JP2006073696A - Semiconductor integrated circuit using standard cell and design method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スタンダードセルを用いて自動配置・配線して作成する半導体集積回路とその設計方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit created by automatic placement and wiring using standard cells and a design method thereof.
半導体装置内の半導体集積回路を設計するにあたり、一度に半導体集積回路の全体を構築するのではなく、スタンダードセルと呼ばれる機能ブロックを所定の規則をもとに複数組み合せることにより、半導体集積回路を構築する手法がとられることが多い。このようにスタンダードセルを複数組み合せる手法は、セルベース設計と呼ばれている。 When designing a semiconductor integrated circuit in a semiconductor device, the entire semiconductor integrated circuit is not constructed at once, but a plurality of functional blocks called standard cells are combined based on a predetermined rule. In many cases, a construction method is used. Such a method of combining a plurality of standard cells is called cell-based design.
セルベース設計においては、インバータ回路、AND回路、NAND回路をはじめとする基本ゲート回路の他に、フリップフロップ回路等の複雑な回路、さらに加算器などの比較的規模の大きいブロック回路など、様々な種類の回路がスタンダードセルとして準備され、必要に応じて用いられる。 In cell-based design, in addition to basic gate circuits such as inverter circuits, AND circuits, and NAND circuits, various circuits such as complex circuits such as flip-flop circuits and relatively large block circuits such as adders are used. Types of circuits are prepared as standard cells and used as needed.
セルベース設計のルールとしては、スタンダードセル同士をなるべく近くに隣接して配置できるように、スタンダードセル高さ、電源線太さ、入出力ピン位置などの統一が図られる。 As a rule of cell base design, standard cell height, power line thickness, input / output pin position, etc. are unified so that standard cells can be arranged as close as possible.
従来のスタンダードセルを用いたブロックレイアウト図について図11を参照しながら説明する。ブロック200はセル1Aとセル2Aによって構成されている。セル1Aとセル2Aはそれぞれ所定の機能(例えば、セル1AはAND回路、セル2Aはインバータ回路)を有する。図中の上側にはP型拡散領域114、115、116が、下側にはN型拡散領域117、118、119が配置されている。
A block layout diagram using a conventional standard cell will be described with reference to FIG. The
セル1Aとセル2Aの境界である113を挟んで両側にP型拡散領域114とP型拡散領域115が対向している。したがって、ゲート長や拡散領域の形状のばらつきをなくすために、セル境界113の上側にダミーゲート電極111が配置されている。
The P-
また、セル1Aとセル2Aの境界である113を挟んで両側にN型拡散領域117とN型拡散領域118が対向している。したがって、ゲート長や拡散領域の形状のばらつきをなくすために、下側にはダミーゲート電極112が配置されている。
Further, the N-
次に、従来のセルベース設計における設計手法について図12を参照しながら説明する。図12は、図11のようなブロックレイアウトを構成する場合に用いられる設計フローを示している。ステップ1では、スタンダードセルのレイアウト設計を行う。スタンダードセルはインバータ回路、AND回路、NAND回路といった基本ゲート回路の他に、フリップフロップ回路等の複雑な回路、さらに加算器などの比較的規模の大きいブロック回路等、様々な種類の回路について設計される。設計されたスタンダードセルはライブラリに格納される。 Next, a design method in the conventional cell-based design will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows a design flow used when a block layout as shown in FIG. 11 is configured. In step 1, a standard cell layout is designed. In addition to basic gate circuits such as inverter circuits, AND circuits, and NAND circuits, standard cells are designed for various types of circuits such as complex circuits such as flip-flop circuits and relatively large block circuits such as adders. The The designed standard cell is stored in the library.
ステップ2では、ステップ1で作成したスタンダードセルを格納したライブラリを使用してスタンダードセルの自動配置・配線を行う。具体的には、ライブラリ内のスタンダードセルを実現すべき回路機能に応じて配置し、配置されたスタンダードセルの間を配線する。上述の自動配置・配線は面積、クロックスキュー等を考慮して行われる。
In
なお、本願発明に関連する先行技術として、トランジスタの動作に寄与するゲート電極及びトランジスタの動作に寄与しないゲート電極を同一長さにし、また同一長さにそって同一のゲート間隔で配置し、ゲート電極の両端部を最も長い拡散領域以上設けることで、ゲートや拡散領域の仕上がり形状のばらつきをなくし、高速動作かつ低消費電力の半導体装置を実現する方法が提案されている(特許文献1参照)。 As a prior art related to the present invention, the gate electrode that contributes to the operation of the transistor and the gate electrode that does not contribute to the operation of the transistor have the same length, and are arranged at the same gate interval along the same length. A method has been proposed in which the end portions of the electrodes are provided longer than the longest diffusion region, thereby eliminating variations in the finished shape of the gate and diffusion region, and realizing a semiconductor device with high speed operation and low power consumption (see Patent Document 1). .
また、スタンダードセル内に電源容量を構成するトランジスタを配置することで、電源ノイズ抑制効果が得られる半導体装置の実現方法が提案されている(特許文献2参照)。 In addition, there has been proposed a method for realizing a semiconductor device in which a power source noise suppressing effect can be obtained by disposing a transistor constituting a power source capacitor in a standard cell (see Patent Document 2).
また、スタンダードセルとして容量セルを設け、自動配置することにより、電源ノイズを抑制する設計方法が提案されている(特許文献3参照)。
近年、プロセスの微細化に伴って、電源配線上に生じる配線抵抗と電流の積による電圧降下は大きくなる一方である。電圧降下が大きくなるとブロックの電源電圧が下がり、電源ノイズの影響を受けやすくなる。最悪の場合には、誤動作が生じることもあり得る。 In recent years, with the miniaturization of the process, the voltage drop due to the product of the wiring resistance and current generated on the power supply wiring is increasing. When the voltage drop increases, the power supply voltage of the block decreases, and it is easily affected by power supply noise. In the worst case, a malfunction may occur.
これを解決するために、特許文献2はスタンダードセル中に容量を構成しており、特許文献3はスタンダードセルとして容量セルを設けている。しかしながら、特許文献2においては、スタンダードセル内に容量をあえて設けるためにスタンダードセルの面積が増加する。また、特許文献3においては、各々のセル内には容量を設けていないが、容量セル自体を配置することになるので半導体集積回路としては結果的に面積が増加する。
In order to solve this,
また、上述した従来の構成においては、トランジスタが隣接しないところにゲート電極を配置することで、トランジスタのゲート長や拡散領域の形状ばらつきを抑制してはいるが、ダミーゲート電極はその他に何らかの機能を果たしているわけではなく、面積としては無駄に使われているという課題があった。 In addition, in the conventional configuration described above, the gate electrode is disposed where the transistor is not adjacent, thereby suppressing variations in the gate length of the transistor and the shape of the diffusion region. However, the dummy gate electrode has other functions. However, there was a problem that the area was wasted.
本発明は、上記課題を解決するために、スタンダードセルを用いた半導体集積回路設計において、ダミーゲート電極を有効活用しつつ面積が増加しないように電源ノイズを効果的に抑制し、電源安定化の実現が可能な半導体集積回路を提供することを目的とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a semiconductor integrated circuit design using standard cells, which effectively suppresses power supply noise so as not to increase the area while effectively using dummy gate electrodes, and stabilizes power supply. An object is to provide a semiconductor integrated circuit that can be realized.
上記課題を解決するために、本願発明の半導体集積回路は、各々が所定の論理を実現する第1のスタンダードセルと第2のスタンダードセルを備える半導体集積回路であって、前記第1のスタンダードセルと前記第2のスタンダードセルとの境界に1または複数のゲート電極が配置され、かつ前記1または複数のゲート電極のうち少なくとも一のゲート電極を用いて電源容量となるトランジスタが形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a semiconductor integrated circuit according to the present invention is a semiconductor integrated circuit including a first standard cell and a second standard cell, each of which realizes a predetermined logic, and the first standard cell. 1 or a plurality of gate electrodes are arranged at the boundary between the first standard cell and the second standard cell, and at least one of the one or more gate electrodes is used to form a transistor serving as a power source capacity. It is characterized by.
また、本願発明の半導体集積回路の設計方法は、同一の論理を実現し、端面に1または複数のダミーゲート電極を有する第1のスタンダードセルと第3のスタンダードセルを含む複数のスタンダードセルを用いて行われる半導体集積回路の設計方法であって、前記第1のスタンダードセルが有するダミーゲート電極のうち少なくとも1つのダミーゲート電極は電位固定され、かつ下側に電位固定された拡散領域を備えており、前記第3のスタンダードセルが有するダミーゲート電極はいずれも電位固定されておらず、前記第3のスタンダードセルを含む複数のスタンダードセルを配置するステップと、前記複数のスタンダードセルが配置された結果、前記第3のスタンダードセルが端面に有する1または複数のダミーゲート電極のうち、(1)両側が電位固定された拡散領域となったもの、(2)両側の一方が電位固定された拡散領域であり他方が空き領域となったもの、(3)両側が空き領域となったもの、があるか否かを検出するステップと、(1)〜(3)のいずれか1つが検出された場合に、前記第3のスタンダードセルを前記第1のスタンダードセルに置換することによって、電源容量を構成するステップを備えている。 Also, the semiconductor integrated circuit design method of the present invention uses a plurality of standard cells including the first standard cell and the third standard cell which realize the same logic and have one or more dummy gate electrodes on the end face. A method of designing a semiconductor integrated circuit, wherein at least one dummy gate electrode among the dummy gate electrodes of the first standard cell has a potential fixed and a diffusion region having a potential fixed below. In addition, none of the dummy gate electrodes of the third standard cell is fixed in potential, a step of arranging a plurality of standard cells including the third standard cell, and the plurality of standard cells are arranged. As a result, among the one or more dummy gate electrodes that the third standard cell has on the end face, (1) both Is a diffusion region with a fixed potential, (2) one of both sides is a diffusion region with a fixed potential and the other is an empty region, and (3) there is an empty region on both sides A power supply capacity is formed by replacing the third standard cell with the first standard cell when any one of (1) to (3) is detected. Steps to do.
本発明に基づいた半導体集積回路によれば、セルベース設計において、スタンダードセルの接する面をまたがって電源容量を構成するトランジスタを配置することによって面積を増やすことなく電源ノイズを抑制することができる。 According to the semiconductor integrated circuit based on the present invention, in the cell-based design, it is possible to suppress power supply noise without increasing the area by arranging the transistors constituting the power supply capacity across the contact surface of the standard cell.
また、本発明に基づいた半導体集積回路の設計方法によれば、セルを置き換えることで、容易に設計でき、かつ面積を増やすことなく電源容量を構成するトランジスタを配置でき、電源ノイズを抑制できる。 In addition, according to the semiconductor integrated circuit design method based on the present invention, it is possible to easily design by replacing the cells, and to arrange the transistors constituting the power source capacity without increasing the area, and to suppress the power source noise.
(実施の形態1)
以下、本発明の第1の実施の形態の半導体集積回路について、図面を参照しながら説明する。以下の図面において、黒塗りの四角はコンタクトを示している。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, black squares indicate contacts.
図1は本発明の実施の形態1において用いられるスタンダードセル1Aの構成を示した図であり、AND回路に相当する。図1において、ゲート電極1、2はそれぞれ入力端子in1、in2に対応している。すなわち、図1のスタンダードセル1Aはin1、in2が共にHのとき、Hを出力する回路である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a standard cell 1A used in Embodiment 1 of the present invention, and corresponds to an AND circuit. In FIG. 1,
ゲート電極1〜3とP型拡散領域10、12によってPchトランジスタ14、15、16が構成されており、ゲート電極1〜3とN型拡散領域11、13によってNchトランジスタ17、18、19が構成されている。なお、スタンダードセルの領域を示すものとしてセル枠20を点線で示している。
Gate electrodes 1 to 3 and P-
Pchトランジスタ15、16の間にはトランジスタが存在しないため、ゲート電極2とゲート電極3の間の距離はゲート電極1とゲート電極2の間の距離より長くなっている。したがって、ゲート長や拡散領域の形状ばらつきをなくすために、ダミーゲート電極8を配置している。同様に、Nchトランジスタ18、19の間にダミーゲート電極9を配置している。
Since there is no transistor between the
また、Pchトランジスタ14のソース領域、Pchトランジスタ16のソース領域、Nchトランジスタ17のソース領域、Nchトランジスタ19のソース領域はそれぞれ、スタンダードセルの端となっている。このため、スタンダードセル1Aを配置すると、隣に配置されたスタンダードセルと拡散領域が対向する。したがって、ゲート長や拡散領域の形状ばらつきをなくすためにダミーゲート電極4、5、6、7を配置する。
Further, the source region of the
図2は本発明の実施の形態1において用いられる別のスタンダードセル2Aの構成を示した図であり、インバータ回路に相当する。図2において、ゲート電極23とP型拡散領域21によってPchトランジスタが構成されており、ゲート電極23とN型拡散領域22によってNchトランジスタが構成されている。ここで、スタンダードセル2Aを配置すると、P型拡散領域21とN型拡散領域22が、図面右側に隣接して配置されたスタンダードセルの拡散領域と対向する。したがって、拡散領域の形状がばらつくことがないように、ダミーゲート電極24、25が設けられている。また、左側についても同様にダミーゲート電極が設けられている。なお、スタンダードセルの領域を示すものとしてセル枠26を点線で示す。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of another standard cell 2A used in Embodiment 1 of the present invention, and corresponds to an inverter circuit. In FIG. 2, the
本実施の形態においては、スタンダードセル1A、2Aに加えて、図3と図4のスタンダードセルをもライブラリに備えている。図3は、スタンダードセル1Aと同一の論理(AND回路)を実現するスタンダードセル1Bであり、大部分の構成はスタンダードセル1Aと同様であるが、スタンダードセル1Aにおいてはダミーゲート電極であった、セルの境界に配置されたゲート電極27を用いて電源容量となるトランジスタ28を形成している点でスタンダードセル1Aと異なっている。具体的には、境界に配置された電極27をVDDに電位固定している点でスタンダードセル1Aと異なっている。これによって、左側に隣接するセルにおいて拡散領域11と対向する拡散領域が電位固定されている場合には、ソースとドレインをVSSに、ゲートをVDDに電位固定したトランジスタ28が形成され、電源容量として利用することができる。
In this embodiment, in addition to the standard cells 1A and 2A, the standard cells of FIGS. 3 and 4 are also provided in the library. FIG. 3 shows a standard cell 1B that realizes the same logic (AND circuit) as the standard cell 1A. Most of the configuration is the same as that of the standard cell 1A, but the standard cell 1A is a dummy gate electrode. It differs from the standard cell 1A in that a
また、図4は、スタンダードセル2Aと同一の論理(インバータ回路)を実現するスタンダードセル2Bであり、大部分の構成はスタンダードセル2Aと同様であるが、セルの境界に配置されたゲート電極29を利用して電源容量となるトランジスタ30を形成している点でスタンダードセル2Aと異なっている。具体的には、境界に配置されたゲート電極29をVSSに電位固定している点でスタンダードセル2Aと異なっている。これによって、右側に隣接するセルにおいて拡散領域21と対向する拡散領域が電位固定されている場合には、ソースとドレインをVSSに、ゲートをVDDに電位固定したトランジスタ30が形成され、電源容量として利用することができる。
FIG. 4 shows a standard cell 2B that realizes the same logic (inverter circuit) as the standard cell 2A. Most of the configurations are the same as those of the standard cell 2A, but the
図5は、スタンダードセル1A、2A、1B、2Bを用いて設計された本発明のブロックレイアウトを示す図である。なお、図5に示されたブロック100は、図11に示した従来例のブロック200に相当する機能を有する。図1〜図4で説明した構成要素については同一の符号を付して、説明を省略する。
FIG. 5 is a diagram showing a block layout of the present invention designed using the standard cells 1A, 2A, 1B, and 2B. The
上述したように、図11に示されるような従来の構成の半導体集積回路では、セル1Aとセル2Aの接する面113をまたがってダミーゲート電極111、112が設けられているが、有効活用できていない。そこで、本実施の形態1において作成されるブロックでは、図5に示すように、セル1Bとセル2Bが接する面31の上部両側のP型拡散領域21、10が電位固定されており、下部両側のN型拡散領域22、11が電位固定されているので、境界に配置されたゲート電極27、29を用いて、電位固定されたトランジスタ28、30を形成している。具体的には、セルの境界に配置され、かつ両側の拡散領域がVSSに電位固定されたゲート電極27をVDDに電位固定している。また、セルの境界に配置され、かつ両側の拡散領域がVDDに電位固定されたゲート電極29をVSSに電位固定している。なお、このブロックレイアウトは、スタンダードセル1Bとスタンダードセル2Bを配置したブロックレイアウトとなっている。
As described above, in the semiconductor integrated circuit having the conventional configuration as shown in FIG. 11, the
ここで、図11で示されるスタンダードセル1A、2Aを配置したブロックレイアウトと、図5で示されるスタンダードセル1B、2Bを配置したブロックレイアウトとは、面積・論理が同一であり、電源容量となるトランジスタが構成されている点のみが異なることになる。したがって、ブロック面積を増やすことなく電源ノイズを抑制することができる。 Here, the block layout in which the standard cells 1A and 2A shown in FIG. 11 are arranged and the block layout in which the standard cells 1B and 2B shown in FIG. 5 are arranged have the same area and logic, and become the power supply capacity. The only difference is that the transistors are configured. Therefore, power supply noise can be suppressed without increasing the block area.
次にスタンダードセル1A、2A、1B、2Bを用いて、図5のようなブロックを設計するレイアウト設計方法について図面を参照しながら説明する。図6は本実施の形態におけるブロックレイアウトの設計フローを示した図である。 Next, a layout design method for designing a block as shown in FIG. 5 using the standard cells 1A, 2A, 1B, and 2B will be described with reference to the drawings. FIG. 6 shows a block layout design flow in the present embodiment.
ステップ1はスタンダードセル自体の設計工程である。ステップ1においてスタンダードセル1A、2Aのような従来と同様のレイアウトのスタンダードセルに加え、スタンダードセル1B、2Bに代表されるような、境界に配置されたゲート電極を電位固定して電源容量となるトランジスタを構成したスタンダードセルも設計する。本実施の形態においては、これら2つのタイプのスタンダードセルの双方を用いてブロックレイアウトが行われることになる。 Step 1 is a design process for the standard cell itself. In step 1, in addition to the standard cells having the same layout as the conventional cells such as the standard cells 1A and 2A, the gate electrode arranged at the boundary, as represented by the standard cells 1B and 2B, is fixed in potential and becomes the power source capacity. We also design standard cells that make up transistors. In the present embodiment, block layout is performed using both of these two types of standard cells.
ステップ2では、スタンダードセル1A、2Aに代表される従来のレイアウトのスタンダードセルを用いて、スタンダードセルの配置が行われる。これはレイアウトをしてみないと、隣接する2つのセルにおいて電位固定された拡散領域が対向するか否かが分からないからである。その結果、図11に示されるようなブロックレイアウトが形成される。このブロックレイアウトでは、スタンダードセル1Aとスタンダードセル2Aの接する面113をまたがってダミーゲート電極111、112が設けられているが、有効活用できていない。
In
次にステップ3において、ステップ2で配置したスタンダードセルが接する面の両側で、電位固定された拡散領域が対向しているかを認識する。電位固定された拡散領域が対向していると認識された場合には、ステップ4において、スタンダードセル1B、2Bに示される、セルの境界に配置されたゲート電極を電位固定して電源容量を構成したスタンダードセルへと置き換えられる。置き換えた結果、図5のようなブロックレイアウトが完成する。
Next, in
このように、スタンダードセルの接する面をまたがるダミーゲート電極の両側で電位固定された拡散領域が対向していることを認識し、境界に配置されたゲート電極が電位固定されている同論理のスタンダードセルに置き換えることによって、ブロック面積を増やすことなくブロックレイアウト設計を容易に行うことができ、電源ノイズを抑制することができる。 In this way, it is recognized that the diffusion regions whose potentials are fixed on both sides of the dummy gate electrode across the contact surface of the standard cell are facing each other, and the standard of the same logic in which the gate electrode arranged at the boundary is fixed in potential. By replacing the cells, the block layout design can be easily performed without increasing the block area, and the power supply noise can be suppressed.
以上のように本実施の形態によると、スタンダードセルの接する面をまたがるゲート電極を電位固定し、電源容量を構成するトランジスタとして有効活用することができ、ブロック面積を増やすことなく電源ノイズを抑制することができる。また、ブロック面積を増やすことなく電源ノイズを抑制した半導体集積装置を容易に設計することができる。 As described above, according to the present embodiment, the potential of the gate electrode across the contact surface of the standard cell can be fixed and effectively used as a transistor constituting the power supply capacity, and power supply noise is suppressed without increasing the block area. be able to. In addition, it is possible to easily design a semiconductor integrated device in which power supply noise is suppressed without increasing the block area.
また、本実施の形態では、Pchトランジスタ形成領域、Nchトランジスタ形成領域の両方の境界に配置されたゲート電極を用いて電源容量となるトランジスタを形成する構成としたが、片方のみを用いて電源容量となるトランジスタを形成する構成でもかまわない。例えば、P型拡散領域、N型拡散領域のいずれか一方においてのみ電位固定された拡散領域が対向している場合等は、いずれか一方の境界に配置されたゲート電極のみを用いて電源容量となるトランジスタを形成する。 In this embodiment, a transistor serving as a power supply capacitor is formed using the gate electrode arranged at the boundary between both the Pch transistor formation region and the Nch transistor formation region. However, only one of the power supply capacitors is used. It is also possible to use a configuration in which a transistor is formed. For example, when the diffusion regions whose potentials are fixed only in one of the P-type diffusion region and the N-type diffusion region are opposed to each other, only the gate electrode arranged on either one of the boundaries is used. To form a transistor.
(実施の形態2)
以下、本発明の第2の実施の形態の半導体集積回路について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第2の実施形態においては、実施の形態1と同様のスタンダードセルをライブラリに備えている。詳細については第1の実施形態で説明しているので省略する。さらに第2の実施形態においては図7と図8のライブラリセルを備えている。 In the second embodiment, a standard cell similar to that of the first embodiment is provided in the library. Details are described in the first embodiment, and thus will be omitted. Furthermore, in the second embodiment, the library cell shown in FIGS. 7 and 8 is provided.
図7は第2の実施形態において用いられるスタンダードセルの一例であるスタンダードセル3Aを示している。スタンダードセル3Aにおいては、右側のスタンダードセルと接する面50の、Pchトランジスタ形成領域である上側が空き領域となっており、下側のN型拡散領域51はVSSに電位固定されている。そして、拡散領域の形状がばらつくことのないようにセル内部にダミーゲート電極53が設けられ、右端のセル境界の上側にダミーゲート電極52が、下側にダミーゲート電極54が設けられている。
FIG. 7 shows a standard cell 3A which is an example of a standard cell used in the second embodiment. In the standard cell 3A, the upper side, which is the Pch transistor formation region, of the
図8は第2の実施形態において用いられるスタンダードセルの一例であるスタンダードセル3Cを示している。スタンダードセル3Cはスタンダードセル3Aと同一の論理を構成するものであり、大部分の構成はスタンダードセル3Aと同様である。しかしながら、セルの境界に配置されたゲート電極55を用いて電源容量を構成している点でスタンダードセル3Aと異なっている。具体的には、セルの境界に配置されたゲート電極55をVSSに電位固定し、VDDに電位固定されたP型拡散領域56を挿入している。これによって、右側に隣接するセルにおいて挿入された拡散領域56と対向する拡散領域がVDDに電位固定されている場合には、ソースとドレインをVDDに、ゲートをVSSに電位固定したトランジスタ57が形成され、電源容量として利用することができる。
FIG. 8 shows a standard cell 3C which is an example of a standard cell used in the second embodiment. The standard cell 3C constitutes the same logic as the standard cell 3A, and most of the configuration is the same as that of the standard cell 3A. However, it differs from the standard cell 3A in that the power source capacitance is configured by using the
図9は、スタンダードセル1A、1B、3A、3Cを用いて設計された本発明のブロックレイアウトを示す図である。すでに説明した構成要素については同一の符号を付して、説明を省略する。 FIG. 9 is a diagram showing a block layout of the present invention designed using standard cells 1A, 1B, 3A, and 3C. The components already described are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施の形態2において作成されるブロックでは、図9に示すように、スタンダードセル1Bとスタンダードセル3Cが接する面の上部両側のP型拡散領域56、10がVDDに電位固定されており、下部両側のN型拡散領域51、11がVSSに電位固定されており、スタンダードセル3Aにおいてはダミーゲート電極であった、セルの境界に配置されたゲート電極55、27を用いて、電位固定されたトランジスタ57、28を形成する。具体的には、両側の拡散領域がVDDに電位固定されたゲート電極55をVSSに電位固定している。また、両側の拡散領域がVSSに電位固定されたゲート電極27をVDDに電位固定している。なお、このブロックレイアウトは、図3で示されるスタンダードセル1Bと図8で示されるスタンダードセル3Cを配置したブロックレイアウトとなっている。
In the block created in the second embodiment, as shown in FIG. 9, the P-
ここで、スタンダードセル1A、3Aを配置したブロックレイアウトである図10とスタンダードセル1B、3Cを配置したブロックレイアウトである図9を比較すると、面積・論理が同一であり、電源容量となるトランジスタが構成されている点のみが異なることになる。したがって、ブロック面積を増やすことなく電源ノイズを抑制することができる。 Here, comparing FIG. 10 which is a block layout in which the standard cells 1A and 3A are arranged and FIG. 9 which is a block layout in which the standard cells 1B and 3C are arranged, the transistors having the same area and logic and the power source capacity are obtained. Only the points that are configured are different. Therefore, power supply noise can be suppressed without increasing the block area.
次にスタンダードセル1A、1B、3A、3Cを用いて、図9のようなブロックを設計するレイアウト設計方法について図面を参照しながら説明する。ここで、レイアウト設計方法のフロー図は実施の形態1のフロー図である図6と同一であるので、同じ図面を用いる。しかしながら、実施の形態2では各ステップの詳細が実施の形態1と異なっている。 Next, a layout design method for designing a block as shown in FIG. 9 using the standard cells 1A, 1B, 3A, and 3C will be described with reference to the drawings. Here, the flowchart of the layout design method is the same as FIG. 6 which is the flowchart of the first embodiment, and therefore the same drawing is used. However, in the second embodiment, the details of each step are different from those in the first embodiment.
ステップ1はスタンダードセル自体の設計工程である。ステップ1においてスタンダードセル1A、3Aに代表される従来と同様のレイアウトのスタンダードセルに加え、スタンダードセル1B、3Cに代表される境界に配置されたゲート電極を電位固定したスタンダードセルも設計する。本実施の形態においては、これら2つのタイプのスタンダードセルの双方を用いてブロックレイアウトが行われることになる。 Step 1 is a design process for the standard cell itself. In step 1, in addition to the standard cells having the same layout as the conventional one represented by the standard cells 1A and 3A, a standard cell in which the potential of the gate electrode arranged at the boundary represented by the standard cells 1B and 3C is fixed is designed. In the present embodiment, block layout is performed using both of these two types of standard cells.
ステップ2では、スタンダードセル1A、3Aに代表されるレイアウトのスタンダードセルを用いて、スタンダードセルの配置が行われる。これはレイアウトをしてみないと、隣接する2つのセルにおいて電位固定された拡散領域が対向するか否か、あるいは一方にある電位固定された拡散領域が他方にある空き領域と対向するか否かが分からないからである。その結果、図10に示されるブロックレイアウトが形成される。このブロックレイアウトではセル境界に配置されたダミーゲート電極が有効活用されていない。
In
次にステップ3において、ステップ2で配置したスタンダードセルが接する面の両側で、電位固定された2つの拡散領域あるいは電位固定された拡散領域と空き領域とが対向しているかを認識する。電位固定された拡散領域と空き領域が対向していると認識された場合には、空き領域を有するスタンダードセル3Aを、空き領域に電位固定された拡散領域を挿入し、境界に配置されたゲート電極を電位固定したスタンダードセル3Cへと置き換える。本例においては、セル境界の下側においては電位固定された拡散領域が対向しているため、実施の形態1の手法を用いて、他方のスタンダードセル1Aも境界に配置されたゲート電極を電位固定したスタンダードセル1Bへと置き換えられている。置き換えた結果、図9のようなブロックレイアウトが完成する。
Next, in
このように、スタンダードセルの接する面をまたがるダミーゲート電極の両側で、電位固定された拡散領域と空き領域が対向している場合、空き領域に電位固定された拡散領域を挿入し、境界に配置されたゲート電極を電位固定した同論理のスタンダードセルに置き換えることによって、ブロック面積を増やすことなくブロックレイアウト設計を容易に行うことができ、電源ノイズを抑制することができる。 In this way, when the potential-fixed diffusion region and the vacant region are opposed to each other on both sides of the dummy gate electrode across the contact surface of the standard cell, the potential-fixed diffusion region is inserted into the vacant region and arranged at the boundary. By replacing the formed gate electrode with a standard cell of the same logic whose potential is fixed, the block layout design can be easily performed without increasing the block area, and power supply noise can be suppressed.
また、実施の形態2は、実施の形態1と組み合わせた形式で説明したが、Pchトランジスタ形成領域、Nchトランジスタ形成領域の一方のセル境界で対向する拡散領域が電位固定されている場合に、スタンダードセルの置換を行う必要は必ずしもない。 Further, although the second embodiment has been described in a form combined with the first embodiment, the standard is used when the diffusion region facing at one cell boundary of the Pch transistor formation region and the Nch transistor formation region is fixed in potential. It is not always necessary to perform cell replacement.
また、実施の形態2では一方が空き領域で他方が電位固定された拡散領域である場合を説明したが、両側が空き領域の場合でも、同様に電源容量となるトランジスタを形成することができる。 In the second embodiment, the case where one is a vacant region and the other is a diffusion region whose potential is fixed is described. However, even when both sides are vacant regions, a transistor serving as a power source capacitor can be formed similarly.
なお、本発明は、対象となるスタンダードセルの論理(インバータ回路、AND回路、NOR回路)によらず適用可能であることは言うまでもない。 Needless to say, the present invention is applicable regardless of the logic (inverter circuit, AND circuit, NOR circuit) of the target standard cell.
本発明は、半導体集積回路に関し、スタンダードセルを用いたLSI設計における半導体集積回路のレイアウト構造とその設計方法に有用である。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and is useful for a layout structure of a semiconductor integrated circuit in an LSI design using standard cells and a design method thereof.
1、2、3、23 ゲート電極
4、5、6、7、8、9、24、25、52、54 ダミーゲート電極
10、12、21、56 P型拡散領域
11、13、22、51 N型拡散領域
14、15、16、30、57 Pchトランジスタ
17、18、19、28 Nchトランジスタ
20、26、31、50 セル枠
27、29、55 電源容量となるトランジスタのゲート電極
1, 2, 3, 23
Claims (8)
前記第1のスタンダードセルと前記第2のスタンダードセルとの境界に1または複数のゲート電極が配置され、かつ前記1または複数のゲート電極のうち少なくとも一のゲート電極を用いて電源容量となるトランジスタが形成されていることを特徴とする半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit comprising a first standard cell and a second standard cell, each of which realizes a predetermined logic,
A transistor in which one or a plurality of gate electrodes are arranged at a boundary between the first standard cell and the second standard cell, and which serves as a power source capacity using at least one of the one or more gate electrodes. A semiconductor integrated circuit, wherein:
前記第3のスタンダードセルが他のスタンダードセルと隣接する境界に配置されたゲート電極はトランジスタの作成に寄与しないことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。 A third standard cell that realizes the same logic as the first standard cell;
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the gate electrode arranged at the boundary where the third standard cell is adjacent to another standard cell does not contribute to the formation of a transistor.
前記第1のスタンダードセルが有するダミーゲート電極のうち少なくとも1つのダミーゲート電極は電位固定され、かつ下側に電位固定された拡散領域を備えており、前記第3のスタンダードセルが有するダミーゲート電極はいずれも電位固定されておらず、
前記第3のスタンダードセルを含む複数のスタンダードセルを配置するステップと、
前記複数のスタンダードセルが配置された結果、前記第3のスタンダードセルが端面に有する1または複数のダミーゲート電極のうち、両側が電位固定された拡散領域となったものがあるか否かを検出するステップと、
電位固定された拡散領域となったものがあると検出された場合に、前記第3のスタンダードセルを前記第1のスタンダードセルに置換することによって、電源容量を構成するステップとを備える半導体集積回路の設計方法。 A method for designing a semiconductor integrated circuit that uses a plurality of standard cells including a first standard cell and a third standard cell that realize the same logic and have one or more dummy gate electrodes on an end face,
Among the dummy gate electrodes of the first standard cell, at least one dummy gate electrode is fixed in potential, and has a diffusion region in which the potential is fixed below, and the dummy gate electrode of the third standard cell has None of these are fixed at potential,
Disposing a plurality of standard cells including the third standard cell;
As a result of the arrangement of the plurality of standard cells, it is detected whether one or a plurality of dummy gate electrodes provided on the end face of the third standard cell has a diffusion region in which both sides are fixed in potential. And steps to
A semiconductor integrated circuit comprising a step of configuring a power supply capacitor by replacing the third standard cell with the first standard cell when it is detected that there is a diffusion region whose potential is fixed. Design method.
前記第1のスタンダードセルが有するダミーゲート電極のうち少なくとも1つのダミーゲート電極は電位固定され、かつ下側に電位固定された拡散領域を備えており、前記第3のスタンダードセルが有するダミーゲート電極はいずれも電位固定されておらず、
前記第3のスタンダードセルを含む複数のスタンダードセルを配置するステップと、
前記複数のスタンダードセルが配置された結果、前記第3のスタンダードセルが端面に有する1または複数のダミーゲート電極のうち、両側の一方が電位固定された拡散領域であり他方が空き領域となったものがあるか否かを検出するステップと、
電位固定された拡散領域となったものがあると検出された場合に、前記第3のスタンダードセルを前記第1のスタンダードセルに置換することによって、電源容量を構成するステップとを備える半導体集積回路の設計方法。 A method for designing a semiconductor integrated circuit that uses a plurality of standard cells including a first standard cell and a third standard cell that realize the same logic and have one or more dummy gate electrodes on an end face,
Among the dummy gate electrodes of the first standard cell, at least one dummy gate electrode is fixed in potential, and has a diffusion region in which the potential is fixed below, and the dummy gate electrode of the third standard cell has None of these are fixed at potential,
Disposing a plurality of standard cells including the third standard cell;
As a result of the arrangement of the plurality of standard cells, one or both of the dummy gate electrodes of the third standard cell on the end face is a diffusion region in which one side is fixed in potential and the other is a free region. Detecting whether there is something,
A semiconductor integrated circuit comprising a step of configuring a power supply capacitor by replacing the third standard cell with the first standard cell when it is detected that there is a diffusion region whose potential is fixed. Design method.
前記第1のスタンダードセルが有するダミーゲート電極のうち少なくとも1つのダミーゲート電極は電位固定され、かつ下側に電位固定された拡散領域を備えており、前記第3のスタンダードセルが有するダミーゲート電極はいずれも電位固定されておらず、
前記第3のスタンダードセルを含む複数のスタンダードセルを配置するステップと、
前記複数のスタンダードセルが配置された結果、前記第3のスタンダードセルが端面に有する1または複数のダミーゲート電極のうち、両側が空き領域となったものがあるか否かを検出するステップと、
電位固定された拡散領域となったものがあると検出された場合に、前記第3のスタンダードセルを前記第1のスタンダードセルに置換することによって、電源容量を構成するステップとを備える半導体集積回路の設計方法。 A method for designing a semiconductor integrated circuit that uses a plurality of standard cells including a first standard cell and a third standard cell that realize the same logic and have one or more dummy gate electrodes on an end face,
Among the dummy gate electrodes of the first standard cell, at least one dummy gate electrode is fixed in potential, and has a diffusion region in which the potential is fixed below, and the dummy gate electrode of the third standard cell has None of these are fixed at potential,
Disposing a plurality of standard cells including the third standard cell;
Detecting whether or not one or more dummy gate electrodes provided on the end face of the third standard cell have vacant areas on both sides as a result of the arrangement of the plurality of standard cells;
A semiconductor integrated circuit comprising a step of configuring a power supply capacitor by replacing the third standard cell with the first standard cell when it is detected that there is a diffusion region whose potential is fixed. Design method.
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