JP3012446B2 - 集積回路の自動レイアウト方法 - Google Patents

集積回路の自動レイアウト方法

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JP3012446B2
JP3012446B2 JP5331708A JP33170893A JP3012446B2 JP 3012446 B2 JP3012446 B2 JP 3012446B2 JP 5331708 A JP5331708 A JP 5331708A JP 33170893 A JP33170893 A JP 33170893A JP 3012446 B2 JP3012446 B2 JP 3012446B2
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flop
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章道 小島
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路の自動レイア
ウト方法および装置に関し、特には集積回路内のフリッ
プフロップ間の信号伝搬経路におけるホールドタイムを
所望の値に抑えることを可能とするレイアウト方法およ
び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】クロック信号により制御される集積回路
において、集積回路のフリップフロップ(以降、F/F
と記す)に入力されるデータ信号とクロック信号の伝搬
時間の関係を制限した回路設計をする場合には、F/F
のホールドタイムに対するホールドマージンを守るレイ
アウト設計が必要となる。
【0003】信号の伝搬経路時間は、その伝搬経路中に
含まれる素子による遅延時間と、素子間の配線による遅
延時間との和となるが、前者が各素子に対して固有の値
を持つのに対して、後者はレイアウトパターンの配線に
依存する。このため、ホールドマージンを守る必要があ
る集積回路のレイアウト設計においては、遅延時間のば
らつきを考慮しながら、データ信号線の配線パターンを
決定しなければならない。ホールドマージンを満足する
必要が有る半導体集積回路のレイアウト設計において、
従来の技術は以下のような方法を用いていた。
【0004】一つの方法としては、論理設計の段階で予
め人手で論理回路を修正する方法である。図9は、従来
の自動レイアウト装置による論理設計段階の回路図の一
部分を示したものである。クロック信号5は、各F/F
6,7,8に供給され、F/F6,F/F7間のデータ
信号は、データ信号配線9を介して供給され、F/F
7,F/F8間のデータ信号はデータ信号配線群10を
介して供給される。このとき、データ信号配線9には、
素子が何も接続されていないため、データ信号の伝搬時
間が短いことがわかり、設計者は図8に示すように遅延
素子群2をデータ信号配線9に挿入することにより、
ホールドマージンを満足する回路設計を行っていた。
【0005】もう一つの方法は、接続情報に対応して自
動的に遅延素子を挿入しレイアウトを行い、挿入した遅
延素子の遅延時間を調整する方法である(例えば、特開
平3−84951号公報)。図11,図12はその例を
示した図である。図11は、図9に対して各F/Fの間
に遅延素子30をそれぞれ挿入し論理回路図を変更して
いる。この論理回路図を用いてレイアウトパターンを生
成する。
【0006】遅延素子としては、図12(a)〜(f)
に示すようなセルを用意する。用意された図12(a)
〜(f)で示されるセルは、一定の遅延時間を持つ素子
(この場合は、OR回路33)を直列に並べた物であ
り、大きさ、入力端子31の位置および出力端子32
位置を等しくしてある。生成されたレイアウトパターン
よりF/F間のデータ信号およびクロック信号伝搬経路
の信号伝搬遅延時間を算出し、ホールドマージンを満足
するような遅延値を有するものを図12(a)〜(f)
で示されたものの中から選択し元のセルと置き換える事
により、レイアウトパターンを変更することなくホール
ドマージンを満足させるように設計できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法のうち、論
理設計段階で予め人手で論理回路図を修正する方法にお
いては、レイアウト後の情報でないために、レイアウト
配線結果による影響を考慮して、予想した遅延素子数
(遅延時間)よりも多くの遅延素子を挿入しなければな
らない。このために、回路設計段階の設計負荷が重くな
ることや、回路全体の余分な素子およびネットが増加す
るという欠点がある。
【0008】また、もう一方の遅延素子セルを変更する
方法では、ユーザが設計上用いなかった遅延素子が論理
回路情報として挿入されているので、ユーザが設計した
論理回路情報(回路接続情報)とレイアウトで使用する
論理回路情報と異なることとなる。このため、人手によ
る論理回路図修正方法と同様に、ユーザの設計に対しセ
ルの素子数およびネット数が論理回路情報上増加すると
いう欠点がある。
【0009】さらに、これらの方法による場合には、ユ
ーザに変更内容がフィードバックされないと、ユーザは
完成した回路の内容が理解できないという欠点もある。
【0010】本発明は上記欠点に鑑み、F/Fのホール
ドマージンを満足させ、論理回路情報をほとんど変化さ
せない集積回路のレイアウト方法および装置を提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の自動レイアウト
方法は、フリップフロップを有する集積回路の自動レイ
アウト方法であって、論理回路情報に基づいてフリップ
フロップを有する集積回路を自動レイアウトした結果、
第1のフリップフロップに入力されるデータ信号が前記
第1のフリップフロップに入力されるクロック信号に対
するホールドタイムを満足しないときには、前記データ
信号に対する遅延値が異なり、大きさ、端子位置が等し
い複数のフリップフロップの中から前記ホールドタイム
を満足するような前記遅延値を有する第2のフリップフ
ロップを選択し、前記第1のフリップフロップを前記第
2のフリップフロップに置換するものである
【0012】そして、本発明の自動レイアウト方法で
は、前記遅延値を有する素子がバッファ回路であること
を特徴とする。
【0013】
【作用】本発明によれば、指示に基づく集積回路をレイ
アウトした後に、レイアウトされた集積回路における前
記各フリップフロップのホールドタイムを算出し、ホー
ルドマージンが不足しているか否かを判定する。ホール
ドマージンが不足しているフリップフロップについて
は、予め用意した同じ大きさ、同じ入出力端子位置を持
つ遅延値の異なる遅延素子付きフリップフロップと変更
する。このことにより、フリップフロップのホールドタ
イムを満足させるための変更を、論理回路情報およびレ
イアウトパターンを変更することなく行える。
【0014】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の自動レイアウト方法の主要
部を示すフローチャートである。図2はレイアウトする
ように指示された集積回路を示す回路図である(ただ
し、説明の簡略化のために、クロック信号の伝搬経路部
分に関するフリップフロップおよびフリップフロップ間
のデータ信号伝搬経路部分のみを示している)。図3は
図2の回路図に従って、本発明の自動レイアウト装置が
従来の方法によってレイアウトした集積回路のパターン
を示す図、図4は本発明の自動レイアウト装置が図3で
示された集積回路の各フリップフロップにおけるホール
ドタイムを算出し、ホールドマージンが不足しているフ
リップフロップを遅延素子付きフリップフロップで置換
した結果を示すパターン図、図5は図4の置換のために
予め用意された遅延素子付きフリップフロップの例を示
すパターン図である。
【0015】図2を参照すれば明らかなように、クロッ
ク信号ライン5に供給されたクロック信号は、各フリッ
プフロップ6,7,8(以降、F/F6,7,8と記
す)のクロック入力端子に供給されている。データ入力
ライン4からF/F6の入力端子に与えられたデータ信
号の伝搬は、データ信号配線9によりF/F7のデータ
入力端子に供給され、さらにデータ信号配線群10によ
りF/F8のデータ入力端子に供給される。各F/F
6、7、8に供給されるデータ信号およびクロック信号
の伝搬遅延時間は、信号経路の各素子の遅延時間と、配
線経路での伝搬遅延時間との和によって表されるが、各
素子の遅延時間が一定であるのに対し、配線経路5,
9,10の伝達遅延時間はレイアウトの配線パターンの
状態によってばらつきが生じる。
【0016】このような回路に対する自動レイアウト方
法について、図1を参照して説明する。図2で示される
ような集積回路のパターンの制作が指示されると、自動
レイアウト装置の自動配置配線プログラムは、図3で示
されるような全体のレイアウトパターンの生成を従来と
同様に行う(ステップS1)。レイアウトパターンの生
成を行った後、クロック信号ライン5から各F/F6〜
までの信号伝搬遅延時間の算出と、データ信号配線
9,10からF/F7,8までの信号伝搬遅延時間の算
出を行い、F/F7,8のホールドマージンが不足して
いるか否かをレイアウトパターンより抽出する(ステッ
プS2)。
【0017】次に、ホールドマージンが不足しているF
/F(例えば、図3のF/F19)に対し、不足してい
る遅延時間を越える範囲で最も遅延時間の短いF/Fの
パターンを図5(b)〜(e)より選択する(ステップ
S3)。F/F19のホールドマージンを満足するよう
に、例えば図5(b)のF/Fを選択し、選択したF/
FをF/F20としてF/F19とレイアウト情報上で
置換する(ステップS4)。なお、この時レイアウト配
線パターン17,置換対象外のF/F18(ホールドマ
ージンを満足するF/F)については、再レイアウトま
たは置換処理は行われない。以上の処理により、論理回
路情報の変更,再レイアウトすることなく、ホールドマ
ージンを満足することができる。
【0018】図5(a)〜(e)に示すようなセル状の
F/Fは、F/F素子12の前段に一定の遅延時間を持
つ素子(この場合はbuffer回路16)を直列に並
べたものであり、セルの大きさ、入力端子11,出力端
13,14,クロック入力端子15の位置を等しくし
てある。ただし、図2ないし図4で示されるF/Fは、
論理回路図上では1種類のみと看做される。なお、最初
の自動配置配線におけるF/Fのレイアウトパターンと
しては図5(a)で示されるものが使用される。
【0019】なお、遅延付きF/Fとしては、今回の実
施例のように、一定の遅延時間を持つ素子(buffe
r回路16)を直列に並べたものでなくても、F/Fの
大きさ、入出力端子位置が同一であれば良いので、図6
に示すように遅延素子21として接続されたセルの駆動
能力など信号伝達遅延時間を左右する特性が異なる素子
を用いてもよい。
【0020】次に本発明の第2の実施例について図7,
図8を用いて説明する。図7においては、F/F22に
接続されているF/F23a,23b,23cについて
全てホールドマージンが不足しているものとする。ホー
ルドマージンが不足しているF/F23a,23b,2
3cの中で、最もホールドマージンが不足しているF/
Fの不足遅延時間により、図8に示す遅延素子28を出
力端子側に持つ遅延素子付きF/Fの選択を行う。選択
方法は、ホールドマージンを越える範囲で最も小さい遅
延値を持つF/Fを選択する。選ばれた置換用のF/F
をデータ信号伝搬経路の送り側であるF/F22と置換
する。以上の処理を自動レイアウト装置を用いてレイア
ウトすることにより、ホールドマージンを満足した高集
積なレイアウト設計を自動的に実現することができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明は自動レイア
ウト装置の内部に、信号伝搬経路に種々の長さの信号遅
延をもたらす遅延素子を組み込んだ置換用のフリップフ
ロップを予め用意し、レイアウトした集積回路中のフリ
ップフロップの中にホールドマージン不足が生じたフリ
ップフロップがあった場合には、これを抽出し、適宜な
置換用のフリップフロップと交換する機能を、従来のレ
イアウト処理機能に付加することにより、人手または自
動による論理回路情報の変更やホールドマージン不足に
よる再レイアウトを実行することなく、ホールドマージ
ンを満足したレイアウトを実現できるという効果があ
り、集積度を殆ど変えることなく、後戻りのないレイア
ウト設計の実現,論理回路情報変更によるミスを生じな
い自動レイアウトを実現できるという効果を有する。ま
た、この回路の変更は外観的な変更を伴わないので変更
前の設計者が変更後の論理回路情報をみても容易に理解
できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自動レイアウト方法の主要部を示すフ
ローチャートである。
【図2】本発明の自動レイアウト装置により、作成すべ
き集積回路の一部の論理回路を示す回路図である。
【図3】図2の回路図に従って、本発明の自動レイアウ
ト装置が従来の方法によってレイアウトした集積回路の
パターンを示す図である。
【図4】本発明の自動レイアウト装置が、図3で示され
た集積回路の各F/Fにおけるホールドタイムを算出
し、ホールドマージンが不足しているF/Fを遅延素子
付きF/Fで置換した結果を示すパターン図である。
【図5】(a)〜()は、図4の回路の置換のために
予め用意された遅延素子付きF/Fの例を示すパターン
図である。
【図6】遅延素子付きF/Fの他の例を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図8】図8の実施例において用いられる置換用の遅延
素子付きF/Fを示すパターン図である。
【図9】従来の自動レイアウト装置により、作成すべき
集積回路の一部の論理回路を示す回路図である。
【図10】図9の論理回路に従来の方法で遅延素子が追
加されたところを示す回路図である。
【図11】図9の論理回路に従来の方法で遅延素子が挿
入されたところを示す回路図である。
【図12】従来例の遅延素子の内部回路を示したパター
ン図である。
【符号の説明】
4 データ入力ライン 5 クロック信号ライン 6,7,8,18,19,22,23a,23b,23
c F/F 9 データ信号配線 10 データ信号配線群 11,24 入力端子 12 F/F素子 13,14,25,26 出力端子 15,27 クロック入力端子 16 遅延素子(Buffer回路) 17 配線 20 置換用のF/F
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−142096(JP,A) 特開 平4−333261(JP,A) 特開 平5−82725(JP,A) 実開 昭61−144040(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06H 15/60 H01L 21/82

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】論理回路情報に基づいてフリップフロップ
    を有する集積回路を自動レイアウトした結果、第1の
    リップフロップに入力されるデータ信号が前記第1の
    リップフロップに入力されるクロック信号に対するホー
    ルドタイムを満足しないときには、前記データ信号に対する遅延値が異なり、大きさ、端子
    位置が等しい複数のフリップフロップの中から前記ホー
    ルドタイムを満足するような前記遅延値を有する第2の
    フリップフロップを選択し、前記第1のフリップフロッ
    プを前記第2のフリップフロップに置換するものであ
    り、 前記遅延値を有する素子がバッファ回路である ことを特
    徴とする集積回路の自動レイアウト方法。
JP5331708A 1993-12-27 1993-12-27 集積回路の自動レイアウト方法 Expired - Lifetime JP3012446B2 (ja)

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