专利名称：具有将电源电压转换为工作电压的降压电路的半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及不受电路元件的工作电压差异的影响而进行品种展开的半导体装置。
现有技术通常，半导体装置(特别是，微型计算机等的半导体集成电路)中，有时不改变半导体装置的功能，而改变电源电压(输入电压)的规格。此时，例如使用降压电路(Voltage Down CircuitVDC)得到半导体装置的工作电压。即，若电源电压高于半导体装置的工作电压，则使用VDC将电源电压降压后作为半导体装置的工作电压。
如此，如果使用VDC，即使在电源电压高于半导体装置的工作电压的情况下，构成半导体装置的电路元件等也不必按照电源电压改变，此结果，可不受限于电源电压的差异，容易地进行相同规格的半导体装置的品种展开。
图9A是表示现有的一般电压制的半导体装置的结构图，图9B是表示现有的低电压制的半导体装置的结构图。在图中，11是基片，12是中央运算装置(CPU)，13是时钟，14是VDC，15是输入输出焊点。输入输出焊点15围绕着CPU12，时钟13，及VDC14，被配置在基片11周围。其中，在图9(a)中，其它的外围功能电路等被省略。图示的半导体装置，为电源电压高于工作电压时所使用的半导体装置，通过VDC14将电源电压降压后作为工作电压提供给CPU12及时钟13等(此种半导体装置称为一般电压制)。
另外，当电源电压低，电源电压与工作电压相等时，如图9(b)所示，除去VDC14，将电源电压作为工作电压提供给半导体装置。因此，图9(b)所示半导体装置与图9(a)所示半导体装置将进行相同的工作(此种半导体装置称为低电压制)。
但是，在一般电压制和低电压制中，因有无VDC14，不可避免的对输入输出焊点15所围绕着的电路元件(例如，CPU12，时钟13)的布局会不同。换言之，对于一般电压制及低电压制，必须分别设计专用的布局。
发明内容
由于现有的半导体装置如以上被构成，只因工作电压不同，即使是其它规格相同的半导体装置，也不得不设计专用的电路元件的布局。此结果，在进行相同规格的半导体装置的品种展开时，必须进行布局改变等，存在不能容易地进行品种展开的课题。
另外，只因所需电力不同，即使是其它规格相同的半导体装置，也不得不设计专用的布局。此结果，在进行相同规格的半导体装置的品种展开时，必须进行布局改变等，因此存在与上述课题相同的课题。
本发明的目的在于获得考虑到上述课题，不论工作电压或者所需电力的差异都能容易地进行品种展开的半导体装置。
根据本发明提供的半导体装置配有电路块，其由在指定的工作电压下工作的1个电路部或多个电路部组成；电压转换部，其独立于该电路块配置而成，将外部供给的电源电压转换为上述指定的工作电压；供给单元，其将来自上述电压转换部的工作电压供给上述电路块的1个电路部或多个电路部。
另外根据本发明提供的半导体装置具备电路块，其包含在不同工作电压下单独工作的多个电路部；多个电压转换部，其以对应上述电路部的数目独立于上述电路块配置而成，并将由外部供给的电源电压转换为上述各工作电压；供给单元，其将来自上述多个电压转换部的各工作电压供给上述电路部。
另外根据本发明提供的半导体装置具备电路块，其由在指定的工作电压下单独工作的1个电路部组成；电压转换部，其独立于上述电路块配置，同时对应上述电路部至少设置2个以上，并分别将由外部供给的电源电压转换为上述指定的工作电压；供给单元，其由上述电压转换部之一将工作电压供给上述电路部，同时当上述电压转换部之一所生成的工作电压的电力不满足上述电路部的工作时，追加供给来自对应该电路部设置的其它电压转换部的工作电压。
图1是表示根据本发明实施方式1的半导体装置的结构图。
图2是表示根据实施方式1的对应第3设计示例的半导体装置的其它结构图。
图3是表示根据本发明实施方式2的半导体装置的结构图。
图4是表示根据实施方式2的半导体装置的其它结构图。
图5是表示根据本发明实施方式3的对应第1设计示例的半导体装置的结构图。
图6是表示根据本发明实施方式3的对应第2设计示例的半导体装置的结构图。
图7是表示根据本发明实施方式3的对应第2设计示例的半导体装置的其它结构图。
图8是表示根据本发明实施方式3的对应第2设计示例的半导体装置的其它结构图。
图9A是表示现有的一般电压制的半导体装置的结构图。
图9B是表示现有的低电压制的半导体装置的结构图。
符号说明1A～1H是半导体装置；2a～2d、2a-1～2d-1、2a-2～2e-2、2a-3、2b-3、2a-4是VDC(电压转换部，供给单元)；3～5、9～12是主芯片(电路块)；6a是一般电压电源线(供给单元)；6b、6b-1～6b-3是低电压电源线(供给单元)；7a、7b是电源焊点，8是输入输出焊点。
实施方式以下，参照
有关本发明实施方式。
实施方式1图1是表示根据本发明实施方式1的半导体装置的结构图。在图中，1A是基于实施方式1的半导体装置的主体，3～5、9是被装载于半导体装置主体1A的主芯片(电路块)，例如CPU，时钟及其它外围功能电路等被装载。在这些主芯片3～5、9中至少装载一个具有预先规定了的功能的功能块(电路部)。另外，在主芯片3～5、9内的各功能块或者各主芯片，以预先确定的工作电压工作。2a～2d是将来自半导体装置外部的电源电压转换为主芯片3～5、9的工作电压的VDC(电压转换部)，被配置于装载了主芯片3～5、9的半导体装置主体1A的外侧。因此，VDC2a～2d与主芯片3～5、9的布局无关而配置。6a是附加从外部一般供给的电源电压的一般电压电源线(供给单元)，6b是附加VDC2a～2d从电源电压转换了的指定的工作电压的低电压电源线(供给单元)，图示的例子中低于电源电压的工作电压被附加。另外，这些线6a、6b围绕着主芯片3～5、9被设置。而且，连接各VDC2a～2d和围绕主芯片3～5、9被设置的一般电压电源线6a的一般电压电源线也包含在线6a中，连接各VDC2a～2d和主芯片3～5、9的低电压电源线也包含在线6b中。7a、7b是用于从半导体装置1A外部供给电源电压的电源焊点。8是多个被配置于主芯片3～5、9周围的输入输出焊点，用于主芯片3～5、9与外部装置的连接。
以下说明用VDC2a～2d得到的工作电压向主芯片3～5、9的供给。
第1设计示例中，半导体装置内的各个主芯片的全部功能块以低于电源电压的相同的工作电压工作，主芯片3～5、9的工作电压相互不同。以低于电源电压的工作电压工作的主芯片称为低电压制芯片，以低于电源电压的工作电压工作的功能块称为低电压制功能块。此时，通过电源焊点7a(或7b)供给电源线6a的电源电压，由VDC2a～2d转换为主芯片3～5、9的各工作电压。由VDC2a～2d转换了的各工作电压，通过连接VDC2a～2d和主芯片3～5、9的电源线6b供给主芯片3～5、9。例如，由VDC2a转换了的工作电压被供给主芯片4的功能块，由VDC2b转换了的工作电压被供给电源线6b及主芯片9的功能块，由VDC2c转换了的工作电压被供给主芯片3的功能块，由VDC2d转换了的工作电压被供给主芯片5的功能块。
而且，图1中围绕主芯片3～5、9的电源线6b是1条，可用对应主芯片3～5、9的各工作电压的数目的电源线6b围绕数层。此时，仅追加从VDC2a～2d连接到对应于各工作电压的电源线6b的构成即可，可以更有效地使用布局面积。
第2设计示例中，半导体装置内的各个主芯片的全部功能块以低于电源电压的相同的工作电压工作，主芯片3～5、9的工作电压相互相同。此时，例如VDC2b与围绕主芯片3～5、9的电源线6b连接，全部的主芯片3～5、9与围绕主芯片3～5、9的电源线6b连接，其它的VDC2a、2c、2d不与主芯片3～5、9连接。于是，第2设计示例中主芯片3～5、9的布局与第1设计示例中主芯片3～5、9的布局相同。
第2设计示例的半导体装置的结构中，VDC2b转换了的工作电压，被供给围绕主芯片3～5、9设置的1条电源线6b，工作电压从电源线6b供给全部的主芯片3～5、9。即使如此，仅追加从该电源线6b连接到各主芯片3～5、9的构成即可，可以更有效地使用布局面积。
图2是表示基于实施方式1的对应第3设计示例的半导体装置的其它结构图。对与图1相同结构元件附加相同符号省略重复说明。在图中，1B是半导体装置，2a-1～2d-1是将来自外部的电源电压转换为主芯片3～5、9的工作电压的VDC(电压转换部)。于是，VDC2a-1～2d-1与主芯片3～5、9的布局无关而被配置。
在图2所示例子中，作为第3设计示例，半导体装置内的主芯片3～5、9的任一功能块在与电源电压相同的工作电压下工作。将与电源电压相同的工作电压下工作的功能块称为一般电压制功能块。在此，由CPU组成的主芯片9内的特定的功能块通过电源线6a直接供给电源电压进行工作。主芯片9的其它功能块以低于电源电压的工作电压工作，其他各个主芯片3～5的功能块以低于电源电压的工作电压工作，主芯片3～5、9的低于电源电压的工作电压相互不同。
此时，如图2所示，由CPU组成的主芯片9内的特定的功能块与围绕主芯片3～5、9而设置的电源线6a直接连接，主芯片9的其它功能块连接于VDC2b-1，主芯片3～5连接于VDC2c-1、2a-1、2d-1。于是，第3设计示例中的主芯片3～5、9的布局与第1设计示例中的主芯片3～5、9的布局相同。
第3设计示例中的半导体装置的结构中，由电源线6a，向围绕主芯片3～5、9而设置的主芯片9内的特定的功能块直接供给电源电压。另外，对于其他功能块，供给由VDC2a-1～2d-1从电源电压转换了的工作电压。
另外，第4设计示例中，由CPU组成的主芯片9内的特定的功能块通过电源线6a直接供给电源电压进行工作。主芯片9的其它的功能块以低于电源电压的工作电压工作，其它各个主芯片3～5的功能块以低于电源电压的工作电压工作，主芯片3～5、9的低于电源电压的工作电压相互相同。
此时，与图1所示的第1设计示例相同，围绕主芯片3～5、9的低电压电源线被配置，产生主芯片3～5、9的工作电压的VDC与低电压电源线连接，各个主芯片3～5、9都与VDC连接。于是，第4设计示例中的主芯片3～5、9的布局与第1设计示例中的主芯片3～5、9的布局相同。
另外，第5设计示例中，主芯片内的全部的功能块在与电源电压相同的工作电压下工作。在与电源电压相同的工作电压下工作的主芯片称为一般电压制主芯片。此时，除去与此对应的VDC即可。于是，第5设计示例中的主芯片3～5、9的布局与第1设计示例中主芯片3～5、9的布局相同。由此，可缩小芯片大小(半导体装置的大小)。
另外，第6设计示例中，特定的主芯片内的多个功能块相互不同，并且以低于电源电压的工作电压工作。此时，将产生特定的主芯片内的多个功能块的工作电压的多个VDC(无图示)配置于半导体装置主体的外侧。于是，第5设计示例中的主芯片3～5、9的布局与第1设计示例中主芯片3～5、9的布局相同。
第6设计示例的半导体装置的结构中，由多个VDC向特定的主芯片内的多个功能块供给相互不同的工作电压。
如上，根据本实施方式1，由于将电源电压转换为指定的工作电压的VDC是与主芯片独立追加配置的，所以不论各个主芯片是以低于或相同于电源电压的工作电压进行工作，主芯片3～5、9的布局不变。因此，在规格相同的各个半导体装置中没有必要设计主芯片的布局，基于主芯片的工作电压差异的规格相同的半导体装置的品种展开能容易地进行。
而且，根据该实施方式1，当主芯片作为一般电压制主芯片使用时，除去与其对应的VDC即可。于是，不论主芯片是否作为一般电压制主芯片被使用，都能容易地进行规格相同的半导体装置的品种展开。
而且，根据本实施方式1，由于将电源电压转换为各工作电压的多个VDC是以对应主芯片内的功能块的数目与主芯片独立配置的，所以可在装置内构成以多个不同的工作电压工作的功能块，同时可灵活对应基于这些功能块的工作电压的差异的规格相同的半导体装置的品种展开。
实施方式2图3是表示根据本发明实施方式2的半导体装置的结构图。将省略对与图1相同结构元件的附加相同符号的重复说明。在图中，1C是根据实施方式2的半导体装置的主体，9～12是主芯片(电路块)，例如被装载有CPU、时钟及其它的外围功能电路等。在这些主芯片9～12中至少被装载一个具有被预先规定功能的功能块(电路部)。而且，主芯片9～12内各功能块或者各主芯片以预先确定的工作电压工作。2a-2～2e-2是将外部的电源电压转换为主芯片9、11、12的工作电压的VDC(电压转换部)。因此，VDC2a-2～2e-2与主芯片9～12的布局无关而被配置。
半导体装置内的主芯片10的全部的功能块在与电源电压相同的工作电压下工作。因此，主芯片10与电源线6a被直接连接。半导体装置内的各个主芯片9、11、12的全部的功能块以低于电源电压的工作电压工作，各个主芯片9、11、12的工作电压相互不同。主芯片9的工作电压分别从VDC2a-2～2c-2中获得，主芯片11的工作电压从VDC2d-2中获得，主芯片12的工作电压从VDC2e-2中获得。
在初始设计中，主芯片9通过电源线6b例如与VDC2a-2被连接，主芯片11、12不与VDC2a-2连接。另外，主芯片11通过电源线6b与VDC2d-2被连接，主芯片12通过电源线6b与VDC2e-2连接。
以下说明用VDC2a-2～2e-2得到的工作电压的向主芯片9、11、12的供给。
通过电源焊点7a(或者7b)供给电源线6a的电源电压，由VDC2a-2～2c-2转换成主芯片9的工作电压。另外，由VDC2d-2～2e-2转换成主芯片11、12的各工作电压。由VDC2a-2、2d-2、2e-2转换成的各工作电压，通过连接VDC2a-2、2d-2、2e-2和主芯片9、11、12的电源线6b供给主芯片9、11、12。至此为止的工作，与上述实施方式1相同。
说明有关本实施方式2中与上述实施方式1的不同点。
在修改半导体装置的设计时，例如设计完成后，在作为产品发送给顾客之前的评估阶段，1个VDC2a-2的电力供给能力不足时，通过电源线6b，主芯片9将进行VDC2b-2、2c-2中的几个追加性连接。
另外，在设计阶段当主芯片需要充分的电力时，也通过电源线6b，主芯片9进行VDC2b-2、2c-2中的几个追加性连接。
进而，随着规格的改变当主芯片9的任意的功能块需要其工作电压的电力时，也通过电源线6b，主芯片9的任意功能块将进行VDC2b-2、2c-2中的几个追加性连接。因此，由VDC2a-2、2b-2、2c-2对主芯片9进行电源供给。从而，可由VDC2b-2、2c-2形成后备，可不改变主芯片9～12的布局，而改变给主芯片的电源供给量。
图4是表示根据实施方式2的半导体装置的其他的结构图。将省略对与图1相同结构元件的附加相同符号的重复说明。在图中，1D是半导体装置，2a-3、2b-3是将外部的电源电压转换为主芯片9的1个特定的功能块的工作电压的VDC(电压转换部)，被配置于装载有主芯片3～5、9的半导体装置的主体1D的外侧。因此，VDC2a-3、2b-3与主芯片3～5、9的布局无关地被配置。
在图4所示例子中，半导体装置1D内的主芯片9的功能块的一部分以低于电源电压的工作电压工作，主芯片9的其它功能块及主芯片3～5的全部功能块在与电源电压相同的工作电压下工作。因此，当初设计时，主芯片9的一部分功能块与VDC2a-3连接，但不与VDC2b-3连接。主芯片9的其它功能块及主芯片3～5的全部功能块与电源线6a直接连接。
此时，由设成围绕主芯片3～5、9而设置的电源线6a，直接给主芯片3～5及主芯片9内的与电源电压相同的工作电压下工作的功能块供给电源电压。
另外，主芯片9内的以低于电源电压的工作电压工作的功能块与VDC2a-3连接后生成·供给工作电压。
因此，在修改该半导体装置的设计时，例如设计完成后，在作为产品发送给顾客之前的评估阶段，1个VDC的电力供给能力不足时，通过电源线6b，主芯片9将进行与VDC2b-3的追加性连接。
而且，在设计阶段主芯片需要充足的电力时，也通过电源线6b，主芯片9将进行与VDC2b-3的追加性连接。
进而，随着规格的改变当主芯片9的任意功能块需要其工作电压的电力时，也通过电源线6b，主芯片9的任意的功能块将进行与VDC2b-3的追加性连接。因此，由VDC2a-3、2b-3对主芯片9进行电源供给。从而，由VDC2b-3形成后备，可不改变主芯片3、4、5、9的布局，而改变给主芯片的电源供给量。
如上，根据本实施方式2，经多个连接的VDC中的任一个生成的工作电压的电力对功能块的工作不满足时，由于构成了可追加供给其它VDC生成的工作电压的电力，所以不仅使电力需求有差异的品种展开成为容易，而且追加简单的结构就可以增加VDC的工作电压的电力供给能力。
另外，有关主芯片内的全部的功能块以相同于电源电压的工作电压下进行工作的主芯片3～5，如图4所示，可除去与此对应的VDC，不必改变主芯片本身的布局。因此，可缩小芯片的大小(半导体装置的大小)。
实施方式3图5是表示根据本发明实施方式3的对应第1设计示例的半导体装置的结构图，图6是表示根据本发明实施方式3的对应第2设计示例的半导体装置的结构图，图7是表示根据本发明实施方式3的对应第2设计示例的半导体装置的其它结构图，图8是表示根据本发明实施方式3的对应第2设计示例的半导体装置的其它结构图。将省略对与图1相同结构元件的附加相同符号的重复说明。在图中，1E～1H表示根据实施方式3的半导体装置的主体，2a-4是将外部的电源电压转换为主芯片的工作电压的VDC(电压转换部)。因此，VDC2a-4与主芯片3～5、9的布局无关地被配置。6b-1～6b-3表示由VDC2a-4对主芯片供给工作电压的低电压电源线(供给单元)。
以下说明工作。
首先在第1设计示例中，主芯片3～5、9在与电源电压相同的工作电压下工作，1个的主芯片4以低于电源电压的工作电压工作。此时，如图5的半导体装置，通过电源焊点7a(或者7b)对电源线6a供给电源电压，由VDC2a-4转换为主芯片4的工作电压并通过电源线6b进行供给。如此，实施方式3中，因VDC与主芯片独立配置，应该由VDC转换的工作电压为单一时可仅设置一个VDC。
另外，对于在与电源电压相同的工作电压下工作的主芯片3～5、9，由围绕主芯片3～5、9那样设置的电源线6a直接供给电源电压。此时，可仅追加从电源线6a与主芯片3～5、9连接的结构，就可以更有效的使用布局面积。
另一方面，在第2设计示例中，主芯片3～5、9中的多个主芯片3～5以低于电源电压的工作电压工作，各自的工作电压相同。此时，如图6的半导体装置，单一的VDC2a-4所转换的工作电压，连接于相应于电源线6b-1的主芯片3～5进行供给。电源线6b-1主要被配置于半导体装置主体1F的一侧(在图6的上方)。如此，在半导体装置内存在多个工作电压相同的主芯片时也仅追加电源线6b-1即可对应，可以更有效的使用布局面积。
在其它的第2设计示例中，如图7的半导体装置，将单一的VDC2a-4所转换的工作电压，连接于相应于电源线6b-2的主芯片3～5进行供给。电源线6b-2主要被配置于半导体装置主体1G的其它侧(在图6的下方)。
另外，在其它的第2设计示例中，如图8的半导体装置，将单一的VDC2a-4所转换的工作电压，连接于相应于电源线6b-3的主芯片3～5进行供给。电源线6b-3主要被配置于半导体装置主体1H的几乎全周。
因此，在半导体装置内存在多个工作电压相同的主芯片时，也仅追加被自由配置的一条电源线即可对应。
发明的效果如上根据本发明，由于构成为具备以指定的工作电压工作的1个电路部或者多个电路部组成的电路块；与该电路块独立地被配置的，将外部供给的电源电压转换为上述指定的工作电压的电压转换部；将来自上述电压转换部的工作电压供给上述电路块的1个电路部或者多个电路部的供给单元，所以具有电路块的布局是与电路块的工作电压无关而不变，容易实行基于电路块(或电路部)的工作电压的差异的品种展开的效果。
而且根据本发明，由于构成为具备含有在不同的工作电压下单独工作的多个电路部而组成的电路块；对应上述电路部数目并与上述电路块独立地被配置的，将外部供给的电源电压转换为上述各工作电压的多个电压转换部；将来自上述多个电压转换部的各工作电压供给上述电路部的供给单元，所以具有可在装置内构成在多个不同的工作电压下工作的电路部，同时可灵活对应基于这些工作电压的差异的品种展开的效果。
根据本发明，由于构成为具备在指定的工作电压下单独工作的1个电路部而组成的电路块；与上述电路块独立地被配置的，同时对应上述电路部的至少设置2个以上的，并各自将外部供给的电源电压转换为上述指定的工作电压的电压转换部；将上述电压转换部之一的工作电压供给上述电路部，同时上述电压转换部之一生成的工作电压的电力不满足上述电路部的工作时，从对应该电路部设置的其它的电压转换部追加供给工作电压的电力的供给单元，所以具有追加电压转换部的简单结构即可向电路块的电路部增加工作电压的电力供给能力的效果。从而，具有容易进行基于电路块(电路部)的需求电力差异的品种展开的效果。
权利要求
1.一种半导体装置，具备电路块，其由在指定的工作电压下工作的1个电路部或多个电路部组成；电压转换部，其独立于该电路块配置而成，将外部供给的电源电压转换为上述指定的工作电压；供给单元，其将来自上述电压转换部的工作电压供给上述电路块的1个电路部或多个电路部。
2.一种半导体装置，具备电路块，其包含在不同工作电压下工作的多个电路部；多个电压转换部，其以对应上述电路部的数目独立于上述电路块配置而成，并将由外部供给的电源电压转换为上述各工作电压；供给单元，其将来自上述多个电压转换部的各工作电压供给上述电路部。
3.一种半导体装置，具备电路块，其由在指定的工作电压下工作的1个电路部组成；电压转换部，其独立于上述电路块配置，同时对应上述电路部至少设置2个以上，并分别将由外部供给的电源电压转换为上述指定的工作电压；供给单元，其由上述电压转换部之一将工作电压供给上述电路部，同时当上述电压转换部之一所生成的工作电压不满足上述电路部的工作时，追加供给来自对应该电路部设置的其它电压转换部的工作电压的电力。
4.权利要求2记述的半导体装置，其特征在于供给单元由多条工作电压供给线组成，各自的工作电压供给线连接1个电压转换部和电路块对应的电路部。
5.权利要求2记述的半导体装置，其特征在于电路块的多个电路部的多个工作电压相同，供给单元由围绕电路块的多个电路部的第1工作电压供给线、连接对应相同工作电压的电压转换部和第1工作电压供给线的第2工作电压供给线以及分别连接第1工作电压供给线和电路块对应的电路部的多个第3工作电压供给线组成。
6.权利要求2记述的半导体装置，其特征在于电路块的多个电路部的多个工作电压相同，供给单元由被配置于电路块的多个电路部一侧的第1工作电压供给线、连接对应相同工作电压的电压转换部和第1工作电压供给线的第2工作电压供给线以及分别连接第1工作电压供给线和电路块对应的电路部的多个第3工作电压供给线组成。
7.权利要求1至3之一记述的半导体装置，其特征在于具备由在与电源电压相同的工作电压下工作的1个电路部组成的第2电路块，供给单元由围绕电路块及上述第2电路块的第1电源电压供给线、连接该第1电源电压供给线和上述第2电路块的电路部的第2电源电压供给线组成。
全文摘要
即使是规格相同的半导体装置，也存在仅由于电源电压不同而不得不改变布局等，不容易进行品种展开的问题。作为解决手段，具备由在指定的工作电压下单独工作的至少一个电路部组成的电路块；独立于该电路块追加配置、将从外部供给的电源电压转换为指定的工作电压的电压转换部；将来自电压转换部的工作电压供给电路块的供给单元。
文档编号G06F1/26GK1427478SQ0212985
公开日2003年7月2日 申请日期2002年8月20日 优先权日2001年12月21日
发明者山本博 申请人:三菱电机株式会社, 三菱电机系统Lsi设计株式会社