WO2010100682A1 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

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WO2010100682A1
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semiconductor integrated
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農添三資
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor integrated circuit device including a flip chip area pad array having a multilayer wiring layer and a power supply structure thereof.
  • the positions of an I / O pad area as an area where I / O pads for connecting input / output signals and a power supply are arranged in advance, and a gate area as an area where standard cells and macros are arranged are arranged.
  • the I / O pad region is a peripheral portion of a chip as a semiconductor integrated circuit device
  • the gate region is a central portion (inside) surrounded by the I / O pad region.
  • the I / O pads, standard cells, and macros are designed and arranged in the determined area.
  • a method using a flip chip package As a related technology, there is a method using a flip chip package.
  • a flip chip package By using a flip chip package, it is possible to increase the number of signal terminals, and it is possible to provide a power plane on an intermediate board that connects a package called a build-up board and the chip.
  • the power supply area pad can be arranged at an arbitrary location, and the power supply capability inside the chip is improved.
  • FIG. 1 A conventional area pad arrangement is shown in FIG.
  • a signal area pad (denoted by symbol S in the figure) 102, a VDD area pad (denoted by symbol V in the figure) 103, and a GND area pad (indicated by symbol G in the figure) 104 and 104 are arranged.
  • the VDD area pad 103 and the GND area pad 104 are part of the power supply area pad.
  • the arrangement and voltage drop of the power supply area pad will be described, only the power supply area pad will be described below.
  • FIG. 2 is a diagram focusing on the arrangement of only the power supply area pads in FIG. This is the same as the area pad arrangement of Patent Document 3. That is, the same power supply area pads are arranged in the row direction, and different power supply area pads are arranged alternately in the column direction. In the row direction, VDD area pads 103 or GND area pads 104 are successively arranged, and in the column direction, VDD area pads 103 and GND area pads 104 are alternately arranged.
  • Figure 3 shows different power supply area pad arrangements.
  • different power supply area pads are alternately arranged in both the row direction and the column direction. That is, the VDD area pads 103 and the GND area pads 104 are alternately arranged in both the row direction and the column direction. This is the same as the area pad arrangement of Patent Document 2.
  • the effect of the voltage drop is determined by the VDD voltage drop and the GND voltage rise. Therefore, the resistance from the VDD power supply and the resistance from the GND power supply are obtained and compared.
  • the resistance from each power supply area pad to the center point x in a part 501 of the chip will be considered using FIG. Assume that the power supply area pads are arranged at equal intervals, and the resistance from the power supply area pad on the right side of the point x is R. At this time, since the resistance value is proportional to the distance, the resistance from the power supply area pad on the upper right of the point x is ⁇ 2R. Further, the resistance from the power source area pad immediately above the point x is kR (k> 0). If the spacing between the wiring layers is much smaller than the spacing between the power supply area pads, k ⁇ 1.
  • FIG. 6A is an enlarged view at the center A point of the chip 101 of FIG. 4 in the case of the power supply area pad arrangement of FIG.
  • FIG. 6B is an enlarged view of the chip central portion A in FIG. 4 in the case of the power supply area pad arrangement in FIG.
  • the resistance from the other VDD area pads 103 is the same as that of the right and left VDD area pads 103, the upper VDD area pad 103,
  • the total resistance is a total of three resistors. Since the resistance values of the three resistors are R, R, and kR, respectively, the combined resistance from the VDD area pad 103 is ⁇ k / (2k + 1) ⁇ ⁇ R. Similarly, the combined resistance from the GND area pad 104 is ⁇ 2 / 2 (2 + ⁇ 2) ⁇ ⁇ R.
  • the combined resistance from the VDD area pad 103 is ⁇ 2 ⁇ k / (4 ⁇ k + ⁇ 2) ⁇ ⁇ R, GND at the point indicated by the symbol X in the chip central portion 501.
  • the combined resistance from the area pad 104 is (1/4) ⁇ R.
  • FIG. 7 shows the graphs of the expressions (1) and (2) in the range of 0 ⁇ k ⁇ 0.5.
  • Equation (1) has a smaller value. That is, at the center of the chip, the power supply area pad arrangement of FIG. 2 has a smaller resistance and a smaller voltage drop.
  • FIG. 8A is an enlarged view of the chip 101 peripheral portion B in FIG. 4 in the case of the power supply area pad arrangement in FIG.
  • FIG. 8B is an enlarged view of the chip peripheral portion B in FIG. 4 in the case of the power supply area pad arrangement in FIG.
  • FIGS. 8A and 8B show a view around the lower side as the chip peripheral portion 502, and the lower side of the drawing is the lower side of the chip 101.
  • the resistance from the other VDD area pads 103 is the same as the upper VDD area pad 103, from the two left and right VDD area pads 103.
  • the total resistance is a total of three resistors. Since the resistance values of the three resistors are R, R, and kR, respectively, the combined resistance from the VDD area pad 103 is ⁇ k / (2 ⁇ k + 1) ⁇ ⁇ R. Similarly, the combined resistance from the GND area pad 104 is ⁇ 1 / (1 + ⁇ 2) ⁇ ⁇ R.
  • the combined resistance from the VDD area pad 103 in the chip peripheral portion 502 is ⁇ k / ( ⁇ 2 ⁇ k + 1) ⁇ ⁇ R
  • the combined resistance from the GND area pad 104 is (1 / 3) ⁇ R.
  • FIG. 9 shows the graphs of equations (3) and (4) in the range of 0 ⁇ k ⁇ 0.5.
  • Equation (4) has a smaller value. That is, in the chip peripheral portion 502, the power source area pad arrangement in FIG. 3 has a smaller resistance and a smaller voltage drop.
  • the semiconductor integrated circuit device solves the above-described problems, and an object of the semiconductor integrated circuit device is to change the arrangement of the I / O area pads and the power supply area pads between the central portion and the peripheral portion of the chip.
  • the purpose is to suppress the voltage drop that depends on the position within.
  • the semiconductor integrated circuit device of the present invention is a semiconductor integrated circuit device having a plurality of area pads and at least two power supplies, and the plurality of area pads include areas connected to a first power supply.
  • a pad and an area pad connected to a second power source are included, and an arrangement relationship between the area pad connected to the first power source and the area pad connected to the second power source is:
  • the semiconductor integrated circuit device is different in a central portion and a peripheral portion.
  • the present invention provides the semiconductor integrated circuit device, wherein the area pad connected to the first power source and the area pad connected to the second power source are arranged in a row direction at a central portion of the semiconductor integrated circuit device. Only or only in the column direction.
  • the area pad connected to the first power supply and the area pad connected to the second power supply are arranged in a row direction in a peripheral portion of the semiconductor integrated circuit device. And are alternately arranged in the column direction.
  • the area pad connected to the first power supply and the area pad connected to the second power supply are at least 2 in the peripheral portion of the semiconductor integrated circuit device. It is characterized by being alternately arranged in rows or two columns in both the row direction and the column direction.
  • the present invention is characterized in that, in the semiconductor integrated circuit device, the first power source is a high-voltage power source, and the second power source is a ground power source.
  • the present invention provides the semiconductor integrated circuit device, wherein the plurality of area pads include an area pad connected to a third power source, the area pad connected to the first power source, The area pad connected to the second power source and the area pad connected to the third power source are different in the central portion and the peripheral portion of the semiconductor integrated circuit device.
  • the present invention is characterized in that, in the semiconductor integrated circuit device, the area pad connected to the third power supply exists only in one of a central portion and a peripheral portion of the semiconductor integrated circuit.
  • the conductor integrated circuit device of the present invention is a semiconductor integrated circuit device having a plurality of I / O pads, a plurality of area pads, and at least two power supplies, and the plurality of I / O pads are connected to a first power supply. And an I / O pad connected to a second power source.
  • the plurality of area pads include an area pad connected to the first power source and the first power source. And an area pad connected to the first power supply in the peripheral part of the semiconductor integrated circuit device, and an area pad connected to the second power supply.
  • the arrangement relationship between the I / O pad and the area pad is that the area pad connected to the first power source and the area pad connected to the second power source in the central part of the semiconductor integrated circuit device. Wherein different from the location relation.
  • the present invention provides the semiconductor integrated circuit device, wherein the area pad connected to the first power source and the area pad connected to the second power source are arranged in a row direction at a central portion of the semiconductor integrated circuit device. Only or only in the column direction.
  • the present invention provides the semiconductor integrated circuit device, wherein the I / O pad connected to the first power source, the I / O pad connected to the second power source, and the first power source are connected.
  • the area pads and the area pads connected to the second power supply are alternately arranged in the row direction and the column direction in the peripheral portion of the semiconductor integrated circuit device.
  • the area pad connected to the first power source and the area pad connected to the second power source are at least one in the peripheral portion of the semiconductor integrated circuit device.
  • One row or one column is alternately arranged in both the row direction and the column direction.
  • the present invention is characterized in that, in the semiconductor integrated circuit device, the first power source is a high-voltage power source, and the second power source is a ground power source.
  • the plurality of area pads include an I / O pad connected to a third power supply and an area pad connected to the third power supply.
  • the arrangement relationship between the area pad connected to the first power source, the area pad connected to the second power source, and the area pad connected to the third power source is the same as that of the semiconductor integrated circuit device. It is characterized by the difference between the central part and the peripheral part.
  • the present invention is characterized in that, in the semiconductor integrated circuit device, the area pad connected to the third power supply exists only in one of a central portion and a peripheral portion of the semiconductor integrated circuit.
  • the arrangement of the power supply area pads is changed between the central portion and the peripheral portion of the chip. Therefore, for example, the power supply area pads are arranged at the center and the periphery of the chip so that the area pad arrangement of FIG. 2 is used at the center of the chip and the area pad arrangement of FIG. If changed, the voltage drop can be effectively suppressed in both the central portion and the peripheral portion of the chip.
  • the semiconductor integrated circuit device of the present invention since the arrangement of the power supply area pads is changed between the central portion and the peripheral portion of the chip, it is possible to prevent a voltage drop from locally increasing on the chip. can do.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional power supply area pad arrangement.
  • FIG. 2 is a diagram showing another example of a conventional power supply area pad arrangement.
  • FIG. 3 is a diagram showing still another example of the conventional power supply area pad arrangement.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the power supply area pad arrangement.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for calculating the resistance from each power supply area pad.
  • 6A is an enlarged view of the center portion of the chip in the case of the power supply area pad arrangement of FIG. 2
  • FIG. 6B is an enlarged view of the center portion of the chip in the case of the power supply area pad arrangement of FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing resistance values at the center of the chip in the case of the power supply area pad arrangement of FIGS.
  • FIG. 8A is an enlarged view of the chip peripheral portion in the case of the power supply area pad arrangement of FIG. 2, and FIG. 8B is an enlarged view of the chip peripheral portion in the case of the power supply area pad arrangement of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing a graph of resistance values at the periphery of the chip in the case of the power supply area pad arrangement of FIGS.
  • FIG. 10 is a diagram showing a power supply area pad arrangement according to the first embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a power supply area pad arrangement according to the second embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing a power supply area pad arrangement of the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an arrangement of power supply I / O pads and power supply area pads in the semiconductor integrated circuit device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a first embodiment of the area pad arrangement of the semiconductor integrated circuit device of the present invention. Here, attention is paid to the arrangement of the power supply area pads, and the signal area pads are not drawn in the drawing.
  • the power supply area pad arrangement shown in FIG. 10 will be described. As shown in the drawing, in two columns and two rows of the peripheral portion P of the chip 101, different power source area pads are alternately arranged in both the row direction and the column direction. That is, in both the row direction and the column direction, the VDD area pad 103 connected to the high voltage power supply VDD that is the first power supply and the GND area pad 104 connected to the ground power supply GND that is the second power supply alternately. Are lined up. Further, except for the central portion M of the chip 101, that is, the peripheral portion P of the chip 101, the same power supply area pads are arranged in the row direction, and different power supply area pads are arranged alternately in the column direction. Yes. That is, the VDD area pad 103 or the GND area pad 104 is continuously arranged in the row direction, and the VDD area pad 103 and the GND area pad 104 are alternately arranged in the column direction.
  • the central portion M has the area pad arrangement shown in FIG. In P, since the area pad arrangement of FIG. 3 is used, the voltage drop can be suppressed.
  • the peripheral portion P has two columns and two rows. However, if the arrangement is changed between the peripheral portion P and the central portion M so as to optimally suppress the voltage drop, the peripheral portion P column. The number and the number of lines can be changed.
  • FIG. 11 is a diagram of the second embodiment of the area pad arrangement of the semiconductor integrated circuit device of the present invention. Here, attention is paid to the arrangement of the power supply area pads, and the signal area pads are not drawn in the drawing.
  • VDD1 area pad (denoted by reference symbol V1) 1101, a VDD2 area pad (denoted by reference symbol V2) 1102, and a GND area pad 104.
  • V1 area pad (denoted by reference symbol V1) 1101, a VDD2 area pad (denoted by reference symbol V2) 1102, and a GND area pad 104.
  • V1 area pad (denoted by reference symbol V1) 1101, a VDD2 area pad (denoted by reference symbol V2) 1102, and a GND area pad 104.
  • the VDD1 area pad 1101, the VDD2 area pad 1102, and the GND area pad 104 are alternately arranged in both the row direction and the column direction. Further, except for the central portion M of the chip 101, that is, the peripheral portion P of the chip 101, the same power supply area pads are arranged in the row direction, and different power supply area pads are arranged in order in the column direction. ing.
  • the VDD1 area pad 1101, the VDD2 area pad 1102, or the GND area pad 104 is successively arranged in the row direction, and the VDD1 area pad 1101, the VDD2 area pad 1102, and the GND area pad 104 are arranged in order in the column direction. Yes.
  • the voltage drop can be suppressed in both the central portion M and the peripheral portion P as in the first embodiment.
  • the peripheral part P is sequentially arranged in 3 columns and 3 rows, but if the arrangement is changed so as to optimally suppress the voltage drop at the peripheral part P and the central part M, the peripheral part P It is possible to change the number of columns and rows of P.
  • FIG. 12 is a diagram of the second embodiment of the area pad arrangement of the semiconductor integrated circuit device of the present invention. Here, attention is paid to the arrangement of the power supply area pads, and the signal area pads are not drawn in the drawing.
  • the power supply area pad arrangement shown in FIG. 12 will be described. As shown in the figure, in the third column and third row of the peripheral portion P of the chip 101, different power supply area pads are arranged in order in the row direction and the column direction. That is, the VDD1 area pad 1101, the VDD2 area pad 1102, and the GND area pad 104 are alternately arranged in both the row direction and the column direction. Further, except for the central portion M of the chip 101, that is, the peripheral portion P of the chip 101, the same power supply area pads are arranged in the row direction, and different power supply area pads are arranged in order in the column direction. ing. That is, the VDD1 area pad 1101 or the GND area pad 104 is successively arranged in the row direction, and the VDD1 area pad 1101 and the GND area pad 104 are arranged in order in the column direction.
  • the voltage drop can be suppressed in both the central portion M and the peripheral portion P as in the first embodiment.
  • the VDD2 area pad 1102 exists only in the peripheral portion P of the chip 101.
  • the block supplied by the VDD2 area pad 1102 exists only around the chip, by arranging the VDD2 area pad 1102 only in the chip peripheral part P, more VDD1 area pads 1101 are arranged in the chip center part M. As a whole, the voltage drop is optimally suppressed.
  • the present invention is not limited to this example, and if the block supplied by the VDD2 area pad 1102 exists only at the center of the chip, the opposite configuration may be adopted.
  • the peripheral portion P is sequentially arranged in three columns and three rows. However, if the arrangement is changed in the peripheral portion P and the central portion M so as to optimally suppress the voltage drop, the peripheral portion P It is possible to change the number of columns and the number of rows.
  • FIG. 13 is a diagram of an embodiment 4 of an area pad array of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
  • attention is paid to the arrangement of the power supply I / O pad and the power supply area pad, and the signal I / O pad and the signal area pad are not shown in the drawing.
  • the arrangement of the power I / O pads shown in FIG. 13 will be described. As shown in the figure, in the I / O pad region PD located on the outer periphery of the chip peripheral portion P, the VDDI / O pad 1301 and the GNDI / O pad 1302 are alternately arranged. Next, the power supply area pad arrangement will be described. As shown in the figure, in one column and one row of the peripheral portion P of the chip 101, different power source area pads are alternately arranged in both the row direction and the column direction. Looking at the relationship between adjacent power supply I / O pads, the VDDI / O pad 1301 and the GND area pad 104 or the VDD area pad 103 and the GNDI / O pad 1302 are arranged next to each other. Yes.
  • area pads or I / O pads connected to the high voltage power supply VDD and I / O pads or area pads connected to the ground power supply GND are alternately arranged in both the row direction and the column direction.
  • an array in which the same power supply area pads are arranged in the row direction and different power supply area pads are arranged alternately in the column direction. is doing. That is, the VDD area pad 103 or the GND area pad 104 is continuously arranged in the row direction, and the VDD area pad 103 and the GND area pad 104 are alternately arranged in the column direction.
  • the peripheral portion P includes two columns and two rows including I / O pads, that is, the area pad has one row and one column.
  • the peripheral portion P and the central portion M each have an optimum voltage drop. If the arrangement is changed so as to suppress it, the number of columns and rows of the peripheral portion P can be changed.
  • the power supply I / O pad and the power supply area pad are two types connected to the high voltage power supply VDD and the ground power supply GND.
  • the same as in the second and third embodiments Therefore, it is obvious that the same effect can be obtained.
  • the semiconductor integrated circuit device since the arrangement of the power supply area pads is changed between the central portion and the peripheral portion of the chip, the voltage drop can be effectively suppressed at any position on the chip.
  • the chip performance deterioration can be prevented and it is useful for designing a semiconductor integrated circuit device having a power supply area pad.

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Abstract

 半導体集積回路装置において、チップ101の周辺部Pと中央部Mとでは、電源エリアパッドの配置関係が変更される。即ち、チップ101の周辺部Pの2列、2行では、行方向及び列方向共に、高電圧電源VDDに接続されるVDDエリアパッド103と、接地電源GNDに接続されるGNDエリアパッド104とが交互に並んで配置される。また、チップ101の中央部Mでは、行方向に同じVDDエリアパッド103又はGNDエリアパッド104が続いて並び、列方向にはVDDエリアパッド103とGNDエリアパッド104とが交互に並んで配置される。これ等の電源エリアパッド配列により、電圧降下が抑えられる。

Description

半導体集積回路装置
 本発明は、多層配線層を有するフリップチップのエリアパッド配列とその電源構造とを備えた半導体集積回路装置に関する。
 半導体集積回路の設計では、予め、入出力信号や電源を接続するI/Oパッドを配置する領域としてのI/Oパッド領域、及び、スタンダードセルやマクロを配置する領域としてのゲート領域の位置が各々決められている。例えば、I/Oパッド領域は、半導体集積回路装置としてのチップの周辺部、ゲート領域は、前記I/Oパッド領域に囲まれた中央部(内部)である。そして、設計の際、I/Oパッドやスタンダードセル、マクロは、その決められた領域の中において、設計、配置される。
 I/Oパッドを用いた半導体集積回路装置では、入出力信号数が増えると、I/Oパッドの数も増えるため、チップ辺の長さを長くする必要がある。このとき、ゲート領域の面積が増加するため、ゲートサイズによっては、ゲート領域のデッドスペースが増加することが考えられる。また、チップ辺が長くなると、チップの電源I/Oパッドから、チップ中央までの距離が長くなり、抵抗が高くなることにより、電圧降下も大きくなる。電圧降下が大きいと、供給される電圧が低くなり、動作速度の低下を招くという問題がある。
 これに関連する技術として、フリップチップパッケージを使用する方法がある。フリップチップパッケージを使用することにより、信号端子数を増やすことが可能になることや、ビルドアップ基板と呼ばれるパッケージとチップとを接続する中間基板に電源プレーンを設けることができ、チップの内部領域の任意の場所に電源エリアパッドの配置が可能となり、チップ内部の電源供給能力が向上する。
 従来技術として、フリップチップのエリアパッド配列と電源構造が公知の技術として知られている。(特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)
 従来のエリアパッド配列を図1に示す。図1のチップ101では、エリアパッドとして、信号エリアパッド(図の符号Sで表記)102と、VDDエリアパッド(図の符号Vで表記)103と、GNDエリアパッド(図の符号Gで表記)104との3種類が配置されている。VDDエリアパッド103とGNDエリアパッド104は、電源エリアパッドの一部である。本明細書では、電源エリアパッドの配置と電圧降下について述べるので、以下、電源エリアパッドのみについて話を進める。
 図1において、電源エリアパッドのみの配列に注目した図が図2である。これは、特許文献3のエリアパッド配列と同様である。つまり、行方向に、同じ電源エリアパッドが並んでおり、列方向には、異なる電源エリアパッドが交互に並んでいる配列をしている。行方向には、VDDエリアパッド103又はGNDエリアパッド104が続いて並び、列方向には、VDDエリアパッド103とGNDエリアパッド104とが交互に並んでいる。
 図3に、異なる電源エリアパッド配列を示す。図3では、行方向、列方向共に、異なる電源エリアパッドが交互に並んでいる。つまり、行方向、列方向共に、VDDエリアパッド103と、GNDエリアパッド104とが交互に並んでいる。これは、特許文献2のエリアパッド配列と同様である。
特開2003―068852号公報 特開2003―124318号公報 特開2004-047516号公報
 しかしながら、図2及び図3の電源エリアパッド配列では、電源供給が不十分であり、電圧降下が最適ではない箇所がある。以下、詳述する。
 図2と図3の電源エリアパッド配列での電圧降下について述べる。図4に示すように、チップ101の中央部A点と、チップ101の周辺部B点とについて、図2の電源エリアパッド401の配置の場合と、図3の電源エリアパッド401の配置の場合とを比較する。
 電圧降下の影響は、VDD電圧の降下と、GND電圧の上昇によって決定される。そこで、VDD電源からの抵抗と、GND電源からの抵抗とを求めて、比較をする。
 先ず、図5を用いて、チップの一部501において、各電源エリアパッドからの中央点xまでの抵抗を考える。各電源エリアパッドが等間隔に配置されているとし、x点の右隣の電源エリアパッドからの抵抗をRとする。このとき、抵抗値は距離に比例するので、x点の右斜め上の電源エリアパッドからの抵抗は、√2Rとなる。また、x点の真上の電源エリアパッドからの抵抗をkR(k>0)とする。電源エリアパッド間の間隔より、各配線層間の間隔の方が極く小さいとすると、k<<1となる。
 次に、図6を用いて、図4のチップ101の中央部A点での、図2の電源エリアパッド配列の場合と、図3の電源エリアパッド配列の場合の、VDD電源からの抵抗と、GND電源からの抵抗を求める。
 図6(a)は、図2の電源エリアパッド配置の場合の図4のチップ101中央部A点での拡大図である。図6(b)は、図3の電源エリアパッド配置の場合の図4のチップ中央部A点での拡大図である。
 図6(a)において、チップ中央部501における符号Xで示した点について、他のVDDエリアパッド103からの抵抗は、左右の2つのVDDエリアパッド103からと、真上のVDDエリアパッド103、計3つの抵抗の合成抵抗になる。3つの抵抗の抵抗値は各々、R、R、kRであるので、VDDエリアパッド103からの合成抵抗は{k/(2k+1)}・Rとなる。同様にして、GNDエリアパッド104からの合成抵抗は{√2/2(2+√2)}・Rとなる。
 同様に、図6(b)において、チップ中央部501における符号Xで示した点について、VDDエリアパッド103からの合成抵抗は{√2・k/(4・k+√2)}・R、GNDエリアパッド104からの合成抵抗は(1/4)・Rとなる。
 よって、図6(a)における、VDDエリアパッド103、GNDエリアパッド104からの抵抗の和は式(1)となる。また、図6(b)における、VDDエリアパッド103、GNDエリアパッド104からの抵抗の和は式(2)となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 図7に、0<k<0.5の範囲での前記式(1)、(2)のグラフを示す。同図から判るように、0<k<<1の範囲では、式(1)の方が、小さな値になる。つまり、チップの中央部では、図2の電源エリアパッド配列の方が抵抗が小さく、電圧降下も小さくなる。
 次に、図8を用いて、図4のチップ101の周辺部B点での、図2の電源エリアパッド配列の場合と、図3の電源エリアパッド配列の場合の、VDD電源からの抵抗と、GND電源からのの抵抗を求める。
 図8(a)は、図2の電源エリアパッド配置の場合の図4のチップ101周辺部B点での拡大図である。図8(b)は、図3の電源エリアパッド配置の場合の図4のチップ周辺部B点での拡大図である。図8(a)、(b)では、チップ周辺部502として下辺周辺の図を示しており、図の下辺は、チップ101の下辺である。
 図8(a)において、チップ周辺部502における符号Xで示した点について、他のVDDエリアパッド103からの抵抗は、左右の2つのVDDエリアパッド103からと、真上のVDDエリアパッド103、計3つの抵抗の合成抵抗になる。3つの抵抗の抵抗値は各々、R、R、kRであるので、VDDエリアパッド103からの合成抵抗は{k/(2・k+1)}・Rとなる。同様にして、GNDエリアパッド104からの合成抵抗は{1/(1+√2)}・Rとなる。
 同様に、図8(b)において、チップ周辺部502における、VDDエリアパッド103からの合成抵抗は{k/(√2・k+1)}・R、GNDエリアパッド104からの合成抵抗は(1/3)・Rとなる。
 よって、図8(a)における、VDDエリアパッド103、GNDエリアパッド104からの抵抗の和は式(3)となる。また、図8(b)における、VDDエリアパッド103、GNDエリアパッド104からの抵抗の和は式(4)となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 図9に、0<k<0.5の範囲での式(3)、(4)のグラフを示す。図から判るように、0<k<<1の範囲では、式(4)の方が、小さな値になる。つまり、チップ周辺部502では、図3の電源エリアパッド配列の方が抵抗が小さく、電圧降下も小さくなる。
 このように、図2及び図3の電源エリアパッド配列では、チップ101内の位置に依存して、電圧降下を最小にできないという課題がある。
 本発明の半導体集積回路装置は、上述した課題を解決するものであり、その目的は、チップの中央部と周辺部とでI/Oエリアパッド及び電源エリアパッドの配列を変更することにより、チップ内の位置に依存する電圧降下を抑えることにある。
 具体的に、本発明の半導体集積回路装置は、複数のエリアパッド及び、少なくとも2つの電源を有する半導体集積回路装置であって、前記複数のエリアパッドには、第1の電源に接続されたエリアパッドと、第2の電源に接続されたエリアパッドとが含まれており、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとの配置関係は、前記半導体集積回路装置の中央部と周辺部とで異なることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の中央部において、行方向のみ又は列方向のみ、交互に配置されていることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の周辺部において、行方向及び列方向共に交互に配置されていることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の周辺部において、少なくとも2行又は2列分、行方向及び列方向共に交互に配置されていることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記第1の電源は高電圧電源であり、前記第2の電源は接地電源であることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記複数のエリアパッドには、第3の電源に接続されたエリアパッドが含まれており、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドと、前記第3の電源に接続されたエリアパッドとの配置関係は、前記半導体集積回路装置の中央部と周辺部とで異なることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記第3の電源に接続されたエリアパッドは、前記半導体集積回路の中央部又は周辺部の何れか一方にしか存在しないことを特徴とする。
 本発明の導体集積回路装置は、複数のI/Oバッド及び複数のエリアパッド、並びに少なくとも2つの電源を有する半導体集積回路装置において、前記複数のI/Oパッドには、第1の電源に接続されたI/Oパッドと、第2の電源に接続されたI/Oパッドとが含まれており、前記複数のエリアパッドには、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとが含まれており、前記半導体集積回路装置の周辺部における前記第1の電源に接続されたI/Oパッド及びエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたI/Oパッド及びエリアパッドとの配置関係は、前記半導体集積回路装置の中央部における前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとの配置関係とは異なることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の中央部において、行方向のみ又は列方向のみ、交互に配置されていることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記第1の電源に接続されたI/Oパッドと、前記第2の電源に接続されたI/Oパッドと、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の周辺部において、行方向及び列方向共に交互に配置されていることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の周辺部において、少なくとも1行又は1列分、行方向及び列方向共に交互に配置されていることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記第1の電源は高電圧電源であり、前記第2の電源は接地電源であることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記複数のエリアパッドには、第3の電源に接続されたI/Oパッドと、前記第3の電源に接続されたエリアパッドとが含まれており、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドと、前記第3の電源に接続されたエリアパッドとの配置関係は、前記半導体集積回路装置の中央部と周辺部とで異なることを特徴とする。
 本発明は、前記半導体集積回路装置において、前記第3の電源に接続されたエリアパッドは、前記半導体集積回路の中央部又は周辺部の何れか一方にしか存在しないことを特徴とする。
 以上により、本発明では、チップの中央部と周辺部とで電源エリアパッドの配列が変更される。従って、例えば、チップの中央部では前記図2のエリアパッド配列とし、チップの周辺部では前記図3のエリアパッド配列となるように、電源エリアパッドの配列をチップの中央部と周辺部とで変更すれば、チップの中央部及び周辺部の双方で電圧降下を有効に抑えることができる。
 以上説明したように、本発明の半導体集積回路装置によれば、チップの中央部と周辺部とで電源エリアパッドの配列を変更したので、チップ上で局所的に電圧降下が大きくなることを防止することができる。
図1は従来の電源エリアパッド配列の例を示す図である。 図2は従来の電源エリアパッド配列の他の例を示す図である。 図3は従来の電源エリアパッド配列の更に他の例を示す図である。 図4は電源エリアパッド配列の一例を示す図である。 図5は各電源エリアパッドからの抵抗の計算のための説明図である。 図6(a)は図2の電源エリアパッド配置の場合のチップ中央部の拡大図、同図(b)は図3の電源エリアパッド配置の場合のチップ中央部の拡大図である。 図7は図2及び図3の電源エリアパッド配置の場合のチップ中央部での抵抗値のグラフを示す図である。 図8(a)は図2の電源エリアパッド配置の場合のチップ周辺部の拡大図、同図(b)は図3の電源エリアパッド配置の場合のチップ周辺部の拡大図である。 図9は図2及び図3の電源エリアパッド配置の場合のチップ周辺部での抵抗値のグラフを示す図である。 図10は本発明の半導体集積回路装置の実施形態1の電源エリアパッド配列を示す図である。 図11は本発明の半導体集積回路装置の実施形態2の電源エリアパッド配列を示す図である。 図12は本発明の半導体集積回路装置の実施形態3の電源エリアパッド配列を示す図である。 図13は本発明の半導体集積回路装置の実施形態4の電源I/Oパッド及び電源エリアパッドの配列を示す図である。
 (第1の実施形態)
 以下、本発明の第1の実施形態について添付図面を参照して説明する。
 図10は、本発明の半導体集積回路装置のエリアパッド配列の実施形態1を示す図である。尚、ここでは、電源エリアパッドの配置に注目しており、信号エリアパッドは図には描いていない。
 図10に示される電源エリアパッド配列について説明する。図示されているように、チップ101の周辺部Pの2列、2行では、行方向及び列方向共に、異なる電源エリアパッドが交互に並んでいる。つまり、行方向及び列方向共に、第1の電源である高電圧電源VDDに接続されるVDDエリアパッド103と、第2の電源である接地電源GNDに接続されるGNDエリアパッド104とが交互に並んでいる。また、チップ101の中央部M、即ち、チップ101の周辺部P以外では、行方向に同じ電源エリアパッドが並んでおり、列方向には異なる電源エリアパッドが交互に並んでいる配列をしている。つまり、行方向には、VDDエリアパッド103又はGNDエリアパッド104が続いて並び、列方向には、VDDエリアパッド103とGNDエリアパッド104とが交互に並んでいる。
 このような電源エリアパッド配列にすると、発明が解決しようとする課題でも述べたように、中央部Mでは、図2のエリアパッド配列になっているので、電圧降下を抑えることができ、周辺部Pでは、図3のエリアパッド配列になっているので、電圧降下を抑えることができる。
 図10の例では、周辺部Pを2列2行としているが、周辺部Pと中央部Mとで、各々電圧降下を最適に抑えるように配置を変更するのであれば、周辺部Pの列数、行数を変えることが可能である。
 (第2の実施形態)
 以下に、本発明の第2実施形態について添付図面を参照して説明する。
 図11は、本発明の半導体集積回路装置のエリアパッド配列の実施形態2の図である。尚、ここでは、電源エリアパッドの配置に注目しており、信号エリアパッドは図には描いていない。
 図11に示される、電源エリアパッド配列について説明する。本実施形態では、実施形態1と異なり、電源エリアパッドとして、VDD1エリアパッド(図の符号V1で表記)1101、VDD2エリアパッド(図の符号V2で表記)1102、GNDエリアパッド104の3種類がある。例えば、デジタル用、アナログ用の高電圧電源がある場合や、通常用、基板用の他の高電圧電源がある場合がこれに相当する。
 図示されているように、チップ101の周辺部Pの3列、3行では、行方向、列方向共に、異なる電源エリアパッドが順に並んでいる。つまり、行方向、列方向共に、VDD1エリアパッド1101、VDD2エリアパッド1102、GNDエリアパッド104が交互に並んでいる。また、チップ101の中央部M、即ち、チップ101の周辺部P以外では、行方向に、同じ電源エリアパッドが並んでおり、列方向には、異なる電源エリアパッドが順に並んでいる配列をしている。つまり、行方向には、VDD1エリアパッド1101又はVDD2エリアパッド1102又はGNDエリアパッド104が続いて並び、列方向には、VDD1エリアパッド1101とVDD2エリアパッド1102とGNDエリアパッド104とが順に並んでいる。
 このような電源エリアパッド配列にすると、実施形態1と同様に、中央部M、周辺部P共に、電圧降下を抑えることができる。
 図11の例では、周辺部Pを3列3行で順にしているが、周辺部Pと中央部Mとで、各々電圧降下を最適に抑えるように配置を変更するのであれば、周辺部Pの列数、行数を変えることが可能である。
 (第3の実施形態)
 以下に、本発明の第3実施形態について添付図面を参照して説明する。
 図12は、本発明の半導体集積回路装置のエリアパッド配列の実施形態2の図である。尚、ここでは、電源エリアパッドの配置に注目しており、信号エリアパッドは図には描いていない。
 図12に示される、電源エリアパッド配列について説明する。図示されているように、チップ101の周辺部Pの3列、3行では、行方向、列方向共に、異なる電源エリアパッドが順に並んでいる。つまり、行方向、列方向共に、VDD1エリアパッド1101、VDD2エリアパッド1102、GNDエリアパッド104が交互に並んでいる。また、チップ101の中央部M、即ち、チップ101の周辺部P以外では、行方向に、同じ電源エリアパッドが並んでおり、列方向には、異なる電源エリアパッドが順に並んでいる配列をしている。つまり、行方向には、VDD1エリアパッド1101又はGNDエリアパッド104が続いて並び、列方向には、VDD1エリアパッド1101とGNDエリアパッド104とが順に並んでいる。
 このような電源エリアパッド配列にすると、実施形態1と同様に、中央部M、周辺部P共に、電圧降下を抑えることができる。
 本実施形態では、実施形態2と異なり、VDD2エリアパッド1102は、チップ101の周辺部Pにしか存在しない。例えばVDD2エリアパッド1102により供給されるブロックがチップ周辺にしか存在しない場合などは、チップ周辺部PのみにVDD2エリアパッド1102を配置することにより、チップ中央部MでVDD1エリアパッド1101がより多く配置され、全体として電圧降下が最適に抑えられる。尚、この本実施形態の例に限らず、VDD2エリアパッド1102により供給されるブロックがチップ中央部にしか存在しない場合には、前記とは逆の構成を採用しても良い。
 図12の例では、周辺部Pを3列3行で順にしているが、周辺部Pと中央部Mで、各々電圧降下を最適に抑えるように配置を変更するのであれば、周辺部Pの列数、行数を変えることが可能である。
 (第4の実施形態)
 以下に、本発明の第4実施形態について添付図面を参照して説明する。
 図13は、本発明の半導体集積回路装置のエリアパッド配列の実施形態4の図である。尚、ここでは、電源I/Oパッド及び電源エリアパッドの配置に注目しており、信号I/Oパッド、信号エリアパッドは図には描いていない。
 図13に示される電源I/Oパッドの配列について説明する。図示されているように、チップ周辺部Pの外周に位置するI/Oパッド領域PDにおいて、VDDI/Oパッド1301、GNDI/Oパッド1302は交互に並んでいる。次に電源エリアパッド配列について説明する。図示されているように、チップ101の周辺部Pの1列、1行では、行方向、列方向共に、異なる電源エリアパッドが交互に並んでいる。また、隣接する電源I/Oパッドとの関係を見ると、こちらもVDDI/Oバッド1301とGNDエリアパッド104とが、又はVDDエリアパッド103とGNDI/Oパッド1302とが隣り合うように並んでいる。つまり、行方向、列方向共に、高電圧電源VDDに接続されたエリアパッド又はI/Oパッド、接地電源GNDに接続されたI/Oパッド又はエリアパッドが交互に並んでいる。また、チップ101の中央部M、即ち、チップ101の周辺部P以外では、行方向に、同じ電源エリアパッドが並んでおり、列方向には、異なる電源エリアパッドが交互に並んでいる配列をしている。つまり、行方向には、VDDエリアパッド103又はGNDエリアパッド104が続いて並び、列方向には、VDDエリアパッド103とGNDエリアパッド104とが交互に並んでいる。
 このような電源エリアパッド配列にすると、実施形態1と同様に、中央部Mでは、図2の電源配列になっているので、電圧降下を抑えることができ、周辺部Pでは、図3の電源配列になっているので、電圧降下を抑えることができる。
 図13の例では、周辺部Pを、I/Oパッドを含め2列2行、つまりエリアパッドは1行1列としているが、周辺部Pと中央部Mとで、各々電圧降下を最適に抑えるように配置を変更するのであれば、周辺部Pの列数、行数を変えることが可能である。
 尚、本実施形態では、電源I/Oパッド、電源エリアパッドは高電圧電源VDD、接地電源GNDに繋がる2種類としているが、3種類以上ある場合でも、実施形態2、3と同様にすることにより、同様の効果が得られることは明白である。
 以上説明したように、本発明の半導体集積回路装置は、チップの中央部と周辺部とで電源エリアパッドの配列を変更したので、チップの何れの位置においても電圧降下を有効に抑えることができ、チップのパフォーマンス劣化を防ぐことができ、電源エリアパッドを有する半導体集積回路装置の設計に有用である。
101     チップ
102     信号エリアパッド
103     VDDエリアパッド
104     GNDエリアパッド
401     電源エリアパッド
1101    VDD1エリアパッド
1102    VDD2エリアパッド
1301    VDDI/Oパッド
1302    GNDI/Oパッド
M       チップ中央部
P       チップ周辺部
PD      I/Oパッド領域
501     チップ中央部
502     チップ周辺部

Claims (14)

  1.  複数のエリアパッド及び、少なくとも2つの電源を有する半導体集積回路装置であって、
     前記複数のエリアパッドには、第1の電源に接続されたエリアパッドと、第2の電源に接続されたエリアパッドとが含まれており、
     前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとの配置関係は、前記半導体集積回路装置の中央部と周辺部とで異なる
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2.  前記請求項1記載の半導体集積回路装置において、
     前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の中央部において、行方向のみ又は列方向のみ、交互に配置されている
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  3.  前記請求項1又は2に記載の半導体集積回路装置において、
     前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の周辺部において、行方向及び列方向共に交互に配置されている
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  4.  前記請求項1~3の何れか1項に記載の半導体集積回路装置において、
     前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の周辺部において、少なくとも2行又は2列分、行方向及び列方向共に交互に配置されている
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  5.  前記請求項1~4の何れか1項に記載の半導体集積回路装置において、
     前記第1の電源は高電圧電源であり、前記第2の電源は接地電源である
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  6.  前記請求項1~5の何れか1項に記載の半導体集積回路装置において、
     前記複数のエリアパッドには、第3の電源に接続されたエリアパッドが含まれており、
     前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドと、前記第3の電源に接続されたエリアパッドとの配置関係は、前記半導体集積回路装置の中央部と周辺部とで異なる
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  7.  前記請求項6に記載の半導体集積回路装置において、
     前記第3の電源に接続されたエリアパッドは、前記半導体集積回路の中央部又は周辺部の何れか一方にしか存在しない
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  8.  複数のI/Oバッド及び複数のエリアパッド、並びに少なくとも2つの電源を有する半導体集積回路装置において、
     前記複数のI/Oパッドには、第1の電源に接続されたI/Oパッドと、第2の電源に接続されたI/Oパッドとが含まれており、
     前記複数のエリアパッドには、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとが含まれており、
     前記半導体集積回路装置の周辺部における前記第1の電源に接続されたI/Oパッド及びエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたI/Oパッド及びエリアパッドとの配置関係は、
     前記半導体集積回路装置の中央部における前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとの配置関係とは異なる
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  9.  前記請求項8記載の半導体集積回路装置において、
     前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の中央部において、行方向のみ又は列方向のみ、交互に配置されている
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  10.  前記請求項8又は9に記載の半導体集積回路装置において、
     前記第1の電源に接続されたI/Oパッドと、前記第2の電源に接続されたI/Oパッドと、前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の周辺部において、行方向及び列方向共に交互に配置されている
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  11.  前記請求項8~10の何れか1項に記載の半導体集積回路装置において、
     前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドとは、前記半導体集積回路装置の周辺部において、少なくとも1行又は1列分、行方向及び列方向共に交互に配置されている
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  12.  前記請求項8~11の何れか1項に記載の半導体集積回路装置において、
     前記第1の電源は高電圧電源であり、前記第2の電源は接地電源である
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  13.  前記請求項8~12の何れか1項に記載の半導体集積回路装置において、
     前記複数のエリアパッドには、第3の電源に接続されたI/Oパッドと、前記第3の電源に接続されたエリアパッドとが含まれており、
     前記第1の電源に接続されたエリアパッドと、前記第2の電源に接続されたエリアパッドと、前記第3の電源に接続されたエリアパッドとの配置関係は、前記半導体集積回路装置の中央部と周辺部とで異なる
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  14.  前記請求項13に記載の半導体集積回路装置において、
     前記第3の電源に接続されたエリアパッドは、前記半導体集積回路の中央部又は周辺部の何れか一方にしか存在しない
     ことを特徴とする半導体集積回路装置。
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