JP2005129749A - Semiconductor device provided with macro cell for signal distribution - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は信号分配に用いられるマクロセルを有する半導体装置に係り、特に、分配された信号間での信号到達時刻差であるスキューを変えることなくマクロセルの消費電力を削減する技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a macro cell used for signal distribution, and more particularly to a technique for reducing power consumption of a macro cell without changing a skew, which is a signal arrival time difference between distributed signals.
クロック信号の様に信号を多数の使用箇所に分配する場合、分配径路の各段毎に使用するマクロセルを同一種類とし、マクロセル搭載位置調整とマクロセル間配線の等長化によってスキューの低減を図るHツリー構造が広く知られている。 When a signal is distributed to many places of use, such as a clock signal, the macro cell used for each stage of the distribution path is made the same type, and the skew is reduced by adjusting the macro cell mounting position and making the wiring between the macro cells equal. The tree structure is widely known.
このHツリー構造を用いて、多相クロックに対応できると共に回路間のクロックスキューを低減し、消費電力を低減できる半導体集積回路が、特許文献1に示されている。
さらに、クロック信号発生器に近い上位の段ではHツリー構造とし、上位の段以外の部分ではクロック・ツリー・シンセシスにより決定した構造として、クロック分配におけるスキュー低減、回路規模及び消費電力を削減したクロック分配回路が、特許文献2に示されている。 In addition, the clock signal generator has an H-tree structure at the upper level close to the clock signal generator, and a structure determined by clock tree synthesis at other parts than the upper level, thereby reducing clock skew and reducing the circuit size and power consumption. A distribution circuit is shown in US Pat.
また、特許文献3では、クロック分配径路各段のクロックバッファを調整してスキューを大きくすることなく電源ノイズを低減した半導体集積回路が示されている。 Further, Patent Document 3 discloses a semiconductor integrated circuit in which power supply noise is reduced without increasing the skew by adjusting the clock buffer at each stage of the clock distribution path.
上記従来技術では、スキューを低減する為に分配している信号が未使用であってもダミーセルを接続して等負荷構造を保つ必要があり、このダミーセルで無駄に電力が消費されるという問題があった。 In the above prior art, it is necessary to connect a dummy cell to maintain an equal load structure even when a signal distributed to reduce skew is used, and there is a problem that power is wasted in the dummy cell. there were.
本発明では、分配された信号間での信号到達時刻差を抑え、消費電力を低減することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress a signal arrival time difference between distributed signals and reduce power consumption.
出力端子数が最大数となるマクロセルの信号伝搬時間に合うように、駆動回路と負荷調整用回路を構成して出力端子数の異なるマクロセルを複数用意する。出力端子数が最大数ではないマクロセルは、出力端子数が最大数となるマクロセルより少ない駆動回路で構成できる為、消費電力を少なくできる。また、従来技術で用いていたダミーセルを用いる必要が無いので、半導体装置全体の消費電力を低減することができる。 A plurality of macrocells having different numbers of output terminals are prepared by configuring a drive circuit and a load adjustment circuit so as to match the signal propagation time of the macrocell having the maximum number of output terminals. Since the macro cell whose number of output terminals is not the maximum number can be configured with fewer drive circuits than the macro cell whose number of output terminals is the maximum number, power consumption can be reduced. In addition, since it is not necessary to use the dummy cell used in the prior art, the power consumption of the entire semiconductor device can be reduced.
出力端子数が異なるマクロセルであっても、存在する端子の位置や大きさをそろえることにより、マクロセルの搭載位置を決めマクロセルに接続される配線の接続が完了した後であっても、出力端子数の少ないマクロセルに切り替えることができる。 Even for macrocells with different numbers of output terminals, the number of output terminals can be adjusted even after the wiring connection to the macrocell is completed by determining the mounting position of the macrocell by aligning the positions and sizes of existing terminals. It is possible to switch to a macro cell with few.
本発明によれば、未使用となる出力端子及び駆動回路を減らすことができるので消費電力の削減に効果がある。また、マクロセル形状が統一されている為に配線形状決定後にマクロセルの入れ替えが可能となり、設計変更があっても分配する信号の配線形状を変える必要が無いので開発期間を短縮することができる。 According to the present invention, since unused output terminals and drive circuits can be reduced, power consumption can be reduced. Further, since the macro cell shape is unified, the macro cell can be replaced after the wiring shape is determined, and it is not necessary to change the wiring shape of the signal to be distributed even if there is a design change, so that the development period can be shortened.
図1(a)に出力端子数が最大数となるマクロセルを示す。図1(a)のマクロセルは信号を入力端子111aから入力し、これを出力端子121a,122a,123a及び124aに分配して出力する。また、入力端子111aから出力端子への構造が出力端子121a,122a,123a及び124a間で等しいので、入力端子から出力端子への信号伝搬時間が出力端子121a,122a,123a及び124a間で等しくなる。このマクロセルを用いて信号分配を行うことにより、信号到達時刻差を小さくすることができる。
FIG. 1 (a) shows a macro cell having the maximum number of output terminals. The macro cell in FIG. 1 (a) inputs a signal from an
図1(b)に本発明の実施例である低消費電力構造マクロセルを示す。図1(a)のマクロセルから出力端子123a及び124aとその駆動回路103を削除し、出力端子数を減らした例である。このとき、入力端子111bから出力端子121b及び122bへの信号伝搬時間が、出力端子数が最大数となるマクロセル100の信号伝搬時間と合うように、負荷調整用回路102を追加する。これにより、出力端子数が最大数となるマクロセル100と低消費電力構造マクロセル101を混在使用して信号分配を行っても、信号到達時刻差を小さくすることができる。
FIG. 1B shows a low power consumption structure macro cell which is an embodiment of the present invention. This is an example in which the
負荷調整用回路102は、信号伝搬時間を出力端子数が最大数数となるマクロセル100と合わせる為に追加される回路であり、駆動回路や容量性負荷を用いることもできる。
The
低消費電力構造マクロセル101は出力端子数が最大数となるマクロセル100から駆動回路103を削除したので、消費電力を減らすことができる。さらに、従来の技術では等負荷構造を保つ為に必要であったダミーセルが低消費電力構造マクロセル101では不要なので、半導体装置全体の消費電力を減らすことができる。
In the low power consumption
図2に図1(a)及び図1(b)を用いた本発明の適用例を示す。広範囲に信号使用箇所がある場合、その範囲を信号分配領域境界200で分割しその領域内にマクロセルを置いて使用箇所に信号を供給する。信号使用数の多い信号分配領域201では出力端子数が最大数となるマクロセル100を用いて分配を行う。信号使用数の少ない信号分配領域202では低消費電力構造マクロセル101を用いて分配を行う。これにより、分配された信号間での信号到達時刻差を増加させることなく消費電力を減らすことができる。
FIG. 2 shows an application example of the present invention using FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b). When there is a signal use place in a wide range, the range is divided at the signal
図3に本発明による消費電力低減の例を示す。従来技術では、図3(a)に示す様に出力端子数が最大数となるマクロセル100を用いて信号使用箇所300に信号を供給していた。この為、信号使用数が少ない場合ダミーセル301を接続し等負荷構造を保つ必要があった。本発明では、図3(b)に示す様に低消費電力構造マクロセル101を用いて信号使用箇所300のみに信号を供給する。これにより、駆動回路103とダミーセル301が不要となり消費電力を減らすことができる。
FIG. 3 shows an example of power consumption reduction according to the present invention. In the prior art, as shown in FIG. 3A, a signal is supplied to the
図4(a)に出力端子数が最大となるマクロセル100の形状例を、図4(b)に低消費電力構造マクロセル101の形状例を示す。図4(b)に示す低消費電力構造マクロセル101の形状は、出力端子数が最大となるマクロセル100の形状に合わせて決定される。つまり、両方に存在する入力端子111aと111b、出力端子121aと121b、122aと122bの端子位置を等しくし、マクロセルの形状も等しい形状にする。これにより、半導体装置に搭載される部品の搭載位置を決定し部品間の配線形状が決定した後であっても、配線形状を変更することなく出力端子数が最大数となるマクロセル100と低消費電力構造マクロセル101を入れ替えることができる。
FIG. 4 (a) shows an example of the shape of the
なお、本発明の実施例では駆動回路として反転論理回路を用いたが、非反転論理回路や論理積,論理和等の論理演算回路を用いた場合であっても実施できる。 In the embodiment of the present invention, an inverting logic circuit is used as a drive circuit. However, the present invention can be implemented even when a non-inverting logic circuit or a logical operation circuit such as logical product or logical sum is used.
100…出力端子数が最大数となるマクロセル、
101…低消費電力構造マクロセル、
102…負荷調整用回路、
103…未使用の駆動回路(論理回路)、
104…駆動回路(論理回路)、
111a …出力端子数が最大数となるマクロセル入力端子、
111b …低消費電力構造マクロセル入力端子、
121a …出力端子数が最大数となるマクロセル出力端子1、
121b …低消費電力構造マクロセル出力端子1、
122a …出力端子数が最大数となるマクロセル出力端子2、
122b …低消費電力構造マクロセル出力端子2、
123a …出力端子数が最大数となるマクロセル出力端子3、
124a …出力端子数が最大数となるマクロセル出力端子4、
200 …信号分配領域境界、
201 …信号使用数の多い信号分配領域、
202 …信号使用数の少ない信号分配領域、
300 …信号使用箇所、
301 …ダミーセル。
100: Macro cell with the maximum number of output terminals,
101 ... Low power consumption structure macro cell,
102 ... Load adjustment circuit,
103 ... unused drive circuit (logic circuit),
104 ... Drive circuit (logic circuit),
111a ... the macro cell input terminal with the maximum number of output terminals,
111b… Low power consumption structure macro cell input pin,
121a ... Macro
121b… Low power consumption structure macro
122a ... Macro
122b… Low power consumption structure macro
123a ... the macro cell output terminal 3 with the maximum number of output terminals,
124a ... Macro
200 ... signal distribution area boundary,
201 ... Signal distribution area with many signals used,
202 ... signal distribution area with a small number of signals used,
300… Signal usage point,
301 ... A dummy cell.
Claims (6)
前記入力信号を入力する入力端子と、前記入力信号を所定の出力数に分配する論理回路を複数備えるとともに、前記論理回路を介して出力された信号を出力する複数の端子からなる第1の出力端子とを含む第1のマクロセルと、
前記第1の出力端子から所定の数の出力端子を取り除いた第2の出力端子を有する第2のマクロセルとをそれぞれ少なくとも1つ備え、
前記第2のマクロセルは、前記所定の数の出力端子にそれぞれ接続された論理回路とを取り除いてなるセル構造を有することを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device having a macro cell for distributing an input signal to a plurality of output terminals,
A first output comprising a plurality of input terminals for inputting the input signal and a plurality of logic circuits for distributing the input signals to a predetermined number of outputs, and outputting a signal output via the logic circuit A first macrocell including a terminal;
Each including at least one second macrocell having a second output terminal obtained by removing a predetermined number of output terminals from the first output terminal;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second macro cell has a cell structure in which logic circuits respectively connected to the predetermined number of output terminals are removed.
前記入力信号を入力する入力端子と、前記入力信号を所定の出力数に分配する論理回路を複数備えるとともに、前記論理回路を介して出力された信号を出力する第1の出力端子とを含む第1のマクロセルと、
前記第1の出力端子から所定の数の出力端子を取り除いた第2の出力端子を有する第2のマクロセルとをそれぞれ少なくとも1つ備え、
前記第2のマクロセルは、前記所定の数の出力端子にそれぞれ接続された論理回路とを取り除き、前記取り除いた論理回路の入力端子が接続されていた接続先の論理回路を負荷調整用回路に置き換えてなるセル構造を有することを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device having a macro cell for distributing an input signal to a plurality of output terminals,
A first output terminal including a plurality of input terminals for inputting the input signal and a plurality of logic circuits for distributing the input signals to a predetermined number of outputs, and outputting a signal output via the logic circuit; 1 macro cell,
Each including at least one second macrocell having a second output terminal obtained by removing a predetermined number of output terminals from the first output terminal;
The second macro cell removes the logic circuit connected to each of the predetermined number of output terminals, and replaces the connected logic circuit to which the input terminal of the removed logic circuit is connected with a load adjustment circuit. A semiconductor device having a cell structure.
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JP2011508534A (en) * | 2007-12-20 | 2011-03-10 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | Programmable delay circuit with integer and fractional time resolution |
JP2012212810A (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor integrated circuit and method of laying out the same |
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