JP3266189B2 - 信号伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の配線を具備
しているＬＳＩ(Large Scale Integration)などの信号
伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩなどの集積回路装置は多数の配線
を具備しており、この配線の各々で各種の電気信号を個
々に伝送する。このような構造の集積回路装置の第一の
従来例を図１０ないし図１３を参照して以下に説明す
る。なお、図１０は集積回路装置の配線構造を示す平面
図、図１１は要部を示す平面図、図１２は等価回路を示
す回路図、図１３は電気信号の信号波形を示すタイムチ
ャート、である。

【０００３】ここで信号伝送装置の一従来例として例示
する集積回路装置１００はＤＲＡＭ(Dynamic Random Ac
cess Memory)であり、図１０に示すように、複数の信号
配線１０１…を具備している。より詳細には、集積回路
装置１００は、多数の接続端子１２１…、四個のメモリ
セルアレイ１３１〜１３４、二個の駆動回路１３５，１
３６、二個の周辺回路１３７，１３８、等を具備してお
り、これらが各種の信号配線１０１…により適宜結線さ
れている。

【０００４】四個のメモリセルアレイ１３１〜１３４
は、各種データを更新自在に一時記憶し、駆動回路１３
５，１３６は、メモリセルアレイ１３１〜１３４にデー
タ読書を実行する。周辺回路１３７，１３８は、メモリ
セルアレイ１３１〜１３４や駆動回路１３５，１３６と
接続端子１２１…とのデータ通信を仲介し、接続端子１
２１…は外部装置(図示せず)が接続されて各種データを
授受する。

【０００５】このような接続端子１２１…は、例えば、
テストモードの設定信号の入力端子１２１，クロック信
号(ＣＫ)の入力端子１２２、データ読出の許可信号(Ｏ
Ｅ)の入力端子１２３、動作モードの設定信号の入力端
子１２４、データ読出の制御信号(ＲＤ)の入力端子１２
５、データ書込の制御信号(ＷＤ)の入力端子１２６、ア
ドレスデータの入力パッド(図示せず)、読書データの入
出パッド(図示せず)、等からなる。

【０００６】上述のような接続端子１２１…から外部入
力される各種データは、各種の信号配線１０１…により
周辺回路１３７，１３８を介して駆動回路１３５，１３
６やメモリセルアレイ１３１〜１３４まで転送される。
また、このメモリセルアレイ１３１〜１３４や駆動回路
１３５，１３６から外部出力される各種データは、各種
の信号配線１０１…により周辺回路１３７，１３８を介
して接続端子１２１…まで転送される。

【０００７】近年の集積回路装置１００は、メモリ容量
の増大や回路規模の拡大のために各種の信号配線１０１
…が長大となる傾向にあるが、回路密度の微細化のため
に各種の信号配線１０１…の間隔は短縮される傾向にあ
る。このため、複数の信号配線１０１…が近接して平行
に位置している部分において、その相互の寄生容量や寄
生抵抗が増大している。

【０００８】また、近年の集積回路装置１００は高速動
作も要求されているので、クロック信号、データ読出の
許可信号、データ読出の制御信号、データ書込の制御信
号等は、トランジスタのゲート幅であるＷサイズが大き
いバッファで、寄生容量の大きい信号配線１０１…に伝
送されている。一方、テストモードや動作モードの設定
信号は、それほど高速化が要求されないので、Ｗサイズ
が小さいバッファで寄生容量の小さい信号配線に伝送さ
れている。

【０００９】同図および図１１に示すように、例えば、
三本の信号配線１０１〜１０３が近接して平行に位置し
ている場合、これらの信号配線１０１…は相互にカップ
リング容量ＣＮが作用するので、図１２に示すように、
その等価回路１１０は、バッファ１１１や配線抵抗Ｒを
各々具備した複数の信号配線１０１…がカップリング容
量ＣＮを介して接続された構造となる。

【００１０】例えば、三本の信号配線１０１〜１０３の
線幅と間隙との比率が“Line／Space＝0.48／0.56(μ
m)”の場合の計算例では、配線間のカップリング容量Ｃ
Ｎは“ＣＮ≒0.88×TotalＣ”となり、残余の容量ＣＢ
(≒0.12×TotalＣ)が中央の信号配線１０２に付加され
る。なお、“TotalＣ”は中央の信号配線１０２の単位
長さ当たりの寄生容量であり、残余の容量ＣＢは、下層
配線、上層配線、回路基板、等との間の寄生容量であ
る。

【００１１】従って、上記数式では、中央の信号配線１
０２の寄生容量のうち、“88(％)”が隣接する信号配線
１０１，１０３とのカップリングにより、“12(％)”が
周囲の部材とのカップリングによる。なお、中央の信号
配線１０２の残余の容量ＣＢは、両側の信号配線１０
１，１０３にも付加されるが、同図では図示を省略して
いる。

【００１２】信号配線１０１，１０３と近接して平行に
位置している信号配線１０２の部分の全長を“9700(μ
m)”として各種数値を試算したところ、単位長さの寄生
容量TotalＣは“1096(fＦ)”、カップリング容量ＣＮは
“863(fＦ)”、残余の容量ＣＢは“233(fＦ)”、配線抵
抗Ｒは“1230(Ω)”となった。

【００１３】上述のような構造の等価回路１１０におい
て、図１３(ａ)に示すように、両側の信号配線１０１，
１０３に同時に立ち上がる電気信号が伝送され、同図
(ｂ)に示すように、これと同時に立ち下がる電気信号が
中央の信号配線１０２に伝送される場合を想定する。

【００１４】このように両側の信号配線１０１，１０３
の電気信号が立ち上がったとき、カップリング容量ＣＮ
のために中央の信号配線１０２にも同時に立ち上がるカ
ップリングノイズが発生するので、このカップリングノ
イズの立ち上がりのために中央の信号配線１０２の電気
信号の立ち下がりのタイミングが遅延することになる。

【００１５】反対に、両側の信号配線１０１，１０３の
電気信号が立ち下がると同時に中央の信号配線１０２の
電気信号が立ち上がる場合、この立ち上がりは適正なタ
イミングより早期となる。つまり、中央の信号配線１０
２の電気信号の伝送タイミングが、両側の信号配線１０
３の電気信号の伝送状態のために変動することになる。

【００１６】このため、上述した集積回路装置１００な
どでは、平行な複数の信号配線１０１…の電気信号が同
期したときに誤動作が発生しやすく、装置の信頼性が低
下している。そこで、このような課題を解決するため、
平行な信号配線の間隙にシールド配線を配置した信号伝
送装置もある。

【００１７】このような信号伝送装置を第二の従来例と
して図１４ないし図１６を参照して以下に説明する。な
お、図１４は信号伝送装置の要部を示す平面図、図１５
は等価回路を示す回路図、図１６は電気信号の信号波形
を示すタイムチャート、である。

【００１８】ここで信号伝送装置の第二の従来例として
示す集積回路装置２００も、前述の集積回路装置１００
と同様にＤＲＡＭなどからなるが、図１４に示すよう
に、その平行な信号配線２０１…の間隙には、シールド
配線２１１…が配置されている。

【００１９】このようなシールド配線２１１は、専用の
アース配線で形成されることもあるが、これでは集積回
路装置２００の集積度を低下させることになるので好適
でない。そこで、実際の集積回路装置２００では、電力
伝送やモード切換などのように、略常には電気信号が伝
送されない信号配線をシールド配線２１１として利用す
ることが一般的である。

【００２０】この集積回路装置２００で第一第二の信号
配線２０１，２０２と第一のシールド配線２１１とに着
目した場合、図１５に示すように、その等価回路２２０
もバッファ２２１や配線抵抗Ｒを各々具備した一対の信
号配線２０１，２０２と一本のシールド配線２１１とが
カップリング容量ＣＮを介して接続された構造となる。

【００２１】このような三本の信号配線２０１，２１
１，２０２の線幅と間隙との比率が“Line／Space＝0.4
8／0.52(μm)”で、シールド配線２１１の一対のバッフ
ァ２２１，２２２間の長さが“Ｌ＝9700(μm)”の場合
の計算例では、前述の場合と同様にカップリング容量は
“ＣＮ≒0.88×TotalＣ”となる。

【００２２】シールド配線２１１は、前述のように略常
には電気信号が伝送されない信号配線からなるので、そ
のバッファ２２１のＷサイズは信号配線２０１，２０２
より小さく、その配線抵抗Ｒは信号配線２０１，２０２
より大きいことが一般的である。

【００２３】ここで、前述のようにシールド配線２１１
の一対のバッファ２２１，２２２間の長さが“Ｌ＝9700
(μm)”とし、上述のように略常には電気信号を伝送し
ないシールド配線２１１に正極で一定の電位“Ｖcc”が
常時伝送され、その電気信号のオン／オフが半分の電位
“0.5Ｖcc”を閾値としてインバータ素子２２２により
検出される場合を想定する。

【００２４】さらに、両側の信号配線２０１，２０２
に、電位が“０”から“Ｖcc”まで立ち上がるとともに
“Ｖcc”から“０”まで立ち下がる、スイング電圧Ｖcn
が“Ｖcc”の電気信号が伝送されるとし、シールド配線
２１１の後段のインバータ素子２２２の入力端である注
目点Ａの位置に、カップリング容量ＣＮのために電圧
“0.6Ｖcc”のカップリングノイズが発生するとする。
なお、バッファ２２１の出力抵抗は“ＲＴ”で、インバ
ータ素子２２２の入力抵抗や入力容量は無視できるとす
る。

【００２５】すると、図１６(ａ)に示すように、両側の
信号配線２０１，２０２の電気信号が電位“０”から
“Ｖcc”まで立ち上がったとき、同図(ｂ)に示すよう
に、カップリング容量ＣＮのために中央のシールド配線
２１１の注目点Ａにも同時に電位“0.6Ｖcc”まで立ち
上がるカップリングノイズが発生すると、その電位は
“1.6Ｖcc”となる。

【００２６】しかし、前述のようにインバータ素子２２
２の検出の閾値は“0.5Ｖcc”なので、上述のようにシ
ールド配線２１１の注目点Ａの電位が“0.6Ｖcc”から
“1.6Ｖcc”まで変化しても、この時点ではインバータ
素子２２２に誤動作は発生しない。

【００２７】そして、同図(ａ)に示すように、上述のよ
うな状態から信号配線２０１，２０２の電気信号が電位
“Ｖcc”から“０”まで立ち下がると、同図(ｂ)に示す
ように、中央のシールド配線２１１にも同時に電位“−
0.6Ｖcc”まで立ち下がるカップリングノイズが発生す
る。

【００２８】この場合、シールド配線２１１の注目点Ａ
の電位は“0.4Ｖcc”となってインバータ素子２２２の
閾値の電位“0.5Ｖcc”より低下するので、同図(ｃ)に
示すように、この時点でシールド配線２１１の信号発生
がインバータ素子２２２により誤検出されて集積回路装
置２００が誤動作することになる。

【００２９】また、中央のシールド配線２１１の通常の
電位が“０”である場合、上述のように両側の信号配線
２０１，２０２の電気信号が立ち上がったとき、シール
ド配線２１１に電位“0.6Ｖcc”のカップリングノイズ
が発生してインバータ素子２２２に誤検出が発生するこ
とになる。

【００３０】例えば、集積回路装置２００も集積回路装
置１００と同様な構造でテストモードの設定信号の入力
端子２１１にシールド配線２０２が接続されているとす
ると、その動作モードが通常状態に設定されているとき
はシールド配線２０２の電位は“０”となる。

【００３１】このような状態で両側の信号配線２０１，
２０３の信号電位が同時に立ち上がると、シールド配線
２０２の電位がインバータ素子２２２の閾値を超過し、
集積回路装置２００の動作モードが通常モードからテス
トモードに切り換わる誤動作が発生する。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように複数の平
行な信号配線１０１…で電気信号を伝送する集積回路装
置１００では、その電気信号の発生タイミングが相互作
用により変動しやすい。また、略常には電気信号を伝送
しない信号配線をシールド配線２１１…として利用した
集積回路装置２００では、信号配線２０１…の信号伝送
の影響によりシールド配線２１１の信号検出に誤動作が
発生しやすい。

【００３３】本発明は上述のような課題に鑑みてなされ
たものであり、複数の平行な信号配線で電気信号を伝送
する構造でも電気信号の発生タイミングが変動せず、略
常には電気信号を伝送しない信号配線をシールド配線と
して利用した構造でもシールド配線の信号検出に誤動作
が発生しない信号伝送装置を提供することを目的とす
る。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の信号伝送
装置は、複数の配線を具備している信号伝送装置であっ
て、複数の前記配線の略平行に隣接する一対の部分の一
方で前記部分の略半分の距離だけ電気信号の位相を反転
させる位相反転手段を具備しており、前記位相反転手段
は、所定の閾値を超過する電圧が入力されると動作する
論理素子からなり、前記配線は、隣接する前記配線との
カップリング容量のために発生するカップリングノイズ
の電圧が前記閾値を超過しない距離ごとに前記論理素子
が配置されており、隣接する前記配線とは電気信号の伝
送方向が相反する前記配線では、伝送方向が同一の場合
より短小な距離ごとに前記論理素子が配置されている。
本発明の第二の信号伝送装置では、複数の前記配線の略
平行に隣接する一対の部分の一方で前記部分の略半分の
距離だけ電気信号の位相を反転させる位相反転手段を具
備しており、順番に配列されている複数の前記配線の奇
数番目と偶数番目との一方が信号配線で他方がシールド
配線であり、前記シールド配線のみに前記位相反転手段
が形成されている。

【００３５】従って、本発明の第一の信号伝送装置での
信号伝送方法では、複数の配線が略平行に隣接する一対
の部分で電気信号を伝送するとき、その一方で略半分の
距離だけ位相反転手段が電気信号の位相を反転させる。
例えば、位相反転手段を具備する一方の配線に電気信号
が伝送される場合、この配線の位相が反転されていない
電気信号から他方の配線に発生するカップリングノイズ
と、位相が反転された電気信号から発生するカップリン
グノイズとは、強度が同等で極性が反対である。反対
に、位相反転手段を具備しない他方の配線に電気信号が
伝送される場合、この配線から位相反転手段を具備する
一方の配線に発生するカップリングノイズは、位相反転
手段により半分の距離では強度が同等で極性が反対とな
る。さらに、位相反転手段の論理素子は、一本の配線に
所定の距離ごとに配置されており、所定の閾値を超過す
る電圧が入力されると各々動作する。このような論理素
子が配置されている配線に、隣接する配線とのカップリ
ング容量のためにカップリングノイズが発生しても、そ
の電圧が論理素子の閾値を超過して誤動作が発生するこ
とがない。しかも、ある配線の電気信号の伝送方向が隣
接する配線とは相反すると、カップリング容量のために
発生するカップリングノイズは伝送方向が同一の場合よ
り高電圧となる。しかし、これに対応させて短小な距離
ごとに論理素子が配置されていれば、カップリングノイ
ズの電圧が論理素子の閾値を超過して誤動作が発生する
ことがない。さらに、本発明の第一の信号伝送装置での
信号伝送方法では、信号配線では電気信号が略常に伝送
されるが、シールド配線では電気信号が略常には伝送さ
れず、このシールド配線を伝送される電気信号の位相を
位相反転手段が反転させる。位相反転手段により位相を
反転させることで電気信号の伝送に微少な遅延が発生す
ることがあるが、一般的にシールド配線で伝送される電
気信号では多少の遅延は問題とされない。

【００３６】上述のような信号伝送装置において、前記
位相反転手段が少なくとも一個のインバータ素子からな
ることも可能である。この場合、配線を伝送される電気
信号の位相をインバータ素子が反転させるので、電気信
号の位相が最小単位の論理素子により反転される。

【００３７】上述のような信号伝送装置において、前記
位相反転手段が一本の前記配線の偶数の位置で電気信号
の位相を反転させることも可能である。この場合、一本
の配線を伝送される電気信号の位相が位相反転手段によ
り偶数の位置で反転されるので、電気信号の最後の位相
が最初の位相と同一である。

【００３８】上述のような信号伝送装置において、複数
の前記配線の略平行に隣接する一対の部分の全長を
“Ｌ”とすると、その一端から略“Ｌ／４”と略“３Ｌ
／４”との距離の位置に前記位相反転手段が配置されて
いることも可能である。この場合、一方の配線の全長Ｌ
の部分を伝送される電気信号が、略“Ｌ／４”の距離の
位置で一度反転されてから略“３Ｌ／４”の距離の位置
で再度反転される。

【００３９】上述のような信号伝送装置において、前記
位相反転手段は、所定の閾値を超過する電圧が入力され
ると動作する論理素子からなり、前記配線は、隣接する
前記配線とのカップリング容量のために発生するカップ
リングノイズの電圧が前記閾値を超過しない距離ごとに
前記論理素子が配置されていることも可能である。

【００４０】この場合、位相反転手段の論理素子は、一
本の配線に所定の距離ごとに配置されており、所定の閾
値を超過する電圧が入力されると各々動作する。このよ
うな論理素子が配置されている配線に、隣接する配線と
のカップリング容量のためにカップリングノイズが発生
しても、その電圧が論理素子の閾値を超過して誤動作が
発生することがない。

【００４１】上述のような信号伝送装置において、隣接
する前記配線とは電気信号の伝送方向が相反する前記配
線では、伝送方向が同一の場合より短小な距離ごとに前
記論理素子が配置されていることも可能である。この場
合、ある配線の電気信号の伝送方向が隣接する配線とは
相反すると、カップリング容量のために発生するカップ
リングノイズは伝送方向が同一の場合より高電圧とな
る。しかし、これに対応させて短小な距離ごとに論理素
子が配置されていれば、カップリングノイズの電圧が論
理素子の閾値を超過して誤動作が発生することがない。

【００４２】

【００４３】

【００４４】上述のような信号伝送装置において、相互
に同期している複数の電気信号を個々に伝送する複数の
前記配線を具備しており、この同期した電気信号を伝送
する複数の前記配線の各々に同一の個数の論理素子から
なる前記位相反転手段が形成されていることも可能であ
る。

【００４５】この場合、複数の配線で個々に伝送される
同期した電気信号が位相反転手段の同一の個数の論理素
子により同一の回数だけ反転される。位相反転手段の論
理素子により極性が反転されるときに電気信号が微少に
遅延するが、この遅延が同期した複数の電気信号に同一
の時間だけ発生する。

【００４６】なお、本発明で云う、一方で半分の距離だ
け電気信号の位相を反転させる複数の配線の平行に隣接
する一対の部分とは、複数の配線の隣接する部分の全体
に限定されるものではなく、複数の配線の隣接する部分
を更に複数に分割した部分も許容する。

【００４７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図１
ないし図４を参照して以下に説明する。ただし、この実
施の第一の形態に関して前述した第二の従来例と同一の
部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。
なお、図１は本発明の信号伝送装置の実施の第一の形態
である集積回路装置の要部を示す平面図、図２は等価回
路を示す回路図、図３は集積回路装置の配線構造を示す
平面図、図４は電気信号の信号波形を示すタイムチャー
ト、である。

【００４８】本発明の信号伝送装置の実施の第一の形態
である集積回路装置３００は、一従来例として前述した
集積回路装置２００と同様に、図１に示すように、平行
な信号配線３０１…の間隙にシールド配線３１１…が配
置されており、この略常には電気信号が伝送されないシ
ールド配線３１１…のみ、位相反転手段として二個のイ
ンバータ素子３２０が各々挿入されている。

【００４９】より詳細には、本実施の形態の集積回路装
置３００は、図３に示すように、信号配線３０１…やシ
ールド配線３１１…が第二金属層からなり、シールド配
線３１１，３１２は第一金属層からなる接続配線３２１
によりインバータ素子３２０に個々に接続されている。

【００５０】このインバータ素子３２０は、ｐ型トラン
ジスタ３２２とｎ型トランジスタ３２３からなり、ここ
では二個のｐ型トランジスタ３２２が一個のｎウェル３
２４に形成されるとともに、二個のｎ型トランジスタ３
２３が一個のｐウェル３２５に形成されている。

【００５１】ｐ型トランジスタ３２２は、ソース拡散層
３２６とゲート電極３２７とドレイン拡散層３２８から
なり、ｎ型トランジスタ３２３は、ソース拡散層３３０
とゲート電極３３１とドレイン拡散層３３２からなる。
ｐ型トランジスタ３２２のソース拡散層３２６は、電圧
“Ｖcc”の駆動電力が供給される電源電極３３３に接続
されており、ｎ型トランジスタ３２３のソース拡散層３
３０は、電圧“０”を維持するアース電極３３４に接続
されている。

【００５２】なお、一個のインバータ素子３２０を形成
する一対のｐ型／ｎ型トランジスタ３２２，３２３のゲ
ート電極３２７，３３１は一体に形成されており、この
一体のゲート電極３２７，３２８が接続配線３２１によ
りシールド配線３１１…に接続されている。

【００５３】上述のようなゲート電極３２７，３２８に
隣接するドレイン拡散層３２８，３５３にも接続配線３
２１が接続されており、この接続配線３２１がシールド
配線３１１，３１２に接続されていることにより、電源
電極３３３とアース電極３３４とが接続されたインバー
タ素子３２０がシールド配線３１１…に接続されてい
る。

【００５４】本実施の形態の集積回路装置３００では、
図１に示すように、シールド配線３１１…の信号配線３
０１…と平行に隣接する部分の全長を“Ｌ”とすると、
その一端から略“Ｌ／４”と略“３Ｌ／４”との距離の
位置に上述のインバータ素子３２０が配置されている。
このようにシールド配線３１１…に二個のインバータ素
子３２０が挿入されているので、これらのインバータ素
子３２０はシールド配線３１１の全長“Ｌ”の部分にお
いて半分の距離“Ｌ／２”だけ電気信号の位相を反転さ
せる。

【００５５】本実施の形態の集積回路装置３００で第一
第二の信号配線３０１，３０２と第一のシールド配線３
１１とに着目した場合、図２に示すように、やはり等価
回路３４０はバッファ３４１や配線抵抗Ｒを各々具備し
た一対の信号配線３０１，３０２と一本のシールド配線
３１１とがカップリング容量ＣＮを介して接続された構
造となる。

【００５６】ただし、このシールド配線３１１には、配
線抵抗Ｒが略“Ｒ／４，Ｒ／２，Ｒ／４”に分割される
境界の位置に、二個のインバータ素子３２０が一個ずつ
位置することになる。なお、このような三本の信号配線
３０１，３１１，３０２の線幅と間隙との比率が“Line
／Space＝0.48／0.52(μm)”の場合の計算例では、やは
り単位長さ当たりのカップリング容量は“ＣＮ≒0.88×
TotalＣ”となる。

【００５７】上述のような構成において、本実施の形態
の集積回路装置３００では、信号配線３０１…は略常に
電気信号を伝送するので電位が変化するが、シールド配
線３１１…は略常には電気信号を伝送しないので電位が
変化しない。このように略常には電位が変化しないシー
ルド配線３１１…は、そのバッファ３４１を形成するト
ランジスタのゲート幅であるＷサイズが信号配線３０１
…より小さく、その配線抵抗Ｒが信号配線３０１…より
大きいことが一般的である。

【００５８】ここで、シールド配線３１１…に配置され
ているインバータ素子３２０のオン／オフの閾値が半分
の電位“0.5Ｖcc”であり、両側の信号配線３０１，３
０２に電位“Ｖcc”の電気信号が同時に伝送される場合
を想定する。そして、隣接する信号配線３０１とシール
ド配線３１１とに注目すると、その信号配線３０１に電
気信号が伝送されて電位が変化したとき、シールド配線
３１１にはカップリング容量ＣＮのためにカップリング
ノイズが発生することになる。

【００５９】前述のように両側の信号配線３０１，３０
２に電位“Ｖcc”の電気信号が同時に伝送される場合、
シールド配線３１１の一対のインバータ素子３２０の前
後の注目点ａ，ｂ，ｃに発生するカップリングノイズの
電位は“0.3Ｖcc，0.15Ｖcc，0.15Ｖcc”となる。

【００６０】つまり、シールド配線３１１の注目点ａ，
ｂ，ｃが位置する部分の長さが全長Ｌに対して“Ｌ／
２，Ｌ／４，Ｌ／４”であるため、そこに発生するカッ
プリングノイズの電位も全長の“0.6Ｖcc”の“１／
２，１／４，１／４”に分割される。

【００６１】このため、一対のインバータ素子３２０に
入力されるカップリングノイズの電圧は両方とも閾値の
電圧“0.5Ｖcc”を超過しないので、シールド配線３１
１に挿入されているインバータ素子３２０が誤動作する
ことがない。シールド配線３１１の端部に発生するカッ
プリングノイズの電圧も“0.15Ｖcc”なので、これで後
段の回路(図示せず)が誤動作することもない。

【００６２】また、上述のようにシールド配線３１１に
電気信号が伝送される場合、このシールド配線３１１か
ら信号配線３０１にもカップリングノイズが発生する
が、このカップリングノイズはインバータ素子３２０に
より半分の距離だけ位相が反転された状態で信号配線３
０１に作用することになる。このため、電気信号を伝送
するシールド配線３１１から信号配線３０１に作用した
カップリングノイズは略相殺されることになり、信号配
線３０１の端部にカップリングノイズが略発生しないこ
とになる。

【００６３】シールド配線３１１にカップリングノイズ
が発生する場合を以下に詳細に説明する。まず、シール
ド配線３１１…にバッファ３４１から正極で一定の電位
“Ｖcc”が常時伝送されて注目点ａ，ｂ，ｃの電位が
“０，Ｖcc，Ｖcc”であり、両側の信号配線３０１，３
０２にスイング電圧ＶSWが“Ｖcc”の電気信号が同期し
て伝送される場合を想定する。

【００６４】両側の信号配線３０１，３０２の電気信号
が電位“０”から“Ｖcc”まで立ち上がったとき、シー
ルド配線３１１の一対のインバータ素子３２０より内側
の配線距離“Ｌ／２”で配線抵抗“Ｒ／２”の注目点ａ
の部分に注目すると、図４(ａ)に示すように、この注目
点ａにはカップリング容量ＣＮのためにカップリングノ
イズとして電圧“0.3Ｖcc”が発生するので、このシー
ルド配線３１１の注目点ａの電位は“0.3Ｖcc”とな
る。

【００６５】一方、両側の信号配線３０１，３０２の電
気信号が電位“Ｖcc”から“０”まで立ち下がったと
き、シールド配線３１１の注目点ａの位置にはカップリ
ングノイズとして電圧“−0.3Ｖcc”が発生するので、
注目点ａの電位は“−0.3Ｖcc”となる。

【００６６】また、シールド配線３１１の一対のインバ
ータ素子３２０より外側の配線距離が略“Ｌ／４”で配
線抵抗が略“Ｒ／４”の注目点ｂ，ｃの各々では、同図
(ｂ)に示すように、両側の信号配線３０１，３０２の電
気信号が電位“０”から“Ｖcc”まで立ち上がったとき
にカップリングノイズとして電圧“0.15Ｖcc”が発生す
るので電位が“1.15Ｖcc”となり、立ち下がったときに
は“0.85Ｖcc”となる。

【００６７】従って、信号配線３０１，３０２の電気信
号が立ち下がったとき、シールド配線３１１の注目点
ｂ，ｃの電位は“0.85(Ｖcc)”となり、シールド配線３
１１の端部である注目点ｂには、後段の回路の閾値以下
のカップリングノイズしか発生しないことになる。

【００６８】また、注目点ｃの電位が“1.15Ｖcc”とな
ると、この電位により次段のインバータ素子３２０のｎ
型トランジスタのドライブ能力が向上するので、注目点
ａの電位をローレベル“０”に立ち下げる能力が向上す
るとともにオン抵抗が小さくなる。このため、注目点ａ
から見た抵抗値(配線抵抗Ｒ／２＋ｎ型トランジスタの
オン抵抗)が小さくなってカップリングノイズの放電が
促進されるので、より良好に注目点ａのカップリングノ
イズが低減されることになる。

【００６９】また、シールド配線３１１に接続されてい
るバッファ３４１の出力電圧が“０”のとき、注目点ａ
の電位“Ｖcc”はカップリングノイズにより“±0.3Ｖc
c”だけ変化するので、その電位は最低でも“0.85Ｖc
c”であってインバータ素子３２０が誤動作することは
ない。さらに、注目点ｂ，ｃの電位“０”はカップリン
グノイズにより“±0.15Ｖcc”だけ変化するが、その電
位は最高でも“0.15Ｖcc”であってインバータ素子３２
０が誤動作することがない。

【００７０】上述のように信号配線３０１，３０２の電
気信号が立ち上がっても立ち下がっても、カップリング
ノイズにより変化する注目点ａ〜ｃの電位がインバータ
素子３２０の閾値の電位“0.5Ｖcc”を超過することは
ないので、インバータ素子３２０に誤動作が発生するこ
とはない。

【００７１】このため、本実施の形態の集積回路装置３
００では、信号配線３０１…の電位が変化したときにシ
ールド配線３１１…に発生するカップリングノイズのた
めにインバータ素子３２０が誤動作することがなく、カ
ップリングノイズのために変動するシールド配線３１１
…の端部の電位も後段の回路の閾値を超過しない範囲に
低減される。さらに、シールド配線３１１…の電位が変
化したときに信号配線３０１…に発生するカップリング
ノイズは相殺されることになり、信号配線３１１…の端
部の電位のカップリングノイズによる変動も良好に防止
されている。

【００７２】特に、シールド配線３１１…の複数のイン
バータ素子３２０は、カップリングノイズの電位が閾値
の電位を超過しない距離ごとに配置されているので、シ
ールド配線３１１は複数の位置でカップリングノイズの
電位が充分に低減されて誤動作が良好に防止されてい
る。

【００７３】しかも、シールド配線３１１…には偶数の
インバータ素子３２０が挿入されているので、その電気
信号の最後の位相は最初の位相と同一である。このた
め、シールド配線３１１…の両端では電気信号を従来と
同一に取り扱うことができ、カップリングノイズを低減
するために回路構造を変更する必要がない。

【００７４】特に、シールド配線３１１…に挿入された
インバータ素子３２０の個数が二個であり、これが全長
Ｌに対して一端から略“Ｌ／４，３Ｌ／４”の位置に配
置されているので、最少のインバータ素子３２０で電気
信号の最後の位相を最初と同一としたままカップリング
ノイズを必要充分な範囲まで低減している。

【００７５】さらに、上述のように電気信号の位相を反
転させてカップリングノイズを相殺させる手段がインバ
ータ素子３２０からなるが、インバータ素子３２０は電
気信号の位相を反転させる最小単位の論理素子である。
このため、本実施の形態の集積回路装置３００は、カッ
プリングノイズによる誤動作を防止するために増加する
回路要素が最少であり、カップリングノイズによる誤動
作を防止するために専用のシールド配線を形成すること
や配線間隔を拡大する場合に比較して回路面積を縮小す
ることができる。

【００７６】しかも、インバータ素子３２０により位相
を反転させると電気信号の伝送が微少に遅延するが、一
般的にシールド配線３１１…で伝送する電気信号は多少
の遅延は問題とならないので、本実施の形態の集積回路
装置３００は、信号配線３０１…の電気信号を遅延させ
ることなく各種配線３０１…，３１１…のカップリング
ノイズを解消することができる。

【００７７】なお、本発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態では信号配線３０１…とシー
ルド配線３１１…とが交互に配列されている構造で、シ
ールド配線３１１…のみインバータ素子３２０を挿入す
ることを例示したが、これを信号配線３０１…に挿入す
ることも可能である。

【００７８】また、上記形態ではシールド配線３１１…
に挿入するインバータ素子３２０の個数を偶数として、
その電気信号の位相を従来から変更する必要がないこと
を例示したが、回路装置に位相の制限がないような場合
にはインバータ素子３２０の個数を奇数とすることも可
能である。

【００７９】さらに、上記形態では各種配線３０１…，
３１１…の隣接する部分の全長“Ｌ”に対して略半分の
距離だけ電気信号の位相を反転するようにインバータ素
子３２０を位置させることを例示したが、例えば、回路
レイアウトに制約があるような場合に誤動作を防止でき
る範囲ならばインバータ素子３２０の位置を変位させる
ことも可能である。

【００８０】つぎに、本発明の実施の第二の形態を図５
および図６を参照して以下に説明する。ただし、この実
施の第二の形態に関して上述した第一の形態および前述
した第一の従来例と同一の部分は、同一の名称を使用し
て詳細な説明は省略する。なお、図５は本発明の信号伝
送装置の実施の第二の形態である集積回路装置の要部を
示す平面図、図６は等価回路を示す回路図、である。

【００８１】本実施の形態の信号伝送装置である集積回
路装置４００は、図５に示すように、複数の信号配線４
０１，４０２…が近接して平行に配置されているが、そ
の奇数番目の信号配線４０１，４０３…のみ、位相反転
手段としてインバータ素子４１０が二個ずつ挿入されて
いる。これらのインバータ素子４１０も、信号配線４０
１，４０２…の相互に平行に隣接する部分の全長を
“Ｌ”とすると、その一端から略“Ｌ／４”と略“３Ｌ
／４”との距離の位置に配置されている。

【００８２】集積回路装置４００の等価回路４２０は、
図６に示すように、バッファ４２１…や配線抵抗Ｒ…を
各々具備した複数の信号配線４０１，４０２…がカップ
リング容量ＣＮを介して接続された構造となるが、その
奇数番目の信号配線４０１，４０３…には、配線抵抗Ｒ
が略“Ｒ／４，Ｒ／２，Ｒ／４”に分割される境界の位
置に、二個のインバータ素子４１０が一個ずつ位置する
ことになる。

【００８３】上述のような構成において、本実施の形態
の集積回路装置４００では、平行に近接して配置されて
いる信号配線４０１，４０２…の各々が略常に電気信号
を伝送するので、そのカップリング容量ＣＮのために相
互にカップリングノイズが発生することになる。

【００８４】しかし、奇数番目の信号配線４０１，４０
３…には、略“Ｌ／４，３Ｌ／４”の位置にインバータ
素子４１０が挿入されているので、偶数番目の信号配線
４０２…とのカップリング容量のために奇数番目の信号
配線４０１……に発生するカップリングノイズの電位が
低減されており、このカップリングノイズはインバータ
素子４１０により良好に放電される。

【００８５】また、奇数番目の信号配線４０１…とのカ
ップリング容量のために偶数番目の信号配線４０２…に
発生するカップリングノイズは相殺されることになり、
信号配線４０１…の端部に発生するカップリングノイズ
も良好に低減されているので誤動作の発生が防止されて
いる。

【００８６】特に、本実施の形態の集積回路装置４００
では、略常には電気信号を伝送しない信号配線をシール
ド配線として利用する必要がなく、信号配線４０１…の
相互のカップリングノイズを低減しているので、回路構
造の集積度を向上させて回路面積を縮小することが可能
である。

【００８７】なお、本発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態では奇数番目の信号配線４０
１…の略“Ｌ／４，３Ｌ／４”の位置にインバータ素子
４１０を挿入し、偶数番目の信号配線４０２…にはイン
バータ素子４１０を挿入しないことを例示した。

【００８８】しかし、図７に例示する信号伝送装置５０
０のように、奇数番目の信号配線４０１…の略“Ｌ／
３”の位置にインバータ素子４１０を挿入するととも
に、偶数番目の信号配線４０２…の略“２Ｌ／３”の位
置にインバータ素子４１０を挿入するようなことも可能
である。

【００８９】この場合、偶数番目の信号配線４０２との
カップリング容量のために奇数番目の信号配線４０１に
発生するカップリングノイズは、信号配線４０１のイン
バータ素子４１０より前段では略相殺されて後段では全
体の三分の一となるので、そのインバータ素子４１０や
後段の回路に誤動作が発生することはない。

【００９０】また、奇数番目の信号配線４０１とのカッ
プリング容量のために偶数番目の信号配線４０２に発生
するカップリングノイズは、信号配線４０２のインバー
タ素子４１０より前段では全体の三分の一となり後段で
は略相殺されるので、やはりインバータ素子４１０や後
段の回路に誤動作が発生することはない。

【００９１】しかも、上述のように隣接する複数の信号
配線４０１…に挿入するインバータ素子４１０の個数を
同一とすると、インバータ素子４１０による信号伝送の
遅延が複数の信号配線４０１…で同一となるので、複数
の電気信号の同期を良好に維持することができる。

【００９２】なお、上述のように信号配線４０１のイン
バータ素子４１０より後段には全体の三分の一のカップ
リングノイズが発生するので、カップリングノイズが後
段の回路の閾値を超過しないように、信号配線４０１の
インバータ素子４１０より後段の配線の距離を調整する
ことが好適である。

【００９３】また、上記形態では略平行に隣接する複数
の配線４０１…が平面的に配列されている構造を例示し
たが、図８に示すように、複数の信号配線４０１〜４０
３，４２１〜４２３が多層構造により立体的に配列され
ている信号伝送装置６００にも本発明は適用可能であ
る。

【００９４】このような構造の信号伝送装置６００で
も、複数の信号配線４０１〜４０３，４２１〜４２３に
位相反転手段としてインバータ素子４１０を適宜挿入す
れば、三次元的に作用するカップリング容量によるカッ
プリングノイズを良好に低減することができる。

【００９５】さらに、上記形態では位相反転手段となる
インバータ素子３２０，４１０…を、その閾値をカップ
リングノイズが超過しない距離ごとに配線３１１…，４
０１…に挿入することを例示した。ただし、インバータ
素子３２０…の閾値は製造誤差や環境変化や経時変化の
ために変動するので、一般的にインバータ素子３２０…
の出力がハイとなる入力の閾値は“0.7Ｖcc”以上で、
ローとなる閾値は“0.3Ｖcc”以下である。

【００９６】このように設定されたインバータ素子３２
０…の誤動作を防止するためには、カップリングノイズ
によるスイング電圧が“Ｖcn＜0.3Ｖcc”となる距離ご
とにインバータ素子３２０…を配置することが好適であ
る。ただし、この条件は隣接する複数の配線３１１…，
４０１…の電気信号の伝送方向が同一の場合であり、こ
れが相反する場合にはインバータ素子３２０…を配置す
る距離を短縮する必要がある。

【００９７】例えば、図９に例示する信号伝送装置７０
０のように、平行に近接して隣接する三本の信号配線４
３１〜４３３のうち、両側の信号配線４３１，４３３と
中央の信号配線４３２とで電気信号の伝送方向が相反す
る場合、中央の信号配線４３２の出力端に発生するカッ
プリングノイズのスイング電圧Ｖcnは、“Line／Space
＝0.48／0.56(μm)，Ｌ＝9700(μm)”の場合の計算例で
“0.9Ｖcc”となった。

【００９８】これは中央の信号配線４３２の出力端が両
側の信号配線４３１，４３３のバッファ４２０の出力端
子に近接しており、その信号電位が配線抵抗Ｒで減衰さ
れない状態でカップリングノイズが発生することに起因
する。さらに、信号配線４３２の出力端は、信号配線４
３２のバッファ４２０とは離反しているのでインピーダ
ンスが大きことにも起因している。

【００９９】上述のように中央の信号配線４３２のカッ
プリングノイズのスイング電圧Ｖcnは“0.9Ｖcc”とな
り、これは電気信号の伝送方向が同一の場合の“0.6Ｖc
c”の略1.5倍である。このため、両側の信号配線４３
１，４３３とは電気信号の伝送方向が相反する中央の信
号配線４３２にインバータ素子４１０を挿入してカップ
リングノイズを充分に低減するためには、その配列の距
離を電気信号の伝送方向が同一の場合より短縮する必要
があり、上述の場合では三分の二程度にすることが好適
である。

【０１００】

【発明の効果】本発明は以上に説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。

【０１０１】本発明の第一の信号伝送装置での信号伝送
方法では、複数の配線が略平行に隣接する一対の部分で
電気信号を伝送するとき、その一方で略半分の距離だけ
位相反転手段が電気信号の位相を反転させ、所定の閾値
を超過する電圧が入力されると各々動作する位相反転手
段の論理素子が一本の配線に所定の距離ごとに配置され
ており、ある配線の電気信号の伝送方向が隣接する配線
とは相反すると、カップリング容量のために発生するカ
ップリングノイズは伝送方向が同一の場合より高電圧と
なるが、これに対応させて短小な距離ごとに論理素子が
配置されていることにより、電気信号を伝送する配線か
ら隣接する配線に発生するカップリングノイズを相殺さ
せることができるので、配線にカップリングノイズが発
生して装置が誤動作することを防止でき、論理素子が配
置されている配線に隣接する配線とのカップリング容量
のためにカップリングノイズが発生しても、その電圧が
論理素子の閾値を超過して誤動作が発生することを防止
でき、カップリングノイズの電圧が論理素子の閾値を超
過して誤動作が発生することを防止できる。また、本発
明の第二の信号伝送装置での信号伝送方法では、シール
ド配線を伝送される電気信号の位相を位相反転手段が反
転させることにより、位相反転手段による位相の反転に
より電気信号の伝送が微少に遅延することがあるが、電
気信号の多少の遅延は問題とされないシールド配線で位
相の反転が実行されるので、信号配線の電気信号を遅延
させることなく各種配線のカップリングノイズを解消す
ることができる。

【０１０２】また、上述のような信号伝送装置におい
て、配線を伝送される電気信号の位相をインバータ素子
が反転させることにより、電気信号の位相を最小単位の
論理素子により反転させることができるので、信号伝送
装置の回路規模の増大を最小限とすることができ、カッ
プリングノイズを防止するために専用のシールド配線を
形成する場合や信号配線の間隔を拡大する場合に比較し
て、信号伝送装置の回路規模を縮小することができる。

【０１０３】また、一本の配線を伝送される電気信号の
位相が位相反転手段により偶数の位置で反転されること
により、電気信号の最後の位相を最初の位相と同一とす
ることができるので、配線の両端で電気信号を従来と同
様に取り扱うことができ、カップリングノイズを防止す
るために回路構造を変更する必要がない。

【０１０４】また、一方の配線の全長Ｌの部分を伝送さ
れる電気信号が、略“Ｌ／４”の距離の位置で一度反転
されてから略“３Ｌ／４”の距離の位置で再度反転され
ることにより、必要最小限の簡単な構造でカップリング
ノイズを確実に防止することができる。

【０１０５】また、所定の閾値を超過する電圧が入力さ
れると各々動作する位相反転手段の論理素子が一本の配
線に所定の距離ごとに配置されていることにより、この
ような論理素子が配置されている配線に隣接する配線と
のカップリング容量のためにカップリングノイズが発生
しても、その電圧が論理素子の閾値を超過して誤動作が
発生することを防止できる。

【０１０６】また、ある配線の電気信号の伝送方向が隣
接する配線とは相反すると、カップリング容量のために
発生するカップリングノイズは伝送方向が同一の場合よ
り高電圧となるが、これに対応させて短小な距離ごとに
論理素子が配置されていることにより、カップリングノ
イズの電圧が論理素子の閾値を超過して誤動作が発生す
ることを防止できる。

【０１０７】

【０１０８】また、複数の配線で個々に伝送される同期
した電気信号が位相反転手段の同一の個数の論理素子に
より同一の回数だけ反転されることにより、位相反転手
段の論理素子により極性が反転されるときに電気信号が
微少に遅延するが、この遅延が同期した複数の電気信号
に同一の時間だけ発生するので、複数の電気信号の同期
を良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の信号伝送装置の実施の第一の形態であ
る集積回路装置の要部を示す平面図である。

【図２】等価回路を示す回路図である。

【図３】集積回路装置の配線構造を示す平面図である。

【図４】電気信号の信号波形を示すタイムチャートであ
る。

【図５】本発明の信号伝送装置の実施の第二の形態であ
る集積回路装置の要部を示す平面図である。

【図６】等価回路を示す回路図である。

【図７】第一の変形例の信号伝送装置の要部を示す模式
図である。

【図８】第二の変形例の信号伝送装置の要部を示す模式
図である。

【図９】第三の変形例の信号伝送装置の要部を示す模式
図である。

【図１０】集積回路装置の配線構造を示す平面図であ
る。

【図１１】要部を示す平面図である。

【図１２】等価回路を示す回路図である。

【図１３】電気信号の信号波形を示すタイムチャートで
ある。

【図１４】信号伝送装置の要部を示す平面図である。

【図１５】等価回路を示す回路図である。

【図１６】電気信号の信号波形を示すタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

３００，４００ 信号伝送装置である集積回路装置 ３０１，３０２…，４０１，４０２… 信号配線 ３１１，３１２… シールド配線 ３２０，４１０ 位相反転手段となる論理素子である
インバータ素子 ５００，６００，７００ 信号伝送装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/00 H04L 25/02 H01L 21/3205 H01L 21/822

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の配線を具備している信号伝送装置
   であって、 複数の前記配線の略平行に隣接する一対の部分の一方で
   前記部分の略半分の距離だけ電気信号の位相を反転させ
   る位相反転手段を具備しており、 前記位相反転手段は、所定の閾値を超過する電圧が入力
   されると動作する論理素子からなり、 前記配線は、隣接する前記配線とのカップリング容量の
   ために発生するカップリングノイズの電圧が前記閾値を
   超過しない距離ごとに前記論理素子が配置されており、 隣接する前記配線とは電気信号の伝送方向が相反する前
   記配線では、伝送方向が同一の場合より短小な距離ごと
   に前記論理素子が配置されている 信号伝送装置。
2. 【請求項２】 複数の配線を具備している信号伝送装置
   であって、 複数の前記配線の略平行に隣接する一対の部分の一方で
   前記部分の略半分の距離だけ電気信号の位相を反転させ
   る位相反転手段を具備しており、 順番に配列されている複数の前記配線の奇数番目と偶数
   番目との一方が信号配線で他方がシールド配線であり、 前記シールド配線のみに前記位相反転手段が形成されて
   いる 信号伝送装置。
3. 【請求項３】 前記位相反転手段は、所定の閾値を超過
   する電圧が入力されると動作する論理素子からなり、 前記配線は、隣接する前記配線とのカップリング容量の
   ために発生するカップリングノイズの電圧が前記閾値を
   超過しない距離ごとに前記論理素子が配置されている請
   求項１または２記載の信号伝送装置。
4. 【請求項４】 隣接する前記配線とは電気信号の伝送方
   向が相反する前記配線では、伝送方向が同一の場合より
   短小な距離ごとに前記論理素子が配置されている請求項
   ３記載の信号伝送装置。
5. 【請求項５】 前記位相反転手段が少なくとも一個のイ
   ンバータ素子からなる請求項１ないし４の何れか一記載
   の信号伝送装置。
6. 【請求項６】 前記位相反転手段が一本の前記配線の偶
   数の位置で電気信号の位相を反転させる請求項１ないし
   ５の何れか一記載の信号伝送装置。
7. 【請求項７】 複数の前記配線の略平行に隣接する一対
   の部分の全長を“Ｌ”とすると、その一端から略“Ｌ／
   ４”と略“３Ｌ／４”との距離の位置で前記位相反転手
   段が電気信号の位相を反転させる請求項６記載の信号伝
   送装置。
8. 【請求項８】 相互に同期している複数の電気信号を個
   々に伝送する複数の前記配線を具備しており、 この同期した電気信号を伝送する複数の前記配線の各々
   に同一の個数の論理素子からなる前記位相反転手段が形
   成されている請求項１ないし７の何れか一記載の信号伝
   送装置。
9. 【請求項９】 前記シールド配線と前記信号配線とがバ
   ッファを具備しており、前記シールド配線のバッファを
   形成するトランジスタのゲート幅が前記信号配線のバッ
   ファのゲート幅より小さい請求項２記載の信号伝送装
   置。