JP2682423B2 - Lsiの複数線幅の配線方法 - Google Patents

Lsiの複数線幅の配線方法

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    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
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    • H01L2224/0555Shape
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    • H01L2224/05554Shape in top view being square

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】集積回路のレイアウト方式に関
し、特にLSI(大規模集積回路)の複数線幅の配線方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIチップの典型的な構成を図2に示
す。図2に示すように、LSIチップ1の内部ゲートの
周辺には、LSI内部の信号をLSI外部に取り出すた
めの入力・出力のための機能素子や電源供給のための素
子のIOセル5が配置されている。
【0003】このIOセル列の外側には、LSIのピン
に接続されるパッド2が並んでいる。パッド2は、使用
するパッケージのリードフレームにボンディングが容易
な位置に配置されている。IOセル5の各端子6の信号
や電源の接続要求は、このパッド2に割当てる。信号や
電源の接続要求にもとづき該当するパッド2とIOセル
の端子6間の配線を行うことにより、パッド2及びリー
ドフレーム(不図示)を経由してLSIのピン(不図
示)に取り出す。
【0004】配線は1層で行われるため、パッド、IO
セルの端子層は配線層と同じで、さらにIOセルの端子
とパッドの並びは同じになるようIOセルの配置、パッ
ドへの信号の割当てが行われる。
【0005】通常IOセルは1端子のみを持ち、このた
め接続するパッドと一直線に配列できるように配置する
ことが可能である。しかし、アナログ信号や大電流を扱
う特別な機能のIOセルは複数の端子を持ち、セル幅が
大きく、図2に示すように直線状には配線できず、配線
の折り曲げが必要とされる。
【0006】また、通常のIOセルの場合でも、パッド
の間隔がIOセルの幅(隣接するIOセルの端子)より
狭いとき、直線状に配線することはできない。
【0007】IOセルとパッド間は、LSIチップの上
下左右の各辺上において配線のために必要な間隔があら
かじめ設けられている。この間隔として、通常3〜4格
子で十分である。
【0008】この配線問題は、LSIチップの上下左右
の各辺の長方形のIOセルとパッド間の配線領域(以下
「チャネル」という)が一辺上にIOセルの端子、その
対辺にパッド端子があり、配線を1層で行うものであ
る。このため、従来各チャネルに対してチャネル配線の
一手法であるリバールーティングを適用して配線問題の
解法が行なわれていた。
【0009】例えば、下辺のチャネルの場合、まず、パ
ッド列、IOセル列に並行な水平方向に配線格子(単に
「格子」ともいう)を設ける。垂直方向の配線格子は設
けない。
【0010】次にチャネルの左端にある信号、又は電源
の接続要求(接続すべきパッド、セルの端子の対又は集
合、これを「ネット」という)より、順次左づめに配線
を行う。
【0011】この左づめの配線の実現は、既に配線され
た右端を各配線格子ごとに記憶し、このチャネル内のネ
ットに対して左端にあるネットから順に配線パターンの
決定を行う。
【0012】配線パターンの決定は、パッド列に近い配
線格子より順次今までに行った配線と重ならない左端を
配線格子の使用済みの右端の位置より求め、この位置で
配線を折り曲げ、これをIOセルの端子に到達するまで
繰り返す(図3参照)。この配線処理を上下左右のチャ
ネルに対して行う。
【0013】配線は、入力信号、出力信号、入出力信
号、アナログ信号、電源配線等多数あり、電源配線は流
れる電流量が大きいため幅を太くし、また入力端子には
不必要な配線容量を減らすために幅を細くしている。こ
のため、配線の幅はパッドの幅以下で多種になってい
る。
【0014】従来、このような複数の幅に対応するた
め、下記(1)又は(2)のいずれかの方法が採られて
いた。
【0015】(1)配線幅の最大値をW、配線のスペー
シング(許容間隔)をSとすると、配線格子の設定にお
いて、パッド列上の第1の配線格子を、IOセルに面す
るパッドの辺からW/2離れた位置で、IOセル列と反
対の側に設定し、第2以降の配線格子を第1の配線格子
からW+Sの間隔でIOセル列の側に設定する(図4
(A)参照)。
【0016】(2)配線格子の設定において、第1の配
線格子をパッド列の中心に設定し、これより配線幅と配
線のスペーシングの最大公約数wの間隔で配線格子を設
定する(図4(B)参照)。
【0017】(1)の方法においては、格子の間隔が十
分にあいているので、水平な配線の格子への割当ては配
線幅が単一のときと同様に扱える。
【0018】(2)の方法の場合、複数の格子を占有で
きるか、あるいは、この複数の格子に割当てる水平配線
が、配線格子間隔が細かいので水平に隣接する配線との
間隔がスペーシングS以上であるか、を調べながら配線
する必要がある。
【0019】また、例えば特開昭62−47149号公
報には、配線幅の異なる複数の配線を処理する方法が提
案されている。この方法は、LSIの内部領域を配線の
対象とし、第1の格子と第2の格子において、第1の格
子の中心となる位置に第2の格子を幅広配線用に設ける
ものである。この設定方法は、上記(1),(2)の従
来の配線格子の設定をLSI内部ゲートの領域に適用し
たときに生じる問題を回避するものである。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】従来の(1)の方法
は、格子間隔として配線の最大の幅をとっているため、
折れ曲がった配線の間隔が配線のスペーシング以上あい
てしまう。特に、図5に示すような例では、右端側の部
分は密に配線できるが、左端側の部分では、最大配線幅
Wで格子が設定されているため、配線の間隔が配線のス
ペーシング以上に大きくなり、このためチップサイズが
大きくなるという問題がある。
【0021】また配線の幅がW未満のとき、図5の右端
のパッドのように、パッドと配線との間に湾状の配線形
状(図5の符号9)ができることがある。パッド自身は
配線層を矩形としたものと等価であり、湾状の配線形状
は、LSIの製造上問題があるため、この湾状の部分9
を配線層の図形で埋める処理が必要になる。
【0022】次に、上記(2)の方法では、折り曲げた
配線間に無駄な間隔はあかないが、先に述べたように、
配線格子の配線の割当情報以外に、既配線との間隔チェ
ックが必要とされ、配線格子の長所が生かされない。
【0023】また、上記(2)の方法においては、格子
間隔が小さいので、配線格子数が大きくなる。このた
め、配線処理が複雑となり処理時間が増大するという問
題がある。またパッドと配線で湾状の部分ができた時に
は、上記(1)と同じ対応が必要とされる。
【0024】さらに、特開昭62−47149号公報の
方法は、目的がLSI内部の信号配線が、配線の抵抗に
よる遅延を低減させるために、通常配線の2倍、3倍、
…、n倍と幅を広げるため、信号線の格子間隔がWの
時、信号線の格子の中心に(n+2)*Wの間隔で配線
格子を設定すれば十分とされるが、これを、本発明が解
決しようとする問題に適用すると配線幅が100μm,
120μm、配線のスペーシングが2μmのとき、第1
の格子を102μmとすると第2の格子間隔は第1の格
子の2倍の204μmとなる。
【0025】120μmの幅に対しては、格子間隔は1
22μmで十分であるが、特開昭62−47149号公
報の方法では、格子間隔は204μmとされるため、1
20μmの配線が隣接したとき、間隔は図6に示すよう
に配線のスペーシング以上の84μmとなり、隣接する
折り曲げた配線の間隔を最小化できないことになる。
【0026】従って、本発明の目的は、前記問題点を解
消し、セルベースのLSIのパッドとIOセル間の配線
において、さまざまな配線幅に対して配線間隔が最小と
なるように配線を行い、チップの高集積化を図る配線方
法の提供にある。
【0027】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、LSIチップの周辺部において複数線幅
の配線を配線格子を設けて行なう方法であって、並行す
る配線格子の設定において配線格子への割当て可能な配
線幅を限定し、複数の異なる配線幅wi(i=0〜n)に対
して、まず配線前に各配線幅wiについて、パッド列上
の第1の配線格子を、IOセルに面するパッドの辺から
少なくともw i /2離れた位置で、前記IOセル列と反
対の側に設定すると共に、第2以降の配線格子を前記第
1の配線格子より実質的にwi+S(但し、Sは配線の
許容間隔)の間隔で前記IOセル列の側に設定し、次
、配線幅w i の配線を配線幅w i の配線格子に割り当て
た直後、すなわち、次の配線を行う前に、該配線格子の
位置からwi/2+S+wj/2離間した位置に配線幅w
jの配線格子が存在しないときに、該配線格子を追加す
ることを特徴とするLSIの複数線幅の配線方法を提供
する。
【0028】
【実施例】図面を参照して本発明の実施例について説明
する。
【0029】
【実施例1】図1は、本発明に係る配線方法の一実施例
の処理の流れを表すフローチャートである。また、図7
〜図9は、LSIチップの下辺におけるIOセルとパッ
ドの部分図である。
【0030】図1の処理ステップでは、複数の配線幅w
iは、80μm,100μm,120μmとされ、配線
のスペーシングSは2μmとされる。
【0031】各配線幅の第1の配線格子は、図7に示す
ように、パッドの上辺よりそれぞれ40μm,50μ
m,60μm離れたパッド列上の位置に設定する(すな
わち、IOセルに面するパッドの上辺(パッドの内側の
辺)からw i /2離れた位置で、IOセル列と反対の側
に設定する)。
【0032】第2の配線格子以降は、第1の配線格子よ
り、それぞれ、82μm,102μm,122μmの間
隔(すなわち、wi/2+Sの間隔)で設定する(図7
参照)。
【0033】次に第2の処理ステップでは、左端のネッ
トを順次配線する。図8に示すように、未配線のネット
のうち、左端のネットNに対して、既に配線されたもの
との重ならない点を、その幅の配線格子のみ注目して求
め、折れ曲げ点を決める。
【0034】配線を折り曲げたとき、この折れ曲げ配線
の上下の所定の位置に、各配線幅の配線格子が存在しな
ければ、配線格子を追加する。
【0035】例えば、図8のネットNの配線幅が80μ
mのとき、配線幅80μm,100μm,120μmに
対して、この折れ曲げ配線が割当てられた格子より、上
下それぞれ82μm,92μm,102μmの位置(す
なわち、wi/2+S+wj/2の位置)に配線格子が存
在しなければ、該位置に配線幅wj用の配線格子が追加
される。
【0036】すなわち、図8において、80μm幅用の
配線格子11から92μm(40+2+50=92μ
m),102μm(40+2+60=102μm)の位
置に、それぞれ100μm幅用の配線格子14と120
μm幅用の配線格子15が追加されている。なお、図8
では上側のみの追加格子が示されている。
【0037】次に各配線幅wjの配線格子Rjに対して、
このネットNの水平・垂直の配線と重なるとき、配線格
子Rjとの重なり(図9参照)の部分を配線済みに設定
する。
【0038】この配線済みの設定において、配線格子R
jに後に割当てられる配線幅wjは既に知られているの
で、この配線格子Rjに配線幅wjの配線が行なわれるも
のと仮定し、この仮の配線とネットNとの配線間隔がス
ペーシングS未満のとき、配線格子Rjを配線済みとす
る。この設定法により、配線格子Rjの使用の可否は、
jの格子の配線の可否のみで判断できる。
【0039】以上述べたように、配線処理の中で、折れ
曲がった配線の縁より、(配線のスペーシング)+(相
手の配線格子)に割当てられる配線の幅の1/2の位置
の配線格子を追加するため、図9に示すように、折れ曲
がった配線の間隔はスペーシングSで済む。
【0040】また、パッド上の配線格子が、IOセルに
面するパッドの辺からw i /2離れた位置で、IOセル
列の反対側にあるため、パッドと配線間における湾状の
配線形状の形成が防止されている。
【0041】さらに、配線チャネル内に矩形の配線禁止
(「禁止領域」ともいう)があるとき、その禁止領域を
矩形を折り曲げた配線とみなし、配線格子の追加設定を
本発明の方法で行い、これらの配線格子と配線格子の重
なり部分を既配線とすることにより、配線禁止と配線の
間隔が配線のスペーシングとなる様な配線が可能にな
る。
【0042】次に本発明に係る実施例と従来の配線方法
との比較を行う。本実施例では、図7〜図9に示す例の
場合、IOセルとパッドの間隔は、折り曲げ配線が3段
あり、配線幅とそのスペーシングを合わせると、2+8
0+2+100+2+120+2=308μmで済む。
これに対して、最大の配線幅で設定する前記(1)の従
来方法の場合、2+120+2+120+2+120+
2=368μmとなり、60μm余計に必要となる。
【0043】また、配線格子を配線幅と配線格子の最大
公約数で設定する前記(2)の従来方法では IOセル
のパッドの間隔は、本実施例と同じく308μmで配線
できるが、配線格子間隔が2μmとなり、308μmの
間隔のとき、159本もの配線格子が設定される。
【0044】本発明の実施例では、3(水平方向の配
線)×3(種類の配線幅)+6(個の折れ曲げ配線)×
6(追加する配線格子の最大本数)=45本であり、格
子数が大幅に少なくて済む。すなわち、図9に示すよう
に、配線格子は、80μm,100μm,120μmの
配線幅毎3本で計3×3とされ、また、折れ曲げ配線と
しては、パッドとIOセル間の水平の配線本数として6
本(図9参照)、追加する配線格子の最大本数は3種の
各配線幅毎に上下に2本で全体で6本となり、計6×6
とされる。
【0045】さらに前記(2)の従来方法では、100
μm幅は配線格子50本に相当しており、配線時に大量
の配線格子の検索が必要とされるため、長時間の処理を
要するが、本発明に係る上記実施例では、1つの格子で
配線の可否が判断できるため、高速に配線が行なえる。
【0046】
【実施例2】図10を参照して、本発明の第2の実施例
を説明する。最近の大規模なLSIは多ピンの傾向にあ
り、このためパッドを単列ではなく、例えば図10に示
すように、内側と外側2列に交互に千鳥状に配置してい
る。
【0047】パッドはLSI周辺に2重のリング状にな
らんでおり、周辺部の配線を配線格子を設けて行なう場
合、内側のパッド列上に対して、上記第1の実施例で説
明した設定方法に従い、配線幅wiの第1の配線格子
、内側のパッド列のIOセルに面するパッドの辺から
i /2以上離れた位置でIOセル列と反対の側に設定
する。
【0048】そして図10に示すように、第1の配線格
子のIOセル列と反対の側に、外側のパッド列のIOセ
ルに面するパッドの辺からw i /2離れた位置でIOセ
ル列と反対の側に、つまり外側のパッド列上に配線格子
を設定する。また、ここで設けた配線格子のIOセル列
の側にある内側パッド列パッドに信号が割り当てられた
場合、図10に示すようにこの配線格子に配線禁止を設
定し、以下、前記第1の実施例の方法(図1参照)によ
り配線を行う。
【0049】なお、本発明を各実施例について説明した
が、本発明は、上記実施態様にのみ限定されるものでな
く、本発明の原理に準ずる各種実施態様を含むことは勿
論である。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配線幅の異なる複数の配線方法において、必要な配線格
子を配線しながら生成することにより、隣接する配線間
隔は最小となり、不要な配線格子の生成は回避され、現
在配線中のネットの配線格子情報のみで配線の可否を判
断できるため、従来の配線方法と比較して特段の高速配
線処理を達成している。
【0051】また、本発明によれば、セルベースのLS
IのパッドとIOセル間の配線において、様々な配線幅
に対して配線間隔が最小となるように配線が行われ、チ
ップの増大を抑止し、高集積化を達成するものである。
【0052】さらに、本発明によれば、パッドと配線間
における湾状の配線形状が生じないため、湾状の領域を
埋める処理も不要とされ、高速且つ高効率の配線を実現
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の処理の流れを示すフローチ
ャートである。
【図2】LSIチップの構成を示す説明図である。
【図3】リバールーティングの手順を示す説明図であ
る。
【図4】従来の配線格子の定義方法を示す図である。
【図5】従来法による配線を示す図である。
【図6】従来法の配線格子を示す図である。
【図7】本実施例の最初の処理工程を示す説明図であ
る。
【図8】本実施例の次の処理工程を示す説明図である。
【図9】本実施例の更に次の処理工程を示す説明図であ
る。
【図10】本発明の第2の実施例の説明図である。
【符号の説明】
1 LSIチップ 2 パッド 3 内部ゲート 4 配線 5 IOセル 6 IOセルの端子 7 配線格子 8 配線の折れ曲げ位置 9 湾状のくぼみ 10 IOセル列 11 80μm幅用の配線格子 12 100μm幅用の配線格子 13 120μm幅用の配線格子 14 追加された100μm幅用の配線格子 15 追加された120μm幅用の配線格子 16 配線禁止

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】LSIチップの周辺部において複数線幅の
    配線を配線格子を設けて行なう方法であって、 並行する配線格子の設定において配線格子への割当て可
    能な配線幅を限定し、複数の異なる配線幅wi(i=0〜
    n)に対して、まず配線前に各配線幅wiについて、パッ
    ド列上の第1の配線格子を、IOセルに面するパッドの
    辺から少なくともw i /2離れた位置で、前記IOセル
    列と反対の側に設定すると共に、第2以降の配線格子を
    前記第1の配線格子より実質的にwi+S(但し、Sは
    配線の許容間隔)の間隔で前記IOセル列の側に設定
    し、 次に、配線幅w i の配線を配線幅w i の配線格子に割り当
    てた直後、すなわち、次の配線を行う前に、該配線格子
    の位置からwi/2+S+wj/2離間した位置に配線幅
    jの配線格子が存在しないときに、該配線格子を追加
    することを特徴とするLSIの複数線幅の配線方法。
  2. 【請求項2】配線幅wiの配線を折り曲げたとき、該折
    れ曲げ配線が割当てられた配線格子から上下wi/2+
    S+wj/2離間した位置に、配線幅wjの配線格子が存
    在しない場合に該配線格子を追加することを特徴とする
    請求項1記載のLSIの複数線幅の配線方法。
  3. 【請求項3】前記各配線幅wjの配線格子に対して配線
    と重なるとき、配線格子との重なり部分を配線済みに設
    定することを特徴とする請求項1記載のLSIの複数線
    幅の配線方法。
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