で同様の効果を得られるという利点がある。
次に、本実施例3と上記実施例1との間でトランジスタの駆動制御のために追加されるトランジスタのゲート幅について比較を行う。図23は、トランジスタのゲート幅とアイ開口との関係を示す。(a)は、実施例3に従うスイッチング駆動制御回路920が用いられることによりゲート開口がどの程度広がるのかを示す。X軸は、スイッチング駆動制御回路920が用いられない場合のプリバッファの第3のPMOSトランジスタMP3のゲート幅比率を表す。Y軸は、スイッチング駆動制御回路920で用いられる1つのトランジスタ(MP300又はMP301。MP300及びMP301の各々のゲート幅は同じである。)のゲート幅比率を表す。Z軸は、アイ開口(すなわち、図5に示される点Aから点Eの幅に相当。)を表す。(b)は、実施例1に従うスイッチング駆動制御回路910が用いられることによりゲート開口がどの程度広がるのかを示す。X軸は、スイッチング駆動制御回路910が用いられない場合のプリバッファの第3のNMOSトランジスタMN3のゲート幅比率を表す。Y軸は、スイッチング駆動制御回路910で用いられる1つのトランジスタ(MN100又はMN101。MN100及びMN101の各々のゲート幅は同じである。)のゲート幅比率を表す。Z軸は、アイ開口を表す。例えば、アイ開口が1000ps以上になるためのゲート幅は、図23から明らかなように、実施例3よりも実施例1の方が小さい。従って、部品点数の面では、実施例3の方が実施例1より有利であるが、用いられるトランジスタのゲート幅に関しては、実施例1の方が実施例3よりも有利であることが分かる。
以上記載してきた実施形態は、パラレル伝送路を3ビット又は2ビット単位でグループ化し、局所的な隣接関係の信号の位相関係から制御信号を生成して、この制御信号によりI/Oセルのスイッチング駆動を制御することができる。これにより、クロストークの影響による伝播遅延が顕著に見られる伝送モード(すなわち、EVENモード。)で伝送データ特性を改善することが可能となる。
上記実施形態は、現在のところ、メモリインターフェースであるDDRインターフェースで用いられることが期待される。図24には、DDR2−SDRAMのデータレートとデータウィンドウ幅との関係が示されている。横軸はDDR2のデータレートを表し、縦軸はデータウィンドウ幅(単位ピコ秒(ps))を表す。ここで、データウィンドウ幅とは、アイパターンのクロスポイント間の間隔に相当する。図24で、ウィンドウ幅がXps以下の領域は最低限のセットアップ/ホールド時間を表し、ウィンドウ幅がXpsを超える領域はマージンの時間を表す。
グラフ1010は、DDRインターフェースから出力される元のデータのウィンドウ幅を表す。グラフ1020は、集積回路装置内部のばらつきの影響によりスキューが生じた後のデータウィンドウ幅を表す。例えばDDR2−800Mbpsでは、集積回路装置内部のばらつきの影響により約150psのスキューが生じている。グラフ1030は、グラフ1020に対して更にSSOノイズの影響によりスキューが生じた後のデータウィンドウ幅を表す。例えばDDR2−800Mbpsでは、SSOノイズの影響により約75psのスキューが生じている。グラフ1040は、グラフ1030に対して更にパッケージにおけるクロストークの影響によりスキューが生じた後のデータウィンドウ幅を表す。例えばDDR2−800Mbpsでは、パッケージにおけるクロストークの影響により約120psのスキューが生じている。実質上、グラフ1040は、負荷として接続されるDRAM端で観測されるデータのウィンドウ幅を表す。よって、DRAM端で観測されるデータウィンドウ幅は、元のデータに対して150+75+120=345psだけ狭まり、結果として、Xpsを下回ることがある。
しかし、例えば、上記実施例1が適用される場合には、約80psのアイ開口の広がりがシミュレーションによって確認されている(図19)。グラフ1050は、上記実施例1を適用した場合にDRAM端で観測されるデータウィンドウ幅を表す。これによれば、スキューが補償されることで、最低限のセットアップ/ホールド時間を確保することが可能となる。
以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を損なわない範囲で変更することが可能である。
実施例1乃至3を含む上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
外部とインターフェース接続する複数のI/Oセルを有する集積回路装置であって、
前記I/Oセルの各々へ入力されるデータ信号の間の位相関係を検出し、該位相関係に基づく制御信号を生成する制御信号生成部と、
該制御信号生成部で生成される制御信号に応答して、前記I/Oセルのスイッチング駆動を制御するスイッチング駆動制御部と
を有する集積回路装置。
(付記2)
前記制御信号生成部は、隣接する他の伝送路にて伝送される隣接データ信号の位相が同相であるか又は逆相であるかを検出し、その検出結果を前記制御信号として出力する論理回路を有し、
前記制御信号は、前記隣接データ信号が対象データ信号に対して同相であるか否かを示す第1の状態と、前記隣接データ信号が前記対象データ信号に対して逆相であるか否かを示す第2の状態とを有する、付記1記載の集積回路装置。
(付記3)
2つのデータ信号の各々が2本の並走する伝送路の各々を介して伝送される場合に、前記制御信号生成部は、該2つのデータ信号のうち一方を前記対象データ信号とし、他方を前記隣接データ信号とする、付記2記載の集積回路装置。
(付記4)
前記制御信号は、前記対象データ信号を伝送する伝送路の両側で隣接する他の伝送路の各々を介して伝送される隣接データ信号の位相が互いに同じであるか否かを示す第3の状態を更に有する、付記2記載の集積回路装置。
(付記5)
3つのデータ信号の各々が3本の並走する伝送路の各々を介して伝送される場合に、前記制御信号生成部は、該3本の並走する伝送路のうち真ん中の伝送路を介して伝送されるデータ信号を前記対象データ信号とし、他の2本の伝送路を介して伝送されるデータ信号を前記隣接データ信号とする、付記4記載の集積回路装置。
(付記6)
複数ビットのデータ信号の各々が複数の並走する伝送路の各々を介して伝送される場合に、前記制御信号生成部は、
3本の隣接する伝送路の組について真ん中の伝送路を介して伝送されるデータ信号を前記対象データ信号とする第1の制御信号生成部と、
2本の隣接する伝送路の組について一方の伝送路を介して伝送されるデータ信号を前記対象データ信号とする第2の制御信号生成部と
を有する、付記4記載の集積回路装置。
(付記7)
前記I/Oセルの各々は、当該I/Oセルから出力される出力信号を該I/Oセルの最終段で段階的にバッファリングするプリバッファ及びファイナルバッファを有し、
前記プリバッファは、該プリバッファへ入力される信号に応答して、前記ファイナルバッファへ入力される該プリバッファの出力を所定電位へ接続する第1のスイッチング素子を有し、
前記スイッチング駆動制御部は、前記プリバッファに組み込まれるプリバッファ用駆動制御回路を有し、
前記プリバッファ用スイッチング駆動制御回路は、前記制御信号が、前記当該I/Oセルへ入力される入力データ信号を伝送する伝送路に隣接する他の伝送路を介して伝送される隣接データ信号の位相が該入力データ信号に対して同相であることを示す場合に作動し、前記第1のスイッチング素子に並列に挿入される、付記1乃至6のうちいずれか1つ記載の集積回路装置。
(付記8)
前記プリバッファ用スイッチング駆動制御回路は、
前記第1のスイッチング素子と同じ特性を有し、前記プリバッファの出力と前記所定電位との間に配置される第5及び第6のスイッチング素子の直列接続と、
前記第1のスイッチング素子の制御端子と前記第6のスイッチング素子の制御端子との間に配置される第7のスイッチング素子とを有し、
前記第5のスイッチング素子の制御端子は、前記第1の制御信号へ接続され、
前記第7のスイッチング素子の制御端子は、前記第2の制御信号へ接続される、付記7記載の集積回路装置。
(付記9)
前記第1のスイッチング素子、前記第5のスイッチング素子及び前記第6のスイッチング素子はNMOSトランジスタであり、
前記所定電位は接地電位である、付記8記載の集積回路装置。
(付記10)
前記プリバッファ用スイッチング駆動制御回路は、
前記第1のスイッチング素子と同じ特性を有し、前記プリバッファの出力と前記所定電位との間に配置される第5及び第6のスイッチング素子の直列接続を有し、
前記第5のスイッチング素子の制御端子は、前記第2の制御信号へ接続され、
前記第6のスイッチング素子の制御端子は、前記第1のスイッチング素子の制御端子へ接続される、付記7記載の集積回路装置。
(付記11)
前記第1のスイッチング素子、前記第5のスイッチング素子及び前記第6のスイッチング素子はPMOSトランジスタであり
前記所定電位は電源電圧電位である、付記10記載の集積回路装置。
(付記12)
前記I/Oセルの各々は、当該I/Oセルへ入力される入力データ信号の振幅レベルを増幅させるレベル変換器を有し、
前記レベル変換器は、該レベル変換器へ入力される信号に応答して、該レベル変換器の出力を所定電位へ接続する第2のスイッチング素子を有し、
前記スイッチング駆動制御部は、前記レベル変換器に組み込まれるレベル変換器用スイッチング駆動制御回路を有し、
前記レベル変換器用スイッチング駆動制御回路は、前記制御信号が、前記当該I/Oセルへ入力される入力データ信号を伝送する伝送路に隣接する他の伝送路を介して伝送される隣接データ信号の位相が該入力データ信号に対して同相であることを示す場合に作動し、前記第2のスイッチング素子に並列に挿入される、付記1乃至11のうちいずれか1つ記載の集積回路装置。
(付記13)
前記レベル変換器用スイッチング駆動制御回路は、
前記第2のスイッチング素子と同じ特性を有し、前記所定電位と前記レベル変換器の出力との間に配置される第8及び第9のスイッチング素子の直列接続と、
前記第2のスイッチング素子の制御端子と前記第8のスイッチング素子の制御端子との間に配置される第10のスイッチング素子とを有し、
前記第9のスイッチング素子の制御端子は、前記第2の制御信号又は前記第3の制御信号へ接続され、
前記第10のスイッチング素子の制御端子は、前記第2の制御信号へ接続される、付記12記載の集積回路装置。
(付記14)
前記第2のスイッチング素子、前記第8のスイッチング素子及び前記第9のスイッチング素子はPMOSトランジスタであり、
前記所定電位は電源電圧電位である、付記13記載の集積回路装置。
(付記15)
前記I/Oセルの各々は、当該I/Oセルから出力される出力信号を該I/Oセルの最終段でバッファリングするファイナルバッファを有し、
前記ファイナルバッファは、第1の所定電位と当該ファイナルバッファの出力との間に配置される第3のスイッチング素子と、該第3のスイッチング素子と異なる特性を有し、前記第1の所定電位より低い第2の所定電位と当該ファイナルバッファの出力との間に配置される第4のスイッチング素子とを有する負論理回路を有し、
前記スイッチング駆動制御部は、前記ファイナルバッファに組み込まれるファイナルバッファ用駆動制御回路を有し、
前記ファイナルバッファ用スイッチング駆動制御回路は、前記制御信号が、前記当該I/Oセルへ入力される入力データ信号を伝送する伝送路に隣接する他の伝送路を介して伝送される隣接データ信号の位相が該入力データ信号に対して同相であることを示す場合に作動し、前記第3のスイッチング素子又は前記第4のスイッチング素子に並列に挿入される、付記1乃至14のうちいずれか1つ記載の集積回路装置。
(付記16)
前記ファイナルバッファ用スイッチング駆動制御回路は、
前記第3のスイッチング素子と同じ特性を有し、前記第1の所定電位と前記負論理回路の出力との間に配置される第11のスイッチング素子と、
前記第3のスイッチング素子の制御端子と前記第11のスイッチング素子の制御端子との間に配置される第12のスイッチング素子と、
前記第4のスイッチング素子と同じ特性を有し、前記第2の所定電位と前記負論理回路の出力との間に配置される第13のスイッチング素子と、
前記第4のスイッチング素子の制御端子と前記第12のスイッチング素子の制御端子との間に配置される第14のスイッチング素子とを有し、
前記第12のスイッチング素子の制御端子は、前記第2の制御信号へ接続され、
前記第14のスイッチング素子の制御端子は、前記第1の制御信号へ接続される、付記15記載の集積回路装置。
(付記17)
前記第3のスイッチング素子及び前記第11のスイッチング素子はPMOSトランジスタであり、
前記第4のスイッチング素子及び前記第13のスイッチング素子はNMOSトランジスタであり、
前記第1の所定電位は電源電圧電位であり、前記第2の所定電位は接地電位である、付記16記載の集積回路装置。
(付記18)
外部とインターフェース接続する複数のI/Oセルを有する集積回路装置と、
前記集積回路装置の前記I/Oセルから出力されるデータ信号を受け取る外部負荷と、
前記集積回路装置及び前記外部負荷が実装され、前記集積回路装置から前記外部負荷へ前記データ信号を伝送する伝送路を有するプリント基板と
を有し、
前記集積回路装置は、
前記I/Oセルの各々へ入力されるデータ信号の間の位相関係を検出し、該位相関係に基づく制御信号を生成する制御信号生成部と、
該制御信号生成部で生成される制御信号に応答して、前記I/Oセルのスイッチング駆動を制御するスイッチング駆動制御部と
を有する、データ伝送システム。
(付記19)
前記外部負荷はDDR2−SDRAMである、付記18記載のデータ伝送システム。
1〜3,100,1000 集積回路装置
200,2000 外部負荷(DDR2−SDRAM)
300,3000 プリント基板の伝送路
10,20,20〜20,40〜40 I/Oセル
11,21 内部回路
12,22,80 レベル変換器
13,23 ハイインピーダンス制御回路
14,24,90,92 プリバッファ
15,25,150 ファイナルバッファ
30,30〜30,70〜70 制御信号生成回路
50〜50 ボンディングワイヤ
60〜60 インターポーザ配線
810,910,920,1510 スイッチング駆動制御回路
CONEVEN,CONODD,CONNONE 制御信号
MN1〜5,MN100〜101,MN201〜202 NMOSトランジスタ
MP1〜5,MP100〜102,MP110,MP201〜202,MP300〜301 PMOSトランジスタ

Claims (8)

  1. 外部とインターフェース接続する複数のI/Oセルを有する集積回路装置であって、
    前記I/Oセルの各々へ入力されるデータ信号の間の位相関係を検出し、該位相関係に基づく制御信号を生成する制御信号生成部と、
    該制御信号生成部で生成される制御信号に応答して、前記I/Oセルのスイッチング駆動を制御するスイッチング駆動制御部と
    を有する集積回路装置。
  2. 前記制御信号生成部は、隣接する他の伝送路にて伝送される隣接データ信号の位相が同相であるか又は逆相であるかを検出し、前記隣接データ信号の位相の検出結果を前記制御信号として出力する論理回路を有し、
    前記制御信号は、前記隣接データ信号が対象データ信号に対して同相であるか否かを示す第1の状態と、前記隣接データ信号が前記対象データ信号に対して逆相であるか否かを示す第2の状態とを有する、請求項1記載の集積回路装置。
  3. 前記制御信号は、前記対象データ信号を伝送する伝送路の両側で隣接する他の伝送路の各々を介して伝送される隣接データ信号の位相が互いに同じであるか否かを示す第3の状態を更に有する、請求項2記載の集積回路装置。
  4. 複数ビットのデータ信号の各々が複数の並走する伝送路の各々を介して伝送される場合に、前記制御信号生成部は、
    3本の隣接する伝送路の組について真ん中の伝送路を介して伝送されるデータ信号を前記対象データ信号とする第1の制御信号生成部と、
    2本の隣接する伝送路の組について一方の伝送路を介して伝送されるデータ信号を前記対象データ信号とする第2の制御信号生成部と
    を有する、請求項3記載の集積回路装置。
  5. 前記I/Oセルの各々は、当該I/Oセルへ入力される入力データ信号の振幅レベルを増幅させるレベル変換器を有し、
    前記レベル変換器は、該レベル変換器へ入力される信号に応答して、該レベル変換器の出力を所定電位へ接続する第2のスイッチング素子を有し、
    前記スイッチング駆動制御部は、前記レベル変換器に組み込まれるレベル変換器用スイッチング駆動制御回路を有し、
    前記レベル変換器用スイッチング駆動制御回路は、前記制御信号が、前記当該I/Oセルへ入力される入力データ信号を伝送する伝送路に隣接する他の伝送路を介して伝送される隣接データ信号の位相が該入力データ信号に対して同相であることを示す場合に作動し、前記第2のスイッチング素子に並列に挿入される、請求項1乃至のうちいずれか一項記載の集積回路装置。
  6. 前記I/Oセルの各々は、当該I/Oセルから出力される出力信号を該I/Oセルの最終段で段階的にバッファリングするプリバッファ及びファイナルバッファを有し、
    前記プリバッファは、該プリバッファへ入力される信号に応答して、前記ファイナルバッファへ入力される該プリバッファの出力を所定電位へ接続する第1のスイッチング素子を有し、
    前記スイッチング駆動制御部は、前記プリバッファに組み込まれるプリバッファ用駆動制御回路を有し、
    前記プリバッファ用スイッチング駆動制御回路は、前記制御信号が、前記当該I/Oセルへ入力される入力データ信号を伝送する伝送路に隣接する他の伝送路を介して伝送される隣接データ信号の位相が該入力データ信号に対して同相であることを示す場合に作動し、前記第1のスイッチング素子に並列に挿入される、請求項1乃至のうちいずれか一項記載の集積回路装置。
  7. 前記I/Oセルの各々は、当該I/Oセルから出力される出力信号を該I/Oセルの最終段でバッファリングするファイナルバッファを有し、
    前記ファイナルバッファは、第1の所定電位と当該ファイナルバッファの出力との間に配置される第3のスイッチング素子と、該第3のスイッチング素子と異なる特性を有し、前記第1の所定電位より低い第2の所定電位と当該ファイナルバッファの出力との間に配置される第4のスイッチング素子とを有する負論理回路を有し、
    前記スイッチング駆動制御部は、前記ファイナルバッファに組み込まれるファイナルバッファ用駆動制御回路を有し、
    前記ファイナルバッファ用スイッチング駆動制御回路は、前記制御信号が、前記当該I/Oセルへ入力される入力データ信号を伝送する伝送路に隣接する他の伝送路を介して伝送される隣接データ信号の位相が該入力データ信号に対して同相であることを示す場合に作動し、前記第3のスイッチング素子又は前記第4のスイッチング素子に並列に挿入される、請求項1乃至のうちいずれか1つ記載の集積回路装置。
  8. 外部とインターフェース接続する複数のI/Oセルを有する集積回路装置と、
    前記集積回路装置の前記I/Oセルから出力されるデータ信号を受け取る外部負荷と、
    前記集積回路装置及び前記外部負荷が実装され、前記集積回路装置から前記外部負荷へ前記データ信号を伝送する伝送路を有するプリント基板と
    を有し、
    前記集積回路装置は、
    前記I/Oセルの各々へ入力されるデータ信号の間の位相関係を検出し、該位相関係に基づく制御信号を生成する制御信号生成部と、
    該制御信号生成部で生成される制御信号に応答して、前記I/Oセルのスイッチング駆動を制御するスイッチング駆動制御部と
    を有する、データ伝送システム。
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