JP2019096745A - Semiconductor integrated circuit, method of manufacturing the same, and semiconductor design support device - Google Patents

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Abstract

To improve utilization efficiency of a multi-bit FF and reduce a circuit area, in a semiconductor integrated circuit.SOLUTION: A semiconductor integrated circuit includes a combination of a single FF (flip-flop) cell, a multi-bit FF cell, and a dummy cell, and has the multi-bit FF cell having bits of the number greater than a predetermined bit number. Unused bits of the multi-bit FF cell are used as a dummy FF cell.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、半導体集積回路、半導体集積回路製造方法及び半導体設計支援装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit, and a semiconductor design support apparatus.

半導体設計において、半導体集積回路をスタンダードセル方式で設計する場合、回路修正が必要になった際にマスクパターンの修正を最小限にとどめるため、本来の回路機能としては必要のないダミーセル又はスペアセルと呼ばれるセルを事前に組み込んでおく技術が既に知られている。ダミーセル又はスペアセルとは、FF(フリップフロップ)の他にAND、OR、NAND等の論理セルを含めた総称である。また、単一のセルであるFFセルの集合において共通のクロック又はリセット系が用いられる場合に多ビットもしくはマルチビットのFFセルに置き換える技術も既に知られている。   In semiconductor design, when designing a semiconductor integrated circuit in a standard cell system, it is called a dummy cell or spare cell which is not necessary for the original circuit function in order to minimize mask pattern correction when circuit correction is required. Techniques for incorporating cells in advance are already known. The dummy cell or the spare cell is a generic term including logic cells such as AND, OR, and NAND in addition to FF (flip flop). In addition, there is already known a technique of replacing a multi-bit or multi-bit FF cell when a common clock or reset system is used in a set of FF cells which are single cells.

例えば、セルの多ビット化を効率的に行う技術として、回路仕様に基づいて回路設計を行い、回路情報(HDL)を生成し、半導体集積回路のセル情報を含むセルライブラリを使用して当該回路情報に対して論理合成を行う。さらに、セルの配置とセルに対する配線の配置配線情報とを含む論理回路情報(NETLIST)を生成し、NETLISTの配置配線情報に基づいて、セルの配置と当該セルに対する配線とを実施する。配置及び配線の実施結果に基づいてセルライブラリを参照し、NETLISTの少ビットセルを多ビット化する技術が知られている(例えば特許文献1)。   For example, as a technology for efficiently increasing the number of cells in a cell, circuit design is performed based on the circuit specification, circuit information (HDL) is generated, and the circuit using the cell library including cell information of the semiconductor integrated circuit Perform logic synthesis on information. Furthermore, logic circuit information (NETLIST) including cell arrangement and wiring arrangement and wiring information for the cell is generated, and cell arrangement and wiring for the cell are performed based on the NETLIST arrangement and wiring information. There is known a technique of referring to a cell library based on the implementation results of placement and wiring, and multibiting a small bit cell of NETLIST (for example, Patent Document 1).

しかしながら、従来は複数の単一FFを集めてマルチビット化する際、スタンダードセルとして用意されている同一ビット幅のマルチビットFFセルがない場合には、単一FFの数よりビット幅の大きいセルを使うと使用しないビットができてしまうため、単一FFの数よりビット幅の小さいセルを一部にだけ適用し、残りは単一FFのままとしマルチビット化の効率を最大にすることができないという問題があった。   However, when multiple single FFs are collected and multi-bited conventionally, if there is no multi-bit FF cell of the same bit width prepared as a standard cell, a cell whose bit width is larger than the number of single FFs If you use a bit, you can create unused bits, apply some of the cells smaller in bit width than the number of single FF, and keep the rest as single FF to maximize the efficiency of multibiting. There was a problem that it was impossible.

また、近年の半導体集積回路の高集積化及び大規模化によって回路規模は増大しており、それに伴ってダミーセルの挿入量も増加傾向にあり、通常使用されないダミーセルの回路規模が増大しているという問題もある。   In addition, the circuit scale has increased due to the recent increase in integration and scale of semiconductor integrated circuits, and the amount of insertion of dummy cells also tends to increase along with it, and the circuit scale of dummy cells not normally used is also increasing. There is also a problem.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、半導体集積回路において、マルチビットFFの利用効率を向上させ、回路面積を縮小することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described points, and it is an object of the present invention to improve the utilization efficiency of multi-bit FFs and reduce the circuit area in a semiconductor integrated circuit.

そこで上記課題を解決するため、半導体集積回路は、単一FF(フリップフロップ)セル、マルチビットFFセル及びダミーセルの組み合わせを含み、所定のビット数より大なるマルチビットFFセルを有し、前記マルチビットFFセルの使用されないビットが、ダミーFFセルとして使用される。   Therefore, in order to solve the above problems, a semiconductor integrated circuit includes a combination of a single flip-flop (FF) cell, a multi-bit FF cell and a dummy cell, and has a multi-bit FF cell larger than a predetermined number of bits. An unused bit of the bit FF cell is used as a dummy FF cell.

半導体集積回路において、マルチビットFFの利用効率を向上させ、回路面積を縮小することができる。   In a semiconductor integrated circuit, it is possible to improve the utilization efficiency of multi-bit FFs and reduce the circuit area.

半導体集積回路設計における合成からレイアウトまでのフローを示す図である。It is a figure showing the flow from combination to layout in semiconductor integrated circuit design. FFセルのマルチビット化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the multi-bit-ization of FF cell. 本発明の実施の形態におけるマルチビットFFセルにダミーFFセルを配置する例を示す図である。It is a figure which shows the example which arrange | positions a dummy FF cell to the multi-bit FF cell in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるマルチビットFFセルでのクロックゲーティングを実現するダミーFFセルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the dummy FF cell which implement | achieves clock gating in the multi-bit FF cell in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるダミーFFセルを含んだマルチビットFFセルにダミー論理セルを近傍配置する例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example in which dummy logic cells are arranged in the vicinity of a multi-bit FF cell including a dummy FF cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態におけるマルチビット化後のダミーFFセルの再配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of rearrangement of the dummy FF cell after multi-bit-ization in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における半導体設計の処理フローの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the processing flow of the semiconductor design in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における半導体設計支援装置のハードウェア構成例を示す図である。It is a figure showing the example of hardware constitutions of the semiconductor design support device in an embodiment of the present invention.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

図1は、半導体集積回路設計における合成からレイアウトまでのフローを示す図である。ステップS1において、ダミーセル設置モジュールリストは論理合成/DFT段階(S5)又はレイアウト段階(S9)に入力される。ステップS2において、ライブラリは論理合成/DFT段階(S5)に入力される。ステップS3において、ダミーセルを含む場合もあるRTL(register transfer level)記述されたデータは論理合成/DFT段階(S5)に入力される。ステップS4において、制約条件は論理合成/DFT段階(S5)に入力される。   FIG. 1 is a diagram showing a flow from synthesis to layout in semiconductor integrated circuit design. In step S1, the dummy cell placement module list is input to the logic synthesis / DFT stage (S5) or the layout stage (S9). In step S2, the library is input to the logic synthesis / DFT stage (S5). In step S3, data described in RTL (register transfer level) which may include dummy cells is input to the logic synthesis / DFT stage (S5). In step S4, the constraints are input to the logic synthesis / DFT stage (S5).

論理合成/DFT段階(S5)は、合成・最適化(S51)、マルチビット化(S52)、ダミーセル組み込み(S53)の各ステップを有する。論理合成/DFT段階(S5)は、ネットリスト(S7)を出力し、当該ネットリストは、レイアウト段階(S9)に入力される。ステップS6において、ライブラリはレイアウト段階(S9)に入力される。ステップS8において、制約条件は、レイアウト段階(S9)に入力される。   The logic synthesis / DFT stage (S5) includes the steps of synthesis / optimization (S51), multi-bit conversion (S52), and dummy cell incorporation (S53). The logic synthesis / DFT stage (S5) outputs a netlist (S7), which is input to the layout stage (S9). In step S6, the library is input to the layout stage (S9). In step S8, the constraints are input to the layout stage (S9).

レイアウト段階(S9)は、CTS(Clock Tree Synthesis:クロックツリーを形成し挿入する)(S91)、配置配線(S92)、マルチビット化(S93)、ダミーセル組み込み(S94)の各ステップを有する。レイアウト段階(S9)は、ネットリスト(S10)及びマスクパターン(S11)を出力する。ダミーセル組み込み(S53)と異なり、ダミーセル組み込み(S94)においては、レイアウトツールがチップ全体の配置として例えばショットガン配置と呼ばれるようなランダム又は分散配置を実行する等、配置が考慮されたダミーセル組み込みが実行される。   The layout stage (S9) includes the steps of CTS (Clock Tree Synthesis: forming and inserting a clock tree) (S91), placement and routing (S92), multi-bit conversion (S93), and dummy cell incorporation (S94). The layout stage (S9) outputs a netlist (S10) and a mask pattern (S11). Unlike dummy cell incorporation (S53), in dummy cell incorporation (S94), the layout tool performs dummy cell incorporation in consideration of placement, such as performing random or distributed placement called shotgun placement as placement of the entire chip. Be done.

図1に示されるように、論理合成/DFT段階(S5)で行うマルチビット化(S52)においては、レイアウト段階(S9)における配置配線に関する情報がないことから、単一FF群をマルチビット化した場合、組み合わせ次第でタイミングエラーが発生するほど配線が遠距離になる可能性があり、マルチビット化してもレイアウト段階でマルチビット化が解除されることもある。そのため、マルチビット化(S52)においては、入力側出力側共に近傍に配置される可能性の高いバス信号のFFが、マルチビット化されることか多い。   As shown in FIG. 1, in multibiting (S52) performed in the logic synthesis / DFT step (S5), there is no information on placement and routing in the layout step (S9), so single FF groups are multibited. In this case, depending on the combination, the wiring may be distant as the timing error occurs, and multi-bitization may be canceled at the layout stage even in multi-bit organization. Therefore, in multi-bit conversion (S52), FFs of bus signals that are likely to be arranged in the vicinity of both the input and output sides are often converted to multi-bit conversion.

レイアウトの段階でのマルチビット化(S93)は配置配線に関する情報を用いて、近傍の単一FF群をマルチビット化する手法が知られている。   In multi-bit conversion at the layout stage (S93), there is known a method of multi-bit converting adjacent single FF groups using information on placement and routing.

図2は、FFセルのマルチビット化を説明するための図である。図2において、未使用ビットを作らない近傍FFセルのマルチビット化の例として、例えば、レイアウト段階で周辺に共通のクロック及びリセット系を有する7つの単一FF群があった場合のマルチビット化の例を示す。なお図2において、リセット線の図示を省略しているが、クロック線と共通に配線されてよい。   FIG. 2 is a diagram for explaining multi-bitization of FF cells. In FIG. 2, as an example of multi-bit conversion of adjacent FF cells not producing unused bits, for example, multi-bit conversion when seven single FF groups having a common clock and reset system in the periphery are present at the layout stage. An example of Although the reset line is not shown in FIG. 2, it may be wired in common with the clock line.

図3Aに示されるように、7つの単一FF群であるため、8ビットのマルチビットFFセルにマッピングされると未使用ビットが生じる。そのため、7つの単一FF群は、図3Bに示されるように、4ビットのマルチビットFFセルと3つの単一FFセルとで構成される。さらに、3つの単一FFセルのうち2つが、2ビットのマルチビットFFセルにマッピングされてもよい。   As shown in FIG. 3A, since there are seven single FF groups, unused bits are generated when mapped to an 8-bit multibit FF cell. Therefore, seven single FF groups are configured by 4-bit multi-bit FF cells and three single FF cells, as shown in FIG. 3B. Furthermore, two of the three single FF cells may be mapped to a 2-bit multi-bit FF cell.

図3は、本発明の実施の形態におけるマルチビットFFセルにダミーFFセルを配置する例を示す図である。ダミーセルの配置において、FFと修正論理を実現するための論理セルとをセットで配置することが多い。以下、実施例1を説明する。   FIG. 3 is a diagram showing an example in which dummy FF cells are arranged in multi-bit FF cells according to the embodiment of the present invention. In the arrangement of dummy cells, FFs and logic cells for implementing correction logic are often arranged in sets. Example 1 will be described below.

実施例1において、ダミーFFセルは、マルチビットFFセルに含まれるように配置する。当該配置により、マルチビットFFセルによる配置領域の減少の利点を活かすことができる。   In the first embodiment, the dummy FF cells are arranged to be included in the multi-bit FF cells. With this arrangement, it is possible to take advantage of the reduction in arrangement area by multi-bit FF cells.

例えば、単一のFFセル8個の領域を加えたものに対して、8ビットのマルチビットFFセル1個では約10〜15%程度領域として小さくなる傾向にあるが、ある半導体製造プロセスを例としてFFの占める領域の大きさを相対的に示す値を記載すると、以下のようになる。
1BitFF1つの大きさは3.5*0.7=2.45
マルチビット2FF(2BitFF)は3.22*1.4=4.508、
マルチビット4FF(4BitFF)は6.02*1.4=8.428
マルチビット8FF(8BitFF)は5.88*2.8=16.464
ここで、FF8個が占める領域は、2.45*8=19.6である。
1)図3Aに示される4FF1個+FF4個が占める領域は、8.428+2.45*4=18.228であるためFF8個と比較した場合に減少する領域の割合は、1−18.228/19.6=1−0.93=0.07
2)4FF1個+2FF1個+FF2個が占める領域は、8.428+4.508+2.45*2=17.836であるためFF8個と比較した場合に減少する領域の割合は、1−17.836/19.6=1−0.91=0.09
3)図3Bに示される8FF1個が占める領域は、16.464であるためFF8個と比較した場合に減少する領域の割合は、1−16.464/19.6=1−0.84=0.16
上記のとおり、FF8個に対して7%、9%、16%の領域を減少させる利点があり、例えば、8ビットマルチビットFF1個で減少する領域は、19.6−16.464=3.136となり、FF1個分2.45以上小さくなる。
For example, although there is a tendency that the area of about 10 to 15% becomes smaller with one 8-bit multi-bit FF cell compared with the addition of the area of 8 single FF cells, an example of a certain semiconductor manufacturing process As a value representing the size of the area occupied by the FF is described as follows,
The size of one bit FF is 3.5 * 0.7 = 2.45
The multibit 2FF (2BitFF) is 3.22 * 1.4 = 4.508,
Multi-bit 4FF (4BitFF) is 6.02 * 1.4 = 8.428
Multi-bit 8FF (8BitFF) is 5.88 * 2.8 = 16.464
Here, the area occupied by eight FFs is 2.45 * 8 = 19.6.
1) The area occupied by 4 FF1 + 4 FFs shown in FIG. 3A is 8.428 + 2.45 * 4 = 18.228, so the ratio of the area to be reduced compared to 8 FFs is 1-18.228 / 1. 19.6 = 1-0.93 = 0.07
2) The area occupied by 4 FF1 pieces + 2 FF 1 pieces + 2 pieces is 8.428 + 4.508 + 2.45 * 2 = 17.836, so the ratio of the area reduced compared to 8 pieces of FF is 1-17.836 / 19. .6 = 1-0.91 = 0.09
3) Since the area occupied by one 8FF shown in FIG. 3B is 16.464, the ratio of the area to be reduced in comparison with eight FFs is 1−16.464 / 19.6 = 1−0.84 = 0.16
As described above, there is an advantage to reduce the area by 7%, 9% and 16% with respect to eight FFs, for example, the area reduced by one 8-bit multi-bit FF is 19.6-16.464 = 3. It becomes 136 and becomes smaller by 2.45 or more for one FF.

また、複数の単一FFセルを集めてマルチビット化する際、スタンダードセルとして用意されている同一ビット幅のマルチビットFFセルがない場合には、単一FFセルの数よりビット幅の大きいマルチビットFFセルを使うと使用しないビットができる。当該使用しないビットを、ダミーFFセルとしてマルチビットFFセルに含めることができる。   In addition, when collecting a plurality of single FF cells and converting them into multi bits, if there is no multi-bit FF cell of the same bit width prepared as a standard cell, a multi with a larger bit width than the number of single FF cells Use of bit FF cells will result in unused bits. The unused bit can be included as a dummy FF cell in the multi-bit FF cell.

上述した実施例1のように、マルチビットFFセルにダミーFFセルを配置することで、マルチビットFFセルを有効に利用して、領域を削減することができる。   By arranging the dummy FF cells in the multi-bit FF cells as in the first embodiment described above, the area can be reduced by effectively using the multi-bit FF cells.

また、マルチビットFFセルの使用しないビットをダミーFFセルとして使用することで、従来のダミーFFセルを別途設ける場合と比べて、領域を削減することができる。   In addition, by using unused bits of multi-bit FF cells as dummy FF cells, the area can be reduced as compared with the case where the conventional dummy FF cells are separately provided.

図4は、本発明の実施の形態におけるマルチビットFFセルでのクロックゲーティングを行うダミーFFセルの構成例を示す図である。ダミーFFセルは通常は使用しないFFセルのため、クロックを供給し続けると無駄な消費電力が発生する。そこで、クロックの供給をFFの手前で止めるクロックゲーティングが行われる。図4では簡易なANDセルによるクロックゲーティングの例を示す。図4Aは、単一FFのダミーFFセルにクロックゲーティングを行う例を示しており、ANDセルにクロックをイネーブルするEN信号とクロックclkが入力される。以下、実施例2を説明する。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a dummy FF cell that performs clock gating in a multi-bit FF cell according to the embodiment of the present invention. Since the dummy FF cell is not normally used, useless power consumption occurs when the clock is continuously supplied. Therefore, clock gating is performed to stop the supply of the clock before the FF. FIG. 4 shows an example of clock gating using a simple AND cell. FIG. 4A shows an example in which clock gating is performed on a single FF dummy FF cell, and an EN signal for enabling the clock and a clock clk are input to the AND cell. Example 2 will be described below.

実施例2において、マルチビットFFセルにクロックゲーティングを適用させるために、クロックゲーティング可能なビットを持たせたマルチビットFFセルとする。方式としては、ゲーティングセルを内部に含める方式、又はゲーティングするクロックを外部に引き出して対応する方式がある。   In the second embodiment, in order to apply clock gating to a multi-bit FF cell, a multi-bit FF cell having a bit capable of clock gating is used. As a method, there is a method in which a gating cell is included inside, or a method in which a clock to be gated is drawn out and supported.

図4Bは、ゲーティングセルを内部に含める方式を示す。図4Bに示されるように、マルチビットFFセルにおいて、クロック及びリセット系統は1系統である。   FIG. 4B shows a method of including a gating cell inside. As shown in FIG. 4B, in the multi-bit FF cell, the clock and reset system is one system.

図4Cは、ゲーティングセルを外部に付ける方式を示す。図4Cに示されるように、マルチビットFFセルにおいて、クロック及びリセット系統が複数でも対応できる。   FIG. 4C shows a scheme of attaching a gating cell to the outside. As shown in FIG. 4C, in the multi-bit FF cell, a plurality of clock and reset systems can correspond.

また、図4B及び図4Cに示される方式を、組み合わせて実現できる構成であってもよい。すなわち、マルチビットFFセルにおいて、あるFFセルは、ゲーティングセルが内部に含まれ、他のFFセルは、ゲーティングセルが外部に含まれてもよい。   In addition, the configurations shown in FIGS. 4B and 4C may be implemented in combination. That is, in the multi-bit FF cell, a gating cell may be included in one FF cell, and a gating cell may be included in the other FF cells.

クロックゲーティングを行うマルチビットFFセルは、通常のマルチビットFFセルよりは領域が大きくなる。しかしながら、ANDセルの大きさは、ある半導体製造プロセスの例では0.56*0.7=0.392であり、FF1つが3.5*0.7=2.45であることから、ANDセルの大きさは、FF1つに比べて6.25分の1程度であり小さい。そのため、マルチビットFFセルの領域の大きさの増加は相対的に小さいといえる。   The multi-bit FF cell that performs clock gating has a larger area than a normal multi-bit FF cell. However, the size of the AND cell is 0.56 * 0.7 = 0.392 in an example of a semiconductor manufacturing process, and one FF is 3.5 * 0.7 = 2.45. The size of is smaller than that of one FF by about 6.25. Therefore, it can be said that the increase in the size of the area of the multi-bit FF cell is relatively small.

上述した実施例2のように、ゲーティングセルをマルチビットFFセル内部に含める場合は、配線効率が向上するため、単一FF群よりも効率的である。また、ゲーティングセルをマルチビットFFセル外部に付ける場合は、配線引き出しのために領域が増加する。しかしながら、ゲーティングセルをマルチビットFFセル内部に含める場合と同様に配線効率は向上する。   As in the second embodiment described above, when the gating cell is included inside the multi-bit FF cell, the wiring efficiency is improved, so it is more efficient than a single FF group. When the gating cell is attached to the outside of the multi-bit FF cell, the area for wiring extraction increases. However, the wiring efficiency is improved as in the case where the gating cell is included inside the multi-bit FF cell.

ただし、ゲーティングセルをマルチビットFFセル内部に含める方式及び外部に配置する方式共に、複数系統のクロック及びリセット系に対応させると配線が増えるので配線効率の向上の利点が小さくなってしまう。そのため、ダミーセル設置モジュール内にクロック及びリセット系が複数あるかによって、いずれの方式を用いるか判断してもよい。   However, both the method of including the gating cell in the multi-bit FF cell and the method of arranging it outside will increase the number of wires if they are made compatible with multiple clock and reset systems, so the advantage of improving the wiring efficiency will be reduced. Therefore, which method to use may be determined depending on whether there are a plurality of clock and reset systems in the dummy cell installation module.

図5は、本発明の実施の形態におけるダミーFFセルを含んだマルチビットFFセルにダミー論理セルを近傍配置する例を示す図である。レイアウトツールは、セルの未使用端子を見つけることができるため、マルチビットFFセルで未使用端子がある場合にはFFセル以外のダミー論理セルを近傍に自動配置させる手法を提案する。図5Aは、ダミーFFセルを含んだマルチビットFFセルを示す。以下、実施例3を説明する。   FIG. 5 is a diagram showing an example in which dummy logic cells are arranged in the vicinity of multi-bit FF cells including dummy FF cells according to the embodiment of the present invention. Since the layout tool can find unused terminals of cells, we propose a method to automatically arrange dummy logic cells other than FF cells in the vicinity if there are unused terminals in multi-bit FF cells. FIG. 5A shows a multi-bit FF cell including dummy FF cells. Example 3 will be described below.

DFT(Design For Testability)によるスキャン化後で未使用端子となっていない場合は、単一FFセルからマルチビットFFセルへの置換時のセル名称から、ダミーFFセルを推定する。マルチビットFFセルへの置換後に、設計者が認識できるようにマルチビット化する際に単一時の名称を維持させておく必要があるので、当該名称からダミーFFセルを見つけることができる。   If it is not an unused terminal after scanning by DFT (Design For Testability), a dummy FF cell is estimated from the cell name when replacing a single FF cell with a multi-bit FF cell. Since it is necessary to maintain a single-time name in multi-bitization so that the designer can recognize after substitution into multi-bit FF cells, dummy FF cells can be found from the names.

図5Bの配置から図5Cの配置に変更するように、ダミーFFセルの近傍にダミー論理セルを寄せる理由としては、実際に回路不具合が発覚しダミーFFセルを使用することになった場合、修正後の論理を実現するための論理セルが近傍にないとタイミングを満たすことができない可能性があり、修正に使用可能な論理セルが小さいタイプの場合は波形が鈍ってしまいデザインルールを守れない可能性が高くなるからである。   As a reason to move the dummy logic cell to the vicinity of the dummy FF cell so as to change from the arrangement of FIG. 5B to the arrangement of FIG. 5C, correction is made when a circuit failure is actually detected and the dummy FF cell is used. The timing may not be satisfied unless there is a logic cell for realizing the later logic, and if the type of logic cell that can be used for correction is small, the waveform may become dull and the design rule may not be observed. It is because sex becomes high.

そこで、図5Cに示されるように、実施例3においては、ダミーFFセルがマルチビットFFセルに含まれる場合に、ダミー論理セルを近傍に配置することで回路不具合発生時の修正を容易にする。   Therefore, as shown in FIG. 5C, in the third embodiment, when dummy FF cells are included in a multi-bit FF cell, dummy logic cells are arranged in the vicinity to facilitate correction when a circuit failure occurs. .

図6は、本発明の実施の形態におけるマルチビット化後のダミーFFセルの再配置例を示す図である。図6は、ダミーFFセルとダミーFFセルを含むマルチビットFFセルのみを簡易的に図示したものである。図6において、マルチビットFFをMBFFと記載している。以下、実施例4を説明する。   FIG. 6 is a diagram showing an example of rearranging dummy FF cells after multi-bit conversion in the embodiment of the present invention. FIG. 6 simply illustrates only the multi-bit FF cells including the dummy FF cells and the dummy FF cells. In FIG. 6, the multibit FF is described as MBFF. Example 4 will be described below.

ダミーFFセルを含むマルチビット化を行った場合は、図6Aに示されるように、ダミーFFセルの配置がモジュール内で偏ってしまう場合がある。ダミーFFセルは不具合発生時の修正用のセルであり、ダミーFFセル同士が集中して配置されると、ダミーFFセルから不具合発生箇所への配線距離が長くなるため図5で説明したようにタイミングを満たせない等の問題が生じ、支障を来す可能性がある。   When multi-bit conversion including dummy FF cells is performed, as shown in FIG. 6A, the arrangement of dummy FF cells may be biased in the module. The dummy FF cells are cells for correction at the time of failure occurrence, and if the dummy FF cells are concentratedly arranged, the wiring distance from the dummy FF cells to the failure occurrence point becomes long as described in FIG. Problems such as failure to meet timing may occur, which may cause problems.

例えば、図6Aに示されるように左下に偏った状態でモジュールの右上(図中の「X」)の位置で回路修正が発生してしまった場合、周辺にダミーFFセルがないため、修正不可能となってしまう可能性がある。   For example, as shown in FIG. 6A, if circuit correction occurs at the position of the upper right (“X” in the figure) of the module in a biased lower left state, there is no dummy FF cell in the periphery. It may be possible.

そこで、レイアウトツールは、ダミーFFセルの配置を検証し、ダミーFFセルの配置が偏っていた場合に、図6Bに示されるように、移動及び再配置を行って分散配置することで、ダミーFFセルをモジュール内である程度均一に配置する。図6Bに示されるように、分散配置は、単一のダミーFFセル及びダミーFFセルを含むマルチビットFFセルの双方に対して行われてよい。   Therefore, the layout tool verifies the arrangement of the dummy FF cells, and when the arrangement of the dummy FF cells is biased, as shown in FIG. 6B, the dummy FF cells are moved and rearranged and distributed and arranged. Arrange the cells within the module to a certain degree. As shown in FIG. 6B, the distribution may be performed for both a single dummy FF cell and a multibit FF cell including the dummy FF cell.

上述した実施例4のように、ダミーFFセルをモジュール内で分散して配置することで、回路不具合発生時の修正を容易に行うことができる。   As in the fourth embodiment described above, by arranging the dummy FF cells in a distributed manner in the module, it is possible to easily correct when a circuit failure occurs.

図7は、本発明の実施の形態における半導体設計の処理フローの例を示す図である。図7に示される設計支援装置S200及び各手段は、機能及び手順を示すものとする。   FIG. 7 is a diagram showing an example of a processing flow of semiconductor design in the embodiment of the present invention. The design support device S200 and each means shown in FIG. 7 indicate functions and procedures.

位置認識手段S201aにおいて、設計支援装置S200は、ネットリストS101、ダミーセル設置モジュールリストS102、ライブラリS103、レイアウト情報S104の入力を受けて、単一FFセルとマルチビットFFセルとの位置を認識する。ダミーセル設置モジュールリストは、ダミーセルと認識できる名称でネットリストS101中に定義されている場合は、検索して認識できるため不要である。   In the position recognition means S201a, the design support device S200 receives the net list S101, the dummy cell installation module list S102, the library S103, and the layout information S104 and recognizes the positions of the single FF cell and the multi-bit FF cell. When the dummy cell installation module list is defined in the net list S101 with a name that can be recognized as a dummy cell, it is unnecessary because it can be searched and recognized.

続いて、置き換え手段S202において、位置認識手段S201aから得た全FFセルの位置情報から、マルチビット化しない箇所のリストのFFを除いたFFセルを条件に合わせてマルチビットFFセルに置き換え処理を行う。置き換えは、クロック及びリセット系が同一であり、集中して配置されているFFセルである場合に実行される。置き換え時に、通常のFFセルとダミーFFセルとを一緒にマルチビット化対象候補とし、ダミーFFセルもマルチビットFFセルに割り当てる。マルチビットFFセル名で検索し、当該セル中で出力浮き端子がある場合は、ダミーFFセルを含むマルチビットFFセルと判断できるため、近傍にその他ダミー論理セル群を配置する。   Subsequently, in the replacing means S202, the process of replacing the FF cells excluding the FFs in the list of non-multibit locations from the position information of all the FF cells obtained from the position recognizing means S201a is replaced with multibit FF cells. Do. The replacement is performed when the clock and reset systems are identical and are concentratedly arranged FF cells. At the time of replacement, a normal FF cell and a dummy FF cell are taken together as a multibit conversion target candidate, and the dummy FF cell is also assigned to the multibit FF cell. If there is an output floating terminal in the cell by searching with the multi-bit FF cell name, it can be judged as a multi-bit FF cell including the dummy FF cell, so other dummy logic cell groups are arranged in the vicinity.

クロック及びリセット系が複数存在するモジュールの場合でも、図4Cのような構成のマルチビットFFセルを用いれば置き換え対応が可能である。しかしながら、回路としてメリットが少ない可能性があるため、クロックリセット系が同一であるFF群とダミーFFとをマルチビット化する処理が優先される。   Even in the case of a module in which a plurality of clock and reset systems exist, replacement is possible by using a multi-bit FF cell having a configuration as shown in FIG. 4C. However, since there is a possibility that the merit as a circuit may be small, the process of multi-bitizing the FF group and the dummy FF having the same clock reset system is given priority.

続いて、比較手段S203において、置き換え前後で回路としてメリットがあるか比較する。セルの大きさ情報から領域のエリアメリット、配線状況から配線メリット及びタイミングメリットを比較するため、置き換え対象比較結果が出力される(S300)。   Subsequently, in comparison means S203, whether there is a merit as a circuit before and after replacement is compared. In order to compare the area merit of the area from the cell size information and the wiring merit and timing merit from the wiring condition, the comparison target comparison result is output (S300).

続いて、判断手段S204において、マルチビット化に制約S100がない場合はそのまま比較手段の結果に基づいて自動で置き換え判断が行われるが、対象外リスト(S105)の他にマルチビット化したくない信号があった場合は出力させた置き換え対象比較結果(S300)からマルチビット化対象外に追加、再設定を行い、置き換えの再処理を行う(S202へ戻る)か、直接置き換え指定を行う(S301)。   Subsequently, if there is no restriction S100 for multi-bit conversion in the determination means S204, a replacement judgment is automatically made as it is based on the result of the comparison means, but a signal which one does not want multi-bit conversion other than the non-target list (S105) If there is a problem, the added comparison target comparison result (S300) is output to be excluded from the multi-bit conversion target, re-setting is performed, and re-processing of replacement is performed (return to S202) or direct replacement specification is performed (S301) .

位置認識手段S201bにおいて、判断手段(S204)により決定されたマルチビットFF化によって全体のFFの位置を再認識する。   In the position recognition means S201b, the position of the entire FF is recognized again by multi-bit FF conversion determined by the judgment means (S204).

続いて、再配置手段S205において、位置認識手段S201bにより再認識した全FFの位置関係、その中のダミーFFセルの位置関係からダミーFFセルの配置に偏りがある場合には、ダミーFFセルの位置を分散させるように再配置を行う。図6で説明したように、ダミーFFセルはその機能上、ダミーFFセルが挿入されているモジュールにおいて分散して配置されていないと、配置位置から遠い場所で修正が必要になった場合に対応できないため、分散配置が必要となる。   Subsequently, in the rearrangement means S205, when there is a bias in the arrangement of the dummy FF cells from the positional relation of all the FFs rerecognized by the position recognition means S201b and the positional relation of the dummy FF cells therein, Relocate to distribute the position. As described in FIG. 6, due to its function, dummy FF cells are not distributed in the module in which the dummy FF cells are inserted, and the case where correction is required at a location far from the arrangement position is supported. Since it can not be done, distributed arrangement is required.

図7に示される半導体設計の処理フローを利用して、半導体集積回路のレイアウトを行い、半導体集積回路を製造する方法に適用することができる。   The present invention can be applied to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit by laying out a semiconductor integrated circuit using the process flow of semiconductor design shown in FIG.

図8は、本発明の実施の形態における半導体設計支援装置のハードウェア構成例を示す図である。本発明の実施の形態における半導体設計支援装置のハードウェア構成は、図8に示されるように、CPU(Central Processing Unit)10、メモリ11、ハードディスク12、キーボード13、マウス14及びディスプレイ15等を有する。ハードディスク12には必要な回路情報、ライブラリ情報等が格納されている。また、ハードディスク12に格納されている各種情報及びプログラムはメモリ11に読み込まれCPU10により演算、処理され、図7に示される各手段を実現する。処理の結果は、ディスプレイ15及びハードディスク12へ出力される。   FIG. 8 is a diagram showing an example of a hardware configuration of the semiconductor design support device in the embodiment of the present invention. The hardware configuration of the semiconductor design support device according to the embodiment of the present invention has a CPU (Central Processing Unit) 10, a memory 11, a hard disk 12, a keyboard 13, a mouse 14, a display 15 and the like as shown in FIG. . The hard disk 12 stores necessary circuit information, library information and the like. Further, various information and programs stored in the hard disk 12 are read into the memory 11 and are operated and processed by the CPU 10 to realize each means shown in FIG. The result of the process is output to the display 15 and the hard disk 12.

上述のように、本発明の実施の形態によれば、マルチビットFFセルにダミーFFセルを配置することで、マルチビットFFセルを有効に利用して、領域を減少させることができる。また、ダミーFFセルへのクロックに対するゲーティングセルをマルチビットFFセル内部に含めることで、配線効率を向上させることができる。ダミーFFセルがマルチビットFFセルに含まれる場合に、ダミー論理セルを近傍に配置することで回路不具合発生時の修正を容易にする。また、ダミーFFセルをモジュール内で分散して配置することで、回路不具合発生時の修正を容易に行うことができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the multi-bit FF cells can be effectively used to reduce the area by arranging the dummy FF cells in the multi-bit FF cells. In addition, wiring efficiency can be improved by including a gating cell for the clock to the dummy FF cell inside the multi-bit FF cell. When the dummy FF cells are included in the multi-bit FF cells, arranging the dummy logic cells in the vicinity facilitates correction when a circuit failure occurs. Also, by arranging the dummy FF cells in a distributed manner in the module, it is possible to easily correct the circuit failure.

以上のように、半導体集積回路において、マルチビットFFの利用効率を向上させ、回路面積を縮小することができる。   As described above, in the semiconductor integrated circuit, the utilization efficiency of multi-bit FFs can be improved, and the circuit area can be reduced.

なお、本発明の実施の形態において、比較手段S203及び判断手段S204は、比較判断手段の一例である。   In the embodiment of the present invention, the comparing means S203 and the judging means S204 are an example of the comparing and judging means.

以上、本発明の実施の形態又は実施例について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the embodiments or examples of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to such specific embodiments, and is within the scope of the present invention as set forth in the claims. Various modifications and changes are possible.

10 CPU
11 メモリ
12 ハードディスク
13 キーボード
14 マウス
15 ディスプレイ
10 CPU
11 Memory 12 Hard Disk 13 Keyboard 14 Mouse 15 Display

特開2016−218670号公報JP, 2016-218670, A

Claims (10)

単一FF(フリップフロップ)セル、マルチビットFFセル及びダミーセルの組み合わせを含む半導体集積回路であって、
所定のビット数より大なるマルチビットFFセルを有し、
前記マルチビットFFセルの使用されないビットが、ダミーFFセルとして使用される半導体集積回路。
A semiconductor integrated circuit including a combination of a single flip-flop (FF) cell, a multi-bit FF cell and a dummy cell,
Have multi-bit FF cells larger than a predetermined number of bits,
The semiconductor integrated circuit in which the unused bit of the multi-bit FF cell is used as a dummy FF cell.
前記マルチビットFFセルに含まれるダミーFFセルにクロックゲーティングを行い、前記クロックゲーティングは、前記マルチビットFFセル内で共通して実行される請求項1記載の半導体集積回路。   2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein clock gating is performed on dummy FF cells included in the multi-bit FF cells, and the clock gating is performed commonly in the multi-bit FF cells. 前記マルチビットFFセルに含まれるダミーFFセルの近傍に、ダミー論理セルが配置される請求項1又は2記載の半導体集積回路。   3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a dummy logic cell is arranged in the vicinity of a dummy FF cell included in the multi-bit FF cell. 前記マルチビットFFセルに含まれるダミーFFセルは、単一FFセルから構成されるダミーFFセルと共に、前記半導体集積回路上に分散して配置される請求項1乃至3いずれか一項記載の半導体集積回路。   The semiconductor according to any one of claims 1 to 3, wherein the dummy FF cells included in the multi-bit FF cells are distributed and disposed on the semiconductor integrated circuit together with the dummy FF cells composed of a single FF cell. Integrated circuit. 単一FF(フリップフロップ)セル、マルチビットFFセル及びダミーセルの組み合わせを含む半導体集積回路の製造方法であって、
単一FFセルとマルチビットFFセルとを含むすべてのFFの配置を認識する位置認識ステップと、
前記認識されたFFの配置に基づいて、ダミーFFセルを含む複数の単一FFセルを、マルチビットFFセルに置き換えを行う置き換えステップとを有し、
前記マルチビットFFセルの使用されないビットを、ダミーFFセルとして前記半導体集積回路に配置する半導体集積回路製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit including a combination of a single flip-flop (FF) cell, a multi-bit FF cell, and a dummy cell, comprising:
A position recognition step that recognizes the arrangement of all FFs including single FF cells and multi-bit FF cells;
And a replacing step of replacing a plurality of single FF cells including dummy FF cells with multi-bit FF cells based on the recognized arrangement of FFs,
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit, wherein unused bits of the multi-bit FF cells are arranged as dummy FF cells in the semiconductor integrated circuit.
前記置き換えを行うとき、置き換え前のFFの配置と、置き換え後のFFの配置とを比較して、置き換えを行うか否かを決定する比較判断ステップをさらに有する請求項5記載の半導体集積回路製造方法。   6. The semiconductor integrated circuit manufacturing method according to claim 5, further comprising a comparison / determination step of comparing the arrangement of the FF before substitution and the arrangement of the FF after substitution to decide whether or not to carry out the substitution. Method. 前記位置認識ステップは、
前記置き換えられたマルチビットFFセルの配置を認識するステップをさらに含み、
前記置き換えステップは、
前記認識された置き換えられたマルチビットFFセルの配置を、前記半導体集積回路上に分散して再配置するステップをさらに含む請求項5又は6記載の半導体集積回路製造方法。
The position recognition step is
Further including the step of recognizing the arrangement of the replaced multi-bit FF cell,
The replacing step is
7. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to claim 5, further comprising the step of distributing and relocating the recognized replaced multi-bit FF cell on the semiconductor integrated circuit.
単一FF(フリップフロップ)セル、マルチビットFFセル及びダミーセルの組み合わせを含む半導体集積回路の半導体設計支援装置であって、
単一FFセルとマルチビットFFセルとを含むすべてのFFの配置を認識する位置認識手段と、
前記認識されたFFの配置に基づいて、ダミーFFセルを含む複数の単一FFセルを、マルチビットFFセルに置き換えを行う置き換え手段とを有し、
前記マルチビットFFセルの使用されないビットを、ダミーFFセルとして前記半導体集積回路に配置する半導体設計支援装置。
A semiconductor design support device for a semiconductor integrated circuit including a combination of a single flip-flop (FF) cell, a multi-bit FF cell, and a dummy cell,
Position recognition means for recognizing the arrangement of all FFs including single FF cells and multi-bit FF cells;
And replacement means for replacing a plurality of single FF cells including dummy FF cells with multi-bit FF cells based on the recognized arrangement of FFs,
The semiconductor design support device arranges the unused bits of the multi-bit FF cells as dummy FF cells in the semiconductor integrated circuit.
前記置き換えを行うとき、置き換え前のFFの配置と、置き換え後のFFの配置とを比較して、置き換えを行うか否かを決定する比較判断手段をさらに有する請求項8記載の半導体設計支援装置。   9. The semiconductor design support device according to claim 8, further comprising comparison determination means for determining whether or not replacement is to be performed by comparing the placement of the FF before replacement and the placement of the FF after replacement when performing the replacement. . 前記位置認識手段は、
前記置き換えられたマルチビットFFセルの配置を認識し、
前記置き換え手段は、
前記認識された置き換えられたマルチビットFFセルの配置を、前記半導体集積回路上に分散して再配置する請求項8又は9記載の半導体設計支援装置。
The position recognition means
Recognize the arrangement of the replaced multi-bit FF cell,
The replacement means is
10. The semiconductor design support device according to claim 8, wherein the arrangement of the recognized replaced multi-bit FF cells is distributed and rearranged on the semiconductor integrated circuit.
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