包括具有多个信号配置或电位配置的电引脚的半导体电路

摘要

一种半导体电路，具有至少一个第一电连接器(1)，其具有多个信号或电位配置，用于将多个电路变化形式集成到半导体电路中。所述半导体电路具有开关元件(5，6，8，20)，用于将第一电连接器(1)与集成到半导体电路的功能单元(2，3)的输入端或输出端断开或连接。

说明书

本发明涉及包括具有多个信号配置或电位配置的电引脚的半导体电路。

在硬件研发中，通常分别基于最初研发过程中研发出的集成半导体电路， 而在后续研发过程中生成集成半导体电路的后续电路变化形式(如电路代、版 本)。这些集成半导体电路的后续电路变化形式通常提供扩充的功能范围和改 进的性能属性。特别地，所扩充的功能范围需要更多数量的电引脚(引脚)。

为了尽可能最小化集成半导体电路的单元成本，集成半导体电路的后续电 路变化形式包括全部先前电路变化形式的功能范围和性能属性，并且被集成到 同一壳体中，该壳体具有相同数量和相同配置的电引脚。这样，集成半导体电 路的每个后续电路变化形式都被构造成与每个其先前电路变化形式相兼容，并 且可在无需改变外部设置且无需使用附加接线的情况下在改型过程中替换先 前变化形式。

后续电路变化形式的功能范围的扩充典型地需要功能上发生了改变的引 脚或者比各个先前变化形式更多数量的电引脚。

由US2003/0141578A1可知，在这种情况下，可以在半导体电路的芯片表 面上为每一个电路变化形式分别提供一组内部电引脚。在半导体电路的最终组 件中，在各种情况下，将由每个用户使用的半导体电路的电路变化形式的电引 脚经由焊接线连接到半导体电路壳体的电引脚上。具有一些基于电路和基于功 能的焊接变化的技术实现导致芯片面积的增大。半导体电路的单个电路变化的 不同连线需要对已选择的电路变化形式进行标记，这增加了制造成本。在某些 情况下，在半导体电路的芯片表面上实现多组内部电引脚需要不同的测试配置， 这额外增加了测试成本。最后，后勤(logistics)成本增加也必须考虑在内， 因为每个半导体电路分别需要与电路变化形式数量相对应的零件数量。

因此本发明的目标是研发一种半导体电路，在该电路中还可以实现每一个 先前电路变化形式的功能范围，并且减少了与单个电路变化形式分别相关的功 能单元的电引脚与壳体电引脚之间的连接成本。

通过具有权利要求1的特征的半导体电路实现本发明。从属权利要求中分 别描述了有益的技术改进。

依照本发明，向半导体电路的多个电引脚-下称半导体电路的第一电引脚- 提供用于半导体电路的每一个电路变化形式的信号和/或电位的多重配置。这 样，不再需要多个焊接变化形式。

为了将半导体电路的单个第一电引脚的信号配置或电位配置正确连接到 用户使用的半导体电路的电路变化形式的功能单元的相关输入端或输出端上， 在半导体电路中提供开关元件，开关元件将第一电引脚连接到与使用中的电路 变化形式分别相关的功能单元的输入端或输出端上，或者分别使其与和不使用 的电路变化形式分别相关的功能单元的输入端或输出端断开。

此外，依照本发明的设备优选地提供选择单元，其基于使用的半导体电路 的电路变化形式，控制单个开关元件。因此，通过选择单元来评估半导体电路 的至少一个电引脚-下称半导体电路的第二电引脚-的电位水平。

由于半导体电路第一电引脚的多重配置，通过与各个第一电引脚的信号配 置或者电位配置的数量相对应的多个开关元件，将每个第一电引脚连接到被分 配给与单个电路变化形式分别相关的功能单元的各自的第一电引脚的输入端 或输出端上。

相反地，在某些环境下，由于经由另一导电开关元件将锁定的开关元件连 接到半导体电路的另一第一电引脚上，因此半导体电路的第一电引脚的多重配 置需要一个功能单元或者多个功能单元的输入端或者输出端，在半导体电路的 一个电路变化形式中，该输入端或输出端与第一电引脚隔离开。

在本发明优选的第一变化形式中，基于在半导体电路的单个第二电引脚上 配置的电位水平，通过选择单元实现对单个开关元件的控制。这种情况下，通 过选择单元所辨别的电位水平的数量与半导体电路中实现的电路变化形式的 数量相对应。

在本发明优选的第二变化形式中，通过选择单元评估多个第二电引脚的两 个电位水平，实现对单个开关元件的控制。

为了将半导体电路中的第二电引脚(不能被用作用于半导体电路中选定的 电路变化形式的实际技术功能的电引脚)数量最小化或减小为零，优选地将半 导体电路中用于传导功能单元的释放信号或供电电压的电引脚用作第二电引 脚。

优选地，在锁定状态下提供相对较高正向电阻，并且因此实现了各个第一 电引脚与连接到各个第一电引脚的功能模块的相关输入端或者输出端之间的 最佳且近似电流隔离的场效应晶体管被用作开关元件。

当本发明第一优选实施例中半导体电路的第一电引脚与半导体电路壳体 上布置的电引脚呼应时，本发明第二优选实施例中半导体电路的第一电引脚还 被实现为连接到导电焊盘的电线桥，该导电焊盘被布置为与半导体电路直接连 接，并提供了已定义的电位。具有已定义电位的导电焊盘优选地是布置在半导 体电路壳体上或下的导电焊盘，其具有与半导体电路参考电位相同的电位。

导电焊盘可以是延伸到半导体电路的壳体外部的外露焊盘(所谓的外露焊 盘(ePad))，并且被布置在半导体电路的接地电位。然而，作为另一种选择， 也可以是延伸到半导体电路的壳体外部的焊盘，并且被布置在半导体电路的正 或者负的参考电位。

参考附图，根据本发明的半导体电路的示例实施例将以示例的形式被详细 描述。附图中的图像显示：

图1用于半导体电路的两个电路变化形式的单个电引脚的信号配置或电 位配置的示例性视图；

图2根据本发明的半导体电路的第一实施例的模块电路图；

图3A具有根据本发明的半导体电路的第一电路变化形式的第二实施例 的方框电路图；

图3B具有根据本发明的半导体电路的第二电路变化形式的第二实施例 的方框电路图；

图4通过电线桥连接到半导体芯片的ePad的三维示例性视图；和

图5根据本发明的半导体电路的第三实施例的方框电路图。

图1显示了共具有48个电引脚的半导体电路(例如ASIC)的壳体。在外 部显示了用于第一电路变化形式(ASIC-A)的、具有信号或电位的48个电引 脚的配置(配置_A)，在内部显示了用于第二电路变化形式(ASIC-B)的、具 有信号或电位的48个电引脚的配置(配置_B)。使用了用于每个电引脚的配 置的常用缩写(I/O：二进制输入/输出信号；RF：高频输入/输出信号；ANALOG： 模拟输入/输出信号；VCC：正参考电位；VEE：接地电位)。

在结合了第一电路变化形式(ASIC-A)的配置(配置_A)和第二电路变 化形式(ASIC-B)的配置(配置_B)的、根据本发明对48个电引脚进行配置 (配置_C)的情况中，对图1中(使用边界内显示的配置参考)的特定电引 脚进行了双重配置(Double Assignment)。本发明自然也覆盖具有任何其他数 量的电引脚和具有一个或多个电引脚的任何其他数量的多种配置的半导体电 路。

为了将两个电路变形集成为具有一个或多个电引脚的、根据本发明的多重 配置的单个半导体电路中，并且由此避免多种焊接变化，在根据图2中详细说 明的根据本发明的半导体电路的第一实施例中必须实现以下的技术措施。

出于简化的目的，如图2所示的根据本发明的半导体电路的第一实施例中 将具有接地电位V_EE和二进制输入/输出信号V_S2的第一电引脚1的双重配置的 情况看待为示意性方式。当然，也可以与其他类型的信号和电位并行地分配第 一电引脚1，且这也在本发明的保护范围内。

当半导体电路的第一电路变化形式中的接地电位V_EE用于向第一功能单 元2和第二功能单元3同时提供接地参考电位时，在输入/输出单元之间专门 传送半导体电路的第二电路变化形式中的二进制输入/输出信号V_S2，将其专门 传送到第二功能单元3和第一电引脚1。

在半导体电路的第一电路变化形式中，如果将布置在第一电引脚1的接地 电位V_EE引导至第一功能单元2和第二功能单元3的相应接地引脚，以便将第 一电引脚1连接至第一功能单元2和第二功能单元3的接地引脚，那么，经由 选择单元4产生的控制信号，将布置在第一功能单元2和第二功能单元3的两 个接地引脚和第一电引脚1之间的信号路径中的开关元件5(在示例性实施例 中，这被实现为场效应晶体管)转换为导通状态。

同时，为了在半导体电路的第一电路变化形式中将第一电引脚1与第二功 能模块3的输入/输出引脚隔离开，通过由选择单元4产生的相同的控制信号， 将布置在第二功能单元3的输入/输出引脚与第一电引脚1之间的信号路径上 的开关元件6转换为锁定状态，该开关元件6也被优选地实现为场效应晶体管 并且提供与开关元件5相反的控制逻辑。这避免了第一电引脚1上布置的接地 电位与第二功能单元3的输入/输出引脚连通，并且，在某些情况下，避免引 发第二功能单元3的错误功能。

如图3A和3B所示，在第二功能单元3的输入/输出引脚与第一电引脚1 之间的信号路径上连入开关元件6并不是绝对必要的，因为功能单元的输入/ 输出引脚通常提供用于隔离的解耦合单元。相反，如果将第一电引脚通过开关 元件6连接到第二功能单元3的、不同于接地电位的电位引脚，那么在半导体 电路的整个操作过程中将不得不将该电位引脚保持在所要求的电位水平上，并 因此会需要连入锁定的开关元件6，以便防止布置在接地电位的第一电引脚1 与第二功能单元3的电位引脚连接。

在半导体电路的第二电路变化形式中，为了将第一电引脚1与第二功能单 元3和第一功能单元2的接地引脚隔离开，在通过选择单元4产生的反向控制 信号锁定在第二功能单元3和第一功能单元2的基底引脚与第一电引脚1之间 的信号路径中的开关元件5，同时，在第二功能单元3的输入/输出引脚与第一 电引脚1之间的信号路径中的开关元件6被同时转换为导通状态，从而将第一 电引脚连接到第二功能单元3的输入/输出引脚。

同时，为了向第一功能单元2与第二功能单元3提供接地电位，通过选择 单元4产生的相同的控制信号，将布置在第二功能单元3和第一功能单元2 的接地引脚与具有接地电位的另一第一电引脚7之间的信号路径上的开关元 件8转换为导通状态，所述开关单元8也优选地被实现为场效应晶体管，并且 提供与开关元件5相反的控制逻辑。

在同于图2中示出的本发明的第一变化形式中，为了控制开关元件5，6 和8，通过评估布置在单个第二电引脚9上的电位V_Se1的水平实现在选择单元 4中生成控制信号。

为了操作选择单元4，需要提供典型的正的参考电位V_CC和接地电位V_EE。 如图2所示，可以经由附加的第一电引脚10和11抽出正参考电位V_CC和接地 电位V_EE，或者为了保留第一电引脚，也可以经由被提供来向第一功能单元2 和第二功能单元3提供正参考电位V_CC的第一电引脚12和13，以及向第一功 能单元2和第二功能单元3提供接地电位V_EE的第一电引脚1和7而实现。

如图3A所示，在本发明的第二实施例中，在第一功能单元2和第二功能 单元3的接地引脚与第一电引脚1之间的信号路径上存在锁定的开关元件5 的情况下，无需经由电线桥14将开关元件8连接到焊盘16，实现向第一功能 单元2和第二功能单元3提供接地电位，其中焊盘16被布置在半导体电路的 接地电位上。如图4所示，该导电的焊盘16被布置在半导体芯片15的下侧(但 也可以被布置在半导体芯片15的上侧)且从半导体芯片15向外延伸，并且因 此是外露的(所谓的外露焊盘(ePad))。布置至少一个电线桥14与半导体芯 片上的触点连接，该电线桥甚至被焊接到导电焊盘16的外露表面上。导电焊 盘16与被设置为接地电位的半导体芯片的第一电引脚7相连。半导体芯片15 通过焊接线17与半导体壳体上的单个电引脚18接触。

图3B显示了这种情况，其中在第一功能单元2和第二功能单元3的接地 引脚和第一电引脚7的接地电压之间没有经由电线桥14的连接，并且第一功 能单元2和第二功能单元3的接地引脚通过开关元件5连接到第一电引脚1 的接地电位。

如图3A所示，用于开关元件5的控制信号是根据用于在电引脚19处激 活第二功能单元3的释放信号V_EN的水平而确定的。这种情况下，有利地，不 需要附加的、在其上布置待评估的电位V_Se1的第二电引脚9。

图5所示的第三示例性实施例中，第一电引脚1被配置有三个信号或电位。 伴随着向第一功能单元2和第二功能单元3提供接地的接地电位V_EE，还可以 施加连接到第二融合单元3的输入/输出引脚的输入/输出信号V_S2和连接到第 一功能单元2的输入/输出引脚的另一个输入/输出信号V_S1。为了将第一电引 脚与第一功能单元2的输入/输出引脚连接或者隔离开，另一开关元件20被接 入到第一功能单元2的输入/输出引脚与第一电引脚1之间的信号路径上。

在该技术实施例中，在不同情况下，采用三种独立的控制信号实现对开关 元件5，或者分别对开关元件8，6，20的控制，该控制信号由选择单元4’为 半导体电路的三种电路变化形式生成。此外，在图5所示的本发明的第二变化 形式中，与图3A所示的本发明的第一变化形式的情况一样，为了控制单个开 关元件，不再评估单个信号或电位V_Se1的不同信号水平或电位水平，而是在选 择单元4’中评估多个信号或电位的信号水平或电位水平，在图5中为第二电引 脚21，22和23上的信号或电位V_Sel1，V_Sel2和V_Sel3。

为了实现对半导体电路中单个线的线横截面积的实用设计以及对用作开 关元件5，6，8和20的单个场效应晶体管的实用尺寸设定(dimensioning)， 可采用下述方式选定替选地连接到第一电引脚1上的信号或电位，即将它们的 电位水平或电流水平配置为相同的数量级。

本发明并不局限于所阐述的本发明的实施例及其变化形式。权利要求中要 求保护的特征和/或说明书中批露的特征和/或附图中显示的特征的全部组合也 均被涵盖在本发明之内。例如，双极晶体管可以取代场效应晶体管。