JP2003023349A - 半導体バッファ能力調整方法、半導体バッファ能力調整システム、及び半導体装置 - Google Patents
半導体バッファ能力調整方法、半導体バッファ能力調整システム、及び半導体装置Info
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Abstract
波形の品質を向上させる。 【解決手段】 メモリモジュール2には、半導体メモリ
1a〜1dの各々の特性のばらつきを数値などで表現し
た特性ばらつき情報を記憶したROM5が実装される。
特性ばらつき情報は、半導体装置の製造段階で測定され
たデータである。BIOS3は、起動された際にROM
5に記憶されている特性ばらつき情報を読み込み、その
特性ばらつき情報に基づいて、各半導体メモリのバッフ
ァ能力の最適値を求め、各半導体メモリのバッファ能力
を適度に調整するための設定処理をローカルバスを通じ
てメモリコントローラ4に対して行う。メモリコントロ
ーラ4は、BIOS3によって設定された内容に従い、
各半導体メモリのバッファ能力を適度にする信号強度の
信号をメモリモジュール2に供給する。
Description
ファ能力を調整する半導体バッファ能力調整方法、半導
体バッファ能力調整システム、及び半導体装置に関す
る。
開発・製造されている。半導体装置には、メモリコント
ローラに接続して使用される単体の半導体メモリや、当
該半導体メモリを複数個基板上に搭載してモジュール化
したものなど、種々なものがある。
質を保証するため、適度なバッファ能力を有するように
設計・製造されなければならない。
には、寄生入力容量が増加し、半導体の入力信号波形の
立ち上がりがなまってしまうため、バッファ能力を上げ
る必要がある。一方、印加される負荷が小さすぎる場合
には、寄生入力容量が減少し、半導体の入力信号波形の
立ち上がりがオーバーシュートしてしまうため、バッフ
ァ能力を下げる必要がある。このようなことを考慮し、
半導体装置は、そのバッファ能力が入力側に接続される
べき回路の負荷の応じた適切な値となるように設計・製
造される。
は、高すぎても低すぎても良くなく、負荷に応じて適度
に設定されなければならない。
製造された半導体装置においては、設計方法、製造方
法、使用環境などの違いによって、その電気特性にばら
つきが生じるものである。例えば、半導体装置の製造工
程(エッチング、蒸着など)における半導体や絶縁体の
寸法(厚さなど)のずれが特性のばらつきを生じさせ
る。
入力容量のばらつきや、半導体内部におけるクランプダ
イオードの特性のばらつきなどが挙げられる。また、半
導体の信号を伝達するプリント基板におけるインピーダ
ンスのばらつきもある。
と、半導体装置のバッファ能力が変動し、信号波形の品
質が悪化する。これは、半導体装置の誤動作や素子破壊
の原因となる。
あり、半導体装置のバッファ能力を適度に設定すること
によって信号波形の品質を向上させることが可能な、半
導体バッファ能力調整方法、半導体バッファ能力調整シ
ステム、及び半導体装置を提供することを目的とする。
は、半導体装置の固有の電気的特性を示す特性情報を記
憶した記憶部を具備し、その記憶部に記憶されている前
記特性情報に基づいて、半導体装置のバッファ能力を調
整可能としたことを特徴とする。
装置のスルーレート、ドライブ能力、電圧振幅、電流特
性のうちの少なくとも一つを示す特性情報を記憶した記
憶部を具備し、その記憶部に記憶されている特性情報を
参照することによりバッファ能力を調整できるようにし
たことを特徴とする。
装置の製造メーカ、製造工場、製造ロット、製造プロセ
スのうちの少なくとも一つを示す属性情報を記憶した記
憶部を具備し、その記憶部に記憶されている属性情報を
参照することによりバッファ能力を調整できるようにし
たことを特徴とする。
整システムは、半導体装置の特性ばらつき情報、前記半
導体装置の特性情報、前記半導体装置の属性情報のうち
の少なくとも一つを記憶した記憶部を有する半導体装置
と、前記記憶部に記憶されている情報に基づいて前記半
導体装置のバッファ能力を調整する手段とを具備したこ
とを特徴とする。
整システムは、半導体装置の固有の電気的特性を示す特
性情報を記憶した記憶部を具備する半導体装置と、前記
記憶手段から前記特性情報を読み出す手段と、前記読み
出した特性情報に基づいて半導体装置のバッファ能力を
求め、前記半導体装置のバッファ能力を調整する手段と
を具備したことを特徴とする。
整システムは、半導体装置と、前記半導体装置の温度を
検出する温度センサと、前記温度センサから得られる温
度情報に基づいて前記半導体装置のバッファ能力を調整
する手段とを具備したことを特徴とする。
整方法は、半導体装置のバッファ能力を調整する半導体
バッファ能力調整方法であって、前記半導体装置の固有
の電気的特性を示す特性情報を当該半導体装置の内部に
予め記憶しておき、前記特性情報に基づいて前記半導体
装置のバッファ能力を調整することを特徴とする。
整方法は、半導体装置のバッファ能力を調整する半導体
バッファ能力調整方法であって、前記半導体装置のスル
ーレート、ドライブ能力、電圧振幅、電流特性のうちの
少なくとも一つを示す特性情報を当該半導体装置の内部
に予め記憶しておき、前記特性情報に基づいて前記半導
体装置のバッファ能力を調整することを特徴とする。
整方法は、半導体装置のバッファ能力を調整する半導体
バッファ能力調整方法であって、前記半導体装置の製造
メーカ、製造工場、製造ロット、製造プロセスのうちの
少なくとも一つを示す属性情報を当該半導体装置の内部
に予め記憶しておき、前記属性情報に基づいて前記半導
体装置のバッファ能力を調整することを特徴とする。
整方法は、半導体装置のバッファ能力を調整する半導体
バッファ能力調整方法であって、前記半導体装置の特性
ばらつき情報、前記半導体装置の特性情報、前記半導体
装置の属性情報のうちの少なくとも一つを当該半導体装
置の内部に予め記憶しておき、前記属性情報に基づいて
前記半導体装置のバッファ能力を調整することを特徴と
する。
整方法は、半導体装置のバッファ能力を調整する半導体
バッファ能力調整方法であって、前記半導体装置の温度
を温度センサで検出し、前記温度センサから得られる温
度情報に基づいて前記半導体装置のバッファ能力を調整
することを特徴とする。
施形態を説明する。
バッファ能力調整システムの構成を示す図である。図1
のシステムでは、メモリモジュールに実装した複数の半
導体メモリがバッファ能力の調整の対象となる。なお、
このシステムは、例えばパーソナルコンピュータや携帯
情報端末などの電子機器の形で実現される。
AMなど)1a〜1dが実装されたメモリモジュール2
と、主にハードウェア構成に関する設定処理を行うBI
OS(Basic Input/Output System)3と、メモリバス
を通じてメモリモジュール2のデータ入出力を制御する
メモリコントローラ4を有している。
は、その設計段階や製造段階における様々な要因によ
り、電気的特性のばらつき(例えば半導体装置の入力容
量のばらつきや、半導体装置内部におけるクランプダイ
オードの特性のばらつき、半導体装置の信号を伝達する
プリント基板におけるインピーダンスのばらつき)が生
じている。このようなばらつきがあると、各半導体メモ
リの入力信号波形の品質が低下する。例えば、図4に示
される入力信号波形(3種類)のうち、図4(a)が望
ましい波形であるとすると、図4(b)のように入力信
号波形の立ち上がりがオーバーシュートし、バッファ能
力が強すぎる状態となったり、図4(c)のように入力
信号波形の立ち上がりがなまり、バッファ能力が弱すぎ
る状態となったりする。
は、メモリモジュール2には各半導体メモリの特性のば
らつき(半導体装置の入力容量のばらつき、半導体装置
内部におけるクランプダイオードの特性のばらつき、半
導体装置の信号を伝達するプリント基板におけるインピ
ーダンスのばらつき等)を数値などで表現した「特性ば
らつき情報」を記憶したROM5が実装される。よっ
て、ROM5に記憶された特性ばらつき情報を参照する
ことにより、半導体装置のバッファ能力を調整し、適切
な信号品質を得られるようにすることが可能となる。な
お、上記特性ばらつき情報は、半導体装置の製造段階で
測定したデータであり、製品出荷前にROM5に記憶さ
れる。
記憶させる代わりに、予め測定した各半導体メモリの
「スルーレート」、「ドライブ能力」、「電圧振幅」、
「電流特性」などを示す特性情報を記憶させるようにし
てもよい。このような特性情報からも特性のばらつきを
把握することができ、バッファ能力の最適値を求めるこ
とができる。
は、「製造メーカ」、「製造工場」、「製造ロット」、
「製造プロセス」等によって違いが出てくる。これは、
製造時の環境、装置、条件の違いによって生じるが、逆
に、「製造メーカ」、「製造工場」、「製造ロット」、
「製造プロセス」が同じであれば、ばらつきの傾向は同
じである。よって、これら属性情報を特性ばらつき情報
の代わりにROM5に記憶させるようにしてもよい。
属性情報を同時にROM5に記憶させるようにしてもよ
い。
ウェア構成に関する設定処理を行うが、その際にROM
5に記憶されている特性ばらつき情報をサイドバンドバ
スを通じて読み込み、その特性ばらつき情報に基づい
て、各半導体メモリのバッファ能力の最適値を求め、半
導体メモリ1a〜1dのバッファ能力を適度に調整する
ための設定処理をローカルバスを通じてメモリコントロ
ーラ4に対して行う。
たように入力信号波形の立ち上がりがオーバーシュート
し、バッファ能力が高すぎる状態となっている半導体メ
モリについては、バッファ能力を下げるための設定処理
を行う。一方、図4(c)に示したように入力信号波形
の立ち上がりがなまり、バッファ能力が低すぎる状態と
なっている半導体メモリについては、バッファ能力を上
げるための設定処理を行う。
の下に管理されるアプリケーションプログラムなどで行
うように構成してもよい。
って設定された内容に従い、各半導体メモリのバッファ
能力を適度にする信号強度の信号をメモリモジュール2
(各半導体メモリ)に供給する。
S3によってバッファ能力を下げるための設定処理がな
された場合には、対応する半導体メモリに供給する信号
の強度を下げる。一方、メモリコントローラ4は、BI
OS3によってバッファ能力を上げるための設定処理が
なされた場合には、対応する半導体メモリに供給する信
号の強度を上げる。
示す図である。なお、図1と共通する構成要素には同一
の符号を付し、その具体的な説明を省略する。
装した複数の半導体メモリ1a〜1dがバッファ能力の
調整の対象であったのに対し、図2のシステムでは単体
のメモリモジュール1がバッファ能力の調整の対象とな
る。
の特性ばらつき情報をROM5に記憶したが、図2のシ
ステムでは半導体メモリ1の特性ばらつき情報を当該半
導体メモリ1の内部に記憶する。すなわち、半導体メモ
リ1は、特性ばらつき情報を格納するための記憶部を有
している。なお、特性ばらつき情報は、製造段階におい
て予め測定しておいたデータであり、製品出荷前にその
記憶部に記憶される。
憶させる代わりに、予め測定した各半導体メモリの「ス
ルーレート」、「ドライブ能力」、「電圧振幅」、「電
流特性」などを示す特性情報を記憶させるようにしても
よく、また、「製造メーカ」、「製造工場」、「製造ロ
ット」、「製造プロセス」などを示す属性情報を記憶さ
せるようにしてもよい。また、上記特性ばらつき情報、
特性情報、属性情報を同時に記憶部に記憶させるように
してもよい。
モリ1内の記憶部から特性ばらつき情報をサイドバンド
バスを通じて読み込み、その特性ばらつき情報に基づい
て、半導体メモリ1のバッファ能力の最適値を求め、当
該半導体メモリ1のバッファ能力を適度に調整するため
の設定処理をローカルバスを通じてメモリコントローラ
4に対して行う。
って設定された内容に従い、半導体メモリ1のバッファ
能力を適度にする信号強度の信号を当該半導体メモリ1
に供給する。
示す図である。なお、図2と共通する構成要素には同一
の符号を付し、その具体的な説明を省略する。
部に記憶された特性ばらつき情報に基づいてバッファ能
力の最適値を求める構成としたが、図3のシステムでは
半導体メモリ1の近傍に当該半導体メモリ1の温度を検
出する温度センサ6を設け、その温度センサ6から得ら
れる温度情報に基づいてバッファ能力の最適値を求める
構成となっている。
ばらつくだけでなく、温度変化によってもばらつく。導
体中に電子が通過する場合、温度が高ければ直列抵抗が
大きくなるためである。そこで図3のシステムでは、温
度情報に基づいてバッファ能力の最適値を求めるように
している。
サ6から半導体メモリ1の温度情報を読み込み、その温
度情報に基づいて、半導体メモリ1のバッファ能力の最
適値を求め、当該半導体メモリ1のバッファ能力を適度
に調整するための設定処理をローカルバスを通じてメモ
リコントローラ4に対して行う。
3によって設定された内容に従い、半導体メモリ1のバ
ッファ能力を適度にする信号強度の信号を当該半導体メ
モリ1に供給する。
わせ、特性ばらつき情報と温度情報とを併用してバッフ
ァ能力の最適値を求めるようにしてもよい。
取得する手法を分類して示す図である。
を、所定の記憶媒体(磁気記憶装置など)に格納してお
き、そこから必要時に特性ばらつき情報を読み出す手法
を示している。この場合の記憶媒体としては、情報を記
憶して読み出せるものであれば種類は問わない。
を、所定の素子部品を用いて保存しておき、そこから必
要時に特性ばらつき情報を読み出す手法を示している。
例えば抵抗やヒューズを用いて信号のハイ/ローの組合
せからなるデジタルデータにより特性ばらつき情報を表
現したり、受動素子の定数を所定の値に設定することに
よって特性ばらつき情報を表現したりすることが可能で
ある。この場合の素子部品としては、情報を保存して読
み出せるものであれば種類は問わない。
を、その半導体装置自身の中に保存しておき、そこから
必要時に特性ばらつき情報を読み出す手法を示してい
る。半導体装置内には、例えば上述の符号A及びBの手
法で使用した記憶媒体及び素子部品を内蔵させてもよ
い。ところで、半導体の製造処理はウェーハ単位で実施
するため、同じウェーハ、ダイではばらつきの傾向は同
じである。そのため、半導体装置内に受動部品を形成
し、その値を調べることにより、半導体装置自身の特性
のばらつきを知得することができる。
波形測定を行うことにより、特性ばらつき情報を得る手
法を示している。例えば、周知の時間分域反射率測定法
(TDR:Time Domain Reflectometry)の技術を用
い、バッファを駆動させてそのバッファに返ってきた反
射波を計測することにより、半導体装置のばらつきを知
得することができる。また、バッファの出力タイミング
を変化させ、データ転送の成功/失敗の境界を調べるこ
とにより、半導体装置のばらつきを知得することができ
る。
ントローラ4の内部に設けられるバッファ能力調整用回
路の一構成例を示す図である。なお、説明の簡単化のた
め、同図では一つの半導体メモリに対応する回路構成の
みを示しているが、実際には、調整の対象となる半導体
メモリの数と同じ数の調整用回路が設けられる。
タ41、信号制御部42、ドライバ43などが設けられ
る。
力を調整するためのバッファ能力調整用データを設定す
るためのものである。このレジスタ41に対する設定処
理は、BIOS3などのソフトウェアによって行われ
る。
れたデータの内容に従ってドライバ43の信号出力を制
御する。
れ、半導体装置へ供給すべき信号の強度を変更して出力
する。
テムにおけるメモリコントローラ4にも適用できる。
動作について説明する。システムの電源がオンされると
(ステップA1)、BIOS3が起動される(ステップ
A2)。これにより、システム内のハードウェアに関す
る設定処理が行われる。その際に、メモリモジュール2
のROM5に記憶されている特性ばらつき情報がBIO
S3によって読み出される(ステップA3)。
特性ばらつき情報に基づいて各半導体メモリのバッファ
能力の最適値が導出され(ステップA4)、半導体メモ
リ1a〜1dのバッファ能力を適度に調整するための設
定処理がメモリコントローラ4に対して行われる(ステ
ップA5)。
行われると、その設定内容に従って、半導体メモリ1の
バッファ能力を適度にする信号強度の信号がメモリコン
トローラ4から半導体メモリ1に供給される(ステップ
A6)。
たバッファ能力の最適値を所定の記憶部に保存してお
き、次回システムが起動されたときにはROM5からの
読み出し処理を行わずに、保存しておいた最適値を使用
してメモリコントローラ4に対する設定処理を行うよう
にしてもよい。
の動作と同様である。ただし、バッファ能力の調整の対
象は一つの半導体メモリ1となる。また、特性ばらつき
情報は半導体メモリ1内の記憶部に記憶されているた
め、特性ばらつき情報はその記憶部から読み出されるこ
とになる。
動作について説明する。システムの電源がオンされると
(ステップB1)、BIOS3が起動される(ステップ
B2)。これにより、システム内のハードウェアに関す
る設定処理が行われる。その際に、半導体メモリ1の温
度を検出する温度センサから、温度情報がBIOS3に
よって読み出される(ステップB3)。
温度情報に基づいて各半導体メモリのバッファ能力の最
適値が導出され(ステップB4)、半導体メモリ1a〜
1dのバッファ能力を適度に調整するための設定処理が
メモリコントローラ4に対して行われる(ステップB
5)。
行われると、その設定内容に従って、半導体メモリ1の
バッファ能力を適度にする信号強度の信号がメモリコン
トローラ4から半導体メモリ1に供給される(ステップ
B6)。
モジュールや半導体メモリなどの半導体装置の特性ばら
つき情報もしくは特性情報、属性情報を予め所定の位置
に保存しておき、半導体装置の使用時にはその情報を参
照することによって半導体装置のバッファ能力を適度に
設定することが可能となる。また、半導体装置を実際に
動作させ、波形測定を行って特性ばらつき情報を得るこ
とによって半導体装置のバッファ能力を適度に設定する
ことも可能となる。また、半導体装置の温度情報を利用
することによっても、半導体装置のバッファ能力を適度
に設定することが可能となる。これにより、半導体装置
にて適切な信号品質が得られるため、当該半導体装置の
誤動作防止や素子破壊防止を実現できる。
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形
して実施することが可能である。
導体装置のバッファ能力を適度に設定し、信号波形の品
質を向上させることが可能となる。
調整システムの構成を示す図。
を分類して示す図。
内部に設けられるバッファ能力調整用回路の一構成例を
示す図。
チャート。
チャート。
Claims (13)
- 【請求項1】半導体装置の固有の電気的特性を示す特性
情報を記憶した記憶部を具備し、その記憶部に記憶され
ている前記特性情報に基づいて、半導体装置のバッファ
能力を調整可能としたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】前記特性情報は、前記半導体装置の製造段
階において測定されたものであることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】半導体装置のスルーレート、ドライブ能
力、電圧振幅、電流特性のうちの少なくとも一つを示す
特性情報を記憶した記憶部を具備し、その記憶部に記憶
されている特性情報を参照することによりバッファ能力
を調整できるようにしたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】半導体装置の製造メーカ、製造工場、製造
ロット、製造プロセスのうちの少なくとも一つを示す属
性情報を記憶した記憶部を具備し、その記憶部に記憶さ
れている属性情報を参照することによりバッファ能力を
調整できるようにしたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項5】半導体装置の特性ばらつき情報、前記半導
体装置の特性情報、前記半導体装置の属性情報のうちの
少なくとも一つを記憶した記憶部を有する半導体装置
と、 前記記憶部に記憶されている情報に基づいて前記半導体
装置のバッファ能力を調整する手段とを具備したことを
特徴とする半導体バッファ能力調整システム。 - 【請求項6】半導体装置の固有の電気的特性を示す特性
情報を記憶した記憶部を具備する半導体装置と、 前記記憶手段から前記特性情報を読み出す手段と、 前記読み出した特性情報に基づいて半導体装置のバッフ
ァ能力を求め、前記半導体装置のバッファ能力を調整す
る手段とを具備したことを特徴とする半導体バッファ能
力調整システム。 - 【請求項7】半導体装置と、 前記半導体装置の温度を検出する温度センサと、 前記温度センサから得られる温度情報に基づいて前記半
導体装置のバッファ能力を調整する手段とを具備したこ
とを特徴とする半導体バッファ能力調整システム。 - 【請求項8】半導体装置のバッファ能力を調整する半導
体バッファ能力調整方法であって、 前記半導体装置の固有の電気的特性を示す特性情報を当
該半導体装置の内部に予め記憶しておき、 前記特性情報に基づいて前記半導体装置のバッファ能力
を調整することを特徴とする半導体バッファ能力調整方
法。 - 【請求項9】前記特性情報は、前記半導体装置の製造段
階において測定されたものであることを特徴とする請求
項8記載の半導体バッファ能力調整方法。 - 【請求項10】半導体装置のバッファ能力を調整する半
導体バッファ能力調整方法であって、 前記半導体装置のスルーレート、ドライブ能力、電圧振
幅、電流特性のうちの少なくとも一つを示す特性情報を
当該半導体装置の内部に予め記憶しておき、 前記特性情報に基づいて前記半導体装置のバッファ能力
を調整することを特徴とする半導体バッファ能力調整方
法。 - 【請求項11】半導体装置のバッファ能力を調整する半
導体バッファ能力調整方法であって、 前記半導体装置の製造メーカ、製造工場、製造ロット、
製造プロセスのうちの少なくとも一つを示す属性情報を
当該半導体装置の内部に予め記憶しておき、 前記属性情報に基づいて前記半導体装置のバッファ能力
を調整することを特徴とする半導体バッファ能力調整方
法。 - 【請求項12】半導体装置のバッファ能力を調整する半
導体バッファ能力調整方法であって、 前記半導体装置の特性ばらつき情報、前記半導体装置の
特性情報、前記半導体装置の属性情報のうちの少なくと
も一つを当該半導体装置の内部に予め記憶しておき、 前記属性情報に基づいて前記半導体装置のバッファ能力
を調整することを特徴とする半導体バッファ能力調整方
法。 - 【請求項13】半導体装置のバッファ能力を調整する半
導体バッファ能力調整方法であって、 前記半導体装置の温度を温度センサで検出し、 前記温度センサから得られる温度情報に基づいて前記半
導体装置のバッファ能力を調整することを特徴とする半
導体バッファ能力調整方法。
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