JP2005183677A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的に半導体集積回路に関し、特に、複数のセルを配置配線することにより設計されるゲートアレイやスタンダードセル等のASIC(Application Specific IC:特定用途向けIC)に関する。 The present invention generally relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to an ASIC (Application Specific IC) such as a gate array or a standard cell designed by arranging and wiring a plurality of cells.
半導体集積回路においては、トランジスタ等の回路素子や素子間の配線における寄生容量等の影響によって信号の伝搬遅延が発生する。そこで、信号の伝搬遅延が回路の動作に大きな影響を与えるクリティカルパスについては、前段の回路から後段の回路に信号を伝送するバッファのサイズを調整したり、前段の回路と後段の回路との間にリピータを挿入することによって、伝搬遅延時間の調整を行っている。 In a semiconductor integrated circuit, a signal propagation delay occurs due to an influence of a parasitic capacitance or the like in a circuit element such as a transistor or a wiring between elements. Therefore, for critical paths in which signal propagation delays have a significant effect on circuit operation, the size of the buffer that transmits signals from the preceding circuit to the succeeding circuit can be adjusted, or between the preceding and succeeding circuits. The propagation delay time is adjusted by inserting a repeater.
ところで、複数の配線が並走する場合には、並行配線によって生じるクロストークの影響によって信号の伝搬遅延時間が変動するという現象が発生する。逆に、積極的に並行配線を設けることによって、クリティカルパスにおける信号の伝搬遅延時間をコントロールすることも考えられる。 By the way, when a plurality of wirings run in parallel, a phenomenon occurs in which the signal propagation delay time fluctuates due to the influence of crosstalk caused by parallel wiring. Conversely, it is conceivable to control the signal propagation delay time in the critical path by actively providing parallel wiring.
下記の特許文献1には、回路規模の増大を招くことなく、数ピコ秒単位で信号の遅延を調整することができる半導体集積回路の遅延調整回路装置が開示されている。この遅延調整回路装置においては、信号配線に隣接させて隣接配線を形成し、制御回路によって、信号配線の信号に対応して変化する信号を隣接配線に入力することにより、クロストークを利用して信号配線の信号の遅延時間を変えられるようにしている。しかしながら、特許文献1には、制御回路を制御するための制御信号をどのようにして作成するかについては開示されていない。
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、並行配線によって生じるクロストークによる伝搬遅延時間の変動が回路動作に及ぼす影響を測定した結果に基づいて、クリティカルパスにおける信号の伝搬遅延時間を調整することができる半導体集積回路を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above points, the present invention adjusts the propagation delay time of a signal in a critical path based on the result of measuring the influence of fluctuations in propagation delay time due to crosstalk caused by parallel wiring on circuit operation. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of performing
以上の課題を解決するため、本発明の第1の観点に係る半導体集積回路は、前段の回路から入力される信号をバッファする第1の回路と、第1の回路の出力信号を次段の回路に供給する第1の信号配線と、第1の信号配線に沿って配置された部分を有する第2の信号配線と、判定信号に基づいて、第1の回路に入力される信号を正相又は逆相で第2の信号配線に選択的に供給する第2の回路と、第2の回路に供給すべき判定信号を保持する保持手段とを具備する。ここで、保持手段が、ヒューズ又は不揮発性メモリを含むようにしても良い。 In order to solve the above problems, a semiconductor integrated circuit according to a first aspect of the present invention includes a first circuit that buffers a signal input from a preceding circuit, and an output signal of the first circuit that is output to the next stage. A first signal wiring supplied to the circuit, a second signal wiring having a portion arranged along the first signal wiring, and a signal input to the first circuit based on the determination signal Alternatively, a second circuit that selectively supplies the second signal wiring in a reverse phase and a holding unit that holds a determination signal to be supplied to the second circuit are provided. Here, the holding means may include a fuse or a nonvolatile memory.
また、本発明の第2の観点に係る半導体集積回路は、前段の回路から入力される信号をバッファする第1の回路と、第1の回路の出力信号を次段の回路に供給する第1の信号配線と、第1の信号配線に沿って配置された部分を有する第2の信号配線と、判定信号に基づいて、第1の回路に入力される信号を正相又は逆相で第2の信号配線に選択的に供給する第2の回路と、データ入力端子に入力される信号をクロック信号に同期してラッチし、ラッチされた信号をデータ出力端子から出力する第1及び第2のフリップフロップと、第1のフリップフロップのデータ出力端子と第2のフリップフロップのデータ入力端子との間に接続された少なくとも1つの回路ブロックであって、回路ブロックに入力される信号をバッファする第3の回路と、第3の回路の出力に接続された第3の信号配線と、第3の信号配線に沿って配置された部分を有する第4の信号配線と、制御信号に基づいて、回路ブロックに入力される信号を正相又は逆相で第4の信号配線に選択的に供給する第4の回路とを含む回路ブロックと、第4の回路に供給すべき制御信号を生成し、第4の信号配線から第3の信号配線への正相又は逆相のクロストークが第2のフリップフロップの出力信号に及ぼす影響を測定することにより、第2の回路に供給すべき判定信号を生成する判定回路とを具備する。ここで、判定回路が、第1のフリップフロップの入力信号の状態と第2のフリップフロップの出力信号の状態との一致を検出した結果に基づいて判定信号を生成するようにしても良い。 The semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention includes a first circuit that buffers a signal input from a preceding circuit, and a first circuit that supplies an output signal of the first circuit to a subsequent circuit. Signal wiring, a second signal wiring having a portion arranged along the first signal wiring, and a signal input to the first circuit based on the determination signal in the second phase in the normal phase or the reverse phase. A second circuit for selectively supplying the signal wiring to the first and second signal wirings, and a first and a second for latching a signal input to the data input terminal in synchronization with the clock signal and outputting the latched signal from the data output terminal A flip-flop and at least one circuit block connected between the data output terminal of the first flip-flop and the data input terminal of the second flip-flop, and buffering a signal input to the circuit block 3 circuits, A third signal line connected to the output of the third circuit, a fourth signal line having a portion arranged along the third signal line, and a signal input to the circuit block based on the control signal Generating a control block to be supplied to the fourth circuit by generating a circuit block including a fourth circuit that selectively supplies the fourth signal wiring to the fourth signal wiring in a normal phase or a reverse phase. And a determination circuit that generates a determination signal to be supplied to the second circuit by measuring the influence of the positive-phase or negative-phase crosstalk to the signal wiring of the third signal wiring on the output signal of the second flip-flop. To do. Here, the determination circuit may generate the determination signal based on the result of detecting the coincidence between the state of the input signal of the first flip-flop and the state of the output signal of the second flip-flop.
さらに、本発明の第3の観点に係る半導体集積回路は、前段の回路から入力される信号をバッファする第1の回路と、第1の回路の出力信号を次段の回路に供給する第1の信号配線と、第1の信号配線に沿って配置された部分を有する第2の信号配線と、判定信号に基づいて、第1の回路に入力される信号を正相又は逆相で第2の信号配線に選択的に供給する第2の回路と、データ入力端子に入力される信号をクロック信号に同期してラッチし、ラッチされた信号をデータ出力端子から出力する第1〜第4のフリップフロップと、第1のフリップフロップのデータ出力端子と第2のフリップフロップのデータ入力端子との間に接続されたM個の回路ブロックであって(Mは自然数)、各回路ブロックが、回路ブロックに入力される信号をバッファする第3の回路と、第3の回路の出力に接続された第3の信号配線と、第3の信号配線に沿って配置された部分を有する第4の信号配線と、制御信号に基づいて、回路ブロックに入力される信号を正相又は逆相で第4の信号配線に選択的に供給する第4の回路とを含む、M個の回路ブロックと、第3のフリップフロップのデータ出力端子と第4のフリップフロップのデータ入力端子との間に接続されたN個の回路ブロックであって(NはMよりも大きい整数)、各回路ブロックが、回路ブロックに入力される信号をバッファする第5の回路と、第5の回路の出力に接続された第5の信号配線と、第5の信号配線に沿って配置された部分を有する第6の信号配線と、制御信号に基づいて、回路ブロックに入力される信号を正相又は逆相で第6の信号配線に選択的に供給する第6の回路とを含む、N個の回路ブロックと、第4及び第6の回路に供給すべき制御信号を生成し、第4の信号配線から第3の信号配線への正相又は逆相のクロストークが第2のフリップフロップの出力信号に及ぼす影響と、第6の信号配線から第5の信号配線への正相又は逆相のクロストークが第4のフリップフロップの出力信号に及ぼす影響とを測定することにより、第2の回路に供給すべき判定信号を生成する判定回路とを具備する。ここで、判定回路が、第1のフリップフロップの入力信号の状態と第2のフリップフロップの出力信号の状態との一致を検出した結果と、第3のフリップフロップの入力信号の状態と第4のフリップフロップの出力信号の状態との一致を検出した結果とを比較することにより判定信号を生成するようにしても良い。 Furthermore, a semiconductor integrated circuit according to a third aspect of the present invention includes a first circuit that buffers a signal input from a preceding circuit, and a first circuit that supplies an output signal of the first circuit to a subsequent circuit. Signal wiring, a second signal wiring having a portion arranged along the first signal wiring, and a signal input to the first circuit based on the determination signal in the second phase in the normal phase or the reverse phase. A second circuit that selectively supplies the signal wiring to the first signal wiring, and a first to fourth latch circuit that latches a signal input to the data input terminal in synchronization with the clock signal and outputs the latched signal from the data output terminal. M circuit blocks (M is a natural number) connected between the flip-flop and the data output terminal of the first flip-flop and the data input terminal of the second flip-flop, each circuit block being a circuit The signal input to the block is Based on a control circuit, a third signal line connected to the output of the third circuit, a fourth signal line having a portion arranged along the third signal line, and a control signal And a fourth circuit for selectively supplying a signal input to the circuit block to the fourth signal wiring in the normal phase or the reverse phase, and the data output of the third flip-flop. N circuit blocks connected between the terminal and the data input terminal of the fourth flip-flop (N is an integer greater than M), and each circuit block buffers a signal input to the circuit block And a fifth signal line connected to the output of the fifth circuit, a sixth signal line having a portion arranged along the fifth signal line, and a control signal The signal input to the circuit block Control signals to be supplied to the N circuit blocks and the fourth and sixth circuits, including a sixth circuit that selectively supplies the first signal wiring to the third signal wiring. The influence of the positive-phase or negative-phase crosstalk on the signal wiring on the output signal of the second flip-flop and the positive-phase or negative-phase crosstalk from the sixth signal wiring to the fifth signal wiring are the fourth. And a determination circuit for generating a determination signal to be supplied to the second circuit by measuring the influence of the signal on the output signal of the flip-flop. Here, the determination circuit detects the coincidence between the state of the input signal of the first flip-flop and the state of the output signal of the second flip-flop, the state of the input signal of the third flip-flop, and the fourth state. The determination signal may be generated by comparing the result of detecting the coincidence with the state of the output signal of the flip-flop.
以上において、第2の回路が、判定信号が第1の状態であるときに、第1の回路に入力される信号を正相で第2の信号配線に供給し、判定信号が第2の状態であるときに、第1の回路に入力される信号を逆相で第2の信号配線に供給するようにしても良い。あるいは、第2の回路が、判定信号に基づいて、第2の信号配線に電源電位を選択的に供給するようにしても良いし、第2の信号配線を選択的にハイ・インピーダンス状態とするようにしても良い。その場合に、判定信号は、複数のビットを有することが望ましい。 In the above, when the determination signal is in the first state, the second circuit supplies the signal input to the first circuit to the second signal wiring in the positive phase, and the determination signal is in the second state. In this case, the signal input to the first circuit may be supplied to the second signal wiring in reverse phase. Alternatively, the second circuit may selectively supply the power supply potential to the second signal wiring based on the determination signal, or the second signal wiring may be selectively set to the high impedance state. You may do it. In that case, the determination signal desirably has a plurality of bits.
本発明の第1の観点によれば、並行配線によって生じるクロストークによる伝搬遅延時間の変動が回路動作に及ぼす影響を予め測定した結果に基づいて、クリティカルパスにおける信号の伝搬遅延時間を調整することができる。また、本発明の第2の観点によれば、並行配線によって生じるクロストークによる伝搬遅延時間の変動が回路動作に及ぼす影響を所望の時点において測定した結果に基づいて、クリティカルパスにおける信号の伝搬遅延時間を調整することができる。さらに、本発明の第3の観点によれば、伝搬遅延時間が回路動作に及ぼす影響を、広い範囲に渡って測定することができる。 According to the first aspect of the present invention, the signal propagation delay time in the critical path is adjusted based on the result of previously measuring the influence of the fluctuation of the propagation delay time caused by the crosstalk caused by the parallel wiring on the circuit operation. Can do. According to the second aspect of the present invention, the signal propagation delay in the critical path is determined based on the result of measuring the influence of the variation in the propagation delay time due to the crosstalk caused by the parallel wiring on the circuit operation at a desired time. The time can be adjusted. Furthermore, according to the third aspect of the present invention, the influence of propagation delay time on circuit operation can be measured over a wide range.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体集積回路の構成の一部を示すブロック図である。図1に示すように、この半導体集積回路は、判定信号SAに従ってクリティカルパスにおける信号の伝搬遅延時間が調整される被調整回路10と、並行配線によって生じるクロストークによる伝搬遅延時間の変動が回路動作に及ぼす影響を測定するために形成される被測定回路20と、被測定回路20を用いて上記影響を測定することにより判定信号SAを生成する判定回路30と、判定信号SAを保持する保持回路40とを含んでいる。なお、被調整回路10は、1つの半導体チップ内に複数設けても良い。また、判定回路30が判定信号を所定の期間保持するようにして、保持回路40を省略するようにしても良い。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a block diagram showing a part of the configuration of the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this semiconductor integrated circuit, a
被調整回路10は、他の回路から出力される信号をデータ入力端子Dに入力するフリップフロップ11と、フリップフロップ11のデータ出力端子Qから出力される信号に基づいて動作するロジック回路12と、ロジック回路12からの入力信号INをバッファするバッファ回路13と、バッファ回路13から出力される信号を第1の信号配線151を介してデータ入力端子Dに入力するフリップフロップ14と、第1の信号配線151における信号の伝搬遅延時間を補正する遅延補正回路15とを有している。
The adjusted
フリップフロップ11及び14は、共に、クロック信号CKに同期して動作する。しかしながら、フリップフロップ11とフリップフロップ14との間の回路や配線、特に、影響の大きい第1の信号配線151における信号の伝搬遅延時間がばらついたり変動したりすると、フリップフロップ14においてホールドエラーやセットアップエラーが生じて、フリップフロップ14から正しいデータが出力されなくなってしまう。そこで、本実施形態においては、クリティカルパスとなっているバッファ回路13からフリップフロップ14までの経路における伝搬遅延時間を補正するための遅延補正回路15を設けることにより、このようなエラーを低減している。
Both flip-
遅延補正回路15は、第1の信号配線151に沿って配置された部分を有する第2の信号配線152と、判定信号SAに従って、入力信号INを正相又は逆相で第2の信号配線152に選択的に供給するクロストーク制御回路153とを有している。
The
クロストーク制御回路153は、信号Aと判定信号SAとの論理積を求めるAND回路153aと、信号Bと判定信号SAとを反転入力してこれらの論理積を求める反転入力のAND回路153bと、AND回路153aの出力信号とAND回路153bの出力信号との論理和を求めるOR回路153cとを含んでいる。クロストーク制御回路153に供給すべき判定信号SAは、被測定回路20において信号の伝搬遅延時間が回路動作に及ぼす影響を測定することにより判定回路30が生成し、保持回路40がこれを保持する。
The
被測定回路20は、クロック信号CKに同期して動作するフリップフロップ21及び22と、フリップフロップ21とフリップフロップ22との間に直列に接続された複数の回路ブロック23とを含んでいる。このように複数の回路ブロックを直列に接続するのは、各回路ブロックにおける信号の伝搬遅延時間を合計することによって回路動作に与える影響を拡大して測定するためであり、被測定回路20は、最低限1個の回路ブロックを含んでいれば良い。
The circuit under
フリップフロップ21のデータ出力端子Qから出力される信号は、これらの回路ブロック23を順に通過して、最後の回路ブロックからフリップフロップ22のデータ入力端子Dに供給される。また、回路ブロック23の動作を制御する制御信号SBが、判定回路30から各回路ブロック23に入力される。フリップフロップ21及び22は、クロック信号CKに同期して入力データをラッチするので、クロック信号CKの立ち上がりに同期して反転する交番データをフリップフロップ21のデータ入力端子Dに入力すれば、フリップフロップ22のデータ出力端子Qから出力されるデータも、これと同じ波形になるはずである。
A signal output from the data output terminal Q of the flip-
図2は、図1における被測定回路に含まれている回路ブロックの内部回路を示す回路図である。回路ブロック23は、この回路ブロックの入力信号INをバッファするバッファ回路231と、バッファ回路231の出力に接続された第1の信号配線232と、バッファ回路231の出力信号が第1の信号配線232を介して入力される複数のバッファ回路233と、第1の信号配線232に沿って配置された部分を有する第2の信号配線234と、制御信号SBに基づいて、入力信号INを正相又は逆相で第2の信号配線234に選択的に供給するクロストーク制御回路235とを有している。複数のバッファ回路233の内の1つは、回路ブロック23から信号を出力するために用いられるが、他のバッファ回路233は、第1の信号配線232に容量を付加するためのものであり、省略することもできる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal circuit of a circuit block included in the circuit under test in FIG. The
クロストーク制御回路235は、図1に示す被調整回路のクロストーク制御回路153と同じ構成を有しており、信号Aと制御信号SBとの論理積を求めるAND回路235aと、信号Bと制御信号SBとを反転入力してこれらの論理積を求める反転入力のAND回路235bと、AND回路235aの出力信号とAND回路235bの出力信号との論理和を求めるOR回路235cとを含んでいる。
The
図3は、図1及び図2に示すクロストーク制御回路の動作を説明するための真理値表である。信号A及びBとしては、入力信号INが用いられる。図1に示すクロストーク制御回路153は、判定信号SAがハイレベル(1)であるときに、入力信号INを出力信号Xとして出力し、これを第2の信号配線152に供給する。これにより、第2の信号配線152から第1の信号配線151への同相クロストークが生じて、遅延補正回路13における信号の伝搬遅延時間が最小となる。
FIG. 3 is a truth table for explaining the operation of the crosstalk control circuit shown in FIGS. As the signals A and B, the input signal IN is used. The
また、クロストーク制御回路153は、判定信号SAがローレベル(0)であるときに、入力信号INを反転することにより、信号INバーを出力信号Xとして出力し、これを第2の信号配線152に供給する。これにより、第2の信号配線152から第1の信号配線151への逆相クロストークが生じて、遅延補正回路13における信号の伝搬遅延時間が最大となる。
Further, when the determination signal SA is at a low level (0), the
同様に、図2に示すクロストーク制御回路235は、制御信号SBがハイレベル(1)であるときに、入力信号INを出力信号Xとして出力し、これを第2の信号配線234に供給する。これにより、第2の信号配線234から第1の信号配線232への同相クロストークが生じて、回路ブロック23における信号の伝搬遅延時間が最小となる。
Similarly, the
また、クロストーク制御回路235は、制御信号SBがローレベル(0)であるときに、入力信号INを反転することにより、信号INバーを出力信号Xとして出力し、これを第2の信号配線234に供給する。これにより、第2の信号配線234から第1の信号配線232への逆相クロストークが生じて、回路ブロック23における信号の伝搬遅延時間が最大となる。
Further, the
一般に、D型フリップフロップにおいては、入力データが変化してからクロック信号の立ち上がりに同期して入力データをラッチするまでに必要となる時間(セットアップタイム)と、クロック信号の立ち上がりに同期して入力データをラッチした後に入力データを保持しなければならない時間(ホールドタイム)とが存在する。 In general, in D flip-flops, the time required to latch input data in synchronization with the rising edge of the clock signal after the input data changes (setup time), and input in synchronization with the rising edge of the clock signal There is a time (hold time) during which input data must be held after data is latched.
クロック信号の立ち上がり直後に入力データが変化する場合には、ホールドタイムを確保できずに、ホールドエラーが生じることになる。一方、クロック信号の立ち上がり直前に入力データが変化する場合には、セットアップタイムを確保できずに、セットアップエラーが生じることになる。従って、ホールドエラーが生じる場合には、入力データの遅延時間を大きくしてホールドタイムを確保し、セットアップエラーが生じる場合には、入力データの遅延時間を小さくしてセットアップタイムを確保すれば良い。 If the input data changes immediately after the rising edge of the clock signal, the hold time cannot be secured and a hold error occurs. On the other hand, if the input data changes immediately before the rising edge of the clock signal, the setup time cannot be secured and a setup error occurs. Therefore, when a hold error occurs, the delay time of the input data is increased to ensure the hold time, and when a setup error occurs, the delay time of the input data is decreased to ensure the setup time.
そこで、図1に示す判定回路30は、制御信号SBをハイレベル又はローレベルに変化させることにより、被測定回路20の回路ブロック23における信号の伝搬遅延時間を最大又は最小にしながら、フリップフロップ21のデータ入力端子Dに入力される入力信号の状態と、フリップフロップ22のデータ出力端子Qから出力される出力信号の状態との一致を検出することにより、いずれの条件においてエラーが増加するかを測定する。
Therefore, the determination circuit 30 shown in FIG. 1 changes the control signal SB to a high level or a low level, thereby maximizing or minimizing the signal propagation delay time in the
例えば、回路ブロック23における信号の伝搬遅延時間を最大にしたときにエラー(セットアップエラー)が増加する場合には、判定回路30が判定信号SAをハイレベルにして、保持回路40がこれを保持する。被調整回路10において、クロストーク制御回路153は、判定信号SAに基づいて、入力信号INを出力信号Xとして出力し、これを第2の信号配線152に供給する。これにより、第2の信号配線152から第1の信号配線151への同相クロストークが生じて、クリティカルパスにおける伝搬遅延時間が減少する。その結果、セットアップエラーを低減することができる。
For example, when the error (setup error) increases when the signal propagation delay time in the
一方、回路ブロック23における信号の伝搬遅延時間を最小にしたときにエラー(ホールドエラー)が増加する場合には、判定回路30は、判定信号SAをローレベルにして、保持回路40がこれを保持する。被調整回路10において、クロストーク制御回路153は、判定信号SAに基づいて、反転された入力信号INバーを出力信号Xとして出力し、これを第2の信号配線152に供給する。これにより、第2の信号配線152から第1の信号配線151への逆相クロストークが生じて、クリティカルパスにおける伝搬遅延時間が増加する。その結果、ホールドエラーを低減することができる。
On the other hand, when the error (hold error) increases when the signal propagation delay time in the
上記のようなエラーの測定は、例えば、半導体集積回路が組み込まれた装置の電源投入時に行うようにして、電源が投入されている間、保持回路40が判定信号SAを保持するようにしても良い。保持回路40としては、フリップフロップや揮発性のメモリ(RAM等)を用いることができる。 The error measurement as described above is performed, for example, when a device in which a semiconductor integrated circuit is incorporated is turned on, and the holding circuit 40 holds the determination signal SA while the power is turned on. good. As the holding circuit 40, a flip-flop or a volatile memory (RAM or the like) can be used.
あるいは、ウエハテストの段階でエラーの測定を行い、その結果得られた判定信号SAを、ヒューズや不揮発性メモリ(E2PROM等)によって実現される保持回路40に保持するようにしても良い。その場合には、被測定回路20及び判定回路30を被調整回路10と同一のチップ内に形成する必要はなく、例えば、被調整回路10と同一のウエハ内のスクライブ領域に形成しても良い。
Alternatively, an error may be measured at the wafer test stage, and the determination signal SA obtained as a result may be held in a holding circuit 40 realized by a fuse or a non-volatile memory (E 2 PROM or the like). In that case, the circuit under
次に、図1及び図4を参照しながら、本実施形態に係る半導体集積回路の動作について説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係る半導体集積回路の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS1において、判定回路30が、制御信号SBをハイレベル又はローレベルに変化させながら被測定回路20の回路ブロック23における同相又は逆相のクロストークが回路動作に及ぼす影響度を判定することにより、判定信号SAを生成する。次に、ステップS2において、保持回路40が判定信号SAを保持する。
Next, the operation of the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention.
First, in step S1, the determination circuit 30 determines the degree of influence of in-phase or reverse-phase crosstalk in the
ステップS3において、保持回路40によって保持されている判定信号SAが、被調整回路10の遅延補正回路15に入力される。これにより、ステップS4において、遅延補正回路15に含まれているクロストーク制御回路153が、第1の信号配線151に隣接する第2の信号配線152に供給すべき信号の極性を選択する。
In step S <b> 3, the determination signal SA held by the holding circuit 40 is input to the
回路ブロック23における伝搬遅延時間を最大にしたときに回路動作に及ぼす影響が大きい場合には、ステップS5において、クロストーク制御回路153が、第2の信号配線152に正相信号を供給して、クリティカルパスにおける伝搬遅延時間を減少させる。その結果、ステップS6において、遅延補正回路15以外で遅延の増加が発生した場合のタイミングエラーを抑制することができる。
If the influence on the circuit operation is large when the propagation delay time in the
一方、回路ブロック23における伝搬遅延時間を最小にしたときに回路動作に及ぼす影響が大きい場合には、ステップS7において、クロストーク制御回路153が、第2の信号配線152に逆相信号を供給して、クリティカルパスにおける伝搬遅延時間を増加させる。その結果、ステップS8において、遅延補正回路15以外で遅延の減少が発生した場合のタイミングエラーを抑制することができる。
On the other hand, if the influence on the circuit operation is large when the propagation delay time in the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本発明の第2の実施形態は、第1の実施形態の図1及び図2におけるクロストーク制御回路153及び235を変更したものであり、他の構成は第1の実施形態と同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment of the present invention is obtained by changing the
図5は、本発明の第2の実施形態において用いられるクロストーク制御回路を示す図である。クロストーク制御回路300は、2ビットの判定信号(又は制御信号)S1及びS2を入力し、出力端子を4つの状態にすることができる。
FIG. 5 is a diagram showing a crosstalk control circuit used in the second embodiment of the present invention. The
クロストーク制御回路300には、入力信号INが信号Aとして供給される。また、入力信号INは、クロストーク制御回路300において反転されて信号Bとなる。さらに、クロストーク制御回路300には、電源電位VDDが信号Cとして供給され、電源電位VSS(本実施形態においては接地電位とする)が信号Dとして供給される。
An input signal IN is supplied as a signal A to the
図6は、図5に示すクロストーク制御回路の動作を説明するための真理値表である。クロストーク制御回路300は、判定信号(S1,S2)が(0,0)であるときに、入力信号INを出力信号Xとして出力する。これを第1の信号配線に隣接する第2の信号配線に供給することにより、第2の信号配線から第1の信号配線への同相クロストークが生じて、第1の信号配線における信号の伝搬遅延時間が最小となる。
FIG. 6 is a truth table for explaining the operation of the crosstalk control circuit shown in FIG. The
一方、クロストーク制御回路300は、判定信号(S1,S2)が(0,1)であるときに、入力信号INを反転することにより、信号INバーを出力信号Xとして出力する。これを第1の信号配線に隣接する第2の信号配線に供給することにより、第2の信号配線から第1の信号配線への逆相クロストークが生じて、第1の信号配線における信号の伝搬遅延時間が最大となる。
On the other hand, the
また、クロストーク制御回路300は、判定信号(S1,S2)が(1,0)であるときに、ハイレベル(1)の信号を出力信号Xとして出力し、判定信号(S1,S2)が(1,1)であるときに、ローレベル(0)の信号を出力信号Xとして出力する。これにより、第1の信号配線に隣接する第2の信号配線が第1の信号配線のシールドとして働くようになり、第1の信号配線における信号の伝搬遅延時間は標準的なものとなる。なお、クロストーク制御回路300は、ハイレベル又はローレベルの信号を第2の信号配線に供給する替わりに、第2の信号配線をハイ・インピーダンス状態にしても良い。
The
本実施形態においては、制御信号を4通りに変化させながら信号の伝搬遅延時間を測定した結果に基づいて2ビットの判定信号を生成することにより、クリティカルパスにおける信号の伝搬遅延時間を4通りに調整することができる。 In this embodiment, by generating a 2-bit decision signal based on the result of measuring the signal propagation delay time while changing the control signal in four ways, the signal propagation delay time in the critical path is made four ways. Can be adjusted.
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本発明の第3の実施形態は、第1の実施形態の図1における被測定回路20及び判定回路30を変更したものであり、他の構成は第1の実施形態と同様である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment of the present invention is obtained by changing the circuit under
図7は、本発明の第3の実施形態に係る半導体集積回路の構成の一部を示すブロック図である。図7に示すように、被測定回路50は、クロック信号CKに同期して動作するフリップフロップ51及び52と、フリップフロップ51とフリップフロップ52との間に直列に接続されたM個の回路ブロック23とを含んでいる。また、被測定回路60は、クロック信号CKに同期して動作するフリップフロップ61及び62と、フリップフロップ61とフリップフロップ62との間に直列に接続されたM個の回路ブロック23とを含んでいる。ここで、Mは自然数であり、NはMよりも大きい整数である。このように被測定回路50と被測定回路60において回路ブロック23の数を変える理由は、それらの被測定回路で大きく異なる2種類の伝搬遅延時間の近傍において伝搬遅延時間を変化させることにより、それぞれの被測定回路におけるエラーの変化を測定するためである。
FIG. 7 is a block diagram showing a part of the configuration of a semiconductor integrated circuit according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the circuit under
被測定回路50において、フリップフロップ51のデータ出力端子Qから出力される信号は、M個の回路ブロック23を順に通過して、最後の回路ブロックからフリップフロップ52のデータ入力端子Dに供給される。同様に、被測定回路60において、フリップフロップ61のデータ出力端子Qから出力される信号は、N個の回路ブロック23を順に通過して、最後の回路ブロックからフリップフロップ62のデータ入力端子Dに供給される。また、回路ブロック23の動作を制御する制御信号SBが、判定回路70から各回路ブロック23に入力される。
In the circuit under
フリップフロップ51及び52はクロック信号CKに同期して入力データをラッチするので、クロック信号CKの立ち上がりに同期して反転する交番データをフリップフロップ51のデータ入力端子Dに入力すれば、フリップフロップ52のデータ出力端子Qから出力されるデータも、これと同じ波形になるはずである。同様に、フリップフロップ61及び62はクロック信号CKに同期して入力データをラッチするので、クロック信号CKの立ち上がりに同期して反転する交番データをフリップフロップ61のデータ入力端子Dに入力すれば、フリップフロップ62のデータ出力端子Qから出力されるデータも、これと同じ波形になるはずである。
Since the flip-
判定回路70は、フリップフロップ51のデータ入力端子Dに入力される信号とフリップフロップ52のデータ出力端子Qから出力される信号との一致を検出するためのエクスクルーシブOR回路71と、フリップフロップ61のデータ入力端子Dに入力される信号とフリップフロップ62のデータ出力端子Qから出力される信号との一致を検出するためのエクスクルーシブOR回路72と、エクスクルーシブOR回路71の出力信号とエクスクルーシブOR回路72の出力信号とを比較した結果に基づいて判定信号SAを出力する比較判定部73とを含んでいる。
The
ここで、被測定回路50は、フリップフロップ51とフリップフロップ52との間に接続される回路ブロック23の数が少なく伝搬遅延時間が小さいので、回路ブロック23における信号の伝搬遅延時間を最小にしたときに増加するホールドエラーの測定を行うのに適している。一方、被測定回路60は、フリップフロップ61とフリップフロップ62との間に接続される回路ブロック23の数が多く伝搬遅延時間が大きいので、回路ブロック23における信号の伝搬遅延時間を最大にしたときに増加するセットアップエラーの測定を行うのに適している。判定回路70は、それらの測定結果を比較することにより、ホールドエラーの方が発生し易い場合には、被調整回路10(図1参照)のクリティカルパスにおける伝搬遅延時間を増加させ、セットアップエラーの方が発生し易い場合には、被調整回路10のクリティカルパスにおける伝搬遅延時間を減少させる。
Here, since the circuit under
本発明は、一般的な半導体集積回路や、複数のセルを配置配線することにより設計されるゲートアレイやスタンダードセル等のASICにおいて利用することが可能である。 The present invention can be used in a general semiconductor integrated circuit or an ASIC such as a gate array or a standard cell designed by arranging and wiring a plurality of cells.
10 被調整回路、 11、14、21、22、51、52、61、62 フリップフロップ、 12 ロジック回路、 13 バッファ回路、 15 遅延補正回路、 20 被測定回路、 23 回路ブロック、 30、70 判定回路、 40 保持回路、 71、72 エクスクルーシブOR回路、 73 比較判定部、 151 第1の信号配線、 152 第2の信号配線、 153 クロストーク制御回路、 153a AND回路、 153b 反転入力のAND回路、 153c OR回路、 231、233 バッファ回路、 232 第1の信号配線、 234 第2の信号配線、 235 クロストーク制御回路、 235a AND回路、 235b 反転入力のAND回路、 235c OR回路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の回路の出力信号を次段の回路に供給する第1の信号配線と、
前記第1の信号配線に沿って配置された部分を有する第2の信号配線と、
判定信号に基づいて、前記第1の回路に入力される信号を正相又は逆相で前記第2の信号配線に選択的に供給する第2の回路と、
前記第2の回路に供給すべき判定信号を保持する保持手段と、
を具備する半導体集積回路。 A first circuit for buffering a signal input from the preceding circuit;
A first signal wiring for supplying an output signal of the first circuit to a circuit of a next stage;
A second signal wiring having a portion disposed along the first signal wiring;
A second circuit that selectively supplies a signal input to the first circuit to the second signal wiring in a normal phase or a reverse phase based on a determination signal;
Holding means for holding a determination signal to be supplied to the second circuit;
A semiconductor integrated circuit comprising:
前記第1の回路の出力信号を次段の回路に供給する第1の信号配線と、
前記第1の信号配線に沿って配置された部分を有する第2の信号配線と、
判定信号に基づいて、前記第1の回路に入力される信号を正相又は逆相で前記第2の信号配線に選択的に供給する第2の回路と、
データ入力端子に入力される信号をクロック信号に同期してラッチし、ラッチされた信号をデータ出力端子から出力する第1及び第2のフリップフロップと、
前記第1のフリップフロップのデータ出力端子と前記第2のフリップフロップのデータ入力端子との間に接続された少なくとも1つの回路ブロックであって、前記回路ブロックに入力される信号をバッファする第3の回路と、前記第3の回路の出力に接続された第3の信号配線と、前記第3の信号配線に沿って配置された部分を有する第4の信号配線と、制御信号に基づいて、前記回路ブロックに入力される信号を正相又は逆相で前記第4の信号配線に選択的に供給する第4の回路とを含む前記回路ブロックと、
前記第4の回路に供給すべき制御信号を生成し、前記第4の信号配線から前記第3の信号配線への正相又は逆相のクロストークが前記第2のフリップフロップの出力信号に及ぼす影響を測定することにより、前記第2の回路に供給すべき判定信号を生成する判定回路と、
を具備する半導体集積回路。 A first circuit for buffering a signal input from the preceding circuit;
A first signal wiring for supplying an output signal of the first circuit to a circuit of a next stage;
A second signal wiring having a portion disposed along the first signal wiring;
A second circuit that selectively supplies a signal input to the first circuit to the second signal wiring in a normal phase or a reverse phase based on a determination signal;
A first flip-flop that latches a signal input to the data input terminal in synchronization with the clock signal, and outputs the latched signal from the data output terminal;
At least one circuit block connected between the data output terminal of the first flip-flop and the data input terminal of the second flip-flop, and buffering a signal input to the circuit block; And a third signal wiring connected to the output of the third circuit, a fourth signal wiring having a portion arranged along the third signal wiring, and a control signal, The circuit block including a fourth circuit that selectively supplies a signal input to the circuit block to the fourth signal wiring in a normal phase or a reverse phase;
A control signal to be supplied to the fourth circuit is generated, and positive-phase or negative-phase crosstalk from the fourth signal wiring to the third signal wiring affects the output signal of the second flip-flop. A determination circuit that generates a determination signal to be supplied to the second circuit by measuring an influence; and
A semiconductor integrated circuit comprising:
前記第1の回路の出力信号を次段の回路に供給する第1の信号配線と、
前記第1の信号配線に沿って配置された部分を有する第2の信号配線と、
判定信号に基づいて、前記第1の回路に入力される信号を正相又は逆相で前記第2の信号配線に選択的に供給する第2の回路と、
データ入力端子に入力される信号をクロック信号に同期してラッチし、ラッチされた信号をデータ出力端子から出力する第1〜第4のフリップフロップと、
前記第1のフリップフロップのデータ出力端子と前記第2のフリップフロップのデータ入力端子との間に接続されたM個の回路ブロックであって(Mは自然数)、各回路ブロックが、前記回路ブロックに入力される信号をバッファする第3の回路と、前記第3の回路の出力に接続された第3の信号配線と、前記第3の信号配線に沿って配置された部分を有する第4の信号配線と、制御信号に基づいて、前記回路ブロックに入力される信号を正相又は逆相で前記第4の信号配線に選択的に供給する第4の回路とを含む、前記M個の回路ブロックと、
前記第3のフリップフロップのデータ出力端子と前記第4のフリップフロップのデータ入力端子との間に接続されたN個の回路ブロックであって(NはMよりも大きい整数)、各回路ブロックが、前記回路ブロックに入力される信号をバッファする第5の回路と、前記第5の回路の出力に接続された第5の信号配線と、前記第5の信号配線に沿って配置された部分を有する第6の信号配線と、制御信号に基づいて、前記回路ブロックに入力される信号を正相又は逆相で前記第6の信号配線に選択的に供給する第6の回路とを含む、前記N個の回路ブロックと、
前記第4及び第6の回路に供給すべき制御信号を生成し、前記第4の信号配線から前記第3の信号配線への正相又は逆相のクロストークが前記第2のフリップフロップの出力信号に及ぼす影響と、前記第6の信号配線から前記第5の信号配線への正相又は逆相のクロストークが前記第4のフリップフロップの出力信号に及ぼす影響とを測定することにより、前記第2の回路に供給すべき判定信号を生成する判定回路と、
を具備する半導体集積回路。 A first circuit for buffering a signal input from the preceding circuit;
A first signal wiring for supplying an output signal of the first circuit to a circuit of a next stage;
A second signal wiring having a portion disposed along the first signal wiring;
A second circuit that selectively supplies a signal input to the first circuit to the second signal wiring in a normal phase or a reverse phase based on a determination signal;
A first to a fourth flip-flop that latches a signal input to the data input terminal in synchronization with the clock signal and outputs the latched signal from the data output terminal;
M circuit blocks (M is a natural number) connected between the data output terminal of the first flip-flop and the data input terminal of the second flip-flop, and each circuit block is the circuit block. A third circuit for buffering a signal input to the first signal line; a third signal line connected to the output of the third circuit; and a fourth line having a portion disposed along the third signal line. The M circuits including a signal wiring and a fourth circuit that selectively supplies a signal input to the circuit block to the fourth signal wiring in a normal phase or a reverse phase based on a control signal. Block,
N circuit blocks connected between the data output terminal of the third flip-flop and the data input terminal of the fourth flip-flop (N is an integer greater than M), and each circuit block includes A fifth circuit for buffering a signal input to the circuit block; a fifth signal line connected to the output of the fifth circuit; and a portion disposed along the fifth signal line. A sixth circuit having a sixth signal wiring, and a sixth circuit that selectively supplies a signal input to the circuit block to the sixth signal wiring in a normal phase or a reverse phase based on a control signal, N circuit blocks;
A control signal to be supplied to the fourth and sixth circuits is generated, and a positive-phase or negative-phase crosstalk from the fourth signal wiring to the third signal wiring is output from the second flip-flop. Measuring the influence on the signal and the influence of the positive or negative phase crosstalk from the sixth signal wiring to the fifth signal wiring on the output signal of the fourth flip-flop, A determination circuit for generating a determination signal to be supplied to the second circuit;
A semiconductor integrated circuit comprising:
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JP2012516629A (en) * | 2009-01-27 | 2012-07-19 | アギア システムズ インコーポレーテッド | Critical path circuit for performance monitoring |
JP2014045508A (en) * | 2013-11-01 | 2014-03-13 | Agere Systems Inc | Critical-path circuit for performance monitoring |
-
2003
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