JPH0438863A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH0438863A
JPH0438863A JP14571790A JP14571790A JPH0438863A JP H0438863 A JPH0438863 A JP H0438863A JP 14571790 A JP14571790 A JP 14571790A JP 14571790 A JP14571790 A JP 14571790A JP H0438863 A JPH0438863 A JP H0438863A
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JP
Japan
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data output
wiring
power supply
semiconductor integrated
output buffer
Prior art date
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Pending
Application number
JP14571790A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Takai
康浩 高井
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路に関し、特に複数ビットデータ
出力構成の記憶装置等の半導体集積回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の半導体集積回路は、データが出力される
ときに電源配線に乗る雑音が内部回路に伝搬するのを抑
えるため、データ出力バッファ回路に接続される電源配
線は、内部回路の電源配線と分離していた。
以下、低レベルのデータを出力する場合について説明す
る。
半導体集積回路、特に記憶装置等の半導体集積回路にお
いては、大容量化、高集積化に伴い、チップサイズは増
大し、電源供給用の電源配線。
接地配線に寄生する抵抗、容量、インダクタンスは無視
できなくなってきている。
第5図は従来の半導体集積回路のデータ圧力バッファ回
路と接地配線を主体とした半導体チ。
ブの平面図である。
この半導体集積回路は4ビツトデータ出力構成の場合の
例であり、セルアレイ及びその周辺回路を含み所定の機
能をはたす内部回路が形成された内部回路領域1と、互
いに近接して設けられ前記内部回路の出力信号を外部回
路へ供給するためのデータ出力バッファ回路がそれぞれ
形成された2つのデータ出力バッファ回路領域2A、2
Bと、同様に形成された2つのデータ出力バッファ回路
領域2゜+2Dと、外部からの電源を受電するための第
1及び第2の電源端子用パッドの一方の接地端子用バッ
ド3と、この接地端子用バッド3とデータ出力バッファ
回路領域2A、2Bとの間、及び接地端子用パッド3と
データ出力バッファ回路領域2、.2Dとの間にそれぞ
れ形成され前記各データ比カバ777回路へ電源を供給
する接地配線4a、4bとを有する構成となっている。
第6図はこの半導体集積回路のデータ出力バッファ回路
とその電源配線、接地配線を主体とする等価回路図であ
る。
データ出力バッファ回路12A〜12Dはデータ出力バ
ッファ回路領域2A〜2D内にそれぞれ対応して形成さ
れており、それぞれ2個ずつのNチャネルエンハンスメ
ントMO3型のトランジスタ(MIA、M2A、Mil
l、M2R等)により構成されている。
これらデータ出力バッファ回路12A−12Dには、内
部回路からのデータΦA□、ΦAL〜Φ。ヨ。
Φ1がそれぞれ対応して入力され、その出力データが負
荷容jE CL A ” CL Dを含む外部の負荷回
路へそれぞれ出力される。
接地配線4a、4bには寄生抵抗RGa、RGb及び寄
生インダクタンスLGa、LGbがそれぞれ対応して存
在し、電源配線5a、5bには寄生抵抗RVI、RV2
及び寄生インダクタンスLV1、LV2がそれぞれ対応
して存在する。
なお、節点Nl、N2間の寄生抵抗、寄生インダクタン
スは、その距離が接地端子用バッド3との距離に比べて
短いので無視しである。
今、内部回路からデータが読出され、データ出力バッフ
ァ回路12A、1211に高レベルのデータΦ、1.Φ
BLが入力されると、トランジスタMIA。
Ml、が共にオンとなり、外部の負荷容量CLA。
CL、に蓄えられていた電荷がトランジスタMIA。
Ml、を介して寄生インダクタンスLGa、 寄生抵抗
RGaをもつ接地配線4aを通して接地端子用バッド3
へと放電され、これらデータの圧力が完了する。
このとき、寄生インダクタンスLGaにおいて逆起電力
が生じるため、節点Nl、N2のレベルが浮き上り、低
レベルのデータ圧力を妨げることになる。
なお、接地配線(4a、4b)の長さをρ、幅をWとし
たときの寄生抵抗Rは、 R=R,−・・・・・・ (1) であり、また寄生インダクタンスLは経験的にであるこ
とが知られている。ここでj Rsは配線材料により定
まる層抵抗、hは層間膜厚と基板厚さの和、μは配線材
料により定まる単位長さ当りのインダクタンスである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の半導体集積回路は、近接して設けられた
複数のデータ出力バッファ回路(例えば12A、  1
2B)に対し共通の電源配線(例えば4a)で電源を供
給する構成となっているので、これらデータ出力バッフ
ァ回路に同一レベルのデータが入力されたとき電源配線
に存在する寄生抵抗(例えばRGa)、寄生インダクタ
ンス(例えばLGa)のため、複数ビット分のデータ出
力ノイズが共通の電源配線に乗りこの電源配線のレベル
が変動し、データ出力が遅れたり誤動作が発生するとい
う問題点があった。
本発明の目的は、近接して設けられた複数のデータ出力
バッファ回路に同一レベルのデータが入力されてもデー
タ出力の遅れや誤動作のない半導体集積回路を提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体集積回路は、所定の機能をはたす内部回
路が形成された内部回路領域と、互いに近接して設けら
れ前記内部回路の出力信号を外部回路へ供給するための
データ出力バッファ回路がそれぞれ形成された複数のデ
ータ出力バッファ回路領域と、外部からの電源を受電す
るための第1及び第2の電源端子用パッドと、これら第
1及び第2の電源端子用パッドと前記データ出力バッフ
ァ回路領域との間に形成され前記各データ出力バッファ
回路へ電源を供給する第1及び第2の電源配線とを有す
る半導体集積回路において、前記この分割された複数本
の電源配線により前記各データ出力バッファ回路へそれ
ぞれ対応して電源を供給するようにして構成される。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の一実施例を示す半導体チップの平面図
である。
この実施例が第5図に示された従来の半導体集積回路と
相違する点は、データ出力バッファ回路領域2A、2B
と接地端子用パッド3との間の接地配線を2分割して接
地配線4A、4Bとし、かつこれら接地配線4A、4B
の幅を従来の半導体集積回路の接地配線4aより狭くし
、これら接地配線4A、4.lによりデータ出力バッフ
ァ回路12A。
12Bへそれぞれ対応して電源を供給するようにし、デ
ータ出力バッファ回路領域2..2Dと接地端子用パッ
ド3との間の接地配線を2分割して接地配線4゜+4D
とし、かつこれら接地配線4゜。
4Dの幅を従来の半導体集積回路の接地配線4bより狭
くし、これら接地配線4゜+ 4Dによりデータ出力バ
ッファ回路12c、12nへそれぞれ対応して電源を供
給するようにした点にある。
第2図はこの実施例のデータ出力7777回路12A〜
12Dとその接地配線4A〜4D、[源配線5A、5I
]を主体とした等価回路図である。
分割された接地配線4A〜4Dには、寄生抵抗RGA〜
RGD、寄生インダクタンスLGA〜LGDがそれぞれ
対応して存在する。
今、内部回路からデータが読出さh、データ出力777
7回路12A、12Bに高レベルのデータΦ42.ΦB
Lが入力されると、トランジスタMIA。
MIBが共にオンとなり、外部の負荷容量CLAに蓄え
られていた電荷がトランジスタMIAを介して、寄生イ
ンダクタンスLGA、寄生抵抗RGAをもつ接地配線4
Aを通して接地端子用パッド3へと放電され、また負荷
容量OLEに蓄えられていた電荷がトランジスタMIB
を介して、寄生インダクタンスL G B 、寄生抵抗
RG sをもつ接地配線4Bを通して接地端子用パッド
3へと放電されてこれらデータの出力が完了する。
従来例では、第6図に示すように、データ出力7777
回路12A、  l 2n (12C,12D)が共通
の接地配線4a(4b)を介して接地端子用パッドに接
続されているのに対し、本実施例ではデータ出力バッフ
ァ回路12A、  12B(12,。
12D)はそれぞれ対応する接地配線4A、4□(4C
,4D)を介して接地端子用パッド3に接続される。従
って、複数のI10間で接地配線を媒介としたデータ出
力ノイズの伝搬を抑えることができる。
さらに、接地配線を分割することにより、正味の寄生イ
ンダクタンスを減少することができる。
この理由について次に説明する。
従来例における1本の接地配線の幅をW、長さをpとし
、その寄生抵抗、寄生インダクタンスの値をR,、L、
とすると、(1)式、(2)式より、β Ro””Rs□ ・・・・・ (3) が得られる。一方、本実施例においては、接地配線が二
分割されるので、これらの配線幅をW/2とし、その寄
生抵抗、寄生インダクタンスをR1゜Llとすると、同
様にして、 R+=Rs     =2Ro       ・・−・
・=  (5)W/2 が得られる。ここで、典型的な場合としてh=480Ω
m、W=100μmとして計算すると、Lo<L、<2
L、         ・・−・−(7)が成り立つ。
従来例では、2つのデータ出力バッファ回路2 At2
B (2C,2D)により2つの負荷容量CLA。
CLi、(CLo、cLn)の電荷を抵抗値R0の寄生
抵抗、インダクタンス値L0の寄生インダクタンスを介
して放電する。これに対し、本実施例では、1つの各デ
ータ8カバツフア回路2A、2..2c。
2Dにより1つの対応する各負荷容量CLA、CL、。
CLo、CLゎの電荷をそれぞれ抵抗値R+=2Roの
寄生抵抗、インダクタンス値L1の寄生インダクタンス
を介して放電する。
これらの例では、2つのデータ出力バッファ回路につい
て並列回路を構成しているので、2つのデータ出力バッ
ファ回路をまとめて考えると、2つの負荷容量の電荷を
、本実施例においては抵抗値R,/2=R,の寄生抵抗
、インダクタンス値り、/2の寄生インダクタンスを介
して放電しているこε とに相当する。ここで(7)式のり、4L、/2と置換
えると、 2/L、<Ll〈L、         −・−(8)
となるので、接地配線を分割することにより、正味の寄
生インダクタンスを減少することができる。
従って、接地配線を分割することにより、データ出力は
高速化され、データ出力ノイズを低減することができる
次に、接地配線を4分割したときの効果を、回路シミュ
レータ5PICEより求めた結果について説明する。
第3図(a) 、 (b)はそれぞれ配線幅に対するデ
ータ出力時間の特性図及びデータ出力時間の計算条件を
示す波形図である。なお、このシミュレーションに使用
された本発明の回路を第4FgJ(a)に、従来例の回
路を第4図(b)に示す。
第4図(a) 、 (b)において、R,はデータ出力
バッファ回路12Xの出力配線の寄生抵抗、LWは接地
用のポンディングワイヤのインダクタンス、RWLは接
地用のポンディングワイヤとリードフレームの接触抵抗
、LLFは接地用のリードフレームのインダクタンス、
LL、は■10ビンのポンディングワイヤ及びリードフ
レームのインダクンス、CL xは外部の負荷容量、R
R,RL’%’)i外部の吊り抵抗、OUTは出力レベ
ル判定部、VCCは内部電源、vccsは吊り抵抗用の
電源、ΦXM+Φ1は制御信号である。
本シミュレーションでは、R)!=828Ω、RL”2
95Ω、CLx=100pF、LLx”30nH,Rx
”3Ω、LW=5nu、LLF=15nH,RWL=1
Ω。
VCC=4.4V、VCC5=5Vとし、また、接地配
線4X、  4Qの配線長(! =18mm、 h=4
80μmとして、RG、、RG、LG、、LGは(1)
式、(2)式にて計算した。
制御信号Φ8.をOOvから4.4Vに上げてから出力
レベル判定部OUTのレベルが低レベルとなるデータ出
力時間tは、ΦXLが2.2 VをよぎったときからO
UTのレベルが0.4■となるまでの時間と定義する。
第3図から明らかなように、接地配線を4分割すること
により、データ出力時間tは2ns速くなる。
なお、上記実施例及びシミュレーションにおいては、説
明の都合上、高電位側、低電位側の電源配線の一方の接
地配線を分割した例について述べたが、本発明は電源配
線の他方、又は電源配線の両方についても同様に分割す
ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、近接して設けられた複数
のデータ出力バッファ回路へ電源を供給するための電源
配線を複数本に分割し、これら分割された電源配線によ
り対応するデータ出力バッファ回路へ電源を供給するこ
とにより、これら複数のデータ出力バッファ回路が同時
にオン、オフし、電源配線に同時に電流が流れる場合で
も、これら電流が分割された電源配線にそれぞれ流れる
ので、データ出力ノイズの伝搬を抑えることができ、し
かも正味の寄生インダクタンスを低減することができる
ので、データ出力を高速化し誤動作を防止することがで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の一実施例を示す半導体チッ
プの平面図及びこの実施例の等価回路図、第3図(a)
 、 (b)はそれぞれ本発明の詳細な説明するための
シミュレーションによる特性図及びこのシミュレーショ
ンのデータ出力時間の計算条件を示す波形図、第4図(
a) 、 (b)はそれぞれ第3図に示された特性図を
得るために使用された本発明及び従来例の等価回路図、
第5図及び第6図は従来の半導体集積回路の一例を示す
半導体チップの平面図及びこの例の等価回路図である。 1・・・・・・内部回路領域、2A〜2D・・・・・・
データ圧力バッファ回路領域、3・・・・・・接地端子
用パッド、4A〜4D、4x、4a、4b・・・・・・
接地配線、5A。 5B・・・・・・電源配線、6A、 6B・・・・・・
電源端子用パッド、12A〜12D、12.・・・・・
・データ出力バッファ回路、20・・・・・・負荷回路
、100.100A・・・・・・半導体チップ、CLA
−CLD、CLx・・・・・・負荷容量、LG、LGA
”−LGD、LG、、LGa、LGb。 LVI、LV2・・・・寄生インダクタンス、MIA。 MIB、M2A、M2B−−−−トランジスタ、Rx。 RG、RGA〜RGD、RGx、RG&、RGb。 RVI、RV2・・・・・・寄生抵抗。 代理人 弁理士  内 原   晋 MiA、 Mja、M2A、M28・・・トランジスタ
3援土ロ醜テ用パ・ンド 刀1図 男2図 下4図(b) 男4 図(0,)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、所定の機能をはたす内部回路が形成された内部回路
    領域と、互いに近接して設けられ前記内部回路の出力信
    号を外部回路へ供給するためのデータ出力バッファ回路
    がそれぞれ形成された複数のデータ出力バッファ回路領
    域と、外部からの電源を受電するための第1及び第2の
    電源端子用パッドと、これら第1及び第2の電源端子用
    パッドと前記データ出力バッファ回路領域との間に形成
    され前記各データ出力バッファ回路へ電源を供給する第
    1及び第2の電源配線とを有する半導体集積回路におい
    て、前記第1及び第2の電源配線の少なくとも一方を、
    幅が対応する前記電源配線より狭い複数本に分割されこ
    の分割された複数本の電源配線により前記各データ出力
    バッファ回路へそれぞれ対応して電源を供給するように
    したことを特徴とする半導体集積回路。 2、第1及び第2の電源端子用パッドの一方が接地端子
    用パットであり、第1及び第2の電源配線の一方が接地
    配線である請求項1記載の半導体集積回路。 3、分割された電源配線の数をNとしたとき、前記分割
    された各電源配線の幅を、分割される前の電源配線の幅
    の1/Nにした請求項1記載の半導体集積回路。
JP14571790A 1990-06-04 1990-06-04 半導体集積回路 Pending JPH0438863A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06140578A (ja) * 1992-10-29 1994-05-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積装置
JP2018098428A (ja) * 2016-12-16 2018-06-21 セイコーエプソン株式会社 回路装置、発振器、電子機器及び移動体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06140578A (ja) * 1992-10-29 1994-05-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積装置
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