JP3017169B2 - 半導体集積回路装置及びそのレイアウト方法 - Google Patents

半導体集積回路装置及びそのレイアウト方法

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JP3017169B2
JP3017169B2 JP10209138A JP20913898A JP3017169B2 JP 3017169 B2 JP3017169 B2 JP 3017169B2 JP 10209138 A JP10209138 A JP 10209138A JP 20913898 A JP20913898 A JP 20913898A JP 3017169 B2 JP3017169 B2 JP 3017169B2
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栄喜 橋本
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日本電気アイシーマイコンシステム株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびそのレイアウト方法に関し、特にクロックスキ
ューを低減するハードマクロのレイアウト技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】クロック分配元から供給先までの配線長
の相違等によりチップ上の各フリップフロップに分配さ
れるクロック信号にスキューが生じ、クロックスキュー
が大となると誤動作等を招くことになる。LSIの大規
模化に伴い、クロックスキューの低減を図るため、従来
より各種方法が提案されている。例えば特開平7−28
8283号公報には、内部コア(ハードマクロ)もしく
はチップを、複数の領域に分割し、その領域内に、予め
太線配線によるメッシュ状のクロック配線(辺クロック
配線、中心軸クロック配線、チャンネルクロック配線)
を用意しておき、通常配線幅のクロック引き出し線によ
り、フリップフロップ(FF)に接続するようにした半
導体集積回路装置が提案されている。この半導体集積回
路装置においては、クロック配線形状が固定されている
ために、配線見積もりが容易となり、かつ、太幅配線を
用いることにより、スキューの低減を図っている。
【0003】しかし、使用するハードマクロが、チップ
上に形成するクロック配線メッシュのマスよりも大きい
場合、ハードマクロ上にクロックメッシュを形成でき
ず、その形状を変形せざるを得ない。このため、クロッ
ク供給配線を迂回させる部分が生じ、これが、クロック
スキューの発生の原因となる。
【0004】その他のクロックスキュー低減手法とし
て、例えば特開平9−8228号公報には、フリップフ
ロップ(FF)のみを配置する領域とその他のブロック
を配置する領域とに分けることにより、クロック配線領
域を限定し、スキュー低減を図っている。しかし、FF
と組み合わせ回路との配線が冗長になりやすく、そのた
めに配線領域が大きくなりチップ面積も大きくなりやす
い。
【0005】また、FFと組み合わせ回路との配線が冗
長になるためにデータ信号に遅延が生じ、特に高速回路
において、セットアップなどのタイミングエラーが発生
しやすい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
する方法として、例えば特開平8−116025号公報
には、チップ内に予めクロックメッシュ配線を用意して
おき、そのクロックメッシュ配線の近傍をFF配置領域
とし、その他の領域を組み合わせ回路の領域としてい
る。
【0007】しかしながら、この従来の方法において
も、クロックメッシュを跨ぐような大きなハードマクロ
を使用する場合、メッシュ形状を変形せざるを得ず、そ
の迂回配線により、スキュー発生の原因となる可能性が
ある。
【0008】また、図8に示すように、ハードマクロ2
内に予め配線が通るように、配線領域41を設けてレイ
アウトする方法が知られている。この方法では、予め考
えられる最大本数の配線領域をハードマクロ上に確保す
る必要があり、その分、ハードマクロ面積が大きくな
り、デッドスペースが発生しやすい。
【0009】また、ハードマクロのレイアウト時に使用
できる配線層を制限しておき、チップレイアウト時に、
ハードマクロで未使用の配線層を用いて配線する方法も
あるが、この方法も、ハードマクロのレイアウト時に使
える配線チャネルが少ないために、マクロ面積が必要以
上に大きくなりやすい。
【0010】図9に示すように、ハードマクロ3、4を
チップ5の隅に強制配置してマクロ上を通過する配線を
なるべく少なくするようにする方法も知られている。
【0011】しかし、実際には、領域6にファンクショ
ンブロックが自動配置され、ハードマクロ4上を配線し
ようとして配線できず、ハードマクロ4を迂回するよう
に配線が行われる。この迂回配線に、CTS(クロック
ツリーシンセシス)配線が含まれていた場合、クロック
スキューとして現れる。
【0012】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、チップレイアウ
ト時にハードマクロを迂回するCTS配線を無くし、ク
ロックスキューを低減するとともに、ハードマクロの特
性の低下を回避する、ハードマクロを用いたチップレイ
アウト方法及び半導体集積回路装置を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明は、チップレイアウト時にハードマクロを複数のブロ
ックに分割し、該分割された複数のブロックのうちクロ
ックツリーシンセシス配線を間に通過させるブロック間
を互いに離間させて前記各ブロックを配置し、互いに離
間された前記ブロック間を前記クロックツリーシンセシ
ス配線の通路として利用可能としたものである。
【0014】本発明においては、前記ハードマクロ内の
ブロック間を接続する配線の配線長を予め定められた長
さに固定しておく。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明による、クロックスキューを低減するハー
ドマクロレイアウトは、チップレイアウト時に、ハード
マクロを分割することにより、CTS等の主要配線を迂
回させるこなく、チップレイアウトを行うことができる
ハードマクロを提供するものである。
【0016】図1において、例えば、ハードマクロの下
辺方向から上辺方向へのチップのCTS配線があった場
合、ハードマクロ内配線を、図2に示すように、ブロッ
ク11とブロック12の間と、ブロック14とブロック
15の間を分割することにより、CTS配線がハードマ
クロを迂回することを無くし、クロックスキューを低減
する。
【0017】その際、本発明の実施の形態においては、
ハードマクロ内のブロック間を接続する配線の配線長
は、図1と同じであるため、ハードマクロの動作タイミ
ングに変化は生じない。
【0018】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図1は、本発明の一実施例を説明するための図で
ある。図1を参照すると、ハードマクロは、ハードマク
ロレイアウト時に、 ステップ(1) マクロをブロック11から16の複数
のブロックに分割してレイアウトしておくとともに、 ステップ(2) 分割したブロック間は、配線21〜2
4で接続する。
【0019】そして、配線21〜24と同じ配線長を持
つ配線25〜30(図2〜図5参照)を予め用意するこ
とにより、ハードマクロが分割されブロック間の距離が
変わっても、配線を入れ替えることにより、マクロ内の
遅延値が変わらないようにすることができる。
【0020】上記ステップ(2)の分割したブロック間
の配線をライブラリ化する場合、上記ステップ(1)で
分割したブロックを配置する間隔の組み合わせにより、
用意すべき配線パターンの本数は決まる。具体的には、
その配線パターンが横切るブロックの配置の組み合わせ
本数分用意する。
【0021】例えば、図2の配線26は、ブロック1
4、15、16、13の4つのブロックを横切ってい
る。ブロック間の間隔は、空けるか空けないかの2通り
しか取らないと仮定した場合、配線26は、最低4通り
の配線パターンを用意すればよい。
【0022】上記(1)のブロック、及びステップ
(2)の配線を組み合わせて配置することによりマクロ
としての機能を果たす。
【0023】図1に示した本発明の一実施例のハードマ
クロについて説明する。
【0024】ハードマクロを迂回するCTS配線がない
場合には、図1に示すように、間隔を開けることなく各
ブロックの配置を行う。その際、各ブロック間の配線は
予め回路設計等で定められた長さとなるように調整され
る。そのため図1では、このブロック間配線は、最短で
はない配線を用いたレイアウトとなっている。
【0025】ハードマクロを迂回するCTS配線があ
り、その方向がY方向の接続であった場合、図2に示す
ように、ブロック11、14と、ブロック12、15間
にCTS配線を通すための間隔をあけて、各ブロックの
配置を行う。
【0026】この場合も、各ブロック間の配線長は、予
め定められた長さとなるように調整される。図2では、
ブロック11と12、14と13、もしくは14と16
を接続する配線は、配線長そのものは、それぞれ図1の
配線21、23、24と同じ配線長だが、配線パターン
が異なった配線25、26、27を用いて実現してい
る。
【0027】図3は、配線を通す位置によって、ハード
マクロの分割部分を変えた例を示す図である。図3に示
す例では、ブロック12、15と、ブロック13、16
間にCTS配線を通すための間隔をあけて各ブロックを
配置している。
【0028】また図4は、複数本の配線を通す場合、ハ
ードマクロの複数部分を分割し、配線通路を複数設けた
例を示す図である。図4に示す例では、ブロック11、
14と、ブロック12、15間、及びブロック12、1
5とブロック13、16間に間隔が設けられている。図
3及び図4に示したいずれの場合も、各ブロック間の配
線長は変わらないように、予め用意したそれぞれ専用の
配線を用いてレイアウトを行っている。
【0029】上記説明では、ハードマクロを6つに分割
する場合を例に説明したが、実際には、分割数は任意で
あり、ハードマクロ作成工程が複雑になるが、数多くに
分割した方が、チップレイアウト時により効果的である
ことはいうまでもない。
【0030】図6は、本発明の一実施例のチップレイア
ウトの処理フローの一例を示す流れずである。図6を参
照すると、まず、配置を行う(ステップS1)。
【0031】次にCTSの概略配線を行い(ステップS
2)、CTS配線がハードマクロ上を通過しようとして
いるかどうかの判断を行う(ステップS3)。
【0032】もし、通過しようとしている場合には、そ
のハードマクロを分割して(ステップS4)、構成を変
えることにより、CTS配線が最短となるようにする。
この処理により、ハードマクロをCTS配線が迂回して
スキューが発生することを回避できる。その後CTS配
線後、残りの通常配線を行う(ステップS5、6)。
【0033】図7は、本発明の第2の実施例のレイアウ
トの処理フローを示す流れ図である。この例は、チップ
全体のセル使用率がさほど高くない場合に有効である。
【0034】まず、通常通りブロックの配置を行う(ス
テップS11)。次に、CTS配線を行い(ステップS
12)、当該CTS配線がハードマクロ上を通過しよう
としていた場合や、ハードマクロによりCTS配線が迂
回をしていた場合(ステップS13のYes)、該ハー
ドマクロを分割し、当該CTS配線を消去し(ステップ
S14)、CTS配線をやり直す。この処理により、C
TSスキューの発生を抑制する。CTS配線後、残りの
通常配線を行う(ステップS15)。
【0035】次に本発明の他の実施例について説明す
る。図5に、ハードマクロ内のブロックの相対位置を変
えた場合の一例を示す。図5には、図1に示した構成
と、ブロック15と16の位置関係が入れ替わった例が
示されている。
【0036】例えば、ブロック15と16にハードマク
ロの外部端子がある場合に、チップレイアウトでその取
り出し配線が交差している場合など、その相対位置関係
を入れ替えることにより、ハードマクロへの配線ルート
が単純化され、配線性が向上する。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。
【0038】本発明の第1の効果は、チップレイアウト
時にハードマクロを迂回するCTS配線が無くなり、ク
ロックスキューを低減することができる、ということで
ある。
【0039】その理由は、本発明においては、CTS配
線がハードマクロを迂回するような場合、ハードマクロ
を分割し、分割した間隙をCTS配線する、ためであ
る。
【0040】本発明の第2の効果は、ハードマクロが分
割されても、ハードマクロの特性が変化しない、ことで
ある。
【0041】その理由は、本発明においては、ハードマ
クロをいくつかのブロックに分割し、そのブロック間の
配線長を予め定めた固定長としているためである。
【0042】本発明の第3の効果は、チップレイアウト
での未配線を低減できる、ということである。
【0043】その理由は、本発明においては、ハードマ
クロのブロックの相対的配置を可変にできるため、ハー
ドマクロとの接続端子位置を容易な位置に設定できる、
ためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図2】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図3】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図4】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図5】本発明の第二の実施例を説明するための図であ
る。
【図6】本発明の一実施例の処理フローを説明するため
の流れ図である。
【図7】本発明の一実施例の処理フローを説明するため
の流れ図である。
【図8】従来のハードマクロレイアウトの一例を示す図
である。
【図9】従来のハードマクロレイアウトの別の例を示す
図である。
【符号の説明】
11〜16 ブロック 21〜30 配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/04 H01L 21/82 H01L 21/822

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハードマクロをチップレイアウト時に複数
    のブロックに分割しておき、該分割された複数のブロッ
    クのうちクロックツリーシンセシス配線を間に通過させ
    ブロック間を互いに離間させて前記各ブロックを配置
    、互いに離間された前記ブロック間を前記クロックツ
    リーシンセシス配線の通路として利用可能としたことを
    特徴とする半導体集積回路のレイアウト方法。
  2. 【請求項2】前記ハードマクロ内のブロック間を接続す
    る配線の配線長が予め定められた長さに固定されてい
    る、ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路の
    レイアウト方法。
  3. 【請求項3】分割したブロック間は配線で接続し、前記
    配線と同じ配線長を持つ別の配線を予め用意しておき、
    前記ハードマクロが分割されブロック間の距離が変わっ
    た場合にも、ブロック間を接続する配線を入れ替えるこ
    とにより、前記ハードマクロ内での遅延値が変わらない
    ようにした、ことを特徴とする請求項1又は2記載の半
    導体集積回路のレイアウト方法。
  4. 【請求項4】(a)ハードマクロを複数のブロックに分
    割しておき、 (b)クロックツリーシンセシス配線の概略配線を行
    い、前記ハードマクロを通過するクロックツリーシンセ
    シス配線があるか否かを判定し、 (c)前記ハードマクロを通過するクロックツリーシン
    セシス配線がある場合、前記ハードマクロのブロック間
    を離間させ、 (d)前記離間されたブロック間をクロックツリーシン
    セシス配線が最短となるように配線することで、前記ハ
    ードマクロをクロックツリーシンセシス配線が迂回する
    ことを回避する、ことを特徴とする半導体集積回路のレ
    イアウト方法。
  5. 【請求項5】(a)ハードマクロを複数のブロックに分
    割しておき、 (b)クロックツリーシンセシス配線を行い、前記クロ
    ックツリーシンセシス配線が前記ハードマクロを通過す
    るか否かを判定し、 (c)前記クロックツリーシンセシス配線がハードマク
    ロを通過する場合及び前記クロックツリーシンセシス配
    線が迂回している場合、前記ハードマクロを複数ブロッ
    クに分割してブロック間を離間させるとともに、前記配
    線されたクロックツリーシンセシス配線を消去し、再び
    クロックツリーシンセシス配線を配線する、ことを特徴
    とする半導体集積回路のレイアウト方法。
  6. 【請求項6】分割したブロック間は配線で接続し、前記
    配線と同じ配線長を持つ別の配線を予め用意しておき、
    前記ハードマクロが分割されブロック間の距離が変わっ
    た場合にも、ブロック間を接続する配線を入れ替えるこ
    とにより、前記ハードマクロ内での遅延値が変わらない
    ようにした、ことを特徴とする請求項5又は6記載の半
    導体集積回路のレイアウト方法。
  7. 【請求項7】前記ハードマクロ内のブロックの相対位置
    を可変自在とした、ことを特徴とする請求項1乃至6の
    いずれか一記載の半導体集積回路のレイアウト方法。
  8. 【請求項8】ハードマクロがチップレイアウト時に複数
    ブロックに分割され、該分割された複数のブロックの
    うち前記クロックツリーシンセシス配線を間に通過させ
    るブロック間の間隔があけられ、前記ブロック間の間隔
    があけられた領域を通路として前記ハードマクロ内を前
    クロックツリーシンセシス配線が配線されてなる、
    とを特徴とする半導体集積回路装置。
  9. 【請求項9】前記ハードマクロ内のブロック間を接続す
    る配線の配線長が予め定められた長さに固定されてい
    る、ことを特徴とする請求項8記載の半導体集積回路装
    置。
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