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Die vorliegende Erfindung betrifft eine teilweise
standardisierte Halbleiter-IC-Vorrichtung (integrierte
Schaltung), und insbesondere eine Halbleiter-IC-
Vorrichtung, die Signalleitungen zur Zufuhr eines Signals,
wie beispielsweise eines Taktsignals, zu irgendwelchen
Orten einer zugehörigen Schaltung aufweist.
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Fig. 1 ist eine Aufsicht mit einer Darstellung des Musters
einer konventionellen Standardzellen- oder Gatearray-
Halbleiter-IC-Vorrichtung. In Fig. 1 bezeichnet die
Bezugsziffer 50 einen IC-Chipkörper mit mehreren
Zellenreihen 51, die jeweils aus mehreren Standardzellen
bestehen, und einem Makroblock 52, wie beispielsweise
einem Speicher. Mehrere I/O-Zellen 53 sind um den
Chipkörper 50 herum vorgesehen. Von diesen IO-Zellen ist
die Zelle 53A ein Takttreiber-Typ, der eine größere
Treiberkapazität aufweist und ein Taktsignal empfängt. Das
Taktsignal wird an der Zelle 53A verstärkt und über
Signalleitungen 54 an eine zugehörige Zelle in der
jeweiligen Zellenreihe 51 zugeführt.
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Fig. 2 ist eine Äquivalenzschaltung, welche eine Beziehung
einer Signalverbindung zwischen der Takttreiberzelle und
den Standardzellen in der jeweiligen Zellenreihe zeigt. In
Fig. 2 bezeichnen die Bezugsziffern 55 Standardzellen,
beispielsweise Flip-Flops (F/F), die in den jeweilgen
Zellenreihen angeordnet sind und ein zugehöriges
Taktsignal erfordern.
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Bei der voranstehend beschriebenen, teilweise
standardisierten integrierten Schaltung wird das
Verbindungs-Layout der Signal leitungen 54 zur Zuführung
eines Taktsignals dadurch ausgeführt, daß statistisch
unverbundene Bereiche durch ein Layout-CAD aufgefunden
werden, was dazu führt, daß die Verbindungsleitungen
übermäßig lang sind. Daher weisen die zugehörigen
Signalleitungen einen Widerstand auf, der zu groß ist, als
daß er vernachlässigt werden könnte, und ein Signal wird
der jeweiligen Zelle mit einer unterschiedlichen
Verzögerungszeit zugeführt.
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Bei einer Erhöhung der Abmessungen einer betreffenden
integrierten Schaltung wird eine Ausgangssignalform der
Takttreiberzelle verzerrt, manchmal sogar deutlich,
abhängig von der Entfernung von der Takttreiberzelle zu
der jeweiligen zugeordneten Zelle. Wenn dieses Signal ein
Taktsignal ist, tritt bei der integrierten Schaltung ein
Problem, wie beispielsweise eine Taktunsymmetrie, auf, so
daß kein normaler Betrieb mehr möglich ist. Dieses Problem
läßt sich nicht durch Verwendung einer Takttreiberzelle
mit größerer Treiberkapazität lösen, da es durch den
Widerstand der Signalleitung an sich vorgerufen wird. Dies
bedeutet, daß bei der konventionellen Vorrichtung die
Verbindungslänge der Signalleitung übermäßig groß wird,
und daß das Signal den zugeordneten Zellen mit einer
unterschiedlichen Verzögerungszeit und daher mit einer
unterschiedlichen Phase zugeführt wird. Darüber hinaus
wird die Signalform deutlich an der weiter entfernten
Zelle oder den weiter entfernten Zellen gestört.
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Das japanische Patent JP-A-61-2342 beschreibt eine
integrierte Halbleiterschaltungs-Vorrichtung, welche
Reihen aus Einheitsblöcken aufweist. In einer
Takterzeugungsschaltung führen die Verdrahtungen einen
höheren Strom und sind daher breiter als übliche
Verdrahtungen ausgebildet. Die größeren Verdrahtungen sind
senkrecht zu den Reihen der Einheitsblöcke ausgebildet,
und an Verdrahtungen zur Zufuhr elektrischer Leistung an
diese angeschlossen.
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Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
besteht in der Bereitstellung einer integrierten
Halbleiterschaltungs-Vorrichtung, welche eine Verringerung
der Signalleitungslänge erzielen und das Merkmal eines
niedrigen Widerstands erreichen kann, mit dem Ergebnis,
daß die Deformation und Phasenverschiebung einer
Signalform verringert werden können.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine integrierte
Halbleiterschaltungs-Vorrichtung zur Verfügung gestellt,
welche mehrere Zellenreihen aufweist, die jeweils mehrere
standardzellen umfassen; Signalverbindungszellen, die in
einer der Zellenreihen angeordnet sind und sämtlich auf
einer geraden Linie senkrecht zu den Zellenreihen liegen;
Signalleitungen für Zellenreihen, die an die
Signalverbindungszellen angeschlossen sind, damit ein
Signal, welches sich über die Signalverbindungszellen
ausbreitet, den Zellen in den jeweiligen Zellenreihen
zugeführt werden kann; und Reihen-Reihen-Signalleitungen,
die jeweils zwischen die Signalverbindungszellen
geschaltet sind und das Signal den Signalverbindungszellen
zuführen, wobei die Reihen-Reihen-Signalleitungen eine
Breite aufweisen, die größer ist als die der
Signalleitungen für Zellenreihen.
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Bei der integriertenHalbleiterschaltungs-Vorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung sind die
signalverbindungszellen miteinander durch die Zellen-
Zellen-Verbindungsleitung verbunden, deren
Verbindungsbreite größer ist als die der üblichen
Verbindungsleitung, was dazu führt, daß ein Signal sich zu
der zugeordneten Zelle mit niedrigem Widerstand
ausbreitet. Weiterhin sind die Signalverbindungszellen so
in den jeweiligen Zellenreihen angeordnet, daß sie sich
auf einer einzigen geraden Linie befnden, und daher ist
es möglich, die jeweiligen Signalverbindungszellen durch
die Zellen-Zellen-Verbindungsleitung zusammenzuschalten,
so daß eine Entfernung der Signalverbindungsleitung
verringert werden kann. Ein von der Signalverbindungszelle
kommendes Signal wird in einer Reiheneinheit der
zugeordneten Zelle in der jeweiligen Zellenreihe über die
Leitung für Zellenreihen zugeführt, so daß sich ein Signal
über eine minimale Länge einer Verbindungsleitung
ausbreitet.
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Wie voranstehend angegeben, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine integrierte Halbleiterschaltungs-
Vorrichtung zur Verfügung gestellt, welche eine
Signalverbindungs-Leitungslänge verringern und das Merkmal
eines niedrigen Widerstands erzielen kann, so daß keine
Phasenverschiebung einer Signalform oder eine Deformation
der Signalform am Ausgang der Zelle auftritt, an welcher
sie von einer Takttreiberzelle geliefert wird.
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Die Erfindung läßt sich noch besser anhand der
nachstehenden, ins Einzelne gehenden Beschreibung im
Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verstehen,
wobei:
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Fig. 1 eine Aufsicht ist, welche das Muster einer
konventionellen, teilweise standardisierten
integrierten Halbleiterschaltungs-Vorrichtung
zeigt;
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Fig. 2 eine Äquivalenzschaltung ist, die eine Beziehung
zwischen einer Takttreiberzelle und
Standardzellen in jeweiligen Zellenreihen in der
konventionellen, teilweise standardisierten
integrierten Halbleiterschaltung von Fig. 1
zeigt;
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Fig. 3 eine Aufsicht ist, welche das Muster eines IC-
Chips zeigt, der durch Einbeziehung einer
integrierten Halbleiterschaltungs-Vorrichtung in
eine zugeordnete integrierte Schaltung eines
Standardzellen-Typs erhalten wird;
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Fig. 4 eine Aufsicht ist, welche ein detailliertes
Muster einer Signalverbindungszelle in Fig. 3
zeigt;
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Fig. 5 eine Ansicht ist, die eine
signalverbindungsleitung zwischen einer
Takttreiberzelle und Standardzellen in der
jeweiligen Zellenreihe in der integrierten
albleiterschaltungs-Vorrichtung von Fig. 3
zeigt;
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Fig. 6 eine Aufsicht ist, die ein IC-Chipmuster einer
integrierten Halbleiterschaltungs-Vorrichtung
gemäß einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, die bei einer
integrierten Schaltung des Standardzellen-Typs
eingesetzt wird;
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Fig. 7 eine Aufsicht ist, die ein Muster einer
Signalverbindungszelle und einer integrierten
Halbleiterschaltungs-Vorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt, die bei einer integrierten
Schaltung des Standardzellen-Typs eingesetzt
wird;
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Fig. 8 eine Aufsicht ist, die ein IC-Chipmuster
einschließlich einer signalverbindungszelle in
Fig. 7 zeigt;
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Fig. 9 eine Aufsicht ist, die ein ic-Chipmuster einer
integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt, welche in Fig. 7 gezeigte
Signalverbindungszellen aufweist; und
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Fig. 10 eine Aufsicht ist, die ein Anordnungsmuster
einer Signalverbindungszelle in einer
integriertenHalbleiterschaltungs-Vorrichtung
gemäß einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, die bei einer
integrierten Schaltung des Standardzellen-Typs
eingesetzt wird.
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Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nachstehend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert.
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Fig. 3 ist eine Aufsicht, die ein IC-Chipmuster zeigt, das
durch Einbeziehung der Erfindung in eine integrierte
Schaltung des Standardzellen-TypS erhalten wird.
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In Fig. 3 weist ein IC-Chipkörper 10 mehrere Zellenreihen
11 auf, die jeweils mehrere Zellen umfassen sowie einen
Makroblock 12, wie beispielsweise einen Speicher. In den
jeweiligen Zellenreihen 11 sind jeweils
Signalverbindungszellen 13 so vorgesehen, daß sie sich auf
einer einzigen Leitung quer über das Zellenreihenfeld
befinden. Diese Signalverbindungszellen 13 sind
gegenseitig durch eine Zellen-Zellen-Verbindungsleitung 14
verbunden, deren Breite größer ist als die gewöhnlicher
Leitungen in den jeweiligen Zellenreihen.
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Mehrere I/O-Zellen 15 sind um den Chipkörper 10 herum
vorgesehen, und von diesen I/O-Zellen ist die I/O-Zelle
15A eine Takttreiberzelle mit einer größeren
Treiberfähigkeit, welche ein Taktsignal empfängt. Das
Taktsignal wird durch die Takttreiberzelle 15A verstärkt
und über eine entsprechende Signalleitung an die
Signalverbindungszelle 13 an einem Ort angekoppelt, der am
nächsten an der Zelle 15A liegt.
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Die Verbindungsleitung 16 für Zellenreihen, deren Breite
gleich der der gewöhnlichen Verbindungsleitung ist, ist an
die Signalverbindungszelle 13 angeschlossen. Durch die
Zellenreihen-Verbindungsleitung 16 wird das Taktsignal
einer Taktsignalanforderungs-Standardzelle zugeführt
beispielsweise einer Standard-Flip-Flop-Zelle.
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Fig. 4 ist eine Aufsicht, welche im einzelnen ein Muster
einer Signalverbindungszelle 13 in der voranstehend
erwähnten integrierten Schaltung zeigt. Die
Signalverbindungszelle 13 weist eine
Metallverbindungsschicht auf, beispielsweise aus
Aluminium, sowie eine eingangsseitige Verbindungsleitung
17, deren Breite gleich der der Verbindungsleitung l4 ist,
sowie eine ausgangsseitige Verbindungsleitung l8, die an
die eingangsseitige Verbindungsleitung 17 angeschlossen
ist und eine Breite gleich der der gewöhlichen
Verbindungsleitung aufweist. Die eingangsseitige
Verbindungsleitung 17 ist an die
Zellen-Zellen-Verbindungsleitung 17 angeschlossen, und die
ausgangsseitige Verbindungsleitung 18 ist an die nicht in
Fig. 4 gezeigte Zellenreihen-Verbindungsleitung 16
angeschlossen.
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Fig. 5 ist eine Äguivalenzschaltung, welche eine Beziehung
von Signalverbindungsleitungen zwischen der
Takttreiberzelle und Standardzellen in der jeweiligen
Zellenreihe zeigt. In Fig. 5 weist die durch eine dicke
Linie dargestellte Verbindungsleitung 21 eine
eingangsseitige Verbindungsleitung 17 und eine Zellen-
Zellen-Verbindungsleitung 14 auf, die beide eine
entsprechende Verbindungsleitung in der
Signalverbindungszelle 13 haben. Wie aus Fig. 5 deutlich
wird, breitet sich ein Taktsignal von der Takttreiberzelle
15A über die Verbindungsleitung 21 zu der
Zellenreihenposition aus. Die Verbindungsleitung 21 weist
eine größere Breite auf und erstreckt sich, wie in Fig. 3
gezeigt, entlang einer geraden Linie, um so eine
Minimalverbindungsleitung zu erhalten. Auf diese Weise ist
es möglich, einen adäquat niedrigen Widerstandswert zu
erhalten. Dies führt dazu, daß die Verzögerungszeiten für
ein Signal zum Erreichen der jeweiligen Zellenreihen
adäquat klein und einander gleich werden. Ein Taktsignal
wird von der jeweiligen Verbindungszelle 13 einer
Taktsignalanforderungs-Standardzelle zugeführt,
beispielsweise einer Flip-Flop-Zelle (F/F) in der
jeweiligen Reihe über die Verbindungsleitung 16 für die
entsprechende Zellenreihe. Auf diese Weise ist es möglich,
eine minimale Verbindungsleitungslänge für die
Verbindungsleitung 16 mit der üblichen Verbindungsleitung
der voranstehend erwähnten Breite zu erhalten, und
hierdurch beispielsweise ein "Taktunsyrnmetrie-Problem" zu
lösen.
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Bei der voranstehend erwähnten Ausführungsform ist es
möglich, die Länge einer Signalverbindungsleitung zu
verringern, und das Merkmal eines niedrigen Widerstands zu
erzielen, wenn ein Taktsignal sich ausbreitet. Diese
Anordnung kann die Erzeugung der Phasenverschiebung eines
Taktsignals unterdrücken und die Verschlechterung einer
Ausgangssignalform verringern, wenn sich diese von der
Takttreiberzelle zu der zugehörigen Zelle ausbreitet.
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Fig. 6 ist eine Aufsicht, welche ein IC-Chipmuster zeigt,
wenn die IC-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung bei einer integrierten Schaltung des
Standardzellen-Typs eingesetzt wird. Bei dieser
Ausführungsform wird die Verbindungsleitung 16 für
Zellenreihen zwischen zwei jeweiligen benachbarten
Zellenreihen geteilt, was die Verringerung der Länge einer
Verbindungsleitung zur Ausbreitung eines Taktsignals
ermöglicht, so daß das Taktsignal die entsprechende Zelle
ohne Verlust einer erhöhten Treiberfähigkeit treiben kann.
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Fig. 7 ist eine Aufsicht, die ein Zellanordnungsmuster für
die Signalverbindung zeigt, wenn eine
Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei
einer integrierten Schaltung des Standardzellen-Typs
eingesetzt wird. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die
Zelle 33 für die Signalverbindung eine eingangsseitige
Verbindungsleitung 37 und eine ausgangsseitige
Verbindungsleitung 38, die beide aus einer metallischen
Verbindungsleitung bestehen, beispielsweise aus Aluminium,
sowie einen Verstärker 39, der zwischen die
eingangsseitige Verbindungsleitung 37 und die
ausgangsseitige Verbindungsleitung 38 geschaltet ist.
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In der integrierten Schaltung, die Signalverbindungszellen
aufweist, gibt es zwei Typen einer Zellen-Zellen-
Verbindungsleitung: eine Verbindungsleitung 34A und eine
Verbindungsleitung 34B. Die eingangsseitige
Verbindungsleitung 37 in der Signalverbindungszelle ist an
die Zellen-Zellen-Verbindungsleitung 34A einer größeren
Verbindungsbreite angeschlossen als der der üblichen
Verbindungsleitung, und an die Zellen-Zellen-
Verbindungsleitung 34, deren Breite gleich der der
üblichen Verbindungsleitung ist. Die ausgangsseitige
Verbindungsleitung 38 in der Signalverbindungszelle ist an
die nicht in Fig. 7 gezeigte Verbindungsleitung 16 für
Zellenreihen angeschlossen.
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Fig. 8 ist eine Aufsicht, welche ein IC-
Chipanordnungsmuster mit dort eingebauten, in Fig. 7
gezeigten Signalverbindungszellen zeigt. Bei der in Fig. 8
dargestellten Ausführungsform ist der Verstärker 39
zwischen die eingangsseitige Verbindungsleitung 37 und die
ausgangsseitige Verbindungsleitung 38 in der jeweiligen
Signalverbindungszelle 33 geschaltet, so daß ein
Taktsignal der jeweiligen Zellenreihe mit einer
vergrößerten Zellentreiberfähigkeit zugeführt wird.
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Fig. 9 ist eine Aufsicht, welche ein IC-
Chipanordnungsmuster in einer IC-Halbleitervorrichtung
zeigt, bei welcher die Signalverbindungszellen (Fig. 7)
vorgesehen sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die
Verbindungsleitung 16 für Zellenreihen für jeweils zwei
benachbarte Zellen vorgesehen, wie bei der in Fig. 6
gezeigten Ausführungsform. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich, die Länge einer
Verbindungsleitung zur Ausbreitung eines Taktsignals zu
verringern, und daher eine erhöhte Zellentreiberfähigkeit
zur Verfügung zu stellen, mit welcher ein Taktsignal an
die zugeordnete Zelle übertragen wird.
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Fig. 10 ist eine Aufsicht, welche ein Verbindungszellen-
Anordnungsmuster für eine Signalverbindung in einer IC-
Halbleitervorrichtung zeigt, wobei eine integrierte
Schaltung des Standardzellen-Typs vorgesehen ist, gemäß
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform umfassen die
Signalverbindungszellen 33 die eingangsseitige
Verbindungsleitung 37, die ausgangsseitige
Verbindungsleitung 38 und den Verstärker 39, wie in Fig.
7. Die Zellen-Zellen-Verbindungsleitung wird durch einen
Typ einer Verbindungsleitung 34A gebildet, deren Breite
größer ist als die der üblichen Verbindungsleitung. Nur
die eingangsseitige Verbindungsleitung 37 in der
Signalverbindungszelle ist mit jeder anderen über die
Zellen-Zellen-Verbindungsleitung 34A verbunden. Diese Art
der integrierten Schaltung ist in einem solchen Fall
vorteilhaft, in welchem die Anzahl der Taktsignal-
Anforderungszellen in der jeweiligen Zellenreihe gemittelt
wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehend
erwähnte Ausführungsform beschränkt und läßt sich auf
verschiedene Weisen abändern, ohne auf die voranstehend
erläuterten Ausführungsformen beschränkt zu sein. Zwar
wurde bei den voranstehend erwähnten jeweiligen
Ausführungsformen ein Taktsignal so erläutert, daß es über
die Signalverbindungszelle zugeführt wird oder sich
ausbreitet, jedoch läßt sich die vorliegende Erfindung
auch so in die Praxis umsetzen, falls ein übliches Signal
anstelle des Taktsignals verwendet wird.