JPH1056135A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH1056135A
JPH1056135A JP8211363A JP21136396A JPH1056135A JP H1056135 A JPH1056135 A JP H1056135A JP 8211363 A JP8211363 A JP 8211363A JP 21136396 A JP21136396 A JP 21136396A JP H1056135 A JPH1056135 A JP H1056135A
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JP
Japan
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output
circuit
integrated circuit
semiconductor integrated
input
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Application number
JP8211363A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Okuhora
明彦 奥洞
Junko Araki
淳子 荒木
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1056135A publication Critical patent/JPH1056135A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit device having low power consumption and capable of effective mounting, along with an optimum through rate. SOLUTION: A plurality of output buffers B3 in a parallel configuration are constituted at the last stage of a buffer circuit of a digital integrated circuit in a semiconductor integrated circuit device LSI. An output switch circuit is provided for switching the output buffers B3 . The output buffers B3 are selectively operated by the output switch circuit SW according to an outer load of the semiconductor integrated circuit device LSI to change the performance of the output power.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置、特に論理信号処理を行うプロセッサ、例えばMPU
(マイクロ プロセッサ ユニット)あるいはDSP
(デジタル シグナル プロセッサ)、メモリ、ゲート
アレイなどのデジタル集積回路を具備する半導体集積回
路装置LSIに係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly, to a processor for performing logic signal processing, for example, an MPU.
(Microprocessor unit) or DSP
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device LSI having a digital integrated circuit such as a (digital signal processor), a memory, and a gate array.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、パーソナル デジタル セルラー
ホン、VCR(ビデオ カメラ レコーダ)、地上波も
しくは衛星放送チューナー等のAV(オーディオ ビデ
オ)機器において、信号伝送、信号処理、記録のデジタ
ル化が進行している。
2. Description of the Related Art In recent years, digitalization of signal transmission, signal processing, and recording has been progressing in AV (audio / video) devices such as personal digital cellular phones, VCRs (video camera recorders), and terrestrial or satellite broadcast tuners. .

【0003】また、取り扱う情報量もますます増大化す
る傾向にあり、システムクロックも年々増加する傾向に
ある。
Also, the amount of information to be handled tends to increase, and the system clock also tends to increase year by year.

【0004】これらのデジタル信号の高速化は、様々な
ノイズの原因となる。この様々なノイズとは、特性イン
ピーダンスの不整合に起因する反射ノイズ、近接配線間
の電磁相互作用によるクロストーク ノイズ、IC(集
積回路)バッファの同時スイッチによるスイッチング
ノイズ、導体中を流れる電流により放射されるEMC
(エレクロ マグネティック コンパティビリティ)ノ
イズ、EMI(エレクトロ マグネティック イミュウ
ニティ)ノイズ等である。
[0004] The speeding up of these digital signals causes various noises. These various noises include reflection noise due to characteristic impedance mismatch, crosstalk noise due to electromagnetic interaction between adjacent wirings, and switching by simultaneous switching of IC (integrated circuit) buffers.
EMC radiated by noise and current flowing through conductors
(Electro Magnetic Compatibility) noise, EMI (Electro Magnetic Immunity) noise, and the like.

【0005】現状のエレクトロニクス機器においては、
これらを如何に低減するかが商品開発あるいは設計段階
での大きな課題となっている。
In the current electronic equipment,
How to reduce these is a major issue at the product development or design stage.

【0006】ところで、このような半導体集積回路LS
Iにおけるノイズの大きさを決める最も重要な因子とし
て、信号のスルーレイト(Through Rate)(=dV/d
t)が挙げられる。デジタル信号におけるスルーレイト
は、一般にクロックが高くなるほど大に、すなわち、信
号の立ち上がりや立ち下がりが急峻になるが、正しく
は、駆動する半導体素子の電流駆動能力と負荷の関係で
決まりクロック周波数とは本来無関係のものである。
Incidentally, such a semiconductor integrated circuit LS
The most important factor that determines the magnitude of noise at I is the through rate (= dV / d) of the signal.
t). Generally, the slew rate of a digital signal increases as the clock becomes higher, that is, the rise and fall of the signal become steeper, but correctly, the clock frequency is determined by the relationship between the current driving capability of the semiconductor element to be driven and the load. It is irrelevant in nature.

【0007】ここで、抵抗成分が無視できるとし、この
スルーレイトを式で示すと、 dV/dt=2πCL /gm ‥‥‥ (1) ここで、gmは駆動素子の相互コンダクタンスであり、
L は駆動される集積回路LSIまでの全負荷容量の和
で表わされる。すなわち、 CL =Cp +CInt +Cinput ‥‥‥ (2) ここで、Cp パッケージ容量、CInt は配線容量、C
input はバッファの入力容量である。
[0007] and wherein the resistance component is negligible, indicating the slew rate by the formula, dV / dt = 2πC L / gm ‥‥‥ (1) where, gm is the transconductance of the drive element,
C L is expressed by the sum of the total load capacity up integrated circuit LSI driven. That is, C L = C p + C Int + C input ‥‥‥ (2) where C p package capacitance, C Int is the wiring capacitance, and C Int is the wiring capacitance.
input is the input capacity of the buffer.

【0008】したがって、スルーレイトdV/dtは、
駆動デバイスの特性と接続線路上に存在する負荷、特に
容量により決定される。
Accordingly, the slew rate dV / dt is
It is determined by the characteristics of the driving device and the load present on the connection line, especially the capacitance.

【0009】一方で機器のパーソナル化、小型化が進
み、マルチチップモジュールやフリップチップ実装など
いわゆるベアチップを用いた高密度実装技術の開発が行
なわれている。
On the other hand, personalization and miniaturization of devices are progressing, and high-density mounting technology using so-called bare chips such as multichip modules and flip chip mounting is being developed.

【0010】この半導体チップのベアチップ実装方法と
しては、ワイヤボンディング法、TAB(テープ オー
トメイテッド ボンディング)法、フリップチップ(Fl
ip-chip )法などがあるが、高密度性、高速動作性を考
慮すると、フリップチップ法が最も優れている。
[0010] The bare chip mounting method of this semiconductor chip includes a wire bonding method, a TAB (tape automated bonding) method, and a flip chip (Fl).
The flip-chip method is the best in consideration of high density and high-speed operation.

【0011】また、マルチチップモジュールやフリップ
チップ実装といったベアチップ実装には、従来までのパ
ッケージを取り去った実装が可能になるため、各集積回
路LSI間の配線は短く形成することが可能になる。以
上のことは、パッケージや、接続部分、配線等の信号伝
送経路に存在する寄生成分の低下を意味し、LSIの出
力バッファから見れば、駆動する負荷の低減が実現され
たことになる。
In the case of bare-chip mounting such as multi-chip module or flip-chip mounting, mounting without a conventional package is possible, so that wiring between integrated circuits LSI can be formed short. The above means that the parasitic components existing in the signal transmission path such as the package, the connection portion, and the wiring are reduced. From the viewpoint of the output buffer of the LSI, the driving load is reduced.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】したがって、マルチチ
ップモジュールなどのベアチップ実装により寄生成分を
排し、配線長を短縮して高密度化を図った場合、前記式
(1)より明確なように信号のスルーレイトが大きく、
すなわち、立ち上がりや立ち下がりが急峻になってしま
い、ノイズ的には高密度の利点が生かせない事態が生じ
る。
Therefore, when the parasitic components are eliminated by mounting a bare chip such as a multi-chip module and the wiring length is shortened to increase the density, the signal becomes clearer from the above equation (1). Has a large slew rate,
That is, the rise and fall become steep, and a situation arises in which the advantage of high density cannot be used in terms of noise.

【0013】そこで、ベアチップ実装されるLSIのバ
ッファ電流をあらかじめ小さめに設計しておくことでス
ルーレイトの最適化が図られ、また、同時に低消費電力
化も達成されきわめて効果的な実装を実現することが可
能になる。
Therefore, the slew rate is optimized by designing the buffer current of the LSI mounted on the bare chip to a small value in advance, and at the same time, low power consumption is achieved, thereby realizing a very effective mounting. It becomes possible.

【0014】しかしながらこの場合には、その回路の配
線、実装構成にのみ有用な駆動回路の設計となるため
に、他回路への共用が不可能な、きわめて適応範囲の狭
いLSIとなってしまう。すなわち、実装形態に応じた
設計のLSIが必要となり、コスト的にも開発期間的に
も非常に不利益なものになり実用上問題である。
However, in this case, the drive circuit is designed to be useful only for the wiring and mounting configuration of the circuit, so that the LSI cannot be shared with other circuits and has an extremely narrow applicable range. That is, an LSI designed according to the mounting form is required, which is very disadvantageous in terms of cost and development period, which is a practical problem.

【0015】本発明においては、このような不都合を改
善し、他回路への共用を可能にし、その適応範囲を広範
とすることができるLSIを提供する。
In the present invention, there is provided an LSI which can solve such inconveniences, can be shared by other circuits, and can widen its application range.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体集積回
路装置LSIのデジタル集積回路の出力バッファ回路の
最終段の出力バッファを、複数個の並列構成とし、これ
ら複数個の並列構成の出力バッファを切換え動作させる
出力スイッチ回路を設ける。そして、このLSIの外部
負荷に応じて、上記出力スイッチ回路によって上記複数
個の並列構成の出力バッファを選択的に動作させて出力
電流能力を変化させるようにする。
According to the present invention, a plurality of output buffers at the last stage of an output buffer circuit of a digital integrated circuit of a semiconductor integrated circuit device LSI are configured in parallel, and the plurality of output buffers are configured in parallel. And an output switch circuit for performing a switching operation. The output switch circuit selectively operates the plurality of parallel-configured output buffers according to the external load of the LSI to change the output current capability.

【0017】すなわち、本発明においては、具体的には
外部にコントロール端子を設け、バッファの駆動電流を
段階的に変化させることを可能にする。
That is, in the present invention, specifically, a control terminal is provided externally to enable the drive current of the buffer to be changed stepwise.

【0018】上述の本発明構成によれば、外部負荷に応
じて、複数の並列構成の出力バッファを選択的に動作さ
せて出力電流能力、すなわち出力駆動電流を段階的に変
化させるようにすることができるようにしたことから、
スルーレイトの最適化をはかりつつ、しかも外部負荷を
異にする他回路への共用を可能にし、その適応範囲を広
範とすることができるものである。
According to the configuration of the present invention described above, a plurality of parallel-configured output buffers are selectively operated in accordance with an external load so that the output current capability, that is, the output drive current is changed stepwise. That we can do,
While optimizing the slew rate, it is possible to share the circuit with another circuit having a different external load, and to widen the applicable range.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明による半導体集積回路装置
LSIについての実施の形態を説明する。本発明におい
ては、例えばLSI外部にコントロール端子を設け、バ
ッファの駆動電流を段階的に変化できるようにする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a semiconductor integrated circuit device LSI according to the present invention will be described. In the present invention, for example, a control terminal is provided outside the LSI so that the drive current of the buffer can be changed stepwise.

【0020】図1は、本発明装置のデジタル集積回路の
出力バッファ回路部の一例の回路構成を示し、図2はそ
の最終段バッファの一例の詳細回路構成を示すものであ
る。本発明においては、デジタル集積回路の出力バッフ
ァ回路1の最終段の出力バッファ、図1に示す例では3
段設けられた出力バッファB1 、B2 、B3 のうちの最
終段のバッファB3 を、複数に分割されたバッファの並
列構成とする。出力バッファ回路1は、遅延が大きくな
らないように、順次駆動電流が増幅されるように構成さ
れ、その最終段のバッファB3 に、例えば2N 個(Nは
正の整数)に分割されたバッファの並列構成とする。図
2に示す構成では、2N 個で、N=2とした4個のバッ
ファB31、B32、B33、B34の並列構成とした場合であ
る。そして、これらバッファB31、B32、B33、B34
切換え動作させるスイッチ回路SWを、各バッファ
31、B32、B33、B34のそれぞれの入力側に設ける。
このスイッチ回路SWは、例えば2入力アンド回路(2
入力論理積回路)AND回路構成とすることができる。
すなわち、各バッファB31〜B34の各入力に、この例で
はAND1 〜AND4 を配し、これらの1入力端に図1
で示した内部論理回路2からの出力、この例では2段目
のバッファB2 からの出力を入力する。他方、外部コン
トロール端子Tcから、Nビットすなわちこの例では2
ビットのコントロール信号Sc1およびSc2によって2N
すなわちこの例では4個の信号SB1〜SB4を得るデコー
ダ3が設けられ、これよりの各出力SB1〜SB4を、各ア
ンド回路AND1 〜AND4 の各他方の入力端に入力す
る。
FIG. 1 shows a circuit configuration of an example of an output buffer circuit section of a digital integrated circuit of the device of the present invention, and FIG. 2 shows a detailed circuit configuration of an example of a final-stage buffer. In the present invention, the output buffer of the last stage of the output buffer circuit 1 of the digital integrated circuit, in the example shown in FIG.
Of the output buffers B 1 , B 2 , and B 3 provided in stages, the buffer B 3 in the last stage has a parallel configuration of a plurality of divided buffers. The output buffer circuit 1 is configured so that the drive current is sequentially amplified so as not to increase the delay, and a buffer B 3 of the last stage is divided into, for example, 2 N (N is a positive integer) divided buffers. In a parallel configuration. In the configuration shown in FIG. 2, in the 2 N, a case of the parallel configuration of N = 2 and four buffers B 31 that, B 32, B 33, B 34. Then, the buffers B 31, B 32, B 33 , B switch circuit SW for switching the operation 34, the buffer B 31, B 32, B 33 , B 34 of providing the respective input side.
The switch circuit SW includes, for example, a two-input AND circuit (2
(Input AND circuit) An AND circuit configuration may be employed.
That is, in this example, AND 1 to AND 4 are arranged at each input of each of the buffers B 31 to B 34 , and one input terminal of FIG.
, The output from the buffer B2 in the second stage in this example. On the other hand, from the external control terminal Tc, N bits, ie, 2 bits in this example,
2 N by the bit control signals S c1 and S c2
That is, in this example, a decoder 3 for obtaining four signals S B1 to S B4 is provided, and the respective outputs S B1 to S B4 are input to the other input terminals of the AND circuits AND 1 to AND 4. .

【0021】図3は、デコーダ3の入力信号すなわちコ
ントロール信号Sc1およびSc2と、デコードによる出力
信号SB1〜SB4との関係を示し、コントロール信号Sc1
およびSc2の“0”および“1”の組み合わせによっ
て、出力信号SB1〜SB4において4つの“0”および
“1”の組み合わせ状態が得られる。つまり、例えばア
ンド回路AND1 〜AND4 によって、バッファB31
32、B33、B34の全てを動作させる場合、アンド回路
AND2 、AND3 およびAND4 によってバッファB
31を除くバッファB32、B33、およびB34を動作させる
場合、アンド回路AND3 およびAND4 によってバッ
ファB33およびB34を動作させる場合、アンド回路AN
4 によってバッファB34のみを動作させる場合の動作
状態を得ることができ、出力バッファの駆動電流値制御
を行うことができる。
[0021] Figure 3 shows an input signal or control signal S c1 and S c2 decoder 3, the relationship between the output signal S B1 to S B4 by decoding the control signal S c1
And the combination of "0" and "1" of the S c2, the output signal S B1 to S B4 combination state of the four "0" and "1" is obtained. That is, for example, by the AND circuit AND 1 ~AND 4, the buffer B 31,
When all of B 32 , B 33 , and B 34 are operated, the buffer B is operated by AND circuits AND 2 , AND 3, and AND 4 .
Buffer B 32 except 31, B 33, and the case of the B 34 is operated, when operating the buffer B 33 and B 34 by the AND circuit the AND 3 and the AND 4, AND circuit AN
D 4 by can be obtained operating state when operating only the buffer B 34, can be driven current control of the output buffer.

【0022】バッファB31、B32、B33、B34は、例え
ば図4にその一例の回路構成を示すように、pチャネル
型MOS(絶縁ゲート電界効果型トランジスタ)(p−
MOS)とnチャネル型MOS(n−MOS)によるC
MOS構成とすることができ、図4に示す構成において
は、2段のCMOS構成とした場合であるが、2段以上
の偶数段、更に或る場合は奇数段とすることができる。
inは、AND回路AND1 〜AND4 の出力が入力さ
れる入力端子である。
The buffers B 31 , B 32 , B 33 , and B 34 are, for example, p-channel MOS (insulated gate field effect transistors) (p-
MOS) and n-channel MOS (n-MOS)
A MOS configuration can be used. In the configuration shown in FIG. 4, a two-stage CMOS configuration is used. However, an even-numbered stage having two or more stages and an odd-numbered stage can be used in some cases.
T in is an input terminal to which the output of the AND circuit AND 1 ~AND 4 is input.

【0023】スイッチ回路SWを構成するAND回路A
ND1 〜AND4 は、例えば図5にその一例の回路例を
示すように、2つの入力端子Ti1およびTi2を有する2
入力構成を有するいわばCMOS1 およびCMOS2
よって構成し、その出力側にCMOS3 によるバッファ
が接続された構成によることができる。
AND circuit A constituting switch circuit SW
Each of ND 1 to AND 4 has two input terminals T i1 and T i2 as shown in FIG.
It is possible to adopt a configuration in which a CMOS 1 and a CMOS 2 having an input configuration are used, and a buffer of a CMOS 3 is connected to the output side.

【0024】図6は、本発明装置のLSI半導体チップ
4の一例の平面図で、図7は、この半導体チップ4と、
更に他の半導体チップ例えば他のLSI半導体チップ等
がマウントされたマルチチップモジュールの要部の断面
図を示す。半導体チップ4および41、特に半導体チッ
プ4は、これにパッケージや樹脂モールド等が施される
ことのない、すなわち半導体チップが外部に剥き出しに
され、半導体チップ上に、例えばその四辺にそれぞれ導
出形成された端子部10(上述の外部コントロール端子
Tcを含む)が露出したベアチップ構成としたいわゆる
ベアチップ構成とする。端子部10は、半導体チップ上
に形成されたIC回路の所要部から導出された配線パッ
ド11の端部に金属層12が被着形成され、これにボー
ル状に半田が盛られてなる半田バンプすなわち半田突起
13が盛られて形成される。この金属層12は、半田材
を限定的に被着するに供する金属層いわゆるBLM(ボ
ール リミッティング メタル)による。
FIG. 6 is a plan view of an example of the LSI semiconductor chip 4 of the device of the present invention, and FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part of a multi-chip module on which another semiconductor chip such as another LSI semiconductor chip is mounted. The semiconductor chips 4 and 41, especially the semiconductor chip 4, are not subjected to a package or resin molding, that is, the semiconductor chip is exposed to the outside, and is formed on the semiconductor chip, for example, at four sides thereof. The terminal portion 10 (including the above-described external control terminal Tc) is exposed in a bare chip configuration, that is, a so-called bare chip configuration. The terminal portion 10 is formed by applying a metal layer 12 to an end portion of a wiring pad 11 derived from a required portion of an IC circuit formed on a semiconductor chip, and soldering the metal layer 12 on the metal layer 12 in a ball shape. That is, the solder protrusions 13 are formed by being piled up. The metal layer 12 is formed of a metal layer that serves to apply a solder material in a limited manner, so-called BLM (ball limiting metal).

【0025】図7で示すマルチチップモジュールMCM
構成においては、複数の配線パターン、図示の例では配
線パターンP1 、P2 、P4 が積層された構成を例示し
た。配線パターンP1 およびP2 、P3 およびP4 は、
例えばそれぞれ2枚の例えばガラスエポキシ基板(不織
ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させてなる基板)5の
両面にそれぞれ貼着したCu箔をフォトリソグラフィに
よるパターンエッチングすることによって形成する。そ
して、これら2枚の基板5を絶縁性接着層6によって所
定の位置関係に積層して接合一体化した構成とし、この
積層基板の所定部にスルーホールないしはヴィアホール
7を形成し、このホール7内を無電解メッキ、電気メッ
キするなどの方法によってメタライズして導電層8の形
成を行い、所要の配線パターン間の電気的接続を行うこ
とができる。この導電層8は、積層基板の上下両外側面
に全面的に形成し、これをパターンエッチングすること
によって、配線パターンP1 もしくは(および)とする
こともできる。
The multi-chip module MCM shown in FIG.
In the configuration, a configuration in which a plurality of wiring patterns, in the illustrated example, the wiring patterns P 1 , P 2 , and P 4 are stacked is illustrated. The wiring patterns P 1 and P 2 , P 3 and P 4
For example, it is formed by performing pattern etching by photolithography on Cu foils respectively adhered to both sides of two glass epoxy substrates (substrates of non-woven glass fibers impregnated with epoxy resin) 5, for example. The two substrates 5 are laminated in a predetermined positional relationship by an insulating adhesive layer 6 and joined and integrated, and a through hole or a via hole 7 is formed in a predetermined portion of the laminated substrate. The inside is metallized by a method such as electroless plating or electroplating to form the conductive layer 8, and electrical connection between required wiring patterns can be made. The conductive layer 8 is entirely formed on the upper and lower outer surfaces of the laminated board, which by pattern etching, can also be a wiring pattern P 1 or (and).

【0026】そして、この積層基板の例えば上層配線の
配線パターンP1 に、半導体チップ4、更に或る場合は
他の半導体チップ41のベアチップを、その端子部10
を対応する配線パターンP1 に対して、半田バンプ13
により接合され、いわゆるフリップチップ法による半導
体チップ4,41のマウントがなされる。更に、この半
導体チップ4,41と基板との間には、封止用の樹脂9
が充填され、半導体チップの基板への機械的電気的接合
の補強効果を得るようにして信頼性の向上をはかるよう
にすることができる。
Then, the semiconductor chip 4 and, in some cases, the bare chip of another semiconductor chip 41 are connected to the wiring pattern P 1 of the upper layer wiring of the laminated substrate, for example, by the terminal portion 10.
For the corresponding wiring patterns P 1 and the solder bumps 13
The semiconductor chips 4 and 41 are mounted by the so-called flip chip method. Further, a sealing resin 9 is provided between the semiconductor chips 4 and 41 and the substrate.
Is filled, and the effect of reinforcing the mechanical and electrical bonding of the semiconductor chip to the substrate can be obtained to improve the reliability.

【0027】このベアチップが実装された積層基板は、
更に例えば図7に鎖線で示すように、半田バンプ22に
よって、他のプリント基板21の所要の配線上に、マウ
ントされる。
The laminated board on which the bare chip is mounted is
Further, as shown by a chain line in FIG. 7, for example, the printed circuit board 21 is mounted on required wiring by solder bumps 22.

【0028】このように、ベアチップを直接基板上に形
成することにより、パッケージが排され、それに係わる
寄生L,C,R(寄生インダクタンス,容量,インピー
ダンス)成分が低減されると同時に、端子部10と配線
パターンとの接続においてワイヤー等の介在が排除され
ることから、配線長が短縮される。
As described above, by forming the bare chip directly on the substrate, the package is eliminated, and the parasitic L, C, and R (parasitic inductance, capacitance, and impedance) components associated with the package are reduced. Since the interposition of a wire or the like in the connection between the wiring and the wiring pattern is eliminated, the wiring length is reduced.

【0029】上述したベアチップ構成において、上述し
た回路構成をとり、ファンイン(Fan in)およびファン
アウト( Fan out) が1の場合の、駆動波形のシュミレ
ーションを行った結果を図8に示す。図8中破線曲線
は、パッケージ構成を採り、PCB(プリント サーキ
ット ボード)すなわちプリント基板ドライブとしたと
きの立ち上がりを示し、ベアチップ構成によるときは、
それぞれバッファ電流を100%制御とした場合実線曲
線81、75%制御とした場合実線曲線82、50%制
御とした場合はパッケージ構成の場合の破線曲線と殆ど
一致する曲線83、25%制御とした場合実線曲線84
となり、ベアチップ構成とする場合はバッファ電流を1
00%とすると、その立ち上がりが急峻となるが、上述
したように、外部コントロール端子Tcからのコントロ
ール信号によってバッファB31、B 32、B33、B34を、
切換え選択動作させることによって、バッファ電流の低
減化をはかることによって、駆動波形の鋭い立ち上がり
を見事にコントロールすることができることがわかる。
そして、この例では、約50%まで減少させたとき破線
曲線のパッケージを用いた実装時とほぼ同じ駆動波形が
得られることがわかる。すなわち、パッケージを用いた
実装時に比べてノイズ的に特性を損なような不都合が回
避され、しかも、その消費電力は、50%に、すなわち
1/2に低減化できる。また、更に、その駆動電流を2
5%程度までに減少させるときは、より低ノイズ化が図
られ、更にそのバッファの消費電力は1/4程度まで激
減させることができることになる。
In the above-described bare chip configuration,
Circuit configuration, fan in and fan in
Drive waveform when fan out is 1
FIG. 8 shows the results of the application. The broken line curve in FIG.
Adopts a PCB (Print Circuit
Board), that is, a printed circuit board drive
When using the bare chip configuration,
Solid line curve when each buffer current is 100% controlled
Line 81, 75% control Solid line curve 82, 50% control
If it is controlled, the broken line curve in the case of package configuration and almost
Matching curve 83, solid curve 84 when 25% control is performed
In the case of a bare chip configuration, the buffer current is set to 1
If it is set to 00%, the rise becomes steep.
As described above, the control from the external control terminal Tc
Buffer B31, B 32, B33, B34To
By performing the switching selection operation, the buffer current can be reduced.
Sharp rise of drive waveform by reducing
It turns out that you can control it wonderfully.
And, in this example, when it is reduced to about 50%,
Drive waveforms that are almost the same as when mounting with the package
It can be seen that it can be obtained. That is, using a package
Inconveniences such as noise impairing characteristics compared to mounting
And its power consumption is reduced to 50%, ie
It can be reduced to half. Further, the driving current is set to 2
When reducing it to about 5%, lower noise can be achieved.
And the power consumption of the buffer is about 1/4
It can be reduced.

【0030】上述したように、本発明構成によれば、バ
ッファ電流の制御を可能にしたことによって、駆動波形
の鋭い立ち上がり、すなわちスルーレイトを最適状態に
選定することができ、同時に消費電力の低減化をはかる
ことができる。
As described above, according to the configuration of the present invention, since the buffer current can be controlled, the sharp rise of the drive waveform, that is, the slew rate can be selected in the optimum state, and the power consumption can be reduced at the same time. Can be measured.

【0031】上述した構成によれば、マルチチップモジ
ュールMCM内に取り込まれた配線、例えばバスライ
ン、クロック等の信号線群SLについてはかなりの駆動
電流の低減効果がはかられる。しかしながら、LSIか
ら出力される出力のうち、このLSIが配置されるモジ
ュールMCM外に出力される信号線SLoの負荷に対し
ては、未知であるため、モジュールMCM内の信号線群
SLと同じレベルで出力電流の調整を行うことができな
い。
According to the above-described configuration, the wiring taken in the multi-chip module MCM, for example, a signal line group SL such as a bus line and a clock, can significantly reduce the driving current. However, among the outputs output from the LSI, the load of the signal line SLo output outside the module MCM in which this LSI is arranged is unknown, and therefore the level of the signal line group SL in the module MCM is the same. Output current cannot be adjusted.

【0032】また、バスライン、クロックなどのように
多数のファンアウトを持つ信号線群と、それら以外の例
えばデータライン、コントロールラインなどではファン
アウト数、すなわち、もともとの駆動電流に差があり、
ベアチップマウントによる負荷の減少の程度が異なる。
Further, there is a difference in the number of fan-outs, that is, the original drive current between a signal line group having a large number of fan-outs such as a bus line and a clock and other data lines and control lines.
The degree of load reduction by the bare chip mount is different.

【0033】そこで、これらの問題を解決するために
は、上記並列構成の出力バッファを、複数組設け、各組
毎に独立に出力電流能力を変化させる構成とする。すな
わち、例えば図9にその概略構成図を示すように、モジ
ュールMCM内に搭載されるLSIチップ4の出力のう
ち、モジュールMCM内バスライン等の信号線SLに関
しては、前述した構成による外部コントロール端子Tc
を配置するが、モジュールMCM外のバスライン等の信
号線SLoに関して、他の外部コントロール端子Tco
を設けて、外部信号線SLoに関して独立に制御する構
成とする。尚、図9においては、モジュールMCM外の
バスライン等の信号線SLoを1組のみ示した場合であ
るが、この信号線SLoが2組以上ある場合、これら各
組に対応してLSIチップ4内に各組毎に独立に出力電
流能力を変化させる出力バッファと、外部コントロール
端子を配置する。
Therefore, in order to solve these problems, a plurality of sets of the output buffers having the parallel configuration are provided, and the output current capability is changed independently for each set. That is, as shown in a schematic configuration diagram of FIG. 9, for example, among the outputs of the LSI chip 4 mounted in the module MCM, a signal line SL such as a bus line in the module MCM is connected to the external control terminal having the above-described configuration. Tc
However, regarding the signal line SLo such as a bus line outside the module MCM, another external control terminal Tco
So that the external signal line SLo is independently controlled. Note that FIG. 9 shows a case where only one set of signal lines SLo such as bus lines outside the module MCM is shown. However, when there are two or more sets of this signal line SLo, the LSI chip 4 Inside, an output buffer for changing the output current capability independently for each group and an external control terminal are arranged.

【0034】尚、上述した例では、CMOS論理回路を
例示したが、デジタル論理回路のあらゆるタイプのも
の、例えば、Bi−CMOS(バイポーラトランジスタ
構成によるCMOS)、ECL(エミッタ カプルド
ロジック)、DCFL(ダイレクト カップルド FE
T(フィーフド エフェクト トランジスタ)ロジッ
ク)、GTL(ガンニング トランスファ ロジッ
ク)、HSTL(ハイ スピ−ド トランジスタ ロジ
ック)などによることもできる。
In the above-described example, the CMOS logic circuit is exemplified. However, any type of digital logic circuit, for example, Bi-CMOS (CMOS with a bipolar transistor configuration), ECL (Emitter Coupled) is used.
Logic), DCFL (Direct Coupled FE)
T (feed effect transistor logic), GTL (gunning transfer logic), HSTL (high speed transistor logic), and the like can also be used.

【0035】また、上述した例では、スイッチ回路SW
を、図2に示すようにAND回路構成とした場合である
が、図10に示すように、フリップフロップ回路構成と
することもできる。
In the above example, the switch circuit SW
Is an AND circuit configuration as shown in FIG. 2, but may be a flip-flop circuit configuration as shown in FIG.

【0036】図10の構成においては、データ入力端子
(D)、クロック端子(CK)、Q出力端子(Q)、反
転Q端子、クリア端子(CLR)を有するD−フリップ
フロップ(D−FF)によってスイッチ回路SWを構成
した場合である。この例においても、図2で説明したと
同様に最終段のバッファB3 を、 N 個で、N=2と
した4個のバッファB31、B32、B33、B34の並列構成
とした場合であり、図10において、図2と対応する部
分には同一符号を付して重複説明を省略するが、この例
においては、各D−FFに共通にクロック端子CKにク
ロック信号を印加し、一方デコーダ3から、クリア信号
を得て、このクリア信号によって選択的にD−FFを動
作させて、入力端子Dに入力された前段のバッファB2
の出力を、Q出力として取り出す。つまり、この図10
の構成においても、複数の並列構成によるバッファ
31、B32、B33、B34を組み合わせ駆動することがで
きる。すなわち、この場合においても、前述した図2の
例と同様の動作、効果を得ることができる。
In the configuration shown in FIG. 10, a D flip-flop (D-FF) having a data input terminal (D), a clock terminal (CK), a Q output terminal (Q), an inverted Q terminal, and a clear terminal (CLR). This is a case where the switch circuit SW is configured by the following. Also in this example, the buffer B 3 at the final stage is This is a case in which four buffers B 31 , B 32 , B 33 , and B 34 are arranged in parallel with 2 N and N = 2. In FIG. 10, portions corresponding to those in FIG. In this example, a clock signal is applied to the clock terminal CK in common to each D-FF, a clear signal is obtained from the decoder 3, and the D signal is selectively supplied by the clear signal. -By operating the FF, the buffer B 2 of the previous stage input to the input terminal D
Is taken out as a Q output. That is, FIG.
In the configuration described above, the buffers B 31 , B 32 , B 33 , and B 34 having a plurality of parallel configurations can be driven in combination. That is, also in this case, the same operation and effect as in the example of FIG. 2 described above can be obtained.

【0037】尚、上述した本発明構成においては、最終
段のバッファB31、B32、B33、B 34を同一構成、すな
わち同一駆動電流とすることもできるが、それぞれ異な
る駆動電流とすることもできる。
In the above-described configuration of the present invention, the final
Stage buffer B31, B32, B33, B 34The same configuration,
That is, the same drive current can be used, but different
Drive current.

【0038】また、本発明は、図7で説明した構成によ
る配線パターンP1 〜P4 の構成によるものに限らず、
これより少数もしくは多数の配線パターンの積層による
もの、さらにフォトレジストを絶縁層としフォトリソグ
ラフィによって、ヴィアホール等のホールの形成を行う
微細パターン構成による構成とするなど種々の構成によ
ることができ、またこのような構成によらず、直接プリ
ント基板21にチップのマウントを行う構成による各種
いわゆるベアチップ実装構成に適用することもできるな
ど、上述した例に限られるものではなく、種々の変形変
更を行うことができる。
The present invention is not limited to the configuration of the wiring patterns P 1 to P 4 according to the configuration described with reference to FIG.
Various configurations can be used, such as by laminating a small or large number of wiring patterns, a fine pattern configuration in which holes such as via holes are formed by photolithography using photoresist as an insulating layer, and The present invention is not limited to the above-described example. For example, the present invention can be applied to various so-called bare chip mounting configurations in which a chip is directly mounted on the printed circuit board 21 instead of such a configuration. Can be.

【0039】[0039]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、バッ
ファ電流の制御を可能にしたことによって、駆動波形の
鋭い立ち上がり、すなわちスルーレイトを最適状態に選
定することができ、同時に消費電力の低減化をはかるこ
とができる。したがって、ベアチップ実装を行い、実装
系にかかわる負荷が低減され、高密度化を行うに当た
り、信号のスルーレイトを最適化することかできること
から、種々のノイズ、すなわち反射ノイズ、スイッチン
グノイズ、クロストークノイズ、電磁放射ノイズ等の低
減化を図ることができる。
As described above, according to the present invention, since the buffer current can be controlled, the sharp rise of the drive waveform, that is, the slew rate can be selected in the optimum state, and at the same time, the power consumption can be reduced. Reduction can be achieved. Therefore, when performing bare chip mounting, the load on the mounting system is reduced, and in increasing the density, the signal slew rate can be optimized. Therefore, various types of noise, that is, reflection noise, switching noise, and crosstalk noise can be obtained. In addition, it is possible to reduce electromagnetic radiation noise and the like.

【0040】更に、本発明によれば、従来、半導体集積
回路装置の開発、設計、製作において、試行錯誤によっ
てノイズ対策を行っていた時間を大幅に削減することが
可能になり、大幅な時間、労力の削減、コストの低減化
を図ることができる。
Further, according to the present invention, in the development, design, and manufacture of a semiconductor integrated circuit device, it is possible to greatly reduce the time required for noise suppression by trial and error. Labor and cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による集積回路装置の一例の出力バッフ
ァ回路部の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an output buffer circuit unit of an example of an integrated circuit device according to the present invention.

【図2】本発明による集積回路装置の出力バッファ回路
部の最終段のバッファの詳細構成図である。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a final-stage buffer of an output buffer circuit section of the integrated circuit device according to the present invention.

【図3】本発明装置におけるデコーダの入力−出力信号
変換の表図である。
FIG. 3 is a table showing input-output signal conversion of a decoder in the apparatus of the present invention.

【図4】本発明装置におけるバッファの回路例を示す構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a circuit example of a buffer in the device of the present invention.

【図5】本発明装置におけるスイッチ回路(AND回
路)例の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of an example of a switch circuit (AND circuit) in the device of the present invention.

【図6】本発明装置の半導体チップの一例の略線的平面
図である。
FIG. 6 is a schematic plan view of an example of a semiconductor chip of the device of the present invention.

【図7】本発明装置の一例のマルチチップモジュールの
要部の断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a main part of a multi-chip module as an example of the device of the present invention.

【図8】本発明装置と従来装置のスルーレイト制御のシ
ミュレーション図である。
FIG. 8 is a simulation diagram of slew rate control of the device of the present invention and the conventional device.

【図9】本発明装置の他の例の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of another example of the device of the present invention.

【図10】本発明装置のスイッチ回路の他の例の構成図
である。
FIG. 10 is a configuration diagram of another example of the switch circuit of the device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 出力バッファ回路、2 論理回路、3 デコーダ、
1 ,B2 ,B3 、B 31,B32,B33,B34 バッフ
ァ、SW 出力スイッチ回路、4,41 LSI半導体
チップ、5 基板、6 絶縁性接着層、7 ホール、8
導電層、9 封止用樹脂、11 端子部、12 金属
層、13,22 半田バンプ、21 プリント基板
 1 output buffer circuit, 2 logic circuits, 3 decoders,
B1, BTwo , BThree, B 31, B32, B33, B34 Buff
A, SW output switch circuit, 4,41 LSI semiconductor
Chip, 5 substrate, 6 insulating adhesive layer, 7 holes, 8
 Conductive layer, 9 sealing resin, 11 terminals, 12 metal
Layers, 13, 22 solder bumps, 21 printed circuit board

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体集積回路装置のデジタル集積回路
の出力バッファ回路の最終段の出力バッファを、複数個
の並列構成とし、 該複数個の並列構成の出力バッファを切換え動作させる
出力スイッチ回路が設けられ、 半導体集積回路の外部負荷に応じて、上記出力スイッチ
回路によって上記複数個の並列構成の出力バッファを選
択的に動作させて出力電流能力を変化させるようにした
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
An output buffer circuit for a digital integrated circuit of a semiconductor integrated circuit device, wherein an output buffer at the last stage of an output buffer circuit has a plurality of parallel configurations, and an output switch circuit for switching between the plurality of parallel configuration output buffers is provided. A plurality of parallel-configured output buffers selectively operated by the output switch circuit in accordance with an external load of the semiconductor integrated circuit to change an output current capability. apparatus.
【請求項2】 上記出力バッファ回路の最終段の出力バ
ッファを、2N 個(Nは正の整数)の並列構成とし、 該出力バッファのそれぞれの入力に2入力論理和回路を
配し、該論理和回路の1入力に内部論理回路からの出力
を、他方にNビットの外部コントロール端子よりデコー
ドされた2N コントロールのコントロール出力をそれぞ
れ入力して、半導体集積回路の外部負荷に応じて、上記
出力スイッチ回路によって上記複数個の並列構成の出力
バッファを選択的に動作させて出力電流能力を変化させ
るようにしたことを特徴とする請求項1に記載の半導体
集積回路装置。
2. The output buffer circuit at the last stage of the output buffer circuit has a parallel configuration of 2 N (N is a positive integer), and a 2-input OR circuit is arranged at each input of the output buffer. The output from the internal logic circuit is input to one input of the OR circuit, and the control output of 2 N control decoded from the N-bit external control terminal is input to the other input. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein an output switch circuit selectively operates said plurality of parallel-configured output buffers to change an output current capability.
【請求項3】 上記出力スイッチ回路が、フリップフロ
ップ回路により構成されてなることを特徴とする請求項
1に記載の半導体集積回路。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said output switch circuit comprises a flip-flop circuit.
【請求項4】 上記並列構成の出力バッファが、複数組
設けられ、 各組毎に独立に出力電流能力を変化させる構成としたこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a plurality of sets of the output buffers having the parallel configuration are provided, and the output current capability is independently changed for each set.
JP8211363A 1996-08-09 1996-08-09 Semiconductor integrated circuit device Pending JPH1056135A (en)

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JP (1) JPH1056135A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007158567A (en) * 2005-12-02 2007-06-21 Nec Electronics Corp Attenuator
JP2007293982A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Toshiba Corp Semiconductor device and memory circuit system

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