JP2002009262A - 半導体集積回路装置及びそのレイアウト設計方法 - Google Patents
半導体集積回路装置及びそのレイアウト設計方法Info
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Abstract
いて、電源分離が必要な複数の回路ブロック間にウェル
を伝って電流が流れてしまうことによるノイズや誤動作
の発生を防止するためのレイアウト設計方法および当該
レイアウト設計方法によって配置された半導体集積回路
装置を提供すること。 【解決手段】 ゲートアレイ方式の半導体集積回路装置
のレイアウト設計方法であり、第一の電源によって動作
する第一の回路ブロックと第二の電源によって動作する
第二の回路ブロックの少なくとも一部が対向するように
配置する場合に、前記第一の回路ブロックと第二の回路
ブロック間にあって前記第一の回路ブロックと第二の回
路ブロック間をつなぐ方向に伸びる拡散領域が不連続に
なるように、前記拡散領域の間に基本セルの未配置領域
を設けることを特徴とする。
Description
のレイアウト設計方法および当該レイアウト設計方法に
よって製造された半導体集積回路装置であり、さらに詳
しくはゲートアレイ方式の半導体集積回路装置において
電源系統の異なる回路ブロック間の好適な電源分離を実
現するためのレイアウト設計方法および当該レイアウト
設計方法によって製造された半導体集積回路装置であ
る。
1の半導体チップに搭載すべき回路の大規模化に伴い、
高集積化の傾向が著しい。このような半導体チップにお
いてゲートアレイの一部にハードマクロを一または複数
埋め込んで高機能な半導体チップを形成することが行わ
れている。
ートとハードマクロが混在した半導体チップを形成する
セミカスタムICの開発手法のひとつであり、論理ゲー
ト領域にはあらかじめ基本セルが配置されているが、加
えて機能ブロックレベルのハードマクロをあらかじめ配
置しておくことができる。
チップにおいては、高集積化に伴い、例えばデジタル回
路とアナログ回路のように電源分離が必要な回路を混在
させる必要がでてくる。
ェルを伝って電流が流れてしまうと、ノイズや誤動作が
発生する。
なされたものであり、その目的とするところは、ゲート
アレイ方式の半導体集積回路装置において、電源分離が
必要な複数の回路ブロック間にウェルを伝って電流が流
れてしまうことによるノイズや誤動作の発生を防止する
ためのレイアウト設計方法および当該レイアウト設計方
法によって配置された半導体集積回路装置を提供するこ
とにある。
式の半導体集積回路装置のレイアウト設計方法であっ
て、第一の電源によって動作する第一の回路ブロックと
第二の電源によって動作する第二の回路ブロックの少な
くとも一部が対向するように配置する場合に、前記第一
の回路ブロックと第二の回路ブロック間にあって前記第
一の回路ブロックと第二の回路ブロック間をつなぐ方向
に伸びる拡散領域が不連続になるように、前記拡散領域
の間に基本セルの未配置領域を設けることを特徴とす
る。
は、チップ上にNANDあるいはNORなどの論理ゲー
トに相当する基本セルを格子上に整列したLSIのこと
で、例えばエンベディットセルアレイ方式のLSIやチ
ャネルレスゲートアレイ(SOG)で構成されたLSI
等がある。
はユーザブルゲート上に設けられた回路の場合がもっと
も効果的であるが、ハードマクロであってもよい。
わしており例えば論理機能単位やフィリップフロップ等
を1ブロックとしてもよい。
ブロックと第二の回路間をつなぐPウェルまたはNウェ
ルを不連続とすることができる。これによって第一の回
路ブロックと第二の回路ブロック間のウェルを伝って流
れる電流を遮断することができるため、電源系統の異な
る2つの回路間におけるノイズの発生や誤動作を防止す
ることができる。
イアウトデータを抜いておいて、最初からウェルを作ら
ないようにして実現することができる。
設計方法は、複数の基本セルの未配置領域を前記拡散領
域が伸びる方向と垂直方向に直線的に連続して設けるこ
とを特徴とする。
数の基本セルを未配置にする場合には未配置領域が直線
的になるようにすることが好ましい。
設計方法は、半導体集積回路装置の外周領域に設けられ
たI/Oセル領域に電源電圧に接続される電源配線が略
リング状に走っている場合に、第一のPADに接続され
た第一のI/Oセルと第二のPADに接続された第二の
I/Oセルの両端で前記電源配線を不連続にして、前記
第一の回路ブロックに第一の電源電圧を供給するための
第一の電源配線領域と前記第二の回路ブロックに第二の
電源電圧を供給するための第二の電源配線領域を分離す
ることを特徴とする。
領域に設けられたリング電源を、第一の電源電圧を供給
するための配線と第二の電源電圧を供給するための配線
を分離することができるので、リング電源を用いて電源
系統の異なる第一の回路ブロックと第二の回路ブロック
に電源電圧を供給する場合の電源分離を行うのに便利で
ある。
設計方法は、前記第一の電源配線領域に位置するI/O
セルに接続されたPADを介して第一の回路ブロックに
対する信号の入出力および電源電圧の供給を行うように
第一の回路ブロックに対する配線を行い、前記第二の電
源配線領域に位置するI/Oセルに接続されたPADを
介して第二の回路ブロックに対する信号の入出力および
電源電圧の供給を行うように第二位の回路ブロックに対
する配線を行うことを特徴とする。
ックに対する信号の入出力および電源電圧の供給を、異
なる電源配線領域に位置するI/Oセルに接続されたP
ADを介して行うことができる。このため、リング電源
を用いた半導体集積回路装置においても、電源系統の異
なる電源電圧のリング配線の影響を受けずに信号の入出
力を行うことができるため、ノイズや誤動作の発生を防
止することができる。
設計方法は、前記半導体集積回路装置にアナログ回路と
ロジック回路が混在している場合に、アナログ回路を前
記第一の回路ブロックとし、ロジック回路を前記第二の
回路ブロックとして基本セルの未配置領域を設けること
を特徴とする。
路間でウェルを伝って電流が流れるのを防止することが
できるため、ノイズや誤動作の発生を防止することがで
きる。
設計方法は、前記半導体集積回路装置に所与のロジック
回路と当該ロジック回路とは別系統の電源で動作させた
い他のロジック回路が存在する場合に、所与のロジック
回路を前記第一の回路ブロックとし、他のロジック回路
を前記第二の回路ブロックとして基本セルの未配置領域
を設けることを特徴とする。
ロジック回路とは別系統の電源で動作させたい他のロジ
ック回路間でウェルを伝って電流が流れるのを防止する
ことができる。このためウェル間に流れる電流により発
生するノイズや誤動作を防止することができる。
他の電源をOFFにした場合でもそこだけは独立した電
源で動作させたい回路が存在する場合等の電源分離に有
効である。
路装置であって、第一の電源によって動作する第一の回
路ブロックと第二の電源によって動作する第二の回路ブ
ロックの少なくとも一部が対向するように配置されてお
り、前記第一の回路ブロックと第二の回路ブロック間に
あって前記第一の回路ブロックと第二の回路ブロック間
をつなぐ方向に伸びる拡散領域が不連続になるように、
前記拡散領域の間に基本セルの未配置領域が設けられて
いることを特徴とする。
設計方法は、複数の基本セルの未配置領域が前記拡散領
域が伸びる方向と垂直方向に直線的に連続して設けられ
ていることを特徴とする。
に設けられたI/Oセル領域に電源電圧に接続される電
源配線が略リング状に走っており、第一のPADに接続
された第一のI/Oセルと第二のPADに接続された第
二のI/Oセルの両端で前記電源配線を不連続にして、
前記第一の回路ブロックに第一の電源電圧を供給するた
めの第一の電源配線領域と前記第二の回路ブロックに第
二の電源電圧を供給するための第二の電源配線領域とが
分離されていることを特徴とする。
の電源配線領域に位置するI/Oセルに接続されたPA
Dを介して第一の回路ブロックに対する信号の入出力お
よび電源電圧の供給を行い、前記第二の電源配線領域に
位置するI/Oセルに接続されたPADを介して第二の
回路ブロックに対する信号の入出力および電源電圧の供
給を行うことを特徴とする。
ナログ回路を前記第一の回路ブロックとし、所与のロジ
ック回路を前記第二の回路ブロックとして基本セルの未
配置領域が設けられていることを特徴とする。
ジック回路を前記第一の回路ブロックとし、所与のロジ
ック回路と当該ロジック回路とは別系統の電源で動作さ
せたい他のロジック回路を前記第二の回路ブロックとし
て基本セルの未配置領域が設けられていることを特徴と
する。
ずれかに記載の半導体集積回路装置を用いて形成された
マイクロコンピュータであって、前記ハードマクロとし
て、CPUコアが形成されていることを特徴とする。
ュータの処理対象となるデータの入力手段と、前記マイ
クロコンピュータにより処理されたデータを出力するた
めの出力手段とを含むことを特徴とする。
細に説明する。
例について説明するための図である。
マクロ30が混在したエンベディットセルアレイであ
る。
(ベーシックセル)が格子上に整列されている。
リア20には、電源電圧(Vdd)、グランド電圧(V
ss)に接続された電源電圧配線用メタル90、92、
グランド電圧用配線メタル100が略リング上に走って
いる。
ナログ回路であり、60はユーザブルゲート上に設けら
れたロジック回路である。
源系統を分離することが必要であるため、アナログ回路
50の近くには分離PAD用I/Oセル70,80が配
置されている。
両端で前記電源電圧配線用メタル(Vdd)を切断する
機能を有する。図1では分離PAD用I/Oセル70、
80によって、第一の電源配線エリア110と第二の電
源配線エリア112に分離されている。すなわち第一の
電源配線エリア110の電源電圧配線用メタル92と第
二の電源配線エリア112の電源電圧配線用メタル90
は分離PAD用I/Oセル70、80の両側で不連続に
なっている。
源分離PAD用I/Oセル70、80の両端でも連続し
ている。
d)を供給する電源電圧配線用メタル92を第一の電源
配線エリアに設けられたI/0セルに接続し、他のロジ
ック回路に電源電圧(Vdd)を供給する電源電圧配線
用メタル90を第二の電源配線エリアに設けられたI/
0セルに接続することによりアナログ回路に供給する電
源を他のロジック回路に供給する電源から分離すること
ができる。
る配線を第一の電源配線エリア110に設けられたI/
0セルに接続することにより、アナログ回路に入出力す
る信号にノイズが入るのを防止することができる。
回路60は少なくともその一部が対向する位置に配置さ
れている。アナログ回路50やロジック回路60を実現
する配線パターンはあらかじめレイアウト設計され、ラ
イブラリ等で準備しておくことができる。
ズや誤動作を防止するために電源を分離することが必要
である。
うに電源系統の異なる回路ブロックが対向して配置され
ている場合に、本実施の形態では両回路間に120に示
すようなセルスリットを設ける。
セルが未配置の領域のことである。IC基盤上の基本セ
ルの未配置領域にPウェルおよびNウェルをつくり込ま
ないようにマスクレイアウトすることで、基本セル上に
セルスリットを実現することができる。
ついて説明するための図であり、図1の130の部分を
詳細に図示したものである。
ための配線は分離PAD用I/Oセル70、80を境に
分離されている。
第一の電源配線エリア110に設けられている。そして
アナログ回路50およびハードマクロ30のアナログ部
等にアナログ用の電源電圧を供給するためのアナログ電
源供給メタル160は、アナログ電源PAD用I/Oセ
ル190に接続されている。
182は第二の電源配線エリア112に設けられてい
る。そしてロジック回路60およびハードマクロ30の
リング電源200等にロジック用の電源電圧を供給する
ためのデジタル電源供給メタル170は、デジタル電源
PAD用I/Oセル182に接続されている。
配線とデジタル電源配線は分離された電源配線に接続さ
れている。
とPウェルが交互に形成されており、いずれのウェルも
140に示す方向に連続して伸びている。ここで230
に示すPウェルとNウェルで構成された部分が基本セル
の1単位となる。図2には4個の基本セルを未配置にし
た例が示されている。
タル回路60の間210には、複数のNウェルとPウェ
ルが交互に配置されており、各ウェルはアナログ回路5
0とデジタル回路60をつなぐ方向140に平行に伸び
ている。
ナログ回路50とデジタル回路60の間210でアナロ
グ回路50とデジタル回路60をつなぐ方向140に伸
びる拡散領域(PウェルおよびNウェル)が不連続にな
るように、前記拡散領域(PウェルおよびNウェル)の
間に設けられている。セルスリット120の部分は基本
セルが配置されていないため、基盤上にウェルが生成さ
れていない。
ている場合には、ウェル上を電流が流れる。電源系統が
異なる回路間では、これがノイズや誤動作の原因となる
場合もおおい。
とデジタル回路60をつなぐ方向に伸びたウェルがセル
スリットにより不連続となっているため、アナログ回路
50とデジタル回路60間でウェルを伝って電流が流れ
るのを防止することができる。
路60のように電源分離された回路間のウェルを伝って
流れる電流によるノイズや誤動作を防止することができ
る。
的に形成されるように複数の基本セルの未配置領域を設
定する。
(220参照)の基本セルは未配線にして使用しないこ
とが好ましい。
置の一例について説明するための図である。
30はそれぞれユーザブルゲートのアナログ回路配置領
域、ロジック回路配置領域である。
ート(320、330)間には350に示すように所定
の間隔が設けられている。これはハードマクロと310
ユーザブルゲート320、330間で短絡をおこさない
ように半導体チップの設計ルールに従って設けられるも
のである。
ユーザブルゲートのアナログ回路配置領域320とロジ
ック配置領域330が対向する部分に、ウェルの伸びる
方向と垂直な方向360に直線的に設けられている。同
図に示すようにセルスリット部分は、340の方向に連
続して配置された複数の基本セル未配置となっている。
ルについて説明するための図である。 400はICの
外周に略リング状に走っているリング電源配線であり同
図に示すように、Vss供給用メタル410、Vdd供
給用メタル420、Vss供給用メタル430がメタル
1領域に略リング状に配線されている。
であり、それぞれ分離PAD442、452に接続さ
れ、各分離PAD用I/Oセル440、450の両端で
Vdd供給用メタル420が不連続になっている。なお
Vss供給用メタル410、430は各分離PAD用I
/Oセル440、450の両端で連続している。
dd供給用メタル422は第二の電源配線領域のVdd
供給用メタル420から分離されている。
グ電源を分離するために設けられている。また分離PA
D用I/Oセル440、450にはそれぞれVss供給
メタル490、Vss供給メタル500が接続されてお
り、リング電源であるVss供給用メタル410、43
0を介してVssを供給するためにもちいられる。な
お、Vss供給メタル490、Vss供給メタル500
はメタル2領域に配線されている。
/Oセルに接続されたアナログVddPAD472は外
部のアナログ電源に接続されており、当該PADのI/
OセルにアナログVdd供給メタル480が接続されて
いる。
ウエアブロック図の一例である。
U1510、リセット回路1540、プログラマブルタ
イマ1550、リアルタイムクロック(RTC)156
0、DMA1570、割り込みコントローラ1580、
シリアルインターフェース1590、バスコントローラ
1600、A/D変換器1610、D/A変換器162
0、入力ポート1630、出力ポート1640、I/O
ポート1650、クロック発生装置1660、プリスケ
ーラ1670、RAM1720が及びそれらを接続する
各種バス1680等、各種ピン1690等を含む。
C)1560はロジック回路であるが、他の電源をOF
Fにした場合でも単独で動作することが必要な回路であ
るため、他の回路と電源分離をすることが必要な回路で
ある。したがってマイクロコンピュータのチップ上でリ
アルタイムクロック(RTC)の回路ブロックと対向す
る位置に電源系統が異なる回路が存在する場合には両回
路間に、セルスリットを設けることによりノイズの発生
や誤動作を防止することができる。
であるため、他のロジック回路と電源分離が必要な回路
である。したがってマイクロコンピュータのチップ上で
A/D変換器の回路ブロックと対向する位置にロジック
回路が存在する場合には両回路間に、セルスリットを設
けることによりノイズの発生や誤動作を防止することが
できる。
示す。本電子機器800は、キャラクタ表示制御部81
0、入力部820、メモリ830、電源生成部840、
画像出力部850、音出力部860を含む。
するためのものである。キャラクタ表示制御部810は
本実施の形態のキャラクタ表示制御装置が用いられてお
り、入力部820により入力されたデータに基づいて種
々の処理を行うことになる。メモリ830は、マイクロ
コンピュータ810などの作業領域となるものである。
電源生成部840は、電子機器800で使用される各種
電源を生成するためのものである。画像出力部850
は、電子機器が表示する各種の画像(文字、アイコン、
グラフィック等)を出力するためのものである。
する各種の音(音声、ゲーム音等)を出力するためのも
のであり、その機能は、スピーカなどのハードウェアに
より実現できる。
電話950の外観図の例を示す。この携帯電話950
は、入力部として機能するダイヤルボタン952や、電
話番号や名前やアイコンなどを表示するLCD954
や、音出力部として機能し音声を出力するスピーカ95
6を備える。
型ゲーム装置960の外観図の例を示す。この携帯型ゲ
ーム装置960は、入力部として機能する操作ボタン9
62、十字キー964や、ゲーム画像を表示する画像出
力部966や、音出力部として機能しゲーム音を出力す
るスピーカ968を備える。
用情報機器(PDA)970の外観図の例を示す。この
携帯用情報機器(PDA)970は、入力部として機能
するキーボード972や、文字、数字、グラフィックな
どを表示する画像出力部974、音出力部976を備え
る。
しては、図7(A)、(B)、(C)に示すもの以外に
も、パーソナルコンピュータ、ページャー、電子卓上計
算機、タッチパネルを備えた装置、プロジェクタ、ワー
ドプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型の
ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置等の電
子機器を考えることができる。
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
ックの例としてアナログ回路とロジック回路の場合を例
にとり説明したがこれに限られない。
回路とは別系統の電源で動作させたい他のロジック回路
が存在する場合のようにロジック回路同士で電源分離を
行う場合でもよい。また所与のアナログ回路と当該アナ
ログ回路とは別系統の電源で動作させたい他のアナログ
回路が存在する場合のようにアナログ回路同士で電源分
離を行う場合でもよい。
ブロックがユーザブルゲートに設けられている場合を例
にとり説明したがこれに限らず、ハードマクロ等であっ
てもよい。
グ電源が配線されている場合の電源分離を例にとし説明
したがこれに限られず、リング電源でない場合にも適用
可能である。
離する場合を例にとり説明したがこれに限られない。3
系統以上の複数の電源系統に分離する場合でもよい。
明するための図である。
するための図である。
ついて説明するための図である。
説明するための図である。
ウエアブロック図の一例である。
示す。
外観図の例である。
Claims (14)
- 【請求項1】 ゲートアレイ方式の半導体集積回路装置
のレイアウト設計方法であって、 第一の電源によって動作する第一の回路ブロックと第二
の電源によって動作する第二の回路ブロックの少なくと
も一部が対向するように配置する場合に、前記第一の回
路ブロックと第二の回路ブロック間にあって前記第一の
回路ブロックと第二の回路ブロック間をつなぐ方向に伸
びる拡散領域が不連続になるように、前記拡散領域の間
に基本セルの未配置領域を設けることを特徴とするレイ
アウト設計方法。 - 【請求項2】 請求項1において、 複数の基本セルの未配置領域を前記拡散領域が伸びる方
向と垂直方向に直線的に連続して設けることを特徴とす
るレイアウト設計方法。 - 【請求項3】 請求項1または2のいずれかにおいて、 半導体集積回路装置の外周領域に設けられたI/Oセル
領域に電源電圧に接続される電源配線が略リング状に走
っている場合に、第一のPADに接続された第一のI/
Oセルと第二のPADに接続された第二のI/Oセルの
両端で前記電源配線を不連続にして、前記第一の回路ブ
ロックに第一の電源電圧を供給するための第一の電源配
線領域と前記第二の回路ブロックに第二の電源電圧を供
給するための第二の電源配線領域を分離することを特徴
とするレイアウト設計方法。 - 【請求項4】 請求項3において、 前記第一の電源配線領域に位置するI/Oセルに接続さ
れたPADを介して第一の回路ブロックに対する信号の
入出力および電源電圧の供給を行うように第一の回路ブ
ロックに対する配線を行い、 前記第二の電源配線領域に位置するI/Oセルに接続さ
れたPADを介して第二の回路ブロックに対する信号の
入出力および電源電圧の供給を行うように第二の回路ブ
ロックに対する配線を行うことを特徴とするレイアウト
設計方法。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかにおいて、 前記半導体集積回路装置にアナログ回路とロジック回路
が混在している場合に、アナログ回路を前記第一の回路
ブロックとし、ロジック回路を前記第二の回路ブロック
として基本セルの未配置領域を設けることを特徴とする
レイアウト設計方法。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかにおいて、 前記半導体集積回路装置に所与のロジック回路と当該ロ
ジック回路とは別系統の電源で動作させたい他のロジッ
ク回路が存在する場合に、所与のロジック回路を前記第
一の回路ブロックとし、他のロジック回路を前記第二の
回路ブロックとして基本セルの未配置領域を設けること
を特徴とするレイアウト設計方法。 - 【請求項7】 ゲートアレイ方式の半導体集積回路装置
であって、 第一の電源によって動作する第一の回路ブロックと第二
の電源によって動作する第二の回路ブロックの少なくと
も一部が対向するように配置されており、前記第一の回
路ブロックと第二の回路ブロック間にあって前記第一の
回路ブロックと第二の回路ブロック間をつなぐ方向に伸
びる拡散領域が不連続になるように、前記拡散領域の間
に基本セルの未配置領域が設けられていることを特徴と
する半導体集積回路装置。 - 【請求項8】 請求項7において 複数の基本セルの未配置領域が前記拡散領域が伸びる方
向と垂直方向に直線的に連続して設けられていることを
特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項9】 請求項7または8のいずれかにおいて、 外周領域に設けられたI/Oセル領域に電源電圧に接続
される電源配線が略リング状に走っており、第一のPA
Dに接続された第一のI/Oセルと第二のPADに接続
された第二のI/Oセルの両端で前記電源配線を不連続
にして、前記第一の回路ブロックに第一の電源電圧を供
給するための第一の電源配線領域と前記第二の回路ブロ
ックに第二の電源電圧を供給するための第二の電源配線
領域とが分離されていることを特徴とする半導体集積回
路装置。 - 【請求項10】 請求項9において、 前記第一の電源配線領域に位置するI/Oセルに接続さ
れたPADを介して第一の回路ブロックに対する信号の
入出力および電源電圧の供給を行い、 前記第二の電源配線領域に位置するI/Oセルに接続さ
れたPADを介して第二の回路ブロックに対する信号の
入出力および電源電圧の供給を行うことを特徴とする半
導体集積回路装置。 - 【請求項11】 請求項7乃至10のいずれかにおい
て、 所与のアナログ回路を前記第一の回路ブロックとし、所
与のロジック回路を前記第二の回路ブロックとして基本
セルの未配置領域が設けられていることを特徴とする半
導体集積回路装置。 - 【請求項12】 請求項7乃至11のいずれかにおい
て、 所与のロジック回路を前記第一の回路ブロックとし、所
与のロジック回路と当該ロジック回路とは別系統の電源
で動作させたい他のロジック回路を前記第二の回路ブロ
ックとして基本セルの未配置領域が設けられていること
を特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項13】 請求項7乃至12のいずれかの半導体
集積回路装置を用いて形成されたマイクロコンピュータ
であって、 前記ハードマクロとして、CPUコアが形成されている
ことを特徴とするマイクロコンピュータ。 - 【請求項14】 請求項13に記載のマイクロコンピュ
ータと、 前記マイクロコンピュータの処理対象となるデータの入
力手段と、 前記マイクロコンピュータにより処理されたデータを出
力するための出力手段とを含むことを特徴とする電子機
器。
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Cited By (5)
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