JPS6395653A - 半導体集積回路電源供給方式 - Google Patents

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】 （腫菜上の利用分野） 本発明は、超微細なＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯ
ＳＦＥＴ）からなるあるいはこれらＭＯＳＦＥＴとバイ
ポーラトランジスタを同一基板に搭載してなる牛導体Ｓ
Ｊｋ槓回路装置の電源電圧供給において、高性能かつ高
信頼性を保証するために設ける電圧変換回路の小型化、
高安定化を実現するための半導体集積回路の電源供給方
式に関するものである。

（従来技術および発明が解決し工９とする間進点）従来
、半導体集積回路に供給する電源電圧は、ＩＣチップ外
部で発生した所定の電源電圧を受け、パッド近傍に集中
配置され、ＭＯＳＦＥＴ必るいはバイポーラトランジス
タあるいは両者を組み合わせた安定化電源回路に人力ざ
ｔ”ｔ、１Ｍ０８ＦＥＴ″′ｃ栴成さ牡た内部回路の動
作に必要な電源電圧に変換して、内部回路へ分配してい
た。このように構成さｎていたので、内部で必巽とさｎ
る最大の供給電流を保証し、内部で必要とされる電源電
圧変動の許容値を保証するたメニ、大きな占有面積と高
祐度なプロセスを安来する電圧変換回路が必要になる欠
点がめった。

また、電圧変換回路から出力された内部供給電圧は、一
本の金属α諒配線で共通に接１玩ぢＲ１内部回路の必安
箇Ｐｊ［まで配線さたるよう構成されていたので、自己
線長が焚くなジ、金）１己ｈｉが有する寄生の抵抗成分
、インダクタンス成分にニジ、電圧変換回路から内部回
路へ必要な電源電流を供給する際に、電源電圧に変ｒＪ
ＩＪを生ずるという欠点がめった。

ＷＪ３図に、従来の１ＪＸ源電圧供給方法の例を示す。

図において１は外部電源接続用バッド（ＶＤＤ。

ｖｓｓ）、２は入出力信号接続用パッド、１００は半纏
体集積回路チップ、１０１は外部電源電圧を内部電源電
圧に変換する変換回路、工０２は入出力回路、１０３は
ＭＯＳＦＥＴから構成さｎる内部回路、１１１は電圧変
換回路の入力端子、１１２は電圧変換回路の出力端子、
１１３は入出力回路の外部′電圧供給端子、１１４は入
出力回路の内部電圧供給端子（内部電圧く外部電圧）、
１１５は入出力回路の入出力１Ｂ号端子、１１６は内部
回路の内部電圧供給端子、Ｍｌは外部屯圧供給用金Ａ４
電源配線、Ｍ２は円部電圧供給用金属電源配線である。

第４図は、第３図に示す内部電圧供給用電源配線の電気
的モデルを示す。１は外部電源接続用パッド、１０１は
電圧変換回路、１０３は内部回路、　　１１１は電圧変
換回路の外部電圧入力端子。

１１２は電圧変換回路の内部電圧供給用出力端子、１１
６は内部回路の内部電圧供給端子、Ｍｌは外部電圧供給
用金属Ｖ、源配線（ＶＤＤ　、ｖｓｓ用２本を含む〕５
Ｍ２は内部電圧供給用金属′ｒＪＬ源配線、Ｒ１はＭ２
に寄生する抵抗成分、ＬｌはＭ２に寄生するインダクタ
ンス成分、ＣＩはＭ２に寄生する容量である。

第５図はこｎらの従来構成において流ｎる内部電源電流
およびその時に生じる内部電源電圧Ｍ２に生じる時間的
な電圧変動の様子を示すＯＡは内部回路の動作によって
生じる内部゛屯龜配ＩｖｊＭ２上の電流、ＢはＡの電流
が流れ、金属配線の寄生素子によって生じる内部電匁配
線Ｍ２上の電圧変動である。内部回路では安定な電源電
圧が必要なため、従来の第３図に示した構成によって第
５図に示す電源変動が生じることが欠点であった。また
、この電源変動を第３因に示す構成によって抑制するた
めには、電源変換回路出力電圧高安定化のために、大占
有面積化。

高Ｎ度な電圧変換回路を必要とすることが欠点であった
。

（発明の目的） 本発明の目的は、電源変換回路の要求特性を緩和するこ
とによって、電源変換回路の大占有面積化９回路の高精
度化要求を抑制するとともに、配線に寄生するインピー
ダンス成分による過渡的な′α電源変動抑制する点を解
決した電圧変換回路を介した電源供給方式を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、本発明は外部よシ単−捕類
の電源電圧を受け、内部で電圧変換を行い、ｔ３ｆａＮ
類の１ＪＬ源電圧を発生して、内部回路に供給するＭＯ
Ｓ？ｍ界効果トランジスタるるいはＭ　ＯＳ　’／１ｍ
、界効果トランジスタとバイポーラトランジスタとを同
一基板に搭載してなる牛尋体集槓回路装置においてに複
数個の分散された電圧変換回路を有し、同時に動作しな
い内部回路にはこれら電圧変換回路の出力を相互に接続
し、他の内部回路の動作のまわシこみにより誤動作を生
ずるおそれのある内部回路には′電圧変換回路の出力を
前者の電圧変換回路と非接続にして内部回路へ電源電圧
を供給することを特徴とする半感体集積回路電源供袷方
式を発明の要旨とするものである。

しかして本発明は、内部回路を分割し、これらの必要最
大電流、８狡安定度に応じて異なる電圧変換回路を分散
配置し、また、供給するこれら分割された内部回路の近
傍にこ汁ら電圧変換回路をそれぞれ配置することによっ
て、配線に寄生するインピーダンスを小とすることによ
って高い安定式を得る。さらに、内部回路へ供給するこ
れらの電源配線をそｒぞれ相互に接続または非接続する
ことによって電源変換回路の負荷分散を行い、電源変換
回路を小型化することを最も主要な特徴とする。従来の
技術とは、電源変換回路の設置数、ｄ類、配置、配線法
が異なる。

同時に動作しない内部回路は電圧変換回路の出力を共通
に接続し、他の内部回路ρ動作のまわシこみによジ誤動
作を生ずるおそれのめる内部回路は前記の電圧変換回路
と非接続とする点。

が従来の回路と異なるものでめる０ 次に本発明の詳細な説明する。なお実施例は一つの例示
であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で、１■々の
変更るるいは改良を行いうろことは言うまでもない０ 第１図は本発明の第一の実施例を説明する因であって、
図において１は外部電源接続用ノくラド、２は入出力信
号用ノ（ラド、１００は牛尋体集秋回路チップ、１０１
　、　１０１’、　　１０１”、　　１０１Ｍは外部電
源電圧を内部１１Ｌ源電圧に変換する電圧変換回路、１
０２は入出力回路、１０３，１０３′、１０３″はＭＯ
ＳＦＥＴに工υ構成さｎた内部回路ブロック、２０１　
、２０２は電源電流、電源電圧変動に対して異なる要求
を有するＭＯＳＦＥＴで構成された内部回路、１１１は
電圧変換回路の外部電源電圧入力端子、１１２は電圧変
換回路の内部電源電圧出力端子、１１５は入出力回路の
入出力信号端子、１１６は内部回路の内部電圧供給端子
、Ｍｌは外部電源電圧供給用電源配線、Ｍ２は内部電圧
供給用金属電源配線である。

しかして内部回路ブロック１０３には内部回路２０１が
複数個内蔵されている０ま友内部回路ブロック１０３′
についても開繊に複数個の内部回路が内蔵さｎている０
さらに内部回路ブロック１０３及び１０３′は実質的に
動作タイミングが一致しないものでロク、このような内
部回路ブロック１０３゜１０３′に対しては電圧変換回
路１０１　、　１０１’、　　１０１”の出力回路１１
２が共通に接続されている。この出力回路は１１６とし
て内部回路に′電圧が与えられるＯ 次に内部回路ブロック１０３“については、高い電源電
圧安定度を有する複数個の内部回路２０２が内蔵きれて
おり、この内部回路ブロック１０３“については、電圧
変換回路１０１”を、電圧変換回路１０１　、　１０１
’、　　１０１“とは独立して、即ちこ扛らと非接続に
して設けらｎている。

第２図は内部回路ブロック１０３　、　１０３’の動作
に対して、電源配線上に流れる電源電流であって、Ａは
１０３の電源電流、には１０３′の電源゛１流を示す。

この工うな同じタイミングで動作しない電源電流時性を
有するブロックは第１図に示すよう、電圧変換回路を１
０１　、　１０１’、　　１０１“のように分散配置し
、その出力を共通に接続することに工って電流の急減な
変化を緩和しく第２図Ｃ）、電圧変換回路の電流供給能
力に対する要求を分散することができるから、その効果
として個々の電圧変換回路を小型、簡単化することがで
きる。

また高い電源電圧安定度を要求する内部回路２０２で構
成さｉＬる内部回路ブロック１０ｆは電圧変換回路を１
０１　、　１０１’、　　１０１“とは独立して１０１
′の工うに配置した構造になっているから、電源配線Ｍ
２の長さを短縮することが可能となり、電源配線に寄生
するインピーダンス成分を小とすることができる。さら
に他の内部回路ブロックとの電源配線と非接続になって
いるから、その効果としては、電源電流による電源変換
回路を抑制し、他の内部回路ブロックの動作による電源
変動のまわシ込みを完全に防止することが可能となシ、
半導体集積回路装置上に小型、Ｍ＊。

かつ安定な内部電源電圧を供給する電圧変換回路を搭載
することができる。

ま九、こｎらの電圧変換回路が半導体集積回路装置上で
物理的に占める位置は、小型、簡単化の効果によシ、従
来の半導体集積回路装置上で内部回路へ電源電圧を供給
するために必要であった、信号配線ニジ幅の広い基幹金
属電源配線領域を使用することが期待でき、電圧変換回
路用の特別な面積を要することがない。

（発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば内部回路ブロック
近傍への電圧変換回路の分散配置し、電圧変換回路の出
力線を、実質的に同時に動作しない内部回路ブロックに
対しては共通に接続し、高い電源１？１圧安定度を必要
とする内部回路ブロックに対する電圧変換回路は、前者
の内部回路ブロックに対する’ｒ［正変換回路と非接続
に配置することにＬつて、電圧変換回路を小型化。

簡単化することができ、さらに電源配線長の短、縮によ
る寄生インピーダンス低減が可能となる。

ことから、小型の′電圧変換回路で高安定な電源電圧を
実現できる利点がある。

従って、超微細なＭＯＳＦＥＴを用いた半導体集積回路
装置に用いれば、高性能かつ高イぎ頼性を維持し、該半
導体集積回路装置の電源電圧変更に伴なう、該半導体集
積回路装置を含む、全体装置のコスト上昇を防止できる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電源供給法の一実施例、第２図は
本発明によって得られる緩和さｎた内部電源電流の例、
第３図は従来の？を原電圧供給方法の例、第４図は第３
図に示す内部電源電圧供給用電源配線の電気的モデル、
第５図は従来の構成における内部電源電圧供給用電源配
線上の電流および屯圧脣性を示す。 １・・・・・・・・・外部１ＪＬ源接続用パツド２・・
・・・・・・・入出力信号接続用パッド１００・・・・
・・半導体集積回路チップ１０１、１０１’、　１０１
“、１０ｆ・・・内部電源電圧変換回路１０２・・・・
・・入出力回路 １０３、１０３’、　１０３”・・・・・・ＭＯＳＦＥ
Ｔから構成される内部回路ブロック ２０１、２０２・・・・・・異なる電源電圧変ｗＪ要求
を有する内部回路 １１１・・・・・・電圧変換回路の外部電源電圧入力端
子１１２・・・・・・電圧変換回路の内部供給電圧出力
端子１１３・・・・・・入出力回路の外部電源電圧入力
端子１１４・・・・・・入出力回路の内部電源電圧入力
端子１１５・・・・・・入出力回路の入出力信号端子１
１６・・・・・・内部回路の内部電圧供給端子Ｍｌ・・
・・・・外部電圧供給用金属電源配線Ｍ２・・・・・・
内部電源電圧供給用金属電源配線Ｒ１・・・・・・内部
電源配線の寄生抵抗Ｌ１・・・・・・内部電源配線の寄
生インダクタンスＣ１・・・・・・内部電源配線の寄生
容量Ａ、Ａ’・・・内部電源電流特性 Ｂ・・・・・・・・・内部屯源篭圧変動Ｃ・・・・・・
・・・本発明により緩和される内部電源電流特性 特許出願人　　日本電信電話株式会社 ｆ′ｉ’；Ｄキ°ＩＪ、やン′ 第１図 第　２１ 第３り ２２ンンｌ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外部より単一種類の電源電圧を受け、内部で電圧変換を
   行い、複数種類の電源電圧を発生して、内部回路に供給
   するＭＯＳ電界効果トランジスタあるいはＭＯＳ電界効
   果トランジスタとバイポーラトランジスタとを同一基板
   に搭載してなる半導体集積回路装置において、複数個の
   分散された電圧変換回路を有し、同時に動作しない内部
   回路にはこれら電圧変換回路の出力を相互に接続し、他
   の内部回路の動作のまわりこみにより誤動作するおそれ
   のある内部回路には電圧変換回路の出力を前者の電圧変
   換回路と非接続にして内部回路へ電源電圧を供給するこ
   とを特徴とする半導体集積回路電源供給方式。