專利名稱：最小失配胞元數(shù)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系相關(guān)于一種最小失配胞元數(shù)組，其系具有利用一二維胞元矩陣方式而集成于一晶圓上的多個(gè)胞元組件，特別是，一種集成在一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)之中的胞元數(shù)組。
背景技術(shù)：
一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)系會(huì)轉(zhuǎn)換一包括數(shù)個(gè)資料位之?dāng)?shù)字輸入資料字符，并且輸出一正比于該輸入二進(jìn)元數(shù)據(jù)字符之?dāng)?shù)值的模擬輸出，而該模擬輸出信號(hào)則為正比于該輸入數(shù)據(jù)字符之?dāng)?shù)值的，例如，一電流、一電壓、一電荷、或是一模擬信號(hào)、或是一頻率。
一理想的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器系會(huì)具有，如圖1所見之通過原點(diǎn)之一直線的一輸入輸出特性關(guān)系，而在根據(jù)習(xí)知狀態(tài)的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)中，其真實(shí)的輸入輸出特性關(guān)系卻是一條偏離該理想直線的線，亦即，根據(jù)習(xí)知狀態(tài)之該習(xí)知數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的該輸入輸出特性關(guān)乃是一非線性輸入輸出特性關(guān)系，而該習(xí)知數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器之該輸入輸出特性關(guān)系的該非線性則是由于偏移(offset)以及增益誤差所造成，在大部分的例子中，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器系會(huì)集成于具有實(shí)際上執(zhí)行自數(shù)字?jǐn)?shù)值至模擬信號(hào)之轉(zhuǎn)換之胞元組件的一數(shù)組、而執(zhí)行為數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的電路，此外，該些胞元數(shù)組組件系會(huì)包括多個(gè)藉由被該待轉(zhuǎn)換之?dāng)?shù)字輸入資料所控制之開關(guān)而進(jìn)行切換的胞元組件，例如，電流源、電容器、電阻，其中，具有包括電流源之一胞元數(shù)組的一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)系會(huì)被稱為一電流切換數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，包括電阻組件之一胞元數(shù)組被稱之為一電阻串?dāng)?shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，以及具有包括電容器之一胞元數(shù)組的一數(shù)字比轉(zhuǎn)換器(DAC)系會(huì)稱為一電荷重新分配數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
依照該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，該胞元數(shù)組系會(huì)于實(shí)質(zhì)上以三個(gè)不同的可能方式進(jìn)行安排，亦即，安排為一二進(jìn)元加權(quán)數(shù)組(binary-weightedarray)，一熱學(xué)式數(shù)組(thermometric array)、或是一混合數(shù)組。
在該二進(jìn)元加權(quán)胞元數(shù)組中，該等胞元組件之尺寸即會(huì)以二作為依據(jù)，在一熱學(xué)識(shí)胞元數(shù)組中，所有的胞元組件系會(huì)具有相同的尺寸，而在一混合胞元數(shù)組中，數(shù)組的一部份系進(jìn)行熱學(xué)式的編碼，以及該胞元數(shù)組的其它部分系進(jìn)行二進(jìn)元的編碼。
然而，在實(shí)際的集成電路中，系會(huì)于一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器之該胞元數(shù)組范圍中之該等胞元組件間存在有的一失配，并且，該失配，亦即，該胞元組件之真實(shí)物理特性以及該胞元組件之額定(nominal)特性數(shù)值之間之差異，的發(fā)生系可能起因于數(shù)種原因。
該失配的第一個(gè)原因是，晶圓制造程序并未于整個(gè)晶圓表面上完全為同質(zhì)，而非均質(zhì)晶圓制造程序的結(jié)果是，被置于該晶圓上彼此相隔一定程度距離的額定相同胞元組件系會(huì)顯示出不同的物理行為，且該等胞元組件彼此之間的位置越靠近時(shí)，在兩個(gè)胞元組件之的失配就會(huì)越低，所以，為了這個(gè)理由，通常的習(xí)慣是限制該胞元數(shù)組之該等胞元組件位于其上之該晶圓面積的延伸，且此系通常會(huì)伴隨著利用一二維數(shù)組結(jié)構(gòu)方式來安排在該晶圓上的該等胞元組件，再者，于該晶圓表面上之該非均質(zhì)制造程序乃導(dǎo)致該等胞元組件在物理行為上的一梯度，此即表示，該等胞元組件所既定的一物理特質(zhì)系會(huì)以一沿著該晶圓上一既定方向的大約線性形式而偏離其額定的數(shù)值。
在圖2中，集成于一晶圓上之胞元組件的一失配系形成一距該胞元數(shù)組之中心之距離的二維高斯函數(shù)(bidimensional Gaussian function)的模型，其中，該失配系加以顯示為在圖式之上部部分上的一彎曲表面，而該額定的失配乃是相對(duì)于一參考數(shù)值R0，例如，R1/R0，而進(jìn)行額定，其中，R0系為在為該胞元數(shù)組中心之一胞元組件的一參考電阻數(shù)值。
另一種導(dǎo)致顯示于圖2中之一分布之胞元組件間的失配系為所謂的“邊緣鄰近效應(yīng)(border proximity effect)”。在一集成電路中，一胞元組件的物理特性，例如，一電阻，一電容器，或一晶體管，系亦會(huì)取決于在附近執(zhí)行的硅結(jié)構(gòu)，所以，在胞元的一二維數(shù)組中，靠近該胞元數(shù)組之邊緣的該些胞元組件系會(huì)具有一“局部”硅結(jié)構(gòu)，而其系不同于靠近該胞元數(shù)組之中心處之該等胞元組件的硅結(jié)構(gòu)，而此即會(huì)導(dǎo)致該等胞元組件在物理行為上的一失配，其中，此失配系主要為胞元組件距離該胞元數(shù)組之中心之距離的一函數(shù)，正如可由圖3中看出的一樣，因此，包括如圖3所示之一胞元數(shù)組的一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)系會(huì)顯示一非線性的輸入輸出特性關(guān)系，其中，該非線性乃是取決于該等胞元數(shù)組組件在一布線圖中如何連接至彼此。
圖3系顯示具有多個(gè)以二維胞元矩陣之方式而集成于一晶圓上的胞元組件的一胞元數(shù)組，在圖3所顯示的例子中，該胞元矩陣系包括8×8個(gè)胞元組件，其中，每一個(gè)胞元組件系可以是一電阻，一電容，一晶體管，一電流源，或一二極管，且該失配的分布系為圓形地對(duì)稱。
圖4系顯示根據(jù)習(xí)知狀態(tài)之用于串聯(lián)一胞元數(shù)組之該等胞元組件的一布線或掃掠圖，通常，掃掠、或布線一熱學(xué)式編碼數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(thermometer-coded digital to analog converter)的方法乃是藉由逐線地掃掠在圖4所顯示之胞元數(shù)組線而加以執(zhí)行。
此習(xí)知布線圖的缺點(diǎn)是，在邊緣鄰近效應(yīng)存在之下，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的整體、或累積非線性系會(huì)很高，因?yàn)樵摪獢?shù)組系利用一較高的失配而沿線方向的掃掠該等胞元組件，亦即，在第八行中的該等胞元組件，如圖4所示，系會(huì)于該布線、或掃掠順序的一開始即一個(gè)接著一個(gè)地進(jìn)行加總，因此，該失配系會(huì)不斷累積，所以，藉由使用具有如圖4所示之該布線圖的一胞元數(shù)組，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器系會(huì)具有該輸入輸出特性關(guān)系的一增加的非線性。

發(fā)明內(nèi)容
據(jù)此，本發(fā)明的一目的系在于提供具有一最小累積失配的一胞元數(shù)組。
此目的系藉由具有獨(dú)立權(quán)利要求1所述的特征的一胞元數(shù)組而加以達(dá)成。
本發(fā)明系提供一種胞元數(shù)組，其系具有利用一二維胞元矩陣方式集成于一晶圓上的多個(gè)胞元組件，其中，每一個(gè)集成胞元組件系會(huì)包括介于其真實(shí)物理特性以及一額定特性數(shù)值之間的一失配；其中，每一個(gè)胞元組件的該失配系為該分別之胞元組件與該胞元數(shù)組之一中心間之距離的一函數(shù)，且該胞元數(shù)組系具有為圓形對(duì)稱的一二維失配分布；以及其中，該等胞元組件系會(huì)以一布線圖的方式，并沿著該胞元數(shù)組之該圓形對(duì)稱失配分布而進(jìn)行串聯(lián)連接，以最小化一累積失配。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一較佳實(shí)施例中，一胞元組件的該失配系會(huì)隨著該分別之胞元組件與該胞元數(shù)組之中心的該距離而增加。
在一較佳實(shí)施例中，該胞元矩陣系包括一第一數(shù)量(N)的胞元組件行，以及一第二數(shù)量(M)的胞元組件列。
較佳地是，該胞元組件行的該第一數(shù)量(N)系相等于該胞元組件列的該第二數(shù)量(M)。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一較佳實(shí)施例中，該胞元數(shù)組系被虛設(shè)胞元組件所環(huán)繞。
此所提供的優(yōu)點(diǎn)是，影響該胞元數(shù)組之該等周邊胞元組件的邊緣效應(yīng)(border effects)系會(huì)受到抑制。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一較佳實(shí)施例中，該等胞元組件系會(huì)以一第一布線圖的方式、并沿著對(duì)該等胞元組件列以及對(duì)該等胞元組件行具有一45度角的對(duì)角線而進(jìn)行連接。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一另一較佳實(shí)施例中，該等胞元組件系會(huì)以一具有一曲折形式之第二布線圖的方式而進(jìn)行連接。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一再一較佳實(shí)施例中，該等胞元組件系會(huì)以一具有一螺旋形式之第三布線圖的方式而進(jìn)行連接。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一又一較佳實(shí)施例中，該集成胞元數(shù)組的每一個(gè)胞元組件系可藉由一相對(duì)應(yīng)開關(guān)而進(jìn)行橋接。
在該胞元數(shù)組的一較佳實(shí)施例中，該開關(guān)系加以提供于該集成胞元數(shù)組的范圍之中。
而在一替代較佳實(shí)施例中，該開關(guān)系加以提供于該集成胞元數(shù)組的范圍之外。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一較佳實(shí)施例中，該些組件系為電容器。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一另一較佳實(shí)施例中，該等胞元組件系為變?nèi)荻O管(varactors)。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一再一較佳實(shí)施例中，該等胞元組件系為電阻。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一又一較佳實(shí)施例中，該等胞元組件系為電流源。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一另一較佳實(shí)施例中，該等胞元組件系為晶體管。
在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一另一較佳實(shí)施例中，該等胞元組件系為二極管。
本發(fā)明系更進(jìn)一步提供一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其系包括一具有利用一二維胞元矩陣方式而集成于一晶圓上之多個(gè)胞元組件的胞元數(shù)組，其中，每一個(gè)集成胞元組件系會(huì)包括介于其真實(shí)物理特性以及一額定特性數(shù)值之間的一失配；其中，每一個(gè)胞元組件的該失配系為該分別之胞元組件與該胞元數(shù)組之一中心間之距離的一函數(shù)，且該胞元數(shù)組系具有為圓形對(duì)稱的一二維失配分布；以及其中，該胞元組件系會(huì)以一布線圖的方式，并沿著該胞元數(shù)組之該圓形對(duì)稱失配分布而進(jìn)行串聯(lián)連接，以最小化一累積失配。
本發(fā)明系更進(jìn)一步提供一種放大器電路，包括一運(yùn)算放大器(operationamplifier)以及至少一具有利用一二維胞元矩陣方式而集成于一晶圓上之多個(gè)胞元組件的胞元數(shù)組，其中，每一個(gè)集成胞元組件系會(huì)包括在其真實(shí)物理特性以及一額定特性數(shù)值之間的一失配；其中，每一個(gè)胞元組件的該失配系為該分別之胞元組件與該胞元數(shù)組之一中心間之距離的一函數(shù)，且該胞元數(shù)組系具有為圓形對(duì)稱的一二維失配分布；以及其中，該胞元組件系會(huì)以一布線圖的方式，沿著該胞元數(shù)組之該圓形對(duì)稱失配分布而進(jìn)行串聯(lián)連接，以最小化一累積失配。


接下來，根據(jù)本發(fā)明之一胞元數(shù)組的較佳實(shí)施例系以所附圖式作為參考而進(jìn)行更詳盡的解釋。
圖1其系顯示根據(jù)習(xí)知狀態(tài)之一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸入輸出特性關(guān)系；圖2其系顯示根據(jù)習(xí)知狀態(tài)之一胞元數(shù)組的二維失配分布；圖3其系顯示根據(jù)習(xí)知狀態(tài)之一胞元數(shù)組的圓形失配分布；圖4其系顯示在根據(jù)習(xí)知狀態(tài)之一胞元數(shù)組范圍內(nèi)，用于連接胞元組件的一布線圖；圖5其系顯示根據(jù)本發(fā)明之用于布線一熱學(xué)式編碼二維胞元數(shù)組的一第一布線圖；圖6其系顯示根據(jù)本發(fā)明之用于布線一熱學(xué)式編碼二維胞元數(shù)組的一第二布線圖；圖7其系顯示根據(jù)本發(fā)明之用于布線一熱學(xué)式編碼二維胞元數(shù)組的一第三布線圖；圖8一具有相等失配區(qū)域的二維胞元數(shù)組；圖9其系顯示根據(jù)本發(fā)明之用于布線一熱學(xué)式編碼二維胞元數(shù)組的一第四布線圖；圖10a以及圖10b其系顯示根據(jù)本發(fā)明之用于布線胞元組件的另外布線圖；圖11a以及圖11b其系顯示根據(jù)本發(fā)明之用于在一胞元數(shù)組中布線胞元組件的另外布線圖；圖12a以及圖12b其系顯示根據(jù)本發(fā)明之用于在一胞元數(shù)組中布線胞元組件的另外布線圖；圖13a以及圖13b其系顯示根據(jù)本發(fā)明之用于在一胞元數(shù)組范圍內(nèi)連接胞元組件的另外布線圖；圖14a以及圖14b其系顯示在根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組的一較佳實(shí)施例中，舉例說明藉由虛設(shè)胞元所達(dá)成之抑制效應(yīng)的圖式；圖15a以及圖15b其系顯示根據(jù)本發(fā)明之用于在一胞元數(shù)組范圍內(nèi)連接胞元組件的另外布線圖；圖16其系顯示根據(jù)本發(fā)明，一第一胞元數(shù)組經(jīng)由總線而與一第二胞元數(shù)組之相關(guān)互連的一互連；圖17a以及圖17b其系顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例之串聯(lián)連接且藉由開關(guān)而短路的電阻串；圖18a以及圖18b其系顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，使用電阻作為胞元組件之一胞元數(shù)組的一實(shí)施例；圖19a以及圖19b其系顯示根據(jù)本發(fā)明之一另一實(shí)施例之使用電阻作為胞元組件的一胞元數(shù)組；圖20其系顯示根據(jù)本發(fā)明之使用電阻作為一胞元組件之一胞元數(shù)組的一另一實(shí)施例；圖21a以及圖21b其系顯示根據(jù)本發(fā)明的一胞元數(shù)組，其中，列的數(shù)量系偏離行的數(shù)量；圖22其系顯示使用具有根據(jù)本發(fā)明之一胞元數(shù)組之一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的一數(shù)字控制器變?nèi)蓦娐罚粓D23其系為顯示包括根據(jù)本發(fā)明之胞元數(shù)組之一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器之整體非線性的改進(jìn)的一圖式；
圖24其系顯示包括根據(jù)本發(fā)明之一胞元數(shù)組之根據(jù)本發(fā)明的一放大器電路；以及圖25其系顯示包括根據(jù)本發(fā)明之胞元數(shù)組的反相放大電路。
具體實(shí)施例方式
接下來，本發(fā)明的較佳實(shí)施例將進(jìn)行詳細(xì)敘述。
圖5系顯示根據(jù)本發(fā)明之用于利用一二維胞元矩陣方法而連接集成于一晶圓上之胞元組件的一布線圖的一第一實(shí)施例。
在圖5所顯示的實(shí)施例中，該胞元矩陣系包括8×8個(gè)胞元組件，Cij，其中，該等胞元組件系以行以及列的方式而加以提供，在所提出的例子中，該胞元矩陣系包括八個(gè)胞元組件行以及八個(gè)胞元組件列，較佳地是，該等胞元組件行的數(shù)量(N)系相等于該胞元組件列的數(shù)量(N)。
正如可由圖5中看出，相對(duì)于逐行地布線該等胞元組件線(如圖4所示)，該等胞元組件系藉由以45度之角度沿著該胞元數(shù)組之對(duì)角線的移動(dòng)而連接至彼此，本質(zhì)上，由于其系會(huì)具有數(shù)種利用45度方向來布線該胞元數(shù)組的可能性，因此，即會(huì)有可能具有不同的布線圖。
在圖5所顯示的實(shí)施例中，該布線系由胞元組件C88開始，并且，結(jié)束于胞元組件C11，而沿著該奔原數(shù)組矩陣之該等對(duì)角線而布線該等胞元組件的優(yōu)點(diǎn)是，邊緣之胞元組件，例如，C88，的失配系可以迅速地藉由靠近該胞元數(shù)組矩陣之中心之較沒有受到邊緣鄰近效應(yīng)影響的該等胞元組件而受到補(bǔ)償，并且，因此，相對(duì)于額定數(shù)值，系會(huì)具有較低的失配，而在此方法中，該胞元數(shù)組的該整體非線性系會(huì)徹底地被降低。
圖6系顯示根據(jù)本發(fā)明之該布線圖的一另一實(shí)施例，其中，該等胞元組件系沿著相對(duì)于該矩陣之該等行及列而具有45度角的對(duì)角線來進(jìn)行連接。
圖7系顯示一類似的布線圖，其中，該等胞元組件系經(jīng)由相對(duì)于該矩陣之該等行及列而具有45度角的對(duì)角線來進(jìn)行連接。
圖8系顯示一二維8×8胞元數(shù)組，其系具有分為四個(gè)相同失配區(qū)域I，II，III，以及IV的64個(gè)胞元組件，其中，每一個(gè)胞元組件的該額定數(shù)值系皆相同于1，而由于該邊緣鄰近效應(yīng)，每一個(gè)胞元組件則會(huì)具有大約正比于該胞元組件與該胞元矩陣中心之距離的一失配，接著，如以圖8作為參考，在該第一區(qū)域I中的該等四個(gè)胞元組件C45，C55，C44，C54系具有一數(shù)值1+3*ε，其中，相較于一指示一相對(duì)而言較小量之失配的數(shù)值，ε系會(huì)為一較小的數(shù)值，并且，在該第二區(qū)域II中的該等胞元組件系具有一數(shù)值1+2*ε，再者，在該第三區(qū)域III中的該等組件系具有一數(shù)值1+ε，且同時(shí)，在該第四區(qū)域IV中的該些組件系具有一數(shù)值1-96*ε/28，而所有胞元之所有數(shù)值的總和系會(huì)相等于64，因此，平均胞元數(shù)值系會(huì)相等于該額定數(shù)值1。
此外，若是該等前八個(gè)胞元組件C18，C28，C38，…，C88系會(huì)根據(jù)如圖4所示之習(xí)知狀態(tài)的布線圖而進(jìn)行連接時(shí)，則該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)值即會(huì)為8-8*96*ε/28，然而，由于理想輸出數(shù)值系為8，因此，當(dāng)使用該習(xí)知的布線方法時(shí)，該整體非線性誤差系會(huì)總計(jì)為-27.4*ε。
假使該八個(gè)胞元組件系利用根據(jù)本發(fā)明之布線圖，如圖6所示，而進(jìn)行連接時(shí)，則是從該胞元組件C11開始。
在此例子中，該DAC輸出系為(1-96*ε/28)+(1+ε)+(1+2*ε)+(1+3*ε)+(1-96*ε/28)+(1+ε)+(1+2*ε)+(1-96*ε/28)。
因此，該整體非線性誤差于此例子中系僅會(huì)總計(jì)為-1.3*ε。
正如可由此例子中看出，相較于一習(xí)知具有一習(xí)知布線圖的胞元矩陣，利用根據(jù)本發(fā)明之一布線圖的一胞元矩陣的該整體非線性系會(huì)大大地被降低。
圖9系顯示一6×6的胞元矩陣，其系具有36個(gè)胞元組件，當(dāng)執(zhí)行一布線程序時(shí)，該胞元矩陣系會(huì)藉由一Carthesic協(xié)作系統(tǒng)(coordinatesystem)而加以指示，當(dāng)該等胞元組件系為N×N的胞元矩陣的連接時(shí)，則該胞元矩陣系可以分開為四個(gè)由下列方程式鎖定義的區(qū)域下部區(qū)域(G1) 上部區(qū)域(G2)i∈1,n2-------------i∈1,n2]]>x∈i，n-i+1 x∈i，n-i+1
左邊區(qū)域(G3) 右邊區(qū)域(G4)i∈1,n2-1-----------i∈1,n2-1]]>y∈i+1，n-1 xi∈i，n-i+1 而對(duì)該6×6的胞元組件矩陣而言，為了布線該等胞元組件，則要提供十個(gè)方程式。
下部區(qū)域→(G1) 上部區(qū)域→(G2)i＝1i＝1xεi，n-i+1＝{1，2，3，4，5，6} x＝{1，2，3，4，5，6} y1(x)＝{1，2，3，3，2，1} y1b(x)＝{6，5，4，4，5，6}i＝2i＝2xεi，n-i+1＝{2，3，4，5} x＝{2，3，4，5}
y2(x)＝{1，2，2，1}y2b(x)＝{6，5，5，6}i＝3i＝3xεi，n-i+1＝{3，4} x＝{3，4} y3(x)＝{1，1} y3b(x)＝{6，6}計(jì)算左邊以及右邊區(qū)域iϵ1,n2-1={1,2}]]>左邊區(qū)域(G3) 右邊區(qū)域(G4)i＝1 i＝1y＝{2，3，4，5} y＝{2，3，4，5} x1(y)＝{1，2，2，1} x1b(y)＝{6，5，5，6}i＝2 i＝2y＝{3，4}y＝{3，4} x2(y)＝{1，1} x2b(y)＝{6，6}
因此，即會(huì)產(chǎn)生如圖9所示的一布線圖，至于該等分開的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)(chains)，y1(x)-y3(x)，y1b(x)-y3b(x)，x1(y)-x2(y)，以及x1b(y)，x2b(y)，則是可以彼此連接。
圖10a系顯示根據(jù)本發(fā)明的一可能布線圖，其中，該等胞元組件乃是以一曲折的形式進(jìn)行連接，而該等胞元組件所產(chǎn)生的串聯(lián)連接則會(huì)具有兩個(gè)終端A1，A2。
在圖10b中，則顯示根據(jù)本發(fā)明的一另一可能布線結(jié)構(gòu)，其中，胞元組件的兩個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)系彼此相互連扣，每一個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)系包括多個(gè)彼此串聯(lián)連接的胞元組件，該第一個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)系具有終端A1，A2，以及該第二個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)系具有終端B1，B2。
圖11a系顯示根據(jù)本發(fā)明之一布線圖的一另一實(shí)施例，在此實(shí)施例中，該等胞元組件系會(huì)以一螺旋的形式而進(jìn)行串聯(lián)連接，其中，該胞元組件鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)系會(huì)具有兩個(gè)終端A1，A2。
圖11b系顯示根據(jù)本發(fā)明之該布線圖的一另一實(shí)施例，其中，兩個(gè)螺旋鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)系彼此相連扣，該第一個(gè)胞元組件鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)系包括終端A1，A2，以及該第二個(gè)胞元組件鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)系具有終端B1，B2。
圖12a系顯示根據(jù)本發(fā)明之的一另一布線圖，其系具有兩個(gè)相互連扣的胞元組件鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其中，該等胞元組件系沿著具有相關(guān)于該矩陣之該等行以及排之45度角的對(duì)角線而彼此連接，該結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)點(diǎn)是，一鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的每一個(gè)胞元組件系具有其所擁有之鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的胞元組件，以及作為鄰近胞元組件之另一鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的胞元組件兩者，而此系特別地于該胞元矩陣的兩個(gè)胞元組件系相互作用時(shí)具有優(yōu)勢(shì)。
圖12b系顯示具有兩個(gè)相互連扣之胞元組件鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的一替代布線結(jié)構(gòu)。
圖13a、13b系顯示一12×12的胞元數(shù)組，其系具有一根據(jù)本發(fā)明的布線結(jié)構(gòu)，以改善一熱學(xué)式編碼(thermometer-coded)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的該整體非線性。
在如圖13b中所顯示的一較佳實(shí)施例中，該整體非線性乃是藉由確定在該胞元數(shù)組范圍中之所有胞元組件系會(huì)具有相同之環(huán)境條件而可以獲得改善。正常地，放置在圖13a中所顯示之該胞元數(shù)組之該邊緣的胞元組件系不會(huì)具有與在該胞元數(shù)組范圍中之其它胞元組件相同的環(huán)境條件，所以，為了抑制該些不相等的條件，虛設(shè)的胞元組件系會(huì)被放置于該胞元數(shù)組的周圍，以根據(jù)本發(fā)明之一較佳實(shí)施例地形成一邊緣。
圖13b系顯示具有由虛設(shè)胞元組件所環(huán)繞之有效胞元組件的胞元數(shù)組的架構(gòu)。
圖14a、14b系顯示舉例說明在一6×6的胞元組件矩陣中，邊緣效應(yīng)之抑制的圖式。內(nèi)部之胞元組件的所有側(cè)邊系皆會(huì)被另外的胞元組件所包圍，正如可以由圖14a看出，而位在該胞元數(shù)組之邊緣的胞元組件，例如，該胞元組件C55，則不會(huì)完全被其它胞元組件所包圍，所以，為了提供所有胞元組件相同的條件，虛設(shè)的胞元系被設(shè)置在包圍該胞元數(shù)組的位置，因此，正如可由圖14b所見，該胞元組件C55系會(huì)被三個(gè)有效胞元組件，以及五個(gè)虛設(shè)胞元組件所包圍，據(jù)此，該邊緣胞元組件C55即會(huì)完全地被胞元組件所包圍，并且，會(huì)具有與在該胞元數(shù)組中之，舉例而言，胞元組件C22相同的條件。
圖15a系顯示具有根據(jù)本發(fā)明之一布線圖之一胞元數(shù)組的一較佳實(shí)施例，其中，該等胞元組件系會(huì)以所有之三角形架構(gòu)皆會(huì)被綁在一起的方式而進(jìn)行連接。
圖15b系顯示具有三角形架構(gòu)之一獲改善互連的一另一實(shí)施例，其中，僅提供兩個(gè)長(zhǎng)距離的互連。該第一長(zhǎng)距離系位在胞元組件C0，6以及C0，11之間，以及該第二長(zhǎng)距離互連系會(huì)在胞元組件C5，11及C11，10之間。
圖16系顯示并聯(lián)互連根據(jù)本發(fā)明之兩個(gè)胞元數(shù)組的可能性，根據(jù)本發(fā)明的一胞元A系會(huì)經(jīng)由總線Bus0至Bus12而與根據(jù)本發(fā)明的一胞元數(shù)組B進(jìn)行互連，而此則是在不同之胞元組件若是于一額外之?dāng)?shù)字模擬轉(zhuǎn)換器范圍內(nèi)一起使用時(shí)特別具有優(yōu)勢(shì)。
圖17a系顯示落在可以藉由使用橋接開關(guān)S11至S18而加以短路之串聯(lián)連接電阻R11至R18的一第一電阻串，正如可以在圖17b中所顯示實(shí)施例中所看見的，該等開關(guān)S11至S18系會(huì)分開地被置于根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例的該電阻數(shù)組的外面。
圖18a、18b系顯示一替代的實(shí)施例，其中，該等開關(guān)S11至S18系會(huì)被置于根據(jù)本發(fā)明之該電阻數(shù)組的內(nèi)部。
圖19a系顯示如圖17a中所顯示之該實(shí)施例的一不同版本，其中，該等開關(guān)以及該等電阻系加以互換，而此架構(gòu)系會(huì)造成該等胞元組件的一不同互連，不過，在圖19a中所顯示之該胞元數(shù)組中的該等電阻系會(huì)以與圖17b中所顯示之該等胞元一樣的方式進(jìn)行配置。
圖20b系顯示可以并聯(lián)連接并且可以經(jīng)由一總線而加以控制之該等胞元組件的一更一般的架構(gòu)，在此，該整體非線性系藉由施加根據(jù)本發(fā)明的一布線圖而獲得降低，在較佳實(shí)施例中，所顯示的胞元數(shù)組系會(huì)被虛設(shè)胞元組件所圍繞，而其系相同于在該有效胞元數(shù)組內(nèi)部之該等胞元組件。
圖21系顯示具有根據(jù)本發(fā)明一布線圖的一胞元數(shù)組，其中，該胞元數(shù)組系具有一不同數(shù)量之胞元行以及胞元列。
在圖21a中所顯示的例子中，該胞元數(shù)組系包括七列以及六行的胞元組件。
在圖21b中所顯示的例子中，該胞元數(shù)組系包括八行胞元組件以及六列胞元組件，據(jù)此，本發(fā)明系亦可以應(yīng)用于行以及列之?dāng)?shù)量不同的胞元數(shù)組之中。
圖22系顯示落在一應(yīng)用電路范圍內(nèi)之具有根據(jù)本發(fā)明之一胞元數(shù)組的一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，其中，一IC振蕩器的基礎(chǔ)頻率乃是藉由改變?cè)谳敵龉?jié)點(diǎn)out n/out p之間的有效容量而加以控制，該振蕩器的該基礎(chǔ)頻率系藉由該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)而加以控制，而在該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)范圍內(nèi)之該胞元矩陣的該等胞元組件則是于根據(jù)上述概述之該等布線圖其中之一之胞元矩陣范圍內(nèi)進(jìn)行配置以及布線的變?nèi)荻O管(varactors)。
圖23系顯示根據(jù)本發(fā)明的一16×16二維胞元數(shù)組的整體非線性(integrated non-linearity，INL)，比較利用如圖4所顯示之一習(xí)知方法而進(jìn)行布線之一胞元數(shù)組的該整體非線性，正如可由圖23所看出，使用根據(jù)本發(fā)明之一布線圖的胞元矩陣的該整體非線性系會(huì)被大大地降低。
圖24系顯示包括根據(jù)本發(fā)明之一胞元數(shù)組的一放大電路，圖24A系顯示根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組之一部分的邏輯結(jié)構(gòu)。
圖24b系顯示根據(jù)本發(fā)明之該胞元數(shù)組之一較佳實(shí)施例的拓樸(topology)，其中，該等電阻系加以串聯(lián)連接，并且，系可以藉由被提供于該胞元數(shù)組之外部的開關(guān)而加以短路，此外，該胞元數(shù)組系包括三個(gè)終端A1、A2、A3。
正如可由圖24c看出，該非反相放大電路系包括一運(yùn)算放大器(operation amplifier)OP，而其輸出端系會(huì)被連接至在圖24B中所顯示之該胞元數(shù)組的終端A1，再者，該運(yùn)算放大器的非反相輸入端系會(huì)接收一參考電壓，且該運(yùn)算放大器的反相輸入端系會(huì)被連接至該胞元數(shù)組的終端A3，該胞元數(shù)組的該終端A2系會(huì)被連接至接地，以及用于控制該等開關(guān)的一數(shù)字控制信號(hào)系會(huì)被供給至該胞元數(shù)組。
圖25系顯示使用具有根據(jù)本發(fā)明之一拓樸之兩個(gè)胞元數(shù)組的一反相放大電路。
圖25a系顯示可藉由開關(guān)而進(jìn)行橋接之胞元組件的一鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的部分。
圖25b系顯示具有根據(jù)本發(fā)明之一布線圖、或布線結(jié)構(gòu)的一胞元數(shù)組的一實(shí)施例，其中，該胞元數(shù)組系包括兩個(gè)終端A1、A2，而該等終端系根據(jù)本發(fā)明的一布線圖、并藉由串聯(lián)連接之一電阻鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)而連接至彼此，再者，由于在所提供的實(shí)施例中，該胞元數(shù)組系包括8×8的電阻，因此，該電阻鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)系會(huì)包括64個(gè)串聯(lián)連接的電阻，而對(duì)每一個(gè)電阻而言，系會(huì)并連連接一相對(duì)應(yīng)的開關(guān)，以及系可以藉由一外部數(shù)字信號(hào)而加以控制，在圖25B中所顯示的實(shí)施例中，64個(gè)開關(guān)系加以集成于該胞元數(shù)組之中。
在圖25c中所顯示的該反相放大系包括兩個(gè)胞元數(shù)組(數(shù)組A，數(shù)組B)，其中，每一個(gè)數(shù)組A、B系具有如圖25b所示的該拓樸，該第一數(shù)組A系被連接于一參考電壓以及該運(yùn)算放大器OP的一反相輸入之間，該第二數(shù)組B系被連接于該運(yùn)算放大器之該輸出端以及該運(yùn)算放大器之該反相輸入端之間，且該運(yùn)算放大器OP之該非反相輸入端系會(huì)被連接至接地，而該反相放大電路的增益則是可以藉由同時(shí)施加至數(shù)組、B的該等數(shù)字信號(hào)而加以控制。
權(quán)利要求
1.一種胞元數(shù)組，其具有利用一二維胞元矩陣方式而集成于一晶圓上的多個(gè)胞元組件(Cij)，其中，每一集成胞元組件(Cij)包括一介于其真實(shí)物理特性以及一額定(nominal)特性數(shù)值之間的失配；其中，每一胞元組件的該失配為該胞元組件與該胞元數(shù)組的一中心間的距離的一函數(shù)，且該胞元數(shù)組具有為圓形對(duì)稱的一二維失配分布；以及其中，該等胞元組件以一布線圖的方式沿著該胞元數(shù)組的該圓形對(duì)稱失配分布而進(jìn)行串聯(lián)連接進(jìn)以最小化一累積失配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，一胞元組件的該失配乃隨著該胞元組件與該胞元數(shù)組之中心的距離而增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該胞元矩陣包括一第一數(shù)量(N)的胞元組件行，以及一第二數(shù)量(M)的胞元組件列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的胞元數(shù)組，其中，該等胞元組件行的該第一數(shù)量(N)等于該等胞元組件列的該第二數(shù)量(M)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該胞元數(shù)組被虛設(shè)胞元組件所環(huán)繞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該等胞元組件以沿著對(duì)該等胞元組件列以及該等胞元組件行具有一45度角的對(duì)角線的一第一布線圖方式進(jìn)行連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該等胞元組件以一具有一曲折形式的第二布線圖方式進(jìn)行連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該等胞元組件以一具有一螺旋形式的第三布線圖方式進(jìn)行連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該集成胞元數(shù)組的各胞元組件乃藉由一相對(duì)應(yīng)開關(guān)而可進(jìn)行橋接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的胞元數(shù)組，其中，該開關(guān)乃設(shè)于該集成胞元數(shù)組內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的胞元數(shù)組，其中，該開關(guān)乃設(shè)于該集成胞元數(shù)組外。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該等胞元組件為電容器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該等胞元組件為變?nèi)荻O管(varactors)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該等胞元組件為電阻。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該等胞元組件為電流源。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該等胞元組件為晶體管。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胞元數(shù)組，其中，該等胞元組件為二極管。
18.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其包括一具有利用一二維胞元矩陣方式而集成于一晶圓上的多個(gè)胞元組件的胞元數(shù)組，其中，每一集成胞元組件包括一介于其真實(shí)物理特性以及一額定特性數(shù)值之間的失配；其中，每一胞元組件的該失配為該胞元組件與該胞元數(shù)組的一中心間的距離的一函數(shù)，且該胞元數(shù)組具有為圓形對(duì)稱的一二維失配分布；以及其中，該等胞元組件以一布線圖的方式沿著該胞元數(shù)組的該圓形對(duì)稱失配分布而進(jìn)行串聯(lián)連接進(jìn)以最小化一累積失配。
19.一種放大器電路，其包括一運(yùn)算放大器(operation amplifier)以及至少一具有利用一二維胞元矩陣方式而集成于一晶圓上的多個(gè)胞元組件的胞元數(shù)組，其中，每一個(gè)集成胞元組件包括一介于其真實(shí)物理特性以及一額定特性數(shù)值之間的失配；其中，每一胞元組件的該失配為該胞元組件與該胞元數(shù)組的一中心間的距離的一函數(shù)，且該胞元數(shù)組具有為圓形對(duì)稱的一二維失配分布；以及其中，該等胞元組件以一布線圖的方式沿著該胞元數(shù)組的該圓形對(duì)稱失配分布而進(jìn)行串聯(lián)連接進(jìn)以最小化一累積失配。
20.一種胞元數(shù)組，其具有利用一二維胞元矩陣方式而集成于一晶圓上的多個(gè)胞元組件，其中，該胞元數(shù)組的該等胞元組件以一布線圖的方式沿著該胞元數(shù)組的一圓形對(duì)稱失配分布而進(jìn)行串聯(lián)連接，進(jìn)以最小化該胞元數(shù)組的一累積失配。
全文摘要
本發(fā)明涉及最小失配胞元數(shù)組。即，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N胞元數(shù)組，其具有利用一二維胞元矩陣方式而集成于一晶圓中的多個(gè)胞元組件，其中，每一集成胞元組件包括位在其真實(shí)物理特性以及一額定特性數(shù)值之間的一失配，其中，每一個(gè)胞元組件的該失配為各胞元組件與該胞元數(shù)組的一中心間的距離的一函數(shù)，且該胞元數(shù)組具有為圓形對(duì)稱的一二維失配分布，以及其中，該等胞元組件會(huì)以一布線圖的方式沿著該胞元數(shù)組的該圓形對(duì)稱失配分布而進(jìn)行串聯(lián)連接進(jìn)以最小化一累積失配。
文檔編號(hào)H03M1/76GK1638285SQ20041010204
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者N·達(dá)達(dá)爾特, P·格雷戈里尤斯 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司