信号伝送基板
【課題】位相を調整するための回路を追加することなく信号配線間のクロストークに起因するジッタを低減した信号伝送基板を提供する。
【解決手段】第１の信号配線１は、第１の層に配された部分と第２の層に配された部分とを含んでいる。第１の層に配された部分１Ａ，１Ｃと第２の層に配された部分１Ｂとが所定位置１ａ，１ｂで接続されている。第２の信号配線２は、第１の信号配線１の第１の層に配された部分１Ａ，１Ｃと合計の長さが等しい第１の層に配された部分２Ａ，２Ｃと、第１の信号配線１の第２の層に配された部分１Ｂと合計の長さが等しい第２の層に配された部分２Ｂとを含んでいる。第１の層に配された部分２Ａ，２Ｃと第２の層に配された部分２Ｂとの接続位置２ａ，２ｂが第１の信号配線１と異なる。
【解決手段】第１の信号配線１は、第１の層に配された部分と第２の層に配された部分とを含んでいる。第１の層に配された部分１Ａ，１Ｃと第２の層に配された部分１Ｂとが所定位置１ａ，１ｂで接続されている。第２の信号配線２は、第１の信号配線１の第１の層に配された部分１Ａ，１Ｃと合計の長さが等しい第１の層に配された部分２Ａ，２Ｃと、第１の信号配線１の第２の層に配された部分１Ｂと合計の長さが等しい第２の層に配された部分２Ｂとを含んでいる。第１の層に配された部分２Ａ，２Ｃと第２の層に配された部分２Ｂとの接続位置２ａ，２ｂが第１の信号配線１と異なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号配線を備えた信号伝送基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号伝送基板上で隣接する信号配線同士の間のクロストークに起因して信号にはジッタが生じる。特に、互いに隣接する信号配線同士の立上りまたは立下りが一致する場合にジッタ量が大きくなる。回路の高速化および高密度化に伴ってクロストークに起因するジッタの影響は大きくなる。
【０００３】
これに対して遅延回路、遅延素子、あるいは移相器を用いて互いに隣接する信号配線同士の立上りおよび立下りのタイミングをずらすことによりクロストークに起因するジッタを低減する手法が採られていた（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
特許文献１では、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相を、遅延回路を用いてずらすことによりクロストークに起因するジッタを低減している。
また、特許文献２では、互いに隣接する３つの信号配線の信号同士の位相を、遅延素子を用いてずらすことによりクロストークに起因するジッタを低減している。
【特許文献１】特開平７−２７１９２８号公報
【特許文献２】特開２００４−３６２３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２に開示されたような方法では、信号伝送基板上の回路に遅延回路、遅延素子、あるいは移相器を付加する必要があった。
【０００６】
本発明の目的は、位相を調整するための回路を追加することなく信号配線間のクロストークに起因するジッタを低減した信号伝送基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の信号伝送基板は、
信号配線上の信号の伝播速度が異なる第１の層と第２の層を有する多層構造の信号伝送基板であって、
前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とが接続された第１の信号配線と、
全体の合成の長さが前記第１の信号配線と等しく、前記第１の信号配線と近接して平行に配置され、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、該第１の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第１の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第２の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第２の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第１の層に配された部分と該第２の層に配された部分とが、前記第１の信号配線における接続位置と異なる位置で接続された第２の信号配線と、を有している。
【０００８】
本発明によれば、第１の層と第２の層の信号の伝播速度の違いを利用して、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相をずらすので、位相を調整するための回路を追加することなくクロストークに起因するジッタを低減することができる。
【０００９】
また、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、前記第１の層または前記第２の層のいずれか一方の層に配される部分が入力側と出力側に分けて配置され、前記第１の配線信号の入力側に配置された部分よりも前記第２の配線信号の入力側に配置された部分の方が特定長だけ長く、前記第１の配線信号の出力側に配置された部分よりも前記第２の配線信号の出力側に配置された部分の方が前記特定長だけ短いとしてもよい。
【００１０】
また、前記第１の層が表層で、前記第２の層が内層であり、
前記第１の信号配線は、入力端と出力端の間に、前記第１の層に配された第１の部分配線と前記第２の層に配された第２の部分配線と前記第１の層に配された第３の部分配線とが直列に接続されており、
前記第２の信号配線は、入力端と出力端の間に、前記第１の層に配され、前記第１の部分配線より前記特定長だけ長い第４の部分配線と、前記第２の層に配され、前記第２の部分配線と同じ長さの第５の部分配線と、前記第１の層に配され、前記第３の部分配線より前記特定長だけ短い第６の部分配線とが直列に接続されているとしてもよい。
【００１１】
また、前記第２の部分配線および前記第５の部分配線が前記第１の部分配線、第３の部分配線、第４の部分配線、および第６の部分配線よりも長いとしてもよい。
【００１２】
これによれば、第１の信号配線および第２の信号配線の中央部分で信号に遅延差が生じる部分が長くなるので、クロストークによるジッタの影響が低減される部分が長くなる。
【００１３】
また、前記第１の層が表層で、前記第２の層が内層であり、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、前記第２の層の部分が入力側と出力側に分けて配置され、
前記第１の信号配線の入力側には前記第２の層の部分が配置されておらず、前記第２の信号配線の入力側に配置された前記第２の層の部分が前記特定長であり、
前記第１の信号配線の出力側に配置された前記第２の層の部分が、前記第２の信号配線の出力側に配置された前記第２の層の部分よりも前記特定長だけ長いとしてもよい。
【００１４】
また、 前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、入力側および出力側に配置された前記第２の層の部分よりも、入力側と出力側の間に配置された前記第１の層に配置された部分の方が長いとしてもよい。
【００１５】
これによれば、第１の信号配線および第２の信号配線の中央部分で信号に遅延差が生じる部分が長くなるので、クロストークによるジッタの影響が低減される部分が長くなる。
【００１６】
また、前記特定長は、前記第１の層の信号配線での遅延時間と前記第２の層の信号配線での遅延時間の差が、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線で伝送する信号の変化時間の１／２以上となる長さであるとしてもよい。
【００１７】
これによれば、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相を変化時間の１／２以上ずらすことができるので、クロストークに起因するジッタをより低減できる。
【００１８】
また、前記第１の信号配線と長さが等しく、前記第２の信号配線と近接して平行に前記第１の信号配線の逆側に配置され、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、該第１の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第１の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第２の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第２の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第１の層に配された部分と該第２の層に配された部分とが、前記第１の信号配線における接続位置と前記第２の信号配線における接続位置のいずれとも異なる位置で接続された第３の信号配線を更に有するとしてもよい。
【００１９】
本発明の他の信号伝送基板は、信号配線を配した信号伝送基板であって、
第１の信号配線と、
前記第１の信号配線を挟むように前記第１の信号配線の両側に配置され互いに同じ信号を伝送する２つの第２の信号配線と、を有している。
【００２０】
本発明によれば、第１の信号配線に対して、その両側の第２の信号配線によるクロストークが打ち消し合うので、第１の信号配線のジッタを低減することができる。
【００２１】
また、前記第２の信号配線の各々は、極性の異なる２つの信号をそれぞれ伝送する信号配線の対からなる差動配線であり、前記第１の信号配線の側に同じ極性の信号配線がくるように前記第１の信号配線を挟んで配置されているとしてもよい。
【００２２】
また、前記第１の信号配線は、極性の異なる２つの信号をそれぞれ伝送する信号配線の対からなる差動配線であるとしてもよい。
【００２３】
これによれば、第１の信号配線に対して、その両側の第２の信号配線によるクロストークが打ち消し合うとともに、クロストークがコモンモードノイズになるので、第１の信号配線のジッタを低減することができる。
【００２４】
また、前記第２の信号配線は、１つの信号を分岐して前記第１の信号配線を挟むように前記第１の信号配線の両側に配置されることにしてもよい。
【００２５】
これによれば、信号伝送基板に実装する半導体集積回路のピン数を低減することができる。
【００２６】
また、信号配線によって伝送する信号が同一のクロックに同期した信号であるとしてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、位相を調整するための回路を追加することなくクロストークに起因するジッタを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
＜第１の実施形態＞
信号配線を備える信号伝送基板は多層化が進んでおり、通常、表層と内層の両方に信号配線が配されている。表層の配線はマイクロストリップ線路（ＭＳＬ）となり、内層の配線はストリップ線路（ＳＬ）となる。ＭＳＬとＳＬとでは信号の伝播速度が異なる。そこで本実施形態ではＭＳＬとＳＬの信号の伝播速度の違いを利用して、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相をずらすことによりクロストークに起因するジッタを低減する。
【００３０】
図１は、互いに隣接する２本の差動ＭＳＬに１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列を入力した場合のアイパターンを示すグラフである。図１のグラフにおいて、立上りおよび立下りのクロス部分はジッタによって、左、中央、右の３つの波形に分かれている。
【００３１】
２本の差動ＭＳＬの信号が同相の変化となったときに左の波形となる。２本の差動ＭＳＬの信号が逆相の変化となったときに右の波形となる。そして、クロストークを引き起こす原因となるアグレッサがオフであれば中央の波形となる。
【００３２】
このことから、隣接する信号配線の信号の立上りまたは立下りを互いにずらすことでクロストークに起因するジッタを低減できることが分かる。
【００３３】
図２は、互いに隣接する２本のＭＳＬに入力する１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列に位相差をつけたときのアイパターンを示すグラフである。図２Ａには位相差が０の場合のアイパターンが示されている。図２Ｂには位相差がＴ／１０＝１０ｐｓｅｃ（周期Ｔ＝１００ｐｓｅｃ）の場合のアイパターンが示されている。図２Ｃには位相差がＴ／５＝２０ｐｓｅｃ（周期Ｔ＝１００ｐｓｅｃ）の場合のアイパターンが示されている。図２Ｄには位相差がＴ／２＝５０ｐｓｅｃ（周期Ｔ＝１００ｐｓｅｃ）の場合のアイパターンが示されている。
【００３４】
図２Ａ〜Ｄを見ると、２本の信号配線の信号の位相をＴ／５以上ずらせばジッタがほぼゼロとなることが分かる。Ｔ／５は変化時間（立上り時間または立下り時間）の約１／２に相当している。
【００３５】
本実施形態によれば、ＭＳＬとＳＬの信号の伝播速度の違いを利用して、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相をずらすことにより、位相を調整するための回路を追加することなくクロストークに起因するジッタを低減することができる。なお、これは信号配線がシングルエンド配線の場合、差動配線の場合、シングルエンド配線と差動配線の組合せの場合に広く適用できる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相を変化時間（立上り時間あるいは立下り時間）の１／２（Ｔ／５）以上ずらすことにより、クロストークに起因するジッタをほぼゼロに低減することができる。
【００３７】
以下、第１の実施形態の信号伝送基板の具体例について説明する。
【００３８】
（第１の実施例）
図３Ａは第１の実施例の信号伝送基板の平面図である。図３Ｂは第１の実施例の信号伝送基板のＡ−Ｂ断面図である。
【００３９】
図３Ａを参照すると、信号配線１〜６が並行に配されている。例えば各信号配線の左端が入力側であり、右端が出力側であるとする。本実施例では各信号配線１〜６で伝送する信号の周波数が１０Ｇｂｐｓであるとする。
【００４０】
図３Ａでは、表層のＭＳＬが実線で示され、内層のＳＬが点線で示されている。ビアは丸印で示されている。図３Ｂの断面図を参照すると、ＭＳＬが表層にあり、ＳＬが内層にあることが分かる。本実施例では基板の比誘電率が３．７であり、ＭＳＬとＳＬの伝播速度の違いにより４０ｍｍ当たり８０ｐｓｅｃの遅延差が生じる。
【００４１】
各信号配線１〜６は表層のＭＳＬからビアで内層のＳＬに接続し、ＳＬからビアで再び表層のＭＳＬに戻る構造となっている。例えば信号配線１は直列に接続されたＭＳＬ１Ａ、ＳＬ１Ｂ、およびＭＳＬ１Ｃで構成されている。ＭＳＬ１ＡとＳＬ１Ｂがビア１ａで接続され、ＳＬ１ＢとＭＳＬ１Ｃがビア１ｂで接続されている。
【００４２】
同様に、信号配線２はＭＳＬ２Ａ、ＳＬ２Ｂ、およびＭＳＬ２Ｃで構成されている。ＭＳＬ２ＡとＳＬ２Ｂがビア２ａで接続され、ＳＬ２ＢとＭＳＬ２Ｃがビア２ｂで接続されている。信号配線３はＭＳＬ３Ａ、ＳＬ３Ｂ、およびＭＳＬ３Ｃで構成されている。ＭＳＬ３ＡとＳＬ３Ｂがビア３ａで接続され、ＳＬ３ＢとＭＳＬ３Ｃがビア３ｂで接続されている。
【００４３】
再び図３Ａを見ると、信号配線１、２、３は全長が互いに等しい。また、信号配線１、２、３は左側のＭＳＬの長さが互いに異なり、中央のＳＬの長さが互いに等しく、右側のＭＳＬの長さが互いに異なっている。したがって、信号１、２、３は左側のＭＳＬと右側のＭＳＬの長さの和が互いに等しい。
【００４４】
信号配線１、２、３はＭＳＬのトータルの長さとＳＬのトータルの長さがいずれも互いに等しいので全体としては出力される波形に遅延差は生じない。しかし、途中の段階では、信号を伝播する速度の異なるＭＳＬとＳＬの長さの違いによって遅延差が生じる。
【００４５】
ここでは信号の変化時間（立上り時間または立下り時間）は１６ｐｓｅｃであるとする。ジッタを低減するには変化時間の１／２である８ｐｓｅｃの遅延差をつければよい。上述したようにＭＳＬとＳＬとでは伝播速度の違いにより４０ｍｍ当たり８０ｐｓｅｃの遅延差が生じる。８ｐｓｅｃの遅延差を生じさせるには、信号配線１のＭＳＬ１Ａの長さと信号配線２のＭＳＬ２Ａの長さとに４ｍｍ以上の差をつけ、信号配線２のＭＳＬ２Ａの長さと信号配線３のＭＳＬ３Ａの長さとに４ｍｍ以上の差をつければよい。
【００４６】
本実施例では、ＭＳＬ２ＡがＭＳＬ１Ａよりも４ｍｍ長く、ＭＳＬ３ＡがＭＳＬ２Ａよりも４ｍｍ長い。一例として、ＭＳＬ１Ａが１ｍｍであり、ＭＳＬ２Ａが５ｍｍであり、ＭＳＬ３Ａが９ｍｍである。また、ＭＳＬ２ＣがＭＳＬ１Ｃよりも４ｍｍ短く、ＭＳＬ３ＣがＭＳＬ２Ｃよりも４ｍｍ短い。一例として、ＭＳＬ１Ｃが９ｍｍであり、ＭＳＬ２Ｃが５ｍｍであり、ＭＳＬ３Ｃが１ｍｍである。更に、信号配線４のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線１と同じであり、信号配線５のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線２と同じであり、信号配線６のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線３と同じである。また、ここでは一例としてＳＬ１Ｂ、２Ｂ、３Ｂは４０ｍｍである。
【００４７】
以上説明したように、本実施例によれば、全長が同じ隣接する信号配線を第１のＭＳＬ、ＳＬ、第２のＭＳＬをその順で直列に接続し、ＳＬの長さを互いに等しくし、第１のＭＳＬと第２のＭＳＬの長さの配分を異ならせている。これにより、途中では信号同士の位相をずらしてクロストークに起因するジッタを低減するとともに、終端では位相を一致させることができる。
【００４８】
なお、本実施例では、各信号配線１〜６においてＳＬの部分の長さがＭＳＬの部分の長さに比べて長い程、クロストークによるジッタの影響が低減される部分が長くなる。
【００４９】
（第２の実施例）
図４Ａは、第２の実施例の信号伝送基板の平面図である。図４Ｂは第２の実施例の信号伝送基板のＣ−Ｄ断面図である。
【００５０】
図４Ａを参照すると、信号配線１１〜１６が並行に配されている。例えば各信号配線の左端が入力側であり、右端が出力側であるとする。本実施例では各信号配線１１〜１６で伝送する信号の周波数が第１の実施例と同様に１０Ｇｂｐｓであるとする。
【００５１】
図４Ａでは、表層のＭＳＬが実線で示され、内層のＳＬが点線で示されている。ビアは丸印で示されている。図４Ｂの断面図を参照すると、ＭＳＬが表層にあり、ＳＬが内層にあることが分かる。本実施例でも第１の実施例と同様に基板の比誘電率が３．７であり、ＭＳＬとＳＬの伝播速度の違いにより４０ｍｍ当たり８０ｐｓｅｃの遅延差が生じる。
【００５２】
信号配線１１は表層のＭＳＬ１１Ａからビア１１ａで内層のＳＬ１１Ｂに接続し、ＳＬ１１Ｂからビア１１ｂで再び表層のＭＳＬ１１Ｃに戻る構造となっている。
【００５３】
これに対して、信号配線１２、１３は、表層のＭＳＬからビアで内層のＳＬに接続し、そのＳＬからビアで再び表層のＭＳＬに戻り、さらにそのＭＳＬからビアで内層のＳＬに接続し、そのＳＬからビアで再び表層のＭＳＬに戻る構造となっている。
【００５４】
例えば信号配線１２は直列に接続されたＭＳＬ１２Ａ、ＳＬ１２Ｂ、ＭＳＬ１２Ｃ、ＳＬ１２Ｄ、およびＭＳＬ１２Ｅで構成されている。ＭＳＬ１２ＡとＳＬ１２Ｂがビア１２ａで接続され、ＳＬ１２ＢとＭＳＬ１２Ｃがビア１２ｂで接続され、ＭＳＬ１２ＣとＳＬ１２Ｄがビア１２ｃで接続され、ＳＬ１２ＤとＭＳＬ１２Ｅがビア１２ｄで接続されている。
【００５５】
この構成は、信号配線１２のＳＬ１２Ｂおよび信号配線１３のＳＬ１３Ｂに対応する、信号配線１１のＳＬが長さゼロであると考えることができる。同様に、信号配線１１のＳＬ１１Ｂおよび信号配線１２のＳＬ１２Ｄに対応する、信号配線１３のＳＬが長さゼロであると考えることができる。
【００５６】
再び図４Ａを見ると、信号配線１１、１２、１３は全長が互いに等しい。また、信号配線１１、１２、１３は左端近傍のＳＬの長さが互いに異なり、右端近傍のＳＬの長さが互いに異なっている。そして、信号１１、１２、１３はＭＳＬの長さの和が互いに等しく、またＳＬの長さの和が互いに等しい。
【００５７】
信号配線１１、１２、１３はＭＳＬのトータルの長さとＳＬのトータルの長さがいずれも互いに等しいので全体としては出力される波形に遅延差は生じない。しかし、途中の段階では、信号を伝播する速度の異なるＭＳＬとＳＬの長さの違いによって遅延差が生じる。
【００５８】
本実施例でも、第１の実施例と同様に、信号の変化時間（立上り時間または立下り時間）は１６ｐｓｅｃであるとする。ジッタを低減するには変化時間の１／２である８ｐｓｅｃの遅延差をつければよい。上述したようにＭＳＬとＳＬとでは伝播速度の違いにより４０ｍｍ当たり８０ｐｓｅｃの遅延差が生じる。
【００５９】
本実施例では、信号配線１１は右端近傍のＳＬ１１Ｂが長さ８ｍｍである。信号配線１２は左端近傍のＳＬ１２Ｂが長さ４ｍｍであり、右端近傍のＳＬ１２Ｄが長さ４ｍｍである。信号配線１３は左端近傍のＳＬ１３Ｂが長さ８ｍｍである。また、信号配線１４のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線１１と同じであり、信号配線１５のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線１２と同じであり、信号配線１６のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線１３と同じである。
【００６０】
以上説明したように、本実施例によれば、全長が同じ隣接する信号配線において左端近傍のＳＬの長さの差を４ｍｍとし、また右端近傍のＳＬの長さの差を４ｍｍとすることでＳＬの長さの配分を異ならせている。これにより、途中では信号同士の位相をずらしてクロストークに起因するジッタを低減するとともに、終端では位相を一致させることができる。
【００６１】
なお、本実施例では、各信号配線１１〜１６において中央に配されるＭＳＬの部分の長さが、両端のＭＳＬおよびＳＬの部分の長さに比べて長い程、クロストークによるジッタの影響が低減される部分が長くなる。
【００６２】
また、図２Ａ〜Ｄを参照すると、図２Ａから２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと遅延差が大きくなるにつれてアイパターンのクロス部分の上部にあった目玉状の波形のひずみがアイパターンの中央に寄ってくる。アイパターンの中央付近に波形のひずみがあると伝送品質が低下するので、第１の実施例および第２の実施例では８ｐｓｅｃずつ位相の異なる３段階だけを用いることで最大の遅延差を１６ｐｓｅｃとし、それより大きな遅延差を生じさせないようにしている。しかし、信号を受信する素子で波形を整形する回路構成とし、より大きな遅延差を生じさせる構成を採用してもよい。
【００６３】
また、第１の実施例および第２の実施例ではシングルエンドの配線について例示したが、本発明はこれに限られるものではない。本発明は、差動配線やシングルエンド配線と差動配線の組み合わせにも適用することができる。
【００６４】
＜第２の実施形態＞
ある信号配線の両側に互いに同じ信号の信号配線を挟むように配すると、両側の２つの信号配線による中央の信号配線へのクロストークは打ち消し合う。また、差動配線の両側に互いに同じ信号の信号配線を挟むように配すると、両側の２つの信号配線による信号配線へのクロストークが打ち消し合うとともに、差動配線へのクロストークがコモンモードノイズになる。本実施形態では、これを利用してクロストークに起因するジッタを低減する。両側に挟むように配する信号配線が差動配線の場合には、互いに逆相の信号の差動配線を用いたり、同相の信号の差動配線の配置を逆にしたりすればよい。
【００６５】
図５は、ある信号配線を２本の信号配線で挟むように隣接して配置された３本の差動ＭＳＬによって１０Ｇｂｐｓの信号を伝送したときの中央の差動ＭＳＬのアイパターンを示すグラフである。図５Ａには、両側の２本の差動ＭＳＬに互いに独立したランダムパルス列を入力したときの中央の差動ＭＳＬのアイパターンが示されている。図５Ｂには、両側の２本の差動ＭＳＬに逆相のパルス列を入力したときのアイパターンが示されている。
【００６６】
図５Ａを見ると、両側の２本の差動ＭＳＬからのクロストークによって中央の差動ＭＳＬにジッタが生じることが分かる。それに対して図５Ｂを見ると、両側の２本の差動ＭＳＬから中央の差動ＭＳＬへのクロストークが打ち消し合いまたコモンモードノイズになってジッタが低減されているのが分かる。
【００６７】
（第３の実施例）
図６は、第３の実施例の信号伝送基板の構成を説明するための図である。図７は、図６に示した信号伝送基板によって信号を伝送したときのアイパターンを示すグラフである。
【００６８】
図６Ａは、２つの差動信号ＳＡ、ＳＢを伝送する差動信号配線が隣接して配された一般的な配線構成を示している。図６Ａの配線構成で生じるジッタは図７Ａに示されている。図７Ａを参照すると、クロス部分にジッタが生じているのが分かる。
【００６９】
図６Ｂは、差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、互いに逆相の差動信号ＳＡ、ＳＡ＃の差動信号配線で挟むようにした配線構成を示している。これにより、差動信号ＳＢの両側に互いに同じ信号の信号配線を挟むように配していることになる。図６Ｂの配線構成で生じるジッタは図７Ｂに示されている。図７Ｂを参照すると、クロス部分のジッタが低減されている。
【００７０】
図６Ｃは、差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、１つの差動信号ＳＡを分岐した２つの差動信号配線で挟むようにした配線構成を示している。図６Ｃの配線構成で生じるジッタは図６Ｂと同様になる。この構成では信号伝送基板に実装する半導体集積回路のピン数が図６Ｂの構成よりも低減される。
【００７１】
以上説明したように、本実施例によれば、差動信号ＳＢに対して、差動信号ＳＡによるクロストークと差動信号ＳＡ＃によるクロストークとが打ち消し合い、またクロストークがコモンモードノイズになるので、差動信号ＳＢのジッタを低減し、シグナルインテグリティを向上することができる。
【００７２】
（第４の実施例）
図８は、第４の実施例の信号伝送基板の構成を説明するための図である。図８Ａは、シングルエンド信号ＳＡと差動信号ＳＢを伝送する信号配線が隣接して配された一般的な配線構成を示している。図８Ａの配線構成では、シングルエンド信号ＳＡからのクロストークに起因して差動信号ＳＢにジッタが生じる。
【００７３】
図８Ｂは、差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、２つのシングルエンド信号ＳＡの信号配線で挟むようにした配線構成を示している。これにより、差動信号ＳＢの両側に互いに同じ信号の信号配線を挟むように配していることになる。図８Ｂの配線構成では、両側のシングルエンド信号ＳＡからのクロストークが打消し合い、差動信号ＳＢのジッタが低減される。
【００７４】
図８Ｃは、差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、シングルエンド信号ＳＡを分岐した信号配線で挟むようにした配線構成を示している。図８Ｃの配線構成で生じるジッタは図８Ｂと同様になる。この構成では信号伝送基板に実装する半導体集積回路のピン数が図８Ｂの構成よりも低減される。
【００７５】
なお、上述した実施形態および実施例は、各信号配線の信号が同一クロックに同期していることを想定しており、同一クロックに同期した信号同士のクロストークに起因する立上り、立下りでのジッタを低減するものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】互いに隣接する２本の差動ＭＳＬに１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列を入力した場合のアイパターンを示すグラフである。
【図２Ａ】互いに隣接する２本のＭＳＬに入力する１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列の位相差がゼロのときのアイパターンを示すグラフである。
【図２Ｂ】互いに隣接する２本のＭＳＬに入力する１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列の位相差がＴ／１０のときのアイパターンを示すグラフである。
【図２Ｃ】互いに隣接する２本のＭＳＬに入力する１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列の位相差がＴ／５のときのアイパターンを示すグラフである。
【図２Ｄ】互いに隣接する２本のＭＳＬに入力する１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列の位相差がＴ／２のときのアイパターンを示すグラフである。
【図３Ａ】第１の実施例の信号伝送基板の平面図である。
【図３Ｂ】第１の実施例の信号伝送基板のＡ−Ｂ断面図である。
【図４Ａ】第２の実施例の信号伝送基板の平面図である。
【図４Ｂ】第２の実施例の信号伝送基板のＣ−Ｄ断面図である。
【図５Ａ】３本の差動ＭＳＬによって１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列の信号を伝送したときの中央の差動ＭＳＬのアイパターンを示すグラフである。
【図５Ｂ】３本の差動ＭＳＬによって１０Ｇｂｐｓの逆相のパルス列の信号を伝送したときの中央の差動ＭＳＬのアイパターンを示すグラフである。
【図６Ａ】２つの差動信号ＳＡ、ＳＢを伝送する差動信号配線が隣接して配された一般的な配線構成を示す図である。
【図６Ｂ】差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、互いに逆相の差動信号ＳＡ、ＳＡ＃の差動信号配線で挟むようにした配線構成を示す図である。
【図６Ｃ】差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、１つの差動信号ＳＡを分岐した２つの差動信号配線で挟むようにした配線構成を示す図である。
【図７Ａ】図６Ａに示した信号伝送基板によって信号を伝送したときのアイパターンを示すグラフである。
【図７Ｂ】図６Ｂに示した信号伝送基板によって信号を伝送したときのアイパターンを示すグラフである。
【図８Ａ】シングルエンド信号ＳＡと差動信号ＳＢを伝送する信号配線が隣接して配された一般的な配線構成を示す図である。
【図８Ｂ】差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を２つのシングルエンド信号ＳＡの信号配線で挟むようにした配線構成を示す図である。
【図８Ｃ】差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、シングルエンド信号ＳＡを分岐した信号配線で挟むようにした配線構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１〜６、１１〜１６ 信号配線
１Ａ〜３Ａ、１Ｃ〜３Ｃ、１１Ａ〜１３Ａ、１１Ｃ〜１３Ｃ、１２Ｅ ＭＳＬ
１Ｂ〜３Ｂ、１１Ｂ〜１３Ｂ、１２Ｄ ＳＬ
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１３ａ、１３ｂ ビア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号配線を備えた信号伝送基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号伝送基板上で隣接する信号配線同士の間のクロストークに起因して信号にはジッタが生じる。特に、互いに隣接する信号配線同士の立上りまたは立下りが一致する場合にジッタ量が大きくなる。回路の高速化および高密度化に伴ってクロストークに起因するジッタの影響は大きくなる。
【０００３】
これに対して遅延回路、遅延素子、あるいは移相器を用いて互いに隣接する信号配線同士の立上りおよび立下りのタイミングをずらすことによりクロストークに起因するジッタを低減する手法が採られていた（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
特許文献１では、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相を、遅延回路を用いてずらすことによりクロストークに起因するジッタを低減している。
また、特許文献２では、互いに隣接する３つの信号配線の信号同士の位相を、遅延素子を用いてずらすことによりクロストークに起因するジッタを低減している。
【特許文献１】特開平７−２７１９２８号公報
【特許文献２】特開２００４−３６２３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２に開示されたような方法では、信号伝送基板上の回路に遅延回路、遅延素子、あるいは移相器を付加する必要があった。
【０００６】
本発明の目的は、位相を調整するための回路を追加することなく信号配線間のクロストークに起因するジッタを低減した信号伝送基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の信号伝送基板は、
信号配線上の信号の伝播速度が異なる第１の層と第２の層を有する多層構造の信号伝送基板であって、
前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とが接続された第１の信号配線と、
全体の合成の長さが前記第１の信号配線と等しく、前記第１の信号配線と近接して平行に配置され、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、該第１の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第１の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第２の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第２の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第１の層に配された部分と該第２の層に配された部分とが、前記第１の信号配線における接続位置と異なる位置で接続された第２の信号配線と、を有している。
【０００８】
本発明によれば、第１の層と第２の層の信号の伝播速度の違いを利用して、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相をずらすので、位相を調整するための回路を追加することなくクロストークに起因するジッタを低減することができる。
【０００９】
また、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、前記第１の層または前記第２の層のいずれか一方の層に配される部分が入力側と出力側に分けて配置され、前記第１の配線信号の入力側に配置された部分よりも前記第２の配線信号の入力側に配置された部分の方が特定長だけ長く、前記第１の配線信号の出力側に配置された部分よりも前記第２の配線信号の出力側に配置された部分の方が前記特定長だけ短いとしてもよい。
【００１０】
また、前記第１の層が表層で、前記第２の層が内層であり、
前記第１の信号配線は、入力端と出力端の間に、前記第１の層に配された第１の部分配線と前記第２の層に配された第２の部分配線と前記第１の層に配された第３の部分配線とが直列に接続されており、
前記第２の信号配線は、入力端と出力端の間に、前記第１の層に配され、前記第１の部分配線より前記特定長だけ長い第４の部分配線と、前記第２の層に配され、前記第２の部分配線と同じ長さの第５の部分配線と、前記第１の層に配され、前記第３の部分配線より前記特定長だけ短い第６の部分配線とが直列に接続されているとしてもよい。
【００１１】
また、前記第２の部分配線および前記第５の部分配線が前記第１の部分配線、第３の部分配線、第４の部分配線、および第６の部分配線よりも長いとしてもよい。
【００１２】
これによれば、第１の信号配線および第２の信号配線の中央部分で信号に遅延差が生じる部分が長くなるので、クロストークによるジッタの影響が低減される部分が長くなる。
【００１３】
また、前記第１の層が表層で、前記第２の層が内層であり、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、前記第２の層の部分が入力側と出力側に分けて配置され、
前記第１の信号配線の入力側には前記第２の層の部分が配置されておらず、前記第２の信号配線の入力側に配置された前記第２の層の部分が前記特定長であり、
前記第１の信号配線の出力側に配置された前記第２の層の部分が、前記第２の信号配線の出力側に配置された前記第２の層の部分よりも前記特定長だけ長いとしてもよい。
【００１４】
また、 前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、入力側および出力側に配置された前記第２の層の部分よりも、入力側と出力側の間に配置された前記第１の層に配置された部分の方が長いとしてもよい。
【００１５】
これによれば、第１の信号配線および第２の信号配線の中央部分で信号に遅延差が生じる部分が長くなるので、クロストークによるジッタの影響が低減される部分が長くなる。
【００１６】
また、前記特定長は、前記第１の層の信号配線での遅延時間と前記第２の層の信号配線での遅延時間の差が、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線で伝送する信号の変化時間の１／２以上となる長さであるとしてもよい。
【００１７】
これによれば、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相を変化時間の１／２以上ずらすことができるので、クロストークに起因するジッタをより低減できる。
【００１８】
また、前記第１の信号配線と長さが等しく、前記第２の信号配線と近接して平行に前記第１の信号配線の逆側に配置され、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、該第１の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第１の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第２の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第２の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第１の層に配された部分と該第２の層に配された部分とが、前記第１の信号配線における接続位置と前記第２の信号配線における接続位置のいずれとも異なる位置で接続された第３の信号配線を更に有するとしてもよい。
【００１９】
本発明の他の信号伝送基板は、信号配線を配した信号伝送基板であって、
第１の信号配線と、
前記第１の信号配線を挟むように前記第１の信号配線の両側に配置され互いに同じ信号を伝送する２つの第２の信号配線と、を有している。
【００２０】
本発明によれば、第１の信号配線に対して、その両側の第２の信号配線によるクロストークが打ち消し合うので、第１の信号配線のジッタを低減することができる。
【００２１】
また、前記第２の信号配線の各々は、極性の異なる２つの信号をそれぞれ伝送する信号配線の対からなる差動配線であり、前記第１の信号配線の側に同じ極性の信号配線がくるように前記第１の信号配線を挟んで配置されているとしてもよい。
【００２２】
また、前記第１の信号配線は、極性の異なる２つの信号をそれぞれ伝送する信号配線の対からなる差動配線であるとしてもよい。
【００２３】
これによれば、第１の信号配線に対して、その両側の第２の信号配線によるクロストークが打ち消し合うとともに、クロストークがコモンモードノイズになるので、第１の信号配線のジッタを低減することができる。
【００２４】
また、前記第２の信号配線は、１つの信号を分岐して前記第１の信号配線を挟むように前記第１の信号配線の両側に配置されることにしてもよい。
【００２５】
これによれば、信号伝送基板に実装する半導体集積回路のピン数を低減することができる。
【００２６】
また、信号配線によって伝送する信号が同一のクロックに同期した信号であるとしてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、位相を調整するための回路を追加することなくクロストークに起因するジッタを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
＜第１の実施形態＞
信号配線を備える信号伝送基板は多層化が進んでおり、通常、表層と内層の両方に信号配線が配されている。表層の配線はマイクロストリップ線路（ＭＳＬ）となり、内層の配線はストリップ線路（ＳＬ）となる。ＭＳＬとＳＬとでは信号の伝播速度が異なる。そこで本実施形態ではＭＳＬとＳＬの信号の伝播速度の違いを利用して、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相をずらすことによりクロストークに起因するジッタを低減する。
【００３０】
図１は、互いに隣接する２本の差動ＭＳＬに１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列を入力した場合のアイパターンを示すグラフである。図１のグラフにおいて、立上りおよび立下りのクロス部分はジッタによって、左、中央、右の３つの波形に分かれている。
【００３１】
２本の差動ＭＳＬの信号が同相の変化となったときに左の波形となる。２本の差動ＭＳＬの信号が逆相の変化となったときに右の波形となる。そして、クロストークを引き起こす原因となるアグレッサがオフであれば中央の波形となる。
【００３２】
このことから、隣接する信号配線の信号の立上りまたは立下りを互いにずらすことでクロストークに起因するジッタを低減できることが分かる。
【００３３】
図２は、互いに隣接する２本のＭＳＬに入力する１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列に位相差をつけたときのアイパターンを示すグラフである。図２Ａには位相差が０の場合のアイパターンが示されている。図２Ｂには位相差がＴ／１０＝１０ｐｓｅｃ（周期Ｔ＝１００ｐｓｅｃ）の場合のアイパターンが示されている。図２Ｃには位相差がＴ／５＝２０ｐｓｅｃ（周期Ｔ＝１００ｐｓｅｃ）の場合のアイパターンが示されている。図２Ｄには位相差がＴ／２＝５０ｐｓｅｃ（周期Ｔ＝１００ｐｓｅｃ）の場合のアイパターンが示されている。
【００３４】
図２Ａ〜Ｄを見ると、２本の信号配線の信号の位相をＴ／５以上ずらせばジッタがほぼゼロとなることが分かる。Ｔ／５は変化時間（立上り時間または立下り時間）の約１／２に相当している。
【００３５】
本実施形態によれば、ＭＳＬとＳＬの信号の伝播速度の違いを利用して、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相をずらすことにより、位相を調整するための回路を追加することなくクロストークに起因するジッタを低減することができる。なお、これは信号配線がシングルエンド配線の場合、差動配線の場合、シングルエンド配線と差動配線の組合せの場合に広く適用できる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、互いに隣接する２つの信号配線の信号同士の位相を変化時間（立上り時間あるいは立下り時間）の１／２（Ｔ／５）以上ずらすことにより、クロストークに起因するジッタをほぼゼロに低減することができる。
【００３７】
以下、第１の実施形態の信号伝送基板の具体例について説明する。
【００３８】
（第１の実施例）
図３Ａは第１の実施例の信号伝送基板の平面図である。図３Ｂは第１の実施例の信号伝送基板のＡ−Ｂ断面図である。
【００３９】
図３Ａを参照すると、信号配線１〜６が並行に配されている。例えば各信号配線の左端が入力側であり、右端が出力側であるとする。本実施例では各信号配線１〜６で伝送する信号の周波数が１０Ｇｂｐｓであるとする。
【００４０】
図３Ａでは、表層のＭＳＬが実線で示され、内層のＳＬが点線で示されている。ビアは丸印で示されている。図３Ｂの断面図を参照すると、ＭＳＬが表層にあり、ＳＬが内層にあることが分かる。本実施例では基板の比誘電率が３．７であり、ＭＳＬとＳＬの伝播速度の違いにより４０ｍｍ当たり８０ｐｓｅｃの遅延差が生じる。
【００４１】
各信号配線１〜６は表層のＭＳＬからビアで内層のＳＬに接続し、ＳＬからビアで再び表層のＭＳＬに戻る構造となっている。例えば信号配線１は直列に接続されたＭＳＬ１Ａ、ＳＬ１Ｂ、およびＭＳＬ１Ｃで構成されている。ＭＳＬ１ＡとＳＬ１Ｂがビア１ａで接続され、ＳＬ１ＢとＭＳＬ１Ｃがビア１ｂで接続されている。
【００４２】
同様に、信号配線２はＭＳＬ２Ａ、ＳＬ２Ｂ、およびＭＳＬ２Ｃで構成されている。ＭＳＬ２ＡとＳＬ２Ｂがビア２ａで接続され、ＳＬ２ＢとＭＳＬ２Ｃがビア２ｂで接続されている。信号配線３はＭＳＬ３Ａ、ＳＬ３Ｂ、およびＭＳＬ３Ｃで構成されている。ＭＳＬ３ＡとＳＬ３Ｂがビア３ａで接続され、ＳＬ３ＢとＭＳＬ３Ｃがビア３ｂで接続されている。
【００４３】
再び図３Ａを見ると、信号配線１、２、３は全長が互いに等しい。また、信号配線１、２、３は左側のＭＳＬの長さが互いに異なり、中央のＳＬの長さが互いに等しく、右側のＭＳＬの長さが互いに異なっている。したがって、信号１、２、３は左側のＭＳＬと右側のＭＳＬの長さの和が互いに等しい。
【００４４】
信号配線１、２、３はＭＳＬのトータルの長さとＳＬのトータルの長さがいずれも互いに等しいので全体としては出力される波形に遅延差は生じない。しかし、途中の段階では、信号を伝播する速度の異なるＭＳＬとＳＬの長さの違いによって遅延差が生じる。
【００４５】
ここでは信号の変化時間（立上り時間または立下り時間）は１６ｐｓｅｃであるとする。ジッタを低減するには変化時間の１／２である８ｐｓｅｃの遅延差をつければよい。上述したようにＭＳＬとＳＬとでは伝播速度の違いにより４０ｍｍ当たり８０ｐｓｅｃの遅延差が生じる。８ｐｓｅｃの遅延差を生じさせるには、信号配線１のＭＳＬ１Ａの長さと信号配線２のＭＳＬ２Ａの長さとに４ｍｍ以上の差をつけ、信号配線２のＭＳＬ２Ａの長さと信号配線３のＭＳＬ３Ａの長さとに４ｍｍ以上の差をつければよい。
【００４６】
本実施例では、ＭＳＬ２ＡがＭＳＬ１Ａよりも４ｍｍ長く、ＭＳＬ３ＡがＭＳＬ２Ａよりも４ｍｍ長い。一例として、ＭＳＬ１Ａが１ｍｍであり、ＭＳＬ２Ａが５ｍｍであり、ＭＳＬ３Ａが９ｍｍである。また、ＭＳＬ２ＣがＭＳＬ１Ｃよりも４ｍｍ短く、ＭＳＬ３ＣがＭＳＬ２Ｃよりも４ｍｍ短い。一例として、ＭＳＬ１Ｃが９ｍｍであり、ＭＳＬ２Ｃが５ｍｍであり、ＭＳＬ３Ｃが１ｍｍである。更に、信号配線４のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線１と同じであり、信号配線５のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線２と同じであり、信号配線６のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線３と同じである。また、ここでは一例としてＳＬ１Ｂ、２Ｂ、３Ｂは４０ｍｍである。
【００４７】
以上説明したように、本実施例によれば、全長が同じ隣接する信号配線を第１のＭＳＬ、ＳＬ、第２のＭＳＬをその順で直列に接続し、ＳＬの長さを互いに等しくし、第１のＭＳＬと第２のＭＳＬの長さの配分を異ならせている。これにより、途中では信号同士の位相をずらしてクロストークに起因するジッタを低減するとともに、終端では位相を一致させることができる。
【００４８】
なお、本実施例では、各信号配線１〜６においてＳＬの部分の長さがＭＳＬの部分の長さに比べて長い程、クロストークによるジッタの影響が低減される部分が長くなる。
【００４９】
（第２の実施例）
図４Ａは、第２の実施例の信号伝送基板の平面図である。図４Ｂは第２の実施例の信号伝送基板のＣ−Ｄ断面図である。
【００５０】
図４Ａを参照すると、信号配線１１〜１６が並行に配されている。例えば各信号配線の左端が入力側であり、右端が出力側であるとする。本実施例では各信号配線１１〜１６で伝送する信号の周波数が第１の実施例と同様に１０Ｇｂｐｓであるとする。
【００５１】
図４Ａでは、表層のＭＳＬが実線で示され、内層のＳＬが点線で示されている。ビアは丸印で示されている。図４Ｂの断面図を参照すると、ＭＳＬが表層にあり、ＳＬが内層にあることが分かる。本実施例でも第１の実施例と同様に基板の比誘電率が３．７であり、ＭＳＬとＳＬの伝播速度の違いにより４０ｍｍ当たり８０ｐｓｅｃの遅延差が生じる。
【００５２】
信号配線１１は表層のＭＳＬ１１Ａからビア１１ａで内層のＳＬ１１Ｂに接続し、ＳＬ１１Ｂからビア１１ｂで再び表層のＭＳＬ１１Ｃに戻る構造となっている。
【００５３】
これに対して、信号配線１２、１３は、表層のＭＳＬからビアで内層のＳＬに接続し、そのＳＬからビアで再び表層のＭＳＬに戻り、さらにそのＭＳＬからビアで内層のＳＬに接続し、そのＳＬからビアで再び表層のＭＳＬに戻る構造となっている。
【００５４】
例えば信号配線１２は直列に接続されたＭＳＬ１２Ａ、ＳＬ１２Ｂ、ＭＳＬ１２Ｃ、ＳＬ１２Ｄ、およびＭＳＬ１２Ｅで構成されている。ＭＳＬ１２ＡとＳＬ１２Ｂがビア１２ａで接続され、ＳＬ１２ＢとＭＳＬ１２Ｃがビア１２ｂで接続され、ＭＳＬ１２ＣとＳＬ１２Ｄがビア１２ｃで接続され、ＳＬ１２ＤとＭＳＬ１２Ｅがビア１２ｄで接続されている。
【００５５】
この構成は、信号配線１２のＳＬ１２Ｂおよび信号配線１３のＳＬ１３Ｂに対応する、信号配線１１のＳＬが長さゼロであると考えることができる。同様に、信号配線１１のＳＬ１１Ｂおよび信号配線１２のＳＬ１２Ｄに対応する、信号配線１３のＳＬが長さゼロであると考えることができる。
【００５６】
再び図４Ａを見ると、信号配線１１、１２、１３は全長が互いに等しい。また、信号配線１１、１２、１３は左端近傍のＳＬの長さが互いに異なり、右端近傍のＳＬの長さが互いに異なっている。そして、信号１１、１２、１３はＭＳＬの長さの和が互いに等しく、またＳＬの長さの和が互いに等しい。
【００５７】
信号配線１１、１２、１３はＭＳＬのトータルの長さとＳＬのトータルの長さがいずれも互いに等しいので全体としては出力される波形に遅延差は生じない。しかし、途中の段階では、信号を伝播する速度の異なるＭＳＬとＳＬの長さの違いによって遅延差が生じる。
【００５８】
本実施例でも、第１の実施例と同様に、信号の変化時間（立上り時間または立下り時間）は１６ｐｓｅｃであるとする。ジッタを低減するには変化時間の１／２である８ｐｓｅｃの遅延差をつければよい。上述したようにＭＳＬとＳＬとでは伝播速度の違いにより４０ｍｍ当たり８０ｐｓｅｃの遅延差が生じる。
【００５９】
本実施例では、信号配線１１は右端近傍のＳＬ１１Ｂが長さ８ｍｍである。信号配線１２は左端近傍のＳＬ１２Ｂが長さ４ｍｍであり、右端近傍のＳＬ１２Ｄが長さ４ｍｍである。信号配線１３は左端近傍のＳＬ１３Ｂが長さ８ｍｍである。また、信号配線１４のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線１１と同じであり、信号配線１５のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線１２と同じであり、信号配線１６のＭＳＬとＳＬの長さの配分は信号配線１３と同じである。
【００６０】
以上説明したように、本実施例によれば、全長が同じ隣接する信号配線において左端近傍のＳＬの長さの差を４ｍｍとし、また右端近傍のＳＬの長さの差を４ｍｍとすることでＳＬの長さの配分を異ならせている。これにより、途中では信号同士の位相をずらしてクロストークに起因するジッタを低減するとともに、終端では位相を一致させることができる。
【００６１】
なお、本実施例では、各信号配線１１〜１６において中央に配されるＭＳＬの部分の長さが、両端のＭＳＬおよびＳＬの部分の長さに比べて長い程、クロストークによるジッタの影響が低減される部分が長くなる。
【００６２】
また、図２Ａ〜Ｄを参照すると、図２Ａから２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと遅延差が大きくなるにつれてアイパターンのクロス部分の上部にあった目玉状の波形のひずみがアイパターンの中央に寄ってくる。アイパターンの中央付近に波形のひずみがあると伝送品質が低下するので、第１の実施例および第２の実施例では８ｐｓｅｃずつ位相の異なる３段階だけを用いることで最大の遅延差を１６ｐｓｅｃとし、それより大きな遅延差を生じさせないようにしている。しかし、信号を受信する素子で波形を整形する回路構成とし、より大きな遅延差を生じさせる構成を採用してもよい。
【００６３】
また、第１の実施例および第２の実施例ではシングルエンドの配線について例示したが、本発明はこれに限られるものではない。本発明は、差動配線やシングルエンド配線と差動配線の組み合わせにも適用することができる。
【００６４】
＜第２の実施形態＞
ある信号配線の両側に互いに同じ信号の信号配線を挟むように配すると、両側の２つの信号配線による中央の信号配線へのクロストークは打ち消し合う。また、差動配線の両側に互いに同じ信号の信号配線を挟むように配すると、両側の２つの信号配線による信号配線へのクロストークが打ち消し合うとともに、差動配線へのクロストークがコモンモードノイズになる。本実施形態では、これを利用してクロストークに起因するジッタを低減する。両側に挟むように配する信号配線が差動配線の場合には、互いに逆相の信号の差動配線を用いたり、同相の信号の差動配線の配置を逆にしたりすればよい。
【００６５】
図５は、ある信号配線を２本の信号配線で挟むように隣接して配置された３本の差動ＭＳＬによって１０Ｇｂｐｓの信号を伝送したときの中央の差動ＭＳＬのアイパターンを示すグラフである。図５Ａには、両側の２本の差動ＭＳＬに互いに独立したランダムパルス列を入力したときの中央の差動ＭＳＬのアイパターンが示されている。図５Ｂには、両側の２本の差動ＭＳＬに逆相のパルス列を入力したときのアイパターンが示されている。
【００６６】
図５Ａを見ると、両側の２本の差動ＭＳＬからのクロストークによって中央の差動ＭＳＬにジッタが生じることが分かる。それに対して図５Ｂを見ると、両側の２本の差動ＭＳＬから中央の差動ＭＳＬへのクロストークが打ち消し合いまたコモンモードノイズになってジッタが低減されているのが分かる。
【００６７】
（第３の実施例）
図６は、第３の実施例の信号伝送基板の構成を説明するための図である。図７は、図６に示した信号伝送基板によって信号を伝送したときのアイパターンを示すグラフである。
【００６８】
図６Ａは、２つの差動信号ＳＡ、ＳＢを伝送する差動信号配線が隣接して配された一般的な配線構成を示している。図６Ａの配線構成で生じるジッタは図７Ａに示されている。図７Ａを参照すると、クロス部分にジッタが生じているのが分かる。
【００６９】
図６Ｂは、差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、互いに逆相の差動信号ＳＡ、ＳＡ＃の差動信号配線で挟むようにした配線構成を示している。これにより、差動信号ＳＢの両側に互いに同じ信号の信号配線を挟むように配していることになる。図６Ｂの配線構成で生じるジッタは図７Ｂに示されている。図７Ｂを参照すると、クロス部分のジッタが低減されている。
【００７０】
図６Ｃは、差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、１つの差動信号ＳＡを分岐した２つの差動信号配線で挟むようにした配線構成を示している。図６Ｃの配線構成で生じるジッタは図６Ｂと同様になる。この構成では信号伝送基板に実装する半導体集積回路のピン数が図６Ｂの構成よりも低減される。
【００７１】
以上説明したように、本実施例によれば、差動信号ＳＢに対して、差動信号ＳＡによるクロストークと差動信号ＳＡ＃によるクロストークとが打ち消し合い、またクロストークがコモンモードノイズになるので、差動信号ＳＢのジッタを低減し、シグナルインテグリティを向上することができる。
【００７２】
（第４の実施例）
図８は、第４の実施例の信号伝送基板の構成を説明するための図である。図８Ａは、シングルエンド信号ＳＡと差動信号ＳＢを伝送する信号配線が隣接して配された一般的な配線構成を示している。図８Ａの配線構成では、シングルエンド信号ＳＡからのクロストークに起因して差動信号ＳＢにジッタが生じる。
【００７３】
図８Ｂは、差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、２つのシングルエンド信号ＳＡの信号配線で挟むようにした配線構成を示している。これにより、差動信号ＳＢの両側に互いに同じ信号の信号配線を挟むように配していることになる。図８Ｂの配線構成では、両側のシングルエンド信号ＳＡからのクロストークが打消し合い、差動信号ＳＢのジッタが低減される。
【００７４】
図８Ｃは、差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、シングルエンド信号ＳＡを分岐した信号配線で挟むようにした配線構成を示している。図８Ｃの配線構成で生じるジッタは図８Ｂと同様になる。この構成では信号伝送基板に実装する半導体集積回路のピン数が図８Ｂの構成よりも低減される。
【００７５】
なお、上述した実施形態および実施例は、各信号配線の信号が同一クロックに同期していることを想定しており、同一クロックに同期した信号同士のクロストークに起因する立上り、立下りでのジッタを低減するものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】互いに隣接する２本の差動ＭＳＬに１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列を入力した場合のアイパターンを示すグラフである。
【図２Ａ】互いに隣接する２本のＭＳＬに入力する１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列の位相差がゼロのときのアイパターンを示すグラフである。
【図２Ｂ】互いに隣接する２本のＭＳＬに入力する１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列の位相差がＴ／１０のときのアイパターンを示すグラフである。
【図２Ｃ】互いに隣接する２本のＭＳＬに入力する１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列の位相差がＴ／５のときのアイパターンを示すグラフである。
【図２Ｄ】互いに隣接する２本のＭＳＬに入力する１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列の位相差がＴ／２のときのアイパターンを示すグラフである。
【図３Ａ】第１の実施例の信号伝送基板の平面図である。
【図３Ｂ】第１の実施例の信号伝送基板のＡ−Ｂ断面図である。
【図４Ａ】第２の実施例の信号伝送基板の平面図である。
【図４Ｂ】第２の実施例の信号伝送基板のＣ−Ｄ断面図である。
【図５Ａ】３本の差動ＭＳＬによって１０Ｇｂｐｓのランダムパルス列の信号を伝送したときの中央の差動ＭＳＬのアイパターンを示すグラフである。
【図５Ｂ】３本の差動ＭＳＬによって１０Ｇｂｐｓの逆相のパルス列の信号を伝送したときの中央の差動ＭＳＬのアイパターンを示すグラフである。
【図６Ａ】２つの差動信号ＳＡ、ＳＢを伝送する差動信号配線が隣接して配された一般的な配線構成を示す図である。
【図６Ｂ】差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、互いに逆相の差動信号ＳＡ、ＳＡ＃の差動信号配線で挟むようにした配線構成を示す図である。
【図６Ｃ】差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、１つの差動信号ＳＡを分岐した２つの差動信号配線で挟むようにした配線構成を示す図である。
【図７Ａ】図６Ａに示した信号伝送基板によって信号を伝送したときのアイパターンを示すグラフである。
【図７Ｂ】図６Ｂに示した信号伝送基板によって信号を伝送したときのアイパターンを示すグラフである。
【図８Ａ】シングルエンド信号ＳＡと差動信号ＳＢを伝送する信号配線が隣接して配された一般的な配線構成を示す図である。
【図８Ｂ】差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を２つのシングルエンド信号ＳＡの信号配線で挟むようにした配線構成を示す図である。
【図８Ｃ】差動信号ＳＢを伝送する差動信号配線を、シングルエンド信号ＳＡを分岐した信号配線で挟むようにした配線構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１〜６、１１〜１６ 信号配線
１Ａ〜３Ａ、１Ｃ〜３Ｃ、１１Ａ〜１３Ａ、１１Ｃ〜１３Ｃ、１２Ｅ ＭＳＬ
１Ｂ〜３Ｂ、１１Ｂ〜１３Ｂ、１２Ｄ ＳＬ
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１３ａ、１３ｂ ビア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号配線上の信号の伝播速度が異なる第１の層と第２の層を有する多層構造の信号伝送基板であって、
前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とが接続された第１の信号配線と、
全体の合成の長さが前記第１の信号配線と等しく、前記第１の信号配線と近接して平行に配置され、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、該第１の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第１の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第２の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第２の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第１の層に配された部分と該第２の層に配された部分とが、前記第１の信号配線における接続位置と異なる位置で接続された第２の信号配線と、を有する信号伝送基板。
【請求項２】
前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、前記第１の層または前記第２の層のいずれか一方の層に配される部分が入力側と出力側に分けて配置され、前記第１の配線信号の入力側に配置された部分よりも前記第２の配線信号の入力側に配置された部分の方が特定長だけ長く、前記第１の配線信号の出力側に配置された部分よりも前記第２の配線信号の出力側に配置された部分の方が前記特定長だけ短い、請求項１に記載の信号伝送基板。
【請求項３】
前記第１の層が表層で、前記第２の層が内層であり、
前記第１の信号配線は、入力端と出力端の間に、前記第１の層に配された第１の部分配線と前記第２の層に配された第２の部分配線と前記第１の層に配された第３の部分配線とが直列に接続されており、
前記第２の信号配線は、入力端と出力端の間に、前記第１の層に配され、前記第１の部分配線より前記特定長だけ長い第４の部分配線と、前記第２の層に配され、前記第２の部分配線と同じ長さの第５の部分配線と、前記第１の層に配され、前記第３の部分配線より前記特定長だけ短い第６の部分配線とが直列に接続されている、請求項２に記載の信号伝送基板。
【請求項４】
前記第２の部分配線および前記第５の部分配線が前記第１の部分配線、第３の部分配線、第４の部分配線、および第６の部分配線よりも長い、請求項３に記載の信号伝送基板。
【請求項５】
前記第１の層が表層で、前記第２の層が内層であり、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、前記第２の層の部分が入力側と出力側に分けて配置され、
前記第１の信号配線の入力側には前記第２の層の部分が配置されておらず、前記第２の信号配線の入力側に配置された前記第２の層の部分が前記特定長であり、
前記第１の信号配線の出力側に配置された前記第２の層の部分が、前記第２の信号配線の出力側に配置された前記第２の層の部分よりも前記特定長だけ長い、請求項２に記載の信号伝送基板。
【請求項６】
前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、入力側および出力側に配置された前記第２の層の部分よりも、入力側と出力側の間に配置された前記第１の層に配置された部分の方が長い、請求項５に記載の信号伝送基板。
【請求項７】
前記特定長は、前記第１の層の信号配線での遅延時間と前記第２の層の信号配線での遅延時間の差が、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線で伝送する信号の変化時間の１／２以上となる長さである、請求項２から６のいずれか１項に記載の信号伝送基板。
【請求項８】
前記第１の信号配線と長さが等しく、前記第２の信号配線と近接して平行に前記第１の信号配線の逆側に配置され、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、該第１の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第１の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第２の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第２の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第１の層に配された部分と該第２の層に配された部分とが、前記第１の信号配線における接続位置と前記第２の信号配線における接続位置のいずれとも異なる位置で接続された第３の信号配線を更に有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の信号伝送基板。
【請求項９】
信号配線を配した信号伝送基板であって、
第１の信号配線と、
前記第１の信号配線を挟むように前記第１の信号配線の両側に配置され互いに同じ信号を伝送する２つの第２の信号配線と、を有する信号伝送基板。
【請求項１０】
前記第２の信号配線の各々は、極性の異なる２つの信号をそれぞれ伝送する信号配線の対からなる差動配線であり、前記第１の信号配線の側に同じ極性の信号配線がくるように前記第１の信号配線を挟んで配置されている、請求項９に記載の信号伝送基板。
【請求項１１】
前記第１の信号配線は、極性の異なる２つの信号をそれぞれ伝送する信号配線の対からなる差動配線である、請求項１０に記載の信号伝送基板。
【請求項１２】
前記第２の信号配線は、１つの信号を分岐して前記第１の信号配線を挟むように前記第１の信号配線の両側に配置される、請求項９から１１のいずれか１項に記載の信号伝送基板。
【請求項１３】
信号配線によって伝送する信号が同一のクロックに同期した信号である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の信号伝送基板。
【請求項１】
信号配線上の信号の伝播速度が異なる第１の層と第２の層を有する多層構造の信号伝送基板であって、
前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とが接続された第１の信号配線と、
全体の合成の長さが前記第１の信号配線と等しく、前記第１の信号配線と近接して平行に配置され、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、該第１の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第１の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第２の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第２の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第１の層に配された部分と該第２の層に配された部分とが、前記第１の信号配線における接続位置と異なる位置で接続された第２の信号配線と、を有する信号伝送基板。
【請求項２】
前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、前記第１の層または前記第２の層のいずれか一方の層に配される部分が入力側と出力側に分けて配置され、前記第１の配線信号の入力側に配置された部分よりも前記第２の配線信号の入力側に配置された部分の方が特定長だけ長く、前記第１の配線信号の出力側に配置された部分よりも前記第２の配線信号の出力側に配置された部分の方が前記特定長だけ短い、請求項１に記載の信号伝送基板。
【請求項３】
前記第１の層が表層で、前記第２の層が内層であり、
前記第１の信号配線は、入力端と出力端の間に、前記第１の層に配された第１の部分配線と前記第２の層に配された第２の部分配線と前記第１の層に配された第３の部分配線とが直列に接続されており、
前記第２の信号配線は、入力端と出力端の間に、前記第１の層に配され、前記第１の部分配線より前記特定長だけ長い第４の部分配線と、前記第２の層に配され、前記第２の部分配線と同じ長さの第５の部分配線と、前記第１の層に配され、前記第３の部分配線より前記特定長だけ短い第６の部分配線とが直列に接続されている、請求項２に記載の信号伝送基板。
【請求項４】
前記第２の部分配線および前記第５の部分配線が前記第１の部分配線、第３の部分配線、第４の部分配線、および第６の部分配線よりも長い、請求項３に記載の信号伝送基板。
【請求項５】
前記第１の層が表層で、前記第２の層が内層であり、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、前記第２の層の部分が入力側と出力側に分けて配置され、
前記第１の信号配線の入力側には前記第２の層の部分が配置されておらず、前記第２の信号配線の入力側に配置された前記第２の層の部分が前記特定長であり、
前記第１の信号配線の出力側に配置された前記第２の層の部分が、前記第２の信号配線の出力側に配置された前記第２の層の部分よりも前記特定長だけ長い、請求項２に記載の信号伝送基板。
【請求項６】
前記第１の信号配線および前記第２の信号配線において、入力側および出力側に配置された前記第２の層の部分よりも、入力側と出力側の間に配置された前記第１の層に配置された部分の方が長い、請求項５に記載の信号伝送基板。
【請求項７】
前記特定長は、前記第１の層の信号配線での遅延時間と前記第２の層の信号配線での遅延時間の差が、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線で伝送する信号の変化時間の１／２以上となる長さである、請求項２から６のいずれか１項に記載の信号伝送基板。
【請求項８】
前記第１の信号配線と長さが等しく、前記第２の信号配線と近接して平行に前記第１の信号配線の逆側に配置され、前記第１の層に配された部分と前記第２の層に配された部分とを含み、該第１の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第１の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第２の層に配された部分の合計の長さが前記第１の信号配線の前記第２の層に配された部分の合計の長さと等しく、該第１の層に配された部分と該第２の層に配された部分とが、前記第１の信号配線における接続位置と前記第２の信号配線における接続位置のいずれとも異なる位置で接続された第３の信号配線を更に有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の信号伝送基板。
【請求項９】
信号配線を配した信号伝送基板であって、
第１の信号配線と、
前記第１の信号配線を挟むように前記第１の信号配線の両側に配置され互いに同じ信号を伝送する２つの第２の信号配線と、を有する信号伝送基板。
【請求項１０】
前記第２の信号配線の各々は、極性の異なる２つの信号をそれぞれ伝送する信号配線の対からなる差動配線であり、前記第１の信号配線の側に同じ極性の信号配線がくるように前記第１の信号配線を挟んで配置されている、請求項９に記載の信号伝送基板。
【請求項１１】
前記第１の信号配線は、極性の異なる２つの信号をそれぞれ伝送する信号配線の対からなる差動配線である、請求項１０に記載の信号伝送基板。
【請求項１２】
前記第２の信号配線は、１つの信号を分岐して前記第１の信号配線を挟むように前記第１の信号配線の両側に配置される、請求項９から１１のいずれか１項に記載の信号伝送基板。
【請求項１３】
信号配線によって伝送する信号が同一のクロックに同期した信号である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の信号伝送基板。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【公開番号】特開２００９−８１３７８（Ｐ２００９−８１３７８Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５１１５６（Ｐ２００７−２５１１５６）
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（５００１７４２４７）エルピーダメモリ株式会社 (2,599)
【出願人】（０００２３３１６９）株式会社日立超エル・エス・アイ・システムズ (327)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（５００１７４２４７）エルピーダメモリ株式会社 (2,599)
【出願人】（０００２３３１６９）株式会社日立超エル・エス・アイ・システムズ (327)
【Ｆターム（参考）】
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