(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動的信号を運ぶための動的信号線を有し、前記動的信号線が動的データバスの一部である装置における、改良された信号線経路付け機構であって、
互いに並行に配置される複数の動的信号線と、
前記複数の動的信号線の少なくとも２つに並行に、かつその間に、配置される、少なくとも１つの静的信号線とを含み、
前記少なくとも１つの静的信号線の各々は、前記少なくとも２つの動的信号線の少なくとも１つに隣接して、前記少なくとも１つの静的信号線の前記各々と前記少なくとも２つの動的信号線のいずれか１つとの間の距離が前記少なくとも２つの動的信号線間のキャパシタンスを最小にするように配置される、信号線経路付け機構。
【請求項２】
隣接する動的信号線と静的信号線とが信号レベルを同時に変化させないことを確実にする手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
隣接する動的信号線と静的信号線とが信号レベルを同時に変化させないことを確実にする前記手段は、前記静的信号線に配置されるアナログ遅延素子を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
動的信号を運ぶための動的信号線を有し、前記動的信号が、動的データバスの一部である装置において信号線を経路付ける方法であって、
複数の動的信号線を互いに並行に配線するステップと、
少なくとも１つの静的信号線を、前記複数の動的信号線の少なくとも２つに並行に、かつその間に配線し、さらに前記少なくとも１つの静的信号線の各々は、前記少なくとも２つの動的信号線の少なくとも１つに隣接して、前記少なくとも１つの静的信号線の前記各々と前記少なくとも２つの動的信号線のいずれか１つとの間の距離が、前記少なくとも２つの動的信号線間のキャパシタンスを最小にするように配置されるステップを含む、方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの静的信号線の信号レベルを変化させ、さらに前記隣接した動的信号線の信号レベルを同時に変化させないステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記静的信号線が前記動的信号線の変化と同じタイミングで変化しないように、静的信号線を遅延するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明はデータ伝送機構に関する。より特定的には、信号経路間の不必要な結合を減じるためのメカニズムを含むデータ伝送機構に関する。
【０００２】
【関連技術の説明】
任意のデータ伝送において、受信される信号は、伝送信号により加えられるさまざまな歪みによって変化された伝送される信号と、伝送と受信との間のどこかで挿入されたさらなる不必要な信号とで構成される。後者の所望されない信号は、ノイズと呼ばれる。このノイズこそが通信システムの性能を制限する主要なファクタである。
【０００３】
ノイズは一般的に４つのカテゴリ、つまり、熱ノイズ、相互変調ノイズ、インパルスノイズおよび漏話、に分けられ得る。ノイズのこれら４つのカテゴリの各々が、この後、個々の段落で論じられる。
【０００４】
熱ノイズは、導体における電子の熱じょう乱により引起こされる。熱ノイズはすべての電子デバイスおよび伝送媒体に存在し、温度の関数である。熱ノイズは周波数スペクトルにわたって均等に分散され、そのため、しばしばホワイトノイズと呼ばれる。熱ノイズは除去できず、それゆえ、通信システムの性能に上限をおく。
【０００５】
相互変調ノイズは異なる周波数の信号が同一の伝送媒体を共有するときに発生する。相互変調ノイズの影響は、２つの本来の周波数の和もしくは差である周波数、または、これらの周波数の倍数である周波数の信号を発生することである。送信機、受信機または介在する伝送システムに何らかの非線形性が存在する場合に、相互変調ノイズは発生される。非線形性は構成要素の誤動作、または過度の信号強度の使用によって引き起こされ得る。
【０００６】
インパルスノイズは予測不可能で非連続的であり、持続期間の短い、比較的高い振幅の、不規則パルスまたはノイズスパイクから構成される。インパルスノイズは、雷のような外部の電磁気妨害、ならびに、通信システム内の故障および欠陥を含む、さまざまな原因から発生し得る。
【０００７】
４つめの主要なノイズのカテゴリである漏話は、信号経路間の不必要な結合である。並列に経路付けられる長い線の間には一定の量の寄生キャパシタンスの存在は避けられない。このキャパシタンスは結合の問題を引起こしうる。特に、近接する線が変化すると、線が意図せずして極性を変えることがあり、その結果、間違ったデータが転送される。
【０００８】
歴史的に、漏話は、一般的に、熱ノイズと同程度か、またはそれ以下の重要度の問題と考えられてきた。漏話は、また一般的にデジタルデータ通信における主要なエラー発生源と見なされてきたインパルスノイズよりも、ずっと問題が少ないと考えられてきた。しかしながら、高密度化および幾何学的構造の小規模化が集積回路（ＩＣ）においてますます求められ、達成されるようになるにつれ、漏話はより重要な問題となった。ＩＣ製造における現在の傾向は、間隔が狭まり、線が長くなることにより、寄生キャパシタンスの増大を引起こした。そして、これにより、これらの回路における漏話が悪化した。
【０００９】
漏話がどのように発生し得るかについての一例は、この点で、役に立つかもしれない。１にプリチャージされる３本の動的線−−ＤＹＮＡＭＩＣ１、ＤＹＮＡＭＩＣ２およびＤＹＮＡＭＩＣ３−−があると仮定し、さらにこれらの線で転送されるデータは、それぞれ、０、１および０と仮定する。ＤＹＮＡＭＩＣ１およびＤＹＮＡＭＩＣ３上の２つの０が結合すると、ＤＹＮＡＭＩＣ２上のデータを１から０へ変化させうる。
【００１０】
これまでは、当業者は、動的データを受信するゲートの比を変化することにより、つまり、ゲートのしきい値電圧を変化することにより、結合の問題を減じようと試みてきた。しかしながら、この技術により、ゲートはより遅くなり、信号ノイズの影響をより受けやすくなった。この技術はまた、しばしばより広いダイ面積を必要とする。第２の解決法はバス線間の間隔を広くすることであった。このことは、追加的なダイ面積を絶対的に必要とし、それは、より大型のダイを使用しなければならないことを意味し、費用を増大させる。
【００１１】
前述のことに基づけば、結合の問題を持たない、小型高密度回路のためのデータ伝送経路付け機構が開発されてこなかったことが、先行技術の短所および欠陥であることを当業者は理解し、認識するはずである。
【００１２】
【発明の概要】
この発明は、動的信号線および静的信号線を有する装置のための、改良された信号線経路付け機構を提供することにより、上述の短所および欠陥を克服する。この発明により提供される信号線経路付け機構は、互いに並行に配置される複数の動的信号線および、互いに並行に配置され、かつ複数の動的信号線と並行に配置される、複数の静的信号線を含み、複数の静的信号線の少なくとも１つは複数の動的信号線の各々に隣接して配置される。
【００１３】
この発明の実施例において、複数の静的信号線の少なくとも２つが複数の動的信号線の各々に隣接して配置されてもよい。
【００１４】
この発明の実施例は、また、アナログ遅延素子のような、隣接する動的信号線と静的信号線とが信号レベルを同時に変化しないことを確実にする構造を含んでもよい。この構造は動的信号線または静的信号線のどちらに配置されてもよい。
【００１５】
この発明は、動的信号線および静的信号線を有する装置において信号線を経路付けるための方法を提供する。この発明により提供される方法は、複数の動的信号線を互いに並行に配線するステップと、複数の静的信号線を互いに並行に、かつ複数の動的信号線と並行に配線するステップとを含み、さらに、複数の静的信号線の少なくとも１つは複数の動的信号線の各々に隣接するように配置されるようにする。
【００１６】
したがって、この発明の目的は、高密度レイアウトにおける、隣接する長い動的線間の漏話を除去することである。
【００１７】
この発明の他の目的は、ダイ面積の増加を必要としない、近接する長い動的線間の漏話を除去する、機構およびその方法を提供することである。
【００１８】
この発明のさらに他の目的は、高密度レイアウトにおいて寄生キャパシタンスにより引起こされる問題を減じる、低コストで実現される機構を提供することである。
【００１９】
この発明の他の目的、利点および新規な特徴は、添付の図面とともに考慮された場合、以下の発明の詳細な説明から明らかとなる。
【００２０】
【実施例の詳細な説明】
ここで同じ参照番号はいくつかの図にわたって同一または同様の要素を指定し、さらに、図示されたさまざまな要素は必ずしも尺度を決めて描かれたものではない。
【００２１】
図面を参照すると、図１はこの発明の教示に従う信号線経路付け機構を示す。３つの別個の信号線が図１で示される。これらの信号線は動的信号線Ａ１０、静的信号線Ｂ１２および動的信号線Ｃ１４である。また図１には、さまざまな線間のキャパシタンス、つまり、動的線１０と静的線１２との間のキャパシタンスＣm1、静的線１２と動的線１４との間のキャパシタンスＣm2および動的線１０と静的線１４との間のキャパシタンスＣc が図示される。さまざまな線とその下の基板１６との間のキャパシタンス、つまり、動的線１０と基板１６との間のキャパシタンスＣg1＋Ｃf1、静的線１２と基板１６との間のキャパシタンスＣg2＋Ｃf2および動的線１４と基板１６との間のキャパシタンスＣg3＋Ｃf3もまた図１に示される。加えて、図１は、この発明の実施例における適切な間隔について、ある表示を提供する。前述したように、一般的にはキャパシタンスＣC をできるだけ低く保持することが所望される。キャパシタンスＣC は、図１で示されるように、１／ｔに正比例し、ｔは金属の最小幅に最小の金属間間隔の２倍を加えたものに等しい。このことを念頭におくと、図１において、この発明の発明者は約１．０５ミクロンが動的線と静的線（つまり、図１において線１０と線１２）との間に置くのに適した距離であると発見したことに気づくだろう。
【００２２】
もう少し詳細にいうと、当業者には承知されるように、動的信号線は第１の段階の間にハイにプリチャージされ、それから、その後の第２の段階の間に評価される。多数のソースまたはゲートが一般的に提供され、動的信号をプルダウンすることができる。ソースがいずれもオンでない場合は動的信号はハイの状態のはずである。このときに、寄生結合が問題を引起こす可能性がある。ハイの状態であるべき、所与の動的信号線が、ローにプルされている２つの動的線によって包囲されると、電荷が包囲された動的線からプルアウトされ得る。このことはそれ自体で、おそらく包囲された動的線が事実上、そして誤って、ローにプルされ得る点まで、電流が包囲された動的線から流出するのを引起こす。
【００２３】
一般的に、この明細書および図１に提示された機構は動的信号線を静的信号線と互い違いにするという概念に基づく。当業者は承知されるように、動的バスの駆動およびラッチングを制御するのに十分な静的線が、しばしば動的バスに沿って経路付けられている。この発明の教示に従うと、任意の静的線は、それが動的バスと同時に変化するのでないかぎり、１つの動的線を別の動的線から分離するように配置してもよい。静的信号線が動的バスと同じタイミングで変化する場合は、それらが異なるタイミングで変化するように、わずかなアナログ遅延を静的信号またはバスのどちらかに加えることができる。
【００２４】
並行して送られる複数の静的および動的信号の場合、この発明の好ましい実施例は、ＤＹＮＡＭＩＣ１、ＳＴＡＴＩＣ１、ＤＹＮＡＭＩＣ２、ＳＴＡＴＩＣ２、ＤＹＮＡＭＩＣ３、ＳＴＡＴＩＣ３、となる。十分な静的信号がない場合、別の選択肢はＤＹＮＡＭＩＣ１、ＤＹＮＡＭＩＣ２、ＳＴＡＴＩＣ１、ＤＹＮＡＭＩＣ３、ＤＹＮＡＭＩＣ４、ＳＴＡＴＩＣ２と経路付けることになる。この選択肢は、効果的に、そして確実に、いずれの動的線も他の２つの動的線と同一平面上で隣接させないので、多くの場合、寄生キャパシタンスを、いかなる漏話の問題も取除くのに十分なほど減じるのに十分である。
【００２５】
図２を参照すると、図１で示された線１０、１２、１４の代替の、かつ、より詳細な図が示される。図２から図４の全図において、ＡＮＤゲート２００、２０２、２０４、２０６、２０８、および２０９は、示されるように信号を受入れ、これらのゲートはそれぞれ、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０の駆動トランジスタを駆動し、線はトランジスタ２８０および２７０のそれぞれの信号の反転信号で駆動される。図３の２つの静的信号タイプのゲーティングは、図で示されるとおりである。より具体的には、図２は動的信号線１０の詳細図であり、それは信号／φ１（反転を表わすバー記号に代えて／を用いている）が与えられる示されたような駆動トランジスタを使用し、その反転信号（φ１）は示されるように、ゲートに供給され、ここでは信号ｘ、ｙ、およびｚが、示されるように３つのゲートに供給される。図３の上部は、隣接する動的信号線１０、１４と異なるタイミングで変化する静的信号線１２の詳細図である。静的信号線タイプ１は、示されたゲートを通してｓ１と呼ばれる静的信号を受け、さらに下の信号線は、タイプ２と呼ばれる静的タイプ信号を受取ることが注目される。図４では信号φ１と信号ａ、ｂ、およびｃとを有するＡＮＤゲートが種々のトランジスタを駆動し、信号／φ１が、図２で示されるそれと類似の動的プルアップを提供するトランジスタを制御するように使用される。図３の下部は近接する静的信号線１０、１２の１つまたは両方と同じタイミングで変化する静的信号線１２の詳細図であり、したがって（従来の遅延素子１８で表わされる）アナログ遅延は線１２に含まれる。最後に、図４は図２と同様に、動的信号線（ただし線１０ではなく１４）の詳細図である。
【００２６】
図２および図４に示される動的線１０および１４の構造および動作は当業者によって十分に理解されるはずであるが、ここで、図３に示される静的線１２について、さらにいくつか見ておくことが適当であろう。一般的に静的線は何らかのソースによって常にホットに駆動されている。しかしながら、静的線は異なるタイミングで変化することが可能である。たとえば、図３で、上側に示される静的線はプリチャージ段階の間に変化するタイプの静的線である。このタイプの静的線はこの発明の実施例において好ましいタイプである。図３で、下側に示される静的線は評価段階の間に変化するタイプの静的線である。このタイプの静的線は近接する動的線と同じタイミングで変化する可能性がある。したがって、静的信号線における任意の変化を、近接する動的信号線における任意の変化の後のタイミングに遅延させるために、要素１８がその線に含まれる。
【００２７】
図５を参照すると、この発明のシミュレートされた回路が示される。図５において、図で示されたように、線ＸＩＣＳＰ１、ＸＩＣＳＰ２、およびＸＩＣＳＰ３は動的線である。これらの動的線の出力は、示されたようにゲートに到達し、それは図の右手に示される結果として生じる装置で使用され、それはＸＬＡＴＤＲ信号とＬＡＴＤＲ信号とからなり、出力はさらに、多数のゲートを含み、信号ＸＤＡＴ１からＸＤＡＴ３までを生じさせる回路ＡＡから出力される。図６および図７は、回路内の時間に対する電圧の変化を示すという限りにおいて図５に関連する。種々の経過（legends）が、実線、点線、および破線によって示され、図５で作られた信号に関連する。図７は動的線間で３．５ミクロンの線間距離を使用する。図６は従来の１．５ミクロンの線間距離を示す。図６および図７の両方において、問題となる電圧は２つの他の動的線によって包囲される動的線の電圧レベルである。図６は３つの動的線が隣接する状態を効果的にシミュレートする。図７は、より大きな距離をとって、静的線が中央の動的線と２つの外側の動的線との間に配置されるのを効果的にシミュレートする。図６は、寄生キャパシタンスはＸＩＣＳＰを（参照番号２０によって一般的に指定される点で）ローにし得ることを示す。図７は、反対に、寄生キャパシタンスはＸＩＣＳＰでプルダウンするが、ＸＩＣＳＰはローにならないことを示す。この「成功」は動的線間のより大きな距離のためであり、その大きな距離はこの発明の教示を用いると容易に達成され得る。
【００２８】
上記の議論は、同一の層（つまり基板表面に平行な単一の表面）に経路付けられる線に焦点をあてたが、この教示は多重層における線間のキャパシタンスが原因でおこる漏話の問題を解決するために利用し得ることを、当業者は理解し、認識するはずである。事実、この発明の発明者は、現在の傾向と思われる、製造される金属層の数の増加につれ、多重層における線間のキャパシタンスが原因で発生する漏話はより問題となるであろうと、予想している。
【００２９】
明らかに、上記の教示を考慮すると、数多くの修正および変化が可能である。したがって、前掲の特許請求の範囲内で、この発明はこの明細書中に特定的に記述される以外の形で実施され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の教示に従う信号線経路付け機構の断面図である。
【図２】動的線Ａを示す図である。
【図３】静的線Ｂを示す図である。
【図４】動的線Ｃを示す図である。
【図５】本発明の実施例に使用され得るパラメータを入手するために使用される回路の詳細図である。
【図６】図５の回路における、動的線間の不十分な距離が原因である、シミュレートされた失敗を示す図である。
【図７】図５の回路における、その動的線が十分に離れて間隔をとったことによる、シミュレートされた正確な動作を示す図である。
【符号の説明】
１０  動的信号線
１２  静的信号線
１４  動的信号線
１６  基板
１８  遅延素子
【図１】
0003774243.tif 000002
【図２】
0003774243.tif 000003
【図３】
0003774243.tif 000004
【図４】
0003774243.tif 000005
【図５】
0003774243.tif 000006
【図６】
0003774243.tif 000007
【図７】
0003774243.tif 000008