JP3192220B2 - Circuit module redundancy architecture - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、全ウエハ上に全てが集
積化された複数個の半導体回路モジュールを有するウエ
ハスケール集積半導体装置及びウエハの製造に関するも
のであって、更に詳細には、高性能でウエハスケール集
積回路を経済的に実現することを可能としたアーキテク
チャ及び方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer-scale integrated semiconductor device having a plurality of semiconductor circuit modules all integrated on an entire wafer and to the manufacture of a wafer. The present invention relates to an architecture and a method enabling economical realization of a wafer-scale integrated circuit with high performance.
【0002】更に詳細には、本発明は、(1)新規なコ
ンフィギャラブル(形態特定可能)相互接続アーキテク
チャと、(2)新規な高速並列ウエハ上バスシステム
と、(3)簡単なプローブを使用してテスト及びコンフ
ィギュレーション(形態特定)を可能とする独特のレイ
アウトと、(4)各回路モジュールに対し独特のアドレ
スを確立する特別のコーディング方法と、(5)新規な
電源スイッチと、(6)ウエハ全体又はウエハ一部回路
を構成する独特のアルゴリズムとを具備するウエハスケ
ール集積システム技術に関するものである。More specifically, the present invention provides a new configurable interconnect architecture, (2) a new high-speed parallel on-wafer bus system, and (3) a simple probe. (4) a special coding method to establish a unique address for each circuit module, (5) a novel power switch, 6) The present invention relates to a wafer-scale integrated system technology having a unique algorithm for forming a circuit of a whole wafer or a part of a wafer.
【0003】[0003]
【従来の技術】集積回路の製造において、例えばメモリ
セルなどのような複数個の同一の回路をウエハ上に同時
的に製造する。次いで、該ウエハをスクライブラインに
沿って複数個のダイ又はチップに分割しそれらを別々に
テストし且つパッケージ化させる。典型的に、与えられ
たウエハからの歩留りは100%未満である。なぜなら
ば、これらのチップのうちの多くのものが廃棄されるか
らである。スクライブライン及びボンディングパッド用
にかなりの面積が必要とされるので、ウエハ表面積は経
済的に使用されていない。個別的なチップのパッケージ
ングに関連するコストは、終端製品の全コストのかなり
の部分を占めており、且つパッケージ化したチップの
「フットプリント」はチップ自身よりもかなり大きなも
のである。更に、集積化のレベルが増加すると、更に大
型のチップを製造することは、同一の欠陥密度である場
合には、より低い歩留りとなる。従来技術において、物
理的にチップを分離することなしに、動作不能な回路を
バイパスしながらウエハ上の有用な即ち動作可能な回路
を使用するために多くの試みがなされている。例えば、
N. MacDonald et al.著「200M
bウエハメモリ(200Mb Wafer Memor
y)」、IEEE 1989 ISSCCテクニカル・
ダイジェスト、pp.240−241の文献、P.J.
Cavillet al.著「ウエハスケール集積化
(Wafer−scale Integratio
n)」、マイクロエレクトロニクス・マニファクチャリ
ング・テクノロジー、pp.55−59、1991年5
月、米国特許第4,007,452号、発明者M.E.
Hoff, Jr.、発明の名称「ウエハスケール集
積化システム(Wafer Scale Integr
ation System)」、米国特許第4,03
8,648号,発明者G.D. Chesley、発明
の名称「ウエハスケール集積化を達成するための自己形
態特定可能回路構成体(Self−Configura
ble Circuit Structure for
Achieving Wafer Scale In
tegration)」などの文献を参照するとよい。
真実のウエハスケール集積化の高回路密度及び高速性能
を近似することの可能な別のマルチチップモジュールア
プローチも公知である。例えば、米国特許第4,86
6,501号、発明の名称「ウエハスケール集積化(W
afer Scale Integration)」、
米国特許第4,884,122号及び第4,937,2
03号、発明の名称「着脱可能なオーバーレイ層を使用
した集積回路チップ及び電子回路をテストするための方
法及び形態(Method and Configur
ation for Testing Electro
nic Circuits and Integrat
ed Circuit Chips Using a
RemovableOverlay Layer)」、
米国特許第4,907,062号、発明の名称「集積回
路チップを具備する相互接続型マルチチップから構成さ
れた半導体ウエハスケール集積化装置(Semicon
ductor Wafer−Scale Integr
ated Device Comtpsed of I
nterconnected Multiple Ch
ips Each Having an Integr
ation Circuit Chip)」などの文献
を参照するとよい。しかしながら、これらのアプローチ
は、歩留り及びコストの問題に対処するものではなく且
つ非常に高価なものである。2. Description of the Related Art In the manufacture of integrated circuits, a plurality of identical circuits such as memory cells are simultaneously manufactured on a wafer. The wafer is then split into multiple dies or chips along scribe lines, which are separately tested and packaged. Typically, yield from a given wafer is less than 100%. This is because many of these chips are discarded. Wafer surface area is not used economically because significant area is required for scribe lines and bonding pads. The costs associated with packaging individual chips represent a significant portion of the total cost of a termination product, and the "footprint" of a packaged chip is much larger than the chip itself. In addition, as the level of integration increases, manufacturing larger chips results in lower yields for the same defect density. In the prior art, many attempts have been made to use useful or operable circuitry on a wafer without physically separating the chips and bypassing the inoperative circuitry. For example,
N. MacDonald et al. "200M
b Wafer Memory (200Mb Wafer Memory)
y) ", IEEE 1989 ISSCC Technical
Digest, pp. References 240-241; J.
Cabillet al. "Wafer-scale integration (Wafer-scale Integration)"
n), "Microelectronics Manufacturing Technology, pp. 55-59, 1991 5
Moon, U.S. Pat. No. 4,007,452; E. FIG.
Hoff, Jr. , Title of invention "Wafer Scale Integrated System (Wafer Scale Integra)
ation System) ", US Patent No. 4,033.
8,648, Inventor G. D. Chesley, entitled "Self-Configurable Circuit Construct for Achieving Wafer-Scale Integration (Self-Configura)
ble Circuit Structure for
Achieving Wafer Scale In
reference).
Other multi-chip module approaches that can approximate the high circuit density and high speed performance of true wafer-scale integration are also known. For example, U.S. Pat.
No. 6,501, title of invention "Wafer Scale Integration (W
afer Scale Integration) ",
U.S. Patent Nos. 4,884,122 and 4,937,2
No. 03, entitled "Method and Configuration for Testing Integrated Circuit Chips and Electronic Circuits Using Removable Overlay Layers (Method and Configurator)"
ation for Testing Electro
nic Circuits and Integrat
ed Circuit Chips Using a
RemovableOverlay Layer) ",
U.S. Pat. No. 4,907,062 entitled "Semiconductor Wafer Scale Integrated Device (Semicon) Consisting of Interconnected Multichips with Integrated Circuit Chips
ductor Wafer-Scale Integra
added Device Committed of I
nterconnected Multiple Ch
ips Each Having an Integr
ation Circuit Chip). However, these approaches do not address yield and cost issues and are very expensive.
【0004】一般的に、一つ又はそれ以上の随意的な接
続を使用することにより、ウエハ上の動作可能な回路又
は装置は動作不能の装置から電気的に分離される。これ
らの随意的な接続は、マスク、ヒューズ又は可溶性リン
クを使用して形成することが可能である。例えば、この
点に関して、米国特許第3,835,530号及び第
3,810,301号を参照するとよい。相対的接続方
法と共に動作可能なモジュールをアドレスし且つ動作さ
せるために特別直列識別バス及び回路が開発されてい
る。このアプローチは、ほとんどのその他の従来のアプ
ローチと同じく、バスそれ自身及びそれと関連するイン
クリメントされた回路は欠陥を有しないものであると仮
定している。しかしながら、実際には、バスがウエハ全
体を介して延在する場合、ウエハ全体を使いものとなら
なくさせるような少なくとも一つの欠陥が存在するかな
りの蓋然性が存在している。同様に、開放回路又は短絡
回路の何れかの形態でのパワー分布バスにおける欠陥
は、ウエハ全体を使いものとならなくさせるか又はその
かなりの部分を使いものとならないものとさせる。例え
ば、H. Stopper著「ウエハスケール集積化
(Wafer−ScaleIntegratio
n)」、pp.354−364、エレクトロニック・マ
テリアル・ハンドブック、ASM1989の文献を参照
するとよい。欠陥及びそれがバスに与える影響を最小と
させるために、一つの最近のアプローチ(上述したMa
cDonaldの文献)では、バス内のワイヤ数を最小
とさせることに依存しており且つウエハを介して螺旋状
の直列的な態様でバスの経路付けを行なっている。これ
は、欠陥の影響をバス自身に閉込める利点を有してい
る。しかしながら、その直列的な性質は、著しく性能を
制限している。なぜならば、何れかのモジュールからの
データも外側へ到達するためにはその螺旋状の経路を介
して伝搬せねばならないからである。Generally, by using one or more optional connections, operable circuits or devices on a wafer are electrically isolated from inoperable devices. These optional connections can be made using masks, fuses or fusible links. See, for example, U.S. Pat. Nos. 3,835,530 and 3,810,301 in this regard. Special serial identification buses and circuits have been developed to address and operate modules operable with relative connection methods. This approach, like most other conventional approaches, assumes that the bus itself and its associated incremented circuits are defect-free. However, in practice, if the bus extends through the entire wafer, there is considerable probability that there will be at least one defect that renders the entire wafer useless. Similarly, defects in the power distribution bus, either in the form of an open circuit or a short circuit, render the entire wafer useless or render a significant portion of it useless. For example, H. Stopper, "Wafer-Scale Integration (Wafer-Scale Integration)"
n)], pp. 354-364, Electronic Materials Handbook, ASM 1989. To minimize defects and their impact on the bus, one recent approach (Ma
cDonald) relies on minimizing the number of wires in the bus and routes the bus in a spiral serial fashion through the wafer. This has the advantage of confining the effects of the defect to the bus itself. However, its serial nature has severely limited performance. This is because data from any module must propagate through the spiral path in order to reach the outside.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数個
の回路モジュールがウエハ上に形成されており、複数個
のブロックにグループ化され且つ矩形状の格子形態に配
列されている。冗長性が内蔵されており信号線と電力線
とを具備する相互接続回路網が各ブロックを取囲んでい
る。相互接続回路網の各セグメント及び各モジュールの
両方をテストし、次いで該相互接続回路網の欠陥のない
セグメントは、可溶性リンクにより使用可能な回路モジ
ュールへ一体的に接続される。According to the present invention, a plurality of circuit modules are formed on a wafer, grouped into a plurality of blocks, and arranged in a rectangular grid. An interconnect network with built-in redundancy and with signal and power lines surrounds each block. Each segment and each module of the interconnect network is tested, and then the fault free segments of the interconnect network are integrally connected to available circuit modules by fusible links.
【0006】従って、本発明は、以下の如き特徴を有す
るウエハスケール集積化装置を提供している。Accordingly, the present invention provides a wafer scale integration device having the following features.
【0007】(1)非常に高い歩留りで高速の並列バス
アーキテクチャをサポートする高度に冗長性を有しコン
フィギャラブル(形態特定可能)でありセグメント化さ
れた相互接続回路網を提供している。(1) It provides a highly redundant, configurable and segmented interconnection network that supports very high yield and high speed parallel bus architectures.
【0008】(2)電源線の欠陥に起因する歩留り損失
を最小としたコンフィギャラブル即ち形態特定可能であ
りセグメント化された電源回路網を提供している。(2) To provide a configurable or form-identifiable segmented power supply network that minimizes yield loss due to power supply line defects.
【0009】(3)低電力散逸で欠陥性モジュールを分
離させる回路モジュール内に存在する特別電源スイッチ
回路を提供している。(3) To provide a special power switch circuit present in a circuit module for separating defective modules with low power dissipation.
【0010】(4)特別のトランシーバ及びリピータ回
路を具備する高速並列バスアーキテクチャを提供してい
る。(4) Provides a high-speed parallel bus architecture with special transceiver and repeater circuits.
【0011】(5)回路モジュールに対し独特のアドレ
スを確立する特別コーディングシーケンスを提供してい
る。(5) Provides a special coding sequence to establish a unique address for the circuit module.
【0012】(6)簡単なプローブ(探査)動作及びコ
ンフィギュレーション(形態特定)を可能とする特別レ
イアウト構成を提供している。(6) A special layout configuration is provided which enables simple probe operation and configuration (specification of form).
【0013】(7)ウエハ全体又はウエハ一部の何れか
で形態を特定することの可能な特別コンフィギュレーシ
ョン(形態特定)アルゴリズムを提供している。(7) A special configuration (form specification) algorithm capable of specifying a form in either the whole wafer or a part of the wafer is provided.
【0014】これらの特徴の組合わせにより、一つ又は
それ以上のタイプの回路モジュールを有する全体的又は
部分的なモノリシックウエハの何れかで高性能、低パワ
ー、高集積度の半導体装置を経済的に実現することを可
能としている。The combination of these features makes it economical to provide high performance, low power, highly integrated semiconductor devices on either a full or partial monolithic wafer having one or more types of circuit modules. It is possible to realize it.
【0015】本発明の一実施例においては、セグメント
化した相互接続及びパワー分布回路網を有しており、そ
れは、高度に欠陥許容性があり、且つコンフィギュレー
ション即ち形態が特定されると、ウエハ又はその一部の
上の全ての動作可能な回路モジュールへ接続する高速並
列バスシステムを確立する。各回路モジュールは、メモ
リ回路(DRAM、SRAM、EPROM、EEPRO
M、フラッシュEPROM又はその他のタイプのメモ
リ)、論理回路(マイクロプロセサ、マイクロコントロ
ーラ、浮動点プロセサ、DSPプロセサ又はその他のコ
プロセサ、プログラムロジック、フィールドプログラマ
ブルゲートアレイ、グルーロジック又はその他のタイプ
のロジック)又はメモリ及び論理回路の結合とさせるこ
とが可能である。In one embodiment of the present invention, there is a segmented interconnect and power distribution network, which is highly fault tolerant and, once the configuration is specified, the wafer Or establish a high-speed parallel bus system that connects to all operable circuit modules on some of them. Each circuit module includes a memory circuit (DRAM, SRAM, EPROM, EEPROM)
M, flash EPROM or other type of memory), logic circuit (microprocessor, microcontroller, floating point processor, DSP processor or other coprocessor, program logic, field programmable gate array, glue logic or other type of logic) or It is possible to combine a memory and a logic circuit.
【0016】ウエハスケール又は部分的ウエハ又は大型
ダイ寸法集積回路の場合、上述した如き欠陥管理乃至は
冗長性回路は、妥当な且つ高い歩留り及び低コストを確
保する上でより重要なパラメータのうちの一つである。
上述した技術は、従来の冗長回路の制限を解消する効率
的な欠陥管理を有する非常に大型のチップに対する冗長
アーキテクチャ及び技術を提供している。In the case of wafer scale or partial wafer or large die size integrated circuits, defect management or redundancy circuits as described above are among the more important parameters to ensure reasonable and high yield and low cost. One.
The techniques described above provide redundant architectures and techniques for very large chips with efficient defect management that overcome the limitations of conventional redundant circuits.
【0017】本冗長アーキテクチャの一実施例は、特
に、中型のダイ寸法の集積回路(チップ寸法が2−3平
方インチ以下のもの)に対して特に好適である。この実
施例においては、チップが一つ又はそれ以上の回路ブロ
ックを有しており、各回路ブロックは複数個の回路モジ
ュールを有している。少なくとも一つの冗長回路モジュ
ールが回路ブロックのうちの一つに設けられており、そ
れは該回路ブロック内の一つにおける別の回路モジュー
ルと置換するために使用することが可能である。該冗長
回路モジュール及び該回路モジュールは、冗長回路モジ
ュールと置換させることが可能であり、各冗長回路モジ
ュールは、識別回路を有しており、その際に、これらの
回路モジュールのうちの各々がそれらの独特の識別コー
ド(それはアドレスの一部である)をこれらの回路モジ
ュールの各々へ送給されるアドレス信号とマッチングさ
せることにより選択することが可能である。One embodiment of the present redundancy architecture is particularly suitable for medium die size integrated circuits (chip sizes of 2-3 square inches or less). In this embodiment, the chip has one or more circuit blocks, and each circuit block has a plurality of circuit modules. At least one redundant circuit module is provided in one of the circuit blocks, which can be used to replace another circuit module in one of the circuit blocks. The redundant circuit module and the circuit module can be replaced with a redundant circuit module, wherein each redundant circuit module has an identification circuit, wherein each of these circuit modules is The unique identification code (which is part of the address) can be selected by matching the address signal sent to each of these circuit modules.
【0018】このメモリマップ型アドレス動作方法は、
効率的な回路モジュールの置換を可能とすることのない
従来の完全デコード型メモリ構成とは異なっており、且
つ面積及び性能上の犠牲を発生させる別個の直列識別バ
ス(米国特許第4,007,452号に代表される)を
使用する従来の方法とも異なっている。本冗長回路モジ
ュールは、ヒューズ、アンチヒューズ、EPROM、E
EPROM、フラッシュEPROMセル又はその他のプ
ログラム可能なスイッチを使用して実現することの可能
なプログラマブル即ち書込み可能な識別コードを有して
いる。該冗長回路モジュールにより置換させることの可
能な回路モジュールは、プリセットするか、デコードさ
れるか、又はプログラム可能な識別コードを有してお
り、それらは、更に、特定の回路モジュールが欠陥性で
あり且つ置換されるべき場合に活性化させることの可能
なディスエーブル(脱勢化)スイッチを有している。該
ディスエーブルスイッチは、ヒューズ、アンチヒュー
ズ、EPROM、EEPROM、フラッシュEPROM
セル又はその他のプログラム可能なスイッチを使用して
実現することが可能である。該冗長回路モジュール及び
これらのその他の回路モジュールは、より規則的な構成
に対して同一のものとさせることが可能である。又、従
来の方法又は高速バスの何れかを使用してアドレス、デ
ータ及び制御信号を分布させることが可能である。この
実施例は、典型的にチップ面積の約50%に過ぎないメ
モリアレイ面積内の欠陥に対する冗長性置換能力を提供
するに過ぎない従来の冗長性アーキテクチャと比較し
て、著しく改善されたチップ歩留りを与えるために効率
的な回路モジュールレベルの置換冗長性を与えることを
可能としている。This method of operating a memory-mapped type address
A separate serial identification bus (U.S. Pat. No. 4,007,404) is different from conventional fully decoded memory configurations that do not allow for efficient circuit module replacement, and creates area and performance penalties. No. 452). The redundant circuit module includes a fuse, an anti-fuse, an EPROM, an E
It has a programmable identification code that can be implemented using an EPROM, flash EPROM cell or other programmable switch. Circuit modules that can be replaced by the redundant circuit module have preset, decoded, or programmable identification codes that further indicate that certain circuit modules are defective. And has a disable switch that can be activated if it is to be replaced. The disable switch includes a fuse, an anti-fuse, an EPROM, an EEPROM, a flash EPROM.
It can be implemented using cells or other programmable switches. The redundant circuit modules and these other circuit modules can be identical for a more regular configuration. Also, it is possible to distribute the address, data and control signals using either conventional methods or a high speed bus. This embodiment provides significantly improved chip yield compared to conventional redundancy architectures which only provide redundancy replacement capability for defects in the memory array area which is typically only about 50% of the chip area. , It is possible to provide efficient circuit module level replacement redundancy.
【0019】[0019]
【実施例】図1は、各々が「M」として示された複数個
の回路チップモジュール16−1、16−2、...、
16−i、...、16−k及び各々が「T」として示
されたトランシーバ/リピータモジュール18−1、1
8−2、...、18−i、...、18−lをその表
面上に形成した半導体ウエハ12を示した概略平面図で
ある。モジュール16−1、16−2、...、16−
k及び18−1、...、18−lの周りに相互接続回
路網22が設けられており、それは電源及び信号バス
(不図示)を有している。各回路チップモジュール16
−iは、各々が「I」として示されており且つ相互接続
回路網22へ接続させることの可能な関連したモジュー
ル/バスインターフェースセクション24−1、24−
2、...、24−i、...、24−nを有してい
る。インターフェースセクション24−iは、更に、電
源スイッチ回路を有することが可能である。トランシー
バ/リピータモジュール18−i(Mとして示してあ
る)は、並列バスアーキテクチャの一部である回路を有
している。図1においては各々が同一であり且つ同じ寸
法のものとして示されているが、「M」として示された
回路チップモジュール16−iは、異なる寸法の一つ又
はそれ以上のタイプのモジュール(例えば、DRAMモ
ジュール、SRAMモジュール、MPRモジュール、又
はロジックモジュール)を有することが可能である。FIG. 1 shows a plurality of circuit chip modules 16-1, 16-2,. . . ,
16-i,. . . , 16-k and transceiver / repeater modules 18-1, 1 each indicated as "T"
8-2,. . . , 18-i,. . . , 18-1 on the surface thereof. FIG. Modules 16-1, 16-2,. . . , 16-
k and 18-1,. . . , 18-1 is provided with an interconnect network 22 having a power and signal bus (not shown). Each circuit chip module 16
-I are associated module / bus interface sections 24-1, 24-, each designated as "I" and capable of being connected to the interconnect network 22.
2,. . . , 24-i,. . . , 24-n. Interface section 24-i may further include a power switch circuit. Transceiver / repeater module 18-i (shown as M) has circuitry that is part of a parallel bus architecture. Although each is shown in FIG. 1 as being identical and of the same dimensions, the circuit chip modules 16-i, indicated as "M", may be one or more types of modules of different dimensions (e.g. , DRAM module, SRAM module, MPR module, or logic module).
【0020】図1において示した「T」として示したト
ランシーバ/リピータモジュール18−iの寸法及び位
置は概略的に示してあるに過ぎない。物理的には、トラ
ンシーバ/リピータモジュールの各々は、1個のクラス
タ内に位置させるか、又は相互接続回路網に沿って又は
その一部として分布させることが可能である。相互接続
回路網は、回路ブロックを部分的に又は完全に貫通する
か又はその周りを延在することが可能である。The dimensions and locations of the transceiver / repeater module 18-i, shown as "T" in FIG. 1, are only shown schematically. Physically, each of the transceiver / repeater modules can be located in one cluster or distributed along or as part of the interconnect network. The interconnect network may extend partially through or around the circuit block.
【0021】しかしながら、テストでの容易なプロービ
ング即ち探査及びコンフィギュレーション即ち形態特定
を可能とするために、モジュールブロック32−1、3
2−2、...、32−i、...、32−m(相互接
続回路網22により取囲まれたモジュール16−1、1
6−2、16−3、16−4、16−5、18−1から
なるクラスタ)間の主相互接続回路網22内に示した如
く規則的な格子状のパターンを有するレイアウト構成と
することが好適である。各モジュールブロック32−i
は、1個乃至100個のモジュール16−1、16−
2、...、16−i、...、18−1を有すること
が可能であり、且つ各ウエハは数個乃至数百個のモジュ
ールブロック32−1、...、32−mを有すること
が可能である。ウエハ12上の全てのモジュールは一体
的に接続させて単一の装置(ウエハ全体の装置)を形成
することが可能であるが、ウエハ12は、更に、予め定
めたスクライブライン(不図示)及び/又は相互接続バ
ス(不図示)に沿って小片に分割させ、1個又はそれ以
上の全体的な又は部分的なモジュールブロック32−
1、...、32−m(従って、ウエハの部分的な装
置)を有する装置を形成することが可能である。図1に
は示してないが、ウエハ全体又はウエハ一部の装置から
外部への接続は、ウエハの周辺部におけるボンディング
パッド又は相互接続回路網内のパッド、又はワイヤボン
ディング、TAB(テープ自動化ボンディング)又はそ
の他の配線手段を使用してトランシーバ/レシーバモジ
ュール(T)内のパッドを介してアクセスすることが可
能である。However, in order to enable easy probing and configuration in testing, the module blocks 32-1 and 3-2
2-2,. . . , 32-i,. . . , 32-m (modules 16-1, 1 surrounded by the interconnection network 22).
6-2, 16-3, 16-4, 16-5, 18-1) in a layout structure having a regular grid pattern as shown in the main interconnection network 22. Is preferred. Each module block 32-i
Are 1 to 100 modules 16-1, 16-
2,. . . , 16-i,. . . , 18-1 and each wafer has several to hundreds of module blocks 32-1,. . . , 32-m. While all modules on the wafer 12 can be connected together to form a single device (a device for the entire wafer), the wafer 12 may further include a predetermined scribe line (not shown) and And / or split into small pieces along an interconnect bus (not shown), one or more whole or partial module blocks 32-
1,. . . , 32-m (hence, a partial device of the wafer). Although not shown in FIG. 1, the connection of the whole wafer or a part of the wafer from the device to the outside is made by bonding pads or pads in an interconnection network at the peripheral portion of the wafer, or wire bonding, TAB (tape automation bonding). Or, it can be accessed via pads in the transceiver / receiver module (T) using other wiring means.
【0022】相互接続システム 図2aは、セグメント化した相互接続回路網22の詳細
と共に、図1のウエハ12の拡大した一部を示してい
る。各水平の相互接続セグメント22−Hは、VCCラ
インと、VSSラインと、各々がライン22−1、22
−2、...、22−i、...、22−pを有する複
数個の信号セグメント22Sとを有している。同様に、
各垂直の相互接続セグメント22−Vは、同様に、VC
Cラインと、VSSラインと、複数個の信号セグメント
22V−1、22V−2、...、22V−
i、...、22V−qとを有している。信号セグメン
ト22−1、...、22−P又は22V−
1、...、22V−qの数は、バスアーキテクチャに
より必要とされる信号数と、よりよいセグメント歩留り
のための付加的な冗長ワイヤの数との和である。垂直及
び水平の相互接続セグメントを設けることが可能であ
る。同一方向に走行する相互接続セグメントは、アンチ
ヒューズにより横方向接続点40−1、40−
2、...、40−i、...、40−rにおいて接続
させることが可能であり、そのアンチヒューズは、通常
開放状態であるが、レーザービーム、電気的パルス、又
はその他のエネルギ方法により短絡回路とさせることが
可能である。 Interconnect System FIG. 2a shows an enlarged portion of the wafer 12 of FIG. 1 with details of the segmented interconnect network 22. FIG. Each horizontal interconnect segment 22-H has a VCC line, a VSS line, and lines 22-1, 22-22, respectively.
-2,. . . , 22-i,. . . , 22-p. Similarly,
Each vertical interconnect segment 22-V also has a VC
C line, VSS line, and a plurality of signal segments 22V-1, 22V-2,. . . , 22V-
i,. . . , 22V-q. The signal segments 22-1,. . . , 22-P or 22V-
1,. . . , 22V-q is the sum of the number of signals required by the bus architecture and the number of additional redundant wires for better segment yield. It is possible to provide vertical and horizontal interconnect segments. Interconnect segments running in the same direction are connected by antifuses to lateral connection points 40-1, 40-.
2,. . . , 40-i,. . . , 40-r, and the antifuse is normally open but can be short circuited by a laser beam, electrical pulse, or other energy method.
【0023】マルチ相互接続セグメントが、相互接続ジ
ャンクションボックス42において接続され、該ボック
ス内には、水平及び垂直方向の各々に沿って、単に一組
の横方向接続点44−1、44−2、...、44−
i、...、44−s及び40−1、40−
2、...、40−i、...、40−rが設けられて
いる。水平及び垂直セグメントの間には、信号セグメン
ト間にクロスオーバー接続点46−1、46−
2、...、46−i、...、46−tが設けられて
おり、一実施例においては、これらもアンチヒューズを
使用して構成されている。垂直相互接続点から信号セグ
メントと電源セグメントとの間のクロスオーバー接続点
46−1、...、46−tは、全体的に設けるもので
あっても又は部分的に設けるものであってもよい。この
ジャンクションボックス42の特定の構成は、任意の隣
接する配線セグメント間の欠陥(特に、短絡)に対し完
全に電気的なテストを行なうことを可能とし、その際に
効率的で且つ高歩留りの相互接続経路付け及び形態特定
を可能とする一方セグメント間の電気的分離を可能とす
るので、有用なものである。図2aに示した如く、各モ
ジュール16−iは、ハードワイヤード接続部とクロス
オーバー接続点との組合わせを有するモジュールインタ
ーフェースボックス48−iを介して相互接続セグメン
ト22−pへ接続させることが可能である。図2aの下
側の部分に示したものは、横方向接続点及びクロスオー
バー接続点の記号の説明を示している。Multi-interconnect segments are connected at an interconnect junction box 42, within which there is simply a set of lateral connection points 44-1, 44-2, along each of the horizontal and vertical directions. . . . , 44-
i,. . . , 44-s and 40-1, 40-
2,. . . , 40-i,. . . , 40-r. Between the horizontal and vertical segments, there are crossover connection points 46-1, 46- between signal segments.
2,. . . , 46-i,. . . , 46-t, which in one embodiment are also configured using antifuses. The crossover connection points 46-1,... Between the signal and power supply segments from the vertical interconnection point. . . , 46-t may be provided entirely or partially. This particular configuration of junction box 42 allows for a complete electrical test for defects (especially shorts) between any adjacent wiring segments, while providing efficient and high-yield interconnects. It is useful because it allows for electrical connection between segments while allowing connection routing and configuration identification. As shown in FIG. 2a, each module 16-i can be connected to an interconnect segment 22-p via a module interface box 48-i having a combination of hardwired connections and crossover connections. It is. The lower part of FIG. 2a shows the description of the symbols of the horizontal connection points and the crossover connection points.
【0024】図2bは、上述した相互接続セグメント2
2及びジャンクションボックス42−1、42−
2、...、42−4を使用したコンフィギュレーショ
ン即ち形態特定の一例を示している。この例において
は、セグメント22S当り4本のワイヤ22−1、22
−2、...、22−4を使用して2本のワイヤ(A及
びB)からなる信号バスを構成している。例えば22−
1などの欠陥ワイヤは「X」の記号が付けられており且
つ接続した(短絡した)接続点46−i、46−i+1
は黒丸の点で示してある。バス信号(A及びB)のシー
ケンス及び位置は関係がないことに注意すべきである。
なぜならば、それらは、モジュールインターフェースボ
ックス48−iを介して回路モジュール(不図示)の正
確な入力/出力ピンへ接続されるからである。一般的
に、相互接続セグメントを有効に構成するためには、相
互接続セグメント内の冗長信号セグメントの数が二つの
隣接する相互接続セグメントの欠陥セグメントの総数−
該隣接する相互接続セグメントの間にたまたま並べられ
た欠陥性セグメントの数以上のものとする。FIG. 2b illustrates the interconnection segment 2 described above.
2 and junction boxes 42-1 and 42-
2,. . . , 42-4 are shown. In this example, four wires 22-1, 22 per segment 22S are used.
-2,. . . , 22-4 to form a signal bus consisting of two wires (A and B). For example, 22-
Defective wires such as 1 are labeled "X" and are connected (short-circuited) connection points 46-i, 46-i + 1.
Are indicated by black dots. It should be noted that the sequence and position of the bus signals (A and B) are irrelevant.
Because they are connected to the correct input / output pins of a circuit module (not shown) via the module interface box 48-i. In general, to effectively configure an interconnect segment, the number of redundant signal segments in the interconnect segment must be equal to the total number of defective segments in two adjacent interconnect segments-
It should be equal to or greater than the number of defective segments that happen to be arranged between the adjacent interconnect segments.
【0025】図2cは、相互接続セグメント22V、2
2S及び回路モジュール16−i、16−i+1、16
−i+3、16−i+2のより詳細なレイアウトを示し
ている。3組のプローブパッドが示されており、即ち、
回路モジュール(Aとして示してある)に対するパッド
50−1、50−2、...、50−i、...、50
−u、水平相互接続セグメント(Bで示してある)に対
するパッド52−1、52−2、...、52−
i、...、52−w、及び垂直相互接続セグメント
(Cで示してある)に対するパッド54−1、54−
2、...、54−i、...、54−vである。部分
的相互接続ジャンクションボックス42−i及びモジュ
ールインターフェースボックス48−iも示してある。
各信号セグメント22V、22Sは、プローブパッド5
2−1、54−1など(B又はCの記号を付けたパッ
ド)から直接的にアクセスすることが可能である。電源
セグメントは図示していないが、それらは、同様に、プ
ローブパッド50−1、52−1、54−1などからア
クセスすることが可能である。この構成は、各ワイヤリ
ング(配線)セグメントがその全ての可能な隣接するワ
イヤ(配線)セグメントに関し短絡状態をテストするこ
とを可能とするので有用である。FIG. 2c illustrates interconnect segments 22V, 2V
2S and circuit modules 16-i, 16-i + 1, 16
14 shows more detailed layouts of −i + 3 and 16−i + 2. Three sets of probe pads are shown, ie:
Pads 50-1, 50-2,... For the circuit module (shown as A). . . , 50-i,. . . , 50
-U, pads 52-1, 52-2,... For horizontal interconnect segments (denoted by B). . . , 52-
i,. . . , 52-w, and pads 54-1 and 54- for vertical interconnect segments (denoted by C).
2,. . . , 54-i,. . . , 54-v. Partial interconnect junction boxes 42-i and module interface boxes 48-i are also shown.
Each signal segment 22V, 22S is connected to the probe pad 5
It is possible to directly access from 2-1 and 54-1 (pads marked with B or C). Power supply segments are not shown, but they can be similarly accessed from probe pads 50-1, 52-1, 54-1 and the like. This configuration is useful because it allows each wiring segment to test for a short circuit condition on all of its possible adjacent wire segments.
【0026】並列バスアーキテクチャにおいては、バス
信号線(電源も本質的に並列バスシステムである)にお
ける何らかのショート即ち短絡は、全ての装置を非機能
的なものとさせ、従ってショート即ち短絡は極めて破壊
的なものであり且つそれらの発生は最小とされねばなら
ない。プローブパッドの高度に規則的な配置、特に相互
接続セグメントに対するパッド52−1、52−w、及
び54−1、...、54−v(B及びCの記号を付し
てある)は、従来のプローブステーション上で従来のテ
ストプローブ又はプローブカードを使用して容易にアク
セスすることを可能としている。注意すべきことである
が、パッドグループA,B,Cを一つの列及び三つの行
の状態で図2cに示してあるが、それらは、実現される
特定の回路により必要とされるパッド数に依存して、一
つ乃至三つの列及び/又は一つ乃至三つの行を形成すべ
く配列させることが可能である。典型的なテスト及びコ
ンフィギュレーションの場合、第一プローブカード(不
図示)は、回路モジュール16−i、16−i+2、1
6−i+3及びトランシーバ/リピータモジュール16
−i+1をテストするために使用され、第二プローブカ
ード(不図示)は全ての相互接続セグメントをテストす
るために使用され、次いで、コンピュータが計算を行な
い且つルーチングマップを発生して動作可能な相互接続
及び電源回路網及び全ての動作可能なモジュールをセッ
トアップする。次いで、レーザービーム、電気的又はそ
の他のエネルギ手段を使用して、選択した接続点(アン
チヒューズ)のコンフィギュレーション即ち形態特定を
プログラム即ち書込みを行なう。In a parallel bus architecture, any short circuit in the bus signal lines (the power supply is also a parallel bus system in nature) renders all devices non-functional, so the short circuit is extremely destructive. And their occurrence must be minimized. The highly regular arrangement of the probe pads, especially the pads 52-1, 52-w, and 54-1,. . . , 54-v (labeled B and C) allow easy access using conventional test probes or probe cards on conventional probe stations. It should be noted that pad groups A, B, C are shown in FIG. 2c in one column and three rows, but they are the number of pads required by the particular circuit implemented. Can be arranged to form one to three columns and / or one to three rows. For a typical test and configuration, the first probe card (not shown) includes the circuit modules 16-i, 16-i + 2, 1
6-i + 3 and transceiver / repeater module 16
Used to test i + 1, a second probe card (not shown) used to test all interconnect segments, and then the computer performs calculations and generates an interconnect map operable. Set up the connection and power supply network and all operable modules. The configuration of the selected junction (antifuse) is then programmed using a laser beam, electrical or other energy means.
【0027】図2dは、図2bの横方向ジャンクション
ボックスの変形例を示しており、それは、隣のセグメン
ト22−1、22−2、...、22−pを直接的に又
は交差接続点47−1、47−2、...、47−xを
使用することにより異なった位置におけるセグメントへ
横方向に接続させることを可能としている。この横方向
ジャンクションボックスにおける全てのセグメントは、
コンフィギュレーション即ち形態特定の前に完全なテス
トを行なうことを可能とするためにプローブパッド(不
図示)へ接続させることが可能である。この場合、横方
向接続点44−1、44−2、...、44−rは、実
際に冗長なものであり且つ省くことが可能である(そこ
に開回路を残存させる)。FIG. 2d shows a variation of the lateral junction box of FIG. 2b, which comprises adjacent segments 22-1, 22-2,. . . , 22-p directly or at cross-connect points 47-1, 47-2,. . . , 47-x allows for lateral connections to segments at different locations. All segments in this horizontal junction box are
A connection can be made to a probe pad (not shown) to allow a complete test to be performed prior to configuration. In this case, the horizontal connection points 44-1, 44-2,. . . , 44-r are actually redundant and can be omitted (leaving an open circuit there).
【0028】交差接続点47−1、47−2、...、
47−xは完全に全て設けることが必要ではなく、レイ
アウトをより簡単化させることを可能とし及び/又は寄
生容量の減少を確保する。図2eは、その様な実施例の
一つを示しており、交差点47−1、47−
2、...、47−xは半分だけ設けられている。実際
に、各相互接続セグメント22−S内において、ワイヤ
セグメント22−1、22−2、...、22−pは、
二つ又はそれ以上のグループに分割させることが可能で
あり、従って各グループ内において、ワイヤリング即ち
配線状の柔軟性と寄生容量の減少との利益衡量に鑑み、
全部、半分又は部分的に設けることが可能である。繰返
しのコンフィギュレーション即ち形態特定を可能とし且
つ更に検知されなかった欠陥の影響を減少させるため
に、付加的なヒューズ(それらは、通常接続状態にある
が例えばレーザービームにより開放状態にプログラム即
ち書込むことが可能)を、信号セグメント及び/又は電
源セグメント内に設けることが可能である。The intersections 47-1, 47-2,. . . ,
47-x need not be completely provided, which allows for a simpler layout and / or ensures reduced parasitic capacitance. FIG. 2e shows one such embodiment, where intersections 47-1, 47-
2,. . . , 47-x are provided only in half. In fact, within each interconnect segment 22-S, the wire segments 22-1, 22-2,. . . , 22-p is
It is possible to divide into two or more groups, and therefore, within each group, in view of the balance between wiring flexibility and reduced parasitic capacitance,
It is possible to provide all, half or part. To allow for repeated configuration and further reduce the effects of undetected defects, additional fuses (which are normally connected but programmed to open by, for example, a laser beam) Can be provided in the signal segment and / or the power supply segment.
【0029】上述した二次元セグメント化相互接続シス
テムは高度に欠陥許容性のものである。どの様な短絡性
の欠陥も、別の冗長セグメントを使用することにより回
避することが可能である。全てのワイヤリング即ち配線
資源が不十分であるか又は特定のセグメントにおいて使
用することが不可能である場合には、そのセグメント
は、装置の残部に影響を与えることなしに最小の歩留り
損失で分離させることが可能である(従って、該セグメ
ントに取付けられているモジュールのみが失われる)。
該相互接続システムは、特に、開放欠陥に関し欠陥許容
性がある。なぜならば、何れの相互接続セグメントもそ
の両方の端部から到達することが可能だからである。セ
グメント化された態様で同様に配列されている電源回路
網も高度に欠陥許容性のものである。The two-dimensional segmented interconnect system described above is highly fault tolerant. Any short circuit defects can be avoided by using another redundant segment. If all wiring is inadequate or unavailable for use in a particular segment, that segment is separated with minimal yield loss without affecting the rest of the equipment. (Thus, only the modules attached to the segment are lost).
The interconnect system is defect tolerant, especially for open defects. This is because any interconnect segment can be reached from both ends. Power supply networks that are similarly arranged in a segmented manner are also highly fault tolerant.
【0030】図2fは、相互接続セグメント内の開放欠
陥をテストするためのテストトランジスタの構成乃至は
配列を示している。図示した如く、Nチャンネルトラン
ジスタ43−1、43−2、...、43−
k、...、43−tが、ワイヤ(配線)45−1、4
5−2、...、45−e、...、45−sの間で相
互接続セグメントの端部近傍に配置されており、それら
の共通ゲートはVSSへ結合されている。相互接続開放
欠陥テスト期間中、該トランジスタのゲートはターンオ
ンされ、その際にこれらのワイヤの端部を接続させる。
隣のワイヤ45−1、45−2のパッド間の不連続状態
をチェックすることにより開放欠陥を検知し且つ捜し出
すことが可能である。同様の構成は、Pチャンネルトラ
ンジスタ又はその他の活性装置を使用して実現すること
が可能である。FIG. 2f shows the arrangement or arrangement of test transistors for testing open defects in interconnect segments. As shown, the N-channel transistors 43-1, 43-2,. . . , 43-
k,. . . , 43-t are wires (wiring) 45-1, 4
5-2,. . . , 45-e,. . . , 45-s near the ends of the interconnect segments and their common gates are coupled to VSS. During the interconnect open defect test, the gate of the transistor is turned on, thereby connecting the ends of these wires.
Open defects can be detected and located by checking for discontinuities between pads of adjacent wires 45-1, 45-2. Similar configurations can be implemented using P-channel transistors or other active devices.
【0031】信号セグメントと並置して図2aに示した
電源回路網は、実際のレイアウトにおいては、信号セグ
メントから離れて配置させることが可能であり、且つ高
パワー散逸を有する回路においては、別の金属層又は複
数個の層の上に位置させることが可能である。The power supply network shown in FIG. 2a juxtaposed with the signal segments can be placed away from the signal segments in an actual layout and in circuits with high power dissipation, It can be located on a metal layer or a plurality of layers.
【0032】電源スイッチ回路 さらなる電源欠陥許容度は、電源線ショートを有する個
々のモジュールを分離することにより達成される。図3
aは、各回路モジュール内に存在する電源スイッチ58
の概略図を示している。VCCノード60及びVSSノ
ード62が、モジュール外部の関連する電源セグメント
へ接続しており、一方VCCMノード64及びVSSM
ノード66が該モジュールの内部電源へ接続されてい
る。接続点C1及びC2は通常開(アンチヒューズ)で
あり、且つR1及びR2は高い値の抵抗であり、それら
は、それぞれ、NチャンネルトランジスタN1及びPチ
ャンネルトランジスタP1のゲートをバイアスして各ト
ランジスタを完全にターンオンした状態に維持する。特
定のモジュール内にショート即ち短絡状態又は高いリー
ク電流が存在する場合には、トランジスタN1及びP1
は電流クランプとして作用し、該モジュール内に流れる
電流を制限し、且つコンフィギュレーション即ち形態特
定の期間中に、接続点C1及びC2は短絡回路状態にプ
ログラム即ち書込まれてトランジスタN1及びP1を遮
断状態とさせ且つ欠陥性モジュールを分離させることが
可能である。この回路は、従来の回路と異なっており且
つ従来の回路を改良したものである。この点に関して、
米国特許第4,855,613号、発明者M.Yama
da及びH. Miyamoto、発明の名称「改良し
たチップ電源接続構成を有するウエハスケール集積化半
導体装置(WaferScale Integrati
on Semiconductor Device H
aving Improved Chip Power
−SupplyConnection Arrange
ment)」の文献を参照するとよい。なぜならば、電
源スイッチ回路自身は、単に、それがディスエーブル即
ち脱勢状態(即ち、接続点C1及びC2が短絡状態)と
される場合に、パワー即ち電力を散逸させるに過ぎない
(R1及びR2を介して)。典型的なウエハスケール集
積化においては、モジュールの大多数は良好なものであ
り且つモジュールのうちの小さな部分のみが欠陥性であ
るに過ぎないので、この回路は従来の回路と比較して散
逸するパワーは著しく小さいものである。 Power Switch Circuit Additional power fault tolerance is achieved by isolating individual modules that have power line shorts. FIG.
a is a power switch 58 existing in each circuit module.
FIG. A VCC node 60 and a VSS node 62 connect to the associated power supply segment outside the module, while a VCCM node 64 and a VSSM node.
Node 66 is connected to the module's internal power supply. Nodes C1 and C2 are normally open (anti-fuse) and R1 and R2 are high value resistors, which bias the gates of N-channel transistor N1 and P-channel transistor P1, respectively, to turn on each transistor. Keep fully turned on. If there is a short circuit or a high leakage current in a particular module, the transistors N1 and P1
Acts as a current clamp, limits the current flowing in the module, and during configuration, the nodes C1 and C2 are programmed into a short circuit state to shut off the transistors N1 and P1 It is possible to bring the condition and to isolate the defective module. This circuit is different from the conventional circuit and is an improvement of the conventional circuit. In this regard,
U.S. Pat. No. 4,855,613; Yama
da and H .; Miyamoto, Title of Invention "Wafer Scale Integrated Semiconductor Device with Improved Chip Power Supply Connection Configuration (WaferScale Integrati)
on Semiconductor Device H
aving Improved Chip Power
-SupplyConnection Arrange
ment) ". Because the power switch circuit itself only dissipates power (R1 and R2) when it is disabled (i.e., nodes C1 and C2 are shorted). Through). In a typical wafer-scale integration, this circuit dissipates compared to conventional circuits because the majority of the modules are good and only a small portion of the modules are defective. The power is very small.
【0033】図3aはトランジスタN1及びP1の両方
を有するパワースイッチ回路を示しており、且つ2個
(VCC、VSS)又は3個(不図示の基板バックバイ
アスであるVBBを付加)電源を使用して回路内の電源
ショートを分離させることが可能である。装置内におい
て単に2個(VCC、VSS)の電源が使用されるに過
ぎない場合には、Nチャンネルトランジスタセット(N
1、C1、R1)又はPチャンネルトランジスタセット
(P1、C2、R2)のみを使用してより簡単な電源ス
イッチを実現することが可能である。更に、抵抗R1及
びR2の構成は、負荷要素へ接続する活性装置(例え
ば、トランジスタ)とするか又は簡単な抵抗要素とする
ことが可能である。FIG. 3a shows a power switch circuit having both transistors N1 and P1, and uses two (VCC, VSS) or three (plus VBB substrate back bias not shown) power supplies. It is possible to isolate the power supply short circuit in the circuit. If only two power supplies (VCC, VSS) are used in the device, an N-channel transistor set (N
1, C1, R1) or a P-channel transistor set (P1, C2, R2) alone can be used to implement a simpler power switch. Further, the configuration of resistors R1 and R2 can be an active device (eg, a transistor) that connects to a load element or a simple resistor element.
【0034】トランジスタN1及びP1の寸法が経済的
なものとするのに大きすぎる場合であるような高い供給
電流を消費する回路モジュールに対して、図3bにおい
てより簡単な直接接続方法が示されている。この場合、
接続点C3及びC4は、各々、それぞれ、プログラム即
ち書込みが行なわれた場合に低直列抵抗を与える、一つ
又はそれ以上の並列接続点70−1、70−
2、...、70−i、...、70−y及び72−
1、72−2、...、72−i、...、72−xと
することが可能である。注意すべきことであるが、欠陥
性モジュールがそれに対して接続されていない場合に
は、この電源回路網を介して流れるリーク電流は非常に
低いものである。該モジュールが2個(VCC、VS
S)の電源を使用するに過ぎない場合には、接続点C3
又はC4が必要であるに過ぎない。不図示の付加的なヒ
ューズ(それらは、通常短絡状態であり、プログラム即
ち書込みが行なわれた場合に開放状態となる)を、接続
点C3及び/又はC4と直列に設け、それを接続した後
に電源回路網から該モジュールを爾後的に取除くことが
可能である。一方、接続点C3及び/又はC4は、通常
短絡状態にあるプログラマブル即ち書込み可能なヒュー
ズを使用して実現することが可能である。For circuit modules consuming high supply currents, such as when the dimensions of transistors N1 and P1 are too large to be economical, a simpler direct connection method is shown in FIG. 3b. I have. in this case,
Nodes C3 and C4 each provide one or more parallel nodes 70-1, 70-, respectively, that provide a low series resistance when programmed.
2,. . . , 70-i,. . . , 70-y and 72-
1, 72-2,. . . , 72-i,. . . , 72-x. Note that if the defective module is not connected to it, the leakage current flowing through this power supply network will be very low. Two modules (VCC, VS
If only the power supply of S) is used, the connection point C3
Or only C4 is needed. Additional fuses (not shown), which are normally short-circuited and open when programmed, are provided in series with nodes C3 and / or C4 and, after connecting them, It is possible to subsequently remove the module from the power supply network. On the other hand, the connection points C3 and / or C4 can be realized using a programmable or writable fuse which is normally short-circuited.
【0035】バスアーキテクチャ及び回路 ヒエラルキ並列バスシステムの概略図を図4aに示して
ある。該バスは「並列的」であると言われる。なぜなら
ば、該バス上のデータは、別のモジュール16−i又は
モジュールグループにより受取られる前に、一つのモジ
ュール16−1又は一つのモジュールグループを介して
通過する必要性なしに、トランシーバ80−
1、...、80−i、...、80−a(Tの記号が
付けてある)及びリピータ82−1、...、82−
i、...、82−b(Rの記号が付けてある)を介し
て、全てのモジュール16−1、...、16−kに対
して同時的にブロードキャストさせ且つ該モジュールに
より同時的に受信することが可能だからである。この特
徴は高速動作に対して非常に有用であり且つ従来の構成
と異なっている。しかしながら、バス上でのデータ送信
及び受信は、並列的(データが一度に幾つかのワイヤ上
で送給される)、又は直列的(データがあるタイミング
基準で逐次的な態様で送給される)又はそれらの両方の
組合わせとすることが可能である。このモジュール間及
びモジュールと外界との間の通信モードは、ブロードキ
ャスティング(同報通信)、1対1、又は1対選択した
グループのモードとすることが可能である。三つのレベ
ルのバスヒエラルキを示してあり、その場合、BUS0
がバスコントローラ86から外界へ通信を行ない(Cの
記号が付けてある)、BUS1はバスコントローラ86
とトランシーバ80−1、...、80−aとの間で通
信を行ない(Tの記号が付けてある)且つ最大の性能の
ために該信号をバッファするためにリピータ82−
1、...、82−b(Rの記号が付けてある)を有す
ることが可能であり、BUS2はトランシーバ80−
1、...、80−aとモジュール16−1、...、
16−k(Mの記号が付けてある)との間の通信を行な
う。各トランシーバ80−2は複数個の回路モジュール
16−i+1、16−i+1を駆動し且つ各コントロー
ラ86は複数個のトランシーバ及び/又はリピータを駆
動する。バスコントローラ86は、ウエハ上に位置させ
るか、又はウエハ外部のチップ上に位置させることが可
能である。幾つかのウエハ装置及び/又はウエハ一部の
装置をBUS0又はBUS1において並列的に接続させ
て、より大きなシステム又は特別条件(例えば非常に高
速な動作)を有するシステムを形成することが可能であ
る。A schematic diagram of the bus architecture and circuit hierarchy parallel bus system is shown in FIG. 4a. The bus is said to be "parallel." Because the data on the bus is not required to pass through one module 16-1 or one module group before being received by another module 16-i or module group, the transceiver 80-i
1,. . . , 80-i,. . . , 80-a (marked with T) and repeaters 82-1,. . . , 82-
i,. . . , 82-b (labeled R), all modules 16-1,. . . , 16-k can be broadcasted simultaneously and received simultaneously by the module. This feature is very useful for high-speed operation and differs from the conventional configuration. However, data transmission and reception on the bus can be performed in a parallel (data is transmitted on several wires at a time) or serial (data is transmitted in a sequential manner on a timing basis). ) Or a combination of both. The communication mode between the modules and between the module and the outside world can be a mode of broadcasting (broadcast), one-to-one, or one-to-one selected group. Three levels of bass hierarchy are shown, in which case BUS0
Communicates from the bus controller 86 to the outside world (marked with C), and BUS1
And transceivers 80-1,. . . , 80-a (marked with a T) and a repeater 82-a for buffering the signal for maximum performance.
1,. . . , 82-b (labeled R), and BUS2 is the transceiver 80-b.
1,. . . , 80-a and modules 16-1,. . . ,
16-k (marked with M). Each transceiver 80-2 drives a plurality of circuit modules 16-i + 1, 16-i + 1 and each controller 86 drives a plurality of transceivers and / or repeaters. The bus controller 86 can be located on the wafer or on a chip outside the wafer. Several wafer devices and / or some wafer devices can be connected in parallel at BUS0 or BUS1 to form larger systems or systems with special requirements (eg, very fast operation). .
【0036】一方、幾つかのウエハ装置及び/又は部分
的ウエハ装置をBUS1において直列接続してより大き
なシステムを形成することが可能であり、その場合に
は、第二装置を、コントローラへ接続する代わりに、リ
ピータ(例えば、図4aに示した82−b)を介して第
一装置のBUS1の分岐部へ接続させる。On the other hand, several wafer devices and / or partial wafer devices can be connected in series in BUS1 to form a larger system, in which case the second device is connected to a controller. Instead, it is connected to the branch of BUS1 of the first device via a repeater (for example, 82-b shown in FIG. 4a).
【0037】より小型のシステム又はスピードがそれ程
問題ではないシステムの場合には、リピータを省略する
ことが可能である。一般的に、BUS0は、外部回路と
通信するために多様な異なった幅、フォーマット及びプ
ロトコルを有することが可能であり、且つBUS1及び
BUS2は、通常、同数のワイヤ及び信号定義を有して
いるが、異なった駆動特性及び電圧スイング(振れ)を
有することが可能である。簡単なウエハスケールシステ
ムにおいては、BUS1及びBUS2を同一のものとす
ることが可能であり、且つトランシーバ(T)は、リピ
ータ(R)が存在する場合に、それと正確に同じもので
ある。更に、バスヒエラルキの両方のレベル(BUS1
及びBUS2)は、好適には、最大のコンフィギュレー
ション(形態特定)の柔軟性を与えるために、図2a乃
至2cに示した如く同一のセグメント化した規則的な相
互接続回路網で実現される。For smaller systems or systems where speed is less of a concern, the repeater can be omitted. In general, BUS0 can have a variety of different widths, formats and protocols to communicate with external circuits, and BUS1 and BUS2 typically have the same number of wires and signal definitions. Can have different drive characteristics and voltage swings. In a simple wafer scale system, BUS1 and BUS2 can be the same, and the transceiver (T) is exactly the same, if a repeater (R) is present. In addition, both levels of the bass hierarchy (BUS1
And BUS2) are preferably implemented with the same segmented regular interconnect network as shown in FIGS. 2a-2c to provide maximum configuration flexibility.
【0038】図4bは、並列バスを実現する場合の電気
的仕様を示している。BUS1及びBUS2の両方は、
バス信号の大多数を共用しており、CTLはBUS1に
よってのみ使用される。CTL、RCK、WCRは単一
方向信号であり、且つD0−D7及びPAは双方向信号
である。この構成は9個のデータ信号を使用している
が、その他の任意の数のデータ線(例えば、1乃至6
4)を使用することが可能である。二つ(三つ)の単一
方向信号(RCR、WCK、CTL)は主制御及びタイ
ミング線であり、それらはバス上の通信を支配する。二
つの主タイミング基準信号はRCK(受信クロック)及
びWCR(書込みクロック)である。WCKはコントロ
ーラから発生し且つコントローラから回路モジュールへ
送給されるデータ又はコマンドに対する同期クロックと
して作用する。RCKは活性回路モジュールから発生し
且つ回路モジュールからコントローラへ送給されるデー
タ又はコマンドに対する同期クロックとして作用する。
この独特の自己同期型同期データ送信モード(発生源同
期転送モードとも呼ばれる)は、非常に高い帯域幅デー
タ通信(ウエハスケール集積化環境において500MH
zを超える動作)に対して有用である。なぜならば、そ
れはデータと同期クロックとの間のタイミングの歪を最
小とし、従って均一なウエハ環境において物理的に可能
な最大のクロック及びデータレートを可能とするからで
ある。一組のデータ転送のみが同時的に許容されるコン
フィギュレーション即ち特定の形態において、自己同期
型発生源同期転送モードの動作及び利点を維持しなが
ら、RCK及びWCKは1本の双方向ラインを共用して
実現することが可能である。FIG. 4B shows the electrical specifications for implementing a parallel bus. Both BUS1 and BUS2 are
The majority of the bus signals are shared, and CTL is used only by BUS1. CTL, RCK, WCR are unidirectional signals, and D0-D7 and PA are bidirectional signals. This configuration uses nine data signals, but any other number of data lines (eg, 1-6)
4) can be used. Two (three) unidirectional signals (RCR, WCK, CTL) are the main control and timing lines, which govern communication on the bus. The two main timing reference signals are RCK (receive clock) and WCR (write clock). WCK acts as a synchronization clock for data or commands generated from the controller and sent from the controller to the circuit module. RCK acts as a synchronous clock for data or commands generated from the active circuit module and sent from the circuit module to the controller.
This unique self-synchronous synchronous data transmission mode (also referred to as source-synchronous transfer mode) provides very high bandwidth data communication (500 MHZ in a wafer scale integrated environment).
z). This is because it minimizes the timing distortion between the data and the synchronization clock, and thus allows for the highest clock and data rates physically possible in a uniform wafer environment. RCK and WCK share one bidirectional line while maintaining the operation and benefits of a self-synchronous source-synchronous transfer mode in configurations where only one set of data transfers is allowed at a time. It is possible to realize.
【0039】図4eはBUS1及びBUS2上の信号の
別の実施例を示している。双方向データラインの他に、
1本の双方向クロック線(CLK)、1本の単一方向制
御線(CTL)、及び2本のオプションの制御線(CT
L1:双方向、CTL2:単一方向)が設けられてい
る。このタイミング方法は、更に、基準信号に対し最小
数のワイヤを使用しており、その際に相互接続システム
におけるオーバーヘッドを最小としている。一般的に、
相互接続回路網からの歩留り損失を最小とするために、
バスの幅(導体の数)は、可及的に低いものとすること
が必要であり、一方性能の観点からは、バスの幅が広け
れば広いほど、バスの処理能力はより大きくなる。従っ
て、データ幅の選択は、コストと性能との間の最適な利
益衡量に依存する。FIG. 4e shows another embodiment of the signals on BUS1 and BUS2. In addition to bidirectional data lines,
One bidirectional clock line (CLK), one unidirectional control line (CTL), and two optional control lines (CT
L1: bidirectional, CTL2: single direction). This timing method also uses a minimum number of wires for the reference signal, while minimizing overhead in the interconnect system. Typically,
To minimize the yield loss from the interconnect network,
The bus width (the number of conductors) needs to be as low as possible, while from a performance standpoint, the wider the bus width, the greater the bus throughput. Thus, the choice of data width depends on the optimal balance between cost and performance.
【0040】図4b及び4eにおけるデータワイヤはワ
イヤ数を最小とするために全て双方向のものとして示し
てあるが、それらのうちの幾つかは、データ転送モード
専用とした何れかの方向に単一方向のものとして構成す
るか又はマルチポート動作を可能とすべく構成すること
が可能である。Although the data wires in FIGS. 4b and 4e are all shown as bidirectional to minimize the number of wires, some of them may be single in either direction dedicated to the data transfer mode. It can be configured as one-way or configured to allow multi-port operation.
【0041】図4cはヒエラルキバスアーキテクチャの
変形例を示しており、その場合、トランシーバ80−
1、80−2、...、80−a及びリピータ(不図
示)は同一であり且つバスBUS1及びBUS2はモジ
ュール及び/又はトランシーバを接続する上で差異はな
い。この構成は、ウエハスケール装置を相互接続し且つ
形態を特定する上でより大きな柔軟性を与え、尚且つほ
ぼ最適な性能を維持する。図4dは図4cに示したアー
キテクチャを使用したウエハスケール装置12上の相互
接続ルーチング(経路決定)の例を示している。注意す
べきであるが、例えば16−1,16−2などの全ての
良好なモジュールはバスへ接続されており、モジュール
とチップI/Oポート90との間に3個を超えた数のト
ランシーバ80−1、80−2、80−3が存在するこ
とはない。「X」は例えば16−iなどの欠陥モジュー
ルを示している。FIG. 4c shows a variation of the hierarchical bus architecture, in which transceiver 80-
1, 80-2,. . . , 80-a and the repeater (not shown) are the same, and buses BUS1 and BUS2 make no difference in connecting modules and / or transceivers. This configuration provides greater flexibility in interconnecting and morphing the wafer scale devices, while maintaining near optimal performance. FIG. 4d shows an example of interconnect routing on a wafer scale device 12 using the architecture shown in FIG. 4c. It should be noted that all good modules, for example 16-1, 16-2, are connected to the bus and that there are more than three transceivers between the module and the chip I / O port 90. 80-1, 80-2, and 80-3 do not exist. “X” indicates a defective module such as 16-i.
【0042】図4fは、図4aに示したアーキテクチャ
を使用したウエハスケール(ウエハ全体、ウエハ一部、
単一又は複数個のリソグラフィフィールド)上での別の
相互接続ルーチング即ち経路決定の例を示している。リ
ピータはRで示してあり、トランシーバはTで示してあ
り、チップI/OポートはCで示してあり、回路モジュ
ールはMで示してあり且つインターフェースはIで示し
てある。注意すべきであるが、トランシーバ/リピータ
(TR)モジュール回路は分散されており且つ相互接続
回路網の一部となっており、且つ例えば81などのよう
な各インターフェースIはこの例においては二つの回路
モジュール83,85により共用されている。FIG. 4f shows a wafer scale (whole wafer, partial wafer, wafer scale) using the architecture shown in FIG. 4a.
5 illustrates another example of interconnect routing on a single or multiple lithography fields). Repeaters are indicated by R, transceivers are indicated by T, chip I / O ports are indicated by C, circuit modules are indicated by M and interfaces are indicated by I. It should be noted that the transceiver / repeater (TR) module circuit is distributed and part of the interconnect network, and each interface I, such as 81, for example, has two It is shared by the circuit modules 83 and 85.
【0043】図5aはモジュールインターフェース回路
の概略図を示している。この例においてはメモリモジュ
ールが示されている。それと関連する行96及び列回路
98を有するメモリコア94が、モジュールインターフ
ェース100を介して、相互接続回路網(BUS2)へ
接続している。並列・直列及び直列・並列変換回路ブロ
ック102は、データバス幅(図4bの例においては
9)よりも幅の広い場合のあるデータ、コマンド、アド
レスの受信及び送信を可能としている。レジスタファイ
ル106は、メモリアクセスに対してのバイトカウン
ト、行、列アドレス、ベースアドレスを発生すると共に
それらを追従するインターフェース内に設けられてい
る。制御回路108は、コマンドをデコードすると共
に、実行し、例えばバスプロトコル及びメモリリフレッ
シュなどのようなその他のタスクと共に、データストリ
ーム及び入力/出力バッファ110を制御すると共に発
生する。全ての回路モジュールが並列バスへ接続してい
るので、独特の識別記号(ID)が該バス上の適切なデ
ータ通信のために各モジュールにより必要とされる。二
つのID回路ブロックを図5に示してある。一方のID
ブロック114は初期的な通信回路網のセットアップ、
システムコンフィギュレーション(形態特定)、診断及
び(オプションの)通常の動作のためにプログラム可能
即ち書込み可能なヒューズ(又は、アンチヒューズ、E
PROMセル、EEPROMセル、フラッシュEPRO
Mセル、又はその他のプログラム可能なスイッチ)を使
用する。2番目の(オプションの)ID回路118は、
爾後のメモリアクセスのためのソフトウエアプログラム
可能IDコードをセットアップし、且つメモリ空間のマ
ッピング、自己テスト及び自己再形態特定において有用
である。FIG. 5a shows a schematic diagram of the module interface circuit. In this example, a memory module is shown. A memory core 94 having an associated row 96 and column circuit 98 is connected via a module interface 100 to an interconnect network (BUS2). The parallel-to-serial and serial-to-parallel conversion circuit blocks 102 allow the reception and transmission of data, commands, and addresses that may be wider than the data bus width (9 in the example of FIG. 4b). The register file 106 is provided in an interface that generates and tracks byte counts, row, column addresses, and base addresses for memory accesses. The control circuit 108 decodes and executes commands, controls and generates the data stream and input / output buffers 110, along with other tasks such as, for example, bus protocols and memory refreshes. Since all circuit modules are connected to a parallel bus, a unique identification (ID) is required by each module for proper data communication on the bus. Two ID circuit blocks are shown in FIG. One ID
Block 114 sets up the initial communication network,
Programmable or writable fuses (or antifuses, E fuses) for system configuration, diagnostics and (optional) normal operation
PROM cell, EEPROM cell, Flash EPRO
M cells or other programmable switches). The second (optional) ID circuit 118 is
It sets up software programmable ID codes for subsequent memory accesses and is useful in memory space mapping, self-test and self-reconfiguration.
【0044】このID回路は、又、本明細書に記載する
高度に効率的な冗長性アーキテクチャ及び回路を実現す
る上での重要な要素である。図5bは他の欠陥回路モジ
ュールを置換させるために使用することの可能な一般化
した冗長回路モジュール16−iの概略図を示してい
る。この冗長回路モジュール16−iはプログラム可能
なID回路115−a及び(オプションの)ソフトウエ
アプログラム可能ID回路115−bを有しており、そ
の際にモジュール16−iはそれらの独特のIDコード
(それはアドレスの一部である)をこれらの回路モジュ
ール16−iの各々へ送給されるアドレス信号とマッチ
ング即ち一致させることにより選択することが可能であ
る。注意すべきことであるが、このメモリマップ型アド
レッシング方法は、従来の完全デコード型メモリ冗長性
方法(それは、冗長行と冗長列とを別々に与え且つ効率
的な回路モジュールの置換を可能とするものではない)
とは異なっており、且つ面積及び性能上の犠牲を伴なう
別々の直列IDバス(米国特許第4,007,452号
における如く)を使用する従来方法とは異なっている。
冗長回路モジュールと置換させることの可能な回路モジ
ュールは、プリセットされ、デコードされるか又はプロ
グラム可能なIDコードを有しており、該モジュール
は、更に、特定の回路モジュールが欠陥性であり且つ置
換されるべき場合に活性化させることの可能なディスエ
ーブルスイッチ116を有している。プログラム可能I
D回路115−a、115−b及びディスエーブルスイ
ッチ116は、ヒューズ、アンチヒューズ、EPRO
M、EEPROM、フラッシュEPROMセル又はその
他のプログラム可能なスイッチを使用して実現すること
が可能である。冗長回路モジュール及びこれらの置換可
能な回路モジュールは、より規則的な構成に対しては同
一のものとすることが可能である。又、バス1−17上
のアドレス、データ及び制御信号は、従来方法の何れか
又は本明細書に記載した高速バスを使用して分布させる
ことが可能である。この実施例は、典型的にはメモリチ
ップ面積の約50%であるに過ぎないメモリアレイ区域
内の欠陥に対して冗長性置換能力を与えるのみのメモリ
装置において使用されるような従来の冗長性アーキテク
チャと比較して一層改良されたチップ歩留りのために効
率的な回路モジュールレベルの置換冗長性を可能として
いる。This ID circuit is also a key element in implementing the highly efficient redundancy architecture and circuits described herein. FIG. 5b shows a schematic diagram of a generalized redundant circuit module 16-i that can be used to replace another defective circuit module. The redundant circuit module 16-i has a programmable ID circuit 115-a and an (optional) software programmable ID circuit 115-b, wherein the modules 16-i have their unique ID codes. (Which is part of the address) can be selected by matching the address signal sent to each of these circuit modules 16-i. It should be noted that this memory-mapped addressing method uses the conventional fully-decoded memory redundancy method (which provides redundant rows and columns separately and allows for efficient circuit module replacement). Not something)
And different from conventional methods using a separate serial ID bus (as in U.S. Pat. No. 4,007,452) at the expense of area and performance.
Circuit modules that can be replaced with redundant circuit modules have a preset, decoded or programmable ID code, wherein the module is further characterized in that certain circuit modules are defective and replaceable. It has a disable switch 116 that can be activated when it is to be done. Programmable I
The D circuits 115-a and 115-b and the disable switch 116 include a fuse, an anti-fuse, and an EPRO.
It can be implemented using M, EEPROM, flash EPROM cells or other programmable switches. The redundant circuit modules and their replaceable circuit modules can be identical for a more regular configuration. Also, the address, data, and control signals on buses 1-17 can be distributed using any of the conventional methods or the high speed bus described herein. This embodiment employs conventional redundancy as used in memory devices that only provide redundancy replacement capability for defects in the memory array area that is typically only about 50% of the memory chip area. It allows for efficient circuit module level replacement redundancy for a further improved chip yield compared to the architecture.
【0045】信号セグメントの完全冗長特性を維持する
ために、相互接続回路網に関連した全ての回路は該セグ
メント内の何れかのワイヤに関して一様であり、従って
該セグメント内の何れのワイヤも該バス内の任意の信号
に対して特定の形態とすることが可能である。図6a
は、バスBUS1及びBUS2をリンクするトランシー
バ回路の概略図を示している。該トランシーバの片側に
おける各ワイヤ102−1、102−2、...、10
2−cは、トランシーバ80−1、80−2、...、
80−iを介して、二つの内部制御信号(R:受信、
T:送信)で他方の側におけるワイヤ122−1、12
2−2、...、122−dへ接続されている。制御論
理126が、コンフィギュレーション即ち形態特定によ
り適宜の信号ワイヤ120−1、120−2、...、
120−c及び122−1、122−2、...、12
2−dへ接続されている3個の入力信号(CTL、RC
K、WCK)を有する二つの内部制御信号を発生する。To maintain the full redundancy characteristics of a signal segment, all circuits associated with the interconnect network are uniform with respect to any wire in the segment, and therefore any wire in the segment It is possible to take a specific form for any signal in the bus. FIG.
Shows a schematic diagram of a transceiver circuit linking buses BUS1 and BUS2. Each wire 102-1, 102-2,... On one side of the transceiver. . . , 10
2-c are the transceivers 80-1, 80-2,. . . ,
80-i, two internal control signals (R: receive,
T: transmit) and wires 122-1, 12 on the other side
2-2,. . . , 122-d. The control logic 126 may be configured to provide appropriate signal wires 120-1, 120-2,. . . ,
120-c and 122-1, 122-2,. . . , 12
2-d connected to three input signals (CTL, RC
K, WCK).
【0046】図6bはトランシーバ回路の制御論理12
6の状態図を示している。トランシーバ動作の六つの状
態は以下の如くである。即ち、(i)IDLE(アイド
ル):トランシーバがリセットされ且つBUS1からデ
ータを受取るための準備がされている。(ii)REC
EIVE WRITE(受信書込み):BUS1がある
回路モジュール内にデータを書込もうとしている。(i
ii)RECEIVE(受信):指定したモジュールが
該トランシーバへ取付けられており且つBUS2からデ
ータを受付ける。(iv)RECEIVE READ
(受信読取り):BUS1がある回路モジュールからデ
ータを読取ろうとしている。(v)TRANSMIT
(送信):指定したモジュールが該トランシーバへ取付
けられており且つBUS2内へデータを送信する。(v
i)TRI−STATE(トライステート):指定した
モジュールは該トランシーバへ取付けられておらず且つ
該トランシーバは非活性状態にある。FIG. 6b shows the control logic 12 of the transceiver circuit.
6 shows the state diagram of FIG. The six states of transceiver operation are as follows. (I) IDLE (idle): the transceiver has been reset and is ready to receive data from BUS1. (Ii) REC
EIVE WRITE: BUS1 is trying to write data into a certain circuit module. (I
ii) RECEIVE: The specified module is attached to the transceiver and accepts data from BUS2. (Iv) RECEIVE READ
(Reception reading): BUS1 is trying to read data from a certain circuit module. (V) TRANSMIT
(Transmit): The specified module is attached to the transceiver and transmits data into BUS2. (V
i) TRI-STATE: The specified module is not attached to the transceiver and the transceiver is inactive.
【0047】この状態線図は比較的複雑であるが、トラ
ンシーバは三つの基本的動作モード(図6bの下部参
照)、即ち(R=1、T=0)、(R=0、T=1)及
び(R=0、T=0)である。受信モード(R=1、T
=0)はバス上での典型的な通信動作のシーケンスをよ
りよく示すために四つの状態に分割されている。この状
態遷移図において使用されている信号遷移及び/又はレ
ベルは例示的なものであり且つ多くの異なった変形例が
ありうる。Although this state diagram is relatively complex, the transceiver operates in three basic modes of operation (see bottom of FIG. 6b): (R = 1, T = 0), (R = 0, T = 1). ) And (R = 0, T = 0). Reception mode (R = 1, T
= 0) has been divided into four states to better illustrate the typical sequence of communication operations on the bus. The signal transitions and / or levels used in this state transition diagram are exemplary and many different variations are possible.
【0048】リピータ回路82−1、...、82−i
の概略図を図7aに示してある。該リピータの片側にお
ける各ワイヤ124−1、124−2、...、124
−eは二つの内部制御信号(R:受信、T:送信)と共
に他方側128−1、128−2、...、128−f
へトランシーバを介して接続されている。制御論理13
2は形態特定と共に適宜の信号ワイヤへ接続される一つ
の入力信号(RCK)を有する二つの内部制御信号を発
生する。該制御論理の状態線図を図7bに示してある。
リピータ回路はトランシーバ回路よりも小型であるの
で、さらなる簡単化及び規則的な配置とするためにウエ
ハ上の異なった回路の数を更に小型化するためにリピー
タとして図6a、6bに示したトランシーバ回路の一部
を使用することも可能である。The repeater circuits 82-1,. . . , 82-i
Is schematically shown in FIG. 7a. Each wire 124-1, 124-2,... On one side of the repeater. . . , 124
-E together with two internal control signals (R: receive, T: transmit) on the other side 128-1, 128-2,. . . , 128-f
Connected via transceiver. Control logic 13
2 generates two internal control signals having one input signal (RCK) connected to the appropriate signal wire together with the configuration. The state diagram of the control logic is shown in FIG. 7b.
Since the repeater circuit is smaller than the transceiver circuit, the transceiver circuit shown in FIGS. 6a and 6b as a repeater to further reduce the number of different circuits on the wafer for further simplicity and regular arrangement It is also possible to use a part of.
【0049】図4aに定義したバス信号を有する別の実
施例の場合、トランシーバ/リピータ回路実施例を図7
c及び7dに示してある。注意すべきことであるが、状
態遷移及び制御論理への入力線における差異以外におい
ては、制御論理133を有するトランシーバ/リピータ
83−iの基本的な動作及び形態は図6a、6b、7
a、7bに示したものと同一である。For another embodiment having the bus signals defined in FIG. 4a, a transceiver / repeater circuit embodiment is shown in FIG.
c and 7d. It should be noted that, except for differences in state transitions and input lines to the control logic, the basic operation and form of the transceiver / repeater 83-i with control logic 133 are shown in FIGS. 6a, 6b, 7
a, 7b.
【0050】動作について説明すると、図4eに示した
バス信号、図4aに示したヒエラルキツリーバスアーキ
テクチャ、及び図7c及び7dに示したトランシーバ/
リピータ回路は、回路モジュールとコントローラとの間
の効率的な通信(オンチップであるか又はオフチップで
あるかに拘らず)を可能とし且つ単に一つの回路モジュ
ール、一つのトランシーバグループ及び通信経路に沿っ
て最小数のリピータグループが活性化されるに過ぎない
場合に効率的な電力管理を可能とする。In operation, the bus signals shown in FIG. 4e, the hierarchical tree bus architecture shown in FIG. 4a, and the transceiver / bus shown in FIGS. 7c and 7d
The repeater circuit allows efficient communication (whether on-chip or off-chip) between the circuit module and the controller and only requires one circuit module, one transceiver group and communication path. Along with only a minimum number of repeater groups are activated, enabling efficient power management.
【0051】読取り動作の場合、以下の如きシーケンス
が使用される。For a read operation, the following sequence is used.
【0052】(1)コントローラがCTL=0、CTL
1=1、CTL2=0へセットされ、且つコマンドパケ
ットを全ての回路モジュールへブロードキャスト即ち同
報通信する。(1) CTL = 0, CTL
1 = 1, CTL2 = 0, and broadcast the command packet to all circuit modules.
【0053】(2)次いで、コントローラがCTL1=
0へセットされ、全てのリピータ及びトランシーバをト
ライステート状態とさせる。(2) Next, the controller sets CTL1 =
Set to 0, causing all repeaters and transceivers to be tri-stated.
【0054】(3)次いで、コントローラがCTL=1
へセットされて、バスの方向をひっくり返す。(3) Next, the controller sets CTL = 1.
And turn the bus over.
【0055】(4)選択された回路モジュールが、CT
L1=1をプルしてコントローラと選択した回路モジュ
ールとの間のバスツリーに沿っての経路のみをターンオ
ンし且つデータパケットをコントローラへ送給する。(4) If the selected circuit module is CT
Pull L1 = 1 to turn on only the path along the bus tree between the controller and the selected circuit module and send the data packet to the controller.
【0056】(5)全てのデータパケットを受信した後
に、コントローラはCTL2=1へセットされて全ての
選択されていない回路モジュールに対してCTL1=1
をプルすべく通知し且つバスツリーの残部をターンオン
する。(5) After receiving all the data packets, the controller sets CTL2 = 1 and sets CTL1 = 1 for all unselected circuit modules.
And turn on the rest of the bus tree.
【0057】(6)次いで、コントローラがCTL=0
をセットし且つアイドル状態へ復帰する。(6) Next, the controller sets CTL = 0.
And returns to the idle state.
【0058】書取り動作の場合には、以下の如きシーケ
ンスが使用される。In the case of the writing operation, the following sequence is used.
【0059】(1)コントローラがCTL=0、CTL
1=1、CTL2=0へセットし、且つコマンドパケッ
トを全ての回路モジュールへブロードキャストする。(1) CTL = 0, CTL
Set 1 = 1, CTL2 = 0, and broadcast the command packet to all circuit modules.
【0060】(2)次いで、コントローラがCTL1=
0へセットされ、全てのリピータ及びトランシーバをト
ライステート状態とする。(2) Next, the controller sets CTL1 =
Set to 0 to tristate all repeaters and transceivers.
【0061】(3)次いで、コントローラがCTL=1
へセットしバスの方向をひっくり返す。(3) Next, the controller sets CTL = 1.
And turn the bus over.
【0062】(4)選択された回路モジュールがCTL
1=1をプルしてコントローラと選択した回路モジュー
ルとの間のバスツリーに沿っての経路のみをターンオン
する。(4) The selected circuit module is CTL
Pull 1 = 1 to turn on only the path along the bus tree between the controller and the selected circuit module.
【0063】(5)次いで、コントローラがCTL=0
をセットしデータパケットを選択した回路モジュールへ
送給する。(5) Next, the controller sets CTL = 0.
Is set and the data packet is sent to the selected circuit module.
【0064】(6)全てのデータパケットが送給された
後に、コントローラはCTL=CTL2=1へセットさ
れ、全ての選択されていない回路モジュールに対してC
TL1=1をプルすべく通知し、且つバスツリーの残部
をターンオンする。(6) After all data packets have been transmitted, the controller sets CTL = CTL2 = 1 and sets CTL for all unselected circuit modules.
Notify to pull TL1 = 1 and turn on the rest of the bus tree.
【0065】(7)次いで、コントローラがCTL=0
へセットされ且つアイドル状態へ復帰する。(7) Next, the controller sets CTL = 0.
And return to the idle state.
【0066】部分的な電力節約が十分である場合(例え
ば、読取り動作のみが電力節約モードを使用し、一方書
込み動作は常にブロードキャストモードを使用する場
合)の適用の場合には、トランシーバ/リピータグルー
プ及び読取り/書込み動作シーケンスに対する制御論理
は更に簡単化することが可能である。For applications where partial power savings are sufficient (eg, only read operations use the power saving mode while write operations always use the broadcast mode), the transceiver / repeater group And the control logic for the read / write operation sequence can be further simplified.
【0067】図4b及び4eに示したバス信号は、双方
向信号と単一方向信号の両方を有している。図6a、7
a、7cに示したトランシーバ/リピータを使用するこ
れらの単一方向信号の構成は、方向性プログラム可能ス
イッチ(不図示、例えば、ヒューズ、アンチヒューズ、
EPROM、EEPROMセルなど)を使用することに
より達成することが可能であり、トランシーバ回路の受
信器又は送信器の一方を永久的にディスエーブル即ち動
作不能状態とさせることが可能である。The bus signals shown in FIGS. 4b and 4e have both bidirectional and unidirectional signals. 6a, 7
The configuration of these unidirectional signals using the transceiver / repeater shown in FIGS. 7a, 7c can be achieved by using directional programmable switches (not shown, eg, fuses,
This can be achieved by using an EPROM, an EEPROM cell, etc., where one of the receivers or transmitters of the transceiver circuit can be permanently disabled.
【0068】図6、7a、7b、7c、7dは、最小の
面積(即ち、オーバーヘッド)及び最大の歩留りとする
ために、バストランシーバ及びリピータの構成の最小の
機能及びプロトコルを示している。より複雑なバスプロ
トコル及びアクセスモード(例えば、各ウエハ全体又は
ウエハ一部装置内の複数個のコントローラを可能とする
ためのプロトコル、可変のヒエラルキ及び優先度を有す
る回路モジュールを可能とするプロトコル、及びウエハ
上に一つを超えたタイプのバスが存在することを可能と
するプロトコル、など)を取扱うために付加的な機能及
び状態を付加することが可能である。これらの場合にお
いては、入力信号の数及び制御論理ブロックの内部機能
のみが異なっており、全ての入力(出力)ワイヤを互い
に同一のものとさせ従って最大のコンフィギュレーショ
ン即ち形態特定の柔軟性を与えることを可能とする接続
態様は変化されるべきではない。FIGS. 6, 7a, 7b, 7c, 7d show the minimum functionality and protocol of the bus transceiver and repeater configuration for minimum area (ie, overhead) and maximum yield. More complex bus protocols and access modes (e.g., protocols to allow multiple controllers within each whole wafer or partial wafer device, protocols to enable circuit modules with variable hierarchy and priority, and Additional functions and states can be added to handle protocols that allow more than one type of bus to exist on a wafer, etc.). In these cases, only the number of input signals and the internal function of the control logic block are different, making all input (output) wires identical to each other and thus providing maximum configuration flexibility. The connection that allows this should not be changed.
【0069】その他の実施例 本発明に基づく上述したコンポーネントは、非常に高い
歩留り及び高い性能を有する非常に大型のチップ寸法の
装置を構築することを可能としている。高性能バスアー
キテクチャ、拡張可能装置アーキテクチャ、及び高歩留
りモジュールレベル冗長性アーキテクチャなどの多くの
コンポーネントは新規であり且つそれら自身有用なもの
である。それらの幾つかについて以下に説明する。 Other Embodiments The components described above in accordance with the present invention make it possible to build very large chip size devices with very high yield and high performance. Many components, such as high-performance bus architectures, scalable device architectures, and high-yield module-level redundancy architectures, are new and useful themselves. Some of them are described below.
【0070】1.高性能低電力装置 中程度から小型のチップ寸法を有する装置の場合、ヒエ
ラルキ構造のツリーバスアーキテクチャは、非常に高速
のデータ転送能力、装置が本発明の冗長特徴の何れかを
使用するか否かに拘らず、小さな面積のオーバーヘッド
で非常に低い電力散逸を与えている。冗長回路が最小で
あるか又は存在しない適用においては、相互接続回路及
びトランシーバ/リピータ回路は、最小の随意的な接続
又はその様な接続なしでハードワイヤード接続させるこ
とが可能である。 1. High performance, low power devices For devices with medium to small chip dimensions, a hierarchical tree bus architecture provides very fast data transfer capability, whether the device uses any of the redundancy features of the present invention. Nevertheless, it provides very low power dissipation with small area overhead. In applications where the redundancy circuits are minimal or non-existent, the interconnect circuits and transceiver / repeater circuits can be hard-wired with minimal optional or no such connections.
【0071】2.拡張可能な装置 回路ブロック及びセグメント化した相互接続回路網の格
子構造は、一つ又は複数個の回路ブロックを一体的に結
合させて単一の装置とすることが可能であり、その際に
単一マスクセット又は同一の完成したウエハに対して異
なった能力及びチップ寸法を有する装置を製造すること
を可能とする。この能力は、著しく製品開発サイクルを
減少させ且つ在庫レベルを最小とすることを可能とす
る。装置それ自身は冗長性のあるもの又はないものとす
ることが可能である。 2. The grid structure of expandable device circuit blocks and segmented interconnect networks allows one or more circuit blocks to be combined together into a single device. It is possible to manufacture devices with different capabilities and chip sizes on one mask set or on the same completed wafer. This capability can significantly reduce product development cycles and minimize inventory levels. The device itself can be with or without redundancy.
【0072】3.冗長性を有する中程度寸法の装置 中程度のチップ寸法を有する装置の場合、中間レベルの
冗長性のみを使用することで高歩留りを達成するのに十
分な場合がある。相互接続回路網は冗長性なしでハード
ワイヤード接続することが可能である。冗長性(即ち、
ハードワイヤード接続されたトランシーバ/リピータ回
路)又はその他の何れかの従来のバス方法なしで装置が
高速ヒエラルキツリーバスアーキテクチャを使用するこ
とが可能である。[0072] 3. Redundant Medium Dimension Devices For medium chip size devices, using only intermediate levels of redundancy may be sufficient to achieve high yields. The interconnection network can be hardwired without redundancy. Redundancy (ie,
It is possible for the device to use a high-speed hierarchical tree bus architecture without a hardwired transceiver / repeater circuit) or any other conventional bus method.
【0073】コンフィギュレーション(形態特定)手順 図8はウエハスケール装置のテスト及び形態特定のため
のフローチャートを示している。プローブパッドの助け
を借りて、ステップ140において、全ての回路モジュ
ールは個別的に100%テストされている。同様に、プ
ローブパッドの助けを借りて、ステップ142におい
て、全ての相互接続信号セグメント及び電源セグメント
は、セグメントグループ内において、及び隣の且つクロ
スオーバーセグメントグループの間及びセグメントグル
ープと回路モジュールとの間において欠陥に対して10
0%テストされている。注意すべきことであるが、全て
の相互接続セグメントは、テストを実施するために、完
全にパターン形成されており、そのテストが有効なもの
であり且つ可及的に完全なものであることを確保する。[0073] Configuration (morphological identification) Procedure FIG. 8 shows a flow chart for testing and morphological identification of the wafer-scale device. With the help of the probe pads, at step 140, all circuit modules are individually 100% tested. Similarly, with the help of the probe pads, in step 142, all interconnect signal segments and power supply segments are placed within segment groups and between adjacent and crossover segment groups and between segment groups and circuit modules. 10 for defects at
0% tested. It should be noted that all interconnect segments are fully patterned to perform testing, and that the tests are valid and as complete as possible. Secure.
【0074】以下に説明するコンフィギュレーション即
ち形態特定ステップは、付加的な短絡欠陥を発生する場
合のあるようなワイヤのセグメント又はトレースを付加
することなしに、接続された接続点を発生するだけのも
のとすべきである。何らかの欠陥性モジュール、相互接
続セグメント及び特に短絡欠陥は、コンピュータにより
検知され且つ記録され、次いで、コンピュータが相互接
続ルーチング(経路決定)マップを発生し、それは、ス
テップ144において、部分的なセグメント及びモジュ
ールのみを接続し且つ欠陥性のものをバイパス乃至は分
離する。そのルーチング(経路決定)マップは、どの接
続点が接続されるべきであるかを特定し且つコンフィギ
ュレーション(形態特定)プロセスが実施される。コン
フィギュレーションプロセスが完了すると(又は、コン
フィギュレーションの期間中であっても、動的テストの
場合には)、ウエハ全体又はウエハ一部装置を再度ステ
ップ146においてテストすることが可能である。前に
検知されなかった欠陥、又は新たに発生した欠陥は、オ
プションのリコンフィギュレーション(再形態特定)ス
テップ148を使用してバイパスするか又は分離するこ
とが可能であり(例えば、切断用ヒューズ又はレーザー
カッタ又は合焦型イオンビーム装置などのその他の修復
システムを使用する)又は単にコントローラにより開始
されるソフトウエアのリコンフィギュレーション即ち再
形態特定プログラムを使用して行なう。このコンフィギ
ュレーション手順の重要な特徴は、相互接続セグメント
を完全に形成し且つステップ144におけるルーチング
マップ発生の前に短絡欠陥に対してテストを行ない、従
ってコンフィギュレーションの後に非常に高い歩留りの
相互接続回路網を確保することを可能とするという点で
ある。The configuration steps described below only generate connected junctions without adding wire segments or traces that may cause additional short-circuit defects. Should be. Any faulty modules, interconnect segments and especially short circuit faults are detected and recorded by a computer, which then generates an interconnect routing map, which in step 144, generates partial segments and modules. Only those which are defective and those which are defective are bypassed or isolated. The routing map specifies which connection points are to be connected and the configuration process is performed. Upon completion of the configuration process (or during a configuration, even during a dynamic test), the entire wafer or a portion of the wafer may be tested again at step 146. Previously undetected or newly created defects can be bypassed or isolated using an optional reconfiguration step 148 (eg, a blown fuse or (Using a laser cutter or other repair system such as a focused ion beam device) or simply using a controller initiated software reconfiguration program. An important feature of this configuration procedure is that the interconnect segments are completely formed and tested for short-circuit defects prior to the generation of the routing map in step 144, and thus, after configuration, a very high yield interconnect circuit. The point is that it is possible to secure a network.
【0075】接続点構成及びプログラミング セグメント化した相互接続回路網において使用している
接続点は、多様な物理的プロセス(ヒューズ、アンチヒ
ューズ及び/又はEPROM、EEPROM、フラッシ
ュEPROM、スタチックRAMセル、及びその他)を
使用して構成され且つ多様な処理、電気的又はエネルギ
手段を使用してプログラム即ち書込みが行なわれる。好
適実施例においては、該接続点はアンチヒューズ(即
ち、通常は開放状態であり即ち高抵抗を有しており、プ
ログラミング即ち書込みを行なった後に短絡状態とされ
低い抵抗値を有する)として構成する。Junction Configurations and Programming Junctions used in segmented interconnect networks can be implemented in a variety of physical processes (fuse, antifuse and / or EPROM, EEPROM, flash EPROM, static RAM cell, and others). ) And programmed using a variety of processing, electrical or energy means. In the preferred embodiment, the junction is configured as an antifuse (ie, normally open or has a high resistance and is shorted after programming or writing and has a low resistance). .
【0076】図9a乃至9dは、プログラム可能即ち書
込み可能な接続点を構成する従来のマスキングステップ
を使用した処理を示している。図9aは既に全ての相互
接続層152,154をパターン形成したシリコン基板
151における典型的なウエハ12の断面図を示してい
る。第一相互接続層152は金属(二層又はそれ以上の
層の金属プロセスにおいて)又はシリサイド/ポリサイ
ドとすることが可能であり、且つ第二相互接続層154
は、通常、層間絶縁層156を有する金属である(それ
は、シリサイド/ポリサイドとすることも可能であ
る)。回路モジュール及び相互接続セグメントのテスト
はこの時点において行なわれ、図9bのオプションとし
ての保護絶縁層160が設けられる場合と設けられない
場合とがある。接続すべき接続点を決定すると、それら
はパターン形成され且つ各々は図9bに示した如くスル
ーホール即ち貫通孔164内にエッチングされる。注意
すべきことであるが、スルーホール164のパターニン
グは多様な方法で実施することが可能である。即ち、
(1)特定のウエハに対する従来のマスクを製造し次い
でカスタムで製作したマスクを使用してホトレジストを
露光する。(2)マスクを製造することなしにウエハ上
の所望のスポットにおいて直接的にホトレジストを露光
する電子ビーム又はレーザービームを使用する。(3)
レーザー、イオン又はエレクトロンビームを利用したホ
トレジストの化学的エッチング乃至は除去。又は、
(4)レーザー、イオン又は電子ビームを利用した金属
及び絶縁体の直接的な化学的エッチング又は除去。スル
ーホール164を形成した後に、プラグ金属168の層
を付着形成し且つ通常のマスク(全てのウエハが同一の
ホトマスクを共用する)を使用してパターン形成を行な
い、図9cに示した如く、プログラミング即ち書込みを
完了する。プラグ金属168は、アルミニウム合金、耐
火性金属又は金属シリサイドとすることが可能である。FIGS. 9a to 9d illustrate the process using a conventional masking step to construct a programmable or writable connection point. FIG. 9a shows a cross-sectional view of a typical wafer 12 on a silicon substrate 151 with all interconnect layers 152, 154 already patterned. The first interconnect layer 152 can be metal (in a two or more layer metal process) or silicide / polycide and the second interconnect layer 154
Is typically a metal having an interlayer insulating layer 156 (which can be silicide / polycide). Testing of the circuit modules and interconnect segments is performed at this point, with or without the optional protective insulating layer 160 of FIG. 9b. Having determined the connection points to be connected, they are patterned and each is etched into a through hole 164 as shown in FIG. 9b. It should be noted that the patterning of the through holes 164 can be performed in various ways. That is,
(1) Manufacturing a conventional mask for a particular wafer and then exposing the photoresist using a custom made mask. (2) Use an electron beam or laser beam to expose the photoresist directly at the desired spot on the wafer without fabricating a mask. (3)
Chemical etching or removal of photoresist using laser, ion or electron beam. Or
(4) Direct chemical etching or removal of metals and insulators using lasers, ions or electron beams. After forming the through-hole 164, a layer of plug metal 168 is deposited and patterned using a conventional mask (all wafers share the same photomask) and programming is performed as shown in FIG. 9c. That is, the writing is completed. The plug metal 168 can be an aluminum alloy, a refractory metal, or a metal silicide.
【0077】エネルギ手段を使用してプログラム即ち書
込みを行なうことが可能な接続点を製造する別の実施例
を図10a及び10bに示してある。この場合には、エ
ネルギ手段は以下のエネルギ源のうちの一つ又はそれら
の任意の組合わせとすることが可能である。(1)プロ
ーブパッドを使用して電気パルスを印加してブレークダ
ウンさせ且つ二つのセグメントの間のアンチヒューズ接
続点を溶融させる。(2)接続点を局所的に加熱するレ
ーザービームを使用し、且つ上部導体と底部導体との間
に電気的接続を発生させる。(3)金属及びアンチヒュ
ーズ層を介して孔を穿設するイオンビームを使用し、次
いで導電性物質を付着形成して上部導体と底部導体とを
接続する。Another embodiment of making a junction that can be programmed using energy means is shown in FIGS. 10a and 10b. In this case, the energy means can be one of the following energy sources or any combination thereof. (1) Using a probe pad to apply an electrical pulse to break down and melt the antifuse connection between the two segments. (2) Use a laser beam to locally heat the connection point and create an electrical connection between the top conductor and the bottom conductor. (3) Use an ion beam to drill holes through the metal and antifuse layers, then deposit a conductive material to connect the top and bottom conductors.
【0078】図10aは上部金属層152と底部金属層
154との間に挟まれたアンチヒューズ層172を示し
ている。アンチヒューズ物質172はアモルファスシリ
コン又は酸化物又はそれらの組合わせとすることが可能
である。導体152,154は、不所望の反応(例え
ば、アルミニウムがシリコンと合金化することなど)を
防止するために、アンチヒューズ層172の両側にバリ
ア金属174(耐火性金属又はシリサイド)を設けるこ
とが可能である。接続点176内側の接続部内へ結合さ
れるエネルギを向上させるために、上部導体内のアルミ
ニウムの全て又は一部を接続点176の内側から除去す
ることが可能である。FIG. 10 a shows an antifuse layer 172 sandwiched between a top metal layer 152 and a bottom metal layer 154. The antifuse material 172 can be amorphous silicon or oxide or a combination thereof. The conductors 152 and 154 may be provided with barrier metals 174 (refractory metal or silicide) on both sides of the antifuse layer 172 to prevent unwanted reactions (eg, aluminum alloying with silicon). It is possible. All or some of the aluminum in the upper conductor can be removed from inside the connection point 176 to increase the energy coupled into the connection inside the connection point 176.
【0079】図10bは、アンチヒューズ層172を接
続点176のスルーホール180内に付着形成し且つプ
ラグ金属184で被覆する別の実施例を示している。ア
ンチヒューズ層172の選択は、プラグ金属184が通
常の合金化(そこにはバリア金属は存在しない)の期間
中又は接続点の底部がエネルギ手段186により加熱さ
れるのと同時に、スルーホール180の側壁において上
部導体154へ接続されるようなものである。プラグ金
属184及び底部導体152は、オプションとしての上
部絶縁層160と共に、アンチヒューズ層の両側にバリ
ア金属174(耐火性金属又はシリサイド)を有するこ
とが可能である。FIG. 10 b shows another embodiment in which the antifuse layer 172 is deposited in the through hole 180 at the connection point 176 and covered with the plug metal 184. The selection of the antifuse layer 172 may be such that the plug metal 184 is heated during normal alloying (no barrier metal is present) or at the same time that the bottom of the connection point is heated by the energy means 186. It is like being connected to the upper conductor 154 at the side wall. The plug metal 184 and the bottom conductor 152 can have a barrier metal 174 (refractory metal or silicide) on each side of the antifuse layer, with an optional top insulating layer 160.
【0080】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。Although the specific embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention should not be limited to these specific examples, but may be variously modified without departing from the technical scope of the present invention. Of course is possible.
【図1】 VCC,VSS電源相互接続及び信号バス相
互接続を有し一つのウエハ上に全てを形成した複数個の
半導体回路チップを有するウエハスケール集積半導体装
置の一実施例を示した概略平面図。FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of a wafer-scale integrated semiconductor device having a plurality of semiconductor circuit chips which have VCC, VSS power supply interconnections and signal bus interconnections and are all formed on one wafer. .
【図2a】 ジャンクションボックス及びモジュールイ
ンターフェースボックスと共に相互接続セグメントを示
した概略図。FIG. 2a is a schematic diagram illustrating an interconnect segment with a junction box and a module interface box.
【図2b】 セグメント化した相互接続システムを使用
した二次元ルーチング即ち経路決定を示した概略図。FIG. 2b is a schematic diagram illustrating two-dimensional routing using a segmented interconnect system.
【図2c】 簡単で且つ完全なテストを行なうためのプ
ローブパッドに対する詳細なレイアウトを示した概略
図。FIG. 2c is a schematic diagram showing a detailed layout for a probe pad for performing a simple and complete test.
【図2d】 隣のセグメントの間での配線位置を変化さ
せる能力を有する接続用横方向セグメント(垂直又は水
平)に対する別の構成を示した概略図。FIG. 2d is a schematic diagram illustrating another configuration for a connecting horizontal segment (vertical or horizontal) capable of changing the wiring position between adjacent segments.
【図2e】 隣のセグメントの間での配線位置を変化さ
せる能力を有する接続用横方向セグメント(垂直又は水
平)に対する別の構成を示した概略図。FIG. 2e is a schematic diagram showing another configuration for a connecting horizontal segment (vertical or horizontal) having the ability to change the wiring position between adjacent segments.
【図2f】 相互接続セグメント内の開放欠陥をテスト
するためのテストトランジスタの構成を示した概略図。FIG. 2f is a schematic diagram illustrating the configuration of a test transistor for testing open defects in an interconnect segment.
【図3a】 電源スイッチを示した概略図。FIG. 3a is a schematic diagram showing a power switch.
【図3b】 直接接続電源スイッチを示した概略図。FIG. 3b is a schematic diagram showing a direct connection power switch.
【図4a】 ヒエラルキバスアーキテクチャ実施例を示
した概略図。FIG. 4a is a schematic diagram illustrating a hierarchical bus architecture embodiment.
【図4b】 BUS1及びBUS2に関する信号を示し
た概略図。FIG. 4b is a schematic diagram showing signals related to BUS1 and BUS2.
【図4c】 トランシーバとリピータとの間の区別なし
で構成したヒエラルキバスアーキテクチャの構成を示し
た概略図。FIG. 4c is a schematic diagram illustrating the configuration of a hierarchy bus architecture configured without distinction between transceivers and repeaters.
【図4d】 図4cのアーキテクチャに従った形態を特
定したウエハスケール装置の一例を示した概略図。FIG. 4d is a schematic diagram illustrating an example of a wafer scale device that has been specified in accordance with the architecture of FIG. 4c.
【図4e】 BUS1及びBUS2に関する別の信号を
示した概略図。FIG. 4e is a schematic diagram showing another signal related to BUS1 and BUS2.
【図4f】 図4aのバスアーキテクチャに従って形態
を特定したウエハスケール装置の一例を示した概略図。FIG. 4f is a schematic diagram showing an example of a wafer-scale apparatus whose configuration is specified according to the bus architecture of FIG. 4a.
【図5a】 モジュールインターフェース回路実施例を
示した概略図。FIG. 5a is a schematic diagram illustrating an embodiment of a module interface circuit.
【図5b】 一般化した冗長回路モジュールを示した概
略図。FIG. 5b is a schematic diagram showing a generalized redundant circuit module.
【図6a】 トランシーバ回路実施例を示した概略図。FIG. 6a is a schematic diagram illustrating a transceiver circuit embodiment.
【図6b】 図6aの制御論理の状態線図。FIG. 6b is a state diagram of the control logic of FIG. 6a.
【図7a】 リピータ回路実施例の概略図。FIG. 7a is a schematic diagram of a repeater circuit embodiment.
【図7b】 図7aの制御論理を示した状態線図。FIG. 7b is a state diagram showing the control logic of FIG. 7a.
【図7c】 トランシーバ/リピータ回路実施例を示し
た概略図。FIG. 7c is a schematic diagram illustrating a transceiver / repeater circuit embodiment.
【図7d】 図7cの制御論理を示した状態線図。FIG. 7d is a state diagram showing the control logic of FIG. 7c.
【図8】 ウエハスケール装置をテストし且つ形態を特
定する手順を示したフローチャート図。FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for testing the wafer scale apparatus and specifying the configuration.
【図9a】 半導体処理技術を使用して接続点を構成す
る処理の流れの1段階における状態を示した概略断面
図。FIG. 9a is a schematic cross-sectional view showing a state in one stage of a processing flow for forming a connection point using a semiconductor processing technique.
【図9b】 半導体処理技術を使用して接続点を構成す
る処理の流れの1段階における状態を示した概略断面
図。FIG. 9B is a schematic cross-sectional view showing a state in one stage of a processing flow for forming a connection point using a semiconductor processing technique.
【図9c】 半導体処理技術を使用して接続点を構成す
る処理の流れの1段階における状態を示した概略断面
図。FIG. 9c is a schematic cross-sectional view showing a state in one stage of a processing flow for forming a connection point using a semiconductor processing technique.
【図10a】 エネルギ手段を使用して接続点を構成す
る別の処理における状態を示した概略断面図。FIG. 10a is a schematic cross-sectional view showing a state in another process of forming a connection point using energy means.
【図10b】 エネルギ手段を使用して接続点を構成す
る別の処理における状態を示した概略断面図。FIG. 10b is a schematic sectional view showing a state in another processing for forming a connection point using energy means.
12 半導体ウエハ 16−i 回路チップモジュール 18−i トランシーバ/リピータモジュール 22 相互接続回路網 24−i モジュール/バスインターフェースセクショ
ン 32−i モジュールブロック12 semiconductor wafer 16-i circuit chip module 18-i transceiver / repeater module 22 interconnection network 24-i module / bus interface section 32-i module block
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 592142049 ウィンギュ リュン WINGYU LEUNG アメリカ合衆国, カリフォルニア 95014, クパチーノ, オレンジ ア ベニュー 10450 (72)発明者 フ−チー ツー アメリカ合衆国, カリフォルニア 95070, サラトガ, コングレス ホ ール レーン 21775 (72)発明者 ウィンギュ リュン アメリカ合衆国, カリフォルニア 95014, クパチーノ, オレンジ ア ベニュー 10450 (56)参考文献 特開 平3−204957(JP,A) 特開 昭60−95641(JP,A) 特開 昭60−65545(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (73) Patentee 592142049 Wingyu Lung United States, California 95014, Cupertino, Orange Avenue 10450 (72) Inventor Fu Chi Two United States, California 95070, Saratoga, Congress Hall Lane 21775 (72) Inventor Wing Ryung United States, California 95014, Cupertino, Orange Avenue 10450 (56) References JP-A-3-204957 (JP, A) JP-A-60-95641 (JP, A) JP-A-60 -65545 (JP, A)
Claims (12)
各回路ブロックはほぼ同一の寸法であり且つ第1及び第
2方向に沿って延在する格子状に配列されており、各回
路ブロックは複数個の回路モジュールを有しており、 前記回路ブロック間において前記第1及び第2方向の内
の少なくとも一方に沿って延在している複数個の相互接
続セグメントを有する相互接続回路が設けられており、
各相互接続セグメントは複数本の信号線と冗長信号線と
を有しており、 前記相互接続セグメントを結合させる第1複数個の接続
点が設けられており、前記第1複数個の接続点は通常開
放状態であって初期的には前記相互接続セグメントを互
いに分離させており、 前記相互接続セグメントの各々に結合して複数個のセグ
メントプローブパッドが設けられており、前記相互接続
セグメントが分離された状態において前記セグメントパ
ッドをプローブすることによって前記相互接続セグメン
ト内及びそれらの間の欠陥に関して前記相互接続セグメ
ントのテストを実施することが可能であり、 前記回路モジュールの各々に結合して複数個のモジュー
ルプローブパッドが設けられており、 前記相互接続セグメントを前記モジュールプローブパッ
ドへ結合する第2複数個の接続点が設けられており、前
記第2複数個の接続点は通常開放状態であって初期的に
は前記回路モジュールを前記相互接続セグメントから分
離させており、前記回路モジュールが前記相互接続セグ
メントから分離された状態で前記モジュールプローブパ
ッドをプローブすることによって欠陥に関して前記回路
モジュールのテストを実施することが可能である、 ことを特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device formed on a substrate, wherein a plurality of circuit blocks are provided on the substrate.
Each circuit block has substantially the same dimensions and is arranged in a lattice shape extending along the first and second directions. Each circuit block has a plurality of circuit modules. An interconnect circuit having a plurality of interconnect segments extending along at least one of said first and second directions;
Each interconnect segment has a plurality of signal lines and a redundant signal line, and a first plurality of connection points for coupling the interconnect segments are provided, and the first plurality of connection points are A plurality of segment probe pads coupled to each of the interconnect segments, the interconnect segments being initially open and initially separating the interconnect segments from each other, wherein the interconnect segments are separated. Testing of the interconnect segments for defects in and between the interconnect segments by probing the segment pads in the closed state, wherein a plurality of interconnects are coupled to each of the circuit modules. A module probe pad is provided for connecting the interconnect segment to the module probe pad. A second plurality of connection points is provided, the second plurality of connection points being normally open and initially separating the circuit module from the interconnect segment Testing the circuit module for defects by probing the module probe pad with the module separated from the interconnect segment.
ており、前記電源回路は前記相互接続セグメントと平行
に位置された1本以上の電源線を有しており、 複数個の電源スイッチが設けられており、1個の電源ス
イッチは各回路モジュールと前記電源線との間に結合さ
れている、 ことを特徴とする半導体装置。2. The power supply circuit according to claim 1, further comprising a power supply circuit for supplying power to each circuit module, wherein said power supply circuit has one or more power supply lines positioned parallel to said interconnect segment. A plurality of power switches are provided, and one power switch is coupled between each circuit module and the power line.
ントの第1線が第1プローブパッドへ接続されており且
つ前記相互接続セグメントの第2線が第2プローブパッ
ドへ接続されており、前記第1線及び第2線を接続する
クロスオーバー接続点が設けられており、前記第1線及
び第2線の開放欠陥に関するテストを前記第1及び第2
プローブパッドをプローブすることによって実施するこ
とが可能であることを特徴とする半導体装置。3. The method of claim 2, wherein a first line of the interconnect segment is connected to a first probe pad and a second line of the interconnect segment is connected to a second probe pad. A crossover connection point connecting the first line and the second line is provided, and a test for an open defect of the first line and the second line is performed on the first and second lines.
A semiconductor device, which can be implemented by probing a probe pad.
ント内の少なくとも一つと前記回路のI/Oポートとの
間に少なくとも1個のトランシーバーが接続されている
ことを特徴とする半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one transceiver is connected between at least one of the interconnect segments and an I / O port of the circuit.
が、第1回路ブロックにおける信号線の内の少なくとも
1本と第2回路ブロックにおける信号線の内の幾つかと
の間に接続されている少なくとも1個のトランシーバー
を有することを特徴とする半導体装置。5. The circuit of claim 1, wherein the interconnect circuit is connected between at least one of the signal lines in the first circuit block and some of the signal lines in the second circuit block. A semiconductor device having one transceiver.
ーバーが、各々がトライステート制御される受信器と送
信器とを有することを特徴とする半導体装置。6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the transceiver has a receiver and a transmitter, each of which is tri-state controlled.
いて、前記信号線が、データ線と、2本のクロック信号
線と、制御線とを有しており、第1クロック信号線は前
記回路ブロックへのタイミング信号を担持し且つ第2ク
ロック信号線は前記回路ブロックからのタイミング信号
を担持することを特徴とする半導体装置。7. The first clock signal line according to claim 1, wherein the signal line has a data line, two clock signal lines, and a control line. Wherein a second clock signal line carries a timing signal from the circuit block and a second clock signal line carries a timing signal from the circuit block.
テート制御用の制御信号を発生する制御論理が設けられ
ており、前記制御論理がプログラム可能な接続部を介し
て前記トランシーバーの内のいずれかへ接続可能である
ことを特徴とする半導体装置。8. The transceiver of claim 6, further comprising control logic for generating a control signal for the tri-state control, wherein the control logic is connected to one of the transceivers via a programmable connection. A semiconductor device characterized by being connectable to a semiconductor device.
々が前記制御信号によって制御される受信、送信、及び
トライステートを含む三つの状態を有していることを特
徴とする半導体装置。9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the control logic has three states including reception, transmission, and tri-state, each of which is controlled by the control signal.
関連する回路モジュールに対して複数個の接続点を有し
ていることを特徴とする半導体装置。10. The semiconductor device according to claim 1, wherein each power switch has a plurality of connection points to an associated circuit module.
続点が初期的に短絡状態にあることを特徴とする半導体
装置。11. The semiconductor device according to claim 10, wherein the plurality of connection points are initially short-circuited.
が、制御端子を具備するトランジスタと、抵抗と、を有
しており、前記抵抗は前記制御端子と所定の電源電圧と
の間に接続されていることを特徴とする半導体装置。12. The power supply switch according to claim 1, wherein each power switch includes a transistor having a control terminal and a resistor, wherein the resistor is connected between the control terminal and a predetermined power supply voltage. A semiconductor device.
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