JP2006173542A - Automatic design method of semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路の自動設計方法に関し、特に、複数の配線層が積層されて成る半導体集積回路のマクロ化されたブロックの自動設計方法に関するものである。 The present invention relates to an automatic design method for a semiconductor integrated circuit, and more particularly to an automatic design method for a macro block of a semiconductor integrated circuit in which a plurality of wiring layers are stacked.
近年、携帯電話やデジタルカメラ等の小型化や多機能化により、それらに搭載される半導体集積回路の高集積化及び多層化が進んでいる。そのような半導体集積回路として、同一の半導体チップ上に複数の機能ブロックを有したシステムLSI(System Large Scale Integration)が知られている。 In recent years, with the miniaturization and multifunctionalization of mobile phones and digital cameras, semiconductor integrated circuits mounted on them have been highly integrated and multi-layered. As such a semiconductor integrated circuit, a system large scale integration (LSI) having a plurality of functional blocks on the same semiconductor chip is known.
システムLSIのような高集積化及び多層化された半導体集積回路は、電子計算機を用いたCAD(Computer Aided Design)システムによる自動設計、即ち、機能設計、論理設計、及びレイアウト設計等を経て設計される。機能設計では、ハードウェア記述言語によって所望の半導体集積回路の機能を指定し、論理設計では、機能設計で指定した機能を実現するように論理合成を行って論理回路データを生成する。レイアウト設計では、論理設計で論理合成された論理回路データに基づいて、半導体チップ上に論理回路をレイアウトする。 Highly integrated and multi-layered semiconductor integrated circuits such as system LSIs are designed through automatic design by a CAD (Computer Aided Design) system using an electronic computer, that is, functional design, logical design, layout design, etc. The In the function design, a desired semiconductor integrated circuit function is specified by a hardware description language, and in the logic design, logic circuit data is generated by performing logic synthesis so as to realize the function specified in the function design. In layout design, a logic circuit is laid out on a semiconductor chip based on logic circuit data logically synthesized in the logic design.
また、レイアウト設計では、設計期間の短縮を目的として、半導体集積回路のマクロ化されたブロックであるハードマクロ(Hard Macro)を設計して、このハードマクロを必要に応じて半導体集積回路に配置する。ハードマクロは、当該レイアウトの調整及び信号遅延に対するタイミングの調整が完了しているため、半導体集積回路にハードマクロを配置した後に、当該レイアウト及びタイミングを再び最適化する必要がない。そのため、半導体集積回路の設計期間を短縮することが可能となる。 In the layout design, for the purpose of shortening the design period, a hard macro (Hard Macro), which is a macro block of the semiconductor integrated circuit, is designed, and the hard macro is arranged in the semiconductor integrated circuit as necessary. . Since the hard macro has been adjusted for the layout and the timing for the signal delay, it is not necessary to optimize the layout and timing again after the hard macro is arranged in the semiconductor integrated circuit. Therefore, the design period of the semiconductor integrated circuit can be shortened.
次に、従来例に係る半導体集積回路の自動設計のレイアウト設計において設計されたハードマクロの概略について、図面を参照して説明する。図3は、従来例に係る半導体集積回路の自動設計方法を説明する平面図である。なお、最終的に設計される半導体集積回路は、複数の配線層から成る多層構造を有しており、ここで設計されるハードマクロも同様の多層配線構造を有しているものとする。例えば、複数の配線層は5層であるものとし、各配線層を第1メタル層、第2メタル層、第3メタル層、第4メタル層、第5メタル層と呼ぶことにする。 Next, the outline of the hard macro designed in the layout design of the automatic design of the semiconductor integrated circuit according to the conventional example will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a plan view for explaining an automatic design method of a semiconductor integrated circuit according to a conventional example. The finally designed semiconductor integrated circuit has a multilayer structure composed of a plurality of wiring layers, and the hard macro designed here has the same multilayer wiring structure. For example, the plurality of wiring layers are assumed to be five layers, and each wiring layer is referred to as a first metal layer, a second metal layer, a third metal layer, a fourth metal layer, and a fifth metal layer.
図3に示すように、ハードマクロ210に、第1メタル層を用いて下層電源線211及び下層接地線212が配置されている。また、ハードマクロ210の端部に、第1メタル層を用いたポート220が配置されている。ポート220は、ハードマクロ210の内部と外部とを接続する外部入出力用配線である。
As shown in FIG. 3, the lower
また、ハードマクロ210の端部に沿って、例えば第4メタル層及び第5メタル層を用いた上層電源線241,251及び上層接地線242,252が配置されている。上層電源線241,251を構成する第4メタル層及び第5メタル層は、それらが同電位となるように、コンタクトCTを介して接続されている。同様に、上層接地線242,252を構成する第4メタル層及び第5メタル層は、コンタクトCTを介して接続されている。
Further, upper
また、下層電源線211及び上層電源線241,251は、それらが同電位となるように、コンタクトCTを介して接続されている。同様に、接地線212及び上層接地線242,252は、コンタクトCTを介して接続されている。また、上層電源線241,251及び上層接地線242,252に囲まれるハードマクロ210の領域には、単数もしくは複数のセル210Cが配置されている。
Further, the lower
なお、関連する技術文献としては、例えば以下の特許文献が挙げられる。
上述したようなハードマクロ210の設計では、ハードマクロ210の端部、即ち上層電源線241,251及び上層接地線242,252の下方に、第1メタル層を用いた新たなセルを追加して配置する場合がある。この新たなセルは、ハードマクロ210を半導体集積回路の用途に応じて当該半導体集積回路上に配置する際に必要となるセルである。
In the design of the
しかしながら、従来例に係る半導体集積回路の自動設計方法では、ハードマクロ210の端部に、ポート220が第1メタル層を用いて形成されているため、当該箇所に、第1メタル層を用いた新たなセルを追加して配置することが極めて困難となっていた。もしくは、当該箇所に配置可能な新たなセルの数が制限されていた。即ち、ハードマクロ210を使用して半導体集積回路の全体を設計する際の自由度が制限されていた。
However, in the automatic design method for a semiconductor integrated circuit according to the conventional example, since the
そこで本発明は、ハードマクロ、即ちマクロ化されたブロックを有する半導体集積回路の自動設計方法において、当該ブロックを使用した半導体集積回路の全体を設計する際の自由度の向上を図る。 Therefore, the present invention aims to improve the degree of freedom in designing the entire semiconductor integrated circuit using the block in the method of automatically designing a semiconductor integrated circuit having a hard macro, that is, a macroized block.
本発明の半導体集積回路の自動設計方法は、上述した課題に鑑みて為されたものであり、複数の配線層が積層されて成る半導体集積回路のマクロ化されたブロックの自動設計方法であって、以下の特徴を有する。 An automatic design method for a semiconductor integrated circuit according to the present invention has been made in view of the above-described problems, and is an automatic design method for a macro block of a semiconductor integrated circuit formed by laminating a plurality of wiring layers. , Has the following characteristics.
即ち、本発明の半導体集積回路の自動設計方法は、上記ブロックに、複数の配線層の中の最下層の配線層を用いて第1の電源線及び接地線を配置するステップと、ブロックの端部に沿って、複数の配線層の中の最下層を除くいずれかの配線層を用いて、第1の電源線及び接地線とコンタクトする第2の電源線及び接地線を配置するステップと、ブロックの第2の電源線及び接地線に囲まれる領域に、第1のセルを配置するステップと、ブロックの端部に、複数の配線層の中の最下層、及び第2の電源線及び接地線の配線層を除くいずれかの配線層を用いて外部入出力用配線を配置するステップと、を含むことを特徴とする。 That is, in the method for automatically designing a semiconductor integrated circuit according to the present invention, a step of arranging a first power line and a ground line in the block using a lowermost wiring layer of a plurality of wiring layers, and an end of the block Arranging a second power supply line and a ground line in contact with the first power supply line and the ground line using any one of the wiring layers excluding the lowermost layer among the plurality of wiring layers along the portion; A step of disposing a first cell in a region surrounded by a second power line and a ground line of the block; and a lowermost layer of the plurality of wiring layers, and a second power line and a ground at an end of the block And arranging an external input / output wiring by using any wiring layer other than the wiring layer of the line.
また、本発明の半導体集積回路の自動設計方法は、上記ステップに加えて、第2の電源線及び接地線の下方に対応するブロックの端部に、複数の配線層の中の最下層を用いて第2のセルを配置することを特徴とする。ここで、第2のセルは、例えば第1の電源線及び接地線の間に容量構成回路を挿入したバイパスコンデンサセルである。 In addition to the above steps, the method for automatically designing a semiconductor integrated circuit according to the present invention uses the lowermost layer of the plurality of wiring layers at the end of the block corresponding to the lower part of the second power supply line and the ground line. The second cell is arranged. Here, the second cell is, for example, a bypass capacitor cell in which a capacitor configuration circuit is inserted between the first power supply line and the ground line.
本発明の半導体集積回路の自動設計方法によれば、半導体集積回路のマクロ化されたブロック(即ちハードマクロ)の端部に、外部入出力用配線(即ちポート)が、半導体集積回路を構成する複数の配線層の中の最下層(即ち第1メタル層)を除くいずれかの配線層を用いて配置される。そのため、当該箇所に、上記最下層の配線層を用いた新たなセルを追加して配置することができる。また、当該箇所に配置可能な上記新たなセルの数を増やすことができる。即ち、半導体集積回路のマクロ化されたブロックを使用して当該半導体集積回路の全体を設計する際の自由度が向上する。 According to the semiconductor integrated circuit automatic design method of the present invention, the external input / output wiring (that is, the port) forms the semiconductor integrated circuit at the end of the macro block (that is, the hard macro) of the semiconductor integrated circuit. The wiring layers are arranged using any wiring layer except the lowest layer (that is, the first metal layer) among the plurality of wiring layers. Therefore, a new cell using the lowermost wiring layer can be added and arranged at the location. In addition, the number of the new cells that can be arranged at the location can be increased. That is, the degree of freedom in designing the entire semiconductor integrated circuit using the macro-ized block of the semiconductor integrated circuit is improved.
次に、本発明の実施形態に係る半導体集積回路の自動設計方法ついて説明する。本実施形態の自動設計方法は、半導体集積回路のマクロ化されたブロック、即ちハードマクロ(Hard Macro)の自動設計方法である。また、本実施形態の自動設計方法は、機能設計及び論理設計を経た後の、レイアウト設計の自動設計方法である。機能設計及び論理設計は、従来例と同様に行われる。また、本発明の実施形態に係る半導体集積回路の自動設計方法は、電子計算機を用いたCAD(Computer Aided Design)システムによって行われるものである。 Next, a method for automatically designing a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention will be described. The automatic design method of this embodiment is an automatic design method of a macro block of a semiconductor integrated circuit, that is, a hard macro. The automatic design method according to the present embodiment is an automatic layout design method after function design and logic design. Functional design and logical design are performed in the same manner as in the conventional example. Also, the semiconductor integrated circuit automatic design method according to the embodiment of the present invention is performed by a CAD (Computer Aided Design) system using an electronic computer.
また、本実施形態に係る半導体集積回路の自動設計方法によって設計されるマクロ化されたブロック、即ちハードマクロは、半導体チップ上に複数の配線層が積層される多層配線構造を有するものとする。本実施形態では、例えば、複数の配線層は5層であるものとし、各配線層を第1メタル層、第2メタル層、第3メタル層、第4メタル層、第5メタル層と呼ぶことにする。 In addition, a macro block designed by the semiconductor integrated circuit automatic design method according to the present embodiment, that is, a hard macro, has a multilayer wiring structure in which a plurality of wiring layers are stacked on a semiconductor chip. In the present embodiment, for example, the plurality of wiring layers are assumed to be five layers, and each wiring layer is referred to as a first metal layer, a second metal layer, a third metal layer, a fourth metal layer, and a fifth metal layer. To.
次に、本実施形態の半導体集積回路の自動設計方法について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の半導体集積回路の自動設計方法を説明する平面図である。図1は、CADシステムにより自動設計された半導体集積回路のマクロ化されたブロック、即ちハードマクロの平面的なレイアウトを概略的に示すものである。また、図2は、本実施形態の半導体集積回路の自動設計方法により設計されたハードマクロに配置されるバイパスコンデンサセルを説明する概念図である。 Next, a method for automatically designing a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view for explaining an automatic design method for a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment. FIG. 1 schematically shows a planar layout of a macro block of a semiconductor integrated circuit automatically designed by a CAD system, that is, a hard macro. FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a bypass capacitor cell arranged in a hard macro designed by the semiconductor integrated circuit automatic design method of the present embodiment.
最初に、図示しないが、半導体集積回路を構成する回路の単位ブロックであるセルの回路パターン情報(各セルの回路パターンのデータ群)から成るデータベース、即ちセルライブラリと、上記セル間の接続関係を示す回路接続情報から成るデータベース、即ちネットリストとを準備する。そして、セルライブラリ及びネットリストから回路パターン情報及び回路接続情報を読み込む。 First, although not shown in the figure, a database comprising cell pattern information (a circuit group data group of each cell) which is a unit block of a circuit constituting a semiconductor integrated circuit, that is, a cell library, and a connection relation between the cells. A database consisting of the circuit connection information shown, that is, a net list is prepared. Then, circuit pattern information and circuit connection information are read from the cell library and net list.
そして、図1に示すように、ハードマクロ10の所定の位置に、半導体集積回路の電源線及び接地線である下層電源線11及び下層接地線12を、第1メタル層を用いて好ましくは平行に配置する。
As shown in FIG. 1, the lower
次に、ハードマクロ10の端部に沿って、当該端部を周回するようにして、第4メタル層を用いた上層電源線41、及び第5メタル層を用いた上層電源線51を配置する。上層電源線41,51を構成する第4メタル層及び第5メタル層の交差点には、それらの層を同電位となるように接続するコンタクトCTを配置する。こうして、ハードマクロ10に、上層電源線41,51がリング状に配置される。
Next, the upper
また、ハードマクロ10の端部に沿って、上層電源線41,51に隣接して、第4メタル層を用いた上層接地線42、及び第5メタル層を用いた上層接地線52を配置する。上層接地線42,52を構成する第4メタル層及び第5メタル層の交差点には、それらの層を同電位となるように接続するコンタクトCTを配置する。こうして、ハードマクロ10に、上層接地線42,52がリング状に配置される。
Further, along the end portion of the
さらに、下層電源線11を構成する第1メタル層と、上層電源線41,51を構成する第4メタル層もしくは第5メタル層との交差点には、それらの層を同電位となるように接続するコンタクトCTを配置する。同様に、下層接地線12を構成する第1メタル層と、上層接地線42,52を構成する第4メタル層もしくは第5メタル層との交差点には、それらの層を同電位となるように接続するコンタクトCTを配置する。
Furthermore, at the intersection of the first metal layer constituting the lower layer
なお、上層電源線41,51及び上層接地線42,52は、第4メタル層、第5メタル層以外の配線を用いて配置されてもよい。即ち、上層電源線41,51及び上層接地線42,52は、半導体集積回路(即ちハードマクロ10)を構成する複数の配線層の中の、最下層を除くいずれかの配線層を用いて配置されてもよい。
The upper layer
次に、リング状に配置された上層電源線41,51及び上層接地線42,52に囲まれるハードマクロ10の所定の領域に、不図示のセルライブラリから読み込んだ上記回路パターン情報に基づいて、単数もしくは複数のセル10Cを配置する。セル10Cは、例えば、メモリセルや、標準化された基本論理ゲートやその組み合わせから成る論理回路の単位ブロックであるスタンダードセル等である。
Next, based on the circuit pattern information read from a cell library (not shown) in a predetermined area of the
次に、ハードマクロ10の端部に、上記複数の配線層の中の最下層、及び上層電源線41,51及び上層接地線42,52の配線層を除くいずれかの配線層を用いてポート20を配置する。即ち、本実施形態では、ポート20は、第2メタル層もしくは第3メタル層を用いて、上層電源線41,51及び上層接地線42,52の下方に位置するハードマクロ10の端部に配置される。このポート20の一方の端はセル10Cと接続される。ポート20のもう一方の端は、ハードマクロ10の外部との入出力に用いられる。
Next, at the end of the
なお、半導体集積回路を構成する複数の配線層が5層よりも多い場合、上記ポート20は、第2メタル層以上、好ましくは第3メタル層以上の配線層を用いて配置される。ただし、上層電源線及び上層接地線に用いられる配線層は除くものとする。
When there are more than five wiring layers constituting the semiconductor integrated circuit, the
このようにして、上記複数の配線層の中の最下層、即ち、第1メタル層を用いずにポート20を配置することにより、従来例にみられたような上記複数の配線層の中の最下層、即ち、第1メタル層を用いたポートにより占められる領域を、ポート以外の配線もしくはセルの配置に用いることが可能となる。
In this way, by arranging the
次に、上層電源線41,51及び上層接地線42,52の下方に対応するハードマクロ10の端部に、上記最下層、即ち第1メタル層を用いた新たなセルを配置する。
Next, a new cell using the lowermost layer, that is, the first metal layer is disposed at the end of the
ここで、第1メタル層を用いた新たなセルとしては、ハードマクロ10を半導体集積回路の用途に応じて当該半導体集積回路上に配置する際に必要となるセルである。本実施形態では、特に制限されないが、例えばバイパスコンデンサセル70を、第1メタル層を用いて配置する。バイパスコンデンサセル70は、図2の概念図に示すように、下層電源線11及び下層接地線12を構成する第1メタル層間に、所定の容量構成回路80を挿入したセルであり、容量90を有する。
Here, the new cell using the first metal layer is a cell required when the
上記所定の容量構成回路は、例えば、下層電源線11と不図示の半導体基板との間、及び下層接地線12と不図示の半導体基板との間に、それぞれポリシリコン層を配置して成るものであり、下層電源線11と下層接地線12との間に容量90を構成するものである。
The predetermined capacitance configuration circuit is formed, for example, by disposing a polysilicon layer between the lower
次に、不図示のネットリストから読み込んだ上記回路接続情報に基づいて、下層電源線11及び下層接地線12、上層電源線41,51及び上層接地線42,52、もしくはポート20とセル10Cとの間を接続する不図示の配線を配置する。また、セル10Cが複数の場合、互いに接続される予定のセル間を接続する不図示の配線を配置する。その後、所定のレイアウトの調整や信号遅延のタイミングの調整等を行った後、レイアウトを確定する。
Next, based on the circuit connection information read from the net list (not shown), the lower
上述したように、本発明の半導体集積回路の自動設計方法によれば、上層電源線41,51及び上層接地線42,52の下方に対応するハードマクロ10の端部に、上記複数の配線層の中の最下層、即ち第1メタル層を用いた新たなセルを容易に追加して配置することが可能となる。また、当該箇所に配置可能な第1メタル層を用いた新たなセルの数を、従来例に比して増やすことができる。即ち、ハードマクロ10、即ち半導体集積回路のマクロ化されたブロックを使用して当該半導体集積回路の全体を設計する際の自由度が向上する。
As described above, according to the automatic design method for a semiconductor integrated circuit of the present invention, the plurality of wiring layers are formed at the end portions of the
10,210 ハードマクロ 10C,210C セル
11,211 下層電源線 12,212 下層接地線
20,220 ポート
41,51,241,251 上層電源線
42,52,242,252 上層接地線
70 バイパスコンデンサセル 80 容量構成回路
90 容量 CT コンタクト
10, 210 Hard macro 10C,
Claims (3)
前記ブロックに、前記複数の配線層の中の最下層の配線層を用いて第1の電源線及び接地線を配置するステップと、
前記ブロックの端部に沿って、前記複数の配線層の中の最下層を除くいずれかの配線層を用いて、前記第1の電源線及び接地線とコンタクトする第2の電源線及び接地線を配置するステップと、
前記ブロックの前記第2の電源線及び接地線に囲まれる領域に、第1のセルを配置するステップと、
前記ブロックの端部に、前記複数の配線層の中の最下層、及び前記第2の電源線及び接地線の配線層を除くいずれかの配線層を用いて外部入出力用配線を配置するステップと、を含むことを特徴とする半導体集積回路の自動設計方法。 A method for automatically designing a macro block of a semiconductor integrated circuit in which a plurality of wiring layers are laminated,
Disposing a first power line and a ground line in the block using a lowermost wiring layer of the plurality of wiring layers;
A second power supply line and a ground line that are in contact with the first power supply line and the ground line by using any one of the wiring layers except for the lowest layer among the plurality of wiring layers along the end of the block. Placing a step;
Disposing a first cell in a region surrounded by the second power line and ground line of the block;
A step of arranging an external input / output wiring at one end of the block using any wiring layer other than a lowermost layer of the plurality of wiring layers and a wiring layer of the second power supply line and the ground line; And a method for automatically designing a semiconductor integrated circuit.
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