JP2003249554A - Integrated circuit - Google Patents

Integrated circuit

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JP2003249554A
JP2003249554A JP2002049709A JP2002049709A JP2003249554A JP 2003249554 A JP2003249554 A JP 2003249554A JP 2002049709 A JP2002049709 A JP 2002049709A JP 2002049709 A JP2002049709 A JP 2002049709A JP 2003249554 A JP2003249554 A JP 2003249554A
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JP
Japan
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clock
wiring
integrated circuit
buffer
wirings
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Application number
JP2002049709A
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Inventor
Kazuyuki Ishiguro
和志 石黒
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an integrated circuit which transmits clock signals with little skew and facilitates adjustment of buffers for driving clock wirings. <P>SOLUTION: A plurality of clock wirings 5a, 5b, 5c, 5d are developed radially, starting from one set meeting point 3 on a logical integrated circuit region 1 to transmit a clock signal to logic circuits 7 via the clock wirings 5a, 5b, 5c, 5d. A clock wiring 4, connected to the meeting point 3, has a buffer 6 outside the integrated circuit region 1. A propagation delay measuring circuit is connected to the clock wirings 5b, 5c and is composed of a combination of a first DELAY cell 8a with a monitor input/output part 2a and a combination of a second DELAY cell 8b with a monitor input/output part 2b. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】本発明はクロック配線を備え
た集積回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated circuit provided with clock wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】クロック同期式の回路構成をとる集積回
路ではクロック配線のパターン設計が重要な意味を持
つ。従来周知のクロック配線方式として、図6に示すク
ロックツリー方式や図7に示すクロック一括駆動方式
(固定式)がある。
2. Description of the Related Art In an integrated circuit having a clock-synchronous circuit configuration, a clock wiring pattern design is important. Conventionally known clock wiring systems include the clock tree system shown in FIG. 6 and the clock batch drive system (fixed system) shown in FIG.

【0003】図6において、21はチップ上の論理回路
集積領域であり、これを囲むように多数の入出力部22
が配置されている。論理回路集積領域21には多数の論
理回路23が集積配置される。ここでは論理回路の一例
としてフリップフロップ回路を掲げている。多数の論理
回路23に対し、クロック配線の幹線(以下「クロック
幹線」と称する)24からクロック配線の枝線(以下
「クロック枝線」と称する)25を介し、ツリー構造で
クロック信号を伝達する。26はクロック幹線24に設
けられたバッファである。
In FIG. 6, reference numeral 21 denotes a logic circuit integrated area on a chip, and a large number of input / output sections 22 surround the area.
Are arranged. A large number of logic circuits 23 are integrated and arranged in the logic circuit integrated region 21. Here, a flip-flop circuit is given as an example of the logic circuit. A clock signal is transmitted to a large number of logic circuits 23 in a tree structure from a clock wiring trunk line (hereinafter referred to as “clock trunk line”) 24 through a clock wiring branch line (hereinafter referred to as “clock branch line”) 25. . Reference numeral 26 is a buffer provided in the clock trunk line 24.

【0004】クロック信号を伝達する場合、配線中の抵
抗成分や寄生容量のため、不可避的に伝播遅延が発生す
る。遅延が一様に生じれば良いのであるが、図6のよう
なツリー構造ではクロック幹線24から個別の論理回路
23までの配線長さが不等であり、遅延量も不等とな
る。すなわち「スキュー」が生じる。スキューはタイミ
ングを誤って動作する等の問題を引き起こす。このた
め、クロック枝線25の所々にバッファ27を入れ、ス
キューを補正することとしている。
When transmitting a clock signal, propagation delay is inevitably generated due to the resistance component and parasitic capacitance in the wiring. It suffices that the delays occur uniformly, but in the tree structure shown in FIG. 6, the wiring lengths from the clock trunk line 24 to the individual logic circuits 23 are unequal, and the delay amounts are unequal. That is, "skew" occurs. Skew causes problems such as incorrect timing. For this reason, the buffer 27 is inserted in each of the clock branch lines 25 to correct the skew.

【0005】しかしながら、このように要所にスキュー
補正用のバッファ27を入れることとするとそのバッフ
ァの調整に時間をとられ、集積回路の開発時間が長くな
る。集積構造が複雑化すればこの問題は一層顕著にな
る。
However, if the buffer 27 for skew correction is inserted in a key portion as described above, it takes time to adjust the buffer, and the development time of the integrated circuit becomes long. This problem becomes more serious as the integrated structure becomes complicated.

【0006】図7に示すクロック一括駆動方式では、ク
ロック幹線24とクロック枝線25により構成されるマ
トリックスを面的に展開し、各論理回路23を直近のク
ロック幹線24又はクロック枝線25に接続している。
この構成においても、クロック幹線24の起点から個別
の論理回路23までの配線長さに不等が生じることは避
けがたい。
In the collective clock driving system shown in FIG. 7, a matrix composed of the clock trunk lines 24 and the clock branch lines 25 is expanded in a plane, and each logic circuit 23 is connected to the nearest clock trunk line 24 or the clock branch line 25. is doing.
Even in this configuration, it is inevitable that the wiring length from the starting point of the clock trunk line 24 to the individual logic circuit 23 becomes unequal.

【0007】特開平6−163536号公報では次のよ
うなクロック配線方式が提案されている。すなわち入力
端子を覆うように面状に配線を形成し、各入力端子への
冗長な配線の距離を低減し、各々の入力端子に信号が到
達するまでの伝播の時間差を低減したものである。
Japanese Patent Laid-Open No. 6-163536 proposes the following clock wiring system. That is, the wiring is formed in a planar shape so as to cover the input terminals, the distance of the redundant wiring to each input terminal is reduced, and the time difference of propagation until a signal reaches each input terminal is reduced.

【0008】上記構成では面状に配線を形成するのに多
くの電極材料を必要とし、又、論理回路集積領域の内部
にバッファがあるためバッファサイズの調整を行うには
再レイアウトが必要であり、コスト的に得策ではない。
In the above structure, a large amount of electrode material is required to form a wiring in a plane, and since there is a buffer inside the logic circuit integrated region, a relayout is necessary to adjust the buffer size. However, it is not a good idea in terms of cost.

【0009】加えて、上記従来のクロックツリー方式や
クロック一括駆動方式、また特開平6−163536号
公報記載の方式では、集積回路の内部にバッファが設け
られているので、集積回路製作後にバッファサイズが適
当でないと判明した場合、集積回路のレイアウトを設計
し直し、マスクを作り直すことが必要となる。これには
コストと時間がかかる。
In addition, in the above-mentioned conventional clock tree method, clock batch driving method, and the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-163536, since a buffer is provided inside the integrated circuit, the buffer size after the integrated circuit is manufactured. If is found to be unsuitable, it is necessary to redesign the layout of the integrated circuit and remake the mask. This is costly and time consuming.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来構造の問題点に鑑みなされたもので、クロック信号
をスキューの少ない形で伝達でき、またクロック配線を
ドライブするバッファの調整も容易な集積回路を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems of the conventional structure. It is possible to transmit a clock signal in a form with less skew and to easily adjust a buffer for driving a clock wiring. It is an object of the present invention to provide a simple integrated circuit.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、複数のクロック配線を1箇所の集合点
より放射状に展開させ、このクロック配線を通じて論理
回路にクロック信号を伝達することとした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of clock wirings are radially expanded from one gathering point and a clock signal is transmitted to a logic circuit through the clock wirings. did.

【0012】上記構成によれば、各論理回路に対し最短
配線距離で、且つ電流損失の少ない形でクロック信号を
伝達できる。
According to the above configuration, the clock signal can be transmitted to each logic circuit with the shortest wiring distance and with a small current loss.

【0013】また本発明では、集積回路外にバッファを
設け、このバッファを前記集合点に接続した。
Further, in the present invention, a buffer is provided outside the integrated circuit, and the buffer is connected to the collecting point.

【0014】上記構成によれば、集積回路外にバッファ
を配置したので集積回路のレイアウト後に調整を行うこ
とができる。
According to the above arrangement, since the buffer is arranged outside the integrated circuit, adjustment can be performed after the layout of the integrated circuit.

【0015】また本発明では、前記クロック配線に伝播
遅延測定回路を接続した。
Further, in the present invention, a propagation delay measuring circuit is connected to the clock wiring.

【0016】上記構成によれば、実際の伝播遅延を測定
することによりバッファを正しく調整できる。
With the above arrangement, the buffer can be adjusted correctly by measuring the actual propagation delay.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
〜図5に基づき説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
~ It demonstrates based on FIG.

【0018】図1において、1はチップ上の論理回路集
積領域であり、これを囲むように多数の入出力部2が配
置されている。論理回路集積領域1は矩形であり、その
一つの角がクロック配線の集合点3となる。この集合点
3に向け、入出力部2に囲まれた領域の外からクロック
配線4が引き込まれる。そして集合点3より論理回路集
積領域の全域に向け、複数のクロック配線5a、5b、
5c、5dが放射状に展開される。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a logic circuit integrated area on a chip, and a large number of input / output units 2 are arranged so as to surround the logic circuit integrated area. The logic circuit integrated region 1 has a rectangular shape, and one corner of the logic circuit integrated region 1 becomes a collection point 3 of the clock wiring. The clock wiring 4 is drawn from outside the area surrounded by the input / output unit 2 toward the gathering point 3. Then, a plurality of clock wirings 5a, 5b,
5c and 5d are radially expanded.

【0019】クロック配線4に対し、集積回路外の基板
上にバッファ6が設けられる。クロック配線5a、5
b、5c、5dには、図2に示すように、フリップフロ
ップ回路、NAND回路、NOR回路等の論理回路7が
入出力部2を介することなく直接接続される。クロック
配線5a、5b、5c、5dが分担する論理回路7の数
は、各配線間でできるだけ均等になるようにする。
For the clock wiring 4, a buffer 6 is provided on the substrate outside the integrated circuit. Clock wiring 5a, 5
As shown in FIG. 2, a logic circuit 7 such as a flip-flop circuit, a NAND circuit, and a NOR circuit is directly connected to b, 5c, and 5d without the input / output unit 2. The number of logic circuits 7 shared by the clock wirings 5a, 5b, 5c, and 5d should be as uniform as possible among the wirings.

【0020】クロック配線4及びクロック配線5a、5
b、5c、5dは抵抗を低減し大きな電流を流すことが
できるようにするため、またエレクトロマイグレーショ
ンを抑えるため、従来構造のクロック幹線に相当する幅
広のものとなっている。
Clock wiring 4 and clock wirings 5a, 5
b, 5c, and 5d have a wide width corresponding to a clock main line of a conventional structure in order to reduce resistance and allow a large current to flow and to suppress electromigration.

【0021】クロック配線5a、5b、5c、5dの配
線容量(配線の遅延値)は隣接する配線の信号伝達方向
により影響される。同一方向に信号が伝達される場合は
配線容量は小さく、逆方向に信号が伝達される場合は配
線容量は大きくなることが知られている。クロック配線
5a、5b、5c、5dは放射状に配置されているので
隣接する配線同士間で信号伝達方向が逆になるというこ
とがなく、配線容量を小さく保つことができる。
The wiring capacitance (delay value of wiring) of the clock wirings 5a, 5b, 5c and 5d is influenced by the signal transmission direction of the adjacent wiring. It is known that the wiring capacitance is small when signals are transmitted in the same direction, and the wiring capacitance is large when signals are transmitted in the opposite direction. Since the clock wirings 5a, 5b, 5c, and 5d are radially arranged, the signal transmission directions are not reversed between the adjacent wirings, and the wiring capacitance can be kept small.

【0022】クロック配線5a、5b、5c、5dは放
射状に延び、配線長に大きな差はないのであるが、それ
でも論理回路集積領域1が矩形なので、矩形の対角線方
向に伸びるクロック配線5b、5cは矩形の辺方向に伸
びるクロック配線5a、5dよりも長くなる。そこで、
最も長くなるクロック配線5b、5cに対し、クロック
配線5bの終端に第1DELAYセル8aを、クロック配線
5cの終端に第2DELAYセル8bを、それぞれ接続す
る。クロック配線5b、5cはレイアウト長さも同じ、
配置する論理回路7の数も同じに設定する。第1DELAY
セル8a及び第2DELAYセル8bの出力はモニター入出
力部2a及びモニター入出力部2bから取り出す。第1
DELAYセル8aとモニター入出力部2aの組み合わせ、
及び第2DELAYセル8bとモニター入出力部2bの組み
合わせがそれぞれ伝播遅延測定回路を構成する。
The clock wirings 5a, 5b, 5c and 5d extend radially and there is no great difference in wiring length. However, since the logic circuit integrated area 1 is still rectangular, the clock wirings 5b and 5c extending in the diagonal direction of the rectangle are It is longer than the clock wirings 5a and 5d extending in the side direction of the rectangle. Therefore,
With respect to the longest clock wirings 5b and 5c, the first DELAY cell 8a is connected to the end of the clock wiring 5b and the second DELAY cell 8b is connected to the end of the clock wiring 5c. The clock wirings 5b and 5c have the same layout length,
The number of logic circuits 7 to be arranged is set to be the same. 1st DELAY
The outputs of the cell 8a and the second DELAY cell 8b are taken out from the monitor input / output unit 2a and the monitor input / output unit 2b. First
Combination of DELAY cell 8a and monitor input / output unit 2a,
Also, the combination of the second DELAY cell 8b and the monitor input / output unit 2b constitutes a propagation delay measuring circuit.

【0023】図3に見られるように、第1DELAYセル8
aではバッファセル9が100個直列に接続されてお
り、第2DELAYセル8bではバッファセル9が200個
直列に接続されている。
As seen in FIG. 3, the first DELAY cell 8
In a, 100 buffer cells 9 are connected in series, and in the second DELAY cell 8b, 200 buffer cells 9 are connected in series.

【0024】図4はモニター入出力部2a、2bから出
力される波形がリファレンスクロックの波形から遅延し
ている状況を表す。図5から明らかなように、一例とし
て、100個のバッファセル9が接続されているクロッ
ク配線5bの遅延値が105nsで、200個のバッファ
セル9が接続されているクロック配線5cの遅延値が2
05nsであるとすると、配線長さが同じ、且つ同数の論
理回路3を受け持つクロック配線の配線内部での伝播遅
延値は5nsであると結論づけることができる。
FIG. 4 shows a situation in which the waveforms output from the monitor input / output units 2a and 2b are delayed from the waveform of the reference clock. As is clear from FIG. 5, as an example, the delay value of the clock wiring 5b to which 100 buffer cells 9 are connected is 105 ns, and the delay value of the clock wiring 5c to which 200 buffer cells 9 are connected is Two
If it is 05 ns, it can be concluded that the propagation delay value in the wiring of the clock wiring having the same wiring length and serving the same number of logic circuits 3 is 5 ns.

【0025】上記の場合、5nsを目安にしてバッファ6
のドライブ能力を最適値に調整できる。バッファ6のド
ライブ能力が大きいほど遅延防止に効果があるが、必要
以上にドライブ能力の大きいバッファを選択すると消費
電力が大きくなってしまう。配線内部での伝播遅延値を
測定し、それにマッチしたドライブ能力のバッファを設
けることにより、ドライブ能力に不足がなく、消費電力
が大きすぎることもないバッファ構成とすることができ
る。
In the above case, the buffer 6 is set to 5 ns as a guide.
The drive capacity of can be adjusted to the optimum value. The larger the drive capacity of the buffer 6, the more effective the delay prevention is. However, if a buffer having a larger drive capacity than necessary is selected, the power consumption becomes large. By measuring the propagation delay value in the wiring and providing a buffer having a drive capability that matches the propagation delay value, a buffer configuration in which the drive capability is not insufficient and the power consumption is not too large can be obtained.

【0026】以上、本発明の実施形態につき説明した
が、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で更に種々の
変更を加えて実施することができる。
Although the embodiment of the present invention has been described above, various other modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は以下に掲げるような効果を奏す
るものである。
The present invention has the following effects.

【0028】本発明では、複数のクロック配線を1箇所
の集合点より放射状に展開させ、このクロック配線を通
じて論理回路にクロック信号を伝達することとしたか
ら、各論理回路に対し最短配線距離で、且つ電流損失の
少ない形でクロック信号を伝達できる。
In the present invention, a plurality of clock wirings are radially expanded from one gathering point, and the clock signal is transmitted to the logic circuit through the clock wirings. Moreover, the clock signal can be transmitted in a form with less current loss.

【0029】また本発明では、集積回路外にバッファを
設け、このバッファを前記集合点に接続したものであ
り、集積回路とバッファの配置位置とが異なるから、集
積回路のレイアウト後にバッファの調整を行うことがで
きる。また集積回路は、配線ルールの精細度にもよる
が、製造プロセスにおいて配線抵抗の値が±20〜30
%程度変動する可能性がある。そのような変動が生じた
場合でもバッファの調整で簡単に対処できる。
Further, according to the present invention, a buffer is provided outside the integrated circuit, and the buffer is connected to the gathering point. Since the integrated circuit and the buffer are arranged at different positions, the buffer should be adjusted after the layout of the integrated circuit. It can be carried out. The integrated circuit has a wiring resistance value of ± 20 to 30 in the manufacturing process, depending on the definition of the wiring rule.
It may fluctuate about%. Even if such a change occurs, it can be easily dealt with by adjusting the buffer.

【0030】また本発明では、前記クロック配線に伝播
遅延測定回路を接続したから、実際の伝播遅延を測定す
ることによりバッファを正しく調整できる。必要以上に
電力を消費するバッファを選択せずに済む。
Further, in the present invention, since the propagation delay measuring circuit is connected to the clock wiring, the buffer can be properly adjusted by measuring the actual propagation delay. There is no need to select a buffer that consumes more power than necessary.

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

【図1】 本発明集積回路の一実施形態を示す模型的平
面図
FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of an integrated circuit of the present invention.

【図2】 クロック配線と論理回路との関係を示す模型
的平面図
FIG. 2 is a schematic plan view showing the relationship between clock wiring and a logic circuit.

【図3】 DELAY回路の構成図[Figure 3] DELAY circuit configuration diagram

【図4】 クロック波形の比較図FIG. 4 is a comparison diagram of clock waveforms.

【図5】 バッファセル数と遅延値との関係を示すグラ
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of buffer cells and the delay value.

【図6】 集積回路の従来構造を示す模型的平面図FIG. 6 is a schematic plan view showing a conventional structure of an integrated circuit.

【図7】 集積回路の他の従来構造を示す模型的平面図FIG. 7 is a schematic plan view showing another conventional structure of an integrated circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 論理回路配置領域 2 入出力部 2a、2b モニター入出力部 3 集合点 4 クロック配線 5a、5b、5c、5d クロック配線 6 バッファ 7 論理回路 8a 第1DELAYセル 8b 第2DELAYセル 9 バッファセル 1 Logic circuit layout area 2 I / O section 2a, 2b Monitor input / output section 3 meeting points 4 clock wiring 5a, 5b, 5c, 5d Clock wiring 6 buffers 7 logic circuits 8a 1st DELAY cell 8b 2nd DELAY cell 9 buffer cells

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のクロック配線を1箇所の集合点よ
り放射状に展開させ、このクロック配線を通じて論理回
路にクロック信号を伝達することを特徴とする集積回
路。
1. An integrated circuit characterized in that a plurality of clock wirings are radially expanded from one set point and a clock signal is transmitted to a logic circuit through the clock wirings.
【請求項2】 集積回路外にバッファを設け、このバッ
ファを前記集合点に接続したことを特徴とする請求項1
に記載の集積回路。
2. A buffer is provided outside the integrated circuit, and the buffer is connected to the gathering point.
The integrated circuit according to.
【請求項3】 前記クロック配線に伝播遅延測定回路を
接続したことを特徴とする請求項請求項1又は請求項2
に記載の集積回路。
3. The propagation delay measuring circuit is connected to the clock wiring.
The integrated circuit according to.
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