JP2008009871A - セル配置方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の課題は、LSIのレイアウト設計に係る配置処理において混雑度を回避するセル配置方法を提供すことを目的とする。
【解決手段】本発明の課題は、集積回路を構成する複数のセルの配置を決定するセル配置方法であって、所定サイズ以下で定義される小セルが集中して配置される集中領域の該小セルのサイズを見かけ上幅広に変更する小セル幅広手順を有することを特徴とするセル配置方法により達成される。
【選択図】図4

Description

本発明は、LSIのレイアウト設計に係る配置処理において混雑度を回避するセル配置方法に関する。
従来のLSIのレイアウト設計に係る配置処理では、局所的に小さなセルが集まって配置されることによる配線チャネル不足が発生する配線violationを解決できないという問題に対して、セルを一度配置した後に混雑箇所を探して最適化する方法、或いは、予め幾つかのセルのライブラリ(LEF:Library Exchange Format)に細工をしてセルの大きさを見かけ上大きくし、それらのセルの横に空きスペースを設けて配置する方法が取られていた。
特開平9−45776号公報 特開平10−50844号公報 特許第2629407号公報
しかしながら、LSIレイアウト設計の配置処理において、セルを一度配置した後に混雑箇所を探して最適化する場合、処理時間が余分に掛かるという問題があった。また、予め幾つかのセルのライブラリに細工をしてセルの大きさを見かけ上大きくする場合、セルの集中の度合いに関わらず一律に空きスペースが設けられるため集積度が落ちるといった問題があった。
よって、本発明の目的は、局所的に小セルが集中して配置されることを回避するセル配置方法を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明は、集積回路を構成する複数のセルの配置を決定するセル配置方法であって、所定サイズ以下で定義される小セルが集中して配置される集中領域の該小セルのサイズを見かけ上幅広に変更する小セル幅広手順を有するように構成される。
このようなセル配置方法では、局所的に小さなセルが集まって配置されることを避けることができ、配線チャネル不足の発生を低減することができる。従って、配線violationが発生し難くなり、LSI設計におけるレイアウト期間を短縮することが可能となる。
上記課題を解決するための手段として、本発明は、上記セル配置方法での処理をコンピュータに行わせるコンピュータ実行可能なプログラム、又は、該セル配置方法での処理を行う回路設計装置とすることもできる。
本願発明は、局所的に小さなセルが集まって配置されることを避けることができ、配線チャネル不足の発生を低減することができる。これにより、配線violationが発生し難くなり、LSI設計におけるレイアウト期間を短縮することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
先ず、LSIを構成する複数のセル(以下、セル群という)を配置する領域を定めるMINCUT法によるセル配置処理についてその概要を図1で説明する。図1は、MINCUT法によるセル配置処理の概要を説明するための図である。
図1において、セルを配置する領域RにLSIを構成するためのセル群Aを配置するものとする。先ず、領域Rをカットライン1で分割した領域R1及びR2にカットライン1を跨ぐネット数が少なくなるようにセル群Aを配置する。領域R1に配置される複数のセルをセル群A1とし、領域R2に配置される複数のセルをセル群A2とする。
次に、領域R1と領域R2とをカットライン2で分割して、夫々を領域R11及びR12と、領域R21及びR22とする。そして、カットライン2を跨ぐネット数が少なくなるようにセル群A1をセル群A1−1とセル群A1−2とに分割し、また、セル群A2をセル群A2−1とセル群A2−2とに分割する。
更に、領域R11と領域R12とをカットライン3で分割して、夫々を領域R111及びR112と、領域R121及びR122とする。そして、カットライン3を跨ぐネット数が少なくなるようにセル群A1−1をセル群A1−1−1とセル群A1−1−2とに分割し、また、セル群A1−2をセル群A1−2−1とセル群A1−2−2とに分割する。
同様に、領域R21と領域R22とをカットライン4で分割して、夫々を領域R211及びR212と、領域R221及びR222とする。そして、カットライン4を跨ぐネット数が少なくなるようにセル群A2−1をセル群A2−1−1とセル群A2−1−2とに分割し、また、セル群A2−2をセル群A2−2−1とセル群A2−2−2とに分割する。
次に、MINCUT法によるセル配置処理の例について図2で説明する。図2は、MINCUT法によるセル配置処理を説明するためのフローチャート図である。図2において、ネットリスト情報、ライブラリ情報、制御カードなどのセル配置に必要な情報を制御パラメータから読み込み(ステップS101)、そのカットラインで分割対象となる領域を求める(ステップS102)。
その領域がカットラインで分割された後の両サブ領域の面積を計算し(ステップS103)、その領域内のセルの移動順序を決定する(ステップS104)。そして、そのセルが分割後どちらのサブ領域へ移動すれば、カットラインを跨ぐネット数が少なくなるかを計算する(ステップS105)。
次に、移動しようとする分割後のサブ領域に、配置するための空き面積があるか否かを判断する(ステップS106)。空き面積がない場合、そのセルを移動したい方の反対側のサブ領域へ強制的に仮移動させ(ステップS106−2)、ステップS107へと進む。一方、空き面積がある場合、そのセルを移動したい方のサブ領域へ仮移動させ(ステップS106−4)、ステップS107へと進む。
そして、仮移動先のサブ領域の空き面積を再計算する(ステップS107)。ステップS105からS107までの処理は、その領域内のセル毎に(つまり、1〜その領域内のセル数分)繰り返して実行される。その後、セルの配置のlegalizeを行なう(ステップS108)。
分割後のサブ領域に、最終的にセルが収まるか否かを判断する(ステップS109)。セルが収まる場合、仮移動をキャンセルし、その領域はサブ領域に分割しない(ステップS109−2)。一方、セルが収まらない場合、セルのサブ領域への移動を確定し分割を完了する(ステップS109−4)。ステップS103からS109−2又はS109−4までの処理が、分割対象となる領域毎に(つまり、1〜分割対象領域数分)繰り返して実行される。その繰り返し処理の後、更に、ステップS102からS109−2又はS109−4までの処理が、カットライン毎に(つまり、1〜カットライン数分)繰り返し実行される。
その後、分割された各領域内でのセル位置を決定し(ステップS110)、セル配置処理を終了する。
本発明に係る実施例では、上述したようなMINCUT法を用いたセル配置処理に局所的に小セルが集中する領域のみ見かけ上小セルを太らせるようにする。見かけ上小セルを太らせるとは、小セルの実サイズを変更するのではなく、小セルの配置用の面積を小セルの実サイズより広くなるようにデータ上の小セルのサイズを大きくすることである。
先ず、本発明に係るセル配置処理の概要を図3で説明する。図3は、本発明に係るセル配置処理の概要を説明するための図である。
図3(A)は、図2に示すフローチャートによるMINCUT法によるセル配置処理の結果の一部を示す図である。図3(A)に示す結果は、ある領域内に小セルが集中して配置されている様子を示している。
図3(B)は、本発明に係るセル配置処理を行った場合の小セルに太らせ処理を行った領域の結果を示している。小セルが集中して配置されている領域に対して、小セルを見かけ上太らせた状態と、実際の小セルの配置の状態とを示している。
図3(C)は、本発明に係るセル配置処理を行った場合の小セルに太らせ処理が行なわれなかった領域の結果を示している。小セルが集中して配置されていない領域には、小セルに太らせ処理が行われないため、MINCUT法のみによるセル配置のままの状態となる。
図4は、MINCUT法のみによるセル配置処理と本発明に係るセル配置処理との結果比較を示す図である。図4(A)では、図2に示すセル配置処理による配置例を示し、小セルの集中度合いに関係なく、セルの実サイズで配置される。図4(B)では、本発明に係るセル配置処理による結果を示している。小セルが集中していない領域では、小セルに太らせ処理は行われず図4(A)での状態と同様であるが、小セルが集中している領域では、小セルに太らせ処理が行われ、端子の集中を防ぐことができる。
このような小セルが集中して配置されている領域に対して、小セルに太らせ処理を行う本発明に係るセル配置処理について以下に詳述する。
図5は、本発明の一実施例に係るLSI設計装置の構成例を示す図である。図5において、LSI設計装置100は、コンピュータ装置であって、中央処理装置7aとメインプログラム記憶部7bとを備えた制御部7と、一時記憶部7cと、入出力処理部9と、レイアウトデータを格納する第1の記憶部10と、ライブラリデータを格納する第2の記憶部20と、第3の記憶部30とで構成される。第1から第3の記憶部10から31は、1つの記憶装置に夫々の記憶領域として構成されていてもよいし、別々の記憶装置としてLSI設計装置100に備えられていてもよい。
第1の記憶部10は、レイアウトデータを記憶する記憶部であり、LSI論理設計データ11と、LSI物理設計データ12と、タイミング制約データ13と、制御パラメータ14と、物理レイアウトデータ15とを記憶している。LSI論理設計データ11と、LSI物理設計データ12と、タイミング制約データ13と、制御パラメータ14とは、制御部7での処理のために入力されるデータであり、物理レイアウトデータ15は、制御部7での処理によって出力されるデータである。
LSI論理設計データ11は、機能モジュールを全て含むチップトップのネットリストを示すデータである。LSI物理設計データ12は、機能モジュール名のリストと機能モジュールの配置とを示すデータである。タイミング制約データ13は、タイミングを考慮した配置処理時に参照されるデータであり、回路のクロック情報、マルチパス、フォールトパス等が記述されている。
制御パラメータ14は、自動配置処理を制御するための種々のパラメータである。制御パラメータ14には、本発明に係るセル配置処理で参照される小セルのサイズの定義、小セルの集中を判断するための割合基準値、小セルが集中したときに小セルを太らせる倍率等も含まれる。
物理レイアウトデータ15は、制御部7から出力された各セルの配置のデータである。
第2の記憶部20は、ライブラリデータを記憶する記憶部であり、セルタイミングライブラリ21と、セル物理ライブラリ22とを記憶している。
セルタイミングライブラリ21は、ユニットセル、マクロセルなどのタイミングライブラリである。セル物理ライブラリ22は、ユニットセル、マクロセルの面積ライブラリである。
第3の記憶部30は、制御プログラムを記憶する記憶部であり、その制御プログラムは少なくとも入力情報読込プログラム31と、分割後の領域面積計算プログラム32と、セルの移動順序計算プログラム33と、セル移動先計算プログラム34と、小セル太らせプログラム35と、セル配置整列プログラム36とで構成される。
制御プログラムは、制御部7の中央演算装置7aによって実行され、図6に示すような本発明に係るセル配置処理を実現する。制御プログラムは、CD−ROM等の記憶媒体又はプラグアンドプレイなどによって接続可能な外部記憶装置からインストーラによって第3の記憶部30へロードしてもよい。また、LSI設計装置100がネットワークに接続可能な通信装置を備えている場合、ネットワークを介して制御部ログラムをダウンロードしてもよい。
入力情報読込プログラム31は、ネットリスト情報、ライブラリ情報、制御パラメータ読み込み、内部テーブルを作成するためのプログラムであり、図6のステップS201を実行する。分割後の領域面積計算プログラム32は、カットラインで分割した後の両領域の面積を計算するためのプログラムであり、図6のステップS202を実行する。
セルの移動順序計算プログラム33は、セルの大きさやネットの引き付けの強さに基づいてその領域内のセルの移動順序を決定するためのプログラムであり、図6のステップS204を実行する。セル移動先計算プログラム34は、セルがカットラインで分割された領域のどの領域へ移動すれば、カットラインを跨ぐネット数が少なくなるかを計算するためのプログラムであり、図6のステップS205を実行する。
小セル太らせプログラム35は、小セルの見かけ上の幅を変更して太らせるためのプログラムであり、図6のステップS210を実行する。セル配置整列プログラム36は、セルの配置の整列(legalize)を行い、それぞれの分割後の領域にセルが配置可能か否かをチェックするためのプログラムであり、図6のステップS209−2とS211とを実行する。
次に、LSI設計装置100で実行される本発明に係るセル配置処理について説明する。図6は、本発明に係るセル配置処理を説明するためのフローチャート図である。図6において、ネットリスト情報、ライブラリ情報、制御カードなどのセル配置に必要な情報が制御部7へ読み込まれる(ステップS201)。この場合、制御パラメータ14から、小セルのサイズの定義と、小セルの集中を判断するための割合基準値と、小セルが集中して配置される場合に小セルを太らせる倍率とが読み込まれる。そして、そのカットラインで分割対象となる領域を求める(ステップS202)。
その領域がカットラインで分割された後の両サブ領域の面積を計算し(ステップS203)、その領域内のセルの移動順序を決定する(ステップS204)。そして、そのセルが分割後どちらのサブ領域へ移動すれば、カットラインを跨ぐネット数が少なくなるかを計算する(ステップS205)。
次に、移動しようとする分割後のサブ領域に、配置するための空き面積があるか否かを判断する(ステップS206)。空き面積がない場合、そのセルを移動したい方の反対側のサブ領域へ強制的に仮移動させ(ステップ206−2)、ステップS207へと進む。一方、空き面積がある場合、そのセルを移動したい方のサブ領域へ仮移動させ(ステップS206−4)、ステップS207へと進む。
そして、仮移動先のサブ領域の空き面積を再計算する(ステップS107)。ステップS205からS207までの処理は、その領域内のセル毎に(つまり、1〜その領域内のセル数分)繰り返して実行される。
その後、各サブ領域内のセルに対する小セルの比率が割合基準値を超えているか否かを判断する(ステップS208)。超えていない場合、ステップS209−2へと進む。一方、超えている場合、更に、小セルを一度太らせ済みであるか否かを判断する(ステップS209)。小セルを一度太らせ済みである場合、ステップS209−2へと進む。
一方、小セルに太らせ処理を未だ行っていない場合、そのサブ領域内の小セル太らせ処理を実行し(ステップS210)、セルの配置のlegalize(整列)処理を行う(ステップS211)。
そして、分割後のサブ領域に、最終的にセルが収まるか否かを判断する(ステップS211)。セルが収まらない場合、仮移動を一度キャンセルして(ステップS203)、ステップS204へと戻る。一方、セルが収まる場合、セルのサブ領域への移動を確定し分割を完了する(ステップS214)。
ステップS208において小セルの比率が割合基準値を超えていない場合、又は、ステップS209において小セルを一度太らせ済みである場合、セルの配置のlegalize(整列)処理を行う(ステップS209−2)。
そして、分割後のサブ領域に、最終的にセルが収まるか否かを判断する(ステップS209−4)。セルが収まる場合、ステップS214へと進む。一方、セルが収まらない場合、仮移動をキャンセルし、その領域は分割せず(ステップS209−6)、ステップS215へと進む。
ステップS203からS209−6又はS214までの処理が、分割対象となる領域毎に(つまり、1〜分割対象領域数分)繰り返して実行される。その繰り返し処理の後、更に、ステップS202からS209−6又はS214までの処理が、カットライン毎に(つまり、1〜カットライン数分)繰り返し実行される。
その後、分割された各領域内でのセル詳細位置を決定し(ステップS215)、セル配置処理を終了する。
小セル太らせ処理について図7で説明する。図7は、図6のステップS210の小セル太らせ処理を説明するためのフローチャート図である。図7において、小セルのセル幅が制御パレメータ14の小セルのサイズで指定される幅以下であるか否かを判断する(ステップS210−2)。
指定される幅以下である場合、セル幅を、元の幅と制御パラメータ14で指定された倍率とを乗算した値に変更する(ステップS210−4)。一方、指定される幅より広い場合、ステップS210−2を行わない。ステップS210−2及びS210−4の処理は、サブ領域内のセル毎に(つまり、1〜そのサブ領域内のセル数分)繰り返して実行される。その後、小セル太らせ処理を終了する。
次に、局所的に小セルが集中する領域での小セルの太らせ処理の仕組みについて図8から図10で具体的に説明する。
図8は、小セルの集中度の高いサブ領域と集中度の低いサブ領域の例を示す図である。図8中、サブ領域aは小セルの集中度の高い領域であって、サブ領域bは小セルの集中度の低い領域である。小セルの集中度の判断は、図6のステップS208にて行われる。
制御パラメータ14で定義される小セルのサイズに基づいて、サブ領域a内では、セルA、B、C、D、E、そしてGが小セルとして判断され、セルFは小セルとして判断されない。また、サブ領域b内では、セルHのみが小セルとして判断され、セルI及びセルJは小セルとして判断されない。
図8(A)では、小セル太らせ処理が行われていない状態を示している。図6のステップS208にてサブ領域aが小セルの比率が割合基準値を超えていると判断された小セルの集中度の高い領域である。一方、図6のステップS208にてサブ領域bは小セルの比率が割合基準値を超えなかった小セルの集中度の低い領域である。従って、サブ領域aに対してのみ小セル太らせ処理が実行され、サブ領域bに対しては小セル太らせ処理が実行されない。
図8(B)は、小セル太らせ処理が終了した後のサブ領域aとサブ領域bでの配置状態を示している。図8(B)において、サブ領域aで小セルA、B、C、D、E、及びGが見かけ上の太らせ処理が行われており、サブ領域bで小セルHに対しては行われていない。
図8に示すようなセル配置例でのデータ例について図9で説明する。図9は、セルデータ例を示す図である。図9(A)に示すセルデータ・テーブル41は、配置されるセルに関するデータを管理するテーブルで、図5の一時記憶部7cに保持される。
セルデータ・テーブル41は、セルを識別するためのセルインスタンス名、配置された物理セルを識別するための物理セル名、物理セルの幅を示すセル幅(um)、物理セルの高さを示すセル高(um)などの項目で構成される。セルデータ・テーブル41は、図6のステップS201にて、入力情報読込プログラム31が実行され、制御部7が第1の記憶部10から入力用のレイアウトデータを読み込むことによって作成され一時記憶部7cに格納される。
セルインスタンス名と物理セル名とは、LSI物理設計データ11から読み込んだネットリストから取得して設定される。また、セル幅(um)とセル高(um)とは、物理セル名に対応する値をセル物理ライブラリ22から取得して設定される。
図9(B)に示す小セル太らせテーブル42は、セル太らせ処理にて一時的に作成され、図5の一時記憶部7cに保持されるテーブルである。小セル太らせテーブル42は、小セルを判断するための小セル幅定義値(um)、見かけ上の太らせるための太らせ倍率などの項目で構成される。
例えば、小セル幅定義値が1.5(um)であり、太らせ倍率が2である場合、図9(A)のセルデータ・テーブル41のセルの中で小セルとして定義されるセルは、セル幅(um)と小セル太らせテーブル42の小セル幅定義値(um)とを比較することによって、A、B、C、D、E、Hであると判断される。
それら小セルのうち割合基準値が越えている領域内の小セルが図7に示す小セル太らせ処理の対象となり、図10に示すようにセルデータ・テーブル41が変更される。図10は、小セル太らせ処理後のセルデータ・テーブルの例を示す図である。
図10を参照することによって、図8に示すサブ領域aに配置された小セルA、B、C、D、E、Gのセル幅が、小セル太らせ処理によって1.2(um)から2.4(um)へと変更されているのが分かる。つまり、小セルの配置用の面積を小セルの実サイズより広く(幅広に)なるようにセルデータ・テーブル41上の小セルのサイズが変更されている。従って、これら小セルを見かけ上太らせていることとなる。一方、サブ領域bに配置された小セルHのセル幅は、変更されず1.2(um)のままである。
上述したように、本発明に係るセル配置方法によれば、局所的に小さなセルが集まって配置されることを避けることができ、配線チャネル不足の発生を低減することができる。これにより、配線violationが発生し難くなり、LSI設計におけるレイアウト期間を短縮することが可能となる。
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
(付記1)
集積回路を構成する複数のセルの配置を決定するセル配置方法であって、
所定サイズ以下で定義される小セルが集中して配置される集中領域の該小セルのサイズを見かけ上幅広に変更する小セル幅広手順を有することを特徴とするセル配置方法。
(付記2)
前記小セル幅広手順は、小セルが集中して配置されていない非集中領域の該小セルに対しては見せかけ上幅広にする変更を抑止することを特徴とする付記1記載のセル配置方法。
(付記3)
前記小セル幅広手順は、前記小セルの実サイズを変更することなく、配置されたセル毎に少なくともセル幅を対応させたセルデータ・テーブル内にて前記集中領域に配置される前記小セルの該セル幅の値を幅広に変更することを特徴とする付記1又は2記載のセル配置方法。
(付記4)
前記小セル幅広手順の後、配置されるセルが領域に収まらない場合、前記集中領域へのセルの配置をキャンセルする配置キャンセル手順を有することを特徴とする付記1乃至3のいずれか一項記載のセル配置方法。
(付記5)
前記集積回路を構成する複数のセルを配置する領域をMINCUT法によって分割して複数のサブ領域毎にセルを配置するサブ領域配置手順を有し、
前記領域とは前記サブ領域であることを特徴とする付記1乃至4のいずれか一項記載のセル配置方法。
(付記6)
集積回路を構成する複数のセルの配置を決定するセル配置方法での処理をコンピュータに行わせるコンピュータ実行可能なプログラムであって、該コンピュータに、
所定サイズ以下で定義される小セルが集中して配置される集中領域の該小セルのサイズを見かけ上幅広に変更する小セル幅広手順を実行させることを特徴とするコンピュータ実行可能なプログラム。
(付記7)
集積回路を構成する複数のセルの配置を決定する回路設計装置であって、
所定サイズ以下で定義される小セルが集中して配置される集中領域の該小セルのサイズを見かけ上幅広に変更する小セル幅広手段を有することを特徴とする回路設計装置。
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
MINCUT法によるセル配置処理の概要を説明するための図である。 MINCUT法によるセル配置処理を説明するためのフローチャート図である。 本発明に係るセル配置処理の概要を説明するための図である。 MINCUT法のみによるセル配置処理と本発明に係るセル配置処理との結果比較を示す図である。 本発明の一実施例に係るLSI設計装置の構成例を示す図である。 本発明に係るセル配置処理を説明するためのフローチャート図である。 図6のステップS210の小セル太らせ処理を説明するためのフローチャート図である。 小セルの集中度の高いサブ領域と集中度の低いサブ領域の例を示す図である。 セルデータ例を示す図である。 小セル太らせ処理後のセルデータ・テーブルの例を示す図である。
符号の説明
7 制御部
7a 中央演算装置
7b メインプログラム記憶部7b
7c 一時記憶部
9 入出力処理部
10 第1の記憶部
11 LSI論理設計データ
12 LSI物理設計データ
13 タイミング制約データ
14 制御パラメータ
15 物理レイアウトデータ
20 第2の記憶部
21 セルタイミングライブラリ
22 セル物理ライブラリ
30 第3の記憶部
31 入力情報読込プログラム
32 分割後の領域面積計算プログラム
33 セルの移動順序計算プログラム
34 セル移動先計算プログラム
35 小セル太らせプログラム
36 セル配置整列プログラム

Claims (5)

  1. 集積回路を構成する複数のセルの配置を決定するセル配置方法であって、
    所定サイズ以下で定義される小セルが集中して配置される集中領域の該小セルのサイズを見かけ上幅広に変更する小セル幅広手順を有することを特徴とするセル配置方法。
  2. 前記小セル幅広手順は、小セルが集中して配置されていない非集中領域の該小セルに対しては見せかけ上幅広にする変更を抑止することを特徴とする請求項1記載のセル配置方法。
  3. 前記小セル幅広手順は、前記小セルの実サイズを変更することなく、配置されたセル毎に少なくともセル幅を対応させたセルデータ・テーブル内にて前記集中領域に配置される前記小セルの該セル幅の値を幅広に変更することを特徴とする請求項1又は2記載のセル配置方法。
  4. 前記集積回路を構成する複数のセルを配置する領域をMINCUT法によって分割して複数のサブ領域毎にセルを配置するサブ領域配置手順を有し、
    前記領域とは前記サブ領域であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載のセル配置方法。
  5. 集積回路を構成する複数のセルの配置を決定するセル配置方法での処理をコンピュータに行わせるコンピュータ実行可能なプログラムであって、該コンピュータに、
    所定サイズ以下で定義される小セルが集中して配置される集中領域の該小セルのサイズを見かけ上幅広に変更する小セル幅広手順を実行させることを特徴とするコンピュータ実行可能なプログラム。
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