WO2004013909A1 - Semiconductor integrated circuit incorporating memory - Google Patents

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Keinosuke Toriyama
Masatoshi Hasegawa
Yuji Yokoyama
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Abstract

A semiconductor integrated circuit incorporating a memory in which a power supply generating circuit for memory and a memory circuit except the power supply generating circuit are previously designed as individual macro cells at the time of development. At the time of developing a hybrid logic/memory LSI, the number of memory macro cells to be mounted is determined in order to attain a desired storage capacity, and the memory macro cells are arranged on a chip such that the word lines are directed in the same direction. Furthermore, a macro cell including the power supply generating circuit is arranged at the end of a chip as a cell common to the plurality of memory macro cells.

Description

明 細 書 メモリを内蔵した半導体集積回路 技術分野  Description Semiconductor integrated circuits with built-in memory
本発明は、 論理回路とメモリ回路が 1つの半導体チップ上に混載して 設けられているメモリ内蔵半導体集積回路(以下、論理'メモリ混載 L S I と称する) に利用して有効な技術に関するものである。 背景技術  The present invention relates to a technology that is effective when used in a semiconductor integrated circuit with a built-in memory in which a logic circuit and a memory circuit are provided on a single semiconductor chip (hereinafter referred to as a logic-memory integrated LSI). . Background art
従来、記憶容量の大きなメモリを必要とする論理-メモリ混載 L S Iを 開発する手法として、 所定の記憶容量を有するメモリアレイやデコーダ などの周辺回路からなるいわゆるメモリ回路と共にメモリ用電源発生回 路ゃテスト回路を含んだメモリマクロセルと呼ばれるものを設計し、 こ のメモリマクロセルを必要な数だけ搭載することで L S Iを構成する手 法がある (例えば特開平 1 1— 1 1 0 9 6 3, 特開平 1 1一 9 6 7 6 6, 特開平 1 0— 6 5 1 2 4号など)。  Conventionally, as a method of developing a logic-memory hybrid LSI that requires a memory with a large storage capacity, a memory power supply generation circuit test together with a so-called memory circuit consisting of peripheral circuits such as a memory array and decoder with a predetermined storage capacity There is a method of designing an LSI by designing what is called a memory macro cell including a circuit and mounting the required number of memory macro cells (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-110963, 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 to 1 should be obtained, such as those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-65124.
このような設計手法を採用にすることにより、論理'メモリ混載 L S I の設計が容易となる。 なお、 メモリ用電源発生回路は、 ワード線選択電 圧やデータ線プリチャージ電圧、 メモリセルの基板電圧、 これらの電圧 を生成する際の基準となる基準電圧など電源電圧 V D Dよりも高い電圧 や接地電位 V S Sよりも低い電圧等を生成する回路である。  By adopting such a design method, it is easy to design a logic-memory embedded LSI. Note that the memory power supply generation circuit uses a voltage higher than the power supply voltage VDD, such as the word line selection voltage, the data line precharge voltage, the substrate voltage of the memory cell, and the reference voltage used to generate these voltages. This is a circuit that generates a voltage lower than the potential VSS.
しかしながら、 上記のような設計手法にあっては、 必要な記憶容量を 確保するのは容易であるが、 本来チップに一個存在すれば足りるメモリ 用電源発生回路やテスト回路が複数個存在することになるため、 チップ 面積が必要以上に大きくなるとともに消費電力も大きくなる。 消費電力 に関しては、 特に待機時の電力が問題となる。  However, in the above-mentioned design method, it is easy to secure the necessary storage capacity.However, there are a plurality of power supply circuits and test circuits for memory that only need one chip. Therefore, the chip area becomes unnecessarily large and the power consumption also increases. Regarding power consumption, power consumption during standby is a particular problem.
また、 メモリ用電源発生回路が各メモリマクロセルごとに設けられて いると、 複数のメモリ用電源発生回路がチップ上に分散配置されること になり、 それぞれの電源回路内にあるクロック発生回路としてのオシレ ータ回路が別々に動作するため、 回路動作のシミュレーシヨンが困難に なるとともに、 干渉によって動作が不安定になるなど好ましくない状況 が発生するおそれがある。 Also, a power supply circuit for memory is provided for each memory macro cell. In this case, a plurality of memory power generation circuits are distributed on the chip, and the oscillator circuits as clock generation circuits in each power supply circuit operate independently, thus simulating circuit operation. This makes it difficult to perform operations, and may cause undesired situations such as instability due to interference.
さらに、 複数のメモリ用電源発生回路がチップ上に分散していると、 製造ばらつきによって各メモリ用電源発生回路内にある基準電圧回路で 生成される基準電圧が互いにずれてしまい、 チップ全体として所望の動 作が期待できなくなるという問題があることが明らかとなった。  Further, if a plurality of power supply circuits for memory are dispersed on a chip, the reference voltages generated by the reference voltage circuits in each power supply circuit for memory are shifted from each other due to manufacturing variations. It became clear that there was a problem that the operation of the system could not be expected.
本発明の目的は、 チップ面積が小さく消費電力が少ないメモリ内蔵半 導体集積回路を提供することにある。  An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit with a built-in memory having a small chip area and low power consumption.
また、 本発明の他の目的は、 回路動作のシミュレーションが容易で、 動作が不安定になることがなく、 またチップ全体が所望の動作をするこ とが可能なメモリ内蔵半導体集積回路を提供することにある。  Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit with a built-in memory that can easily simulate a circuit operation, does not become unstable, and can perform a desired operation on the entire chip. It is in.
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、 本 明細書の記述およぴ添附図面から明らかになるであろう。 発明の開示  The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings. Disclosure of the invention
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明 すれば、 下記の通りである。  The outline of a typical invention disclosed in the present application is briefly described as follows.
すなわち、 メモリ内蔵半導体集積回路を開発するに際して、 予め、 メ モリ用の電源発生回路とこの電源発生回路を除いたメモリ回路とを、 そ れぞれ別個のマクロセルとして設計しておいて、 所望の記憶容量が得ら れるように搭載するメモリマクロセルの数を決定し、 これらをチップ上 に並べて配置すると共に、 電源発生回路を含むマクロセルはこれらの複 数のメモリマクロセルに対して共通の 1または 2個のセルとしてチップ の端に配置するようにしたものである。  That is, when developing a semiconductor integrated circuit with a built-in memory, the power supply circuit for the memory and the memory circuit excluding this power supply circuit are designed as separate macro cells in advance, and The number of memory macrocells to be mounted is determined so that the storage capacity can be obtained, these are arranged side by side on the chip, and the macrocell including the power generation circuit is one or two common to these memory macrocells. It is arranged at the end of the chip as individual cells.
ここで、 望ましくは、 メモリマクロセルをそれぞれのワード線が互い に同一方向となるように並べる。 また、 電源マクロセルを 2個用いる場 合、 上記のように配列されたメモリマクロセル列を挟むようにして上下 または左右の両側に電源マクロセルを配置する。 さらに、 電源マクロセ ルには複数のメモリマクロセルに対して共通のデスト回路を設けるよう にしても良い。 Here, preferably, the memory macro cells are connected to each other by word lines. In the same direction. When two power supply macrocells are used, the power supply macrocells are arranged on the upper, lower, left and right sides of the memory macrocell row arranged as described above. Further, the power supply macrocell may be provided with a common dest circuit for a plurality of memory macrocells.
上記した手段によれば、 複数のメモリマクロセルに対して共通の電源 マクロセルを設け、 そこで生成された電圧をメモリマクロセルに供給す るように構成されているので、 各メモリマクロセル毎に電源回路を設け る従来方式に比べてチップ面積が小さくなるとともに、 チップ全体とし ての消費電力も減らすことができる。 また、 電源回路が一つであり同一 の電圧が各メモリマクロセルに供給されるため、 回路動作のシミュレー シヨンが容易で、 多数のオシレータの信号の干渉により動作が不安定に なることがなく、 また生成される電圧にパラツキが生じてチップ全体が 所望の動作をしなくなるというようなおそれもない。  According to the above-described means, a common power supply macrocell is provided for a plurality of memory macrocells, and the voltage generated there is supplied to the memory macrocell. Therefore, a power supply circuit is provided for each memory macrocell. In addition to a smaller chip area than conventional methods, the power consumption of the entire chip can be reduced. In addition, since there is only one power supply circuit and the same voltage is supplied to each memory macro cell, it is easy to simulate the circuit operation, and the operation does not become unstable due to interference of signals from a large number of oscillators. There is no danger that the generated voltage will fluctuate and the entire chip will not perform the desired operation.
また、 電源発生回路からなるマクロセルからメモリマクロセルへ電源 発生回路で発生された電圧を供給する配線 (以下、 メモリ用電源供給配 線と称する)及びテスト回路から出力される信号を供給する配線(以下、 D F T信号配線と称する) は、 水分の侵入等を防止するためにチップ周 縁に設けられるガードリングが形成される領域に配置する。 この際、 望 ましくは、 基準電圧を供給する配線は、 ガードリング領域に配置される 電源配線や D F T信号配線等で囲まれるように配置する。  In addition, a wiring (hereinafter, referred to as a memory power supply wiring) for supplying a voltage generated by the power generation circuit from the macro cell including the power generation circuit to the memory macro cell and a wiring for supplying a signal output from the test circuit (hereinafter, referred to as a memory power supply wiring). , DFT signal wiring) are arranged in a region where a guard ring provided around the chip is formed in order to prevent intrusion of moisture and the like. At this time, preferably, the wiring for supplying the reference voltage is arranged so as to be surrounded by power supply wiring, DFT signal wiring, and the like arranged in the guard ring region.
メモリ用電源発生回路やテスト回路が複数のメモリマク口セルに共通 に設けられると、 これらの回路で生成された電圧や信号を供給する配線 は従来の一般的な設計方法ではメモリマクロセルや論理回路部の上方を 走ることになるため、 本来の信号線の領域を狭めるおそれがあるが、 ガ 一ドリング領域に配置することにより、 本来の信号線が配置される領域 が狭くなるのを回避することができる。 また、 基準電圧を供給する配線 をガードリングに使用される配線で囲むことによりシールドすることが でき、 別途シールド構造を設けることなく、 基準電圧の安定化を図るこ とができる。 図面の簡単な説明 When a memory power generation circuit and a test circuit are provided in common for a plurality of memory cells, the wiring that supplies the voltage and signals generated by these circuits must be connected to the memory macrocells and logic circuits in the conventional general design method. The signal line area may be narrowed because it runs above the ground.However, by arranging it in the guarding area, it is possible to avoid the area where the original signal line is arranged from being narrowed. it can. It is also possible to shield by surrounding the wiring supplying the reference voltage with the wiring used for the guard ring. The reference voltage can be stabilized without providing a separate shield structure. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、本発明を適用した論理'メモリ混載 L S Iの一実施例を示すブ ロック図である。  FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a logic / memory embedded LSI to which the present invention is applied.
図 2は、 メモリマクロセルの構成例を示すブロック図である。  FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a memory macro cell.
図 3は、本発明を適用した論理 ·メモリ混載 L S Iのレイァゥト構成の 第 1の実施例を示す説明図である。  FIG. 3 is an explanatory diagram showing a first embodiment of a layout configuration of a logic / memory mixed LSI to which the present invention is applied.
図 4は、本発明を適用した論理'メモリ混載 L S Iのレイァゥト構成の 第 2の実施例を示す説明図である。  FIG. 4 is an explanatory diagram showing a second embodiment of a layout structure of a logical memory embedded LSI to which the present invention is applied.
図 5は、第 2実施例の論理.メモリ混載 L S Iにおける記憶容量の増加 のさせ方の例を示す説明図である。  FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of how to increase the storage capacity in the logic / memory embedded LSI of the second embodiment.
図 6は、本発明を適用した論理'メモリ混載 L S Iのレイァゥト構成の 第 3の実施例を示す説明図である。  FIG. 6 is an explanatory diagram showing a third embodiment of a layout structure of a logical memory embedded LSI to which the present invention is applied.
図 7は、第 3実施例の論理'メモリ混載 L S Iにおける記憶容量の増加 のさせ方の例を示す説明図である。  FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of how to increase the storage capacity in the logical-memory embedded LSI of the third embodiment.
図 8は、本発明を適用した論理'メモリ混載 L S Iのレイァゥト構成の 第 4の実施例を示す説明図である。  FIG. 8 is an explanatory diagram showing a fourth embodiment of a layout structure of a logical memory embedded LSI to which the present invention is applied.
図 9は、 マルチチップ · モジュールに本発明を適用した実施例を示す 説明図である。  FIG. 9 is an explanatory diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a multichip module.
図 1 0は、 電源 & D F Tマクロセルからメモリマクロセルに電圧を供 給する配線が形成されるガードリング領域の一部 (チップの角部) を拡 大して示す平面断面図である。  FIG. 10 is an enlarged cross-sectional plan view showing a part (corner of a chip) of a guard ring region where a wiring for supplying a voltage from a power supply & DFT macrocell to a memory macrocell is formed.
図 1 1は、 ガードリング領域の断面構造を示す断面側面図である。 発明を実施するため最良の形態  FIG. 11 is a sectional side view showing a sectional structure of the guard ring region. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
図 1に本発明を適用した論理-メモリ混載 S Iの一実施例のプロッ ク構成を示す。 Figure 1 shows a block diagram of an embodiment of a logic-memory mixed SI to which the present invention is applied. 2 shows the configuration of the network.
図 1において、 符号 1 00は単結晶シリコンのような半導体チップ、 200は半導体チップ上に形成された論理回路部、 300A〜300H はメモリマクロセル、 400は電源発生回路おょぴテス ト回路からなる 電源 &DFTマクロセルである。 図 1に示されているように、 本実施例 においては、 1つの共通の電源 &D F Tマクロセル 400で発生された 電圧や信号が複数のメモリマクロセノレ 300 A〜 300 Hに対してそれ ぞれ供給される。 電源 &DFTマクロセル 400は、 テス ト回路 4 1 0 と、 基準電圧回路 420と、 ??発生回路430と、 VBB発生回路 440とにより構成されている。  In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a semiconductor chip such as single-crystal silicon, 200 denotes a logic circuit portion formed on the semiconductor chip, 300A to 300H denote memory macro cells, and 400 denotes a power generation circuit and a test circuit. Power supply & DFT macro cell. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a voltage and a signal generated by one common power supply & D FT macro cell 400 are supplied to a plurality of memory macro cells 300 A to 300 H, respectively. Is done. The power supply & DFT macro cell 400 includes a test circuit 410, a reference voltage circuit 420, and a? ? It comprises a generating circuit 430 and a VBB generating circuit 440.
上記メモリマクロセル 300 A〜30 OHは、 それぞれ複数のメモリ セルがマトリックス状に配置された 1または 2以上のメモリマツトを備 え、 各メモリマットには、 同一行のメモリセルの選択端子が共通に接続 された複数のヮード線(WL)が互いに並行に配設されているとともに、 同一列のメモリセルのデータ入出力端子が共通に接続され前記ヮード線 と直交する方向に複数のデータ線 (DL) が互いに並行に配設されてい る。 かかる構成のメモリ回路は、 汎用の S RAMや DRAMのメモリマ ットと同一であるので、 図示および詳細な説明は省略する。  Each of the memory macro cells 300 A to 30 OH has one or more memory mats in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix, and each memory mat is commonly connected to a selection terminal of memory cells in the same row. The plurality of read lines (WL) are arranged in parallel with each other, and the data input / output terminals of the memory cells in the same column are connected in common, and the plurality of data lines (DL) extend in a direction orthogonal to the read lines. Are arranged in parallel with each other. Since the memory circuit having such a configuration is the same as a general-purpose SRAM or DRAM memory mat, illustration and detailed description are omitted.
VP P発生回路 43 0は、 チャージポンプ回路などからなり外部から の例えば 1. 5 Vのような電源電圧 VDDに基づいて 3. 3 Vのような 昇圧されたヮード線選択電圧 VP Pを発生する複数の VP P電圧発生回 路 43 1と、 VP P電圧発生回路 43 1の昇圧動作に必要なクロック信 号を生成する VP Pオシレータ 43 2と、 VP P電圧発生回路 43 1で 発生された VP P電圧と基準電圧回路 420から供給される例えば 0. 75 Vのような基準電圧 VRE Fとを比較して V P Pオシレータ 432 の発振周波数を制御する誤差アンプなどからなる VP Pセンサ回路 43 3とにより構成され、 基準電圧 VREFに基づいて所望の電位の VPP 電圧を発生し、 メモリマクロセル 300 A〜30 OHに供給する。 同様に、 VBB発生回路440は、 チャージポンプ回路などからなり 例えば一 0. 7Vのような降圧されたメモリ基板電圧 VBBを発生する 複数の VB B電圧発生回路 441と、 VB B電圧発生回路 441の昇圧 動作に必要な発振信号を生成する VB Bオシレータ 442と、 VBB電 圧発生回路 44 1で発生された VBB電圧と基準電圧回路 420から供 給される基準電圧 VRE Fとを比較して VB Bオシレータ 442の発振 周波数を制御する誤差アンプなどからなる VB B検出回路 (VBBセン サ) 443とから構成され、 基準電圧 VREFに基づいて所望の電位の VB B電圧を発生し、メモリマクロセル 300 A〜30 OHに供給する。 なお、 図 1には示されていないが、 電源 &D F Tマクロセル 400で 生成され、 メモリマクロセノレ 300 A〜 300 Hに供給される電圧とし ては、 データ線のプリチャージのための電圧 VB LR、 メモリセル内の 情報電荷蓄積用の容量素子の一方の端子として設けられるメモリセルプ レートと呼ばれる共通電極に印加されるプレート電圧 VP Lなどがあり、 これらについても同様に共通の電源 &D F Tマクロセル 400で生成さ れた電圧がメモリマクロセル 300 A〜 300 Hに供給される。 The VPP generation circuit 430 is composed of a charge pump circuit, etc., and generates a boosted lead line selection voltage VPP such as 3.3 V based on an external power supply voltage VDD such as 1.5 V. A plurality of VPP voltage generation circuits 431, a VPP oscillator 432 that generates a clock signal required for the boost operation of the VPP voltage generation circuit 431, and a VP generated by the VPP voltage generation circuit 431 By comparing the P voltage with a reference voltage VREF, such as 0.75 V, supplied from the reference voltage circuit 420, a VPP sensor circuit 433 comprising an error amplifier or the like for controlling the oscillation frequency of the VPP oscillator 432 is used. A VPP voltage having a desired potential is generated based on the reference voltage VREF and supplied to the memory macro cells 300A to 30OH. Similarly, the VBB generation circuit 440 includes a charge pump circuit and the like, and includes a plurality of VBB voltage generation circuits 441 that generate a reduced memory substrate voltage VBB such as 0.7 V, and a VBB voltage generation circuit 441. The VBB oscillator 442, which generates the oscillation signal necessary for the boost operation, compares the VBB voltage generated by the VBB voltage generation circuit 441 with the reference voltage VREF supplied from the reference voltage circuit 420, and VB B A VBB detection circuit (VBB sensor) 443, which includes an error amplifier for controlling the oscillation frequency of the oscillator 442, generates a VBB voltage of a desired potential based on the reference voltage VREF. Supply to 30 OH. Although not shown in FIG. 1, the voltage generated by the power supply & D FT macro cell 400 and supplied to the memory macro cells 300 A to 300 H includes a voltage VB LR for precharging the data line, There is also a plate voltage VPL applied to a common electrode called a memory cell plate provided as one terminal of a capacitance element for storing information charge in a memory cell, and the like. The generated voltage is supplied to the memory macro cells 300A to 300H.
メモリマクロセル 300 A〜30 OHは、 各々メモリセルが敷き詰め られたメモリマツト部 3 1 0、 論理回路部 200との間でァドレスゃデ ータ、 制御信号の入出力を行なう入出力バッファ 3 1 1、 ワード線 WL を指定する口ゥァドレスをデコードする口ゥデコーダ 3 1 2、 デコード 結果に従ってワード線を選択駆動するワードドライバ 3 1 3、 データ線 DLに接続されてデータ線の信号を増幅するセンスアンプ 3 14、 デー タ線を指定するカラムァドレスをデコードするカラムデコーダ 3 1 5、 カラムデコーダ 3 1 5で選択されたセンスアンプの読出し信号を増幅す るメインアンプ 3 1 6、 メモリマクロセル内を制御するメモリ制御回路 3 1 7などから構成されている。 ヮ一ド線がメインワード線とこれに接 続されたサブワード線とで構成されている場合、 ワードドライバ 3 1 3 もメインヮードドライバとサブヮードドライバとで構成される。 図 2に示されているように、 ヮ一ド線選択電圧 VP Pは各メモリマク ロセル 300内のヮードドライバ 3 1 3に供給され、 メモリセル基板電 圧 VB Bはメモリマツト 3 1 0の基板としてのゥェル領域に供給される。 図示しないが、 データ線のプリチャージのための電圧 VB L Rはセンス アンプ 3 1 6に、 またメモリセルプレート電圧 VP Lはメモリマット 3 1 0に供給される。 なお、 図 2に示されている実施例は概念を示したも のであり、 電源 &D F Tマクロセル 400で生成された上記電圧 V P P や VB Bが、 図示されているような回路以外に供給されるのを否定する ものではない。 Each of the memory macro cells 300 A to 30 OH has an input / output buffer 311 1 for inputting and outputting address data and control signals to and from the memory mat section 310 in which memory cells are spread, and the logic circuit section 200. An input decoder 312 for decoding an address specifying a word line WL, a word driver 313 for selectively driving a word line according to a decoding result, and a sense amplifier 3 14 connected to the data line DL and amplifying a signal on the data line. , A column decoder that decodes the column address that specifies the data line, a main amplifier that amplifies the read signal of the sense amplifier selected by the column decoder, and a memory control that controls the inside of the memory macro cell It is composed of circuits 317 and so on. When the gate line is composed of a main word line and a sub-word line connected to the main word line, the word driver 313 is also composed of a main word driver and a sub-word driver. As shown in FIG. 2, the lead line selection voltage VPP is supplied to the lead driver 313 in each memory macrocell 300, and the memory cell substrate voltage VBB is the level of the memory mat 310 as a substrate. Supplied to the area. Although not shown, the voltage VBLR for precharging the data line is supplied to the sense amplifier 316, and the memory cell plate voltage VPL is supplied to the memory mat 310. It should be noted that the embodiment shown in FIG. 2 shows the concept, and the above-mentioned voltages VPP and VBB generated by the power supply & D FT macro cell 400 are supplied to circuits other than those shown in the figure. It does not deny.
テスト回路 4 1 0は、 メモリマクロセ /レ 300内部の回路をテストに 適した状態に設定する信号を生成し、 供給する。 テスト回路 41 0で生 成された D FT信号はメモリマクロセル 300内の大部分の回路に供給 される。 本発明の各実施例は、 テスト回路 4 1 0が、 テストパターンを 発生する ALPGを備え、 自己テスト可能に構成されている場合にも適 用することができる。  The test circuit 410 generates and supplies a signal for setting a circuit inside the memory macro cell 300 to a state suitable for a test. The DFT signal generated by the test circuit 410 is supplied to most circuits in the memory macro cell 300. The embodiments of the present invention can also be applied to a case where the test circuit 410 includes an ALPG that generates a test pattern and is configured to be capable of performing a self-test.
図 3〜図 9には、 図 1のメモリ ·論理混載 L S Iのレイァゥト構成が 示されている。本発明を適用した論理'メモリ混載 L S Iのレイアウトの 第 1の実施例は、 図 3に示されているように、 論理回路部 200をチッ プ 1 00のほぼ中央に配置し、 その両側 (図では上下) に複数のメモリ マクロセノレ 300を配置し、 電源 &D F Tマクロセル 400は一方のメ モリマクロセル 300A〜300Dを挟んで論理回路部 200の反対側 のチップの端 (図では上端) に配置されている。 これにより、 電源 &D FTマクロセル 400がメモリマクロセル 300と論理回路部 200と の間に配置されるレイァゥトに比べて論理回路部 200とメモリマクロ セル 300との間の信号の送受信に使用される配線長が短くなり、 信号 の遅延時間が短縮されて高速動作が可能となる。  FIGS. 3 to 9 show the layout of the memory / logic embedded LSI of FIG. In the first embodiment of the layout of the logic-memory embedded LSI to which the present invention is applied, as shown in FIG. 3, the logic circuit section 200 is arranged almost at the center of the chip 100, and both sides (FIG. A plurality of memory macro cells 300 are arranged on the upper and lower sides, and the power supply & D FT macro cell 400 is arranged at the end (upper end in the figure) of the logic circuit section 200 opposite one of the memory macro cells 300A to 300D. I have. This allows the power & D FT macro cell 400 to have a longer wiring length used for transmitting and receiving signals between the logic circuit section 200 and the memory macro cell 300 than the layout arranged between the memory macro cell 300 and the logic circuit section 200. , The signal delay time is shortened, and high-speed operation becomes possible.
また、 本実施例では、 メモリマクロセル 300は、 内部のワード線 W Lがメモリマクロセル 300 A〜30 ODの並び方向と平行 (図では横 方向) で、 データ線 D Lがメモリマクロセル 3 0 0 A〜 3 0 0 Dの並ぴ 方向と直交するように配置されている。 これにより、 ワード線 W Lがメ モリマクロセル 3 0 0 A〜3 0 O Dの並ぴ方向と直交し、 データ線 D L がメモリマクロセル 3 0 O A〜3 0 0 Dの並ぴ方向と並行する配置に比 ベて、 論理回路部 2 0 0とメモリマクロセル 3 0 0との間の信号の送受 信に使用されるデータ入出力線 I /oが短くなり、 信号の遅延時間が短 縮されてデータの高速書込みと読出し動作が可能となる。 In this embodiment, the memory macro cell 300 has an internal word line WL parallel to the arrangement direction of the memory macro cells 300 A to 30 OD (horizontal in the figure). Direction), the data lines DL are arranged so as to be orthogonal to the parallel direction of the memory macro cells 300A to 300D. Thereby, the word line WL is orthogonal to the parallel direction of the memory macro cells 300A to 300D, and the data line DL is parallel to the parallel direction of the memory macro cells 300A to 300D. Furthermore, the data input / output line I / o used for transmitting and receiving signals between the logic circuit section 200 and the memory macro cell 300 becomes short, and the signal delay time is shortened, thereby increasing the data speed. Write and read operations can be performed.
さらに、 本実施例では、 電源 & D F Tマクロセル 4 0 0で生成された 電圧や信号が、 チップの周縁部に沿って設けられ水分等の侵入を防止す るためのガードリングと呼ばれる構造が形成されている領域 5 0 0に配 置された配線によって、 各メモリマクロセル 3 0 0に供給されるように 構成されている。  Furthermore, in the present embodiment, a structure called a guard ring is formed along which the voltage and the signal generated by the power supply & DFT macrocell 400 are provided along the periphery of the chip to prevent the intrusion of moisture and the like. It is configured to be supplied to each memory macro cell 300 by the wiring arranged in the region 500.
より具体的には、 ガードリング領域 5 0 0に基幹となる配線がリング 状に配置されこの基幹配線のうち対向する辺 (図 3では左右) に配置さ れている配線間に、 メモリマクロセル 3 0 0内のワード線 W Lと並行に 複数の分岐配線 5 0 1が設けられ、 該分岐配線 5 0 1の配設経路の適当 な部位に設けられたスルーホールゃコンタク トホールを介してメモリマ クロセル 3 0 0内の所望の箇所に電圧や D F T信号が供給される。  More specifically, the main wiring is arranged in a ring shape in the guard ring region 500, and the memory macro cell 3 is placed between the wirings arranged on the opposite sides (left and right in FIG. 3) of the main wiring. A plurality of branch wirings 501 are provided in parallel with the word lines WL in the memory cell 0, and the memory macro cell 3 is provided through a through hole provided at an appropriate portion of a route of the branch wiring 501 and a contact hole. A voltage or a DFT signal is supplied to a desired location in 00.
このように、 ヮード線 W Lと並行に配設された分岐配線 5 0 1により 各メモリマク口内に所望の電圧を供給する方式を採用することにより、 論理回路部 2 0 0とメモリマクロセル 3 0 0との間の信号の送受信に使 用されるデータ入出力線 I / Oの配線設計の自由度を下げることなく分 岐配線 5 0 1を設けることができる。 これは、 多層配線技術を採用した 半導体集積回路においては、 互いに直交する配線は異なる導電層により 形成されることが多いためである。 図 3においては、 テス ト回路 4 1 0 で生成された信号を各メモリマクロセル AO 0に供給する配線が 1本で 示されているが、 複数の信号配線である場合を排除するものではない。 以上のように、 図 3の実施例においては、 複数のメモリマクロセル 3 00に対して共通の電源 &D F Tマクロセル 400を設け、 そこで生成 された電圧をメモリマクロセル 300に分配するように構成されている ので、 各メモリマクロセル毎に電源回路やテスト回路を設ける従来方式 に比べてチップ面積が小さくなるとともに、 チップ全体としての消費電 力も減らすことができる。 また、 電源回路が一つであり同一の電圧が各 メモリマクロセルに供給されるため、 回路動作のシミュレーションが容 易で、 多数のオシレータの信号の干渉により動作が不安定になることが なく、 また生成される電圧にバラツキが生じてチップ全体が所望の動作 をしなくなるというようなおそれもない。 As described above, by adopting a method of supplying a desired voltage into each memory cell through the branch wiring 501 arranged in parallel with the lead line WL, the logic circuit unit 200 and the memory macro cell 300 The branch wiring 501 can be provided without reducing the degree of freedom in the wiring design of the data input / output lines I / O used for transmitting and receiving signals during the transmission. This is because, in a semiconductor integrated circuit employing the multilayer wiring technology, wirings which are orthogonal to each other are often formed of different conductive layers. In FIG. 3, a single line for supplying the signal generated by the test circuit 410 to each memory macro cell AO0 is shown, but this does not exclude the case where there are a plurality of signal lines. As described above, in the embodiment of FIG. Since a common power supply & D FT macro cell 400 is provided for 00 and the voltage generated there is distributed to the memory macro cells 300, compared to the conventional method in which a power supply circuit and test circuit are provided for each memory macro cell As a result, the chip area can be reduced, and the power consumption of the entire chip can be reduced. In addition, since there is only one power supply circuit and the same voltage is supplied to each memory macro cell, it is easy to simulate the circuit operation, and the operation does not become unstable due to the interference of a large number of oscillator signals. There is no danger that the generated voltage will vary and the entire chip will not perform the desired operation.
さらに、 電源 &D FTマクロセル 400で生成された電圧をガードリ ング領域に配置された配線 500によって各メモリマクロセル 300に 供給するようにしているため、 論理回路部 200とメモリマクロセル 3 00間の信号を伝える信号線領域が狭くなることもない。 また、 電源 & DFTマクロセル 400において生成される電圧の中ではヮード線選択 電圧 VP Pが最も大きな電流供給能力を必要としており、 これを供給す る配線が長いと配線抵抗で電圧が低下するおそれがある。 しかるに、 図 3の実施例においては、 集中的に設けられた電源 &D FTマクロセル 4 00内おいて、 ワード線選択電圧 VP Pを発生する VP P生成回路 43 0が 2つに分割され、 テスト回路 4 1 0、 VREF生成回路 420およ ぴ VB B生成回路 440を挟んでそれらの両側に配置されている。 その ため、 目的とするメモリマクロセルまでの配線長は VP Pを給電するも のが最も短くなり、 配線抵抗による電圧降下を小さくすることができる という利点がある。  Further, since the voltage generated by the power supply & D FT macro cell 400 is supplied to each memory macro cell 300 by the wiring 500 arranged in the guard ring area, a signal is transmitted between the logic circuit section 200 and the memory macro cell 300. The signal line region does not become narrow. Also, among the voltages generated in the power supply & DFT macrocell 400, the lead line selection voltage VPP requires the largest current supply capability, and if the wiring supplying this is long, the voltage may decrease due to the wiring resistance. is there. However, in the embodiment of FIG. 3, in the centralized power supply & D FT macro cell 400, the VPP generation circuit 430 for generating the word line selection voltage VPP is divided into two, and the test circuit 410, VREF generation circuit 420 and VBB generation circuit 440 are arranged on both sides of them. Therefore, the wiring length to the target memory macro cell is the shortest when the power is supplied to the VPP, and there is the advantage that the voltage drop due to the wiring resistance can be reduced.
図 4には、本発明を適用した論理'メモリ混載 L S Iのレイァゥトの第 2の実施例が示されている。 この実施例のレイアウトが図 3のレイァゥ トと異なる点は、 論理回路部 200およびメモリマクロセル 300を挟 んでチップの反対側の辺 (図では下端) にも VP P生成回路 430, と VB B生成回路 440, を有する電源 &D F Tマクロセル 400, が設 けられている点と、 各電源 &D F Tマクロセル 400で生成された同一 種類の電圧は、 ガードリング領域 500に設けられている配線のうち対 応するものに共通に接続されている点である。 FIG. 4 shows a second embodiment of a layout of a logic / memory embedded LSI to which the present invention is applied. The layout of this embodiment is different from the layout of FIG. 3 in that the VPP generation circuit 430 and the VBB generation circuit are also provided on the opposite side (lower end in the figure) of the chip with the logic circuit section 200 and the memory macro cell 300 interposed therebetween. A power supply & D FT macrocell 400, with a circuit 440, is installed. And the same type of voltage generated in each power supply & DFT macro cell 400 is connected in common to the corresponding one of the wirings provided in the guard ring region 500.
なお、 VP P生成回路 43 0, と 88生成回路440, は反対側の 辺 (図では上端) にある電源 &D F Tマクロセル 400の VRE F生成 回路 420で生成された基準電圧 VREFを受けてそれぞれ所望の昇圧 電圧 VP Pと VBBを生成するように構成される。 他の構成は図 3と同 じであるので、 説明は省略する。  Note that the VPP generation circuit 430 and the 88 generation circuit 440 receive the reference voltage VREF generated by the VREF generation circuit 420 of the power supply & D FT macro cell 400 on the opposite side (the upper end in the figure), respectively. It is configured to generate the boosted voltages VPP and VBB of. The other configuration is the same as that of FIG.
図 4に示されているように、 この実施例では、 £ 生成回路42 0が一^ 3であり同一の基準電圧 VRE Fに基づいて 2つの電源 &D FT マクロセル 400で昇圧電圧 VPPと VB Bが生成され、 生成された同 一種類の電圧が同一の配線に共通に接続されていることにより、 2つの 電源 &DFTマクロセル 400に製造バラツキがあつたとしても各メモ リマクロセル 300にはほぼ同一レベルの電圧が供給されるようになる。 その結果、 チップ全体として所望の動作が期待できなくなるような状態 を回避できるようになる。 また、 同一レベルの電圧が各メモリマクロセ ルに供給されるため、 回路動作のシミュレーションが容易で、 多数のォ シレータの信号の干渉により動作が不安定になることがなく、 また生成 される電圧にバラツキが生じてチップ全体が所望の動作をしなくなると いうようなおそれもない。  As shown in FIG. 4, in this embodiment, the £ generating circuit 420 is 1 ^ 3, and the boosted voltages VPP and VBB are generated by the two power supplies & D FT macro cells 400 based on the same reference voltage VREF. Since the same type of generated voltage is connected to the same wiring in common, even if the two power supplies & DFT macrocells 400 have manufacturing variations, almost the same level of voltage is applied to each memory macrocell 300. Will be supplied. As a result, it is possible to avoid a state in which a desired operation cannot be expected for the entire chip. Also, since the same voltage level is supplied to each memory macrocell, it is easy to simulate the circuit operation, the operation does not become unstable due to the interference of many oscillator signals, and the generated voltage There is no danger that the chip will not perform the desired operation due to variations in the chip.
なお、 図 4のように、 対向する辺にそれぞれ VP P生成回路 430お ょぴ VB B生成回路 440を設ける場合には、 対向する辺の回路は互い に位相が相捕的にずれたクロックにより昇圧動作するように制御するの が望ましい。 昇圧回路がチャージポンプで構成される場合、 生成される 電圧はリップル (脈動) を有することになるが、 互いに周期が相補的に ずれた生成電圧を同一の配線にのせることにより、 リップルが減少して より安定な電圧を供給することができるためである。  When the VPP generation circuit 430 and the VBB generation circuit 440 are provided on the opposing sides as shown in Fig. 4, the circuits on the opposing sides are driven by clocks whose phases are mutually shifted from each other. It is desirable to control so as to perform the boost operation. If the booster circuit is composed of a charge pump, the generated voltage will have ripples (pulsations), but the ripples will be reduced by applying the generated voltages whose periods are complementary to each other to the same wiring. This is because a more stable voltage can be supplied.
さらに、 図 3および図 4の実施例では、 複数のメモリマクロセル 30 0が、 互いにヮード線が同一方向となるようにチップ上に並べて配置さ れている。 そのため、 チップに内蔵されるメモリの記憶容量を増やした い場合には、 各メモリマクロセルのヮード線の数を増やすかあるいはメ モリマクロセルが複数のメモリマツトで構成されている場合にはデータ 線方向にメモリマットの数を増やすことにより、 電源 & D F Tマクロセ ル 4 0 0を変更することなく対応することができる。 Further, in the embodiment of FIGS. 3 and 4, a plurality of memory macro cells 30 0 are arranged on the chip such that the lead lines are in the same direction. Therefore, when it is desired to increase the storage capacity of the memory built in the chip, the number of read lines of each memory macro cell must be increased, or when the memory macro cell is composed of multiple memory mats, By increasing the number of memory mats, it is possible to respond without changing the power supply & DFT macrocell 400.
つまり、 メモリマクロセルの記憶容量を増やす方法としては、 ワード 線の数 (メモリ行) を増やす方法とデータ線の数 (メモリ列) を増やす 方法の 2つがあるが、 図 3や図 4のようなレイアウトにおいて、 データ 線の数を増やしたメモリマクロセルを使用すると、 メモリマクロセル 3 0 0 A〜3 0 0 Dの幅と電源 & D F Tマクロセル 4 0 0と幅が合わなく なるため無駄な領域が生じる。  In other words, there are two ways to increase the storage capacity of a memory macro cell: a method of increasing the number of word lines (memory rows) and a method of increasing the number of data lines (memory columns). When a memory macro cell having an increased number of data lines is used in the layout, the width of the memory macro cells 300 A to 300 D and the width of the power supply & DFT macro cell 400 do not match, and a useless area is generated.
そして、 このような無駄な領域をなくすには電源 & D F Tマクロセル 4 0 0を再設計する必要が生じるという不具合があるが、 メモリマクロ セルの ード線の数を増加あるいはデータ線方向にメモリマツトの数を 増加させるようにすれば、 電源 & D F Tマクロセル 4 0 0を変更するこ となくワード線の数を増加させることができる。 ただし、 電源 & D F T マクロセル 4 0 0に設けられる V P P生成回路 4 3 0や V B B生成回路 4 4 0を予め電源供給能力の大きなものとして設計しておいたり、 ある いは同時に活性化されるメモリマクロセルの数を制限するような設計手 法を採用しておく必要がある。 ワード線の数が増加すれば電源回路の負 荷が増加するためである。  In order to eliminate such a wasteful area, it is necessary to redesign the power supply & DFT macro cell 400, but there is a problem that the number of memory cells of the memory macro cell is increased or the If the number is increased, the number of word lines can be increased without changing the power supply & DFT macrocell 400. However, the VPP generation circuit 430 and VBB generation circuit 440 provided in the power supply & DFT macrocell 400 are designed in advance to have a large power supply capability, or they are activated simultaneously. It is necessary to adopt a design method that limits the number of data. This is because the load on the power supply circuit increases as the number of word lines increases.
なお、 V P P生成回路 4 3 0や V B B生成回路 4 4 0を予め電源供給 能力の大きなものとして設計しておくことは、 テス ト回路 4 1 0等を用 いてテストを行なうテス トモ一ドの際に複数のメモリマクロセルでテス トを並行して行なうように構成したい場合に必要な設計でもあるので、 そのような思想の下に設計されたチップにおいては本実施例を適用する ことに伴う設計負担の増加ゃチップ面積増加も実質的にないものとみな すことができる。 It should be noted that designing the VPP generation circuit 430 and the VBB generation circuit 440 in advance as having a large power supply capability is required in a test mode in which a test is performed using the test circuit 410 or the like. This is a necessary design when it is desired to implement a test in parallel with a plurality of memory macrocells, so the design burden of applying this embodiment to a chip designed under such an idea Increase in chip area Can be
図 5には、 一例として、 各メモリマクロセノレのメモリマットの数を増 やすことでチップ全体として記憶容量を増加させる場合の構成が示され ている。 図 5において、 符号 MATで示されているのが各々メモリマツ トであり、 これらのうち破線で示されているものは図 4における各マク 口クロセルに設けられているメモリマツト、 一点鎖線で示されているも のは増加されたメモリマットである。 このように、 データ線方向にメモ リマツトの数を増加させることにより、 ワード線方向のメモリマクロセ ル列の長さは変化しないため、 電源 &DFTマクロセル 400の設計変 更は不要であり、 図 4の電源 &D F Tマクロセノレ 400, 400 ' をそ のまま流用することができる。  FIG. 5 shows, as an example, a configuration in which the storage capacity of the entire chip is increased by increasing the number of memory mats of each memory macro cell. In FIG. 5, the symbols MAT indicate the respective memory mats, and those indicated by broken lines indicate the memory mats provided in each macro cross cell in FIG. 4, and are indicated by the dashed line. Some are increased memory mats. In this way, by increasing the number of memory mats in the data line direction, the length of the memory macro cell row in the word line direction does not change, so that there is no need to change the design of the power supply & DFT macro cell 400. Power supply & D FT macro-senor 400, 400 'can be used as it is.
図 6には、本発明を適用した論理'メモリ混載 L S Iのレイァゥトの第 3の実施例が示されている。 この実施例のレイァゥトが図 4のレイァゥ トと異なる点は、 論理回路部 200およびメモリマクロセル 300を挟 んでチップの左右両端すなわちワード線と直交するように、 テスト回路 4 10と VREF生成回路 420、 VP P生成回路 4 30を有する電源 &DFTマクロセル 400および VP P生成回路 430, と V B B生成 回路 440を有する電源 &D F Tマクロセル 400' が設けられている 点である。  FIG. 6 shows a third embodiment of the layout of a logic / memory embedded LSI to which the present invention is applied. The difference between the layout of this embodiment and the layout of FIG. 4 is that the test circuit 410 and the VREF generation circuit 420 A power supply & DFT macrocell 400 having a VPP generation circuit 430 and a power supply & DFT macrocell 400 ′ having a VPP generation circuit 430 and a VBB generation circuit 440 are provided.
なお、 この実施例でも電源 &D F Tマクロセル 400, 内の VP P生 成回路 430 ' と VB B生成回路 440は、 反対側の辺 (図では右端) にある電源 &D F Tマクロセル 400の VRE F生成回路 420で生成 された電圧 V RE Fを受けてそれぞれ昇圧電圧 V P Pと V B Bを生成す るように構成される。 他の構成は図 4と同じであるので、 説明は省略す る。  In this embodiment, the VPP generation circuit 430 'and the VBB generation circuit 440 in the power supply & D FT macro cell 400 are also connected to the VREF generation circuit of the power supply & D FT macro cell 400 on the opposite side (the right end in the figure). It is configured to receive the voltage VREF generated at 420 and generate boosted voltages VPP and VBB, respectively. The other configuration is the same as that of FIG. 4, and the description is omitted.
図 6の実施例は、 複数のメモリマクロセル 300を、 互いにワード線 が同一方向となるようにチップ上に並べて配置しその両側に電源 &DF Tマクロセル 400, 400, を配置した構成である。 そのため、 チッ プに内蔵されるメモリの記憶容量を増やしたい場合には、 各メモリマク ロセル内のデータ線の数を增やすかあるいはメモリマクロセルが複数の メモリマツトで構成されている場合にはヮード線方向にメモリマツ トの 数もしくはメモリマクロセル 3 0 0の並ぴ方向のメモリマクロセルの数 を増やすことにより電源 & D F Tマクロセル 4 0 0を変更することなく 対応することができる。 The embodiment of FIG. 6 has a configuration in which a plurality of memory macro cells 300 are arranged on a chip such that the word lines are in the same direction, and power supply & DFT macro cells 400, 400 are arranged on both sides thereof. Therefore, In order to increase the storage capacity of the memory built in the memory, the number of data lines in each memory macro cell is reduced, or when the memory macro cell is composed of a plurality of memory mats, By increasing the number of memory macro cells or the number of memory macro cells in the parallel direction of the memory macro cells 300, the power supply & DFT macro cells 400 can be handled without being changed.
つまり、 前述したように、 メモリの記憶容量を増やす方法としては、 ワード線の数 (メモリ行) を增やす方法とデータ線の数 (メモリ列) を 増やす方法の 2つがあるが、 図 6のようなレイアウトにおいて、 メモリ マクロセル内のヮード線の数を増やすと電源 & D F Tマクロセノレ 4 0 0 の幅とメモリマクロセル 3 0 0の幅とが合わなくなるため無駄な領域が 生じる。  In other words, as mentioned above, there are two ways to increase the storage capacity of the memory: a method to increase the number of word lines (memory rows) and a method to increase the number of data lines (memory columns). In such a layout, if the number of code lines in the memory macro cell is increased, the width of the power supply & DFT macro cell 400 and the width of the memory macro cell 300 do not match, and a useless area is generated.
そして、 このような無駄な領域をなくすには電源 & D F Tマクロセル 4 0 0を再設計する必要が生じるという不具合があるが、 データ線の数 あるいはヮード線方向のメモリマツトの数もしくはメモリマクロセル 3 0 0の並び方向のメモリマクロセルの数を増やすようにすることで、 電 源 & D F Tマクロセル 4 0 0を変更することなく記憶容量を増加させる ことができる。 ただし、 図 5の実施例と同様に、 電源 & D F Tマクロセ ル 4 0 0に設けられる V P P生成回路 4 3 0や V B B生成回路 4 4 0を 予め電源供給能力の大きなものとして設計しておいたり、 あるいは同時 に活性化されるメモリマクロセルの数を制限するような設計手法を採用 しておく必要はある。  In order to eliminate such a wasteful area, it is necessary to redesign the power supply & DFT macro cell 400. However, the number of data lines or the number of memory mats in the direction of the code line or the memory macro cell 300 By increasing the number of memory macrocells in the array direction, the storage capacity can be increased without changing the power supply & DFT macrocells 400. However, as in the embodiment of FIG. 5, the VPP generation circuit 430 and the VBB generation circuit 440 provided in the power supply & DFT macrocell 400 are designed in advance as having a large power supply capability. Alternatively, it is necessary to adopt a design method that limits the number of simultaneously activated memory macro cells.
なお、 メモリマクロセル内のデータ線の数を增やしたりマツトの数を 増やす場合にはメモリマクロセルの再設計が必要であるので、 メモリマ クロセルの数を増やすのが最も設計負担の少ない方法である。  When the number of data lines in a memory macro cell is reduced or the number of mats is increased, it is necessary to redesign the memory macro cell.Therefore, increasing the number of memory macro cells is the method with the least design burden. .
図 7には、 一例として、 メモリマクロセノレ 3 0 0の並ぴ方向のメモリ マクロセルの数を増やすことでチップ全体として記憶容量を増加させる 場合の構成が示されている。 このように、 メモリマクロセル 3 0 0の並 ぴ方向にメモリマクロセルの数を增加させることにより、 データ線方向 のメモリマクロセルの長さは変化しないため、 電源 & D F Tマクロセル 4 0 0の設計変更が不要となり、 図 6の電源 & D F Tマクロセル 4 0 0 をそのまま流用することができる。 ただし、 各メモリマクロセルが複数 のメモリマッ トで構成されている場合に、 各マクロクロセル内のメモリ マツトの数をヮード線方向に増加させるようにしても電源 & D F Tマク ロセル 4 0 0を設計変更することなくチップに内蔵されるメモリの記憶 容量を増加させることができる。 FIG. 7 shows, by way of example, a configuration in which the storage capacity of the entire chip is increased by increasing the number of memory macro cells in the parallel direction of the memory macro cell 300. Thus, the average of memory macro cells 300 By increasing the number of memory macrocells in the vertical direction, the length of the memory macrocells in the data line direction does not change, so that there is no need to change the design of the power supply & DFT macrocell 400, and the power supply & DFT macrocell 400 in FIG. 0 can be used as it is. However, if each memory macro cell is composed of multiple memory mats, the design of the power supply & DFT macro cell 400 is changed even if the number of memory mats in each macro cross cell is increased in the direction of the code line. The storage capacity of the memory built into the chip can be increased without the need.
記憶容量を増加させるのにメモリマツトの数を増加させるかメモリマ クロセルの数を増加させるかは、 もともとのメモリマクロセルの形状す なわち縦と横の長さの比にも関係する。 具体的には、 図 6のようにメモ リマクロセルのヮード線方向の長さがデータ線方向の長さよりも短い場 合には、 メモリマクロセルの数を増加させてもチップの幅がそれほど大 きくならないが、 メモリマクロセルのヮード線方向の長さがデータ線方 向の長さよりも長い場合には、 メモリマクロセルの数を増加させるとチ ップの幅が極端に長くなることがあるので、 このような場合にはメモリ マツトの数を增やす方が良いと考えられる。  Whether the number of memory mats or the number of memory macrocells is increased to increase the storage capacity also depends on the shape of the original memory macrocell, that is, the ratio of the length to the width. Specifically, as shown in Fig. 6, when the length of the memory macrocell in the code line direction is shorter than the length of the data line direction, the chip width does not increase so much even if the number of memory macrocells is increased. However, if the length of the memory macro cell in the code line direction is longer than the length of the data line direction, increasing the number of memory macro cells may significantly increase the chip width. In such cases, it may be better to increase the number of memory mats.
次に、本発明を適用した論理'メモリ混載 L S Iのレイァゥトの他の実 施例を、 図 8およぴ図 9を用いて説明する。 なお、 図 3と同一の回路や 部位には同一の符号を付して重複した説明は省略する。  Next, another embodiment of the layout of the logic / memory embedded LSI to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. The same circuits and parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図 8の実施例は、 電源 & D F Tマクロセル 4 0 0をチップの辺に沿つ て配置する代わりにチップの一箇所 (図では論理回路部 2 0 0の一部) に配置したものである。 このようなレイアウトにおいては、 V P P生成 回路 4 3 0から各メモリマクロセルまでの給電線の長さのばらつきが図 3の実施例に比べて大きくなるという若干のデメリットはあるものの、 電源 & D F Tマクロセル 4 0 0が複数のメモリマクロセルに対して共通 の回路として設けられるため、 各メモリマクロセル毎に電源 & D F Tマ クロセルを設ける従来方式に比べてチップ面積が小さくなるとともにチ ップ全体としての消費電力も減らすことができる。 また、 メモリの記憶 容量の変更する場合にヮード線方向とデータ線方向のどちらを変更する 場合であっても、 論理回路部の再設計をすることで電源 & D F Tマクロ セルの変更が不要になる等の効果が得られる。 In the embodiment of FIG. 8, the power supply & DFT macro cell 400 is arranged at one place of the chip (a part of the logic circuit section 200 in the figure) instead of being arranged along the side of the chip. In such a layout, although there is a slight disadvantage that the variation in the length of the power supply line from the VPP generation circuit 430 to each memory macrocell is larger than that in the embodiment of FIG. Since 0 is provided as a common circuit for a plurality of memory macro cells, the chip area is reduced and the chip size is reduced as compared with the conventional method in which a power supply & DFT macro cell is provided for each memory macro cell. The overall power consumption of the chip can also be reduced. In addition, regardless of whether the memory storage capacity is changed, either the line direction or the data line direction is changed, it is not necessary to change the power supply & DFT macro cell by redesigning the logic circuit. And the like.
図 9の実施例は、 図 3の実施例における電源 & D F Tマクロセル 4 0 0を論理-メモリ混載 L S Iのチップ上に設ける代わりに別のチップ 6 0 0として構成し、論理'メモリ混載 L S Iチップ 1 0 0と共にセラミッ クなどから成る 1つのパッケージ 7 0 0内に実装しチップ間をボンディ ングワイヤ 8 0 0で接続してマルチチップ ·モジュールとして構成する ようにしたものである。  The embodiment of FIG. 9 is different from the embodiment of FIG. 3 in that the power supply & DFT macro cell 400 is configured as a separate chip 600 instead of being provided on a logic-memory hybrid LSI chip, and the logic and memory hybrid LSI chip 1 The package is mounted in a single package 700 made of ceramic or the like together with the chip 100, and the chips are connected with bonding wires 800 to form a multi-chip module.
この実施例は、 メモリマクロセル 3 0 0に V P Pなどの電圧を供給す る配線の抵抗やデバイスの体積が図 3の実施例に比べて若干大きくなる というデメリットはあるものの、 各メモリマクロセル毎に電源 & D F T マクロセルを設ける従来方式に比べてモジュール全体としての消費電力 を減らすことができ、 また各々のチップ面積を小さくできるため、 チッ プ歩留の向上が可能であり コストを削減できる等の効果が得られる。 次に、 ガードリング領域に設けられる配線 5 0 0の構造について、 図 1 0およぴ図 1 1を用いて説明する。 図 1 0はガードリング領域の一部 (チップの角部) を拡大して示す平面断面図、 図 1 1はガードリング領 域の断面構造を示す図で、 図 1 0は図 1 1における B— B線に沿った断 面、また図 1 1は図 1 0における A— A線に沿った断面をそれぞれ示す。 なお、 図 1 0および図 1 1においては、 配線を構成する各導電層間に介 在する絶縁膜の図示が省略されている。  This embodiment has the disadvantage that the resistance of the wiring for supplying a voltage such as VPP to the memory macrocells 300 and the volume of the device are slightly larger than those of the embodiment of FIG. & Compared to the conventional method with DFT macro cells, the power consumption of the whole module can be reduced and the chip area of each module can be reduced, so that the chip yield can be improved and the cost can be reduced. can get. Next, the structure of the wiring 500 provided in the guard ring region will be described with reference to FIG. 10 and FIG. FIG. 10 is a cross-sectional plan view showing a part of the guard ring region (corner portion of the chip) in an enlarged manner. FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional structure of the guard ring region. FIG. — Cross section along line B, and FIG. 11 shows a cross section along line A—A in FIG. In FIG. 10 and FIG. 11, illustration of an insulating film interposed between the respective conductive layers constituting the wiring is omitted.
5 1 0はガードリングで、 このガードリング 5 1 0は高さ方向に沿つ てほぼ一列をなすように形成された複数の導電層 5 1 ;!〜 5 1 7とこれ ら各導電層 5 1 1〜5 1 7間の絶縁膜にチップのエッジと平行な方向に 連続して形成されたコンタクトホールに充填された導電体(ビア) 5 2 1 〜5 2 7とにより壁状に形成され、 チップの外側から水分等が侵入する のを防止する機能を有する。 このガードリング 5 1 0には接地電位 VS Sが印加されて、 半導体チップ 1 00に基板電位を与える給電線を兼ね るようにされている。 5 10 is a guard ring, and the guard ring 5 10 is a plurality of conductive layers 5 1 formed so as to be substantially in a line along the height direction. Conductors (vias) filled in contact holes formed continuously in the direction parallel to the edge of the chip in the insulating film between these conductive layers and the conductive layers. 5 2 7 to form a wall, and moisture and the like enter from outside the chip It has the function of preventing A ground potential VSS is applied to the guard ring 5 10 so that the guard ring 5 10 also serves as a power supply line for supplying a substrate potential to the semiconductor chip 100.
ガードリング 5 1 0の内側の最上層の導電層 5 37とその下の導電層 5 3 6は、 電源 &D F Tマクロセル 400で生成されたワード線選択電 圧 VP Pをメモリマクロセルに供給するための配線である。 VP Pを供 給する導電層 526のすぐ下の導電層により形成されている複数の配線 545は D FT回路で生成された信号を伝達するための配線、 その内側 の配線 5 55は電源 &D F Tマクロセ レ 400で生成されたメモリセル 基板電圧 VB Bをメモリマクロセルに供給するための配線である。  The uppermost conductive layer 537 inside the guard ring 510 and the lower conductive layer 536 are used to supply the word line selection voltage VPP generated by the power supply & D FT macrocell 400 to the memory macrocell. Wiring. A plurality of wirings 545 formed by the conductive layer immediately below the conductive layer 526 supplying the VPP are used to transmit the signal generated by the DFT circuit, and a wiring 55 inside the wiring is a power supply & DFT Wiring for supplying the memory cell substrate voltage VBB generated by the macrocell 400 to the memory macrocell.
上記 D FT用配線 545の 2つ下の導電層には、 接地電位 VS Sが印 加された配線 563と、 D FT回路で生成された信号を伝達するための 配線 543が設けられている。 また、 上記 VS S用配線 56 3とガード リング 5 1 0を構成する導電層 5 1 3との間には、 電源 &D FTマクロ セル 400で生成された基準電圧 VREFを VP P生成回路 530や V B B生成回路 540に供給するための配線 573が配置されている。 そ して、 この VRE F用配線 5 7 3の下方には、 ガードリング 5 1 0を構 成する導電層 5 1 2が配線 5 73の下側まで延設されている。 このよう に、 ¥11£?用配線5 7 3が、 接地電位 V S Sが印加されたカードリン グ 5 1 0と配線 56 3と導電層 5 1 2の延設部さらには D F T用配線 5 In a conductive layer two below the DFT wiring 545, a wiring 563 to which a ground potential VSS is applied and a wiring 543 for transmitting a signal generated by the DFT circuit are provided. In addition, the reference voltage VREF generated by the power supply & D FT macro cell 400 is applied between the VSS wiring 563 and the conductive layer 513 forming the guard ring 510 or the VPP generation circuit 530 or VBB. A wiring 573 for supplying to the generation circuit 540 is provided. A conductive layer 512 constituting the guard ring 5110 extends below the wiring 573 below the VREF wiring 573. In this way, the wiring 5 7 3 for the ¥ 11 £ is formed by the card ring 5 10 to which the ground potential V S S is applied, the wiring 5 63, the extension of the conductive layer 5 1 2, and the DFT wiring 5
43、 545によって囲まれた構造にされていることにより、 配線間の 力ップリング容量で VRE F用配線 5 73にノイズがのるのを防止する ことができる。 With the structure surrounded by 43 and 545, it is possible to prevent noise from being applied to the VREF wiring 573 due to the power coupling capacitance between the wirings.
VREF用配線 5 7 3と同一の導電層からなる上記 D FT用配線 54 3に上方には、 基板表面に形成されている VRE F発生回路で生成され た電圧 VREFを上記 VREF用配線 5 73に伝えるための配線 5 74 が設けられている。 この配線 5 74は、それよりも下層の導電層 5 75, Above the DFT wiring 543, which is made of the same conductive layer as the VREF wiring 573, the voltage VREF generated by the VREF generation circuit formed on the substrate surface is applied to the VREF wiring 573. Wiring 5 74 for communication is provided. This wiring 5 74 is formed of a conductive layer 5 75,
5 76, 577を経て、 基板表面の VRE F発生回路を構成する MO S FET 58 1 , 58 2のドレイン領域としての拡散層 5 8 1 d, 5 82 dに接続されている。 5 After passing through 76 and 577, the MOS that constitutes the VREF generation circuit on the substrate surface The FETs 58 1 and 58 2 are connected to diffusion layers 58 1 d and 58 2 d as drain regions.
なお、 この配線 5 74の形成部位を除いて VRE F用配線 573の上 方に、 配線 5 74と同一の導電層で形成されガードリング 5 10を構成 する導電層 5 14により形成された庇状の覆いを設けると、 ノイズ防止 上より望ましい結果が得られる。 なお、 図 1 0において符号 V I Aで示 されているのは上下の配線間を接続するコンタク トホールに充填された 導電体からなるビア、 図 1 1において符号 5 8 5で示されているのは電 源電圧の変動を抑制するためのデカップリング容量である。  Except for the portion where the wiring 574 is formed, an eaves-like shape is formed above the VREF wiring 573 by the conductive layer 514 that is formed of the same conductive layer as the wiring 574 and that forms the guard ring 510. If a cover is provided, more desirable results can be obtained in terms of noise suppression. In FIG. 10, reference numeral VIA denotes a via made of a conductive material filled in a contact hole connecting upper and lower wirings, and reference numeral 585 denotes a via in FIG. This is a decoupling capacitance for suppressing the fluctuation of the source voltage.
さらに、 チップの最上方には P I Q (ポリイミ ド絶縁膜) からなる保 護膜 590が形成されており、 上記ガードリング 5 1 0および電源 &D FTマクロセノレ 400で生成された電圧 VP Pや VB Bをメモリマクロ セルに供給するための配線 5 3 7 , 5 36, 545, 5 55, 543, 542は、 この P I Qからなる保護膜 590から外側にはみ出さないよ うに配置されている。 言い換えると、 配線 5 3 7, 5 36, 545, 5 5 5, 543, 542を完全に覆うように保護膜 5 90がチップの縁部 近傍まで形成されている。 これにより、 チップ組み立て時にチップ周辺 部に形成されている配線が傷つけられるのをより確実に防止することが できる。  Further, a protective film 590 made of PIQ (polyimide insulating film) is formed on the top of the chip, and the voltages VPP and VBB generated by the guard ring 5100 and the power supply & D FT macro cell 400 are formed. The wirings 537, 536, 545, 555, 543, and 542 for supplying to the memory macro cells are arranged so as not to protrude from the protective film 590 made of this PIQ. In other words, the protective film 590 is formed up to the vicinity of the edge of the chip so as to completely cover the wirings 537, 536, 545, 55, 543 and 542. As a result, it is possible to more reliably prevent the wiring formed around the chip from being damaged during chip assembly.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明し たが、 本発明は上記実施例に限定されるものではなく、 その要旨を逸脱 しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。  Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it can be said that various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Not even.
例えば、 上曾己実施例では、 メモリマクロセルに供給される電圧を生成 するメモリ用電源発生回路とテスト信号を生成するテスト回路とを 1つ のマクロセルとして構成するようにしているが、 メモリ用電源発生回路 とテスト回路とを別のマクロセルとして構成することも可能である。 ま た、 本発明は、 メモリ用電源発生回路のみ有しテスト回路を有しない L S Iにおいても適用することができる。 産業上の利用可能性 For example, in the above-described embodiment, the memory power generation circuit for generating the voltage supplied to the memory macro cell and the test circuit for generating the test signal are configured as one macro cell. The generation circuit and the test circuit can be configured as separate macro cells. Further, the present invention can be applied to an LSI having only a power supply circuit for memory and not having a test circuit. Industrial applicability
以上本発明を論理回路部とメモリとを有する論理 · メモリ混載 L S I に適用した場合を説明したが、 本発明は、 論理回路部とメモリ以外にァ ナログ回路を有する L S Iやメモリとアナログ回路とを有する L S Iな どにも利用することができる。  The case where the present invention is applied to a logic / memory hybrid LSI having a logic circuit portion and a memory has been described above.The present invention relates to an LSI or a memory having an analog circuit in addition to the logic circuit portion and the memory, and an analog circuit. It can be used for LSIs that have it.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1 . 論理回路と複数のメモリ回路とが搭載されてなるメモリ内蔵半導体 集積回路であって、 前記複数のメモリ回路に対してそれらに必要な電圧 を生成するメモリ用電源発生回路が共通の回路として同一基板に配置さ れていることを特徴とするメモリ内蔵半導体集積回路。 1. A semiconductor integrated circuit with a built-in memory in which a logic circuit and a plurality of memory circuits are mounted, wherein a memory power generation circuit for generating a voltage required for the plurality of memory circuits is a common circuit. A semiconductor integrated circuit with a built-in memory, which is arranged on the same substrate.
2 . 論理回路と複数のメモリ回路とが搭載されてなるメモリ内蔵半導体 集積回路であって、 前記複数のメモリ回路に対してそれらに必要な電圧 を生成するメモリ用電源発生回路が共通の回路として半導体基板の対向 する 2辺に沿って配置されていることを特徴とするメモリ内蔵半導体集 積回路。 2. A semiconductor integrated circuit with a built-in memory in which a logic circuit and a plurality of memory circuits are mounted, wherein a memory power generation circuit for generating a voltage necessary for the plurality of memory circuits is used as a common circuit. A semiconductor integrated circuit with a built-in memory, which is arranged along two opposing sides of a semiconductor substrate.
3 . 前記メモリ用電源発生回路で発生された電圧は、 前記半導体基板の 周縁部に設けられたガードリング領域に形成された配線によって各メモ リ回路に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項 2に 記載のメモリ内蔵半導体集積回路。 3. The voltage generated by the memory power generation circuit is configured to be supplied to each memory circuit by a wiring formed in a guard ring region provided at a peripheral portion of the semiconductor substrate. 3. The semiconductor integrated circuit with a built-in memory according to claim 2, wherein:
4 . 前記複数のメモリ回路は、 それぞれの内部の同一行のメモリセルの 選択端子が共通に接続されたヮ一ド線が互いに同一方向となるように配 置されていることを特徴とする請求項 2または 3に記載のメモリ内蔵半 導体集積回路。 4. The plurality of memory circuits are arranged such that gate lines to which the selection terminals of the memory cells in the same row in each of the plurality of memory circuits are connected in common are in the same direction. 4. A semiconductor integrated circuit with a built-in memory according to item 2 or 3.
5 . 前記メモリ用電源発生回路は、 前記メモリ回路の内部の前記ワード 線と平行な辺に配置されていることを特徴とする請求項 4に記載のメモ リ内蔵半導体集積回路。 5. The semiconductor integrated circuit with built-in memory according to claim 4, wherein the power supply circuit for memory is arranged on a side parallel to the word line inside the memory circuit.
6 . 前記メモリ用電源発生回路は、 前記メモリ回路の内部の前記ワード 線と直交する辺に配置されていることを特徴とする請求項 4に記載のメ モリ内蔵半導体集積回路。 6. The power supply circuit for memory includes the word inside the memory circuit. 5. The semiconductor integrated circuit with built-in memory according to claim 4, wherein the semiconductor integrated circuit is arranged on a side orthogonal to the line.
7 . 前記複数のメモリ回路が 2列に配置され、 これらのメモリ回路列間 に論理回路が配置されていることを特徴とする請求項 5または 6に記載 のメモリ内蔵半導体集積回路。 , 7. The semiconductor integrated circuit with a built-in memory according to claim 5, wherein the plurality of memory circuits are arranged in two columns, and a logic circuit is arranged between these memory circuit columns. ,
8 . 前記メモリ用電源発生回路で発生され前記メモリ回路に供給される 電圧は、 前記ワード線の選択レベルを与える第 1電圧と、 主として同一 列のメモリセルの入出力端子が共通に接続されたデータ線のプリチヤ一 ジ電圧を与える第 2電圧であることを特徴とする請求項 2〜 7のいずれ かに記載のメモリ内蔵半導体集積回路。 8. The voltage generated by the memory power generation circuit and supplied to the memory circuit is such that the input / output terminals of the memory cells in the same column are mainly connected in common with the first voltage for providing the word line selection level. 8. The semiconductor integrated circuit with a built-in memory according to claim 2, wherein the second voltage is a second voltage for applying a precharge voltage of the data line.
9 . 前記メモリ回路のテストの際に各メモリ回路に供給される信号を生 成するテスト回路を備え、 該テスト回路が前記メモリ用電源発生回路と 一体的に構成され、 該テスト回路で生成された信号が前記ガードリング 領域に形成された配線によって各メモリ回路に供給されるように構成さ れていることを特徴とする請求項 3〜 8のいずれかに記載のメモリ内蔵 半導体集積回路。 9. A test circuit for generating a signal to be supplied to each memory circuit at the time of testing the memory circuit, wherein the test circuit is formed integrally with the memory power generation circuit, and is generated by the test circuit. 9. The semiconductor integrated circuit with a built-in memory according to claim 3, wherein said signal is supplied to each memory circuit by a wiring formed in said guard ring region.
1 0 . 前記メモリ用電源発生回路は、 前記第 1電圧と第 2電圧を生成す るための基準となる第 3電圧を生成する基準電圧生成回路を前記半導体 基板のいずれか一辺に備え、 該基準電圧生成回路で生成された基準電圧 が前記ガードリング領域に形成された配線によって他方の辺のメモリ用 電源発生回路に供給されていることを特徴とする請求項 9に記載のメモ リ内蔵半導体集積回路。 10. The memory power generation circuit includes a reference voltage generation circuit for generating a third voltage serving as a reference for generating the first voltage and the second voltage on any one side of the semiconductor substrate. 10. The memory built-in semiconductor according to claim 9, wherein the reference voltage generated by the reference voltage generation circuit is supplied to the memory power generation circuit on the other side by a wiring formed in the guard ring region. Integrated circuit.
1 1 . 前記基準電圧を供給する配線は、 前記ガードリング領域に形成さ れた固定電位の供給配線おょぴテスト回路で生成された信号を供給する 配線により囲まれるように配置されていることを特徴とする請求項 1 0 に記載のメモリ内蔵半導体集積回路。 11. The wiring for supplying the reference voltage is formed in the guard ring region. 10. The semiconductor integrated circuit with a built-in memory according to claim 10, wherein the semiconductor integrated circuit with the built-in memory is arranged so as to be surrounded by a supply line for supplying a fixed potential and a line for supplying a signal generated by the test circuit.
1 2 . 前記第 1電圧を生成する回路は、 2以上の回路として構成され、 これらの回路は前記基準電圧生成回路おょぴ前記第 1電圧を生成する回 路を挟むように配置されていることを特徴とする請求項 1 0または 1 1 に記載のメモリ内蔵半導体集積回路。 12. The circuit that generates the first voltage is configured as two or more circuits, and these circuits are arranged so as to sandwich the reference voltage generation circuit and the circuit that generates the first voltage. The semiconductor integrated circuit with a built-in memory according to claim 10 or 11, wherein:
1 3 . メモリを内蔵した半導体集積回路の設計方法であって、 予め、 メ モリ用の電源発生回路とこの電源発生回路を除いたメモリ回路とを、 そ れぞれ別個のマクロセルとして設計しておいて、 新たな半導体集積回路 の開発に際しては、 所望の記憶容量が得られるように搭載するメモリマ クロセノレの数を決定し、 これらを互いに内部の同一行のメモリセルの選 択端子が共通に接続されたヮード線が同一方向となるようにチップ上に 並べて配置すると共に、 前記電源発生回路を含むマクロセルをこれらの 複数のメモリマクロセルに対して共通の 1または 2個のセルとして半導 体基板の一辺または 2辺に沿って配置するようにしたことを特徴とする メモリ内蔵半導体集積回路の設計方法。 13. A method of designing a semiconductor integrated circuit with a built-in memory, in which the power supply circuit for the memory and the memory circuit excluding the power supply circuit are designed as separate macro cells in advance. When developing a new semiconductor integrated circuit, the number of memory macros to be mounted is determined so as to obtain the desired storage capacity, and these are connected together by the selection terminals of the memory cells in the same row inside. Of the semiconductor substrate as one or two cells common to the plurality of memory macro cells, while arranging the macro cells including the power supply generation circuit in such a manner that the read word lines are arranged in the same direction in the chip. A method for designing a semiconductor integrated circuit with a built-in memory, wherein the semiconductor integrated circuit is arranged along one or two sides.
1 4 . 前記電源発生回路を前記ワード線と平行な辺に配置し、 前記メモ リマクロセルの記憶容量を増加させる場合には、 各メモリマクロセルの ヮ一ド線およびこれに接続されたメモリセルを増加させることを特徴と する請求項 1 3に記載のメモリ内蔵半導体集積回路の設計方法。 14. When the power supply generation circuit is arranged on a side parallel to the word line and the storage capacity of the memory macro cell is increased, the number of connection lines of each memory macro cell and the number of memory cells connected thereto are increased. 14. The method for designing a semiconductor integrated circuit with a built-in memory according to claim 13, wherein:
1 5 . 前記電源発生回路を前記ワード線と直交する同一列のメモリセル の入出力端子が共通に接続されたデータ線と平行な辺に配置し、 前記メ モリマクロセルの記憶容量を増加させる場合には、 各メモリマクロセル のデータ線およびこれに接続されたメモリセルを増加させることを特徴 とする請求項 1 3に記載のメモリ内蔵半導体集積回路の設計方法。 15. When the power supply generating circuit is arranged on the side parallel to the data line to which the input / output terminals of the memory cells in the same column orthogonal to the word line are connected in common to increase the storage capacity of the memory macro cell Each memory macro cell 14. The method for designing a semiconductor integrated circuit with a built-in memory according to claim 13, wherein the number of data lines and the number of memory cells connected thereto are increased.
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