JP2000172367A - Clock signal distribution method and clock distribution circuit - Google Patents

Clock signal distribution method and clock distribution circuit

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JP2000172367A
JP2000172367A JP10341616A JP34161698A JP2000172367A JP 2000172367 A JP2000172367 A JP 2000172367A JP 10341616 A JP10341616 A JP 10341616A JP 34161698 A JP34161698 A JP 34161698A JP 2000172367 A JP2000172367 A JP 2000172367A
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Japan
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cluster
buffer
clock
relay
delay
Prior art date
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JP10341616A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Fukuda
浩之 福田
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize the clock skew of a semiconductor device by dividing the terminal cells into plural groups and deciding the number and positions of cells which are connected to a relay buffer of every class so as to secure the even delay in a range covering the root buffer through every terminal cell. SOLUTION: The types of cells of relay buffers 101-104 are defined together with the number of cells of an entire chip. Then a clock trunk line 105 of a higher order level and then the buffers 101-104 are laid out together with the terminal cells 108. At the same time, a two-dimensional chip area is vertically and horizontally divided down to areas equal to the number of buffers 101-104. Then the buffers 101-109 are allocated and laid out. The delay of the part of the line 105 is calculated and then the delay is calculated in a range covering the outside of the chip through each of buffers 101-104. This delay is equalized by changing the connection of cells 108 serving as the loads among those buffers.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
レイアウトにおいて、コンピュータを用いた処理による
クロック信号の分配方法及びクロック信号の分配回路に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clock signal distribution method and a clock signal distribution circuit in a layout of a semiconductor integrated circuit by processing using a computer.

【従来の技術】[Prior art]

【0002】デジタル論理集積回路においては、フリッ
プフロップに代表される順序回路が必ずと言っていいほ
ど使用されており、位相・周期の異なる複数のクロック
信号と同期を取りながら回路全体が動作するようになっ
ている。クロック信号は、チップ内部で作られたり外部
から供給されていたりするが、通常幾段かのバッファを
介して供給され、バッファ同士の間及びバッファとフリ
ップフロップとの間は、一般的にCAD技術によって自
動的に結線される。
In a digital logic integrated circuit, a sequential circuit represented by a flip-flop is almost always used, and the whole circuit operates while synchronizing with a plurality of clock signals having different phases and periods. It has become. The clock signal is generated inside the chip or supplied from the outside. However, the clock signal is usually supplied through several buffers, and between the buffers and between the buffer and the flip-flop, generally, the CAD technology is used. Automatically connected.

【0003】フリップフロップ等の末端セルに供給され
るクロック信号の伝搬遅延時間(以下、遅延という)
は、一般に各フリップフロップ毎に異なり、その位相差
のことをクロックスキュー(以下、スキューと略す)と
呼ぶ。このスキューが大きすぎると、所望のクロック周
波数で回路の同期動作をとることができなくなる。従っ
て、チップ上のすべてのフリップフロップに対してなる
べく同じタイミングでクロック信号が到着するようにバ
ッファの位置及び配線経路を決定することが重要であ
る。
The propagation delay time (hereinafter referred to as delay) of a clock signal supplied to a terminal cell such as a flip-flop.
Generally differs for each flip-flop, and the phase difference is called clock skew (hereinafter abbreviated as skew). If the skew is too large, the circuit cannot operate synchronously at the desired clock frequency. Therefore, it is important to determine the buffer position and the wiring path so that the clock signal arrives at the same timing as possible for all flip-flops on the chip.

【0004】フリップフロップまでの遅延としては、中
継するバッファの内部遅延や、バッファが結線用配線の
配線容量・配線抵抗及び被駆動用セルの入力端子容量を
充放電するためにかかる遅延が含まれる。
The delay up to the flip-flop includes an internal delay of a buffer to be relayed, and a delay required for the buffer to charge / discharge the wiring capacitance / wiring resistance of the wiring for connection and the input terminal capacitance of the driven cell. .

【0005】一方、スキューを減少させるための主な方
法としては、メッシュ方式とツリー方式とが挙げられ
る。ツリー方式は、各段毎にバッファを並列接続したも
のを多段構成にし、各バッファ毎にツリー状の配線経路
を形成するものである。例えば、特開平5−54100
号及び特開平9−269847号には、ツリー方式を用
いた配線経路から構成されるクロック信号の分配方法が
開示されている。
On the other hand, the main methods for reducing the skew include a mesh method and a tree method. In the tree system, buffers connected in parallel at each stage are configured in a multistage configuration, and a tree-shaped wiring path is formed for each buffer. For example, JP-A-5-54100
And Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-269847 disclose a method of distributing a clock signal composed of wiring paths using a tree method.

【0006】この方式では、同じ段にあるバッファ間の
スキューを小さくすることができる。しかしながら、一
般にこの方式では、バッファのツリーの段数が多すぎる
とスキューを小さくすることができたとしても遅延が大
きくなってしまうことや、レイアウト処理が詳細化しな
いと遅延予測が難しい等の問題がある。この問題に加え
て、例えば前記特開平5−54100号ではバッファに
より多段のバッファツリーを構成する。この場合、ツリ
ー各段毎に製造段階でのばらつきによる影響が生じる。
一般に、回路全体としてのばらつきの影響の大きさはツ
リーの段数に比例するため、前記特開平5−54100
号に開示されたクロック分配回路のようにバッファツリ
ーの段数が多いと、LSI製造時のゲート及び配線プロ
セス時のばらつきの影響を受けやすいという問題が生じ
る。
In this method, the skew between buffers in the same stage can be reduced. However, in general, in this method, if the number of stages in the buffer tree is too large, the delay increases even if the skew can be reduced, and the delay prediction is difficult without detailed layout processing. is there. In addition to this problem, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-54100, a multi-stage buffer tree is formed by buffers. In this case, there is an influence due to the variation in the manufacturing stage for each stage of the tree.
In general, the magnitude of the influence of the variation as a whole circuit is proportional to the number of tree stages.
When the number of stages of the buffer tree is large as in the clock distribution circuit disclosed in the above-mentioned publication, there is a problem that it is susceptible to variations in gate and wiring processes during LSI manufacturing.

【0007】また、前記特開平9−269847号で
は、ツリーを構成するバッファのうち同じ階層のバッフ
ァの特性・個数を等しくすることで、回路全体において
LSI製造時のゲート及び配線プロセス時のばらつきの
影響を最小化するツリー方式のクロック信号の分配方法
が開示されている。前記ゲート及び配線プロセス時のば
らつきは、末端セルであるフリップフロップに至るまで
の間多段のゲートが挿入されることや配線の幅が原因と
なる。この場合、冗長な素子やそれに接続する配線が必
要になるため、消費電力の増大・配線量の増大が問題と
なる。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-269847, among the buffers constituting the tree, the characteristics and the numbers of the buffers of the same hierarchy are made equal, so that the variation in the gate and wiring during the LSI manufacturing in the whole circuit is reduced. A tree-based clock signal distribution method that minimizes the effect is disclosed. The variation in the gate and wiring process is caused by the insertion of multi-stage gates up to the flip-flop as the terminal cell and the width of the wiring. In this case, since a redundant element and a wiring connected to the redundant element are required, an increase in power consumption and an increase in the amount of wiring become problems.

【0008】一方、以上に示したツリー方式に対して、
メッシュ方式は、チップを格子状に巡る配線経路を布設
し、その格子経路にバッファを接続し、さらに、バッフ
ァを介して末端セルであるフリップフロップに接続する
ものである。この方式の長所として、構成が簡単なこ
と、配線経路が輪状のため配線の等価抵抗が小さく遅延
が少ないこと・レイアウト処理前に遅延の予測が可能な
こと等が挙げられる。しかしながら、回路が超大規模に
なると、根元バッファ近傍のフリップフロップと根元バ
ッファから遠いフリップフロップとのスキューが無視で
きなくなることや格子を細かくする必要が生じるため配
線長が増加することが問題となる。
On the other hand, with respect to the tree method described above,
In the mesh method, a wiring path is laid around a chip in a lattice, a buffer is connected to the lattice path, and a buffer is connected to a flip-flop as an end cell via the buffer. Advantages of this method include that the configuration is simple, the equivalent resistance of the wiring is small and the delay is small because the wiring path is annular, and the delay can be predicted before the layout processing. However, when the circuit becomes very large-scale, there is a problem that the skew between the flip-flop near the root buffer and the flip-flop far from the root buffer cannot be ignored, and the wiring length increases due to the necessity of making the grid finer.

【0009】メッシュ方式及びツリー方式のどちらの方
法にも長所及び短所があるが、中・小規模の回路には、
構成が簡単であり且つバッファの製造のばらつきが少な
いうえに遅延が小さいメッシュ方式が望ましいといえ
る。
[0009] Both the mesh method and the tree method have advantages and disadvantages.
It can be said that a mesh system which has a simple configuration, has small manufacturing variations of the buffer, and has a small delay is desirable.

【0010】従来のメッシュ方式のクロック信号の分配
回路の一例を図2及び図6に示す。図2は従来のメッシ
ュ方式のクロック信号の分配回路の全体構造を示すもの
であり、上位レベル(クロック幹線)に太幅のメッシュ
状配線を用いて構成される。図6は下位レベル(中継バ
ッファ101〜104を含む複数のクラスタ301〜3
04)であるメッシュ状配線からの中継バッファ101
〜104と、この中継バッファ101〜104を根元と
して形成される複数のツリーの構造を示している。図2
及び図6に示すクロック信号の分配回路では、メッシュ
状配線を上位レベル及び下位レベルの2つのレベルに分
け、上位レベルとしてメッシュ状配線を太幅で固定的に
配置し根元バッファ106を設ける。これにより、この
根元バッファ106から各クロック幹線105・105
a・105b・105cを介してチップ全面へクロック
を供給する。それとともに下位レベルとして、各クロッ
ク幹線105・105a・105b・105cに中継バ
ッファ101〜104、101a〜104a、101b
〜104b、101c〜104cを設ける。図2に示さ
れるクロック幹線105部分の拡大図を図6に示す。図
6に示すように、中継バッファ105を根元として複数
の末端セル108から構成される複数のクラスタ301
〜304を形成する。ここでは末端セルにフリップフロ
ップを用いている。この場合、他のクロック幹線105
a・105b・105cにおいても、図6に示されるク
ロック幹線105と同様に複数のクラスタを形成する。
前記複数のクラスタ301〜304はそれぞれ、中継バ
ッファ101〜104を根元として複数の末端セルをツ
リー状に接続して形成される。
FIGS. 2 and 6 show an example of a conventional mesh-type clock signal distribution circuit. FIG. 2 shows the entire structure of a conventional mesh-type clock signal distribution circuit, which is configured using a wide mesh wiring at an upper level (clock main line). FIG. 6 shows a lower level (a plurality of clusters 301 to 3 including the relay buffers 101 to 104).
04) relay buffer 101 from mesh wiring
To 104 and the structure of a plurality of trees formed with the relay buffers 101 to 104 as roots. FIG.
In the clock signal distribution circuit shown in FIG. 6, the mesh wiring is divided into two levels, an upper level and a lower level, and the mesh wiring is fixedly arranged with a large width as the upper level, and a root buffer 106 is provided. As a result, the clock main lines 105
A clock is supplied to the entire surface of the chip via a, 105b and 105c. At the same time, as the lower level, the relay buffers 101 to 104, 101a to 104a, and 101b are connected to the respective clock trunk lines 105, 105a, 105b, and 105c.
To 104b and 101c to 104c. FIG. 6 is an enlarged view of the portion of the clock main line 105 shown in FIG. As shown in FIG. 6, a plurality of clusters 301 composed of a plurality of terminal cells 108 with the relay buffer 105 as a root.
To 304 are formed. Here, a flip-flop is used for the terminal cell. In this case, the other clock trunk 105
Also in a, 105b, and 105c, a plurality of clusters are formed similarly to the clock trunk 105 shown in FIG.
The plurality of clusters 301 to 304 are formed by connecting a plurality of end cells in a tree shape with the relay buffers 101 to 104 as roots.

【0011】また、従来のメッシュ方式のクロック信号
の分配回路及びクロック信号の分配方法の別の一例が特
開平4−217345号に開示されている。このクロッ
ク信号の分配回路は、末端セルの密度に疎密がある場合
に領域を均等に分割することにより、バッファツリーの
各段で遅延を合わせている。
Another example of a conventional mesh-type clock signal distribution circuit and clock signal distribution method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-217345. This clock signal distribution circuit adjusts the delay at each stage of the buffer tree by equally dividing the area when the density of the end cells varies.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2及
び図6に示される従来のクロック信号の分配回路及び分
配方法では次に示す問題があった。図2及び図6に示す
従来のクロック信号の分配回路では、上位レベルである
メッシュ状配線を太幅のクロック幹線で配線することに
より、エレクトロマイグレーションの発生を回避してい
る。しかしながら、近年、LSIの高速化の要求が高ま
ってきており、前述したように上位レベルのメッシュ状
配線の幅を太くするだけでは、根元バッファ106から
の距離の差による配線遅延の差を十分低減することがで
きず、上位レベルであるクロック幹線のスキューを小さ
くすることができなくなりつつある。
However, the conventional clock signal distribution circuits and distribution methods shown in FIGS. 2 and 6 have the following problems. In the conventional clock signal distribution circuits shown in FIG. 2 and FIG. 6, the occurrence of electromigration is avoided by arranging the mesh-like wiring, which is the upper level, with a thick clock trunk line. However, in recent years, there has been an increasing demand for high-speed LSI. As described above, simply increasing the width of the upper-level mesh wiring sufficiently reduces the difference in wiring delay due to the difference in distance from the root buffer 106. Therefore, it is becoming impossible to reduce the skew of the clock trunk line, which is the upper level.

【0013】さらに、図2及び図6に示す従来のクロッ
ク信号の分配回路では、根元バッファ106から中継バ
ッファ101〜104への距離は各中継バッファ毎に異
なるため、上位レベルからのスキューもそれぞれ異な
る。前述したような上位レベル毎のスキューを中継バッ
ファ毎に解消するために、下位レベルであるクラスタ3
01〜304の中継バッファ101〜104に、根元バ
ッファ106からの距離に応じた冗長配線207を設け
たり、クラスタ301〜304にダミーの負荷素子20
8を追加して設けている。しかしながら、これらの中継
バッファ101〜104及びダミーの負荷素子208を
設けることで、配線長の増大による収容性の悪化による
チップサイズの拡大や負荷容量の増加による消費電力の
増加という問題を生じていた。
Further, in the conventional clock signal distribution circuits shown in FIGS. 2 and 6, since the distance from the root buffer 106 to the relay buffers 101 to 104 differs for each relay buffer, the skew from the upper level also differs. . In order to eliminate the skew of each upper level as described above for each relay buffer, the lower level cluster 3
A redundant wiring 207 corresponding to the distance from the root buffer 106 is provided in the relay buffers 101 to 104 of the clusters 01 to 304, and the dummy load elements 20 are provided in the clusters 301 to 304.
8 is additionally provided. However, the provision of the relay buffers 101 to 104 and the dummy load element 208 causes a problem of an increase in chip size due to deterioration of accommodability due to an increase in wiring length and an increase in power consumption due to an increase in load capacity. .

【0014】また、特開平4−217345号に開示さ
れている従来のクロック信号の分配回路及び分配方法に
おいても、バッファツリーの各段毎に遅延を合わせるこ
とを目的にしており、そのためにダミーセルの負荷を付
ける必要が生じ、消費電力が増大するという問題が生じ
ている。さらに、フリップフロップの配線に疎密がある
場合バッファを配置する領域を均等に分割する方式を用
いているため、フリップフロップの遅延を合わせるのこ
とを困難になっており、遅延の増大・配線量の増大とい
う問題が生じていた。
The conventional clock signal distribution circuit and distribution method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-217345 also aims at adjusting the delay for each stage of the buffer tree. It is necessary to attach a load, and there is a problem that power consumption increases. Further, when the wirings of the flip-flops are sparse and dense, a method of equally dividing the area where the buffer is arranged is used, so that it is difficult to match the delays of the flip-flops. The problem of increase had arisen.

【0015】本発明は、以上の従来技術における問題に
鑑みてなされたものである。本発明の目的は、半導体装
置におけるクロックスキューを最小限に抑制しうるクロ
ック信号分配方法及びクロック分配回路を提供すること
である。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art. An object of the present invention is to provide a clock signal distribution method and a clock distribution circuit capable of minimizing clock skew in a semiconductor device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め提供する本出願第1の発明は、半導体基板上に配置さ
れ、複数のクロック幹線からなるクロック幹線に接続さ
れる根元バッファから中継バッファを経由して複数の末
端セルにクロック信号を供給する際に、前記末端セルを
少なくとも1個以上含むクラスタを生成し前記末端セル
を複数のグループに分け、前記クラスタ内の前記複数の
末端セルのほぼ中心位置に中継バッファを配置したの
ち、半導体基板外部から各中継バッファまでのスキュー
を考慮して、各クラスタ内の中継バッファの位置と末端
セルの構成及び位置とを決定したのち、前記中継バッフ
ァをルートノードとし前記末端セルをリーフノードとす
るツリー状の配線経路を含むメッシュ状配線全体の配線
経路を決定することを特徴とするクロック信号の分配方
法である。
A first invention of the present application, which is provided to solve the above-mentioned problems, is provided on a semiconductor substrate, from a root buffer connected to a clock trunk composed of a plurality of clock trunks to a relay buffer. When supplying a clock signal to a plurality of terminal cells via the, generating a cluster including at least one or more terminal cells, dividing the terminal cells into a plurality of groups, the plurality of terminal cells in the cluster After arranging the relay buffer at substantially the center position, considering the skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer, determining the position of the relay buffer in each cluster and the configuration and position of the terminal cell, Is determined as a root node, and a wiring path of the entire mesh wiring including a tree-shaped wiring path having the terminal cell as a leaf node is determined. It is a method of distributing clock signals, characterized.

【0017】本出願にいう半導体基板外部から各中継バ
ッファまでのスキューを考慮するということは、第一儀
的には、半導体基板外部から各中継バッファまでのスキ
ューに応じて各クラスタ内の中継セルの配置及び末端セ
ルの配置及び個数を動的に変化させることをいう。上記
構成を有する本出願第1のクロック信号の分配方法によ
ると、半導体基板外部から各中継バッファまでのスキュ
ーを考慮して、各クラスタ内の中継バッファの位置と末
端セルの構成及び位置とを決定したのち、前記中継バッ
ファをルートノードとし前記末端セルをリーフノードと
するツリー状の配線経路を含むメッシュ状配線全体の配
線経路を決定することにより、半導体基板外部から各中
継バッファまでのスキューに応じて各クラスタ内の中継
セルの配置及び末端セルの配置及び個数を動的に変化さ
せることにより各クラスタが有する遅延を均等化するこ
とができるため、回路全体としてのスキューの最小化を
図ることができる。さらに、従来のようにクラスタ内に
冗長配線やダミーの負荷素子を設置する必要がないた
め、配線長の削減による収容性の向上及び消費電力の削
減を図ることができる。
Considering the skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer in the present application means, first of all, that the relay cell in each cluster depends on the skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer. And dynamically changing the arrangement and number of terminal cells. According to the first clock signal distribution method of the present application having the above configuration, the position of the relay buffer in each cluster and the configuration and position of the terminal cell are determined in consideration of the skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer. After that, by determining the wiring path of the entire mesh wiring including the tree-shaped wiring path with the relay buffer as the root node and the terminal cell as the leaf node, the skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer is determined. By dynamically changing the arrangement of relay cells and the arrangement and number of end cells in each cluster, it is possible to equalize the delay of each cluster, thereby minimizing the skew of the entire circuit. it can. Further, since it is not necessary to install redundant wirings and dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the accommodability and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【0018】また、本出願第2の発明は、半導体基板上
に配置され、複数のクロック幹線からなるメッシュ状配
線に接続される根元バッファから中継バッファを経由し
て複数の末端セルにクロック信号を供給する際に、前記
末端セルを少なくとも1個以上含むクラスタを生成し前
記末端セルを複数のグループに分け、前記クラスタ内の
前記複数の末端セルのほぼ中心位置に中継バッファを配
置したのち、半導体基板外部から各中継バッファまでの
遅延及び中継ドライバから各末端セルまでの遅延を計算
し、各クラスタ毎にこれらの遅延の総和を求め、各クラ
スタが有する遅延が均等化するように各クラスタ内の中
継バッファの位置と末端セルの構成及び位置とを決定し
たのち、前記中継バッファをルートノードとし前記末端
セルをリーフノードとするツリー状の配線経路を含むメ
ッシュ状配線全体の配線経路を決定することを特徴とす
るクロック信号の分配方法である。
Further, the second invention of the present application provides a clock signal from a root buffer connected to a mesh wiring composed of a plurality of clock trunks to a plurality of terminal cells via a relay buffer. When supplying, a cluster including at least one or more terminal cells is generated, the terminal cells are divided into a plurality of groups, and a relay buffer is arranged at a substantially central position of the terminal cells in the cluster. Calculate the delay from the outside of the board to each relay buffer and the delay from the relay driver to each terminal cell, obtain the sum of these delays for each cluster, and calculate the sum of these delays in each cluster so that the delays of each cluster are equalized. After determining the position of the relay buffer and the configuration and position of the terminal cell, the relay buffer is used as a root node and the terminal cell is used as a leaf node. It is a method of distributing clock signals and determines the routing of the whole mesh-shaped wire including a tree-like wiring route to.

【0019】上記構成を有する本出願第2のクロック信
号の分配方法によると、各クラスタが有する前記遅延の
総和が均等化するように各クラスタ内の中継バッファの
位置と前記末端セルの個数及び位置とを決定したのち、
前記中継バッファをルートノードとし前記末端セルをリ
ーフノードとするツリー状の配線経路を含むメッシュ状
配線全体の配線経路を決定することにより、回路全体と
してのスキューの最小化を図ることができる。さらに、
従来のようにクラスタ内に冗長配線やダミーの負荷素子
を設置する必要がないため、配線長の削減による収容性
の向上及び消費電力の削減を図ることができる。
According to the second clock signal distribution method of the present application having the above configuration, the position of the relay buffer and the number and position of the terminal cells in each cluster are adjusted so that the sum of the delays of each cluster is equalized. After deciding,
By determining the wiring path of the entire mesh wiring including the tree-shaped wiring path with the relay buffer as the root node and the terminal cell as the leaf node, the skew of the entire circuit can be minimized. further,
Since there is no need to install redundant wirings or dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the storability by reducing the wiring length and reduce the power consumption.

【0020】また、本出願第3の発明のクロック信号の
分配方法は、本出願第1又は本出願第2のクロック信号
の分配方法であって、半導体基板外部から各中継バッフ
ァまでの遅延及び中継ドライバから各末端セルまでの遅
延の総和が最大であるクラスタから、前記総和が最小で
あるクラスタへと末端セルをつなぎ替えることで各クラ
スタが有する遅延を均等化することを特徴とする。
The clock signal distribution method according to the third invention of the present application is the clock signal distribution method according to the first or second application of the present application, wherein the delay and relay from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer are performed. The delay of each cluster is equalized by switching the terminal cell from the cluster having the largest total delay from the driver to each terminal cell to the cluster having the minimum total delay.

【0021】上記構成を有する本出願第3のクロック信
号の分配方法によると、半導体基板外部から各中継バッ
ファまでの遅延及び中継ドライバから各末端セルまでの
遅延の総和が最大であるクラスタから、前記総和が最小
であるクラスタへと末端セルをつなぎ替えることで各ク
ラスタが有する遅延を均等化することによりスキューが
削減されるので、回路全体としてスキューの最小化を図
ることができる。さらに、従来のようにクラスタ内に冗
長配線やダミーの負荷素子を設置する必要がないため、
配線長の削減による収容性の向上及び消費電力の削減を
図ることができる。
According to the third clock signal distribution method of the present application having the above configuration, the cluster having the largest total sum of the delay from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer and the delay from the relay driver to each terminal cell is determined from the cluster The skew is reduced by connecting the end cells to the cluster having the minimum sum to equalize the delay of each cluster, thereby minimizing the skew in the entire circuit. Furthermore, since there is no need to install redundant wiring and dummy load elements in the cluster as in the past,
It is possible to improve the accommodating property and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【0022】また、本出願第4の発明のクロック信号の
分配方法は、本出願第1乃至本出願第3何れか1のクロ
ック信号の分配方法であって、各クラスタ内の中継バッ
ファの位置及び末端セルの構成・位置を決定してから、
各クラスタ内の配線を行ったのちに残りのメッシュ状配
線内全体の配線経路を決定することを特徴とする。
The clock signal distribution method according to the fourth invention of the present application is the clock signal distribution method according to any one of the first to third applications of the present application, wherein the position of the relay buffer in each cluster and After determining the configuration and position of the terminal cell,
After the wiring in each cluster is performed, the entire wiring path in the remaining mesh wiring is determined.

【0023】上記構成を有する本出願第4のクロック信
号の分配方法によると、各クラスタ内の中継バッファの
位置及び末端セルの構成・位置を決定してから、各クラ
スタ内の配線を行ったのちに残りのメッシュ状配線内全
体の配線経路を決定することにより、冗長な迂回配線が
なくなるため、スキューの削減を図ることができる。
According to the fourth clock signal distribution method of the present application having the above configuration, the position of the relay buffer in each cluster and the configuration and position of the terminal cell are determined, and then wiring in each cluster is performed. By determining the entire wiring path in the remaining mesh wiring, redundant shunt wiring is eliminated, so that skew can be reduced.

【0024】また、本出願第5の発明は、半導体基板上
に配置された根元バッファと、根元バッファに接続され
前記根元バッファから同一位相のクロック供給を受ける
複数のクロック幹線からなるメッシュ状配線とを有して
なるクロック分配回路において、前記クロック幹線はそ
れぞれ、1の中継バッファを経由してツリー状に接続し
た複数の末端セルを有してなる複数のクラスタを有し、
半導体基板外部から各中継バッファまでの上位レベルの
スキューに応じて、各クラスタ内の中継バッファの位置
と前記末端セルの個数及び位置とが決定されて各クラス
タが形成されていることを特徴とするクロック分配回路
である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a root buffer disposed on a semiconductor substrate, and a mesh-like wiring comprising a plurality of clock trunk lines connected to the root buffer and receiving clocks of the same phase from the root buffer. Wherein the clock trunk has a plurality of clusters each having a plurality of terminal cells connected in a tree via one relay buffer;
According to a higher level skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer, the position of the relay buffer in each cluster and the number and position of the terminal cells are determined to form each cluster. It is a clock distribution circuit.

【0025】上記構成を有する本出願第5のクロック信
号の分配回路によると、前記クロック幹線はそれぞれ、
1の中継バッファを経由してツリー状に接続した複数の
末端セルを有してなる複数のクラスタを有し、半導体基
板外部から各中継バッファまでの上位レベルのスキュー
に応じて、各クラスタ内の中継バッファの位置と前記末
端セルの個数及び位置とが決定されて各クラスタが形成
されていることにより、各クラスタが有する遅延を均等
化することができるため、回路全体としてのスキューの
最小化を図ることができる。さらに、従来のようにクラ
スタ内に冗長配線やダミーの負荷素子を設置する必要が
ないため、配線長の削減による収容性の向上及び消費電
力の削減を図ることができる。
According to the fifth clock signal distribution circuit of the present application having the above configuration, each of the clock trunk lines is
It has a plurality of clusters having a plurality of end cells connected in a tree via one relay buffer, and has a plurality of clusters in each cluster according to a higher level skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer. Since the positions of the relay buffer and the number and positions of the terminal cells are determined and each cluster is formed, the delay of each cluster can be equalized, so that the skew of the entire circuit can be minimized. Can be planned. Further, since it is not necessary to install redundant wirings and dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the accommodability and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【0026】また、本出願第6の発明は、半導体基板上
に配置された根元バッファと、根元バッファに接続され
前記根元バッファから同一位相のクロック供給を受ける
複数のクロック幹線からなるメッシュ状配線とを有して
なるクロック分配回路において、前記クロック幹線はそ
れぞれ、1の中継バッファを経由してツリー状に接続し
た複数の末端セルを有してなる複数のクラスタを有し、
各クラスタが有する遅延が均等化するように、各クラス
タ内の中継バッファの位置と前記末端セルの個数及び位
置とが決定されて各クラスタが形成されていることを特
徴とするクロック分配回路である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a base buffer arranged on a semiconductor substrate, and a mesh-like wiring comprising a plurality of clock trunks connected to the base buffer and receiving clocks of the same phase from the base buffer. Wherein the clock trunk has a plurality of clusters each having a plurality of terminal cells connected in a tree via one relay buffer;
A clock distribution circuit characterized in that the position of the relay buffer in each cluster and the number and position of the terminal cells are determined and each cluster is formed so that the delay of each cluster is equalized. .

【0027】上記構成を有する本出願第6のクロック信
号の分配回路によると、前記クロック幹線はそれぞれ、
1の中継バッファを経由してツリー状に接続した複数の
末端セルを有してなる複数のクラスタを有し、各クラス
タが有する遅延が均等化するように、各クラスタ内の中
継バッファの位置と前記末端セルの個数及び位置とが決
定されて各クラスタが形成されていることにより、各ク
ラスタが有する遅延を均等化することができるため、回
路全体としてのスキューの最小化を図ることができる。
さらに、従来のようにクラスタ内に冗長配線やダミーの
負荷素子を設置する必要がないため、配線長の削減によ
る収容性の向上及び消費電力の削減を図ることができ
る。
According to the sixth clock signal distribution circuit of the present application having the above configuration, each of the clock trunk lines is
It has a plurality of clusters having a plurality of terminal cells connected in a tree via one relay buffer, and the position of the relay buffer in each cluster is adjusted so that the delay of each cluster is equalized. Since the number and position of the end cells are determined to form each cluster, the delay of each cluster can be equalized, so that the skew of the entire circuit can be minimized.
Further, since it is not necessary to install redundant wirings and dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the accommodability and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明するが、以下の実施の形態は本発明に
係るクロック信号の分配方法及びクロック信号の分配回
路を示す一例にすぎない。 (第1の実施形態)図1は、本発明の実施の形態に係る
クロック信号の分配回路内のクロック幹線105部分の
拡大図である。図2は、本発明の実施の形態に係るクロ
ック信号の分配回路を示す図である。図3は、本発明の
実施の形態に係るクロック信号の分配方法の手順を示す
フローチャートである。図4は、本発明の実施の形態に
係るクロック信号の分配方法を示す図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following embodiments are examples showing a clock signal distribution method and a clock signal distribution circuit according to the present invention. It's just (First Embodiment) FIG. 1 is an enlarged view of a clock trunk 105 in a clock signal distribution circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a clock signal distribution circuit according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of the clock signal distribution method according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a clock signal distribution method according to the embodiment of the present invention.

【0029】本実施の形態に係るクロック信号の分配回
路は、図1及び図2に示すように、前記回路全体を上位
レベル及び下位レベルの2つのレベルに分け、上位レベ
ルが図2に示される太幅の各クロック幹線105・10
5a・105b・105cからなるメッシュ状配線から
構成され、下位レベルとして図2に示される各中継バッ
ファ101〜104、101a〜104a、101b〜
104b、101c〜104cを含む複数のクラスタ4
01〜404を設ける。図2に示すように、メッシュ状
配線を太幅のクロック幹線105・105a・105b
・105cで固定的に配置し根元バッファ106を設け
ることで、この根元バッファ106から各クロック幹線
105・105a・105b・105cを介してチップ
全面へクロックを供給し、それとともに下位レベルとし
て各クロック幹線105・105a・105b・105
cに中継バッファ101〜104、101a〜104
a、101b〜104b、101c〜104cを設け
る。
In the clock signal distribution circuit according to the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the entire circuit is divided into two levels, an upper level and a lower level, and the upper level is shown in FIG. Wide clock main lines 105 and 10
Each of the relay buffers 101-104, 101a-104a, 101b- shown in FIG.
Plurality of clusters 4 including 104b, 101c to 104c
01 to 404 are provided. As shown in FIG. 2, the mesh-like wiring is replaced with the thick clock trunk 105, 105a, 105b.
By providing the base buffer 106 fixedly at 105c, a clock is supplied from the base buffer 106 to the entire chip via each clock trunk 105, 105a, 105b, 105c, and at the same time, each clock trunk is set as a lower level. 105 ・ 105a ・ 105b ・ 105
c, relay buffers 101-104, 101a-104
a, 101b to 104b and 101c to 104c are provided.

【0030】図1は、図2に示されるメッシュ幹線10
5部分の拡大図であり、中継バッファ101〜104、
及びこの中継バッファ101〜104を根元として形成
されるツリー状のクラスタ401〜404の構造を示し
ている。なおこの場合、図2に示される他のクロック幹
線105a・105b・105cにおいても、図1に示
されるクロック幹線105と同様に複数のクラスタを形
成する。前記クラスタ401〜404はそれぞれ、中継
バッファ101〜104を根元として末端セル108を
ツリー状に接続して形成される。末端セル108はクロ
ック信号を入力する素子のことであり、本実施の形態に
おいてはフリップフロップを用いる。図1に示すよう
に、各中継バッファ101〜104は、上位レベルであ
るクロック幹線105のスキューに応じて配置され、同
時に各クラスタ401〜404内の末端セル108もま
た、上位レベルであるクロック幹線105及び各中継バ
ッファ101〜104のスキューに応じて配置されて形
成される。例えば、上位レベルの遅延の小さなクラスタ
401は、上位レベルの遅延の大きいクラスタ404よ
りもクラスタ内の末端セル108の個数が多く設定され
るので、中継バッファ101のゲート遅延や中継バッフ
ァ101以下の下位レベルの配線遅延が増加して、クラ
スタ401の上位レベルで発生する小さな遅延と相殺
し、メッシュ幹線105において各クラスタが有する遅
延を均等化することができるため、回路全体のスキュー
を削減することができる。
FIG. 1 shows a mesh trunk 10 shown in FIG.
It is an enlarged view of 5 parts, and relay buffers 101-104,
2 shows the structure of tree-like clusters 401 to 404 formed using the relay buffers 101 to 104 as roots. In this case, a plurality of clusters are formed also in the other clock trunks 105a, 105b, and 105c shown in FIG. 2, similarly to the clock trunk 105 shown in FIG. The clusters 401 to 404 are formed by connecting the terminal cells 108 in a tree shape with the relay buffers 101 to 104 as roots. The end cell 108 is an element for inputting a clock signal, and in this embodiment, a flip-flop is used. As shown in FIG. 1, each of the relay buffers 101 to 104 is arranged according to the skew of the clock trunk 105 at the higher level, and at the same time, the terminal cell 108 in each of the clusters 401 to 404 also has the clock trunk at the higher level. 105 and the relay buffers 101 to 104 are arranged and formed according to the skew. For example, the number of terminal cells 108 in the cluster is set to be larger in the cluster 401 having a small delay in the upper level than in the cluster 404 having a large delay in the upper level. Since the wiring delay of the level increases and cancels out the small delay occurring at the upper level of the cluster 401 and the delay of each cluster in the mesh trunk 105 can be equalized, the skew of the entire circuit can be reduced. it can.

【0031】次に、本実施の形態に係るクロック信号の
分配方法を、図1及び図2に示されるクロック分配回路
及び図3に示されるフローチャートを参照しながら説明
する。ここでは、図1に示されるクロック幹線105に
接続されるクラスタ401〜404を例にとり説明す
る。なお、本実施の形態に係るクロック信号の分配方法
は、デジタルコンピュータ上で必要な入力/出力装置を
用いることにより実行することができる。
Next, a clock signal distribution method according to the present embodiment will be described with reference to the clock distribution circuit shown in FIGS. 1 and 2 and the flowchart shown in FIG. Here, the clusters 401 to 404 connected to the clock trunk 105 shown in FIG. 1 will be described as an example. The clock signal distribution method according to the present embodiment can be executed by using necessary input / output devices on a digital computer.

【0032】まず、回路全体のパラメータを定義する
(ステップ31)。中継バッファ101〜104のセル
の種類及びチップ全体での個数を定義する。前記中継バ
ッファ101〜104のセルの種類及び個数はここに示
す数に限定するものではなく、設計者が入力装置を通し
て入力することで指定してもよいし、チップサイズ及び
末端セルであるフリップフロップ数の関数としてライブ
ラリ情報の形で所有しているものを用いてもよい。次
に、上位レベルであるクロック幹線105を配置する
(ステップ32)。クロック幹線105は、チップサイ
ズ毎に別途レイアウトしておいたものを入力する。クロ
ック幹線のレイアウト方式や形状は任意である。また、
末端セルとの接続は下位レベルで行なうので、クロック
幹線105は回路素子である中継バッファ101〜10
4の配置と独立している。次に、中継バッファ101〜
104の配置を行なう。ここでは通常のLSI設計で用
いられる「配置プログラム」を利用することができる。
クロック信号を入力する素子である末端セル108も同
時に配置する。前記中継バッファ101〜104及び末
端セル108を配置する位置に関する制約は特に設けら
れていない(ステップ33)。次に、末端セル108の
初期クラスタを作成する(ステップ34)。遅延に関し
ては後のステップで最適化されるので、ここでは負荷容
量をバランスさせかつ近い位置に配置される末端セル同
士が同一のクラスタに入るようにすれば十分である。2
次元的なチップ領域を縦/横に分割しながら、ステップ
31で定義された中継ドライバの個数まで最終的に分割
する。
First, parameters of the entire circuit are defined (step 31). The types of cells of the relay buffers 101 to 104 and the number of the cells in the entire chip are defined. The types and number of cells of the relay buffers 101 to 104 are not limited to the numbers shown here, and may be specified by a designer through input through an input device, or may be specified by a chip size and a flip-flop which is a terminal cell. A function possessed in the form of library information may be used as a function of the number. Next, the clock main line 105 at the upper level is arranged (step 32). The clock main line 105 receives a signal separately laid out for each chip size. The layout method and shape of the clock trunk line are arbitrary. Also,
Since the connection with the terminal cell is made at the lower level, the clock trunk 105 is connected to the relay buffers 101 to 10 which are circuit elements.
4 and independent. Next, the relay buffers 101 to
The arrangement of 104 is performed. Here, a “placement program” used in a normal LSI design can be used.
An end cell 108 which is a device for inputting a clock signal is also arranged at the same time. There is no particular restriction on the position where the relay buffers 101 to 104 and the terminal cell 108 are arranged (step 33). Next, an initial cluster of the terminal cell 108 is created (step 34). Since the delay is optimized in a later step, it is sufficient here to balance the load capacity and to ensure that the end cells located close to each other are in the same cluster. 2
While dividing the dimensional chip area vertically / horizontally, it is finally divided up to the number of relay drivers defined in step 31.

【0033】次に、スキューの改善が目標値に達するま
で、スキューを考慮してクラスタ構成を改善する後続ス
テップ(ステップ36〜ステップ39)を繰り返して行
う(ステップ35)。ここでの「目標値」は、希望する
スキューの値として、入力装置を通して外部から入力さ
れ設定されるものである。 また、目標値に達しなくて
も、後続ステップを一回行なった際にスキューが改善さ
れない場合にはステップ311以降の処理に移る。
Next, the subsequent steps (steps 36 to 39) for improving the cluster configuration in consideration of the skew are repeated (step 35) until the skew improvement reaches the target value. The “target value” here is set as a desired skew value inputted from outside through an input device. Even if the target value is not reached, if the skew is not improved when the subsequent step is performed once, the process proceeds to step 311 and subsequent steps.

【0034】ステップ36では、クラスタ単位にステッ
プ31で定義された中継ドライバ101〜104を割り
当てて配置する。中継ドライバ101〜104はそれぞ
れ、クラスタ401〜404の中心位置又はそれに最も
近いクロック幹線105上に配置される。本実施の形態
においては、クロック幹線105上に中継ドライバ10
1〜104を配置する場合に、クロック幹線105と中
継ドライバ101〜104とを接続する配線が短くて済
むため、次ステップ37での遅延計算時に接続部分をあ
まり考慮しなくてよい。
In step 36, the relay drivers 101 to 104 defined in step 31 are allocated and arranged for each cluster. The relay drivers 101 to 104 are respectively arranged at the center positions of the clusters 401 to 404 or on the clock trunk 105 closest thereto. In the present embodiment, the relay driver 10
In the case where 1 to 104 are arranged, the wiring connecting the clock main line 105 and the relay drivers 101 to 104 can be made short, so that the connection portion does not need to be considered much when calculating the delay in the next step 37.

【0035】次に、クロック幹線105部分(上位レベ
ル)の遅延計算を行ない、チップの外部から各中継ドラ
イバ101〜104までの遅延を計算する(ステップ3
7)。ここではクロック幹線105部分の RC(抵抗
/容量)ネットをもとに、通常のLSI設計で用いられ
る「回路シミュレータ」が利用できる。なお、中継ドラ
イバ101〜104の入力ゲート容量がクロック幹線1
05部分の遅延に影響するため、ステップ37での処理
は、ステップ36で中継ドライバ101〜104を(再)
配置するたびに行なう必要がある。
Next, the delay of the clock trunk 105 (upper level) is calculated, and the delay from the outside of the chip to each of the relay drivers 101 to 104 is calculated (step 3).
7). Here, a “circuit simulator” used in normal LSI design can be used based on the RC (resistance / capacitance) net of the clock trunk 105. Note that the input gate capacitance of the relay drivers 101 to 104 is
In step 37, the relay drivers 101 to 104 are (re)
You need to do this every time you place it.

【0036】次に、中継ドライバ101〜104以下各
末端セル108まで(下位レベル)の遅延計算を行なう
(ステップ38)。 実際の配線は後の工程(ステップ3
11)で行なうため、ここでは見積もりとしての配線を
行なう。統計的な手法で負荷容量を見積もり、それをも
とに遅延計算する方法や仮配線を行なう方法がある。ス
テップ37及びステップ38の結果を受けて、ステップ
39では 各バッファ間で負荷である末端セル108を
つなぎ変えることで遅延を均等化させる。最大の遅延
(上位レベルでの遅延+下位レベルでの遅延)を有するク
ラスタから、最小の遅延を有するクラスタへと末端セル
108のつなぎ替えを行う(ステップ39)。例えば、
最大の遅延を有するクラスタ及び最小の遅延を有するク
ラスタの2つのクラスタが隣接している場合には直接末
端セルをつなぎ替え、これらが隣接していない場合には
間に存在するクラスタを経由して末端セルをつなぎ替え
る。前述の末端セルのつなぎ替えの一例を図4に示す。
図4に示すように、最大の遅延を有するクラスタ404
から 最小の遅延を有するクラスタ401への末端セル
のつなぎ替えを、これらの間にあるクラスタ402・4
03を介して行う。なお、末端セルのつなぎ替えは前述
した方法に限定されない。以上に示したクラスタの改善
が終了したのち(ステップ310)、下位レベルを含む
ネット全体の配線を行なう(ステップ311)。ここで
は、通常のLSI設計で用いられる「配線プログラム」
を利用することができる。以上の工程により、本実施の
形態に係るクロック信号の分配方法においては、上位レ
ベルの遅延の小さなクラスタにおいて、下位レベルでク
ラスタ内の末端セルの個数を多くして中継ドライバのゲ
ート遅延や中継ドライバ以下の配線遅延を増加させる一
方、上位レベルの遅延の大きいクラスタにおいて、下位
レベルでクラスタ内の末端セルの個数を少なくして中継
ドライバのゲート遅延や中継ドライバ以下の配線遅延を
少なくさせることにより、各クラスタが有する遅延を均
等化することができるため、上位レベルの小さな遅延と
相殺することでスキューを削減することができる。さら
に、従来のようにクラスタ内に冗長配線やダミーの負荷
素子を設置する必要がないため、配線長の削減による収
容性の向上及び消費電力の削減を図ることができる。
Next, a delay calculation (lower level) from the relay drivers 101 to 104 to each terminal cell 108 is performed (step 38). The actual wiring is performed in a later process (step 3
Since it is performed in 11), wiring is performed here as an estimate. There is a method of estimating the load capacity by a statistical method and calculating a delay based on the estimated capacity, or a method of performing temporary wiring. In response to the results of steps 37 and 38, in step 39, the delay is equalized by changing the end cell 108, which is the load, between the buffers. Maximum delay
The end cell 108 is reconnected from the cluster having (delay at the upper level + delay at the lower level) to the cluster having the minimum delay (step 39). For example,
If the two clusters, the cluster having the largest delay and the cluster having the smallest delay, are adjacent to each other, the terminal cells are reconnected directly. Reconnect the end cell. FIG. 4 shows an example of the reconnection of the terminal cells described above.
As shown in FIG. 4, the cluster 404 with the largest delay
From the end cell to the cluster 401 with the least delay,
03. The reconnection of the terminal cells is not limited to the method described above. After the cluster improvement described above is completed (step 310), wiring of the entire net including the lower level is performed (step 311). Here, "wiring program" used in normal LSI design
Can be used. According to the above steps, in the clock signal distribution method according to the present embodiment, in a cluster having a small delay at an upper level, the number of terminal cells in the cluster is increased at a lower level, and the gate delay of the relay driver and the relay driver are reduced. On the other hand, while increasing the following wiring delay, in a cluster having a large delay at the upper level, by reducing the number of terminal cells in the cluster at the lower level, the gate delay of the relay driver and the wiring delay below the relay driver are reduced. Since the delay of each cluster can be equalized, the skew can be reduced by canceling out the small delay at the higher level. Further, since it is not necessary to install redundant wirings and dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the accommodability and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【0037】(第2の実施形態)次に、本発明の別の実
施の形態に係るクロック信号の分配方法について図5を
参照して説明する。図5は、本発明の実施の形態に係る
クロック信号の分配方法の手順を示すフローチャートで
ある。なお、図5におけるステップ41〜47、及びス
テップ49・410は、本発明の第1の実施の形態に係
るクロック信号の分配方法を示す図3のステップ31〜
37、及びステップ39・310と同様であるので、説
明は省略する。
(Second Embodiment) Next, a clock signal distribution method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of the clock signal distribution method according to the embodiment of the present invention. Steps 41 to 47 and steps 49 and 410 in FIG. 5 correspond to steps 31 to 47 in FIG. 3 showing the clock signal distribution method according to the first embodiment of the present invention.
37 and steps 39 and 310, and a description thereof will be omitted.

【0038】また、本実施の形態に係るクロック信号の
分配回路の構成は、図1及び図2に示される本発明の第
1の実施の形態に係るクロック信号の分配回路の構成と
同様であるので、図1及び図2を参照して説明する。
The configuration of the clock signal distribution circuit according to the present embodiment is the same as the configuration of the clock signal distribution circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. Therefore, description will be made with reference to FIGS.

【0039】本実施の形態に係るクロック信号の分配方
法では、ステップ411で下位レベルのクロックネット
を他のレベル部分の配線に先駆けて優先的に配線する。
このように、下位レベルのクロックネットを他のレベル
部分の配線に先駆けて優先的に配線することにより、冗
長な迂回配線が形成されないため、スキューの削減を行
うことができる。
In the method of distributing clock signals according to the present embodiment, in step 411, a lower-level clock net is preferentially wired prior to the wiring of another level portion.
As described above, the lower-level clock net is preferentially wired prior to the wiring of the other level parts, so that a redundant bypass wiring is not formed, so that skew can be reduced.

【0040】また、前述した優先配線と同時に2分木状
の配線をボトムアップに構成する「ゼロスキュー配線」
手法を使うことも可能である。この場合には、ステップ
48での遅延計算も同じ手法で配線を見積もった上で遅
延計算する必要がある。さらに、ステップ45以下の改
善の結果残ったスキューを、冗長配線を用いて吸収する
こともできる。
A "zero skew wiring" in which a binary tree-shaped wiring is formed bottom-up simultaneously with the above-described priority wiring.
It is also possible to use techniques. In this case, the delay calculation in step 48 also needs to calculate the delay after estimating the wiring by the same method. Further, the skew remaining as a result of the improvement after step 45 can be absorbed by using redundant wiring.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上のように、本発明に係るクロック信
号の分配方法によると、半導体基板上に配置され、、複
数のクロック幹線からなるメッシュ状配線に接続される
根元バッファから中継バッファを経由して複数の末端セ
ルにクロック信号を供給する際に、前記末端セルを少な
くとも1個以上含むクラスタを生成し前記末端セルを複
数のグループに分け、前記クラスタ内の前記複数の末端
セルのほぼ中心位置に中継バッファを配置したのち、半
導体基板外部から各中継バッファまでのスキューを考慮
して、各クラスタ内の中継バッファの位置と末端セルの
構成及び位置とを決定したのち、前記中継バッファをル
ートノードとし前記末端セルをリーフノードとするツリ
ー状の配線経路を含むメッシュ状配線全体の配線経路を
決定することにより、半導体基板外部から各中継バッフ
ァまでのスキューに応じて各クラスタ内の中継セルの配
置及び末端セルの配置及び個数を動的に変化させること
により各クラスタが有する遅延を均等化することができ
るため、回路全体としてのスキューの最小化を図ること
ができる。さらに、従来のようにクラスタ内に冗長配線
やダミーの負荷素子を設置する必要がないため、配線長
の削減による収容性の向上及び消費電力の削減を図るこ
とができる。
As described above, according to the clock signal distribution method according to the present invention, a signal is transmitted from a root buffer disposed on a semiconductor substrate and connected to a mesh-like wiring composed of a plurality of clock trunk lines via a relay buffer. When supplying a clock signal to a plurality of end cells, a cluster including at least one end cell is generated, the end cells are divided into a plurality of groups, and the center of the plurality of end cells in the cluster is substantially centered. After arranging the relay buffer at the position, considering the skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer, determining the position of the relay buffer in each cluster and the configuration and position of the terminal cell, and then routing the relay buffer By determining a wiring path of the entire mesh wiring including a tree-shaped wiring path having a node as a node and the terminal cell as a leaf node. The delay of each cluster can be equalized by dynamically changing the arrangement of relay cells and the arrangement and number of end cells in each cluster according to the skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer. The skew of the entire circuit can be minimized. Further, since it is not necessary to install redundant wirings and dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the accommodability and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【0042】また、本発明に係るクロック信号の分配回
路によると、前記クロック幹線はそれぞれ、1の中継バ
ッファを経由してツリー状に接続した複数の末端セルを
有してなる複数のクラスタを有し、半導体基板外部から
各中継バッファまでの上位レベルのスキューに応じて、
各クラスタ内の中継バッファの位置及び前記末端セルの
個数・位置が決定されて各クラスタが形成されているこ
とにより、各クラスタが有する遅延を均等化することが
できるため、回路全体としてのスキューの最小化を図る
ことができる。さらに、従来のようにクラスタ内に冗長
配線やダミーの負荷素子を設置する必要がないため、配
線長の削減による収容性の向上及び消費電力の削減を図
ることができる。
According to the clock signal distribution circuit of the present invention, each of the clock trunk lines has a plurality of clusters each having a plurality of terminal cells connected in a tree via one relay buffer. Then, according to the high-level skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer,
Since each cluster is formed by determining the position of the relay buffer in each cluster and the number and position of the terminal cells, the delay of each cluster can be equalized. Minimization can be achieved. Further, since it is not necessary to install redundant wirings and dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the accommodability and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るクロック信号
の分配回路内のクロック幹線部分の拡大図である。
FIG. 1 is an enlarged view of a clock main line portion in a clock signal distribution circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来及び本発明の第1及び第2の実施の形態に
係るクロック信号の分配回路を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a clock signal distribution circuit according to the related art and the first and second embodiments of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態に係るクロック信号
の分配方法の手順を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of a clock signal distribution method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態に係るクロック信号
の分配方法を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a clock signal distribution method according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態に係るクロック信号
の分配方法の手順を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure of a clock signal distribution method according to a second embodiment of the present invention.

【図6】従来のクロック信号の分配回路内のクロック幹
線部分の拡大図である。
FIG. 6 is an enlarged view of a clock main line in a conventional clock signal distribution circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101〜104・101a〜104a・101b〜10
4b・101c〜104c 中継バッファ 105・105a・105b・105c クロック幹
線 106 根元バッファ 108 末端セル 207 冗長配線 208 ダミー負荷素子 301〜304・401〜404 クラスタ 309 LSIチップ
101-104 / 101a-104a / 101b-10
4b, 101c to 104c Relay buffer 105, 105a, 105b, 105c Clock trunk line 106 Root buffer 108 End cell 207 Redundant wiring 208 Dummy load element 301 to 304, 401 to 404 Cluster 309 LSI chip

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年10月4日(1999.10.
4)
[Submission date] October 4, 1999 (1999.10.
4)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め提供する本出願第1の発明は、半導体基板上に配置さ
れ、根元バッファに接続される複数のクロック幹線から
中継バッファを経由して複数の末端セルにクロック信号
を供給するクロック信号分配方法において、前記末端セ
ルを少なくとも1個以上含むクラスタを生成し前記末端
セルを複数のグループに分け、根元バッファから各末端
セルまでの遅延が均等化するように各クラスタ内の中継
バッファに接続される各末端セルの個数及び位置を決定
することを特徴とするクロック信号の分配方法である。
The first invention of the present application, which is provided to solve the above-mentioned problems, is provided on a semiconductor substrate and from a plurality of clock trunk lines connected to a root buffer via a relay buffer. In the clock signal distribution method for supplying a clock signal to a plurality of end cells, a cluster including at least one end cell is generated, the end cells are divided into a plurality of groups, and a delay from a root buffer to each end cell is equal. A clock signal distribution method characterized in that the number and the position of each terminal cell connected to the relay buffer in each cluster are determined in such a manner as to make a clock signal.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0017】 上記構成を有する本出願第1のクロック信
号の分配方法によると、末端セルを少なくとも1個以上
含むクラスタを生成し前記末端セルを複数のグループに
分け、根元バッファから各末端セルまでの遅延が均等化
するように各クラスタ内の中継バッファに接続されるの
各末端セルの個数及び位置を決定することにより、回路
全体としてのスキューの最小化を図ることができる。さ
らに、従来のようにクラスタ内に冗長配線やダミーの負
荷素子を設置する必要がないため、配線長の削減による
収容性の向上及び消費電力の削減を図ることができる。
[0017] According to the distribution method of the present application first clock signal having the above structure, the terminal cells to generate a cluster including at least one or more dividing the end cell into a plurality of groups, from the root buffer to each end cell By determining the number and position of each terminal cell connected to the relay buffer in each cluster so as to equalize the delay, it is possible to minimize the skew of the entire circuit. Further, since it is not necessary to install redundant wirings and dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the accommodability and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0018】 また、本出願第2の発明は、根元バッファ
から各中継バッファまでの遅延及び中継ドライバから各
末端セルまでの遅延の総和が最大であるクラスタから、
前記遅延の総和が最小であるクラスタへと末端セルをつ
なぎ替えることで、根元バッファから各末端セルまでの
遅延を均等化させることを特徴とする。
Further , the second invention of the present application provides a cluster in which the total sum of the delay from the root buffer to each relay buffer and the delay from the relay driver to each terminal cell is maximum.
The terminal cell is switched to a cluster having the minimum sum of delays, thereby equalizing the delay from the root buffer to each terminal cell.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0019】 上記構成を有する本出願第2のクロック信
号の分配方法によると、根元バッファから各中継バッフ
ァまでの遅延及び中継バッファから各末端セルまでの遅
延の総和が最大であるクラスタから、前記遅延の総和が
最小であるクラスタへと末端セルをつなぎ替えること
で、根元バッファから各末端セルまでの遅延を均等化さ
せることによりスキューが削減されるので、回路全体と
してスキューの最小化を図ることができる。さらに、従
来のようにクラスタ内に冗長配線やダミーの負荷素子を
設置する必要がないため、配線長の削減による収容性の
向上及び消費電力の削減を図ることができる。
[0019] According to the distribution method of the present application a second clock signal having the above structure, a cluster sum of delay to each end cell is the maximum delay and the relay buffer from the root buffer to each relay buffer, the delayed The skew is reduced by connecting the end cells to the cluster having the smallest sum of the skews by equalizing the delay from the root buffer to each end cell, thereby minimizing the skew in the entire circuit. it can. Further, since it is not necessary to install redundant wirings and dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the accommodability and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0020】 また、本出願第3の発明のクロック信号の
分配方法は、各クラスタ内の中継バッファの位置及び末
端セルの数・位置を決定してから、各クラスタ内の配線
を行ったのちに残りの配線経路を決定することを特徴と
する。
In the clock signal distribution method according to the third invention of the present application, the position of the relay buffer and the number and position of the terminal cells in each cluster are determined, and then the wiring in each cluster is performed. It is characterized in that the remaining wiring paths are determined.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0021】 上記構成を有する本出願第3のクロック信
号の分配方法によると、各クラスタ内の中継バッファの
位置及び末端セルの個数・位置を決定してから、各クラ
スタ内の配線を行ったのちに残りの配線経路を決定する
ことにより、冗長な迂回配線がなくなるため、スキュー
の削減を図ることができる。
[0021] According to the distribution method of the present application the third clock signal having the above structure, after the determine the number and position of the position and the end cell of the relay buffer in each cluster were wires in each cluster By determining the remaining wiring paths, redundant shunt wiring is eliminated, and skew can be reduced.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Correction target item name] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0022】 また、本出願第4の発明のクロック信号の
分配方法は、前記クロック幹線がメッシュ状に配線され
ることを特徴とする。
Further , the clock signal distribution method according to the fourth invention of the present application is characterized in that the clock main line is wired in a mesh shape.

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Correction target item name] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0023】 上記構成を有する本出願第4のクロック信
号の分配方法によると、前記クロック幹線がメッシュ状
に配線されることから、構成が簡単で、配線経路が輪状
のため配線の等価抵抗が小さく遅延が少ない。また、レ
イアウト処理前に遅延の予測を行うことができる。更
に、バッファの製造のばらつきが少ない利点がある。
[0023] According to the distribution method of the present application the fourth clock signal having the above structure, since the said clock trunk line are wired like a mesh, structure is simple, wiring path is small equivalent resistance of the wiring for the ring Low delay. Further, the delay can be predicted before the layout processing. Further, there is an advantage that variation in manufacturing the buffer is small.

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0024[Correction target item name] 0024

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0024】 また、本出願第5の発明は、半導体基板上
に配置された根元バッファと、根元バッファに接続され
前記根元バッファから同一位相のクロック供給を受ける
複数のクロック幹線からなるクロック分配回路におい
て、前記クロック幹線はそれぞれ、1の中継バッファを
経由してツリー状に接続した複数の末端セルを有してな
る複数のクラスタを有し、根元バッファから各末端セル
までの遅延が均等化するように、各クラスタ内の中継バ
ッファに接続される各末端セルの個数及び位置が決定さ
れてなることを特徴とするクロックの分配回路である。
Further, this application fifth invention, a root buffer disposed on a semiconductor substrate, a clock distributing circuit comprising a plurality of clock trunk line which is connected to the base buffer receiving a clock supply of the same phase from said root buffer , Each of the clock trunks has a plurality of clusters each having a plurality of terminal cells connected in a tree via one relay buffer so that the delay from the root buffer to each terminal cell is equalized. The number and position of each terminal cell connected to the relay buffer in each cluster are determined.

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Correction target item name] 0025

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0025】 上記構成を有する本出願第5のクロック信
号の分配回路によると、根元バッファから各末端セルま
での遅延が均等化するように、各クラスタ内の中継バッ
ファに接続される各末端セルの個数及び位置が決定され
てなることにより、根元バッファから各末端セルまでの
遅延を均等化することができるため、回路全体としての
スキューの最小化を図ることができる。さらに、従来の
ようにクラスタ内に冗長配線やダミーの負荷素子を設置
する必要がないため、配線長の削減による収容性の向上
及び消費電力の削減を図ることができる。
According to the fifth clock signal distribution circuit of the present invention having the above configuration, the terminal cells connected to the relay buffers in each cluster are equalized so that the delay from the root buffer to each terminal cell is equalized. By determining the number and the position, the delay from the root buffer to each terminal cell can be equalized, so that the skew of the entire circuit can be minimized. Further, since it is not necessary to install redundant wirings and dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the accommodability and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【手続補正12】[Procedure amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0026】 また、本出願第6の発明は、前記クロック
幹線がメッシュ状に配線されてなることを特徴とする。
Further , the sixth invention of the present application is characterized in that the clock main line is wired in a mesh shape.

【手続補正13】[Procedure amendment 13]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Correction target item name] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0027】 上記構成を有する本出願第6のクロック信
号の分配回路によると、前記クロック幹線がメッシュ状
に配線されてなることにより、構成が簡単で、配線経路
が輪状のため配線の等価抵抗が小さく遅延が少ない。ま
た、レイアウト処理前に遅延の予測を行うことができ
る。更に、バッファの製造のばらつきが少ない利点があ
る。
[0027] According to the distribution circuit of the present application sixth clock signals having the above structure, by the clock trunk line is routed in a mesh shape, structure is simple, wiring path equivalent resistance of the wiring for the ring Small and low delay. Further, the delay can be predicted before the layout processing. Further, there is an advantage that variation in manufacturing the buffer is small.

【手続補正14】[Procedure amendment 14]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0032[Correction target item name] 0032

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0032】まず、回路全体のパラメータを定義する
(ステップ31)。中継バッファ101〜104のセル
の種類及びチップ全体での個数を定義する。前記中継バ
ッファ101〜104のセルの種類及び個数はここに示
す数に限定するものではなく、設計者が入力装置を通し
て入力することで指定してもよいし、チップサイズ及び
末端セルであるフリップフロップ数の関数としてライブ
ラリ情報の形で所有しているものを用いてもよい。次
に、上位レベルであるクロック幹線105を配置する
(ステップ32)。クロック幹線105は、チップサイ
ズ毎に別途レイアウトしておいたものを入力する。クロ
ック幹線のレイアウト方式や形状は任意である。また、
末端セルとの接続は下位レベルで行なうので、クロック
幹線105は回路素子である中継バッファ101〜10
4の配置と独立している。次に、中継バッファ101〜
104の配置を行なう。ここでは通常のLSI設計で用
いられる「配置プログラム」を利用することができる。
クロック信号を入力する素子である末端セル108も同
時に配置する。前記中継バッファ101〜104及び末
端セル108を配置する位置に関する制約は特に設けら
れていない(ステップ33)。次に、末端セル108の
初期クラスタを作成する(ステップ34)。遅延に関し
ては後のステップで最適化されるので、ここでは負荷容
量をバランスさせかつ近い位置に配置される末端セル同
士が同一のクラスタに入るようにすれば十分である。2
次元的なチップ領域を縦/横に分割しながら、ステップ
31で定義された中継バッファの個数まで最終的に分割
する。
First, parameters of the entire circuit are defined (step 31). The types of cells of the relay buffers 101 to 104 and the number of the cells in the entire chip are defined. The types and number of cells of the relay buffers 101 to 104 are not limited to the numbers shown here, and may be specified by a designer through input through an input device, or may be specified by a chip size and a flip-flop which is a terminal cell. A function possessed in the form of library information may be used as a function of the number. Next, the clock main line 105 at the upper level is arranged (step 32). The clock main line 105 receives a signal separately laid out for each chip size. The layout method and shape of the clock trunk line are arbitrary. Also,
Since the connection with the terminal cell is made at the lower level, the clock trunk 105 is connected to the relay buffers 101 to 10 which are circuit elements.
4 and independent. Next, the relay buffers 101 to
The arrangement of 104 is performed. Here, a “placement program” used in a normal LSI design can be used.
An end cell 108 which is a device for inputting a clock signal is also arranged at the same time. There is no particular restriction on the position where the relay buffers 101 to 104 and the terminal cell 108 are arranged (step 33). Next, an initial cluster of the terminal cell 108 is created (step 34). Since the delay is optimized in a later step, it is sufficient here to balance the load capacity and to ensure that the end cells located close to each other are in the same cluster. 2
While dividing the dimensional chip area vertically and horizontally, the chip area is finally divided up to the number of relay buffers defined in step 31.

【手続補正15】[Procedure amendment 15]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0033[Correction target item name] 0033

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0033】次に、スキューの改善が目標値に達するま
で、スキューを考慮してクラスタ構成を改善する後続ス
テップ(ステップ36〜ステップ39)を繰り返して行
う(ステップ35)。ここでの「目標値」は、希望する
スキューの値として、入力装置を通して外部から入力さ
れ設定されるものである。また、目標値に達しなくて
も、後続ステップを一回行なった際にスキューが改善さ
れない場合にはステップ311以降の処理に移る。本出
願にいう半導体基板外部から各中継バッファまでのスキ
ューを考慮するということは、第一儀的には、半導体基
板外部から各中継バッファまでのスキューに応じて各ク
ラスタ内の中継セルの配置及び末端セルの配置及び個数
を動的に変化させることをいう。
Next, the subsequent steps (steps 36 to 39) for improving the cluster configuration in consideration of the skew are repeated (step 35) until the skew improvement reaches the target value. The “target value” here is set as a desired skew value inputted from outside through an input device. Even if the target value is not reached, if the skew is not improved when the subsequent step is performed once, the process proceeds to step 311 and subsequent steps. Book
The scanning from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer
Considering the view is primarily due to the
Each click corresponds to the skew from the outside of the board to each relay buffer.
Arrangement of relay cells and arrangement and number of terminal cells in the raster
Means to dynamically change.

【手続補正16】[Procedure amendment 16]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0034[Correction target item name] 0034

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0034】ステップ36では、クラスタ単位にステッ
プ31で定義された中継バッファ101〜104を割り
当てて配置する。中継バッファ101〜104はそれぞ
れ、クラスタ401〜404の中心位置又はそれに最も
近いクロック幹線105上に配置される。本実施の形態
においては、クロック幹線105上に中継バッファ10
1〜104を配置する場合に、クロック幹線105と中
バッファ101〜104とを接続する配線が短くて済
むため、次ステップ37での遅延計算時に接続部分をあ
まり考慮しなくてよい。
In step 36, the relay buffers 101 to 104 defined in step 31 are allocated and arranged in cluster units. The relay buffers 101 to 104 are respectively arranged at the center positions of the clusters 401 to 404 or on the clock trunk 105 closest thereto. In the present embodiment, the relay buffer 10
In the case where 1 to 104 are arranged, the wiring connecting the clock main line 105 and the relay buffers 101 to 104 can be made short, so that the connection portion does not need to be taken into account much when calculating the delay in the next step 37.

【手続補正17】[Procedure amendment 17]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0035[Correction target item name] 0035

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0035】次に、クロック幹線105部分(上位レベ
ル)の遅延計算を行ない、チップの外部から各中継バッ
ファ101〜104までの遅延を計算する(ステップ3
7)。ここではクロック幹線105部分の RC(抵抗
/容量)ネットをもとに、通常のLSI設計で用いられ
る「回路シミュレータ」が利用できる。なお、中継バッ
ファ101〜104の入力ゲート容量がクロック幹線1
05部分の遅延に影響するため、ステップ37での処理
は、ステップ36で中継バッファ101〜104を(再)
配置するたびに行なう必要がある。
Next, delay calculation of the clock trunk 105 (upper level) is performed, and each relay buffer is externally provided from the chip.
To calculate the delay of up to file 101 to 104 (step 3
7). Here, a “circuit simulator” used in normal LSI design can be used based on the RC (resistance / capacitance) net of the clock trunk 105. The relay back
The input gate capacity of the fas 101 to 104 is the clock main line 1
In step 37, the relay buffers 101 to 104 are (re-)
You need to do this every time you place it.

【手続補正18】[Procedure amendment 18]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0036】次に、中継バッファ101〜104以下各
末端セル108まで(下位レベル)の遅延計算を行なう
(ステップ38)。 実際の配線は後の工程(ステップ3
11)で行なうため、ここでは見積もりとしての配線を
行なう。統計的な手法で負荷容量を見積もり、それをも
とに遅延計算する方法や仮配線を行なう方法がある。ス
テップ37及びステップ38の結果を受けて、ステップ
39では 各バッファ間で負荷である末端セル108を
つなぎ変えることで遅延を均等化させる。最大の遅延
(上位レベルでの遅延+下位レベルでの遅延)を有するク
ラスタから、最小の遅延を有するクラスタへと末端セル
108のつなぎ替えを行う(ステップ39)。例えば、
最大の遅延を有するクラスタ及び最小の遅延を有するク
ラスタの2つのクラスタが隣接している場合には直接末
端セルをつなぎ替え、これらが隣接していない場合には
間に存在するクラスタを経由して末端セルをつなぎ替え
る。前述の末端セルのつなぎ替えの一例を図4に示す。
図4に示すように、最大の遅延を有するクラスタ404
から 最小の遅延を有するクラスタ401への末端セル
のつなぎ替えを、これらの間にあるクラスタ402・4
03を介して行う。なお、末端セルのつなぎ替えは前述
した方法に限定されない。以上に示したクラスタの改善
が終了したのち(ステップ310)、下位レベルを含む
ネット全体の配線を行なう(ステップ311)。ここで
は、通常のLSI設計で用いられる「配線プログラム」
を利用することができる。以上の工程により、本実施の
形態に係るクロック信号の分配方法においては、上位レ
ベルの遅延の小さなクラスタにおいて、下位レベルでク
ラスタ内の末端セルの個数を多くして中継バッファのゲ
ート遅延や中継バッファ以下の配線遅延が増加させる一
方、上位レベルの遅延の大きいクラスタにおいて、下位
レベルでクラスタ内の末端セルの個数を少なくして中継
バッファのゲート遅延や中継バッファ以下の配線遅延が
少なくさせることにより、各クラスタが有する遅延を均
等化することができるため、上位レベルの小さな遅延と
相殺することでスキューを削減することができる。さら
に、従来のようにクラスタ内に冗長配線やダミーの負荷
素子を設置する必要がないため、配線長の削減による収
容性の向上及び消費電力の削減を図ることができる。
Next, a delay calculation (lower level) from the relay buffers 101 to 104 to each terminal cell 108 is performed (step 38). The actual wiring is performed in a later process (step 3
Since it is performed in 11), wiring is performed here as an estimate. There is a method of estimating the load capacity by a statistical method and calculating a delay based on the estimated capacity, or a method of performing temporary wiring. In response to the results of steps 37 and 38, in step 39, the delay is equalized by changing the end cell 108, which is the load, between the buffers. Maximum delay
The end cell 108 is reconnected from the cluster having (delay at the upper level + delay at the lower level) to the cluster having the minimum delay (step 39). For example,
If the two clusters, the cluster having the largest delay and the cluster having the smallest delay, are adjacent to each other, the terminal cells are reconnected directly. Reconnect the end cell. FIG. 4 shows an example of the reconnection of the terminal cells described above.
As shown in FIG. 4, the cluster 404 with the largest delay
From the end cell to the cluster 401 with the least delay,
03. The reconnection of the terminal cells is not limited to the method described above. After the cluster improvement described above is completed (step 310), wiring of the entire net including the lower level is performed (step 311). Here, "wiring program" used in normal LSI design
Can be used. Through the above steps, in the method for distributing a clock signal in accordance with the present embodiment, the small clusters of high-level delay, gate delay and the relay buffer in the relay buffer by increasing the number of terminal cells in the cluster at a lower level While the following wiring delay increases, in a cluster with a large delay at the upper level, relaying by reducing the number of terminal cells in the cluster at the lower level
By less gate delay and relay buffer following wiring delay buffers, it is possible to equalize the delay each cluster has, it is possible to reduce the skew by offsetting a small delay of the higher level. Further, since it is not necessary to install redundant wirings and dummy load elements in the cluster as in the related art, it is possible to improve the accommodability and reduce the power consumption by reducing the wiring length.

【手続補正19】[Procedure amendment 19]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B079 BC03 CC02 CC04 CC08 CC14 DD08 DD12 DD13 5F064 DD04 DD14 EE12 EE47 EE54 HH06 HH10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5B079 BC03 CC02 CC04 CC08 CC14 DD08 DD12 DD13 5F064 DD04 DD14 EE12 EE47 EE54 HH06 HH10

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に配置され、複数のクロック
幹線からなるメッシュ状配線に接続される根元バッファ
から中継バッファを経由して複数の末端セルにクロック
信号を供給する際に、前記末端セルを少なくとも1個以
上含むクラスタを生成し前記末端セルを複数のグループ
に分け、前記クラスタ内の前記複数の末端セルのほぼ中
心位置に中継バッファを配置したのち、半導体基板外部
から各中継バッファまでのスキューを考慮して、各クラ
スタ内の中継バッファの位置と末端セルの構成及び位置
とを決定したのち、前記中継バッファをルートノードと
し前記末端セルをリーフノードとするツリー状の配線経
路を含むメッシュ状配線全体の配線経路を決定すること
を特徴とするクロック信号の分配方法。
When a clock signal is supplied from a root buffer connected to a mesh wiring composed of a plurality of clock trunk lines to a plurality of terminal cells via a relay buffer, the terminal cells are arranged on a semiconductor substrate. After generating a cluster including at least one or more cells, dividing the terminal cells into a plurality of groups, arranging a relay buffer at a substantially central position of the plurality of terminal cells in the cluster, After determining the position of the relay buffer and the configuration and position of the terminal cell in each cluster in consideration of the skew, a mesh including a tree-shaped wiring path having the relay buffer as a root node and the terminal cell as a leaf node A method for distributing a clock signal, comprising determining a wiring route of an entire wire.
【請求項2】半導体基板上に配置され、複数のクロック
幹線からなるメッシュ状配線に接続される根元バッファ
から中継バッファを経由して複数の末端セルにクロック
信号を供給する際に、前記末端セルを少なくとも1個以
上含むクラスタを生成し前記末端セルを複数のグループ
に分け、前記クラスタ内の前記複数の末端セルのほぼ中
心位置に中継バッファを配置したのち、半導体基板外部
から各中継バッファまでの遅延及び中継ドライバから各
末端セルまでの遅延を計算し、各クラスタ毎にこれらの
遅延の総和を求め、各クラスタが有する遅延が均等化す
るように各クラスタ内の中継バッファの位置と末端セル
の構成及び位置とを決定したのち、前記中継バッファを
ルートノードとし前記末端セルをリーフノードとするツ
リー状の配線経路を含むメッシュ状配線全体の配線経路
を決定することを特徴とするクロック信号の分配方法。
2. The method according to claim 1, further comprising the steps of: supplying a clock signal from a root buffer connected to a mesh wiring composed of a plurality of clock trunk lines to a plurality of terminal cells via a relay buffer; After generating a cluster including at least one or more cells, dividing the terminal cells into a plurality of groups, arranging a relay buffer at a substantially central position of the plurality of terminal cells in the cluster, The delay and the delay from the relay driver to each terminal cell are calculated, the sum of these delays is obtained for each cluster, and the position of the relay buffer in each cluster and the position of the terminal cell are equalized so that the delay of each cluster is equalized. After determining the configuration and position, a tree-shaped wiring path with the relay buffer as a root node and the terminal cell as a leaf node Clock signal distribution method of which is characterized by determining the routing of the entire mesh-like wiring including.
【請求項3】半導体基板外部から各中継バッファまでの
遅延及び中継ドライバから各末端セルまでの遅延の総和
が最大であるクラスタから、前記総和が最小であるクラ
スタへと末端セルをつなぎ替えることで各クラスタが有
する遅延を均等化することを特徴とする請求項1又は請
求項2に記載のクロック信号の分配方法。
3. The terminal cell is switched from a cluster having a maximum sum of delays from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer and a delay from the relay driver to each terminal cell to a cluster having the minimum total sum. 3. The clock signal distribution method according to claim 1, wherein a delay of each cluster is equalized.
【請求項4】各クラスタ内の中継バッファの位置及び末
端セルの構成・位置を決定してから、各クラスタ内の配
線を行ったのちに残りのメッシュ状配線内全体の配線経
路を決定することを特徴とする請求項1乃至請求項3何
れか1項に記載のクロック信号の分配方法。
4. After deciding the position of the relay buffer in each cluster and the configuration and position of the terminal cell, after arranging the wiring in each cluster, deciding the entire wiring route in the remaining mesh wiring. The clock signal distribution method according to any one of claims 1 to 3, wherein:
【請求項5】半導体基板上に配置された根元バッファ
と、根元バッファに接続され前記根元バッファから同一
位相のクロック供給を受ける複数のクロック幹線からな
るメッシュ状配線とを有してなるクロック分配回路にお
いて、前記クロック幹線はそれぞれ、1の中継バッファ
を経由してツリー状に接続した複数の末端セルを有して
なる複数のクラスタを有し、半導体基板外部から各中継
バッファまでの上位レベルのスキューに応じて、各クラ
スタ内の中継バッファの位置と前記末端セルの個数及び
位置とが決定されて各クラスタが形成されていることを
特徴とするクロック分配回路。
5. A clock distribution circuit comprising: a root buffer disposed on a semiconductor substrate; and a mesh-like wiring comprising a plurality of clock trunk lines connected to the root buffer and receiving clocks of the same phase from the root buffer. Wherein the clock trunk has a plurality of clusters each having a plurality of end cells connected in a tree via one relay buffer, and has a higher level skew from the outside of the semiconductor substrate to each relay buffer. A clock distribution circuit characterized in that the position of the relay buffer in each cluster and the number and position of the terminal cells are determined according to the above, so that each cluster is formed.
【請求項6】半導体基板上に配置された根元バッファ
と、根元バッファに接続され前記根元バッファから同一
位相のクロック供給を受ける複数のクロック幹線からな
るメッシュ状配線とを有してなるクロック分配回路にお
いて、前記クロック幹線はそれぞれ、1の中継バッファ
を経由してツリー状に接続した複数の末端セルを有して
なる複数のクラスタを有し、各クラスタが有する遅延が
均等化するように、各クラスタ内の中継バッファの位置
と前記末端セルの個数及び位置とが決定されて各クラス
タが形成されていることを特徴とするクロック分配回
路。
6. A clock distribution circuit, comprising: a root buffer disposed on a semiconductor substrate; and a mesh wiring comprising a plurality of clock trunk lines connected to the root buffer and receiving clocks of the same phase from the root buffer. In the above, the clock trunk has a plurality of clusters each having a plurality of end cells connected in a tree via one relay buffer, and each of the clock trunks has an equal delay so that each cluster has equal delay. A clock distribution circuit, wherein each cluster is formed by determining the position of a relay buffer in a cluster and the number and position of said terminal cells.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009010804A (en) * 2007-06-29 2009-01-15 Renesas Technology Corp Arrangement and wiring method of semiconductor integrated circuit and program for supporting arrangement and wiring of semiconductor integrated circuit
JP2011096014A (en) * 2009-10-29 2011-05-12 Renesas Electronics Corp Timing analysis device, timing analysis method and timing analysis program
CN105138735A (en) * 2015-07-30 2015-12-09 中山大学 Clock tree synthesis method for multi-macrocell multi-clock chip

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