包括具有多個信號配置或電位配置的電引腳的半導(dǎo)體電路的制作方法
【專利摘要】一種半導(dǎo)體電路，具有至少一個第一電連接器(1)，其具有多個信號或電位配置，用于將多個電路變化形式集成到半導(dǎo)體電路中。所述半導(dǎo)體電路具有開關(guān)元件(5，6，8，20)，用于將第一電連接器(1)與集成到半導(dǎo)體電路的功能單元(2，3)的輸入端或輸出端斷開或連接。
【專利說明】包括具有多個信號配置或電位配置的電引腳的半導(dǎo)體電路
[0001]本發(fā)明涉及包括具有多個信號配置或電位配置的電引腳的半導(dǎo)體電路。
[0002]在硬件研發(fā)中，通常分別基于最初研發(fā)過程中研發(fā)出的集成半導(dǎo)體電路，而在后續(xù)研發(fā)過程中生成集成半導(dǎo)體電路的后續(xù)電路變化形式(如電路代、版本)。這些集成半導(dǎo)體電路的后續(xù)電路變化形式通常提供擴(kuò)充的功能范圍和改進(jìn)的性能屬性。特別地，所擴(kuò)充的功能范圍需要更多數(shù)量的電引腳(引腳)。
[0003]為了盡可能最小化集成半導(dǎo)體電路的單元成本，集成半導(dǎo)體電路的后續(xù)電路變化形式包括全部先前電路變化形式的功能范圍和性能屬性，并且被集成到同一殼體中，該殼體具有相同數(shù)量和相同配置的電引腳。這樣，集成半導(dǎo)體電路的每個后續(xù)電路變化形式都被構(gòu)造成與每個其先前電路變化形式相兼容，并且可在無需改變外部設(shè)置且無需使用附加接線的情況下在改型過程中替換先前變化形式。
[0004]后續(xù)電路變化形式的功能范圍的擴(kuò)充典型地需要功能上發(fā)生了改變的引腳或者比各個先前變化形式更多數(shù)量的電引腳。
[0005]由US2003/0141578A1可知，在這種情況下，可以在半導(dǎo)體電路的芯片表面上為每一個電路變化形式分別提供一組內(nèi)部電引腳。在半導(dǎo)體電路的最終組件中，在各種情況下，將由每個用戶使用的半導(dǎo)體電路的電路變化形式的電引腳經(jīng)由焊接線連接到半導(dǎo)體電路殼體的電引腳上。具有一些基于電路和基于功能的焊接變化的技術(shù)實現(xiàn)導(dǎo)致芯片面積的增大。半導(dǎo)體電路的單個電路變化的不同連線需要對已選擇的電路變化形式進(jìn)行標(biāo)記，這增加了制造成本。在某些情況下，在半導(dǎo)體電路的芯片表面上實現(xiàn)多組內(nèi)部電引腳需要不同的測試配置，這額外增加了測試成本。最后，后勤(logistics)成本增加也必須考慮在內(nèi)，因為每個半導(dǎo)體電路分別需要與電路變化形式數(shù)量相對應(yīng)的零件數(shù)量。
[0006]因此本發(fā)明的目標(biāo)是研發(fā)一種半導(dǎo)體電路，在該電路中還可以實現(xiàn)每一個先前電路變化形式的功能范圍，并且減少了與單個電路變化形式分別相關(guān)的功能單元的電引腳與殼體電引腳之間的連接成本。
[0007]通過具有權(quán)利要求1的特征的半導(dǎo)體電路實現(xiàn)本發(fā)明。從屬權(quán)利要求中分別描述了有益的技術(shù)改進(jìn)。
[0008]依照本發(fā)明，向半導(dǎo)體電路的多個電引腳-下稱半導(dǎo)體電路的第一電引腳-提供用于半導(dǎo)體電路的每一個電路變化形式的信號和/或電位的多重配置。這樣，不再需要多個焊接變化形式。
[0009]為了將半導(dǎo)體電路的單個第一電引腳的信號配置或電位配置正確連接到用戶使用的半導(dǎo)體電路的電路變化形式的功能單元的相關(guān)輸入端或輸出端上，在半導(dǎo)體電路中提供開關(guān)元件，開關(guān)元件將第一電引腳連接到與使用中的電路變化形式分別相關(guān)的功能單元的輸入端或輸出端上，或者分別使其與和不使用的電路變化形式分別相關(guān)的功能單元的輸入端或輸出端斷開。
[0010]此外，依照本發(fā)明的設(shè)備優(yōu)選地提供選擇單元，其基于使用的半導(dǎo)體電路的電路變化形式，控制單個開關(guān)元件。因此，通過選擇單元來評估半導(dǎo)體電路的至少一個電引腳-下稱半導(dǎo)體電路的第二電引腳-的電位水平。[0011]由于半導(dǎo)體電路第一電引腳的多重配置，通過與各個第一電引腳的信號配置或者電位配置的數(shù)量相對應(yīng)的多個開關(guān)元件，將每個第一電引腳連接到被分配給與單個電路變化形式分別相關(guān)的功能單元的各自的第一電引腳的輸入端或輸出端上。
[0012]相反地，在某些環(huán)境下，由于經(jīng)由另一導(dǎo)電開關(guān)元件將鎖定的開關(guān)元件連接到半導(dǎo)體電路的另一第一電引腳上，因此半導(dǎo)體電路的第一電引腳的多重配置需要一個功能單元或者多個功能單元的輸入端或者輸出端，在半導(dǎo)體電路的一個電路變化形式中，該輸入端或輸出端與第一電引腳隔離開。
[0013]在本發(fā)明優(yōu)選的第一變化形式中，基于在半導(dǎo)體電路的單個第二電引腳上配置的電位水平，通過選擇單元實現(xiàn)對單個開關(guān)元件的控制。這種情況下，通過選擇單元所辨別的電位水平的數(shù)量與半導(dǎo)體電路中實現(xiàn)的電路變化形式的數(shù)量相對應(yīng)。
[0014]在本發(fā)明優(yōu)選的第二變化形式中，通過選擇單元評估多個第二電引腳的兩個電位水平，實現(xiàn)對單個開關(guān)元件的控制。
[0015]為了將半導(dǎo)體電路中的第二電引腳(不能被用作用于半導(dǎo)體電路中選定的電路變化形式的實際技術(shù)功能的電引腳)數(shù)量最小化或減小為零，優(yōu)選地將半導(dǎo)體電路中用于傳導(dǎo)功能單元的釋放信號或供電電壓的電引腳用作第二電引腳。
[0016]優(yōu)選地，在鎖定狀態(tài)下提供相對較高正向電阻，并且因此實現(xiàn)了各個第一電引腳與連接到各個第一電引腳的功能模塊的相關(guān)輸入端或者輸出端之間的最佳且近似電流隔離的場效應(yīng)晶體管被用作開關(guān)元件。
[0017]當(dāng)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例中半導(dǎo)體電路的第一電引腳與半導(dǎo)體電路殼體上布置的電引腳呼應(yīng)時，本發(fā)明第二優(yōu)選實施例中半導(dǎo)體電路的第一電引腳還被實現(xiàn)為連接到導(dǎo)電焊盤的電線橋，該導(dǎo)電焊盤被布置為與半導(dǎo)體電路直接連接，并提供了已定義的電位。具有已定義電位的導(dǎo)電焊盤優(yōu)選地是布置在半導(dǎo)體電路殼體上或下的導(dǎo)電焊盤，其具有與半導(dǎo)體電路參考電位相同的電位。
[0018]導(dǎo)電焊盤可以是延伸到半導(dǎo)體電路的殼體外部的外露焊盤(所謂的外露焊盤(ePad))，并且被布置在半導(dǎo)體電路的接地電位。然而，作為另一種選擇，也可以是延伸到半導(dǎo)體電路的殼體外部的焊盤，并且被布置在半導(dǎo)體電路的正或者負(fù)的參考電位。
[0019]參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電路的示例實施例將以示例的形式被詳細(xì)描述。附圖中的圖像顯示:
[0020]圖1用于半導(dǎo)體電路的兩個電路變化形式的單個電引腳的信號配置或電位配置的示例性視圖；
[0021]圖2根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電路的第一實施例的模塊電路圖；
[0022]圖3A具有根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電路的第一電路變化形式的第二實施例的方框電路圖；
[0023]圖3B具有根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電路的第二電路變化形式的第二實施例的方框電路圖；
[0024]圖4通過電線橋連接到半導(dǎo)體芯片的ePad的三維示例性視圖；和
[0025]圖5根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電路的第三實施例的方框電路圖。
[0026]圖1顯示了共具有48個電引腳的半導(dǎo)體電路(例如ASIC)的殼體。在外部顯示了用于第一電路變化形式(ASIC-A)的、具有信號或電位的48個電引腳的配置(配置_A)，在內(nèi)部顯示了用于第二電路變化形式(ASIC-B)的、具有信號或電位的48個電引腳的配置(配置_B)。使用了用于每個電引腳的配置的常用縮寫(I/O: 二進(jìn)制輸入/輸出信號；RF:高頻輸入/輸出信號；ANALOG:模擬輸入/輸出信號；VCC:正參考電位；VEE:接地電位)。
[0027]在結(jié)合了第一電路變化形式(ASIC-A)的配置(配置_A)和第二電路變化形式(ASIC-B)的配置(配置_B)的、根據(jù)本發(fā)明對48個電引腳進(jìn)行配置(配置_C)的情況中，對圖1中(使用邊界內(nèi)顯示的配置參考)的特定電引腳進(jìn)行了雙重配置(DoubleAssignment)。本發(fā)明自然也覆蓋具有任何其他數(shù)量的電引腳和具有一個或多個電引腳的任何其他數(shù)量的多種配置的半導(dǎo)體電路。
[0028]為了將兩個電路變形集成為具有一個或多個電引腳的、根據(jù)本發(fā)明的多重配置的單個半導(dǎo)體電路中，并且由此避免多種焊接變化，在根據(jù)圖2中詳細(xì)說明的根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電路的第一實施例中必須實現(xiàn)以下的技術(shù)措施。
[0029]出于簡化的目的，如圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電路的第一實施例中將具有接地電位Vee和二進(jìn)制輸入/輸出信號Vs2的第一電引腳I的雙重配置的情況看待為示意性方式。當(dāng)然，也可以與其他類型的信號和電位并行地分配第一電引腳1，且這也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0030]當(dāng)半導(dǎo)體電路的第一電路變化形式中的接地電位Vee用于向第一功能單元2和第二功能單元3同時提供接地參考電位時，在輸入/輸出單元之間專門傳送半導(dǎo)體電路的第二電路變化形式中的二進(jìn)制輸入/輸出信號Vs2，將其專門傳送到第二功能單元3和第一電引腳I。
[0031]在半導(dǎo)體電路的第一電路變化形式中，如果將布置在第一電引腳I的接地電位Vee引導(dǎo)至第一功能單元2和第二功能單元3的相應(yīng)接地引腳，以便將第一電引腳I連接至第一功能單元2和第二功能單元3的接地引腳，那么，經(jīng)由選擇單元4產(chǎn)生的控制信號，將布置在第一功能單元2和第二功能單元3的兩個接地引腳和第一電引腳I之間的信號路徑中的開關(guān)元件5 (在示例性實施例中，這被實現(xiàn)為場效應(yīng)晶體管)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)。
[0032]同時，為了在半導(dǎo)體電路的第一電路變化形式中將第一電引腳I與第二功能模塊3的輸入/輸出引腳隔離開，通過由選擇單元4產(chǎn)生的相同的控制信號，將布置在第二功能單元3的輸入/輸出引腳與第一電引腳I之間的信號路徑上的開關(guān)元件6轉(zhuǎn)換為鎖定狀態(tài)，該開關(guān)元件6也被優(yōu)選地實現(xiàn)為場效應(yīng)晶體管并且提供與開關(guān)元件5相反的控制邏輯。這避免了第一電引腳I上布置的接地電位與第二功能單元3的輸入/輸出引腳連通，并且，在某些情況下，避免引發(fā)第二功能單元3的錯誤功能。
[0033]如圖3A和3B所示，在第二功能單元3的輸入/輸出引腳與第一電引腳I之間的信號路徑上連入開關(guān)元件6并不是絕對必要的，因為功能單元的輸入/輸出引腳通常提供用于隔離的解耦合單元。相反，如果將第一電引腳通過開關(guān)元件6連接到第二功能單元3的、不同于接地電位的電位引腳，那么在半導(dǎo)體電路的整個操作過程中將不得不將該電位引腳保持在所要求的電位水平上，并因此會需要連入鎖定的開關(guān)元件6，以便防止布置在接地電位的第一電引腳I與第二功能單元3的電位引腳連接。
[0034]在半導(dǎo)體電路的第二電路變化形式中，為了將第一電引腳I與第二功能單元3和第一功能單元2的接地引腳隔離開，在通過選擇單元4產(chǎn)生的反向控制信號鎖定在第二功能單元3和第一功能單元2的基底引腳與第一電引腳I之間的信號路徑中的開關(guān)元件5，同時，在第二功能單元3的輸入/輸出引腳與第一電引腳I之間的信號路徑中的開關(guān)元件6被同時轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)，從而將第一電引腳連接到第二功能單元3的輸入/輸出引腳。
[0035]同時，為了向第一功能單元2與第二功能單元3提供接地電位，通過選擇單元4產(chǎn)生的相同的控制信號，將布置在第二功能單元3和第一功能單元2的接地引腳與具有接地電位的另一第一電引腳7之間的信號路徑上的開關(guān)元件8轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)，所述開關(guān)單元8也優(yōu)選地被實現(xiàn)為場效應(yīng)晶體管，并且提供與開關(guān)元件5相反的控制邏輯。
[0036]在同于圖2中示出的本發(fā)明的第一變化形式中，為了控制開關(guān)元件5，6和8，通過評估布置在單個第二電引腳9上的電位Vsel的水平實現(xiàn)在選擇單元4中生成控制信號。
[0037]為了操作選擇單元4，需要提供典型的正的參考電位V。。和接地電位VEE。如圖2所示，可以經(jīng)由附加的第一電引腳10和11抽出正參考電位Vcc和接地電位Vee，或者為了保留第一電引腳，也可以經(jīng)由被提供來向第一功能單元2和第二功能單元3提供正參考電位V。。的第一電引腳12和13，以及向第一功能單元2和第二功能單元3提供接地電位Vee的第一電引腳I和7而實現(xiàn)。
[0038]如圖3A所示，在本發(fā)明的第二實施例中，在第一功能單元2和第二功能單元3的接地引腳與第一電引腳I之間的信號路徑上存在鎖定的開關(guān)元件5的情況下，無需經(jīng)由電線橋14將開關(guān)元件8連接到焊盤16，實現(xiàn)向第一功能單元2和第二功能單元3提供接地電位，其中焊盤16被布置在半導(dǎo)體電路的接地電位上。如圖4所示，該導(dǎo)電的焊盤16被布置在半導(dǎo)體芯片15的下側(cè)(但也可以被布置在半導(dǎo)體芯片15的上側(cè))且從半導(dǎo)體芯片15向外延伸，并且因此是外露的(所謂的外露焊盤(ePad))。布置至少一個電線橋14與半導(dǎo)體芯片上的觸點連接，該電線橋甚至被焊接到導(dǎo)電焊盤16的外露表面上。導(dǎo)電焊盤16與被設(shè)置為接地電位的半導(dǎo)體芯片的第一電引腳7相連。半導(dǎo)體芯片15通過焊接線17與半導(dǎo)體殼體上的單個電引腳18接觸。
[0039]圖3B顯示了這種情況，其中在第一功能單元2和第二功能單元3的接地引腳和第一電引腳7的接地電壓之間沒有經(jīng)由電線橋14的連接，并且第一功能單元2和第二功能單元3的接地引腳通過開關(guān)元件5連接到第一電引腳I的接地電位。
[0040]如圖3A所示，用于開關(guān)元件5的控制信號是根據(jù)用于在電引腳19處激活第二功能單元3的釋放信號Ven的水平而確定的。這種情況下，有利地，不需要附加的、在其上布置待評估的電位Vsel的第二電引腳9。
[0041]圖5所示的第三示例性實施例中，第一電引腳I被配置有三個信號或電位。伴隨著向第一功能單元2和第二功能單元3提供接地的接地電位Vee,還可以施加連接到第二融合單兀3的輸入/輸出引腳的輸入/輸出信號Vs2和連接到第一功能單兀2的輸入/輸出引腳的另一個輸入/輸出信號VS1。為了將第一電引腳與第一功能單兀2的輸入/輸出引腳連接或者隔離開，另一開關(guān)元件20被接入到第一功能單元2的輸入/輸出引腳與第一電引腳I之間的信號路徑上。
[0042]在該技術(shù)實施例中，在不同情況下，采用三種獨(dú)立的控制信號實現(xiàn)對開關(guān)元件5，或者分別對開關(guān)元件8，6，20的控制，該控制信號由選擇單元4’為半導(dǎo)體電路的三種電路變化形式生成。此外，在圖5所示的本發(fā)明的第二變化形式中，與圖3A所示的本發(fā)明的第一變化形式的情況一樣，為了控制單個開關(guān)元件，不再評估單個信號或電位Vsel的不同信號水平或電位水平，而是在選擇單元4’中評估多個信號或電位的信號水平或電位水平，在圖5中為第二電引腳21，22和23上的信號或電位VSell，Vsel2和VSel3。
[0043]為了實現(xiàn)對半導(dǎo)體電路中單個線的線橫截面積的實用設(shè)計以及對用作開關(guān)元件5,6,8和20的單個場效應(yīng)晶體管的實用尺寸設(shè)定(dimensioning),可采用下述方式選定替選地連接到第一電引腳I上的信號或電位，即將它們的電位水平或電流水平配置為相同的
數(shù)量級。
[0044]本發(fā)明并不局限于所闡述的本發(fā)明的實施例及其變化形式。權(quán)利要求中要求保護(hù)的特征和/或說明書中批露的特征和/或附圖中顯示的特征的全部組合也均被涵蓋在本發(fā)明之內(nèi)。例如，雙極晶體管可以取代場效應(yīng)晶體管。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體電路，具有至少一個具有多個信號布置或電位配置的第一電引腳(1)，該第一電引腳用于在半導(dǎo)體電路中將多個電路變化形式與至少一個開關(guān)元件(5，6，8，20)集成，該開關(guān)元件用于將至少一個第一電引腳(I)與集成到半導(dǎo)體電路中的至少一個功能單元(2，3)的輸入端或輸出端斷開或者連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于: 選擇單元(4 ;4’)，其用于基于半導(dǎo)體電路的至少一個第二電引腳(9 ;21，22，23)的電位配置來控制至少一個開關(guān)元件(5，6，8，20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于: 通過與第一電引腳(I)的信號配置或電位配置的數(shù)量相對應(yīng)的多個互相連接的開關(guān)元件(5，6，20)，將第一電引腳(I)與被分配給分別與單個電路變化形式相關(guān)的功能單元(2,3)的第一電引腳⑴的輸入端或輸出端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于: 在一個電路變化形式中通過鎖定的開關(guān)元件(5，6，20)與第一電引腳(I)隔離開的至少一個功能單元(2，3)的輸入端或輸出端，在不同情況下通過另一導(dǎo)電開關(guān)元件(8)連接到另一個電引腳(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于: 根據(jù)連接到第二電引腳(9)的至少兩個電位水平，在選擇單元(4;4’ )中實現(xiàn)對至少一個開關(guān)元件(5，6，8，20)的控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于: 根據(jù)連接到多個第二電引腳(21，22，23)的至少兩個電位水平，在選擇單元(4;4’)中實現(xiàn)對至少一個開關(guān)元件(5，6，8，20)的控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、4或5中任一項所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于: 連接到第二電引腳(9 -,21,22,23)的電位是功能單元(2，3)的供電電壓，或者連接到電引腳(19)的信號是功能單元(2,3)的釋放信號(Ven)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于: 開關(guān)元件(5，6，8，20)是晶體管，特別是場效應(yīng)晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于: 第一電引腳是連接到焊盤(16)的電線橋(14)，該焊盤(16)被連接到半導(dǎo)體電路的殼體上并且具有半導(dǎo)體電路的參考電位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于: 焊盤(16)是外露焊盤，其突出到半導(dǎo)體電路的殼體的外面并且具有半導(dǎo)體電路的接地電位。
【文檔編號】H03K19/00GK103891146SQ201380003493
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月8日
【發(fā)明者】格哈德·卡門, 托馬斯·東布羅夫斯基 申請人:羅德施瓦茲兩合股份有限公司