JP2639313B2 - 集積回路配置装置および方法 - Google Patents

集積回路配置装置および方法

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JP2639313B2 JP5204876A JP20487693A JP2639313B2 JP 2639313 B2 JP2639313 B2 JP 2639313B2 JP 5204876 A JP5204876 A JP 5204876A JP 20487693 A JP20487693 A JP 20487693A JP 2639313 B2 JP2639313 B2 JP 2639313B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路のレイ
アウト設計における自動配置装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】分割によって配置を行う技術は、半導体
集積回路のレイアウト設計において各セルの配置を決定
するための代表的な技術の1つである。
【0003】ここで、分割によって配置を行う技術と
は、与えられた回路とチップ領域を階層的に設計された
カットライン(分割線)によって繰り返し分割すること
により各セルの位置を決定する技術である。ただし、分
割の際にはカットラインを横切る配線数(以下、ネット
カット数)が最小になるようにする。
【0004】以下に、図を用いてこの技術について説明
する。まず、図6(a)のように、回路およびチップ領
域をカットライン618によって2分割する。続いて、
図6(b)のように前回と垂直な方向のカットライン6
19によってそれぞれの回路と領域を2分割する。この
ように、水平方向と鉛直方向のカットラインで交互に回
路および領域を分割していき、図6(c)のように1つ
の領域に1つのセルが割り当てられるまで繰り返し分割
を行うことによりセルの位置を決定する。なお、図6
(a),(b),(c)において、601〜616はセ
ルを、617はチップ領域を、620〜623はカット
ラインを示している。
【0005】上記のような分割によって配置を行う技術
の中で、信号伝達遅延による回路の誤動作発生を防ぐこ
とを考慮した技術として、電子情報通信学会技術研究報
告Vol.91 No.357(1991年発行)17
頁〜24頁記載の技術がある。
【0006】この従来技術では、各カットラインによる
分割においてネットカット数ができるだけ小さくなるこ
とを目的とするとともに、回路にタイミング制約(最大
遅延時間の制約)を与えて、それを満たすようにセルの
配置を行うことも目的としている。タイミング制約は、
回路中のセルの端子対に対してその間の最大許容遅延時
間で与えられる。図7はタイミング制約の説明図であ
る。この図で端子701と端子702の間にタイミング
制約が与えられると、これら2つの端子間のすべてのパ
ス(信号経路)について配線における信号遅延時間とセ
ル内部における信号遅延時間の総和がタイミング制約で
与えられた最大許容遅延時間以下になっていなければな
らない。なお図7において、703〜708はセルを示
している。
【0007】この従来技術では、まずタイミング制約が
与えられた端子対の間のパスの中からクリティカルパス
(タイミング制約に違反する可能性が高いパス)を抽出
する。次にカットラインによる回路の分割を繰り返し行
う。カットラインによる回路の分割においては、初期分
割に対してセルの移動による改良を行うが、移動するセ
ルの選択の際には、そのセルの移動によるネットカット
数の増減だけでなく、クリティカルパスの長さの増減も
考慮する。
【0008】図8はチップ領域の一部であり、この従来
技術による配置処理の途中の状態を示している。図中、
802〜810はセル、812〜816は処理済みのカ
ットラインである。処理中のカットライン811による
分割を行う場合、セル804がカットライン811の左
側に移動するとクリティカルパス801の長さが減少す
るので、セル804が移動の対象として選ばれる可能性
が高くなる。この従来技術では、このように各カットラ
インによる分割においてクリティカルパスの長さを考慮
しながら配置を行っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】分割による配置技術に
おいてクリティカルパスの遅延を小さくする、すなわち
クリティカルパスの長さを短くするためには、クリティ
カルパスがカットラインを横切る回数(以下、パスカッ
ト数)をできるだけ少なくする必要がある。
【0010】上述の従来技術はパスカット数を小さくす
るための有効な技術であるが、この技術を用いてもパス
カット数を改善できない場合がある。図5はチップ領域
の一部であり、上述の従来技術による配置処理の途中の
状態を示している。図中、502〜511はセル、51
3〜517は処理済みのカットラインである。この図で
処理中のカットライン512による分割を行う場合、ク
リティカルパス501のパスカット数を小さくするため
には、セル504,505をカットライン512の左側
に移動することが必要である。しかし、単独のセル移動
ではどのセルを移動させたとしても、パスカット数を減
少させることはできない。
【0011】上述の従来技術では、カットラインの左右
または上下の領域間でセルの移動を行う際に個々のセル
単位での移動しか考慮しない。従って、図5のクリティ
カルパス501のように複数のセルを同時に移動させる
ことによってのみパスカット数を減少させることができ
るような場合には、上述の従来技術を用いてもパスカッ
ト数を減少させることができない。
【0012】本発明の目的は、注目したクリティカルパ
スを可能な限り短くすることができる集積回路配置装置
および方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の集積回路配置装置は、自動配置用の入力
データとパスの信号遅延の制約のデータを入力する入力
装置と、カットラインを横切る配線数が最小になるよう
に回路の分割を行うミニカット装置と、パスの信号遅延
を計算してクリティカルパスを抽出するタイミング解析
装置と、同時に移動することによりクリティカルパスの
遅延を改善できる複数のセルをカットラインによって区
切られた1つの領域内に限ることなく選択してグループ
化し、セルのグループを抽出するセルグループ抽出装置
と、カットラインによって区切られた各領域でセルのグ
ループ化を行い、それによって作成されたセルのグルー
プの最適な組み合わせを、前記セルグループ抽出装置に
よって抽出されたセルのグループの交換相手として選択
する最適交換相手選択装置と、前記セルグループ抽出装
置によって抽出されたセルのグループと前記最適交換相
手選択装置によって選択された交換相手を交換すること
により信号遅延を最適化するセルグループ交換装置と、
すべてのカットラインによる分割の結果から各セルの位
置を決定して出力する出力装置から構成されることを特
徴としている。
【0014】また本発明の集積回路配置方法は、自動配
置用の入力データとパスの信号遅延の制約のデータを入
力するステップと、カットラインを横切る配線数が最小
になるように回路の分割を行うステップと、パスの信号
遅延を計算してクリティカルパスを抽出するステップ
と、同時に移動することによりクリティカルパスの遅延
を改善できる複数のセルをカットラインによって区切ら
れた1つの領域内に限ることなく選択してグループ化
し、セルのグループを抽出するステップと、カットライ
ンによって区切られた各領域でセルのグループを行い、
それによって作成されたセルのグループの最適な組み合
わせを、前記抽出されたセルのグループの交換相手とし
て選択するステップと、前記抽出されたセルのグループ
と前記選択された交換相手を交換することにより信号遅
延を最適化するステップと、すべてのカットラインによ
る分割の結果から各セルの位置を決定して出力するステ
ップとを含むことを特徴としている。
【0015】
【作用】本発明では、クリティカルパスに含まれる複数
のセルをグループ化し、そのグループ全体の移動または
交換を行うことにより、上述の従来技術では改善できな
かった複数のセルの同時移動によってのみクリティカル
パスの遅延が減少する場合にも、遅延を改善することが
できる。
【0016】
【実施例】以下、図1から図4を用いて本発明の実施例
について説明する。
【0017】図1は本発明の実施例のシステム構成図で
ある。この集積回路配置装置は、入力装置101と、ミ
ニカット装置102と、タイミング解析装置103と、
セルグループ抽出装置104と、最適交換相手選択装置
105と、セルグループ交換装置106と、出力装置1
07とから構成されている。各装置の主な機能は、以下
の通りである。
【0018】入力装置101は、自動配置用の入力デー
タおよびパスの信号遅延の制約のデータ(以下、タイミ
ング制約データ)を入力する。ミニカット装置102
は、カットラインを1つ選択し、そのカットラインを横
切る配線数が最小になるようにセルの集合を分割する。
タイミング解析装置103は、パスの遅延時間を計算
し、入力装置101から入力されたタイミング制約デー
タをもとに、クリティカルパスの集合を作成・更新す
る。セルグループ抽出装置104は、クリティカルパス
上のセルのうち、同時に移動させることによりクリティ
カルパスの信号遅延を小さくできる複数のセルをグルー
プ化し抽出する。最適交換相手選択装置105は、セル
グループ抽出装置104で抽出された各セルグループの
最適な交換相手であるセル集合を、カットラインの反対
側の領域から選択する。セルグループ交換装置106
は、セルグループ抽出装置104で抽出されたセルグル
ープのうち、交換することによる改良効果が最も大きい
セルグループとその最適交換相手を交換する。出力装置
107は、全てのカットラインによる分割の結果をもと
に各セルの正確な位置を決定し、その結果を出力する。
【0019】図2は図1に示すシステムによる配置処理
フローを示している。図2で、ステップ1は入力装置、
ステップ2,3,4はミニカット装置、ステップ5,
6,7,8,9,10,16,17,18はタイミング
解析装置、ステップ11,12はセルグループ抽出装
置、ステップ13,14は最適交換相手選択装置、ステ
ップ15はセルグループ交換装置、ステップ19,20
は出力装置でそれぞれ行われる。
【0020】以下に各ステップについて説明する。
【0021】ステップ1 自動配置用の入力データおよびタイミング制約データを
入力する。自動配置用の入力データにはカットラインに
関する情報も含まれており、カットラインを処理の順番
に並べたリスト(以下、未処理カットラインリスト)が
入力される。
【0022】設計者は任意のパスの信号遅延に対して制
限を設けることができ、タイミング制約データには設計
者が指定したパスとその間の遅延制限値が書かれてい
る。
【0023】ステップ2 配線による結び付きが強いセル同士をクラスタリング
(グループ化)し、各クラスタ(セルのグループ)の大
きさを同程度にそろえる。
【0024】ステップ3 未処理カットラインリストの先頭のカットラインを処理
対象とする。このカットラインについてステップ4から
ステップ18でセルの集合を2分割する。
【0025】ステップ4 ネットカット数が最小となるようにセルの集合を2分割
する。
【0026】ステップ5 タイミング制約が与えられた各パスの遅延を見積もり、
スラック(制約に対してどの程度の余裕を持っているか
を表す値)を算出する。スラックは設計者が指定した遅
延制限値からこのステップで見積もられた遅延時間を減
算することにより求められる。
【0027】ステップ6 スラックがスラック基準値より小さいものをクリティカ
ルパスとして抽出する。ここで、スラック基準値は設計
者が与え、タイミング制約データから入力されるものと
する。クリティカルパスをスラックの小さい順に並べた
リスト(以下、クリティカルパスリスト)を作成する。
【0028】ステップ7 クリティカルパスリストが空であればステップ8へ進
み、そうでなければステップ10へ進む。
【0029】ステップ8 処理中のカットラインを未処理カットラインから削除す
る。
【0030】ステップ9 未処理カットラインリストが空であればステップ19へ
進み、そうでなければステップ3へ戻る。
【0031】ステップ10 クリティカルパスリストの先頭のクリティカルパスを処
理の対象として選択する。
【0032】ステップ11 ステップ10で選択されたクリティカルパスについて移
動候補のセルグループを抽出する。ここで、セルグルー
プとは、同時に移動することによりクリティカルパスの
遅延が改善される複数のセルをグループ化したもので、
1つのセルグループ内に異なる領域(カットラインに囲
まれた矩形部分)に属するセルが含まれていても良い。
セルグループの例を図3に示す。なお図3において、3
01はクイリティカルパス、302〜310はセル、3
11〜313はセルグループ、315〜320は処理済
みのカットラインを示している。
【0033】ステップ12 ステップ11でセルグループが1個以上抽出されたなら
ばステップ13へ進み、そうでなければステップ18へ
進む。
【0034】ステップ13 セルグループを単に移動しただけでは移動先の領域のセ
ルサイズの合計がその領域のセルサイズの許容範囲を越
えてしまうことがある。このような場合にはそのセルグ
ループと交換するのに最適なセルの集合を選択する。選
択は交換相手が必要な各セルグループについて次のよう
に行う。
【0035】まず、セルグループ内のセルで同じ領域に
あるものをグループとしてまとめ、これらをサブグルー
プと呼ぶことにする。各サブグループについて、それと
交換するのに最適なセルサイズを求め、そのサイズをも
とに処理中のカットラインの反対側の領域のセルをクラ
スタリングする。このとき、処理中のパスに含まれるセ
ルはクラスタリングの対象としない。このようにしてで
きたクラスタを各領域から0または1個ずつ選択して組
み合わせたものが交換相手の候補となり、このような各
候補について交換を試行して改良効果が最も高いものを
そのセルグループの最適交換相手とする。ここでは、各
候補の改良効果を比較するため、ゲインという改良効果
を数値化した指標を用いる。ゲインは、 ・ネットカット数の増減 ・各クリティカルパスの遅延時間の増減 ・カットラインによって分割された左右または上下の領
域のセルサイズの差 ・カットラインによって分割された左右または上下の領
域に含まれる端子数の差 をもとに算出される。
【0036】各セルグループがその最適交換相手と交換
されたときのゲインを、そのセルグループのゲインとす
る。処理中のクリティカルパスについて抽出された全て
のセルグループのゲインの中で最大のものを最大ゲイン
とする。
【0037】図4はセルグループの最適交換相手を選択
する方法の説明図である。図4(a)のセルグループ5
22について、2つのサブグループ529,530が抽
出される。そして図4(b)のようにサブグループ52
9のセルサイズをもとにクラスタ531,532,53
3が作成され、同様にサブグループ530のセルサイズ
をもとにクラスタ534,535が作成される。交換相
手の候補は、クラスタ531,532,533の中から
0または1個選択し、クラスタ534,535の中から
0または1個選択して組み合わせたものになる。
【0038】なお図4(a),(b)において、501
はクリティカルパス、502〜521はセル、523は
処理中のカットライン、524〜528は処理済みのカ
ットラインである。
【0039】ステップ14 最大ゲインがゲイン基準値より大きければ、ステップ1
5へ進み、そうでなければステップ18へ進む。ここ
で、ゲイン基準値は設計者が与え、タイミング制約デー
タから入力されるものとする。
【0040】ステップ15 最大ゲインに対応するセルグループとその最適交換相手
の交換を行う。
【0041】ステップ16 処理中のクリティカルパスのスラックを再計算する。
【0042】ステップ17 処理中のクリティカルパスのスラックがスラック基準値
より小さければ、ステップ11に戻り、そうでなければ
ステップ18へ進む。
【0043】ステップ18 処理中のクリティカルパスをクリティカルパスリストか
ら削除し、ステップ7へ戻る。
【0044】ステップ19 分割処理の結果をもとに各セルの正確な位置を決定す
る。
【0045】ステップ20 配置結果を出力する。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、単独のセルの移動では
クリティカルパスの遅延を改善できない場合にも、複数
のセルをグループ化して移動させることにより、遅延の
改善が可能である。
【0047】つまり、本発明により、注目したクリティ
カルパスを可能な限り短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のシステム構成図である。
【図2】図1に示すシステムによる配置処理フローを示
した図である。
【図3】セルグループの例を示した図である。
【図4】セルグループの最適交換相手を選択する方法の
説明図である。
【図5】従来技術では遅延を改善できないが、本発明を
用いることにより遅延の改善が可能となるクリティカル
パスを示した図である。
【図6】分割による配置技術の説明図である。
【図7】タイミング制約の説明図である。
【図8】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
101 入力装置 102 ミニカット装置 103 タイミング解析装置 104 セルグループ抽出装置 105 最適交換相手選択装置 106 セルグループ交換装置 107 出力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−291186(JP,A) 情報処理学会研究報告、DA−67− 8、1993年6月、情報処理学会、袖、宮 沢、「遅延考慮配置アルゴリズム」 DAシンポジウム’93(情報シンポジ ウム論文集Vol.93,No.5)、 1993年8月26日、情報処理学会、小林 他、「ミニカット法に基づく遅延考慮配 置手法」

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回路の分割とそれを配置する領域の分割を
    繰り返すことによりセルの位置を決定する半導体集積回
    路の自動配置装置において、 自動配置用の入力データとパスの信号遅延の制約のデー
    タを入力する入力装置と、 カットラインを横切る配線数が最小になるように回路の
    分割を行うミニカット装置と、 パスの信号遅延を計算してクリティカルパスを抽出する
    タイミング解析装置と、 同時に移動することによりクリティカルパスの遅延を改
    善できる複数のセルをカットラインによって区切られた
    1つの領域内に限ることなく選択してグループ化し、セ
    ルのグループを抽出するセルグループ抽出装置と、 カットラインによって区切られた各領域でセルのグルー
    プ化を行い、それによって作成されたセルのグループの
    最適な組み合わせを、前記セルグループ抽出装置によっ
    て抽出されたセルのグループの交換相手として選択する
    最適交換相手選択装置と、 前記セルグループ抽出装置によって抽出されたセルのグ
    ループと前記最適交換相手選択装置によって選択された
    交換相手を交換することにより信号遅延を最適化するセ
    ルグループ交換装置と、 すべてのカットラインによる分割の結果から各セルの位
    置を決定して出力する出力装置とから構成されることを
    特徴とする集積回路配置装置。
  2. 【請求項2】回路の分割とそれを配置する領域の分割を
    繰り返すことによりセルの位置を決定する半導体集積回
    路の自動配置方法において、 自動配置用の入力データとパスの信号遅延の制約のデー
    タを入力するステップと、 カットラインを横切る配線数が最小になるように回路の
    分割を行うステップと、 パスの信号遅延を計算してクリティカルパスを抽出する
    ステップと、 同時に移動することによりクリティカルパスの遅延を改
    善できる複数のセルをカットラインによって区切られた
    1つの領域内に限ることなく選択してグループ化し、セ
    ルのグループを抽出するステップと、 カットラインによって区切られた各領域でセルのグルー
    プ化を行い、それによって作成されたセルのグループの
    最適な組み合わせを、前記抽出されたセルのグループの
    交換相手として選択するステップと、 前記抽出されたセルのグループと前記選択された交換相
    手を交換することにより信号遅延を最適化するステップ
    と、 すべてのカットラインによる分割の結果から各セルの位
    置を決定して出力するステップとを含むことを特徴とす
    る集積回路配置方法。
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAシンポジウム’93(情報シンポジウム論文集Vol.93,No.5)、1993年8月26日、情報処理学会、小林他、「ミニカット法に基づく遅延考慮配置手法」
情報処理学会研究報告、DA−67−8、1993年6月、情報処理学会、袖、宮沢、「遅延考慮配置アルゴリズム」

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