JP2002269166A - クロックツリー及びデューティ調整方法 - Google Patents

クロックツリー及びデューティ調整方法

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JP2002269166A
JP2002269166A JP2001070929A JP2001070929A JP2002269166A JP 2002269166 A JP2002269166 A JP 2002269166A JP 2001070929 A JP2001070929 A JP 2001070929A JP 2001070929 A JP2001070929 A JP 2001070929A JP 2002269166 A JP2002269166 A JP 2002269166A
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JP
Japan
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duty
clock tree
cells
cell
inverting
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Yoshinori Kurimoto
昌憲 栗本
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 riseの遅延値とfallの遅延値が完全
に一致する正転セル1を直列に接続すれば、クロックツ
リーのデューティの崩れが発生しない。しかし、大部分
の場合、正転セル1のriseとfallの遅延値が異
なるので、デューティの崩れを防止することができない
という課題があった。 【解決手段】 クロックツリーを構成する複数の正転セ
ルのうち、偶数段分の正転セルを反転セルに置き換え
て、当該クロックツリーのデューティを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、大規模かつ高集
積なASICに用いられるクロックツリー及びデューテ
ィ調整方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は従来のクロックツリーを示す構成
図であり、図において、1は図10に示すような特性を
有するドライバ(以下、正転セルと称する)であり、図
9の例では特性が同一の正転セル1が7個直列に接続さ
れている。
【0003】次に動作について説明する。図9に示すよ
うな特性を有する正転セル1が7個直列に接続された場
合、クロックツリー全体のTrise(クロックツリー
のパス遅延Tに対するriseのパス遅延)と、クロッ
クツリー全体のTfall(クロックツリーのパス遅延
Tに対するfallのパス遅延)は、次のようになる。 Trise=rise×7=2ns×7=14ns Tfall=fall×7=1ns×7=7ns したがって、クロックツリーのデューティは1:1にな
らず、1:2になる。
【0004】例えば、クロックツリーのパス遅延Tに対
するriseのパス遅延が10ns、クロックツリーの
パス遅延Tに対するfallのパス遅延が5nsの場
合、図11に示すように、クロックツリーの最前段に入
力された理想波形が、最後段では大きくデューティが崩
れた形となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のクロックツリー
は以上のように構成されているので、riseの遅延値
とfallの遅延値が完全に一致する正転セル1を直列
に接続すれば、クロックツリーのデューティの崩れが発
生しない。しかし、大部分の場合、正転セル1のris
eとfallの遅延値が異なるので、デューティの崩れ
を防止することができないという課題があった。
【0006】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、デューティの最適化を図ることが
できるクロックツリー及びデューティ調整方法を得るこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るクロック
ツリーは、複数の正転セルのうち、偶数段分の正転セル
を反転セルに置き換えるようにしたものである。
【0008】この発明に係るクロックツリーは、反転セ
ルに置き換える正転セルを適宜選択してデューティを調
整するようにしたものである。
【0009】この発明に係るクロックツリーは、複数種
類の正転セル及び反転セルを使用するようにしたもので
ある。
【0010】この発明に係るクロックツリーは、相互に
特性が異なる複数のデューティ調整用セルを準備し、任
意のデューティ調整用セルをツリーに挿入するようにし
たものである。
【0011】この発明に係るクロックツリーは、デュー
ティ調整用セルを構成するトランジスタのヒューズを切
断することにより、当該デューティ調整用セルの特性を
調整するようにしたものである。
【0012】この発明に係るデューティ調整方法は、ク
ロックツリーを構成する複数の正転セルのうち、偶数段
分の正転セルを反転セルに置き換えて、当該クロックツ
リーのデューティを調整するようにしたものである。
【0013】この発明に係るデューティ調整方法は、相
互に特性が異なる複数のデューティ調整用セルを準備
し、任意のデューティ調整用セルを複数の正転セルから
構成されたクロックツリーに挿入して、当該クロックツ
リーのデューティを調整するようにしたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1によるク
ロックツリーを示す構成図であり、図において、11は
図2に示すような特性を有するドライバ(以下、正転セ
ルと称する)であり、図1の例では特性が同一の正転セ
ル11が5個接続されている。12は図2に示すような
特性を有するドライバ(以下、反転セルと称する)であ
り、図1の例では特性が同一の反転セル12が2個接続
されている。なお、図3はこの発明の実施の形態1によ
るデューティ調整方法を示すフローチャートである。
【0015】次に動作について説明する。従来例の場
合、正転セル1を直列に7個接続しているが、この実施
の形態1では、デューティの最適化を図るために、2段
分の正転セルを反転セル12に置き換えることにより、
7個のセルを直列に接続するようにしている。図1の例
では、左から2番目と左から6番目の位置に反転セル1
2を挿入している。
【0016】この場合、左から3番目〜5番目の正転セ
ル11の極性は、左から2番目の位置に反転セル12が
挿入されている関係上、1番目の正転セル11の極性と
逆になる。また、左から7番目の正転セル11の極性
は、左から2番目と左から6番目の位置に反転セル12
が挿入されている関係上、1番目の正転セル11の極性
と一致する。
【0017】クロックツリー全体のTriseと、クロ
ックツリー全体のTfallは、次のようになる。 Trise=2ns+1ns+1ns+1ns+1ns+2ns+2ns =10ns Tfall=1ns+2ns+2ns+2ns+2ns+1ns+1ns =11ns したがって、クロックツリーのデューティは次のようになる。 デューティ=(Trise/(Trise+Tfall))×100 ≒48%
【0018】クロックツリーが7段構成の場合、反転セ
ル12の挿入位置は、21通り(= 72 )あるが、デ
ューティが50%のクロックツリーを所望する場合、上
記のように、左から2番目と左から6番目の位置に反転
セル12を挿入すると、上述したように、デューティを
50%に近づけることができる。
【0019】以上で明らかなように、この実施の形態1
によれば、クロックツリーを構成する複数の正転セルの
うち、偶数段分の正転セルを反転セルに置き換えて、当
該クロックツリーのデューティを調整するように構成し
たので(図3を参照)、デューティの最適化を図ること
ができる効果を奏する。
【0020】実施の形態2.上記実施の形態1では、デ
ューティが50%のクロックツリーを所望する場合につ
いて示したが、デューティが40%のクロックツリーを
所望する場合には、図4に示す位置に反転セル12を挿
入すれば、デューティが40%に近いクロックツリーを
得ることができる。
【0021】即ち、図4の例では、クロックツリー全体
のTriseと、クロックツリー全体のTfallは、
次のようになる。 Trise=2ns+1ns+1ns+1ns+1ns+1ns+1ns =8ns Tfall=1ns+2ns+2ns+2ns+2ns+2ns+2ns =13ns したがって、クロックツリーのデューティは次のようになる。 デューティ=(Trise/(Trise+Tfall))×100 ≒38%
【0022】実施の形態3.上記実施の形態1,2で
は、同一の種類の正転セル11と、同一種類の反転セル
12をそれぞれ複数個用意して、クロックツリーを構成
するものについて示したが、複数種類の正転セル11
と、複数種類の反転セル12をそれぞれ用意して、クロ
ックツリーを構成するようにしてもよい。
【0023】例えば、クロックツリーが7段構成の場
合、上記実施の形態1,2では、反転セル12のペアに
対する段数選択の組み合わせは21通りである。この実
施の形態3では、反転セル12の種類が例えば3種類あ
るとすると、仮に正転セル11の種類が1種類であって
も、反転セル12のペアに対する段数選択の組み合わせ
は63通り(=21×32 )となり、組み合わせ数が
増加する。したがって、上記実施の形態1,2よりも、
選択の余地が増えるため、デューティの最適化を確実に
図ることができる効果を奏する。
【0024】実施の形態4.上記実施の形態1〜3で
は、クロックツリーを構成する複数の正転セル11のう
ち、偶数段分の正転セル11を反転セル12に置き換え
て、当該クロックツリーのデューティを調整するものに
ついて示したが、相互に特性が異なる複数のデューティ
調整用セル13を準備し、任意のデューティ調整用セル
13をクロックツリーの最前段に挿入して、当該クロッ
クツリーのデューティを調整するようにしてもよい。
【0025】具体的には、相互に特性が異なるデューテ
ィ調整用セル13を例えば6種類準備する(図5を参
照)。そして、所望のデューティに応じて、何れかのデ
ューティ調整用セル13を選択し、そのデューティ調整
用セル13をクロックツリーの最前段に挿入して、当該
クロックツリーのデューティを調整するようにする。図
6の例では、rise=1ns,fall=8nsのデ
ューティ調整用セル13を選択して、クロックツリーの
デューティを50%にしている。これにより、上記実施
の形態1〜3と同様の効果を奏することができる。
【0026】実施の形態5.上記実施の形態4では、個
々のデューティ調整用セル13の特性の調整については
特に言及していないが、図7に示すように、デューティ
調整用セル13を2個のトランジスタで駆動する場合、
1個のトランジスタで駆動する場合よりもスイッチング
動作が速いため、ASIC製造後にレーザでC1,C2
部分をカットすることにより、riseとfallの遅
延差を生じさせることが可能になる。したがって、デュ
ーティ調整用セル13を構成するトランジスタのヒュー
ズを切断することにより、デューティ調整用セル13の
特性を調整することが可能になる。
【0027】ただし、図7において、Aはデューティ調
整用セル13の入力ピン、Yは出力ピン、N0は中間ノ
ードを示している。例えば、図8に示すように、C1,
C2部分をカットしなければ、例えば、rise=2n
s,fall=2nsであったものが、C1,C2部分
をカットすることにより、rise=2ns,fall
=4nsに調整することができる。
【0028】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、複数
の正転セルのうち、偶数段分の正転セルを反転セルに置
き換えるように構成したので、デューティの最適化を図
ることができる効果がある。
【0029】この発明によれば、反転セルに置き換える
正転セルを適宜選択してデューティを調整するように構
成したので、所望のデューティを得ることができる効果
がある。
【0030】この発明によれば、複数種類の正転セル及
び反転セルを使用するように構成したので、デューティ
の最適化を確実に図ることができる効果がある。
【0031】この発明によれば、相互に特性が異なる複
数のデューティ調整用セルを準備し、任意のデューティ
調整用セルをツリーに挿入するように構成したので、デ
ューティの最適化を図ることができる効果がある。
【0032】この発明によれば、デューティ調整用セル
を構成するトランジスタのヒューズを切断することによ
り、当該デューティ調整用セルの特性を調整するように
構成したので、デューティ調整用セルの特性を調整する
ことができる効果がある。
【0033】この発明によれば、クロックツリーを構成
する複数の正転セルのうち、偶数段分の正転セルを反転
セルに置き換えて、当該クロックツリーのデューティを
調整するように構成したので、デューティの最適化を図
ることができる効果がある。
【0034】この発明によれば、相互に特性が異なる複
数のデューティ調整用セルを準備し、任意のデューティ
調整用セルを複数の正転セルから構成されたクロックツ
リーに挿入して、当該クロックツリーのデューティを調
整するように構成したので、デューティの最適化を図る
ことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるクロックツリ
ーを示す構成図である。
【図2】 正転セル及び反転セルの特性を示す説明図で
ある。
【図3】 図3はこの発明の実施の形態1によるデュー
ティ調整方法を示すフローチャートである。
【図4】 この発明の実施の形態2によるクロックツリ
ーを示す構成図である。
【図5】 デューティ調整用セルの特性を示す説明図で
ある。
【図6】 この発明の実施の形態4によるクロックツリ
ーを示す構成図である。
【図7】 デューティ調整用セルの内部を示す回路図で
ある。
【図8】 riseとfallを示す波形図である。
【図9】 従来のクロックツリーを示す構成図である。
【図10】 正転セルの特性を示す説明図である。
【図11】 クロックツリーのデューティを示す波形図
である。
【符号の説明】
11 正転セル、12 反転セル、13 デューティ調
整用セル。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/822 H01L 21/82 S 27/04 D M

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の正転セルが直列に接続されたクロ
    ックツリーにおいて、上記複数の正転セルのうち、偶数
    段分の正転セルを反転セルに置き換えることを特徴とす
    るクロックツリー。
  2. 【請求項2】 反転セルに置き換える正転セルを適宜選
    択してデューティを調整することを特徴とする請求項1
    記載のクロックツリー。
  3. 【請求項3】 複数種類の正転セル及び反転セルを使用
    することを特徴とする請求項1または請求項2記載のク
    ロックツリー。
  4. 【請求項4】 複数の正転セルが直列に接続されたクロ
    ックツリーにおいて、相互に特性が異なる複数のデュー
    ティ調整用セルを準備し、任意のデューティ調整用セル
    をツリーに挿入することを特徴とするクロックツリー。
  5. 【請求項5】 デューティ調整用セルを構成するトラン
    ジスタのヒューズを切断することにより、当該デューテ
    ィ調整用セルの特性を調整することを特徴とする請求項
    4記載のクロックツリー。
  6. 【請求項6】 クロックツリーを構成する複数の正転セ
    ルのうち、偶数段分の正転セルを反転セルに置き換え
    て、当該クロックツリーのデューティを調整するデュー
    ティ調整方法。
  7. 【請求項7】 相互に特性が異なる複数のデューティ調
    整用セルを準備し、任意のデューティ調整用セルを複数
    の正転セルから構成されたクロックツリーに挿入して、
    当該クロックツリーのデューティを調整するデューティ
    調整方法。
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