JP2006278886A - 半導体集積回路の配線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線リソースの消費を小さく抑えたまま、クロックネット間で発生するノイズエラーを防止することのできる配線方法を提供する。
【解決手段】 クロックネット１１＿１，１１＿２間の配線トラック１０ａ，１０ｂ，１０ｃを配線禁止にし、次いでクロックネット１１＿１，１１＿２間の配線トラック１０ａ，１０ｂ，１０ｃを開放し、さらに配線トラック１０ｂ上に非クロックネット１２＿１を配線する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体集積回路のクロックネットと非クロックネットとの双方を配線する配線方法に関する。

従来より、半導体集積回路の配線方法において、クロック信号を伝送するための配線構造であるクロックネットと、データ信号等の通常の信号を伝送するための配線構造である非クロックネットとの双方を配線するということが行なわれている。近年、半導体集積回路の益々の微細化に伴い、配線どうしの間隔が狭くなってきており、それら配線間で発生する、いわゆるクロストークノイズと称されるノイズが深刻な問題になってきている。特に、クロックネットにおいては、クロック信号が同時に遷移する可能性が高いため、クロックネットどうしが並走している箇所ではノイズエラーが発生する可能性も高い。また、通常はタイミング最適化等の処理後に行なわれるノイズ解析において、クロックネット間でノイズエラーが検出されてしまった場合、クロックネットの経路変更が必要となる。しかし、クロックネットの経路変更は、クロックスキュー（ズレ）の増加を招いたり、さらにはタイミング違反（エラー）を発生させる可能性がある。従って、クロックネット間で発生するノイズエラーを防ぐための修正をＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）ツールで自動的に行なうことは難しく、手作業により慎重に配線修正する必要がある。

ここで、クロックネット間で発生するノイズエラーを防止するための配線方法として、マルチスペーシング配線方法やシールド配線方法が知られている（非特許文献１参照）。

図８は、マルチスペーシング配線方法の一例を説明するための図である。

このマルチスペーシング配線方法では、先ず、クロックネット２０１＿１を配線する。次いで、このクロックネット２０１＿１を挟んで、点線で示す１トラック分の配線禁止スペース２００ａ，２００ｂを確保してクロックネット２０１＿２，２０１＿３を配線する。このように、クロックネット２０１＿１に対して１トラック分の配線禁止スペースを確保することにより、それらクロックネット２０１＿１とクロックネット２０１＿２，２０１＿３との間で発生するノイズエラーを防止することができる。

図９は、マルチスペーシング配線方法の他の一例を説明するための図である。

このマルチスペーシング配線方法では、先ず、クロックネット２０１＿１を配線する。次いで、このクロックネット２０１＿１を挟んで、点線で示す各２トラック分の配線禁止スペース２００ａ，２００ｃ；２００ｂ，２００ｄを確保してクロックネット２０１＿２，２０１＿３を配線する。このように、クロックネット２０１＿１に対して各２トラック分の配線禁止スペースを確保することにより、それらクロックネット２０１＿１とクロックネット２０１＿２，２０１＿３との間で発生するノイズエラーを確実に防止することができる。

図１０は、シールド配線方法を説明するための図である。

このシールド配線方法では、先ずクロックネット２０１＿１を配線し、次いでこのクロックネット２０１＿１を挟んでシールドネット２１１，２１２を配線する。さらに、これらシールドネット２１１，２１２の外側にクロックネット２０１＿２，２０１＿３を配線する。このように、クロックネット２０１＿１を挟んだ位置にシールドネットを配線することにより、それらクロックネット２０１＿１とクロックネット２０１＿２，２０１＿３との間で発生するノイズエラーを確実に防止することができる。

図１１は、シールド配線方法とマルチスペーシング配線方法との双方を採用した配線方法を説明するための図である。

先ず、クロックネット２０１＿１を配線する。次いで、このクロックネット２０１＿１を挟んで、１トラック分の配線禁止スペース２００ａ，２００ｂを確保しつつシールドネット２１１，２１２を配線する。さらに、シールドネット２１１，２１２の外側に１トラック分の配線禁止スペース２００ｃ，２００ｄを確保しつつクロックネット２０１＿２，２０１＿３を配線する。このように、クロックネット２０１＿１を挟んだ位置に、１トラック分の配線禁止スペースを確保しつつシールドネットを配線し、シールドネットから１トラック分の配線禁止スペースを確保することにより、クロックネット２０１＿１とクロックネット２０１＿２，２０１＿３との間で発生するノイズエラーを一層確実に防止することができる。
インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｃａｄｅｎｃｅ．ｃｏｍ／ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒｓ／ＲｏｕｔｉｎｇＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ＷＰ．ｐｄｆ＞

ここで、微細なテクノロジー（例えば、０．１５ｕｍ以下のデザインルールによるテクノロジー）では配線トラック間隔が狭く、従って上述した１トラック分の配線禁止スペースを確保するだけのマルチスペーシング配線方法では、クロックネット間で発生するノイズエラーを防止出来ないケースが多々ある。

また、２トラック分の配線禁止スペースを確保するマルチスペーシング配線方法を採用すると、配線リソース（配線面積）の消費が大きく、従って配線リソースの厳しいデザイン（レイアウト）では配線の混雑を招いたり配線が不能になるという問題を抱えている。

さらに、シールドネットを配線するシールド配線方法では、ＣＡＤツールでの対応が難しく、市販のＣＡＤツールではデザインルールエラーが取りきれない等、別の間題を発生する場合が多い。

また、微細なテクノロジーでは、クロックネット間のカップリング容量を低減するために、シールド配線方法とマルチスペーシング配線方法との双方を採用した配線方法で１トラック分の配線禁止スペースを確保しつつシールドネットを配線することが好ましいが、この場合も配線リソースの消費が大きく、配線の混雑を招いたり配線が不能になるという問題を抱えている。

本発明は、上記事情に鑑み、配線リソースの消費を小さく抑えたまま、クロックネット間で発生するノイズエラーを防止することのできる配線方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の配線方法は、半導体集積回路のクロックネットと非クロックネットとの双方を配線する配線方法において、
配線どうしの間のスペーシングを規定する条件を、配線どうしの間に他の配線が可能なスペースを空けるという第１の条件の下でクロックネットを配線し、
上記第１の条件よりも、配線どうしの間のスペーシングを狭めた第２の条件の下で非クロックネットを配線することを特徴とする。

ここで、上記第１の条件として、配線どうしの間に複数本の配線が可能なスペースを空けるという条件を採用してクロックネットを配線することが好ましい。

一般に、クロックネットにおけるクロック信号と非クロックネットにおけるデータ等の信号が同時に遷移するという可能性は低い。また、クロックネットと非クロック間で発生するノイズエラーは、非クロックネットの経路を変更することにより修正が可能で、タイミングヘの影響が少ない。

そこで、本発明の配線方法では、上記第１の条件の下でクロックネットを配線する。これにより、クロックネットどうしは十分に間隔を空けて（例えば複数トラック分空けて）配線されることとなる。次に、上記第２の条件の下で非クロックネットを配線する。これにより、クロック配線間に非クロックネットが配線され、クロックネットが非クロックネットでシールドされたような構造となる。このようにすることにより、クロックネットどうしの隣接した並走がなくなり、従って配線リソースの消費を小さく抑えたまま、クロックネット間で発生するノイズエラーを防止することができる。また、ノイズ修正時には非クロックネットの経路変更を行なえば済み、従ってクロックネットの経路変更を行なう必要はなく、ノイズ修正によるタイミングヘの影響を最小限に抑えることができる。さらに、クロックネット間で発生するノイズエラーがほとんどなくなることで、チップ全体でのノイズエラー数も減少することができる。

また、上記第１の条件として、ネットどうしの間に一本の配線が可能なスペースを空けるという条件を採用してクロックネットを配線してもよい。

このようにすると、配線トラック間隔が広いテクノロジー（例えば、０．１８ｕｍ以上のデザインルールによるテクノロジー）や、配線リソースの厳しいデザインにおいて、配線リソースの消費をさらに小さく抑えることができる。

本発明の配線方法によれば、配線リソースの消費を小さく抑えたまま、クロックネット間で発生するノイズエラーを防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の配線方法の第１実施形態が適用されたＣＡＤシステムの一例を示す概要図である。

この図１に示すＣＡＤシステム１００には、一般にワークステーションまたはパーソナルコンピュータと呼ばれるコンピュータを用いることができる。

ＣＡＤシステム１００は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ハードディスク等が内蔵された本体部１０１、本体部１０１からの指示により表示画面１０２ａ上に画像や文字列を表示する表示装置１０２、このＣＡＤシステム１００に操作者の指示を入力するためのキーボード１０３、表示画面１０２ａ上の任意の位置を指定することにより、その指定時にその位置に表示されていたアイコン等に応じた指示を入力するマウス１０４を備えている。

本体部１０１は、さらに外観上、フレキシブルディスク（図示せず），ＣＤ−ＲＯＭ７００が装填されるフレキシブルディスク装填口１０１ａ，ＣＤ−ＲＯＭ装填口１０１ｂを有しており、それらの内部には、それらの装填口１０１ａ，１０１ｂから装填されたフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ７００をドライブしてアクセスするフレキシブルディスクドライブやＣＤ−ＲＯＭドライブも内蔵されている。

図２は、図１に示した外観を有するＣＡＤシステムのハードウェア構成図である。

図２のハードウェア構成図には、ＣＰＵ１１１、ＲＡＭ１１２、ハードディスクコントローラ１１３、フレキシブルディスクドライブ１１４、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１１５、マウスコントローラ１１６、キーボードコントローラ１１７、およびディスプレイコントローラ１１８が示されており、それらはバス１１０で相互に接続されている。

フレキシブルディスクドライブ１１４、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１１５は、図１を参照して説明したように、それぞれフレキシブルディスク装填口１０１ａおよびＣＤ−ＲＯＭ装填口１０１ｂから装填されたフレキシブルディスク７１０、ＣＤ−ＲＯＭ７００をアクセスするものである。

また、図２には、ハードディスクコントローラ１１３によりアクセスされるハードディスク１２０、マウスコントローラ１１６により制御されるマウス１０４、キーボードコントローラ１１７により制御されるキーボード１０３、およびディスプレイコントローラ１１８により制御される表示装置１０２も示されている。

図３は、図１、図２に示すＣＡＤシステムの概念的な構成図である。

図３には、ＣＡＤシステム１００を構成する、前述したハードディスク１２０と、コンピュータ部１３０と、キー操作装置１４０と、表示装置１０２とが示されている。

ハードディスク１２０には、ＣＡＤプログラム１２０ａと、ライブラリデータ１２０ｂと、レイアウトデータ１２０ｃと、クロックネットデータ１２０ｄとが記憶されている。

コンピュータ部１３０には、ＣＰＵ１１１，ＲＡＭ１１２からなる演算部１５０と、ハードディスクコントローラ１１３，ＦＤドライブ１１４，ＣＤＲＯＭドライブ１１５，マウスコントローラ１１６，キーボードコントローラ１１７，ディスプレイコントローラ１１８からなる入出力制御部１６０から構成されている。

キー操作装置１４０は、マウス１０４およびキーボード１０３から構成されている。

ここで、操作者がキー操作装置１４０を操作して、ハードディスク１２０に記憶されたＣＡＤプログラム１２０ａを実行させることにより、本発明の配線方法の第１実施形態による配線が行なわれる。

図４は、本発明の配線方法の第１実施形態の手順を示す図、図５は、図４に示す手順でクロックネットと非クロックネットが配線される様子を示す図である。

先ず、図４に示す手順Ｓ１において、ライブラリデータ１２０ｂ，レイアウトデータ１２０ｃに基づいてセルの配置を行なう。次に手順Ｓ２において、クロックネットデータ１２０ｄに基づいてクロックネットのマルチスペーシング配線（本発明にいう第１の条件下でのクロックネット配線の一例に相当）を行なう。具体的には、図５の左部に示すように、クロックネット１１＿１，１１＿２どうしの間に配線が可能なスペースである配線トラック１０ａ，１０ｂ，１０ｃを設けて、クロックネット１１＿１，１１＿２を配線する。尚、図５の左部には、配線トラック１０ｄ，１０ｅも示されている。

次に、手順Ｓ３において、クロックネットのマルチスペーシング設定の緩和を行なう。即ち、クロックネット１１＿１，１１＿２間における配線トラック１０ａ，１０ｂ，１０ｃを配線領域として開放する。さらに、手順Ｓ４において、非クロックネットの配線を行なう。具体的には、図５の右部に示すように、配線トラック１０ｂ上に非クロックネット１２＿１を配線する。同様にして、配線トラック１０ｅ上に非クロックネット１２＿２を配線する。尚、手順Ｓ３，手順Ｓ４が、本発明にいう第２の条件下で非クロックネットを配線するという一例に相当する。

本発明の配線方法の第１実施形態では、図５に示すように、先ず、クロックネット１１＿１，１１＿２どうしを、十分に間隔を空けて（３トラック分空けて）配線する。次に、３トラック分のうちの中央のトラックに非クロックネット１２＿１を配線する。これにより、クロックネット１１＿１，１１＿２間が非クロックネット１２＿１でシールドされたような構造となる。このため、クロックネット１１＿１，１１＿２どうしの隣接した並走はなく、従って配線リソースの消費を小さく抑えたまま、クロックネット１１＿１，１１＿２間で発生するノイズエラーを防止することができる。また、ノイズ修正時には非クロックネット１２＿１の経路変更を行なえば済み、従ってクロックネット１１＿１，１１＿２の経路変更を行なう必要はなく、ノイズ修正によるタイミングヘの影響を最小限に抑えることができる。さらに、クロックネット１１＿１，１１＿２間で発生するノイズエラーがほとんどなくなるため、チップ全体でのノイズエラー数も減少することができる。

図６は、本発明の配線方法の第２実施形態の手順を示す図、図７は、図６に示す手順でクロックネットと非クロックネットが配線される様子を示す図である。

本発明の配線方法の第２実施形態は、ネットどうしの間に一本の配線が可能なスペースを空けるという条件を採用したものである。本発明の配線方法の第２実施形態も、前述したＣＡＤシステム１００に好適に組み込むことができる。

先ず、図６に示す手順Ｓ１１において、セルの配置を行なう。次に、手順Ｓ１２において、クロックネットのマルチスペーシング配線（本発明にいう第１の条件下でのクロックネット配線の他の一例に相当）を行なう。具体的には、図７の左部に示すように、クロックネット２１＿１，２１＿２どうしの間に配線が可能なスペースである配線トラック２０ａを設けて、クロックネット２１＿１，２１＿２を配線する。尚、図７の左部には、配線トラック２０ｂも示されている。

次に、手順Ｓ１３において、クロックネットのマルチスペーシング設定の解除を行なう。即ち、クロックネット２１＿１，２１＿２間の配線トラック２０ａを配線領域として開放する。さらに、手順Ｓ１４において、非クロックネットの配線を行なう。具体的には、図７の右部に示すように、配線トラック２０ａ，２０ｂ上に非クロックネット２２＿１，２２＿２を配線する。尚、手順Ｓ１３，手順Ｓ１４が、本発明にいう第２の条件下で非クロックネットを配線するという他の一例に相当する。

本発明の配線方法の第２実施形態では、図７に示すように、先ず、クロックネット２１＿１，２１＿２どうしを、１トラック分空けて配線する。次に、この１トラック分の配線領域に非クロックネット２２＿１を配線する。これにより、クロックネット２１＿１，２１＿２間が非クロックネット２２＿１でシールドされたような構造となる。このため、クロックネット２１＿１，２１＿２どうしの隣接した並走はなく、従って配線リソースの消費を小さく抑えたまま、クロックネット２１＿１，２１＿２間で発生するノイズエラーを防止することができる。また、本発明の配線方法の第２実施形態は、ネットどうしの間に配線が可能なスペースが広いテクノロジー（例えば、０．１８ｕｍ以上のデザインルールによるテクノロジー）や、配線リソースの厳しいデザインにおいて、効果的である。

本発明の配線方法の第１実施形態が適用されたＣＡＤシステムの一例を示す概要図である。 図１に示した外観を有するＣＡＤシステムのハードウェア構成図である。 図１、図２に示すＣＡＤシステムの概念的な構成図である。 本発明の配線方法の第１実施形態の手順を示す図である。 図４に示す手順でクロックネットと非クロックネットが配線される様子を示す図である。 本発明の配線方法の第２実施形態の手順を示す図である。 図６に示す手順でクロックネットと非クロックネットが配線される様子を示す図である。 マルチスペーシング配線方法の一例を説明するための図である。 マルチスペーシング配線方法の他の一例を説明するための図である。 シールド配線方法を説明するための図である。 シールド配線方法とマルチスペーシング配線方法との双方を採用した配線方法を説明するための図である。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，２０ａ，２０ｂ 配線トラック
１１＿１，１１＿２，２１＿１，２１＿２ クロックネット
１２＿１，１２＿２，２２＿１，２２＿２ 非クロックネット
１００ ＣＡＤシステム
１０１ 本体部
１０１ａ フレキシブルディスク装填口
１０１ｂ ＣＤ−ＲＯＭ装填口
１０２ 表示装置
１０２ａ 表示画面
１０３ キーボード
１０４ マウス
１１０ バス
１１１ ＣＰＵ
１１２ ＲＡＭ
１１３ ハードディスクコントローラ
１１４ ＦＤドライブ
１１５ ＣＤＲＯＭドライブ
１１６ マウスコントローラ
１１７ キーボードコントローラ
１１８ ディスプレイコントローラ
１２０ ハードディスク
１２０ａ ＣＡＤプログラム
１２０ｂ ライブラリデータ
１２０ｃ レイアウトデータ
１２０ｄ クロックネットデータ
１３０ コンピュータ部
１４０ キー操作装置
１５０ 演算部
１６０ 入出力制御部
７００ ＣＤ−ＲＯＭ
７１０ フレキシブルディスク

Claims (3)

1. 半導体集積回路のクロックネットと非クロックネットとの双方を配線する配線方法において、
   配線どうしの間のスペーシングを規定する条件を、配線どうしの間に他の配線が可能なスペースを空けるという第１の条件の下でクロックネットを配線し、
   前記第１の条件よりも、配線どうしの間のスペーシングを狭めた第２の条件の下で非クロックネットを配線することを特徴とする配線方法。
2. 前記第１の条件として、配線どうしの間に複数本の配線が可能なスペースを空けるという条件を採用してクロックネットを配線することを特徴とする請求項１記載の配線方法。
3. 前記第１の条件として、配線どうしの間に一本の配線が可能なスペースを空けるという条件を採用してクロックネットを配線することを特徴とする請求項１記載の配線方法。

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