JP2011134084A - 半導体集積回路の設計方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】配線遅延の増大、タイミング違反の発生を抑制することができる半導体集積回路の設計方法を提供することである。
【解決手段】本発明にかかる半導体集積回路の設計方法は、始点論理セル２０の位置と終点論理セル２１の位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として設定し、リピータを配置可能な空き領域情報をリピータ検索範囲に付加し、始点論理セル２０の駆動能力に基づき駆動境界をリピータ検索範囲内に設定し、空き領域情報に基づき駆動境界の範囲内に配置可能なリピータ候補を検索し、検索されたリピータ候補の座標および遅延時間情報に基づき、始点論理セル２０から終点論理セル２１までの遅延時間を算出し、算出された遅延時間に基づき、リピータ候補の中から始点論理セル２０と終点論理セル２１との間に配置するリピータを決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体集積回路の設計方法、及びプログラムに関し、特に半導体集積回路のレイアウトを最適化する半導体集積回路の設計方法、及びプログラムに関する。

近年、システムオンチップ（ＳｏＣ）を含む半導体集積回路において、機能の複雑化によるマクロ規模の増大や実装されるシステムの高速化による半導体集積回路の高速化の要求が高まり、さまざまな高速回路技術を利用した論理合成手法や配置・配線設計手法が開発されてきた。

半導体集積回路内の機能マクロが増えると半導体集積回路の面積も増加し、機能マクロ上を通過する信号配線が長くなるため配線遅延が増加し、半導体集積回路の高速動作を実現することが難しくなる。信号配線が長くなったことに起因する配線容量成分の影響を低減するために、十分に駆動する事ができるバッファ論理セルや偶数段で構成されるインバータ論理セル（以降、リピータと称す）を半導体集積回路に挿入し、配線遅延を低減する方法が一般的に用いられている。しかし、リピータ配置位置の変更を行う場合に迂回配線を修正するための作業時間が必要となるため、作業の効率化が望まれている。

特許文献１には、１回の自動配置配線で適切なタイミングのレイアウト設計を行うことができる自動配置配線装置に関する技術が開示されている。特許文献１にかかる自動配置配線装置では、ブロックや機能マクロセル間の配線長をマンハッタン距離などの既存技術を用いて算出し、求めた配線長と転送レートとの相関から要求される転送レートに応じて使用する配線層を選択し、この配線層を使用しても転送レートが要求値を満たさない場合にリピータを挿入する処理を実施している。

図１３は、特許文献１にかかる自動配置配線装置の構成を示すブロック図である。図１３に示すように、特許文献１にかかる自動配置配線装置は、転送レート・リピータ間距離決定部１１２、配置処理部１１３、配線長見積もり部１１４、配線長判定部１１５、転送レート計算部１１６、配線層割付部１１７、リピータ挿入部１１８、配線処理部１１９、タイミング検証部１２０及び描画部１２１を備える。

転送レート・リピータ間距離決定部１１２は、予め用意した各配線層についてのリピータ間距離と遅延時間の関係に基づいて、各配線層のリピータ間距離と転送レートの関係を求め、各配線層の時定数別に最速となる転送レートを算出する。なお、転送レートとは、リピータ間をつなぐ配線層の単位距離あたりの信号の転送時間である。また、この場合、転送レートが速いとは、このリピータ間をつなぐ配線層の単位距離あたりの信号の転送時間が短いことを示しており、転送レートが遅いとは上記転送時間が長いことを示している。

遅延時間は、リピータ間の配線層における信号の伝搬時間である。また、リピータ間距離は、リピータ間の配線層の配線長である。特許文献１では、リピータ自身の遅延を無視し、遅延時間をリピータ間距離で除算したものを当該リピータ間距離における転送レートとして求める。

図１４は、特許文献１にかかる自動配置配線装置の動作を示すフローチャートであり、この図に沿って背景技術を説明する。先ず、配置配線の実行前に、転送レート・リピータ間距離決定部１１２は、ハードディスク装置に予め格納していた配線層ごとのリピータ間距離と遅延時間の関係を示す電子データをＲＡＭに読み出して、この電子データ中のリピータ間距離とその遅延時間から配線層ごとに転送レートを算出し、配線層ごとのリピータ間距離と転送レートの関係を求める。次に、転送レート・リピータ間距離決定部１１２は、各配線層のリピータ間距離と転送レートの関係から各配線層の時定数別に最速となる転送レートを算出する。ここまでの処理が図１４のＳ１０１に相当する。

次に、配置処理部１１３は、所望の論理回路におけるブロックやマクロセルの接続関係を定義したネットリストを用いて、ブロックやマクロセルの配置を実行する（図１４のＳ１０２）。この配置の手法としては、既存の各種の配置技術のいずれかを用いるようにしてもよい。

ブロックやマクロセルの配置が完了すると、配線長見積もり部１１４が、この配置結果に基づいてブロックやマクロセル間に設けるべき各配線経路の配線長を予測する（図１４のＳ１０３）。配線長の予測方法としては、マンハッタン距離などを用いた既存の各種技術を用い、配置結果に応じた配線の混雑度や困難度を考慮して配線経路の配線長（以降、見積もり配線長と適宜称する）を予測する。

配線長判定部１１５は、配線長見積もり部１１４から見積もり配線長に関する情報を入力すると、ユーザ指定の配線長に関する情報と比較して、見積もり配線長がユーザ指定の配線長以上の距離であるか否かを判定する（図１４のＳ１０４）。ユーザ指定の配線長とは、回路設計仕様に基づいて許容できる最上限の遅延時間を与える配線長の閾値である。この配線長の指定情報は、例えばキーボードやマウスなどの入力装置を用いて自動配置配線装置に入力される。

図１４のＳ１０４において、配線長見積もり部１１４により予測された見積もり配線長がユーザ指定の配線長未満である場合、図１４のＳ１０８の配線処理に移行する。一方、見積もり配線長がユーザ指定の配線長以上である判定すると、その旨及び当該見積もり配線に関する情報を転送レート計算部１１６に出力する。これにより、転送レート計算部１１６は、ユーザから指定された各配線経路の配線長でのタイミング値に基づいて必要な遅延時間を見積もって転送レートを算出する（図１４のＳ１０５）。

ユーザ指定の各配線経路の配線長でのタイミング値とは、回路設計仕様に基づいてユーザが指定した各配線経路の配線長でのタイミング制約値であって、例えば実配線容量値などが考えられる。このタイミング値は、例えばキーボードやマウスなどの入力装置を用いて自動配置配線装置に入力される。ユーザ指定の配線長以上の見積もり配線について求めた転送レートと遅延時間に関する情報は、転送レート計算部１１６から配線層割付部１１７に出力される。

配線層割付部１１７では、転送レート計算部１１６が算出した転送レートと、予め求めておいた各配線層の時定数別の最速となる転送レートとを比較し、転送レート計算部１１６が算出した転送レートを超えない範囲で抽出した配線層のうち、最も転送レートが遅い配線層を割り付ける（図１４のＳ１０６）。

次に、リピータ挿入部１１８は、転送レート・リピータ間距離決定部１１２により予め求められた転送レートとリピータ間距離との相関関係を用いて、配線層割付部１１７により割り付けられた配線層の転送レートが最速となるリピータ間距離を求める。そして、当該配線層の配線長と上述のようにして求めたリピータ間距離とを比較し、上記配線層の配線長がリピータ間距離より長い場合、当該配線層の配線経路中のリピータ間距離で規定される位置にバッファなどのリピータを挿入する（図１４のＳ１０７）。

配線処理部１１９は、図１４のＳ１０４で見積もり配線がユーザ指定の配線長未満であると判定された場合や、上述した図１４のＳ１０７までの処理が完了すると、見積もり配線長の配線経路に対する配線処理や、配線層割付部１１７により割り付けられた配線層についての配線処理を実行する（図１４のＳ１０８）。このとき、各配線層に要求される転送レートが遅い順に処理を実行する。これにより、高時定数で転送レートが遅いが、最も配線リソースの多い微細配線から順に配線されることになり、配線リソースを考慮した効率の良い自動配線を実現することができる。

次に、タイミング検証部１２０は、上述のようにして自動配置配線されたレイアウトに対してタイミング検証を実行して（図１４のＳ１０９）、タイミングエラー箇所が存在するか否かを判定する（図１４のＳ１１０）。このとき、タイミングエラー箇所が存在すると判定されると、図１４のＳ１０６の処理に戻って配線層の割り付けを再度実行する。

例えば、各配線層と転送レートとの相関関係に基づいて抽出した、転送レート計算部１１６が算出した転送レートを超えない配線のうち、次に転送レートが遅い配線を割り付ける。このようにして、最も配線リソースの多い高時定数で転送レートが遅い微細配線から順に配線していく。一方、タイミングエラー箇所が存在しないと判定されると、タイミング検証部１２０は、その旨を描画部１２１に通知する。これにより、描画部１２１は、上述のようにして作成された半導体レイアウトをコンピュータ装置の表示画面に表示してユーザに提示する。

特許文献１に開示されている自動配置配線装置では、転送レート・リピータ間距離決定部１１２が配線層ごとにリピータ間距離と転送レートの関係を求める際、実際に理想位置にリピータが配置できないことを考慮して、予め与えた理想位置からの配置マージンとなるずれ量を与えることもできる（図１４のＳ１０１）。これにより、実際にリピータを配置する際に理想位置に配置できない場合、このずれ量を目安に配置位置を調整することができる。

また、ある配線層の配線経路において、例えばリピータ間距離が転送レート最速であると算出されても、配置スペースの関係上そのリピータ間距離で規定される理想位置にリピータを配置できない場合がある。この場合、転送レート・リピータ間距離決定部１１２は、グラフィックディスプレイ装置などを介してユーザからずれ量の指定を受け付け、ユーザから入力されたユーザ指定のずれ量を上記リピータ間距離に付加することができる。この場合、リピータ間距離が延びて理想位置からずれた分だけ遅延時間がかかってしまうので、理想位置からのずれに応じて転送レートがより速い配線層を予め選択する。例えば、配線長見積もり部１１４が理想位置からずれた分を考慮して配線長を再度見積もるか、あるいは、配線層割付部１１７が配線層を変更することができる。

特開２００６−６５６６９号公報

特許文献１にかかる自動配置配線装置は、配線層の割付（図１４のＳ１０６）によってブロックやマクロセル間の転送レートが要求値を満たさないと判断（図１４のＳ１１０）された場合、ブロックやマクロセル間の距離から理想とされる配線経路にリピータを挿入し（図１４のＳ１０７）配置する手順になっている。

ここで、特許文献１にかかる自動配置配線装置では、挿入したリピータを配置する場所に大きなマクロセルが既に配置されている場合、挿入したリピータが配置できないことを考慮して、リピータを配置する時に配置ずれ量を予め設定している（図１４のＳ１０２）。これにより、ブロックやマクロセル間の距離から理想とされる配線経路上で、リピータの配置可能場所を同心円状に検索して配置している。

この場合、ブロックやマクロセル間の距離から理想とされる配線経路上から離れた場所にリピータが配置され配線が迂回される。このため、要求されている転送レートを満足させることができず、タイミング検証（図１４のＳ１０９）においてタイミング違反が発生してしまう。この場合、配線層の割付（図１４のＳ１０６）に戻って処理をやり直す必要がある。

つまり、特許文献１にかかる自動配置配線装置では、信号配線時に始点から終点に向かって最短に配置されないため、信号配線が冗長な迂回経路が発生して信号配線が長くなり、配線遅延が増大する。これにより、要求されている転送レート内に配線遅延を収めることができず、タイミング違反が発生して配線層の割付やリピータ挿入の工程を繰り返さなければならないという問題があった。

本発明にかかる半導体集積回路の設計方法は、始点論理セルと終点論理セルとの間にリピータを配置する半導体集積回路の設計方法であって、前記始点論理セルの位置と前記終点論理セルの位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として設定し、リピータを配置可能な空き領域情報を前記リピータ検索範囲に付加し、前記始点論理セルの駆動能力に基づき、前記始点論理セルが配線負荷を駆動できる領域の境界である駆動境界を前記リピータ検索範囲内に設定し、前記空き領域情報に基づき、前記駆動境界の範囲内に配置可能なリピータ候補を検索し、検索された前記リピータ候補の座標および遅延時間情報に基づき、前記始点論理セルから前記終点論理セルまでの遅延時間を算出し、算出された前記遅延時間に基づき、前記リピータ候補の中から前記始点論理セルと前記終点論理セルとの間に配置するリピータを決定する。

本発明にかかる半導体集積回路の設計方法では、始点論理セルの位置と終点論理セルの位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として設定し、これらの範囲内でリピータ候補を検索している。よって、始点論理セルと終点論理セルとの間の信号配線経路が最短となるような位置にリピータを配置することができるため、配線遅延の増大、タイミング違反の発生を抑制することができる。

本発明にかかる回路設計プログラムは、始点論理セルと終点論理セルとの間にリピータを配置する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記始点論理セルの位置と前記終点論理セルの位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として設定し、リピータを配置可能な空き領域情報を前記リピータ検索範囲に付加し、前記始点論理セルの駆動能力に基づき、前記始点論理セルが配線負荷を駆動できる領域の境界である駆動境界を前記リピータ検索範囲内に設定し、前記空き領域情報に基づき、前記駆動境界の範囲内に配置可能なリピータ候補を検索し、検索された前記リピータ候補の座標および遅延時間情報に基づき、前記始点論理セルから前記終点論理セルまでの遅延時間を算出し、算出された前記遅延時間に基づき、前記リピータ候補の中から前記始点論理セルと前記終点論理セルとの間に配置するリピータを決定する、処理をコンピュータに実行させるための回路設計プログラムである。

本発明にかかる回路設計プログラムでは、始点論理セルの位置と終点論理セルの位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として設定し、始点論理セルの駆動能力に基づき駆動境界を設定し、これらの範囲内でリピータ候補を検索している。よって、始点論理セルと終点論理セルとの間の信号配線経路が最短となるような位置にリピータを配置することができるため、配線遅延の増大、タイミング違反の発生を抑制することができる。

本発明により、配線遅延の増大、タイミング違反の発生を抑制することができる半導体集積回路の設計方法及びプログラムを提供することが可能となる。

実施の形態１にかかる半導体集積回路の設計方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１にかかる半導体集積回路の設計方法を説明するための図である。 実施の形態１にかかる半導体集積回路の設計方法を用いてリピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図である。 実施の形態１にかかる半導体集積回路の設計方法を用いてリピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図である。 実施の形態１にかかる半導体集積回路の設計方法を用いてリピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図である。 実施の形態１にかかる半導体集積回路の設計方法を用いてリピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図である。 実施の形態１にかかる半導体集積回路の設計方法を用いてリピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図である。 実施の形態１にかかる半導体集積回路の設計方法に用いる論理情報テーブルの一例を示す図である。 実施の形態１にかかる半導体集積回路の設計方法を実施するためのシステム構成を説明するための図である。 実施の形態２にかかる半導体集積回路の設計方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２にかかる半導体集積回路の設計方法を用いてリピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図である。 実施の形態２にかかる半導体集積回路の設計方法を用いてリピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図である。 背景技術にかかる自動配置配線装置の構成を示すブロック図である。 背景技術にかかる自動配置配線装置の動作を説明するためのフローチャートである。

実施の形態１
以下、図面を参照して発明の実施の形態１について説明する。
図２は、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を説明するための図である。図２は、始点論理セル２０と終点論理セル２１を接続する信号配線イメージ２６が機能マクロ２７および配置禁止領域２２、２３上を通過する際、信号配線イメージ２６が最短になるようにリピータ２４、２５を初期配置している状態を示している。

図３は、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を用いて、リピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図である。図３は、図２に示す始点論理セル２０と終点論理セル２１と機能マクロ２７と配置禁止領域２２、２３の配置状態からリピータ配置可能領域を示している。

すなわち、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法では、図３に示すように、縦がＡ〜Ｋ、横がａ〜ｊの升目を格子状に作成し、図８に示す論理情報テーブル１０の中のリピータ候補が配置できる空き領域情報を升目毎に数字で表している。

ここで、図８に示す論理情報テーブル１０について説明する。図８に示す論理情報テーブル１０は、論理セルの種類である論理セル種類６０と、駆動能力６１と、サイズ６２と、論理セルかリピータかを区別するための論理セル／リピータ判別子６３と、配線距離に対応した遅延時間６４とで構成されている。

論理セル種類６０は、ネットリストで使用されて論理を構成するセルの一覧であり、ネットリストから抽出された論理セルの駆動能力６１、サイズ６２、論理セル／リピータ判別子６３、遅延時間６４に基づきリピータを配置する位置を抽出する際のインデックスとして使用する。

駆動能力６１は、配線負荷（配線容量負荷）を駆動する能力の最小値を１と定義し、この駆動能力の最小値の何個分の配線負荷を駆動できるかを示したものである。サイズ６２は、論理セルやリピータを配置する際に必要とされる面積を示している。例えば、論理セル種類ＲＥＰ０２は、駆動能力が"４"でサイズが"２"であることを示している。論理セル／リピータ判別子６３は、ネットリストから抽出された論理セルが、始終点論理セルかリピータであるかを判定するための情報である。遅延時間６４は、配線距離に応じた配線容量を駆動する時に必要とする遅延時間を数値化した値である。

本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法では、論理情報テーブル１０に格納された情報に基づいて、始点論理セルと終点論理セルの対角を頂点として囲んだ領域内でリピータ配置が可能でかつ終点までの配線が最適となるようなリピータ位置を抽出している。

再び図３に示すリピータ配置可能領域について説明する。図２に示した機能マクロ２７と配置禁止領域２２にはリピータを配置できないので、図３に示すリピータ配置可能領域では升目の空き領域情報は"０"となる。また、図３に示す格子状に分割された升目の１升目のサイズは、最大サイズのリピータ候補を配置できるサイズとしている。

また、各升目の空き領域情報を示す数字の設定は、論理情報テーブル１０の論理セル／リピータ判別子６３のリピータ候補を配置可能か升目領域内で検索して、配置可能であるリピータ候補のサイズを升目の空き領域情報として設定する。矩形状のリピータ検索範囲（リピータ検索矩形範囲、破線で示す）３０は、始点論理セル２０と終点論理セル２１を対角の頂点とした座標（ａ、Ｋ）から座標（ｊ、Ａ）に囲まれた領域である。このリピータ検索範囲３０は、始点論理セル２０から終点論理セル２１までの範囲でリピータ候補配置位置を検索するために用いる。

駆動境界４０（点線で示す）は、始点論理セル２０が配線負荷を駆動できる範囲を示している。駆動境界４０は、次のような方法で設定することができる。例えば、始点論理セル２０に、論理情報テーブル１０に示すＦＵＮ０２という種類の論理が配置されているとする。この場合、論理情報テーブル１０よりＦＵＮ０２の駆動能力は"６"であるので、始点論理セル２０に配置されているＦＵＮ０２は升目６個分の配線負荷を駆動することができる。よって、始点論理セル２０が配置されている座標（ａ、Ｋ）からリピータ検索範囲３０の範囲内で横軸方向に升目６個分先の座標（ｇ、Ｋ）と縦軸方向に升目６個分先の座標（ａ、Ｅ）を結ぶ境界を駆動境界４０として設定することができる。

また、リピータ候補配置位置５０はサイズ"２"のリピータが配置できることを示している。ここで、リピータ候補配置位置５０は、始点論理セル２０を起点として駆動境界４０の範囲内に位置している。

図４は、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を用いて、リピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図であり、リピータ候補配置位置５１が座標（ｇ、Ｊ）にある状態を示している。図４に示すリピータ配置可能領域では、図３で説明した始点論理セル２０が配線負荷を駆動できる範囲の境界である駆動境界４０を、終点論理セル２１側に１升分広げている。つまり、新たに座標（ｈ、Ｋ）と座標（ａ、Ｄ）を結んだ駆動境界４１（点線で示す）を再設定している。図４のように、駆動境界を広げて再設定する場合としては、広げる前の駆動境界内にリピータ候補が存在しない場合である。

図５は、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を用いて、リピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図であり、図３で求めたリピータ候補配置位置５０を始点として、終点論理セル２１までのリピータ検索範囲（破線で示す）３１を抽出した図である。すなわち、リピータ検索範囲３１はリピータ候補配置位置５０と終点論理セル２１を対角の頂点とした座標（ｆ、Ｊ）から座標（ｊ、Ａ）で囲まれた領域である。リピータ検索範囲３１は、始点のリピータ候補配置位置５０から終点論理セル２１まで到達する経路が最短となる範囲内を検索領域としている。

リピータ候補配置位置５０には、論理情報テーブル１０のサイズ６２からサイズが"２"のＲＥＰ０２のリピータを選択して配置している。ここで、ＲＥＰ０２のリピータの駆動能力は"４"であるので、リピータ候補配置位置５０に配置しているＲＥＰ０２のリピータが配線負荷を駆動できる範囲の境界は、駆動境界４２（点線で示す）で示すことができる。この場合、リピータ候補配置位置は、リピータ候補配置位置５２とリピータ候補配置位置５３である。

図６は、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を用いて、リピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図であり、図５で求めたリピータ候補配置位置５２を始点として、終点論理セル２１までのリピータ検索範囲（破線で示す）３２を抽出した図である。すなわち、リピータ検索範囲３２はリピータ候補配置位置５２と終点論理セル２１を対角の頂点とした座標（ｉ、Ｉ）から座標（ｊ、Ａ）で囲まれた領域である。リピータ検索範囲３２は、始点のリピータ候補配置位置５２から終点論理セル２１まで到達する経路が最短となる範囲内を検索領域としている。

リピータ候補配置位置５２には、論理情報テーブル１０のサイズ６２からサイズが"５"のＲＥＰ０５のリピータを選択して配置している。ここで、ＲＥＰ０５のリピータの駆動能力は"９"であるので、リピータ候補配置位置５２に配置しているＲＥＰ０５のリピータが配線負荷を駆動できる範囲の境界は、駆動境界４３（点線で示す）で示すことができる。この場合、ＲＥＰ０５のリピータが終点論理セル２１まで駆動できる。

図７は、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を用いて、リピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図であり、図５で求めたリピータ候補配置位置５３を始点として、終点論理セル２１までのリピータ検索範囲（破線で示す）３３を抽出した図である。すなわち、リピータ検索範囲３３はリピータ候補配置位置５３と終点論理セル２１を対角の頂点とした座標（ｊ、Ｊ）から座標（ｊ、Ａ）で囲まれた領域である。リピータ検索範囲３３は、始点のリピータ候補配置位置５３から終点論理セル２１まで到達する経路が最短となる範囲内を検索領域としている。

リピータ候補配置位置５３には、論理情報テーブル１０のサイズ６２からサイズが"４"のＲＥＰ０４のリピータを選択して配置している。ＲＥＰ０４のリピータは駆動能力が"７"である。よって、リピータ候補配置位置５３に配置しているＲＥＰ０４のリピータが配線負荷を駆動できる範囲を２升目分終点論理セル２１側に広げることで、ＲＥＰ０４のリピータが配線負荷を駆動できる範囲の境界を駆動境界４４（点線で示す）とすることができる。これにより、ＲＥＰ０４のリピータが終点論理セル２１まで駆動できる。

以上で説明したように、本実施の形態では、始点論理セル２０と終点論理セル２１との間にリピータを挿入する場合、リピータ候補配置位置５０にＲＥＰ０２を、リピータ候補配置位置５２にＲＥＰ０５を挿入することができる（図３、図５、図６参照）。また、始点論理セル２０と終点論理セル２１との間にリピータを挿入する場合、リピータ候補配置位置５０にＲＥＰ０２を、リピータ候補配置位置５３にＲＥＰ０４を挿入することもできる（図３、図５、図７参照）。

次に、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法のフローについて説明する。図１は、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を説明するためのフローチャートである。
まず、図１に示すように、ネットリストを読込んだ後にネットリスト上に存在する論理セルのみを初期配置する（ステップＳ１）。初期配置後は、配置された論理セルの駆動能力を変更するリサイズ、論理の圧縮、論理セル間にリピータを挿入するなどの最適化処理を実施する（ステップＳ２）。図２に示すように、リピータ２４、２５は最適化処理が実施されると仮配置状態になる。

次に、配置チェック処理により機能マクロ２７やブロックと重なることで配置エラーとなっている仮配置のリピータを検出する（ステップＳ３）。機能マクロ２７やブロックと重なることで配置エラーとなっている仮配置のリピータを検出する場合は、例えば次のような方法を用いることができる。通常ネットリストで用いられているインスタンス名またはコンポーネント名と呼ばれる個別認識情報名をリピータセル挿入時に付加する。そして、ステップＳ３で配置エラーと検出されたインスタンス名またはコンポーネント名が、リピータセルの個別認識情報名と一致するかを確認することで配置エラーを容易に検出することができる。

ステップＳ３で検出された仮配置されたリピータの配置エラーが機能マクロ２７との重なりに起因するものであるかを判断する（ステップＳ４）。機能マクロ２７との重なりに起因する配置エラーが無い場合は、仮配置されている状態を本配置に決定して処理を終了する（ステップＳ５）。

一方、機能マクロ２７との重なりに起因する配置エラーがある場合は、配置エラーとなっているリピータ２４の入力端子に接続されている始点論理セル２０およびリピータ２５の出力端子に接続されている終点論理セル２１の通常のネットリストで用いられている個別認識情報と論理セル情報を抽出して、一時的に記憶手段（ＲＡＭ）に格納する（ステップＳ６）。そして、ネット名に接続している論理セルの論理セル情報と一致する論理セル種類６０を、論理情報テーブル１０から検索し、一致した論理セル種類６０の論理セル／リピータ判別子６３を読み出す。このとき、ネット名に接続している論理セルがリピータでなければ始点論理セル２０と終点論理セル２１であると判定することができる。

次に、機能マクロ２７との重なりにより配置エラーが発生しているリピータ２４、２５を再配置するために、図３に示すリピータ検索範囲３０を設定する（ステップＳ７）。リピータ検索範囲３０は、論理情報テーブル１０のサイズ６２が最大となるリピータ候補が配置できるサイズを１升のサイズとして格子状に作成する。次に、配置可能である空き領域情報を升目に付加して図３に示すようなリピータ配置可能領域を作成する（ステップＳ８）。配置可能である空き領域情報は、升目内からブロックが仮配置されていない領域のサイズを抽出して各升目に付加する。

次に、論理情報テーブル１０から始点論理セル２０の駆動能力を読み出して、始点論理セル２０が駆動できる領域の境界である駆動境界４０を設定する（ステップＳ９）。始点論理セル２０の駆動能力は、論理情報テーブル１０から始点論理セル２０と一致する論理セル種類６０を検索し、検索された論理セル種類の駆動能力６１から求めることができる。ここでは、１つの升目に対応する配線負荷を駆動することができる駆動能力を"１"と定義しており、論理情報テーブル１０の駆動能力６１に記載さている数字は、駆動することができる配線負荷（升目）の数を示している。

例えば、図３に示す始点論理セル２０にＦＵＮ０２という種類の論理が配置されている場合、論理情報テーブル１０の論理セル種類６０からＦＵＮ０２を検索し、検索されたＦＵＮ０２の駆動能力を参照することで、ＦＵＮ０２の駆動能力"６"を求めることができる。この場合、始点論理セル２０に配置されているＦＵＮ０２は升目６個分の配線負荷を駆動することができる。よって、始点論理セル２０が配置されている座標（ａ、Ｋ）からリピータ検索範囲３０の範囲内で横軸方向に升目６個分先の座標（ｇ、Ｋ）と縦軸方向に升目６個分先の座標（ａ、Ｅ）を結ぶ境界を駆動境界４０として設定することができる。

駆動境界４０に接する升目は、既存技術のマンハッタン距離で見た場合、始点論理セル２０が配置されている座標（ａ、Ｋ）から駆動境界４０までは、同じ６個分の升目となる。例えば、座標（ｄ、Ｈ）は、始点論理セル２０が配置されている座標（ａ、Ｋ）から座標（ｄ、Ｋ）までの升目３個分と、座標（ｄ、Ｋ）から座標（ｄ、Ｈ）までの升目３個分の経路となり、升目の合計は６個分となる。

リピータ候補の仮配置は次のようにして実施する。まず、始点論理セル２０からステップＳ９で設定した駆動境界４０の範囲内にある升目からステップＳ８で付加した空き領域情報を読み出し、空き領域が存在する升目に配置可能なリピータ候補を検索する（ステップＳ１０）。そして、リピータ候補が検出された場合は（ステップＳ１１）、検出された升目にリピータ候補を仮配置すると共に、配置位置情報１１に、配置したリピータの座標とリピータの論理セル種類６０の情報を格納する（ステップＳ１３）。更に、他にリピータ候補が存在するかを判断し（ステップＳ１４）、他にリピータ候補がある場合は再度リピータ候補を仮配置すると共に、配置位置情報１１に、配置したリピータ候補の座標とリピータ候補の論理セル種類６０の情報を格納する（ステップＳ１３）。ステップ１３とステップ１４を、リピータ候補がなくなるまで繰り返す。

リピータ候補が無くなった場合は、駆動境界４０が終点論理セル２１に到達したかを判断する（ステップＳ１５）。駆動境界４０が終点論理セル２１に到達したことは、図６に示すように終点論理セル２１が配置されている座標（ｊ、Ａ）を、リピータ候補配置位置５２と駆動境界４３（点線で示す）に囲まれている範囲内で検索することができるか否かで判断することができる。駆動境界４０が終点論理セル２１に到達していない場合は、ステップＳ１３で配置したリピータ候補を順次始点セルに設定し（ステップＳ１６）、その後、ステップＳ７からステップＳ１５までの処理を、駆動境界が終点論理セル２１に到達するまで繰り返す。

また、ステップＳ１１でリピータ候補が検出されない場合、つまりリピータ候補が存在しない場合は、駆動境界４０を図４に示すように終点論理セル２１側に１升分広げる処理を行い、駆動境界４１を新たに作成する（ステップＳ１２）。そして、拡張した駆動境界４１と始点論理セル２０の範囲内で、再びリピータ候補を検索する（ステップＳ１０）。リピータ候補が存在するまで、ステップＳ１０、ステップＳ１１、ステップＳ１２を繰り返す。なお、駆動境界４０を終点論理セル２１側に１升分領域を拡張させるときは、リピータ検索範囲３０の範囲内で行う。

ステップＳ１５において、駆動境界４０が終点論理セル２１に到達した場合は、遅延時間の合計を計算する（ステップＳ１７）。すなわち、ステップＳ１３にて仮配置されたリピータ候補の位置を配置位置情報１１から読み出し、始点論理セル２０を起点として終点論理セル２１までの遅延時間を算出し、リピータ候補の配置座標と遅延時間情報をリピータ候補データ記憶手段１２に出力する（ステップＳ１７）。始点論理セル２０から終点論理セル２１までの遅延時間は、始点論理セル２０の出力に接続されているリピータの論理セル種類６０と配置位置を配置位置情報１１から読み出して、リピータが配置されている升目の距離から論理情報テーブル１０の遅延時間６４を用いて求めることができる。

次に、ステップＳ７からステップＳ１５で抽出された、始点論理セル２０から終点論理セル２１までの経路が他にないか判断する（ステップＳ１８）。他に経路がある場合は、ステップＳ１７に戻り他の経路の場合の遅延時間を算出し、リピータ候補の配置座標と遅延時間情報をリピータ候補データ記憶手段１２に出力する処理を繰り返す。

一方、他の経路がない場合は、リピータ候補データ記憶手段１２に格納された各経路の遅延時間を読み出し、遅延時間が最速になる経路の選択を行い、リピータ配置を決定する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９で算出された各経路の遅延時間は、リピータ候補データ記憶手段１２に格納されており、それぞれの遅延時間を読み出して最速となる経路を選択し、処理を終了する。

次に、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を実現するためのシステム構成について図９を用いて説明する。図９に示すように、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を実現するためのシステムは、コンピュータ装置７２とサーバ７０と記録媒体７１とネットワーク７７とで構成される。

コンピュータ装置７２は、プログラムを実行するＣＰＵ７３と、コンピュータ装置を起動、制御するためのプリグラムが格納されているＲＯＭ７４と、ハードディスク装置等に保存されているプログラムをロードするＲＡＭ７５と、ローカルにデータ類を格納するハードディスク装置７６等で構成されている。サーバ７０は、実行プログラムを格納した記録媒体７１を備える。サーバ７０は、インターネットなどのネットワーク７７を介してエンジニアリングワークステーション等のコンピュータ装置７２に接続される。

本実施の形態にかかる半導体装置の設計方法を実行するためのプログラムは、例えばサーバ７０の記録媒体７１に格納されている。そして、実行プログラムは、サーバ７０からネットワーク７７を介してコンピュータ装置７２にダウンロードされる。ダウンロードされた実行プログラムは、コンピュータ装置７２のローカルなハードディスク装置７６或はＲＡＭ７５などに格納されて実行処理を行う構成になっている。

以上で説明したように、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法では、マクロ上に仮配置されたリピータを再配置するにあたり、始点論理セルの位置と終点論理セルの位置を対角の頂点として囲んだ範囲をリピータ検索範囲としている。また、始点論理セルの駆動能力で駆動できる範囲の境界である駆動境界をリピータ検索範囲内に設定し、リピータ配置位置を検索している。これにより、始点論理セルと終点論理セルとの間の信号配線経路が最短となるような位置にリピータを配置することができるため、配線遅延の増大、タイミング違反の発生を抑制することができる。また、タイミング違反も発生しないので、タイミング違反を修正するための作業時間を省くことができる。

また、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法では、始点論理セルの駆動能力に応じて駆動境界を設定し、この駆動境界の範囲内でリピータ候補を検索している。そして、配置可能な空き領域が見つかった場合に、空き領域のサイズに合わせたリピータを配置する処理を、始点論理セルから終点論理セルに到達するまで続けている。このように、始点論理セルと終点論理セルとの間の遅延時間の最適化処理をリピータ配置時に実施しているため、リピータ配置後の遅延時間の最適化処理の時間を短縮することができる。

また、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法では、始点論理セルの位置と終点論理セルの位置を対角の頂点として囲んだリピータ検索範囲を拡張することもできる（ステップＳ１２参照）。これにより、リピータ候補の検索範囲を広げることができるので、配線が混雑してリピータの配置が厳しい状況でも配置場所を柔軟に決定することができる。

次に、本実施の形態にかかる回路設計プログラムについて説明する。
本実施の形態にかかる回路設計プログラムは、始点論理セルと終点論理セルとの間にリピータを配置する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、次の工程を有する。
始点論理セルの位置と終点論理セルの位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として設定する工程。リピータを配置可能な空き領域情報をリピータ検索範囲に付加する工程。始点論理セルの駆動能力に基づき、始点論理セルが配線負荷を駆動できる領域の境界である駆動境界をリピータ検索範囲内に設定する工程。空き領域情報に基づき、駆動境界の範囲内に配置可能なリピータ候補を検索する工程。検索されたリピータ候補の座標および遅延時間情報に基づき、始点論理セルから終点論理セルまでの遅延時間を算出する工程。算出された遅延時間に基づき、リピータ候補の中から始点論理セルと終点論理セルとの間に配置するリピータを決定する工程。

また、本実施の形態にかかる回路設計プログラムは、次の処理をコンピュータに実行させることもできる。
検索されたリピータ候補の位置を始点として、当該始点の位置と終点論理セルの位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として再度設定する工程。リピータを配置可能な空き領域情報を再度設定されたリピータ検索範囲に再度付加する工程。始点であるリピータ候補の駆動能力に基づき、始点であるリピータ候補が配線負荷を駆動できる領域の境界である駆動境界を、再度設定されたリピータ検索範囲内に再度設定する工程。空き領域情報に基づき、再度設定された駆動境界の範囲内に配置可能なリピータ候補を再度検索する工程。

本実施の形態にかかる回路設計プログラムを用いることで、始点論理セルと終点論理セルとの間の信号配線経路が最短となるような位置にリピータを配置することができるため、配線遅延の増大、タイミング違反の発生を抑制することができる。

実施の形態２
以下、図面を参照して発明の実施の形態２について説明する。
図１０は、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を説明するためのフローチャートである。図１０に示すフローチャートでは、図１に示すフローチャートのステップＳ７がステップＳ７'に変更されている。図１０に示すフローチャートのステップＳ７'では、外部からサーチ領域拡張パラメータ１３を入力することにより、リピータ検索範囲を拡張している。その他の処理に関しては、図１の場合と同様の処理なので説明を省略する。

図１１は、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を用いて、リピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図である。図１１は、図２に示す始点論理セル２０と終点論理セル２１と機能マクロ２７と配置禁止領域２２、２３の配置状態からリピータ配置可能領域を示している。

すなわち、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法では、図１１に示すように、縦がＡ〜Ｍ、横がａ〜ｌの升目を格子状に作成し、升目毎に図８に示す論理情報テーブル１０から機能がリピータとなっているリピータ候補が配置できる空き領域情報を数字で表している。なお、升目のサイズと各升目の空き領域情報を示す数字と駆動境界４５の設定、及びリピータ候補配置位置５６、５７に配置可能なリピータの論理セル種類の選択方法は、実施の形態１の場合と同様であるので説明を省略する。

リピータ検索範囲（破線で示す）３４は、始点論理セル２０と終点論理セル２１を対角の頂点とした座標（ｂ、Ｌ）から座標（ｋ、Ｂ）で囲まれた矩形に対して、外部から入力されるサーチ領域拡張パラメータ１３で指定された升目分を拡張した範囲である。図１１では、１升目分をサーチ領域拡張パラメータで指定しており、座標（ａ、Ｍ）から座標（ｌ、Ａ）の範囲をリピータ検索範囲３４としている。

図１２は、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法を用いて、リピータ配置可能領域を抽出した場合を説明するための図である。図１２は、始点であるリピータ候補配置位置５７から終点論理セル２１までのリピータ検索範囲（破線で示す）３５を抽出した図である。図１２に示すリピータ検索範囲３５は、リピータ候補配置位置５７と終点論理セル２１を対角の頂点とした座標（ｇ、Ｍ）から座標（ｋ、Ｂ）で囲まれたで矩形に対して、外部から入力されるサーチ領域拡張パラメータ１３で指定された升目分を拡張している。図１２に示すリピータ検索範囲３５は、１升目分をサーチ領域拡張パラメータとしており、座標（ｆ、Ｎ）から座標（ｌ、Ａ）の範囲で設定されている。リピータ検索範囲３５は、始点のリピータ候補配置位置５７から終点論理セル２１まで到達する経路が最短経路となる範囲内を検索領域としている。

リピータ候補配置位置５７には、論理情報テーブル１０のサイズ６２からサイズが"８"であるＲＥＰ０８のリピータが選択され、配置されている。駆動境界４６（点線で示す）は、リピータ候補配置位置５７に配置されているＲＥＰ０８のリピータが配線負荷を駆動できる範囲を示している。

次に、図１０に示すフローチャートを用いて、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法のフローについて説明する。なお、ステップＳ１〜ステップＳ６及びステップＳ８以降の処理は、実施の形態１で説明した図１に示す処理と同様であるので、説明を省略する。

図１０に示すステップ７'では、リピータ検索範囲を拡張するための情報である、サーチ領域拡張パラメータ１３を外部から読み込み、図１１に示す拡張されたリピータ検索範囲３４を設定する。

図１１に示すように、ステップ７'では、始点論理セル２０と終点論理セル２１を対角の頂点として、座標（ｂ、Ｌ）から座標（ｋ、Ｂ）で囲まれた領域に対して１升目分リピータ検索範囲を広げることで、座標（ａ、Ｍ）から座標（ｌ、Ａ）で囲まれた拡張されたリピータ検索範囲３４を設定している。

本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法では、図１０に示すステップ７'において、外部から入力されるサーチ領域拡張パラメータを読み込んで、始点論理セルと終点論理セルを対角として囲んだリピータ検索範囲からサーチ領域拡張パラメータで指定された升目分だけリピータの配置検索領域を拡張している。これにより、リピータ候補の検索範囲を広げることができるので、配線が混雑してリピータの配置が厳しい状況でも配置場所を柔軟に決定することができる。なお、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１０ 論理情報テーブル
１１ 配置位置情報
１２ リピータ候補データ記憶手段
１３ サーチ領域拡張パラメータ
２０ 始点論理セル
２１ 終点論理セル
２２、２３ 配置禁止領域
２４、２５ リピータ
２６ 信号配線イメージ
２７ 機能マクロ
３０、３１、３２、３３、３４、３５ リピータ検索範囲
４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６ 駆動境界
５０、５１、５２、５３、５６、５７ リピータ候補配置位置
６０ 論理セル種類
６１ 駆動能力
６２ サイズ
６３ 論理セル／リピータ判別子
６４ 遅延時間
７０ サーバ
７１ 記録媒体
７２ コンピュータ装置
７３ ＣＰＵ
７４ ＲＯＭ
７５ ＲＡＭ
７６ ハードディスク装置
７７ ネットワーク

Claims (11)

1. 始点論理セルと終点論理セルとの間にリピータを配置する半導体集積回路の設計方法であって、
   前記始点論理セルの位置と前記終点論理セルの位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として設定し、
   リピータを配置可能な空き領域情報を前記リピータ検索範囲に付加し、
   前記始点論理セルの駆動能力に基づき、前記始点論理セルが配線負荷を駆動できる領域の境界である駆動境界を前記リピータ検索範囲内に設定し、
   前記空き領域情報に基づき、前記駆動境界の範囲内に配置可能なリピータ候補を検索し、
   検索された前記リピータ候補の座標および遅延時間情報に基づき、前記始点論理セルから前記終点論理セルまでの遅延時間を算出し、
   算出された前記遅延時間に基づき、前記リピータ候補の中から前記始点論理セルと前記終点論理セルとの間に配置するリピータを決定する、半導体集積回路の設計方法。
2. 検索された前記リピータ候補の位置を始点として、
   前記始点の位置と前記終点論理セルの位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として再度設定し、
   リピータを配置可能な空き領域情報を再度設定された前記リピータ検索範囲に再度付加し、
   前記始点である前記リピータ候補の駆動能力に基づき、前記始点である前記リピータ候補が配線負荷を駆動できる領域の境界である駆動境界を、再度設定された前記リピータ検索範囲内に再度設定し、
   前記空き領域情報に基づき、再度設定された前記駆動境界の範囲内に配置可能なリピータ候補を再度検索する、請求項１に記載の半導体集積回路の設計方法。
3. 前記リピータ検索範囲は格子状に分割された升目を有し、当該升目には配置可能な前記リピータ候補のサイズが空き領域情報として設定されている、請求項１または２に記載の半導体集積回路の設計方法。
4. 前記升目は、前記リピータ候補のうち最大のサイズを有するリピータ候補を配置できるように形成されている、請求項３に記載の半導体集積回路の設計方法。
5. 前記リピータ検索範囲を拡張パラメータに基づき拡張する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体集積回路の設計方法。
6. 前記駆動境界を前記終点論理セルが位置する側に広げて前記駆動境界を再設定する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体集積回路の設計方法。
7. 前記駆動境界の設定後に、前記駆動境界が前記終点論理セルに到達したかを判断する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体集積回路の設計方法。
8. 前記算出された遅延時間と前記リピータ候補の配置座標を記憶手段に格納し、格納された前記遅延時間の組み合わせが最小となる経路を構成するリピータを、前記始点論理セルと前記終点論理セルとの間に配置するリピータとする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体集積回路の設計方法。
9. 前記リピータ候補の駆動能力、前記リピータ候補のサイズ、前記リピータ候補の遅延時間情報を論理情報テーブルに格納する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体集積回路の設計方法。
10. 始点論理セルと終点論理セルとの間にリピータを配置する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記始点論理セルの位置と前記終点論理セルの位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として設定し、
    リピータを配置可能な空き領域情報を前記リピータ検索範囲に付加し、
    前記始点論理セルの駆動能力に基づき、前記始点論理セルが配線負荷を駆動できる領域の境界である駆動境界を前記リピータ検索範囲内に設定し、
    前記空き領域情報に基づき、前記駆動境界の範囲内に配置可能なリピータ候補を検索し、
    検索された前記リピータ候補の座標および遅延時間情報に基づき、前記始点論理セルから前記終点論理セルまでの遅延時間を算出し、
    算出された前記遅延時間に基づき、前記リピータ候補の中から前記始点論理セルと前記終点論理セルとの間に配置するリピータを決定する、処理をコンピュータに実行させるための回路設計プログラム。
11. 検索された前記リピータ候補の位置を始点として、
    前記始点の位置と前記終点論理セルの位置を対角の頂点とする領域をリピータ検索範囲として再度設定し、
    リピータを配置可能な空き領域情報を再度設定された前記リピータ検索範囲に再度付加し、
    前記始点である前記リピータ候補の駆動能力に基づき、前記始点である前記リピータ候補が配線負荷を駆動できる領域の境界である駆動境界を、再度設定された前記リピータ検索範囲内に再度設定し、
    前記空き領域情報に基づき、再度設定された前記駆動境界の範囲内に配置可能なリピータ候補を再度検索する、請求項１０に記載の回路設計プログラム。

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