DE102004021226A1 - Semiconductor circuit module, e.g. for memory chips, has chips in two groups aligned at 180 degrees to each other so that each branch of signal line ends lies in y-direction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterschaltungsmodul, insbesondere ein Halbleiterspeichermodul oder Halbleiterspeicherbereiche bzw. -gruppen auf größeren Baugruppen sowie ein Herstellungsverfahren dafür jeweils gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 12.The The invention relates to a semiconductor circuit module, in particular a Semiconductor memory module or semiconductor memory areas or groups on larger assemblies and a manufacturing method therefor according to the preambles the independent one claims 1 and 12.
Bei den immer höher werdenden Betriebsfrequenzen, mit denen heutige Halbleiterschaltungsmodule, insbesondere Halbleiterspeichermodule Halbleiterspeichermodul oder Halbleiterspeicherbereiche bzw. -gruppen auf größeren Baugruppen betrieben werden, muss besonderer Wert auf möglichst kurze Signallaufzeiten, das heißt auf möglichst kurze Signalwege der auf dem Halbleiterschaltungsmodul geführten Signalleitungen gelegt werden.at the higher and higher expectant operating frequencies with which today's semiconductor circuit modules, in particular semiconductor memory modules semiconductor memory module or Semiconductor memory areas or groups are operated on larger assemblies, must pay special attention to possible short signal delays, that is on as possible short signal paths of the guided on the semiconductor circuit module signal lines be placed.
Bei
bekannten, in den beiliegenden
Auf
den in den
Angesichts der erwähnten langen Signalleitungen und der dadurch bedingten langen Signallaufzeiten benötigt man bei den herkömmlichen Halbleiterschaltungsmodulen, um die geforderten hohen Bustaktfrequenzen einhalten zu können, zusätzliche Treiberbausteine zwischen dem Verzweigungspunkt T und den Zweigen Z1 und Z2 des Signalleitungsbusses S, die auf der Schaltungsplatte zusätzlichen Einbauplatz brauchen und die die Herstellungskosten des Halbleiterschaltungsmoduls verteuern.in view of the mentioned long signal lines and the resulting long signal propagation times needed one with the conventional one Semiconductor circuit modules to the required high bus clock frequencies to be able to comply additional driver blocks between the branch point T and the branches Z1 and Z2 of the signal line bus S, which need additional space on the circuit board and which increase the manufacturing costs of the semiconductor circuit module.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Halbleiterschaltungsmodul, insbesondere Halbleiterspeichermodul oder eine Halbleiterspeichergruppe und ein Herstellungsverfahren dafür anzugeben, die die obigen Nachteile herkömmlicher Halbleiterschaltungs module durch eine neuartige Anordnung und Ausrichtung der Halbleiterschaltungschips auf der Schaltungsplatte vermeiden und kürzere Signalbusleitungen mit kürzeren Signallaufzeiten ohne zusätzliche Treiberglieder ermöglichen.task The invention is a semiconductor circuit module, in particular Semiconductor memory module or a semiconductor memory array and a manufacturing method to specify which are the above disadvantages of conventional Semiconductor circuit modules by a novel arrangement and alignment avoid the semiconductor circuit chips on the circuit board and shorter ones Signal bus lines with shorter Signal propagation times without additional driver elements enable.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Halbleiterschaltungsmodul mit einer Anzahl k von mehreren gleichartigen auf einer Schaltungsplatte nebeneinander montierten Halbleiterschaltungschips insbesondere Halbleiterspeicherchips, und mindestens einem auf der Schaltungsplatte geführten Signalleitungsbus jeweils mit einer Anzahl von Signalleitungen, die sich parallel zu jeweils zugeordneten Anschlusspins der parallel verdrahteten Halbleiterschaltungschips von einem zentral liegenden Verzweigungspunkt aus verzweigen und ausgehend vom Verzweigungspunkt jeweils im Wesentlichen die gleiche Länge und Signallaufzeit aufweisen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschaltungschips auf der Schaltungsplatte in Gruppen unterteilt sind und in einer auf die Ebene der Schaltungsplatte bezogenen ersten lateralen Richtung und einer im rechten Winkel zur ersten Richtung weisenden zweiten lateralen Richtung nebeneinander liegen, wobei wenigstens eine erste Gruppe n in der zweiten lateralen Richtung nebeneinander liegende Halbleiterschaltungschips mit einer auf die Ebene der Schaltungsplatte bezogenen ersten Ausrichtung und wenigstens eine zweite Gruppe, die in der ersten lateralen Richtung zu der Halbleiterschaltungschips der ersten Gruppe gereiht sind, n in der zweiten lateralen Richtung nebeneinander liegende Halbleiterschaltungschips mit einer zweiten auf die Ebene der Schaltungsplatte bezogenen Ausrichtung aufweisen, und die erste Ausrichtung um 180° gegenüber der zweiten Ausrichtung verdreht ist, so dass jeder der zur ersten und zweiten Gruppe der Halbleiterschaltungschips führenden Zweige der Signalleitungsenden in der zweiten lateralen Richtung liegen.This object is achieved by a semiconductor circuit module having a number k of a plurality of similar on a circuit board side by side mounted semiconductor circuit chips, in particular semiconductor memory chips, and at least one guided on the circuit board signal line bus each having a number of signal lines extending parallel to each associated terminal pins of the parallel-wired semiconductor circuit chips of Branching out of a central branch point and starting from the branch point have substantially the same length and signal propagation time. The invention is characterized in that the semiconductor circuit chips on the circuit board are divided into groups and juxtaposed in a first lateral direction related to the circuit board plane and a second lateral direction pointing at right angles to the first direction, at least one first group n in semiconductor circuit chips juxtaposed with the second lateral direction and having a first orientation related to the plane of the circuit board and at least one second group arranged in the first lateral direction to the semiconductor circuit chips of the first group; n semiconductor circuit chips adjacent to each other in the second lateral direction having a second one to the plane of the circuit board related orientation, and the first orientation is rotated by 180 ° with respect to the second orientation, so that each of the leading to the first and second group of semiconductor circuit chips branch e of the signal line ends in the second late lying in the right direction.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene andere Anordnung der Halbleiterschaltungschips sowohl in x- als auch in y-Richtung nebeneinander und durch ihre gedrehte Ausrichtung wird eine gleichartige sternförmige Verdrahtung mit kürzeren Signallaufzeiten erreicht.By the invention proposed other Arrangement of the semiconductor circuit chips in both x- and in y-direction next to each other and by their rotated alignment becomes a similar star-shaped Wiring with shorter Signal transit times achieved.
Eine überschlägige Berechnung
der Signalleitungslängen
ergibt gegenüber
herkömmlichen,
z. B. den anhand der
Vorzugsweise
beträgt
die Anzahl n der in y-Richtung hintereinander gereihten Halbleiterschaltungschips,
das heißt
die Anzahl der Chips jeweils in der ersten und zweiten Gruppe n
= 2. Die Anzahl k der auf der Schaltungsplatte
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Anzahl k der auf der Schaltungsplatte montierten bzw. zu montierenden Halbleiterchips 5, 10, 15, 20 usw. betragen. In diesem Fall befindet sich in der Mitte zwischen jeder einander zugeordneten ersten und zweiten Gruppe eine dritte Gruppe, die ein einzelnes Halbleiterchip umfasst, das symmetrisch zwischen zwei Halbleiterchips der ersten und zweiten Gruppe liegt. Die Ausrichtung dieses einzelnen Halbleiterschaltungschips der dritten Gruppe liegt im rechten Winkel zur ersten und zweiten Ausrichtung (der ersten und zweiten Gruppe). Ferner liegt in diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsmoduls der Verzweigungspunkt der jeweiligen Signalleitung auf einer in der Mitte des einzelnen Halbleiterschaltungschips der dritten Gruppe liegenden und in der zweiten lateralen Richtung laufenden Symmetrielinie und der der jeweiligen Signalleitung zugeordnete Anschlusspin des Halbleiterschaltungschips der dritten Gruppe ist mit der zugeordneten Signalleitung in unmittelbarer Nähe des Verzweigungspunkts verbunden. Bei dem zuletzt genannten Ausführungsbeispiel sind auf der Schaltungsplatte für den Fall, dass die Anzahl k der Halbleiterschaltungschips 10, 15, 20, usw. beträgt, 2, 3, 4, usw. jeweils einander zugeordnete erste, zweite und dritte Gruppen in der ersten lateralen Richtung nebeneinander angeordnet.at an alternative embodiment the number k of the circuit board mounted or mounted Semiconductor chips 5, 10, 15, 20, etc. amount. In this case is located in the middle between each first and one associated with each other second group a third group, which is a single semiconductor chip that is symmetrical between two semiconductor chips of the first and second group lies. The orientation of this single semiconductor circuit chip the third group is at right angles to the first and second Alignment (of the first and second group). Furthermore, lies in this embodiment the semiconductor circuit module according to the invention the branch point of the respective signal line on an in the middle of the single semiconductor circuit chip of the third group lying and running in the second lateral direction symmetry line and the terminal pin assigned to the respective signal line Semiconductor circuit chips of the third group is associated with the Signal line in the immediate vicinity connected to the branch point. In the latter embodiment are on the circuit board for the case that the number k of the semiconductor circuit chips 10, 15, 20, etc., 2, 3, 4, etc. each associated first, second and third Groups arranged side by side in the first lateral direction.
Durch die erfindungsgemäße neuartige Anordnung und Ausrichtung der Halbleiterschaltungschips lassen sich, wie schon erwähnt, nicht nur die Signalleitungen eines Adressbusses sondern auch die eines Dateneingabe/-ausgabebusses sowie eines Befehlsbusses so führen, dass deren Signallaufzeiten verkürzt sind. Die durch die Erfindung ermöglichte gabelartig sich verzweigenden und parallel in der zweiten lateralen Richtung laufenden Signalleitungsenden gestatten im Falle mehrerer voneinander getrennter Signalleitungsbusse oder mehrerer Busgruppen dass die jeweiligen sich verzweigenden gabelartigen Enden der einzelnen Signalleitungsbusse oder jeder Busgruppe kammartig ineinander laufen. Wenn somit, wie bei einem Ausführungsbeispiel, die sich gabelartig verzweigenden Enden von zwei Signalleitungsbussen oder zwei Busgruppen von zwei Seiten in der zweiten lateralen Richtung zu den einzelnen Halbleiterschaltungschips der Gruppen geführt werden, wird erreicht, dass diese sich gabelartig verzweigenden Enden der beiden Signalleitungsbusse oder Busgruppen gegensinnig zueinander laufen. Dadurch hebt sich eventuelles Übersprechen auf und die Signalqualität ist verbessert.By the inventive novel Arrangement and alignment of the semiconductor circuit chips can be as already mentioned, not only the signal lines of an address bus but also the lead a data input / output bus and a command bus so that whose signal transit times are shortened are. The allowable by the invention forked branching and signal lines ending in parallel in the second lateral direction allow in the case of several separate signal line buses or more bus groups that each branching out forked ends of the individual signal line buses or each Bus group run into each other like a comb. If so, like one Embodiment, the forked branching ends of two signal line buses or two bus groups from two sides in the second lateral direction be led to the individual semiconductor circuit chips of the groups, is achieved that these forked branching ends of the two signal line buses or bus groups in opposite directions to each other to run. This eliminates any crosstalk and improves signal quality.
Das erfindungsgemäße Halbleiterschaltungsmodul kann vorteilhaft und bevorzugt mit Halbleiterspeicherchips als die Halbleiterschaltungschips bestückt werden. Gemäß der neuesten Technologie sind diese Halbleiterspeicherchips bevorzugt DDR-DRAM-Speicherchips.The inventive semiconductor circuit module can be advantageous and preferred with semiconductor memory chips than the Semiconductor circuit chips populated become. According to the latest Technology, these semiconductor memory chips are preferred DDR DRAM memory chips.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterschaltungsmoduls, welches auf einer Schaltungsplatte eine Anordnung von einander zugehörigen Signalleitungen mindestens eines Signalleitungsbusses und eine Anzahl k von gleichartigen Halbleiterschaltungschips, insbesondere Halbleiterspeicherchips, deren den jeweiligen Signalleitungen zugeordnete Anschlusspins durch entsprechende Lötstützpunkte parallel mit den zugehörigen Signalleitungen des Signalleitungsbusses zu verbinden sind, aufweist, so dass die sich zu den Lötstützpunkten erstreckenden Signalleitungsenden von einem zentralen Verzweigungspunkt zwei Zweige mit im Wesentlichen gleicher Länge und Signallaufzeit bilden, kennzeichnet sich dadurch, dass die Halbleiterschaltungschips auf der Schaltungsplatte in Gruppen unterteilt und in einer auf die Ebene der Schaltungsplatte bezogenen ersten lateralen Richtung und in einer im rechten Winkel zur ersten lateralen Richtung weisenden zweiten lateralen Richtung nebeneinander so angeordnet werden, dass wenigstens eine erste Gruppe von n in der zweiten lateralen Richtung nebeneinander liegenden Halbleiterschaltungschips, die in der ersten lateralen Richtung zu den Halbleiterschaltungschips der ersten Gruppe gereiht sind, eine auf die Ebene der Schaltungsplatte bezogene erste Ausrichtung und wenigstens eine zweite Gruppe von n in der zweiten lateralen Richtung nebeneinander liegenden Halbleiterschaltungschips eine auf die Ebene der Schaltungsplatte bezogene zweite Ausrichtung erhalten, die um 180° gegenüber der ersten Ausrichtung verdreht ist und dass jeder der mit den Halbleiterschaltungschips der ersten und zweiten Gruppe parallel zu verdrahtenden Zweige der Signalleitungen in derselben, nämlich der zweiten lateralen Richtung geführt werden. Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterschaltungsmoduls, insbesondere Halbleiterspeichermoduls lässt sich nach dem oben Gesagten ein Halbleiterschaltungsmodul mit deutlich verringerten Signallaufzeiten auf dem Signalleitungsbus oder den Signalleitungsbussen realisieren, das ohne zusätzliche Treiberbausteine auskommt, bei dem die Qualität der über den Signalleitungsbus oder die Signalleitungsbusse laufenden Signale verbessert ist, so dass sich allgemein höhere Bustaktfrequenzen verwirklichen lassen.An inventive method for producing a semiconductor circuit module, which on a circuit board an array of mutually associated signal lines of at least one signal line bus and a number k of similar semiconductor circuit chips, in particular semiconductor memory chips, their respective signal lines associated terminal pins to be connected by corresponding solder pads in parallel with the associated signal lines of the signal line bus in that the signal line ends extending to the soldering pads form two branches of substantially equal length and signal propagation time from a central branch point, characterized in that the semiconductor circuit chips on the circuit board are divided into groups and referenced to the plane of the circuit board first lateral direction and at a right angle to the first lateral Rich directionally disposed second lateral direction are arranged side by side so that at least a first group of n in the second lateral direction adjacent semiconductor circuit chips, which are arranged in the first lateral direction to the semiconductor circuit chips of the first group, a related to the plane of the circuit board first orientation and at least a second group of n semiconductor circuit chips juxtaposed in the second lateral direction receive a second-plane-plane-oriented second orientation that is rotated 180 ° from the first orientation and that each of the first and second group semiconductor circuit chips is parallel to wiring branches of the signal lines are guided in the same, namely the second lateral direction. With this method according to the invention for producing a semiconductor circuit module, in particular a semiconductor memory module, a semiconductor circuit module with significantly reduced signal propagation times can be realized on the signal line bus or the signal line buses, which requires no additional driver components, in which the quality of the signals passing via the signal line bus or the signal line buses is improved so that generally higher bus clock frequencies can be realized.
Die obigen und weitere vorteilhafte Merkmale eines erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsmoduls und eines Herstellungsverfahrens dafür werden nachstehend anhand sich beispielhaft auf ein Halbleiterspeichermodul beziehenden bevorzugten Ausführungsbeispielen bezogen auf die Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnungsfiguren zeigen im Einzelnen:The above and further advantageous features of a semiconductor circuit module according to the invention and a manufacturing method thereof are explained below Exemplary to a semiconductor memory module related preferred embodiments closer to the drawing described. The drawing figures show in detail:
Zunächst zeigt
Durch
die oben erwähnte
entgegengesetzt orientierte Ausrichtung der Halbleiterspeicherchips
Im
Vergleich zu dem entsprechenden in
In
In
Während bei
den zuvor anhand der
Die
Anordnung und Ausrichtung der Halbleiterspeicherchips
Gemäß
Bei
dem in
Die auf einem erfindungsgemäßen Halbleiterspeichermodul in der erfindungsgemäßen Weise auf der Schaltungsplatte angeordneten und ausgerichteten und parallel verdrahteten Halbleiterspeicherchips können z. B. DDR-DRAM-Chips sein, und das Halbleiterspeichermodul kann die Form eines DIMM-Moduls haben.The on a semiconductor memory module according to the invention in the manner according to the invention the circuit board arranged and aligned and parallel wired semiconductor memory chips can, for. B. DDR DRAM chips, and the semiconductor memory module may take the form of a DIMM module to have.
Allerdings ist die Erfindung weder auf DIMM-Module noch auf die Anwendung bei Halbleiterspeichermodulen oder von Halbleiterspeichergruppen beschränkt, sondern die einzelnen Halbleiterschaltungschips können auch andere mit hoher Bustaktfrequenz zu betreibende und parallel verdrahtete Halbleiterchips sein.Indeed the invention is neither at DIMM modules nor on the application at Semiconductor memory modules or limited by semiconductor memory groups, but the individual semiconductor circuit chips may also be others with high bus clock frequency be operated and parallel wired semiconductor chips.
Zusammengefasst ermöglicht die Erfindung ein Halbleiterschaltungsmodul mit einer Anzahl von mehreren gleichartigen auf einer Schaltungsplatte nebeneinander montierten Halbleiterschaltungschips insbesondere Halbleiterspeicherchips und mindestens einem auf der Schaltungsplatte geführten Signalleitungsbus jeweils mit einer Anzahl von Signalleitungen, die sich jeweils zu zugeordneten Anschlusspins der parallel verdrahteten Halbleiterschaltungschips von einem zentral liegenden Verzweigungspunkt in zwei Zweigen verzweigende Enden haben, die im Wesentlichen die gleiche Länge und Signallaufzeit aufweisen und ein Herstellungsverfahren dafür, so dass durch die neuartige Anordnung und Ausrichtung der Halbleiterschaltungschips auf der Schaltungsplatte die Leitungslängen und damit die Signallaufzeiten auf den einzelnen Signalleitungen mindestens eines Signalleitungsbusses verkürzt werden können, und damit im Vergleich mit herkömmlichen Halbleiterschaltungsmodulen eine Verringerung der Anzahl der Treiberbausteine, eine höhere Bustaktfrequenz und geringeres Übersprechen zwischen den Signalleitungen erreicht wird.Summarized allows the invention is a semiconductor circuit module having a number of plural similar mounted on a circuit board side by side Semiconductor circuit chips, in particular semiconductor memory chips and at least a signal line bus routed on the circuit board, respectively with a number of signal lines assigned to each Connection pins of the parallel-wired semiconductor circuit chips branching from a central branch point into two branches Have ends that have substantially the same length and signal propagation time and a manufacturing process for it, so that by the novel Arrangement and orientation of the semiconductor circuit chips on the Circuit board the line lengths and thus the signal propagation times on the individual signal lines at least one signal bus bus can be shortened, and thus in comparison with conventional semiconductor circuit modules a reduction in the number of driver blocks, a higher bus clock frequency and less crosstalk is reached between the signal lines.
- 1–51-5
- HalbleiterspeicherchipsSemiconductor memory chips
- 1010
- Schaltungsplattecircuit board
- 11, 111, 112, 11311 111, 112, 113
- Treiberdriver
- α, β, γα, β, γ
- Ausrichtung der Speicherchips in deralignment the memory chips in the
- Ebenelevel
- x, y x, y
- Flächenkoordinatensurface coordinates
- G1, G2, G3G1, G2, G3
- Gruppen von Halbleiterspeicherchipsgroups of semiconductor memory chips
- MM
- Markierung auf den Halbleiterspeichermark on the semiconductor memory
- chipscrisps
- S, S1, S2, S3S, S1, S2, S3
- Signalleitungsbus, Signalleitungsbussesignal line, Signal line buses
- oder Busgruppenor bus groups
- T, T1, T2, T3T T1, T2, T3
- Verzweigungspunkte der Signalleitungsbranch points the signal line
- bussebuses
- Z1, Z2; Z11, Z12, Z21, Z22, Z31, Z32Z1, Z2; Z11, Z12, Z21, Z22, Z31, Z32
- gabelförmige Endzweige der Signalleitunfork-shaped end branches of Signalleitun
- gengene
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2004
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