JP2006210678A - Semiconductor integrated circuit device and its layout design method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置に関し、特にアナログマクロ領域を備えた半導体集積回路のレイアウト設計に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a layout design of a semiconductor integrated circuit having an analog macro region.
アナログマクロ領域を備えた半導体集積回路装置のレイアウト設計方法として、目的に応じて従来から種々の方法が提案されている。 Conventionally, various methods have been proposed as a layout design method for a semiconductor integrated circuit device having an analog macro region depending on the purpose.
図4は、第1の従来例に係るレイアウト設計方法によって設計された半導体集積回路装置を示す平面図である。同図に示す半導体集積回路装置のレイアウト設計方法では、アナログ電源またはアナログ信号をアナログマクロ領域102内のアナログマクロセルに供給するため、チップ103の周辺部に配置されたアナログマクロ用入出力回路領域(以下、「アナログマクロ用I/O回路領域」101と記載)101とアナログマクロ領域102とは配線で互いに接続されている。そのため、図4に示すように、設計の際にアナログ特性の確保やノイズのケアを考慮に入れて、アナログマクロ領域102は、アナログマクロ用I/O回路領域101の近辺に配置される。
FIG. 4 is a plan view showing a semiconductor integrated circuit device designed by the layout designing method according to the first conventional example. In the layout design method of the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 1, an analog power supply or analog signal is supplied to an analog macro cell in the
また、図5は、第2の従来例に係る半導体集積回路装置のレイアウト設計方法を説明するための平面図(左図)および断面図(右図)である。この従来例に係るレイアウト設計方法おいては、各回路間を接続する配線を上位配線202とコンタクトビア203によって上位配線202に接続される下位配線204とに分け、上位配線202と下位配線204とを平面的に重ね合わせることにより配線抵抗を下げることができる。そのため、第2の従来例に係るレイアウト設計方法は、アナログ信号配線の配線抵抗をある基準値以下に抑えなければならない場合など、アナログ回路の特性確保のために用いられる。
FIGS. 5A and 5B are a plan view (left view) and a cross-sectional view (right view) for explaining the layout design method of the semiconductor integrated circuit device according to the second conventional example. In the layout design method according to this conventional example, the wiring connecting each circuit is divided into the
図6は、第3の従来例に係るレイアウト設計方法によって設計された半導体集積回路装置の一部を示す平面図である。同図に示すように、第3の従来例に係るレイアウト設計方法では、同一配線層内においてアナログ配線301とディジタル配線302との間隔を所定値以上にあけることによってディジタル信号のノイズがアナログ配線301に伝播するのを抑え、アナログ信号に干渉するのを抑制している。
FIG. 6 is a plan view showing a part of a semiconductor integrated circuit device designed by the layout designing method according to the third conventional example. As shown in the figure, in the layout design method according to the third conventional example, the noise of the digital signal is reduced by setting the interval between the
また、図7は、第4の従来例に係るレイアウト設計方法によって設計された半導体集積回路装置の一部を示す平面図である。同図に示すように、アナログ配線402の両側または片側にVSS配線401を配置することにより、ノイズをVSS配線401で吸収することができる。そのため、アナログ配線402に伝搬するノイズが抑制され、アナログ特性が改善された半導体集積回路装置を設計することができる。
FIG. 7 is a plan view showing a part of a semiconductor integrated circuit device designed by the layout designing method according to the fourth conventional example. As shown in the figure, noise can be absorbed by the
図8は、第5の従来例に係るレイアウト設計方法によって設計された半導体集積回路装置の一部を示す平面図である。このレイアウト設計方法は、第1のアナログマクロ領域501への信号入力および第1のアナログマクロ領域501からの信号出力が第2のアナログマクロ領域502への信号入力および第2のアナログマクロ領域502からの信号出力とそれぞれ同時でなければならない場合に用いられる。図8に示すように、第5の従来例に係るレイアウト設計方法では、第1のアナログマクロ領域501とアナログマクロ用I/O回路領域503とを接続する第1のアナログ配線504の長さが第2のアナログマクロ領域502とアナログマクロ用I/O回路領域503とを接続する第2のアナログ配線505の長さに等しくなるように設計する。この方法によれば、第1のアナログ配線504における配線抵抗と第2のアナログ配線505における配線抵抗とを等しくできるので、第1のアナログマクロ領域501への信号入力および第1のアナログマクロ領域501からの信号出力を第2のアナログマクロ領域502への信号入力および第2のアナログマクロ領域502からの信号出力とそれぞれほぼ等しくすることができる。
FIG. 8 is a plan view showing a part of a semiconductor integrated circuit device designed by the layout designing method according to the fifth conventional example. In this layout design method, a signal input to the first
以上のように、アナログ特性の劣化が抑制された半導体集積回路装置を作製するために、従来から種々のレイアウト設計方法が提案されている。
しかしながら、上記第1の従来例では、配線長を短くするためにアナログマクロ領域102は必然的にアナログマクロ用I/O回路領域101近辺に配置されることとなり、レイアウト設計の自由度が低下するという不具合がある。
However, in the first conventional example, the
また、図9は、第3の従来例に係る半導体集積回路装置の一部を模式的に示す平面図である。同図に示すように、第2の従来例および第3の従来例の方法で設計された半導体集積回路装置では、アナログマクロ用I/O回路領域601(図5のアナログマクロ用I/O回路領域205に相当)とアナログマクロ領域604(図5のアナログマクロ領域201、図6のアナログマクロ領域303に相当)とを接続するアナログ配線602を配置するため、アナログマクロ領域604とアナログマクロ用I/O回路領域601との間でデッドスペース603が生じ、チップサイズが拡大してしまう。また、第4の従来例では、アナログ配線401の周囲にVSS配線401を配置するため、VSS配線401の面積分チップ面積が拡大してしまう。また、第5の従来例では、第1のアナログ配線504の長さと第2のアナログ配線505の長さとを等しくすることがレイアウト設計上困難である場合がある。
FIG. 9 is a plan view schematically showing a part of a semiconductor integrated circuit device according to a third conventional example. As shown in the figure, in the semiconductor integrated circuit device designed by the methods of the second conventional example and the third conventional example, the analog macro I / O circuit region 601 (the analog macro I / O circuit of FIG. 5) is used. The
このように、従来のレイアウト設計方法のいずれにも改善の余地があった。 Thus, there is room for improvement in any of the conventional layout design methods.
従って、本発明の目的は、アナログ特性の向上を図りつつレイアウト設計の自由度を向上させた半導体集積回路装置のレイアウト設計方法を提供することにある。さらに、本発明は、チップサイズの増加を抑制すること、および複数のアナログマクロ領域における入出力のタイミングを等しくすることが可能なレイアウト設計方法を提供することも目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a layout design method for a semiconductor integrated circuit device in which the degree of freedom in layout design is improved while improving analog characteristics. It is another object of the present invention to provide a layout design method capable of suppressing an increase in chip size and equalizing input / output timings in a plurality of analog macro areas.
本発明の半導体集積回路装置は、チップ上に設けられた半導体集積回路装置であって、アナログマクロセルと、前記アナログマクロセル用のエリアI/Oとを有するアナログマクロ領域が配置されたゲート領域を備えている。 The semiconductor integrated circuit device of the present invention is a semiconductor integrated circuit device provided on a chip, and includes a gate region in which an analog macro region having an analog macro cell and an area I / O for the analog macro cell is arranged. ing.
この構成により、アナログマクロセル用のI/O回路がチップの周辺部等に配置される場合に比べてアナログマクロ領域を配置できる位置が限定されず、レイアウトの自由度を向上させることができる。また、本発明の半導体集積回路装置では、エリアI/Oを内蔵したアナログマクロ領域を備えていることによりアナログマクロ用I/O回路領域を使用する必要がなくなるので、I/O回路数を削減することができる。また、アナログマクロ領域とアナログマクロセル用のI/O回路とを接続する配線を省略あるいは短縮することができるので、アナログ配線をディジタル配線と離して配置したり、アナログ配線をVSS配線(グラウンド線)に隣接して配置するなどしてノイズの影響を抑えるための対策を講じる必要がなくなる。そのため、デッドスペースを低減し、回路面積およびチップサイズの増大を抑えることができる。また、本発明の半導体集積回路装置の構成により、同一のI/O回路に接続された2つのアナログマクロセルにおいて、同時に信号を入出力する必要がある場合にも、条件を満たすレイアウトを容易に設計することができるようになる。 With this configuration, the position where the analog macro area can be arranged is not limited as compared with the case where the analog macro cell I / O circuit is arranged around the periphery of the chip, and the degree of freedom in layout can be improved. In addition, the semiconductor integrated circuit device of the present invention has an analog macro area with built-in area I / O, which eliminates the need to use an analog macro I / O circuit area, thereby reducing the number of I / O circuits. can do. In addition, since the wiring for connecting the analog macro area and the analog macro cell I / O circuit can be omitted or shortened, the analog wiring is arranged away from the digital wiring, or the analog wiring is VSS wiring (ground line). It is no longer necessary to take measures to suppress the influence of noise, such as by placing it adjacent to. Therefore, dead space can be reduced and increase in circuit area and chip size can be suppressed. In addition, with the configuration of the semiconductor integrated circuit device of the present invention, a layout that satisfies the conditions can be easily designed even when two analog macrocells connected to the same I / O circuit need to input / output signals simultaneously. Will be able to.
なお、前記半導体集積回路装置は、前記チップの周辺部に配置された周辺I/O回路領域をさらに備えていていることが好ましい。 The semiconductor integrated circuit device preferably further includes a peripheral I / O circuit region disposed in the peripheral portion of the chip.
また、前記エリアI/Oは、アナログ電源用エリアI/Oまたはアナログ信号用エリアI/Oを有していることをが好ましい。 The area I / O preferably includes an analog power supply area I / O or an analog signal area I / O.
本発明の半導体集積回路装置のレイアウト設計方法は、コンピュータを用いて、チップ上に設けられたゲート領域に、アナログマクロセルと前記アナログマクロセル用のエリアI/Oとを内蔵するアナログマクロ領域を配置するステップを備えている。 In the layout design method for a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, an analog macro region including an analog macro cell and an area I / O for the analog macro cell is arranged in a gate region provided on a chip using a computer. Has steps.
この方法によれば、あらかじめエリアI/Oを内蔵したアナログマクロ領域をゲート領域内の任意の位置に配置できるので、レイアウト設計の自由度を向上させることができる。また、アナログマクロ領域とアナログマクロセル用のI/O回路とを接続する配線を短縮することができるので、配線抵抗を低減された半導体集積回路装置を設計することができるようになる。さらに、ノイズ対策時に生じるデッドスペースが低減された半導体集積回路装置を容易に設計することも可能となる。また、同一のI/O回路に接続された2つのアナログマクロセルにおいて、同時に信号を入出力する必要がある場合にも、条件を満たすレイアウトを容易に設計することができるようになる。 According to this method, the analog macro area in which the area I / O is built in can be arranged at an arbitrary position in the gate area, so that the degree of freedom in layout design can be improved. In addition, since the wiring connecting the analog macro region and the analog macrocell I / O circuit can be shortened, a semiconductor integrated circuit device with reduced wiring resistance can be designed. Furthermore, it is possible to easily design a semiconductor integrated circuit device in which dead space generated during noise countermeasures is reduced. In addition, even in the case where two analog macrocells connected to the same I / O circuit need to input and output signals at the same time, a layout that satisfies the conditions can be easily designed.
本発明の半導体集積回路のレイアウト設計方法によれば、エリアI/Oを内蔵したアナログマクロ領域がゲート領域内の任意の位置に設けられるので、アナログマクロ用I/O回路をチップの周辺部に配置する場合に比べてレイアウト設計の自由度を向上させることが可能となる。 According to the layout design method for a semiconductor integrated circuit of the present invention, the analog macro area containing the area I / O is provided at an arbitrary position in the gate area. Therefore, the analog macro I / O circuit is provided at the peripheral portion of the chip. The degree of freedom in layout design can be improved as compared with the case of arrangement.
また、本発明の半導体集積回路のレイアウト設計方法によれば、チップ上に生じるデッドスペースを低減し、チップ面積の増加の抑制できる。また、本発明のレイアウト設計方法によれば、アナログマクロ領域への電源供給やノイズ対策について考慮しなくてもアナログマクロ領域の特性を十分に満たす半導体集積回路装置を設計することができる。 Further, according to the semiconductor integrated circuit layout design method of the present invention, the dead space generated on the chip can be reduced, and the increase in the chip area can be suppressed. Furthermore, according to the layout design method of the present invention, it is possible to design a semiconductor integrated circuit device that sufficiently satisfies the characteristics of the analog macro region without considering power supply to the analog macro region and noise countermeasures.
さらに、複数のエリアI/O内蔵アナログマクロのI/O回路パッドに信号配線などを直接ボンディングをすることにより、複数のアナログマクロ領域の信号の入出力のタイミングを等しくするためのレイアウトを容易に行えるようになる。 Furthermore, by directly bonding signal wiring to the I / O circuit pads of the analog macros with a plurality of area I / Os, the layout for equalizing the input / output timing of signals in the plurality of analog macro areas can be easily performed. You can do it.
以下、本発明の実施形態に係る半導体集積回路装置の一例およびその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。 Hereinafter, an example of a semiconductor integrated circuit device and a layout design method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る半導体集積回路装置のうちアナログマクロ領域を模式的に示す平面図であり、図2は、本実施形態に係る半導体集積回路装置が設けられたチップを模式的に示す平面図である。 FIG. 1 is a plan view schematically showing an analog macro region in the semiconductor integrated circuit device according to this embodiment. FIG. 2 is a schematic view of a chip provided with the semiconductor integrated circuit device according to this embodiment. FIG.
図1に示すように、本実施形態発明の半導体集積回路装置のレイアウト設計方法は、アナログマクロ領域14の内部にアナログ電源用エリア入出力回路(以下、「アナログ電源用エリアI/Oと略記する)15a、アナログ信号用エリア入出力回路(以下、「アナログ信号用エリアI/Oと略記する)15bなどのエリアI/Oを配置することを特徴とする、エリアパッドを用いた方法である。ここで、アナログマクロ領域14は、チップ11上においてアナログ素子を含む多数のアナログマクロセルが配置される領域のことである。
As shown in FIG. 1, the layout design method for a semiconductor integrated circuit device according to the present embodiment has an analog power supply area input / output circuit (hereinafter abbreviated as “analog power supply area I / O”) inside an analog macro region 14. ) 15a, an area input / output circuit for analog signals (hereinafter, abbreviated as “analog signal area I / O”) 15b, and the like. Here, the analog
図2に示すように、チップ11上に形成され、本実施形態のレイアウト設計方法により設計される半導体集積回路装置は、マクロセルが配置されたマクロ領域13、アナログ電源用エリアI/O15aやアナログ信号用エリアI/O15bなどのエリアI/Oを内蔵するアナログマクロ領域14および基本セルなど(図示せず)が設けられたゲート領域12と、チップ11の周辺部に配置された周辺I/O回路領域16とを備えている。
As shown in FIG. 2, the semiconductor integrated circuit device formed on the chip 11 and designed by the layout design method of this embodiment has a
周辺I/O回路領域16は、マクロセルや基本セル、論理セルなどアナログマクロセル以外のセルのための入出力回路が設けられる領域である。この周辺I/O回路領域16は、チップ11の外周部近傍のうち、素子を設置可能な領域全体に連続して設けられている。
The peripheral I /
ゲート領域12は上述のように、チップ11上に設けられ、RAM(Random Access Memory),ROM(Read Only Memory)など機能を有するマクロセル、基本セル、エリアI/Oを内蔵するアナログマクロ領域、論理セルが配置される領域である。
As described above, the
エリアI/Oを内蔵するアナログマクロ領域14は、チップ11上の任意の位置に設けられる。すなわち、本実施形態の半導体集積回路装置においては、アナログマクロ領域14を含むゲート領域12と、周辺I/O回路領域16との位置を予め固定せず自由に配置可能となっている。
The analog
次に、本発明の半導体集積回路装置のレイアウト設計方法の一例を説明する。図3は、本実施形態のレイアウト設計方法を示すフローチャートである。 Next, an example of a layout design method for a semiconductor integrated circuit device according to the present invention will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the layout design method of this embodiment.
まず、図3に示すステップS1では、設計者がレイアウト設計に必要な情報、すなわち、回路接続情報、基本セル、マクロセル、その他のセルのライブラリ、I/O回路の配置情報および位置情報などを準備する。これらの情報は、あらかじめメモリなどのハード手段に保存しておく。 First, in step S1 shown in FIG. 3, the designer prepares information necessary for layout design, that is, circuit connection information, a library of basic cells, macro cells, other cells, I / O circuit arrangement information, position information, and the like. To do. These pieces of information are stored in advance in hardware means such as a memory.
次に、ステップS2では、チップ11のサイズを決定し、ステップS1で準備されたI/O回路の配置情報をもとに、基本セルやマクロ領域13用のI/O回路を、チップ11に設けられている周辺I/O回路領域16内に配置する。
Next, in step S2, the size of the chip 11 is determined, and on the basis of the I / O circuit arrangement information prepared in step S1, the I / O circuit for the basic cell and the
次いで、ステップS3では、チップ11に設けられているゲート領域12に、アナログマクロセルとアナログマクロセル用のエリアI/Oとが内蔵されたアナログマクロ領域14と、マクロセルを含むマクロ領域13とを配置する。なお、アナログマクロ領域14は、ゲート領域12内に単数あるいは複数個設けられる。
Next, in step S3, an analog
次に、ステップS4では、ステップS3で配置されたマクロ領域13およびアナログマクロ領域14を除いたゲート領域12に基本セル、その他のセル等を配置する。
Next, in step S4, basic cells and other cells are arranged in the
以上のステップにより、本実施形態の半導体集積回路のレイアウト設計が実現される。なお、上記ステップS2〜S4は、レイアウト設計ツールが組み込まれたコンピュータ等によって行われる。 Through the above steps, the layout design of the semiconductor integrated circuit of the present embodiment is realized. Note that steps S2 to S4 are performed by a computer or the like in which a layout design tool is incorporated.
本実施形態のレイアウト設計方法では、アナログマクロセルおよびアナログマクロセル用のエリアI/Oが配置されたアナログマクロ領域14を一つの設計上の単位としているため、チップ11上の任意の場所にデットスペースの拡大を抑制しながらアナログマクロ領域14を配置することができる。
In the layout design method of the present embodiment, the analog
また、本実施形態のレイアウト設計方法によれば、アナログマクロ領域14をアナログマクロ用I/O回路領域101(図4参照)の近傍に配置する必要がなくなるため、図4に示す第1の従来例に比べてレイアウトの自由度を向上させることができる。さらに、エリアI/Oが配置されたアナログマクロ領域14を使用することで、アナログマクロ用I/O回路領域101を使用する必要がなくなるので、I/O回路数を削減することができる。
Further, according to the layout design method of the present embodiment, it is not necessary to arrange the analog
さらに、本実施形態の方法によってレイアウトされた半導体集積回路装置では、アナログマクロ領域14内に配置されたアナログ電源用エリアI/O15aおよびアナログ信号用エリアI/Oにそれぞれ電源供給配線(電源供給端子)および信号用配線(信号用端子)をそれぞれ直接ボンディングすることによって電源電圧や信号が供給されるため、アナログマクロ用I/O回路とアナログマクロ領域とを接続する配線を省略あるいは短縮できる。そのため、従来の半導体集積回路に比べてアナログマクロ用のI/O回路とアナログマクロセルとの間の配線抵抗を低減することができる。また、本実施形態の半導体集積回路装置では、第2〜第4の従来例の方法を施した場合に発生あるいは増加するデットスペースを抑制することができる。すなわち、本実施形態のレイアウト設計方法によれば、チップサイズ拡大を抑制しながら、アナログ特性が確保された半導体集積回路装置を設計することが可能となる。
Furthermore, in the semiconductor integrated circuit device laid out by the method of the present embodiment, the power supply wiring (power supply terminal) is connected to the analog power supply area I /
また、同一のI/O回路に接続された2つのアナログマクロセルにおいて、同時に信号を入出力する必要がある場合にも、アナログ信号用エリアI/O15bが複数のアナログマクロセルを含むアナログマクロ領域14内に配置されるので、条件を満たすレイアウトを容易に設計することができるようになる。また、本実施形態のレイアウト設計方法によれば、2つのアナログマクロ領域14が設けられ、両方のアナログマクロ領域14において同時に信号を入出力する場合の設計も容易に行うことができる。
Further, in the case where two analog macrocells connected to the same I / O circuit need to simultaneously input and output signals, the analog signal area I /
以上のように、本実施形態のレイアウト設計方法によれば、要求されるアナログ特性を確保しつつ、レイアウト設計の自由度を向上させることができ、その上、チップサイズの増加を抑制することができる。 As described above, according to the layout design method of the present embodiment, it is possible to improve the degree of freedom in layout design while ensuring the required analog characteristics, and to suppress an increase in chip size. it can.
なお、図2に示す例では、アナログマクロ領域14内にアナログ電源用エリアI/O15aとアナログ信号用エリアI/O15bとが各1個のみ設けられているが、それぞれ複数個配置されていてもよい。
In the example shown in FIG. 2, only one analog power source area I /
また、本実施形態のレイアウト設計方法は、チップ11上に形成された周辺I/O回路領域16のサイズや周辺I/O回路領域16上に設けられたパッドの配置構成(例えば格子状や千鳥状)、パッドピッチが変更された場合でも上述の例と同様に適用することができる。
In addition, the layout design method of this embodiment uses the size of the peripheral I /
以上説明したように、本発明のレイアウト設計方法は、アナログ回路が搭載された半導体集積回路装置の設計について有用であり、本発明の方法により設計された半導体集積回路装置は、種々の電気機器に用いられる。 As described above, the layout design method of the present invention is useful for the design of a semiconductor integrated circuit device on which an analog circuit is mounted. The semiconductor integrated circuit device designed by the method of the present invention can be used in various electrical devices. Used.
11 チップ
12 ゲート領域
13 マクロ領域
14 アナログマクロ領域
15a アナログ電源用エリアI/O
15b アナログ信号用エリアI/O
16 周辺I/O回路領域
11
15b Analog signal area I / O
16 Peripheral I / O circuit area
Claims (6)
アナログマクロセルと、前記アナログマクロセル用のエリアI/Oとを有するアナログマクロ領域が配置されたゲート領域を備えている半導体集積回路装置。 A semiconductor integrated circuit device provided on a chip,
A semiconductor integrated circuit device comprising a gate region in which an analog macro region having an analog macro cell and an area I / O for the analog macro cell is disposed.
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