JPH1197615A - 半導体実装システムおよび半導体チップ - Google Patents
半導体実装システムおよび半導体チップInfo
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- JPH1197615A JPH1197615A JP21000198A JP21000198A JPH1197615A JP H1197615 A JPH1197615 A JP H1197615A JP 21000198 A JP21000198 A JP 21000198A JP 21000198 A JP21000198 A JP 21000198A JP H1197615 A JPH1197615 A JP H1197615A
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Abstract
ューを低減する半導体実装システムを提供する。 【解決手段】 半導体実装システム100は、ICチッ
プ1とICチップ2とを含む。ICチップ1とICチッ
プ2のそれぞれは、第1の面に形成された複数のピンと
第2の面に形成された複数のピンとを有している。配線
5は、ICチップ1の第1の面に形成された複数のピン
とICチップ2の第1の面に形成された複数のピンとを
電気的に接続する。配線6は、ICチップ1の第2の面
に形成された複数のピンとICチップ2の第2の面に形
成された複数のピンとを電気的に接続する。配線5の長
さは、配線6の長さに実質的に等しい。
Description
パッケージングした半導体チップ、および、複数の半導
体チップを含む半導体実装システムに関する。
システム(以下、半導体実装システムと称する)におけ
るデータ高速転送の要求が高くなっている。そのために
は、半導体実装システムにおいて各信号線を高周波で動
作させることが必要である。それを実現するための各信
号間のスキュー、特にクロックスキューの対策が必要で
ある。
は以下に示すような方法がある。1つは、半導体デバイ
ス(ICチップ)の片側(1つの辺)にのみピンを設け
ることが提案されている(例えば、米国特許No.5,408,1
23)。このようにピンをICチップの片側にのみ設けれ
ば、コントローラ(マスターチップ)からそのICチッ
プに至る各信号線の物理的な長さを揃えることができ、
各信号間の遅延の差を低減することができる。
全長に沿って往復するように設け、クロック信号の転送
とデータ転送の向きを揃えることによりクロックスキュ
ーを低減している(例えば、米国特許No.5,432,823)。
また、ICチップからの各信号の出力タイミングを制御
することで信号間のスキューを低減させている。
第1の従来例の構成では、ICチップの片側(1つの
辺)のみにピンを設けており、配置できるピンの数に限
界があるため、さらにピン数を増やして転送レートを向
上させることが困難である。また、ICチップの実装が
複雑化すると、信号配線のレイアウトによってクロック
信号及びデータの転送の向きを揃えることが困難とな
る。
のであり、その目的とするところは、高い転送レートを
実現し、かつクロックスキューを低減する半導体チップ
および半導体実装システムを提供し、またクロック信号
の転送経路を制御することにより、ICチップ間のデー
タ転送がクロックスキューなしで行える半導体チップお
よび半導体実装システムを提供することにある。
テムは、第1の半導体集積回路をパッケージングした第
1の半導体チップと、第2の半導体集積回路をパッケー
ジングした第2の半導体チップとを含む半導体実装シス
テムであって、前記第1の半導体チップは、第1の面に
形成された複数の第1のピンと、第2の面に形成された
複数の第2のピンとを有しており、前記第2の半導体チ
ップは、第3の面に形成された複数の第3のピンと、第
4の面に形成された複数の第4のピンとを有しており、
前記半導体実装システムは、前記複数の第1のピンと前
記複数の第3のピンとを電気的に接続する第1の配線
と、前記複数の第2のピンと前記複数の第4のピンとを
電気的に接続する第2の配線とを備え、前記第1の配線
の長さは、前記第2の配線の長さに実質的に等しい。こ
れにより、上記目的が達成される。前記第1の面は前記
第2の面に隣接しており、前記第3の面は前記第4の面
に隣接していてもよい。
り、前記第3の面は前記第4の面に対向していてもよ
い。
線が形成される第1の基板と、前記第2の配線が形成さ
れる第2の基板とをさらに備え、前記第1の基板と前記
第2の基板のうちの少なくとも1つは、前記第1の半導
体チップと前記第2の半導体チップのうちの少なくとも
1つを実装するための溝を有していてもよい。
ワイヤを介して前記複数の第1のピンに電気的に接続さ
れる複数の第1のパッドをさらに有しており、前記第2
の半導体チップは、複数の第2のワイヤを介して前記複
数の第2のピンに電気的に接続される複数の第2のパッ
ドをさらに有しており、前記複数の第1のワイヤのそれ
ぞれの長さは、前記複数の第2のワイヤのそれぞれの長
さに実質的に等しくてもよい。
体集積回路をパッケージングした半導体チップを含む半
導体実装システムであって、前記半導体チップは、第1
の面に形成された複数の第1のピンと、第2の面に形成
された複数の第2のピンとを有しており、前記半導体実
装システムは、前記複数の第1のピンに電気的に接続さ
れた第1の配線と、前記複数の第2のピンに電気的に接
続された第2の配線とを備え、前記第1の配線が形成さ
れる第1の平面は、前記第2の配線が形成される第2の
平面に実質的に垂直である。これにより、上記目的が達
成される。前記第1の配線が延長する方向は、前記第2
の配線が延長する方向に実質的に平行であり、前記半導
体チップは、前記第1の平面と前記第2の平面のうち少
なくとも一方に実質的に垂直であってもよい。
タとして機能する第1の半導体集積回路をパッケージン
グした第1の半導体チップと、スレーブとして機能する
第2の半導体集積回路をそれぞれパッケージングした複
数の第2の半導体チップとを含む半導体実装システムで
あって、前記複数の第2の半導体チップのそれぞれは、
第1の面に形成された複数の第1のピンと、前記第1の
面に隣接する第2の面に形成された複数の第2のピン
と、前記複数の第1のピンにそれぞれ入力される複数の
信号を互いに同期させ、前記同期された複数の信号を前
記複数の第2のピンにそれぞれ出力する同期回路とを備
えており、これにより、上記目的が達成される。
ロック信号が入力され、前記同期回路は、前記クロック
信号に従って同期動作を実行してもよい。
は、前記複数の第1のピンのそれぞれと前記第2のピン
のそれぞれとを電気的に接続する第1の経路と前記複数
の第1のピンのそれぞれと前記第2の半導体集積回路と
を電気的に接続する第2の経路のうちの1つを選択する
選択回路をさらに備えていてもよい。
から供給される選択信号に従って、前記第1の経路と前
記第2の経路とのうちの1つを選択してもよい。
は、前記複数の第1のピンのそれぞれに対応する複数の
終端抵抗をさらに備えており、前記複数の終端抵抗のそ
れぞれは、前記選択信号に従って、前記複数の第1のピ
ンのうち対応する1つに接続されていてもよい。
トローラであり、前記第2の半導体集積回路は、メモリ
であってもよい。
をパッケージングした半導体チップであって、第1の面
に形成された複数の第1のピンと、前記第1の面に隣接
する第2の面に形成された複数の第2のピンと、前記複
数の第1のピンにそれぞれ入力される複数の信号を互い
に同期させ、前記同期された複数の信号を前記複数の第
2のピンにそれぞれ出力する同期回路とを備えており、
これにより、上記目的が達成される。
の実施の形態を説明する。
体集積回路をパッケージングした半導体チップ(以下、
ICチップという)を少なくとも2つ含む半導体実装シ
ステムを説明する。ICチップは、第1の面に形成され
た複数のピンと、第2の面に形成された複数のピンとを
有している。ここで、ICチップの第1の面および第2
の面は、ICチップの側面である。ICチップの側面と
は、ICチップの面のうち最も面積の広い面以外の面を
いう。
導体実装システム100の構成を示す。図1(a)に示
されるように、半導体実装システム100は、ICチッ
プ1と、ICチップ2と、ICチップ1の第1の面に形
成された複数のピンとICチップ2の第1の面に形成さ
れた複数のピンとを電気的に接続する配線5と、ICチ
ップ1の第2の面に形成された複数のピンとICチップ
2の第2の面に形成された複数のピンとを電気的に接続
する配線6を含んでいる。配線5は、プリント基板3上
に形成されている。配線6は、プリント基板4上に形成
されている。ICチップ1は、例えば、メモリである。
ICチップ2は、例えば、そのメモリを制御するメモリ
コントローラである。
あり、ICチップ2はメモリコントローラであると仮定
する。
トで実現するためには、それだけ高周波数のクロック信
号で各信号線を動作させる必要がある。しかし、複数の
信号線を高周波で動作させると、各信号線間で長さが違
うためにクロックスキューが発生する。このようなクロ
ックスキューを防止するためには各信号線の長さを揃え
ればよい。上述のように、従来の方法では、ICチップ
の片側(1つの側面)にのみピンを設けているため、ピ
ン数の増加が制限され、信号の転送レートの向上が困難
である。
側面にそれぞれ複数のピンが設けられ、ICチップ2の
2つの側面にそれぞれ複数のピンが設けられている。I
Cチップ1とICチップ2とは、配線5が形成される平
面(プリント基板3)と配線6が形成される平面(プリ
ント基板4)とが実質的に垂直になるように実装され
る。ICチップ1および2において、複数のピンが設け
られる2つの側面は互いに隣接している。この構成によ
り、配線5の長さと配線6の長さとが実質的に等しくな
る。
Cチップ2の対応するピンとは、すべてのピンについて
等距離に配置される。従って、配線5の長さと配線6の
長さとが実質的に等しくなる。これにより、配線長の違
いによるクロックスキューが発生することが防止され、
かつ、ピンの数を増加して配線数を増やすことにより、
ICチップ1とICチップ2との間のデータ転送レート
を向上することができる。
1とICチップ2とを立体的に実装する場合において、
配線5の長さと配線6の長さとを正確に一致させるため
には、ICチップ1とICチップ2とをプリント基板3
に対して正確に垂直に実装することが重要となる。
4の例を示す。溝7は、配線6が延びる方向と垂直な方
向に延びるようにプリント基板4に形成される。プリン
ト基板3とプリント基板4とが互いに垂直になるように
実装した後、ICチップ1とICチップ2とがプリント
基板4に形成された溝7に沿って挿入される。これによ
り、ICチップ1とICチップ2とをプリント基板3に
対して正確に垂直に実装することが容易になる。その結
果、配線5の長さと配線6の長さとを正確に一致させる
ことが容易になる。
く、プリント基板3にも形成されてもよい。プリント基
板4とプリント基板3の両方に溝7を形成することによ
り、ICチップ1とICチップ2とをより正確に配置す
ることが容易になる。
は、複数のピンは、ICチップの隣接する2つの側面に
設けられていた。しかし、複数のピンが設けられる面は
これに限定されない。例えば、ICチップの互いに対向
する側面に複数のピンを設けるようにしてもよい。
のピンが設けられたICチップ11とICチップ12と
を含む半導体実装システム200を示す。
ム200は、ICチップ11と、ICチップ12と、I
Cチップ11の第1の面に形成された複数のピンとIC
チップ12の第1の面に形成された複数のピンとを電気
的に接続する配線5と、ICチップ11の第3の面に形
成された複数のピンとICチップ12の第3の面に形成
された複数のピンとを電気的に接続する配線9とを含ん
でいる。ここで、第1の面と第3の面とは、互いに対向
している。
るICチップの第2の面と区別するため、第3の面とい
う表現を用いている。配線5は、プリント基板3上に形
成される。配線9は、プリント基板8上に形成される。
ICチップ11は、例えば、メモリである。ICチップ
12は、例えば、メモリを制御するメモリコントローラ
である。
プリント基板8とは互いに平行に配置される。プリント
基板3とプリント基板8との間にICチップ11と12
とが搭載される。ICチップ11とICチップ12に
は、図2において上下の側面に複数のピンが配置されて
いる。プリント基板3とプリント基板8とを立体的に配
置することにより、配線数を増やし、かつ、ICチップ
11とICチップ12との間における配線5の長さと配
線9の長さとを等しくすることができる。
導体実装システム100と同様に、ICチップ11とI
Cチップ12の位置決めを容易にするため、プリント基
板3およびプリント基板8のいずれか一方、あるいは両
方に溝(図示せず)を設けるようにしてもよい。
ICチップ1は、シリコン基板1’を有している。
ップ1の外部に突出するように複数のピン13が設けら
れている。ICチップ1の第1の辺に隣接する第2の辺
に沿って、ICチップ1の外部に突出するように複数の
ピン14が設けられている。
に対応する複数のパッド15がICチップ1の第1の辺
に沿って配置され、複数のピン14に対応する複数のパ
ッド16がICチップ1の第2の辺に沿って配置されて
いる。複数のピン13のそれぞれは、ボンディングワイ
ヤW1を介して対応するパッド15に接続されている。
複数のピン14のそれぞれは、ボンディングワイヤW2
を介して対応するパッド16に接続されている。
定され、また、ボンディングワイヤW1の長さとボンデ
ィングワイヤW2の長さは実質的に等しい。このことに
より、配線の長さの違いによる信号間のスキューが低減
される。
プ1と同一の内部構成を有している。また、図2に示さ
れるICチップ11とICチップ12の内部構成は、パ
ッドとピンの配置を除いて、ICチップ1とICチップ
2の内部構成と同一である。
形態2の半導体実装システム300の構成を示す。半導
体実装システム300は、マスタとして機能するICチ
ップ20と、スレーブとして機能するICチップ10a
〜10hとを含む。以下の説明では、ICチップ20
は、メモリコントローラであり、ICチップ10a〜1
0hのそれぞれはメモリであると仮定する。
a〜10hは、1つの平面上にマトリクス状に配置され
ている。複数のICチップを直線的に(1次元的に)配
置する従来の直線配置に比較して、複数のICチップを
平面的に(2次元的に)配置する本実施形態の平面配置
は、ICチップのレイアウトの制限が少なく、駆動負荷
の容量が小さいという利点を有している。ただし、平面
配置においては、ICチップのインコーナーを転送され
る信号とアウトコーナーを転送される信号とのスキュー
差をなくすことが必要となる。本実施の形態では、IC
チップ内に同期回路を設けることにより、ICチップ間
を転送される信号間のスキュー差をなくしている。同期
回路については、図10Aおよび図10Bを参照して後
述される。
ラ20およびメモリ10a〜10hのそれぞれは、互い
に隣接する側面に形成された複数のピンを有している。
に形成された複数のピン13aと図4において右側の側
面に形成された複数のピン14aとを有している。他の
メモリ10b〜10hについても同様である。
下側の側面に形成された複数のピン13iと図4におい
て右側の側面に形成された複数のピン14iとを有して
いる。
の側面に形成されるピンの数は、15本である。しか
し、ICチップの側面に形成されるピンの数はこれに限
定されない。ICチップの側面には、任意の数のピンが
形成され得る。半導体実装システム300は、図4にお
いて縦方向に延びる配線V1〜V3と、図4において横
方向に延びる配線H1〜H3とを有している。このよう
に、配線V1〜V3が延びる方向と配線H1〜H3が延
びる方向とは異なっている。好ましくは、配線V1〜V
3が延びる方向は、配線H1〜H3が延びる方向に垂直
である。
ント基板上に形成される互いに異なる層に形成される。
配線V1〜V3と配線H1〜H3とは、互いに電気的に
絶縁されている。
設けられている複数のピン13iと、メモリ10aに設
けられている複数のピン13aと、メモリ10bに設け
られている複数のピン13bとが接続される。配線V1
は、メモリコントローラ20およびメモリ10bの下を
くぐっている。
10dおよび10eに対応する複数のピン13c、13
dおよび13eが接続され、配線V3にはメモリ10
f、10gおよび10hに対応する複数のピン13f、
13gおよび13hが接続される。
設けられている複数のピン14iと、メモリ10eに設
けられている複数のピン14eと、メモリ10hに設け
られている複数のピン14hとが接続される。配線H1
は、メモリ10eおよびメモリ10hの下をくぐってい
る。
10dおよび10gに対応する複数のピン14b、14
dおよび14gが接続され、配線H3にはメモリ10
a、10cおよび10fに対応する複数のピン14a、
14cおよび14fが接続される。
含まれる導電ラインの数は、各ICチップの1つの側面
に設けられるピンの数に等しい。
の接続状態を詳細に示す。他のICチップと配線との接
続状態も同様である。
2に含まれる導電ラインVL2の数に等しい。メモリ1
0dのピン13dは、導電ラインVL2に1:1で接続
されている。メモリ10dのピン14dの数は、配線H
2に含まれる導電ラインHL2の数に等しい。メモリ1
0dのピン14dは、導電ラインHL2に1:1で接続
されている。
ン14dに接続された配線H2は、それぞれ、メモリ1
0dの下側を通ってメモリ10dの一方から反対側にぬ
ける。配線V2と配線H2とは、プリント基板上に形成
される互いに異なる層に形成される。配線V2と配線H
2とは、短絡しないように形成されている。図4を再び
参照して、メモリコントローラ20がメモリ10bにア
クセスする場合における、半導体実装システム300の
動作を説明する。
号、クロック信号および制御信号をピン13iに出力す
る。メモリコントローラ20から出力されたアドレス信
号、クロック信号および制御信号は、ピン13iに接続
される配線V1を通ってメモリ10bのピン13bに入
力される。メモリ10bは、制御信号に応答して、メモ
リ10bに格納されているデータをピン13bを介して
配線V1に出力する。メモリ10bに格納されているデ
ータの位置は、アドレス信号によって指定される。メモ
リコントローラ20は、メモリ10bから出力されたデ
ータを配線V1から受け取る。これにより、メモリコン
トローラ20によるメモリ10bに対する1つのアクセ
スが終了する。
ン13a〜13iを総称して、ピン13という。各IC
チップの第1の側面に隣接する第2の側面に設けられる
ピン14a〜14iを総称して、ピン14という。
るクロック信号の転送経路およびデータ信号の転送経路
の一例を示す。クロック信号は、図6に示される矢印3
01に沿って、メモリコントローラ20からメモリ10
a〜10hのそれぞれに供給される。このように、メモ
リコントローラ20がメモリ10a〜10hのいずれか
に対してアクセスする状態を「標準アクセス状態」とい
う。
を配線V1を介してメモリ10bに供給し、配線H1を
介してメモリ10eに供給する。メモリ10bに供給さ
れたクロック信号は、その後、メモリ10a、10cお
よび10fの順に転送される。メモリ10bに供給され
たクロック信号は、さらに、メモリ10d、10gの順
に転送される。また、メモリ10eに供給されたクロッ
ク信号は、さらに、メモリ10hに転送される。
クロック信号によって直接的には連結されていない。同
様に、メモリ10f〜10h間も、クロック信号によっ
て直接的には連結されていない。
号を供給および転送するためにクロック信号に割り当て
られるピンは、ICチップの右下コーナーに最も近いピ
ンとしている。しかし、クロック信号に割り当てられる
ピンの配置がこれに限定されるわけではない。ICチッ
プの任意のピンがクロック信号に割り当てられ得る。ク
ロック信号の転送方向に沿ってデータ信号を転送する場
合には、クロック信号とデータ信号との間の遅延時間の
影響を考慮する必要はない。例えば、図6に示される矢
印301に沿ってクロック信号の転送経路が形成されて
いると仮定する。この場合、メモリコントローラ20か
らメモリ10gにデータ信号を転送する場合には、デー
タ信号の転送経路(図6において矢印Aによって示され
る)の方向は、クロック信号の転送経路の方向と同一で
ある。メモリ10aからメモリ10fにデータ信号を転
送する場合にも、データ信号の転送経路(図6において
矢印Bによって示される)の方向は、クロック信号の転
送経路の方向と同一である。
における、クロック信号の転送経路およびデータ信号の
転送経路の一例を示す。例えば、メモリ10aからメモ
リ10hにデータ信号を転送する場合には、データ信号
は、図7において矢印Cによって示される転送経路に沿
って、メモリ10a、10c、10f、10gおよび1
0hの順に転送される。この場合、クロック信号を図6
において矢印301によって示されるクロック信号の転
送経路に沿って転送すると、クロック信号とデータ信号
との間で遅延差が生じ得る。このような遅延差が生じる
と、メモリが誤動作するおそれがある。例えば、メモリ
10gには、メモリコントローラ20からメモリ10b
およびメモリ10dを介してデータ信号が転送される。
このデータ信号の転送経路は、図6において矢印301
によって示されるクロック信号の転送経路とは異なる。
また、メモリ10hには、メモリコントローラ20から
メモリ10eのみを介してデータ信号が転送される。こ
のデータ信号の転送経路は、図6において矢印301に
よって示されるクロック信号の転送経路とは異なる。
差をなくすためには、クロック信号の転送経路を図7の
矢印302に示すように変更すればよい。この場合に
は、クロック信号は、メモリコントローラ20からメモ
リ10bを介してメモリ10aに転送された後、データ
信号の転送経路(図7において矢印Cによって示され
る)と同一の方向に沿って、メモリ10a、10c、1
0f、10gおよび10hの順に転送される。クロック
信号とデータ信号とが同一の方向に転送されるため、ク
ロック信号とデータ信号との間の遅延差をなくすことが
できる。これにより、メモリの誤動作を防止することが
できる。
と設定は、データ信号の転送前のセットアップ期間に行
われる。セットアップ期間には、配線V1〜V3、H1
〜H3を通じてデータ信号の転送情報がメモリ10a〜
10hに送られる。データ信号の転送情報に応じて、メ
モリ10a〜10hに設けられた選択回路によってクロ
ック信号の転送経路が決定される。メモリ10a〜10
hに設けられた選択回路の詳細は、後述される。
0a〜10hとの間でクロック信号を転送する場合の各
メモリ間のスキューを見積もり、その見積もりに応じて
クロック信号の転送経路を決定するようにしてもよい。
そのようなスキューの見積もりは、例えば、メモリコン
トローラ20からメモリ10a〜10hにクロック信号
線を経由してクロック信号を供給し、メモリ10a〜1
0hのそれぞれがそのクロック信号を複数のデータ信号
線のうち互いに異なる1本のデータ信号線を介してメモ
リコントローラ20に送り返すことにより、行われる。
クロック信号を送り返すために使用されるデータ信号線
は、例えば、セレクトスイッチによって選択され得る。
これにより、クロック信号の転送経路の各メモリ間のス
キューを一度に見積もることができる。
クロック信号の通常の転送経路(以下、順方向の転送経
路という)とは逆方向にデータ信号を転送する場合にお
けるクロック信号の転送経路を示す。図8においてクロ
ック信号の転送経路は矢印303によって示されてい
る。
れる経路に沿ってメモリ10gからメモリコントローラ
20にデータ信号を転送する場合、または、図8に示さ
れる矢印Bに沿ってメモリ10fからメモリ10aにデ
ータ信号を転送する場合を考える。この場合には、クロ
ック信号の転送経路303の順方向終端のメモリ10
f、10gおよび10hにおいてクロック信号を逆方向
に戻す。例えば、順方向のクロック信号が供給されるピ
ンの隣のピン(および対応する信号線)を用いて逆方向
のクロック信号の転送経路を形成すればよい。これによ
り、クロック信号の転送経路303は、双方向となる。
従って、クロック信号の転送経路303のいずれの方向
にデータ信号を転送した場合でも、データ信号とクロッ
ク信号との間にスキューが発生することを防止すること
ができる。
メモリ10b〜10hは、メモリ10aと同一の内部構
成を有している。
含む。シリコン基板10a’上には、複数のメモリセル
(図示せず)を有するメモリブロック26と、メモリブ
ロック26に対するアクセスを制御する周辺回路27
と、選択回路21とが形成される。周辺回路27は、セ
ンスアンプやデコーダを少なくとも含む。メモリ10a
の第1の辺に沿って、メモリ10aの外部に突出するよ
うに複数のピン13aが設けられている。メモリ10a
の第1の辺に隣接する第2の辺に沿って、メモリ10a
の外部に突出するように複数のピン14aが設けられて
いる。
13bに対応する複数のパッド15がメモリ10aの第
1の辺に沿って配置され、複数のピン14aに対応する
複数のパッド16がメモリ10aの第2の辺に沿って配
置されている。複数のピン13aのそれぞれは、ボンデ
ィングワイヤW1を介して対応するパッド15に接続さ
れている。複数のピン14aのそれぞれは、ボンディン
グワイヤW2を介して対応するパッド16に接続されて
いる。
択回路21に接続されている。複数のパッド16は、配
線24を介して選択回路21に接続されている。選択回
路21は、配線23を介して周辺回路27に接続されて
いる。
10bの位置に配置される場合には、信号は、ピン13
bから入力される。以下、メモリ10bの選択回路21
の動作を説明する。
ングワイヤW1、パッド15および配線22を介して選
択回路21に入力される。入力信号がメモリ10bに対
してアクセスするための信号である場合には、選択回路
21は、配線22を配線23に電気的に接続する。その
結果、入力信号は、配線23および周辺回路27を介し
てメモリブロック26に供給される。このようにして、
メモリ10b内のメモリブロック26がアクセスされ
る。一方、入力信号がメモリ10bに対してアクセスす
るための信号ではなく、メモリ10bを介して隣のメモ
リ10dに転送されるべき信号である場合(図6の矢印
Aによって示されるデータ信号の転送経路を参照)に
は、選択回路21は、配線22を配線24に電気的に接
続する。その結果、入力信号は、配線24、パッド16
およびボンディングワイヤW2を介してピン14bから
出力される。
10fの位置に配置される場合には、信号は、ピン14
fから入力される。以下、メモリ10fの選択回路21
の動作を説明する。
ングワイヤW2、パッド16および配線24を介して選
択回路21に入力される。入力信号がメモリ10fに対
してアクセスするための信号である場合には、選択回路
21は、配線24を配線23に電気的に接続する。その
結果、入力信号は、配線23および周辺回路27を介し
てメモリブロック26に供給される。このようにして、
メモリ10f内のメモリブロック26がアクセスされ
る。一方、入力信号がメモリ10fに対してアクセスす
るための信号ではなく、メモリ10fを介して隣のメモ
リ10gに転送されるべき信号である場合(図7の矢印
Cによって示されるデータ信号の転送経路を参照)に
は、選択回路21は、配線24を配線22に電気的に接
続する。その結果、入力信号は、配線22、パッド15
およびボンディングワイヤW1を介してピン13fから
出力される。
配線22、23および24は、それぞれ、データ信号D
ata(1)〜Data(n)を運ぶn本のデータ信号
線とクロック信号CLKを運ぶ1本のクロック信号線と
を含む。
期回路33は、配線22上のデータ信号Data(1)
〜Data(n)およびクロック信号CLKを互いに同
期させ、同期したこれらの信号を配線24に出力する。
また、同期回路33は、配線24上のデータ信号Dat
a(1)〜Data(n)およびクロック信号CLKを
互いに同期させ、同期したこれらの信号を配線22に出
力する。このような同期機能は、クロック信号CLKに
応答してラッチ回路33−1〜33−nにデータ信号を
ラッチすることによって達成される。
9)に入力される複数の信号を同期させ、同期したこれ
らの信号を複数のピン14a(図9)に出力することが
できる。また、複数のピン14a(図9)に入力される
複数の信号を同期させ、同期したこれらの信号を複数の
ピン13a(図9)に出力することができる。このよう
な同期機能は、複数のメモリを平面配置する場合には必
須の機能である。このような同期機能により、ピンが配
置される位置に応じて信号線間で発生するスキューをな
くすことできる。
す。図10Bに示される選択回路21は、図10Aに示
される構成に加えて、セレクタ32−0〜32−nと、
セレクタ32−0〜32−nを制御するセレクタ制御回
路36とをさらに含む。
は、3つのスイッチを含む。これらのスイッチの開閉状
態を制御することにより、信号経路を変更することがで
きる。
ーラ20から供給される制御信号に応じて、配線22、
23および24の接続関係を制御する。例えば、配線2
2上の信号を配線23に供給する場合には、セレクタ制
御回路36は、配線22と配線23とが電気的に接続さ
れ、配線22と配線24とが電気的に絶縁されるよう
に、セレクタ32−0〜32−nを制御する。配線22
上の信号を配線24に供給する場合には、セレクタ制御
回路36は、配線22と配線24とが電気的に接続さ
れ、かつ、配線22と配線23とが電気的に絶縁される
ように、セレクタ32−0〜32−nを制御する。
御信号は、データ信号を転送する前のセットアップ期間
に、配線22または配線24を介してセレクタ制御回路
36に入力され、そこで保持される。あるいは、セレク
タ制御回路36は、チップセレクト信号CSに応じて、
配線22、23および24の接続関係を制御するように
してもよい。チップセレクト信号CSとは、それが入力
されるICチップの活性/非活性を定義する信号であ
る。チップセレクト信号CSが活性である場合には、セ
レクタ制御回路36は、配線22と配線23とが電気的
に接続され、配線22と配線24とが電気的に絶縁され
るように、セレクタ32−0〜32−nを制御する。チ
ップセレクト信号CSが非活性である場合には、セレク
タ制御回路36は、配線22と配線24とが電気的に接
続され、かつ、配線22と配線23とが電気的に絶縁さ
れるように、セレクタ32−0〜32−nを制御する。
−nは、複数のピン13a(図9)と複数のピン14a
(図9)とを電気的に接続する第1の経路と、複数のピ
ン13a(図9)または複数のピン14a(図9)とメ
モリブロック26とを電気的に接続する第2の経路のう
ちの一方を選択する。これにより、信号経路を変更する
ことができる。
各ICチップに選択回路21が設けられ、データ転送前
に与えられる制御信号によって、ピン13および14と
メモリブロック26との接続関係が設定される。データ
転送の経路となるICチップにおいては、ピン13(あ
るいは14)から入力された信号は、対応するピン14
(あるいは13)からそのまま出力される。このよう
に、本実施の形態による半導体実装システム300によ
れば、クロック信号およびデータ信号の転送は、配線V
1〜V3および配線H1〜H3を用い、選択回路21に
よってピン13とピン14とを短絡させたICチップを
経由して行われる。
ピンと隣接するICチップの一辺の対応するピンとを接
続する第1あるいは第2の配線が等しい長さを有し、か
つ、クロック信号とデータ信号とは同じ信号経路を介し
て転送される。ICチップ内における各ピン間の配線長
の差は、ICチップ間の配線長の差に比べて十分に小さ
い。本実施の形態では、各ICチップ内に同期回路33
が設けられている。転送すべきデータは、転送経路とし
て用いられるICチップからクロック信号に同期して同
期回路33によって出力される。
制限を設けることなく、各ピン間の配線長を揃え、配線
長差によるスキュー及びクロックスキューを低減した半
導体実装システムを提供することができる。
テムにおいて、低振幅の信号を高速転送する場合、転送
精度を向上させるために各配線の終端に抵抗を挿入し
て、高電位の状態(例えば、5V)にしておく必要があ
る。従来のように信号の転送経路が固定されている場合
は、配線の端に抵抗を配置しておけば充分である。しか
し、上述の実施の形態2のように、データの転送経路に
応じてクロック信号の経路が変更される場合(例えば、
図6〜8)は終端が一定ではない。そこで、本実施の形
態では、クロック信号の転送経路の切り替えに応じて、
終端抵抗の切り替えを行う場合を説明する。
実装システム400の構成を示す。半導体実装システム
400は、実施の形態2と同様、9個のICチップ4
0、30a〜30hを含む。各ICチップには、終端抵
抗Ra〜Riが設けられている。以下の説明では、IC
チップ40は、メモリコントローラ(あるいはクロック
信号源)であり、ICチップ30a〜30hは、メモリ
であると仮定する。半導体実装システム400に信号が
入力される前の状態(初期状態)では、図11に示すよ
うに、全てのICチップに対応する終端抵抗が接続され
ている。
ック信号の転送経路およびデータ信号の転送経路の一例
を示す。図12において、実線矢印401は、クロック
信号の転送経路を示す。図12において、点線で示され
る経路(例えば、メモリ30cから30dを介して30
eに至る経路)は用いられない。データ信号の転送経路
は、矢印402によって表される。このような標準アク
セス状態の場合、クロック信号の転送経路の終端となる
メモリ30f〜30hには終端抵抗Rf〜Rhをそれぞ
れ接続し、それ以外のメモリ30a〜30eおよびメモ
リコントローラ40から終端抵抗Ra〜ReおよびRi
を切り離す。図12では、ICチップに接続された終端
抵抗は実線で、ICチップから切り離された終端抵抗は
破線で示されている。このように、終端抵抗の接続と切
り離しを制御することにより、クロック信号の経路の終
端となるICチップのみに抵抗が接続された状態にする
ことができる。これにより、信号の転送が精度良く行わ
れる。次に、メモリからメモリにデータ信号を転送する
場合を考える。
データ信号の転送経路の一例を示す。図13において、
実線矢印403は、クロック信号の転送経路を示す。図
13において、点線で示される経路(例えば、メモリ3
0dから30eに至る経路)は用いられない。データ信
号の転送経路は、矢印404によって表される。データ
信号は、メモリ30aからメモリ30hに転送される。
クロック信号の転送経路の終端となるメモリ30d、3
0eおよび30hには終端抵抗Rd、ReおよびRhを
それぞれ接続し、それ以外のメモリ30a〜30c、3
0f、30gおよびメモリコントローラ40から終端抵
抗Ra〜Rc、Rf、RgおよびRiを切り離す。図1
3では、ICチップに接続された終端抵抗は実線で、I
Cチップから切り離された終端抵抗は破線で示されてい
る。このように、終端抵抗の接続と切り離しを制御する
ことにより、クロック信号の経路の終端となるICチッ
プのみに抵抗が接続された状態にすることができる。こ
れにより、信号の転送が精度良く行われる。
能を有するメモリ30aの内部構成を示す。メモリ30
b〜30hおよびメモリコントローラ40は、メモリ3
0aと同一の内部構成を有している。
と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、その説明
を省略する。
含む。シリコン基板30a’上には、パッド15と選択
回路21との間に第1の終端抵抗切り替え回路37が形
成され、パッド16と選択回路21との間に第2の終端
抵抗切り替え回路38が形成されている。
22を介してパッド15に接続され、配線22’を介し
て選択回路21に接続されている。同様に、第2の終端
抵抗切り替え回路38は、配線24を介してパッド16
に接続され、配線24’を介して選択回路21に接続さ
れている。
部構成を示す。終端抵抗切り替え回路38は、終端抵抗
切り替え回路37と同一の内部構成を有している。
して設けられる複数の抵抗要素43から構成される。な
お、図15に示される例では、抵抗要素43は、終端抵
抗切り替え回路37の内部に設けられている。あるい
は、抵抗要素43を終端抵抗切り替え回路37の外部に
設けるようにしてもよい。終端抵抗セレクタ41を介し
て配線22(22’)に接続される限り、抵抗要素43
は任意の位置に配置され得る。
3を配線22(22’)に選択的に接続する終端抵抗セ
レクタ41と、終端抵抗セレクタ41の動作を制御する
抵抗制御回路42とを有している。
は、実施の形態2で説明した選択回路21におけるセレ
クタ32−0〜32−nの切り替えと同様に、データ信
号を転送する前のセットアップ期間に、終端抵抗切り替
え用の制御信号を配線22から抵抗制御回路42に入力
することによって行われる。終端抵抗RをICチップに
接続する場合には、制御信号のすべてのビットはHレベ
ルであり、終端抵抗RをICチップから切り離す場合に
は、制御信号のいずれか1つのビットはLレベルであ
る。
と、スイッチ42bと、ラッチ回路42cとを含む。ス
イッチ42bには、チップセレクト信号CSが入力され
る。チップセレクト信号CSが活性である場合には、ス
イッチ42bは閉状態となる。その結果、配線22上の
制御信号がAND回路42aおよびスイッチ42bを介
してラッチ回路42cに入力され、ラッチ回路42cに
保持される。チップセレクト信号CSが活性である間、
ラッチ回路42cに保持された制御信号が終端抵抗セレ
クタ41に供給される。終端抵抗セレクタ41は、例え
ば、NMOSトランジスタである。
端である場合には、そのICチップに入力されるチップ
セレクト信号CSは活性である。この場合、抵抗制御回
路42には、すべてのビットに対してHレベルである制
御信号が入力される。その結果、チップセレクト信号C
Sが活性である間、終端抵抗セレクタ41はオン状態と
なる。このようにして、複数の抵抗要素43が配線22
(22’)に接続される。
の形態1で説明した、ICチップの立体的な実装を、実
施の形態2の半導体実装システムに応用する場合を説明
する。
半導体実装システム500の構成を示す。半導体実装シ
ステム500は、図4に示す半導体実装システム300
におけるICチップ10a〜10hおよび20を、配線
V1〜V3に対して立体的に、より好ましくは実質的に
垂直に実装することによって得られる。配線H1〜H3
が形成される平面(プリント基板)502は、配線V1
〜V3が形成される平面(プリント基板)501に対し
て実質的に垂直になる。図16(a)に示すように、I
Cチップ10a〜10hおよび20は、好ましくは、平
面501に対して実質的に垂直に、そして、平面502
に対して実質的に平行に実装される。
の形態2における半導体実装システム300と同様の効
果を実現する。さらに、配線V1〜V3および配線H1
〜H3を形成するプリント基板を配線間の絶縁のために
多層化する必要がなく、実装面積も小さくすることがで
きる。
0の構成を示す。半導体実装システム510は、図16
(a)に示す半導体実装システム500の構成要素に加
えて、配線V2’およびV3’を形成したプリント基板
503をさらに有している。図16(b)に示すよう
に、ICチップ10a〜10hおよび20のもう1つの
側面に、複数のピン13’を設けることが可能である。
この場合、2つのICチップ(例えば、ICチップ10
cおよびICチップ10d)間の配線V2およびV2’
の長さを等しくすることができる。従って、実施の形態
1で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
システム500と同様のICチップの配置を有するが、
ピンの接続を変更した半導体実装システム600を示
す。半導体実装システム600は、半導体実装システム
500と同様、第1のプリント基板601上に形成され
た第1の配線と、第1のプリント基板に垂直に配置され
た第2のプリント基板602上に形成された第2の配線
とを有する。半導体実装システム600においては、各
ICチップ10の第2のプリント基板602に対応する
ピン(横方向のピン)のうち、2つのピン51および5
2を、第1のプリント基板上の第1の配線(縦方向の配
線)に接続している。このようなピン51および52
は、第1の配線に接続する他のピン(下方向に設けられ
たピン)とは配線差によって信号の遅延が生じるため、
低速動作する信号、例えば、接地線、電源供給線、ある
いはセットアップにおける制御信号線などとして用いる
ことができる。図17に示すピン51および52に限ら
ず、実装上、他の配線と比較して信号スピードが遅くな
る線に対応するピンは、上記のような低速動作の信号を
入力するピンとして用いることができる。
にピンを設けた複数のICチップ50を実装した半導体
実装システム700を示している。図18(a)に示す
ように、各ICチップ50は、第1の基板702に対し
ては実質的に垂直に配置され、かつ第1のプリント基板
701に垂直に設けられたプリント基板702および7
03に対しては斜めになるように実装されている。な
お、図18(a)では、上側の基板(第4の基板70
4)を省略している。図18(b)は、上側の基板を除
き、半導体実装システム700を上から見た図である。
このように実装することで、配線数を増加させることが
でき、そのことにより、データの転送レートを向上でき
る。
700を外側からみた斜視図、図19(b)は、わかり
やすいように基板を一部切り欠いて示した図である。
00〜700によれば、各ICチップ(デバイス)間の
配線長を揃えることにより配線差によるスキューが低減
され、更に、配線の信号線数(ICチップのピン数)も
増加させて転送レートを向上させることができる。
ICチップの2つの側面に複数のピンを設け、2つのI
Cチップ間の配線長を揃えることにより、配線差による
スキューを低減し、かつ転送レートを向上させることが
できる。特に、ICチップの側面に設けられた複数のピ
ンに沿うようにプリント基板を立体的に構成することに
より、等しい配線長によるスキューの低減、データの高
転送レートおよび低実装面積を実現することができる。
ック信号の転送経路を選択することにより、クロック信
号を転送する方向とデータ信号を転送する方向とを同一
にすることができる。このことにより、どのような経路
に沿ってデータ信号を転送する場合にも、クロックスキ
ューを低減することができる。
ステムの構成を示す図、(b)は(a)に示す半導体実
装システムにおけるICチップの実装方法の一例を示す
図である。
構成を示す図である。
部構成を示す図である。
構成を示す図である。
す図である。
経路およびデータ信号の転送経路を示す図である。
クロック信号の転送経路およびデータ信号の転送経路を
示す図である。
ク信号の転送経路およびデータ信号の転送経路を示す図
である。
たICチップの内部構成を示す図である。
る。
る。
の構成を示す図である。
送経路および終端抵抗の配置を示す図である。
ロック信号の転送経路および終端抵抗の配置を示す図で
ある。
替え回路を備えたICチップの内部構成を示す図であ
る。
る。
に実装した半導体実装システムの構成例を示す図であ
る。
ステムのもう1つの構成例を示す図である。
に実装した半導体実装システムの構成例を示す図であ
る。
に実装した半導体実装システムの構成例を示す図であ
る。
Claims (14)
- 【請求項1】 第1の半導体集積回路をパッケージング
した第1の半導体チップと、第2の半導体集積回路をパ
ッケージングした第2の半導体チップとを含む半導体実
装システムであって、 前記第1の半導体チップは、第1の面に形成された複数
の第1のピンと、第2の面に形成された複数の第2のピ
ンとを有しており、 前記第2の半導体チップは、第3の面に形成された複数
の第3のピンと、第4の面に形成された複数の第4のピ
ンとを有しており、 前記半導体実装システムは、 前記複数の第1のピンと前記複数の第3のピンとを電気
的に接続する第1の配線と、 前記複数の第2のピンと前記複数の第4のピンとを電気
的に接続する第2の配線とを備え、 前記第1の配線の長さは、前記第2の配線の長さに実質
的に等しい、半導体実装システム。 - 【請求項2】 前記第1の面は前記第2の面に隣接して
おり、前記第3の面は前記第4の面に隣接している、請
求項1に記載の半導体実装システム。 - 【請求項3】 前記第1の面は前記第2の面に対向して
おり、前記第3の面は前記第4の面に対向している、請
求項1に記載の半導体実装システム。 - 【請求項4】 前記半導体実装システムは、 前記第1の配線が形成される第1の基板と、 前記第2の配線が形成される第2の基板とをさらに備
え、 前記第1の基板と前記第2の基板のうちの少なくとも1
つは、前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チッ
プのうちの少なくとも1つを実装するための溝を有して
いる、請求項1に記載の半導体実装システム。 - 【請求項5】 前記第1の半導体チップは、複数の第1
のワイヤを介して前記複数の第1のピンに電気的に接続
される複数の第1のパッドをさらに有しており、 前記第2の半導体チップは、複数の第2のワイヤを介し
て前記複数の第2のピンに電気的に接続される複数の第
2のパッドをさらに有しており、 前記複数の第1のワイヤのそれぞれの長さは、前記複数
の第2のワイヤのそれぞれの長さに実質的に等しい、請
求項1に記載の半導体実装システム。 - 【請求項6】 半導体集積回路をパッケージングした半
導体チップを含む半導体実装システムであって、 前記半導体チップは、第1の面に形成された複数の第1
のピンと、第2の面に形成された複数の第2のピンとを
有しており、 前記半導体実装システムは、 前記複数の第1のピンに電気的に接続された第1の配線
と、 前記複数の第2のピンに電気的に接続された第2の配線
とを備え、 前記第1の配線が形成される第1の平面は、前記第2の
配線が形成される第2の平面に実質的に垂直である、半
導体実装システム。 - 【請求項7】 前記第1の配線が延長する方向は、前記
第2の配線が延長する方向に実質的に平行であり、 前記半導体チップは、前記第1の平面と前記第2の平面
のうち少なくとも一方に実質的に垂直である、請求項6
に記載の半導体実装システム。 - 【請求項8】 マスタとして機能する第1の半導体集積
回路をパッケージングした第1の半導体チップと、スレ
ーブとして機能する第2の半導体集積回路をそれぞれパ
ッケージングした複数の第2の半導体チップとを含む半
導体実装システムであって、 前記複数の第2の半導体チップのそれぞれは、 第1の面に形成された複数の第1のピンと、 前記第1の面に隣接する第2の面に形成された複数の第
2のピンと、 前記複数の第1のピンにそれぞれ入力される複数の信号
を互いに同期させ、前記同期された複数の信号を前記複
数の第2のピンにそれぞれ出力する同期回路とを備えて
いる、半導体実装システム。 - 【請求項9】 前記複数の第1のピンのうちの1つには
クロック信号が入力され、前記同期回路は、前記クロッ
ク信号に従って同期動作を実行する、請求項8に記載の
半導体実装システム。 - 【請求項10】 前記複数の第2の半導体チップのそれ
ぞれは、前記複数の第1のピンのそれぞれと前記第2の
ピンのそれぞれとを電気的に接続する第1の経路と前記
複数の第1のピンのそれぞれと前記第2の半導体集積回
路とを電気的に接続する第2の経路のうちの1つを選択
する選択回路をさらに備えている、請求項8に記載の半
導体実装システム。 - 【請求項11】 前記選択回路は、前記第1の半導体チ
ップから供給される選択信号に従って、前記第1の経路
と前記第2の経路とのうちの1つを選択する、請求項1
0に記載の半導体実装システム。 - 【請求項12】 前記複数の第2の半導体チップのそれ
ぞれは、前記複数の第1のピンのそれぞれに対応する複
数の終端抵抗をさらに備えており、前記複数の終端抵抗
のそれぞれは、前記選択信号に従って、前記複数の第1
のピンのうち対応する1つに接続される、請求項10に
記載の半導体実装システム。 - 【請求項13】 前記第1の半導体集積回路は、メモリ
コントローラであり、前記第2の半導体集積回路は、メ
モリである、請求項8に記載の半導体実装システム。 - 【請求項14】 半導体集積回路をパッケージングした
半導体チップであって、 第1の面に形成された複数の第1のピンと、 前記第1の面に隣接する第2の面に形成された複数の第
2のピンと、 前記複数の第1のピンにそれぞれ入力される複数の信号
を互いに同期させ、前記同期された複数の信号を前記複
数の第2のピンにそれぞれ出力する同期回路とを備えた
半導体チップ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21000198A JP2938052B2 (ja) | 1997-07-25 | 1998-07-24 | 半導体実装システムおよび半導体チップ |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9-200637 | 1997-07-25 | ||
JP21000198A JP2938052B2 (ja) | 1997-07-25 | 1998-07-24 | 半導体実装システムおよび半導体チップ |
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