JP2940045B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JP2940045B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路に関し、特に大規模なマスタ
ースライス方式の半導体集積回路に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a large-scale master slice type semiconductor integrated circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来よりマスタースライス方式の半導体集積回路では
機能セル(または論理ブロック)を相互に結線するに
は、半導体チップの1部分または全域にわたり各配線層
ごとに仮想的な配線格子を設定した上で、その格子上に
のせた配線を連ねることにより実現している。各配線層
ごとに設定される配線格子は、配線材料および回路の標
準の電流等から決る配線の幅に合わせた許容間隔を満た
すピッチを有する。電源配線等の共通な配線以外の信号
用配線は、設定された1格子分を占める標準幅の配線を
以って構成される。
Conventionally, in a master slice type semiconductor integrated circuit, in order to connect functional cells (or logical blocks) to each other, a virtual wiring grid is set for each wiring layer over a part or the whole area of a semiconductor chip, and then the wiring grid is set. This is realized by connecting the wires placed on the grid. The wiring grid set for each wiring layer has a pitch that satisfies an allowable interval according to the wiring width determined from the wiring material and the standard current of the circuit. The signal wiring other than the common wiring such as the power supply wiring is configured by a wiring having a standard width occupying one set grid.

第3図は従来の半導体集積回路の一例を示すレイアウ
ト図である。
FIG. 3 is a layout diagram showing an example of a conventional semiconductor integrated circuit.

第3図に示すように、半導体基板上に水平方向に設け
た行線10,11,12,13と垂直方向に設けた列線14,15,16,1
7,18,19,20により構成した配線格子に合わせて配線21,2
5,26,27が設けられ、行線11と列線14の交点における入
力端Eに供給されたクロック信号を行線10と列線16の交
点で分岐した配線25の出力端Fと、行線10と列線18の交
点で分岐した配線26の出力端Gおよび行線10と列線20の
交点に接続した配線27の出力端Hの夫々に分配してい
る。
As shown in FIG. 3, row lines 10, 11, 12, 13 provided in a horizontal direction on a semiconductor substrate and column lines 14, 15, 16, 1 provided in a vertical direction.
Wiring 21,2 according to the wiring grid configured by 7,18,19,20
5, 26, 27 are provided, and the clock signal supplied to the input end E at the intersection of the row line 11 and the column line 14 is supplied to the output end F of the wiring 25 branched at the intersection of the row line 10 and the column line 16; The output is distributed to the output end G of the wiring 26 branched at the intersection of the line 10 and the column line 18 and to the output end H of the wiring 27 connected to the intersection of the row line 10 and the column line 20.

このような配線格子の設定と、配線格子上にのせた配
線の配置は、計算機を使用した自動配線処理により設計
される。
The setting of such a wiring grid and the arrangement of the wiring placed on the wiring grid are designed by automatic wiring processing using a computer.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来のマスタースライス方式の半導体集積回
路に形成されたクロック信号の分配配線では、第4図に
示すように、入力端Eに入力されたクロック信号波形
は、クロック信号出力端F,G,Hの夫々に到達するにつれ
て遅れが生ずる。これは配線がもつインピーダンスRと
キャパシタンスCによる時定数RCが原因で一般的にクロ
ックスキューと言われる。入力端Eから入力されるクロ
ック信号は出力端F,G,Hの夫々に接続される論理ブロッ
ク(例えばフリップフロップ)の同時に同一位相で動作
させることを目的とするが、クロックスキュー時間が大
きくなると、このような動作は望めず、誤動作を引きお
こす。そこで、配線を太くすれば配線のもつインピーダ
ンスは低下し、クロックスキューは小さくなる。しか
し、通常の信号に合わせて設定された仮想配線格子上に
クロック配線のみ通常の信号以上に太く作成した場合、
格子間隔は通常の信号配線が隣接して通れるように設定
されているので、太いクロック配線が通ることによりこ
の配線に隣接する配線格子は使えなくなる。加えて、ひ
とつの配線層に対して異なる配線幅の配線を扱うのは自
動配線に大きな煩雑さと負荷を与えることになる。ま
た、あらかじめクロック配線の太さに合わせて仮想格子
のピッチを広く設定すればクロック配線どうしや通常の
信号は自由に隣接可能となるが、これでは半導体チップ
の寸法が増大するという問題点を生ずる。
In the above-described clock signal distribution wiring formed in the conventional master slice type semiconductor integrated circuit, as shown in FIG. 4, the clock signal waveform input to the input terminal E has the clock signal output terminals F, G, There is a delay as each H is reached. This is generally called clock skew due to the time constant RC due to the impedance R and capacitance C of the wiring. The purpose of the clock signal input from the input terminal E is to operate the logic blocks (for example, flip-flops) connected to each of the output terminals F, G, and H at the same phase at the same time. However, such an operation cannot be expected and causes a malfunction. Therefore, the thicker the wiring, the lower the impedance of the wiring and the smaller the clock skew. However, if only the clock wiring is created thicker than the normal signal on the virtual wiring grid set according to the normal signal,
Since the grid spacing is set so that a normal signal wiring can pass adjacently, a wiring grid adjacent to this wiring cannot be used when a thick clock wiring passes. In addition, handling wirings having different wiring widths for one wiring layer imposes great complexity and load on automatic wiring. In addition, if the pitch of the virtual grid is set to be large in advance according to the thickness of the clock wiring, clock wiring and normal signals can be freely adjacent to each other, but this causes a problem that the size of the semiconductor chip increases. .

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の半導体集積回路は、半導体チップ上に仮想的
に設定した行線及び前記行線と直交する列線からなる配
線行使上に配置され、クロック信号を分配するクロック
信号分配配線を有する半導体集積回路において、前記ク
ロック信号分配配線は、前記クロック信号が印加される
入力端に接続し前記列線方向に延在する第1の配線と、
第1の出力端に接続し前記第1の配線から第1の距離だ
け離れて配置され前記列線方向に延在する第2の配線
と、第2の出力端に接続し前記第1の配線から前記第1
の距離よりも遠い第2の距離だけ離れて配置され前記列
線方向に延在する第3の配線と、前記第1の配線と前記
第2の配線間を接続する複数の配線であって前記行線方
向に延在する第4の配線と、前記第2の配線と前記第3
の配線間を接続する配線であって前記行線方向に延在し
かつ前記第4の配線の数より少ない配線数から成る第5
の配線とを有し、前記第1配線乃至前記第5の配線が格
子形状を形成する。
A semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a semiconductor integrated circuit having a clock signal distribution line for distributing a clock signal, which is arranged on a line consisting of a row line virtually set on a semiconductor chip and a column line orthogonal to the row line. In the circuit, the clock signal distribution wiring is connected to an input terminal to which the clock signal is applied and a first wiring extending in the column direction;
A second wiring connected to a first output terminal and arranged at a first distance from the first wiring and extending in the column line direction; and a first wiring connected to a second output terminal. From the first
A third wiring that is arranged at a second distance that is longer than the distance and extends in the column line direction, and a plurality of wirings that connect between the first wiring and the second wiring. A fourth wiring extending in a row line direction, the second wiring and the third wiring;
A fifth wiring extending in the row line direction and having a smaller number of wirings than the number of the fourth wirings.
And the first to fifth wirings form a lattice shape.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例を示すレイアウト図で
ある。
FIG. 1 is a layout diagram showing a first embodiment of the present invention.

第1図に示すように、水平方向に設けた行線10,11,1
2,13と垂直方向に設けた列線14,15,16,17,18,19,20によ
り仮想の配線格子を構成し、行線11,12,13上に配置した
配線21,22,23と列線14,16,18,20上に配置した配線24,2
5,26,27を設け、且つそれらの行線上の配線と列線上の
配線の各交差点で互に接続した網目状の配線を構成して
いる。
As shown in FIG. 1, row lines 10, 11, 1 provided in the horizontal direction
A virtual wiring grid is composed of 2,13 and column lines 14,15,16,17,18,19,20 provided in the vertical direction, and the wirings 21,22,23 arranged on the row lines 11,12,13 And wiring 24,2 arranged on column lines 14,16,18,20
5, 26 and 27 are provided, and a mesh-like wiring is formed by mutually connecting the wirings on the row lines and the wirings on the column lines at respective intersections.

ここで、配線24で共通接続した配線21,22,23の入力端
Aに供給されたクロック信号は行線11,12,13と列線16の
各交点で配線21,22,23に接続された配線25の出力端B
と、行線11,12と列線18の各交点で配線21,22に接続され
た配線26の出力端Cと、行線11と列線20の交点で配線21
に接続された配線27の出力端Dの夫々に出力される。従
って、入力端Aから入る信号は、配線21,22,23およびこ
れらに直交する配線24により通常の1行線上のみを用い
る配線に比べて、格段に低いインピーダンスを持つ配線
に入力される。出力端Bに接続されたフリップフロップ
回路に信号か伝搬した後は動作させるフリップフロップ
回路が1つ減ったため、行線上の配線を1本減らして2
本を用いて出力端Cのフリップフロップに回路に伝搬さ
せ、出力端Dのフリップフロップ回路には配線21,26を
用いてクロック信号が伝搬される。
Here, the clock signal supplied to the input terminal A of the wirings 21, 22, and 23 commonly connected by the wiring 24 is connected to the wirings 21, 22, and 23 at the respective intersections of the row lines 11, 12, and 13 and the column line 16. Output B of wiring 25
And the output end C of the wiring 26 connected to the wirings 21 and 22 at the respective intersections of the row lines 11 and 12 and the column line 18, and the wiring 21 at the intersection of the row lines 11 and the column lines 20.
Is output to each of the output terminals D of the wiring 27 connected to. Therefore, the signal input from the input terminal A is input to the wiring having a markedly lower impedance than the wiring using only one ordinary row line by the wirings 21, 22, 23 and the wiring 24 orthogonal thereto. After the signal propagates to the flip-flop circuit connected to the output terminal B, the number of flip-flop circuits to be operated is reduced by one.
The clock signal is propagated to the flip-flop circuit of the output terminal C using the book, and the clock signal is propagated to the flip-flop circuit of the output terminal D using the wirings 21 and 26.

以上のように、クロック信号が入力される入力端Aで
は最も負荷が重い、つまり先に接続されている配線やフ
リップフロップ回路が多いため、最もインピーダンスが
低くなっていなければならない。そこで多数の平行する
隣り合う配線を並列接続してこれを実現している。負荷
が軽くなれば並列接続される配線数は減り、クロック入
力端から最も離れたフリップフロップ回路には通常と同
一のインピーダンスを持つ1本の配線で入力される。
As described above, since the load is the heaviest at the input terminal A to which the clock signal is input, that is, there are many wirings and flip-flop circuits connected earlier, the impedance must be lowest. Therefore, this is realized by connecting a number of parallel adjacent wirings in parallel. As the load becomes lighter, the number of wirings connected in parallel decreases, and the flip-flop circuit farthest from the clock input terminal is input by one wiring having the same impedance as usual.

この実施例の効果を第4図に示す。第1図のクロック
信号の入力端Aでは、第3図に示した従来の配線の入力
端Eにくらべて配線全体の容量が大きいため伝達遅延時
間が劣る。しかし配線のインピーダンスが低くなってい
るため入力端Aから出力端B,C,Dへの伝達遅延時間は小
さくなりクロックスキューを小さくすることが可能とな
る。
The effect of this embodiment is shown in FIG. At the input end A of the clock signal shown in FIG. 1, the transmission delay time is inferior to that of the input end E of the conventional wiring shown in FIG. However, since the impedance of the wiring is low, the transmission delay time from the input terminal A to the output terminals B, C, D is reduced, and the clock skew can be reduced.

第2図(a),(b)は本発明の第2の実施例を示す
レイアウト図及びX−X′線断面図である。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) are a layout diagram and a sectional view taken along line XX 'showing a second embodiment of the present invention.

第2図(a),(b)に示すように、半導体基板37の
上に設けた絶縁膜38の上に仮想的に行線10,11,12,13及
び列線14,15,16,17,18,19,20を設け、行線11の上に配
線、31,32,33を層間絶縁膜34a,34bを介して積層し、且
つ列線上の層間絶縁膜34a,34bに設けたスルーホール35
a,35b,36a,36b,36cにより互に並列接続して列線16,18,2
0上に配置した配線25,26,27と接続して入力端Aに供給
されたクロック信号を出力端B,C,Dの夫々に分配してい
る。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), row lines 10, 11, 12, 13 and column lines 14, 15, 16, 13 are virtually formed on an insulating film 38 provided on a semiconductor substrate 37. 17, 18, 19, 20 are provided, wiring is provided on the row line 11, 31, 32, 33 are laminated via interlayer insulating films 34a, 34b, and through holes provided on the interlayer insulating films 34a, 34b on the column lines. Hall 35
a, 35b, 36a, 36b, 36c
The clock signal supplied to the input terminal A by being connected to the wirings 25, 26, 27 arranged on the 0 is distributed to each of the output terminals B, C, D.

第2の実施例では、配線を多層配線にしたことにより
配線領域の有効利用ができる利点がある。
In the second embodiment, there is an advantage that the wiring area can be effectively used by using a multilayer wiring.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、通常の信号配線を想定
して設定された仮想配線格子上で同一クロック信号を伝
達する配線と、この配線に隣接する配線とを並列接続す
ることにより、配線のインパーダンスを低下させ、クロ
ックスキューを小さくすることができるという効果を有
する。
As described above, according to the present invention, a wiring for transmitting the same clock signal on a virtual wiring grid set assuming a normal signal wiring and a wiring adjacent to this wiring are connected in parallel, thereby reducing the wiring. This has the effect of reducing the impedance and reducing the clock skew.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例を示すレイアウト図、第
2図(a),(b)は本発明の第2の実施例を示すレイ
アウト図及びX−X′線断面図、第3図は従来の半導体
集積回路の一例を示すレイアウト図、第4図は本発明と
従来例を比較したクロックスキューを示す特性図であ
る。 10,11,12,13…行線、14,15,16,17,18,19,20…列線、21,
22,23,24,25,26,27,31,32,33…配線、34a,34b…層間絶
縁膜、35a,35b,36a,36b,36c…スルーホール、37…半導
体基板、38…絶縁膜、A…入力端、B,C,D…出力端。
FIG. 1 is a layout diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are a layout diagram showing a second embodiment of the present invention, and a sectional view taken along line XX 'of FIG. FIG. 3 is a layout diagram showing an example of a conventional semiconductor integrated circuit, and FIG. 4 is a characteristic diagram showing a clock skew comparing the present invention with a conventional example. 10,11,12,13… Row line, 14,15,16,17,18,19,20… Column line, 21,
22,23,24,25,26,27,31,32,33 ... wiring, 34a, 34b ... interlayer insulation film, 35a, 35b, 36a, 36b, 36c ... through hole, 37 ... semiconductor substrate, 38 ... insulation film , A: Input terminals, B, C, D: Output terminals.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体チップ上に仮想的に設定した行線及
び前記行線と直交する列線からなる配線格子上に配置さ
れ、クロック信号を分配するクロック信号分配配線を有
する半導体集積回路において、前記クロック信号分配配
線は、前記クロック信号が印加される入力端に接続し前
記列線方向に延在する第1の配線と、第1の出力端に接
続し前記第1の配線から第1の距離だけ離れて配置され
前記列線方向に延在する第2の配線と、第2の出力端に
接続し前記第1の配線から前記第1の距離よりも遠い第
2の距離だけ離れて配置され前記列線方向に延在する第
3の配線と、前記第1の配線と前記第2の配線間を接続
する複数の配線であって前記行線方向に延在する第4の
配線と、前記第2の配線と前記第3の配線間を接続する
配線であって前記行線方向に延在しかつ前記第4の配線
の数より少ない配線数から成る第5の配線とを有し、前
記第1配線乃至前記第5の配線が格子形状を形成するこ
とを特徴とする半導体集積回路。
1. A semiconductor integrated circuit having a clock signal distribution line for distributing a clock signal, which is arranged on a wiring grid including a row line virtually set on a semiconductor chip and a column line orthogonal to the row line, The clock signal distribution line is connected to an input terminal to which the clock signal is applied and extends in the column line direction. The first line is connected to a first output terminal and a first line is connected to the first output terminal. A second wiring arranged at a distance and extending in the column line direction, and a second wiring connected to a second output end and separated from the first wiring by a second distance longer than the first distance; A third wiring extending in the column line direction, a plurality of wirings connecting between the first wiring and the second wiring, and a fourth wiring extending in the row line direction; A wiring connecting between the second wiring and the third wiring, A fifth wiring extending in the line direction and having a smaller number of wirings than the number of the fourth wirings, wherein the first wiring to the fifth wiring form a grid shape. Semiconductor integrated circuit.
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