JP3088663B2

JP3088663B2 - 多層配線の自動配線方法

Info

Publication number: JP3088663B2
Application number: JP08238719A
Authority: JP
Inventors: 晶子倉満
Original assignee: 松下電子工業株式会社
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2000-09-18
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH1092937A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電算機を利用した
多層配線の自動配線方法において、特に高い配線率を得
ることができる自動配線技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、多層基板を用いる電子部品、例え
ば、混成集積回路、マルチチップモジュール等の半導体
集積回路の分野においては多品種少量生産化が顕著であ
り、開発製造期間の短縮が求められている。そこで、電
算機を用いて多層基板の配線レイアウトを自動設計する
ことが行なわれている。例えば、半導体基板上におい
て、各配線要求を満たすように配線格子に沿って配線レ
イアウトを高い配線率で自動設計する。ここで配線率と
は、全配線要求数に対する完了した配線要求数の割合を
いう。

【０００３】電算機を用いて回路の配線レイアウト設計
を行なう際に、高い配線率で配線するためのアルゴリズ
ムとしてメーズルーター法が一般的に用いられている。
また、２層配線においては縦横原則が一般的に適用され
ている。

【０００４】図４は、従来例のメーズルーター法及び縦
横原則に従った自動配線レイアウトの一部を示す平面図
である。図４において、１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ，３
Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂ，７
Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂは、結線されるべき端子を表わし
ている。これらは、素子の端子、パッド、機能セル等の
いずれかであって、横方向及び縦方向の直線１０Ｘ及び
１０Ｙよりなる配線格子１０上に存在する。ここでは、
８つの配線要求１Ａ〜１Ｂ，２Ａ〜２Ｂ，３Ａ〜３Ｂ，
４Ａ〜４Ｂ，５Ａ〜５Ｂ，６Ａ〜６Ｂ，７Ａ〜７Ｂ，８
Ａ〜８Ｂが与えられたものとする。配線要求の相手同士
が近い順から、すなわち見込み配線長が小さい配線要求
から順次配線する。縦横原則としては、配線層のうちの
１層目の配線（図４では太い破線で示す）のみが横方向
に、２層目の配線（図４では太い実線で示す）のみが縦
方向に進むこととしている。また、見込み配線長は、配
線格子１０の１つを構成する四辺形の１辺を単位として
表わすこととする。

【０００５】図４によれば、まず、最短の見込み配線長
「５」を持つ配線要求１Ａ〜１Ｂについて、コンタクト
１Ｃ，１Ｄを発生させ、２層目配線１Ｅ、１層目配線１
Ｆ及び２層目配線１Ｇからなる配線経路を決定する。次
に、２番目に短い見込み配線長「７」を持つ配線要求２
Ａ〜２Ｂについて、コンタクト２Ｃを発生させ、２層目
配線２Ｄ及び１層目配線２Ｅからなる配線経路を決定す
る。次に、３番目に短い見込み配線長「８」を持つ配線
要求について、例えば３Ａ〜３Ｂ、４Ａ〜４Ｂ、５Ａ〜
５Ｂの順に自動配線する。次に、見込み配線長「９」を
持つ配線要求について、例えばまず６Ａ〜６Ｂについて
自動配線する。以上のように自動配線した結果、図４に
おいては、配線できずに残った未配線として、見込み配
線長「９」を持つ配線要求７Ａ〜７Ｂと、見込み配線長
「１０」を持つ配線要求８Ａ〜８Ｂとが残っている。こ
れらについては、例えば手動により配線する。

【０００６】図５は、縦横原則に従ってできるだけ自動
配線した後に、縦横原則に従わず自由に自動配線した配
線レイアウトの一部を示す平面図である。まず、図４の
状態から、配線要求７Ａ〜７Ｂについては、１層目配線
１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆ，１７Ｇからなる配線
経路を見出すことができる。自由に自動配線した結果、
縦横原則に従わず１層目配線が縦に進んだ部分である１
７Ｃ，１７Ｅ，１７Ｇが発生する。次に、配線要求８Ａ
〜８Ｂを処理する。ところが、１層目で配線しようとす
ると、１層目配線が縦に進んだ部分である１７Ｇが邪魔
になり配線することができない。また、２層目で結線す
ることもできない。更に、１層目及び２層目の乗換自由
で配線しようとしても、同様に配線することができな
い。したがって、既配線の修正が必要になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法におい
ては、縦横原則に従った結果未配線で残った部分のすべ
てを手動配線する場合には、配線に費やす時間が非常に
多くかかる。また、前記未配線で残った部分を縦横原則
に従わず自由に自動配線する場合には、結局既配線を手
動修正する時間が多くかかる。

【０００８】前記の問題に鑑み、本発明の目的は、配線
率が高く手動による修正が少ない配線レイアウトを行な
える自動配線方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、多層配線の自動配線方法を、まず縦横
原則に従い配線格子に沿って配線し、未配線が残る場合
には原則に反する方向に配線が進める距離すなわち原則
違反距離を設定して再度配線し、更に未配線が残れば原
則違反距離を増加して配線する構成とするものである。

【００１０】具体的に本発明が講じた解決手段は、多層
配線において交差する方向である横方向及び縦方向にそ
れぞれ平行な線分を組み合わせてなる配線レイアウトを
電算機を用いて設計する自動配線方法において、前記横
方向及び縦方向にそれぞれ平行であってそれぞれ定めら
れた間隔を有する複数の直線の交差よりなる配線格子を
仮想的に設定する工程と、前記多層配線が備える複数の
層であって各々前記配線格子に沿った配線を有すべき層
のうち、第１層は横方向に進む配線のみを持ち、かつ第
２層は縦方向に進む配線のみを持つこととする縦横原則
を採用し、かつ該縦横原則に違反して前記第１層におい
て配線を縦方向に進ませる場合及び前記第２層において
配線を横方向に進ませる場合に、前記配線格子の１つを
構成する四辺形の１辺を単位として前記配線が進める距
離を表わした原則違反距離の初期値を双方の層について
０に設定する工程と、前記縦横原則及び前記原則違反距
離に従って、かつ必要ならば前記第１層と前記第２層と
の間のコンタクトを発生させながら配線経路がある限り
配線要求に応じた配線処理を行なう配線工程と、前記配
線工程において配線経路を見出し得なかった配線要求に
ついて、前記原則違反距離を少なくとも一方の層につい
て増加する原則違反距離増加工程と、前記配線要求が残
っている場合には再び前記配線工程へ移行することを、
配線要求がなくなるまで又は前記配線工程の試行回数が
予め設定した最大試行回数を超えるまで繰り返す配線処
理ループ工程とを備えた構成としたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る多層配線の
自動配線方法を使用した配線レイアウトの一部を示す平
面図であり、８つの配線要求１Ａ〜１Ｂ，２Ａ〜２Ｂ，
３Ａ〜３Ｂ，４Ａ〜４Ｂ，５Ａ〜５Ｂ，６Ａ〜６Ｂ，７
Ａ〜７Ｂ，８Ａ〜８Ｂのすべてについて配線処理が完了
している。図１においては、配線処理アルゴリズムとし
てはメーズルーター法を用いており、縦横原則として
は、配線層のうちの１層目の配線が横方向に、２層目の
配線が縦方向に進むこととしている。したがって、原則
違反となるのは１層目の配線が縦方向に進む場合及び２
層目の配線が横方向に進む場合であり、配線がそれぞれ
の場合に進める距離が原則違反距離である。該原則違反
距離は、配線格子１０の１つを構成する四辺形の１辺を
単位として表わすこととする。

【００１２】図２は、図１の結果を得るための本発明に
係る自動配線方法における処理の流れを示している。ま
ず、ステップＳ１において、試行回数ｔ、１層目の原則
違反距離ｎ及び２層目の原則違反距離ｍの各々の初期値
を設定する。当然試行回数ｔ＝０であり、１層目及び２
層目の原則違反距離ｎ及びｍについてもｎ＝０及びｍ＝
０に設定する。

【００１３】図３は、試行回数ｔに対応して１層目及び
２層目の原則違反距離ｎ及びｍの値を予め設定した内容
である。最大試行回数は、本実施例においては３に設定
する。ここで、１層目及び２層目の原則違反距離ｎ及び
ｍは、試行回数ｔの増加に伴なって増加することとす
る。ただし、図３に示すように、試行回数ｔの増加に伴
なう一方の原則違反距離の増分は０であってもよい。原
則違反距離の増分は常に一定である必要はない。

【００１４】次に、ステップＳ２において、基準に基づ
いて配線要求の処理順番を決定するソートを行なう。例
えば、見込み配線長の短い配線要求から順次配線処理を
行なうこととする。ステップＳ３では、未配線の配線要
求が残っているかどうかを判定する変数（以下、未配線
フラグという）を、“未配線なし”を意味する値である
ＯＦＦに設定する。ステップＳ４では、ステップＳ２で
決定した処理順番に基づき、１番目の配線要求につい
て、メーズルーター法のアルゴリズムにより配線経路を
決定する。決定した配線経路は、レイアウトにおいての
規約違反がなく修正が不要である。ステップＳ５では、
ステップＳ４の結果について、配線経路を決定できたか
どうかを判定する。結線できていなければ、ステップＳ
６において未配線フラグを“未配線あり”を意味する値
であるＯＮに設定してステップＳ７に移行する。結線で
きていればそのままステップＳ７に移行する。ステップ
Ｓ７では、全部の処理すべき配線要求について配線処理
を行なったかについて判定する。未処理の配線要求が残
っていれば、ステップＳ８において次の処理順番の配線
要求を選びステップＳ４に戻る。ステップＳ７において
未処理の配線要求がないと判定した場合は、ステップＳ
９に移行する。ステップＳ９では未配線フラグを判定
し、未配線フラグがＯＦＦ（未配線なし）ならば全配線
処理を終了し、ＯＮ（未配線あり）ならばステップＳ１
０に移行する。

【００１５】次に、ステップＳ１０において試行回数ｔ
を１増加した上で、ステップＳ１１において新たな試行
回数ｔが最大試行回数を超えていないかについて判定す
る。超えていれば全配線処理を終了し、超えていなけれ
ばステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、新
たな試行回数ｔに対応して図３に従って原則違反距離ｎ
及びｍを更新した上でステップＳ２に戻る。

【００１６】したがって、ステップＳ２では、結線でき
ずに未配線で残っている配線要求のみを処理すべき配線
要求として、ソートを行なう。以下、同様にして、未配
線がなくなるまで、又は試行回数が最大試行回数を超え
るまで配線処理を行なう。ただし、未配線が残っている
場合には、配線可能な領域全体にわたって双方の層が自
由に配線できる配線処理を最終的に行なうことが好まし
い。したがって、最大試行回数に到達した場合に設定す
る原則違反距離は、図３に示すようにいずれも無限大に
することが好ましい。

【００１７】以下、図２のフローチャートにおける配線
処理について、図１の具体例を参照しながら説明する。
まず、試行回数ｔ、１層目及び２層目の原則違反距離ｎ
及びｍをいずれも０に設定する。次に、全配線要求を見
込み配線長の短い順にソートする。すなわち、見込み配
線長「５」を持つ配線要求１Ａ〜１Ｂ、見込み配線長
「７」を持つ配線要求２Ａ〜２Ｂ、見込み配線長「８」
を持つ配線要求３Ａ〜３Ｂ，４Ａ〜４Ｂ及び５Ａ〜５
Ｂ、見込み配線長「９」を持つ配線要求６Ａ〜６Ｂ及び
７Ａ〜７Ｂ、見込み配線長「１０」を持つ配線要求８Ａ
〜８Ｂの順にソートする。次に、未配線フラグをＯＦＦ
（未配線なし）に設定した後、メーズ配線処理を繰り返
したところ、図４の場合と同様に、配線要求７Ａ〜７Ｂ
について結線できない。そこで、未配線フラグをＯＮ
（未配線あり）に設定する。配線要求８Ａ〜８Ｂについ
ても同様に結線できない。すなわち、２つの配線要求７
Ａ〜７Ｂ及び８Ａ〜８Ｂは、縦横原則に従ってできるだ
け自動配線した後に未配線で残っている配線要求であ
る。次に、未配線フラグを判定すると、未配線フラグは
ＯＮである。したがって、試行回数ｔを１とし、試行回
数ｔが最大試行回数を超えていないかについて判定す
る。試行回数ｔ（＝１）は最大試行回数（＝３）を超え
ていないので、図３に基づいて１層目及び２層目の原則
違反距離ｎ及びｍを更新する。試行回数ｔ＝１なので、
図３に従ってｎ＝１、ｍ＝０となる。次に、再びソート
した結果、配線要求７Ａ〜７Ｂ、配線要求８Ａ〜８Ｂの
順が決定される。また、未配線フラグはＯＦＦ（未配線
なし）に戻される。

【００１８】次に、配線要求７Ａ〜７Ｂについて再度配
線を試みる。縦方向に１層目が進んでよい原則違反距離
ｎが１なので、図１に示すように配線要求７Ａ〜７Ｂに
ついてコンタクト７Ｃ，７Ｄを発生させ、１層目配線７
Ｅ，７Ｆ，７Ｇ，７Ｈ、２層目配線７Ｉ及び１層目配線
７Ｊを介して自動配線する。この配線経路のうち、１層
目配線７Ｅ，７Ｇ，７Ｊは１層目配線が縦方向に進んで
いる部分であり、長さはいずれも１である。すなわち、
配線のこれらの部分は１層目の原則違反距離をｎ＝１に
更新することにより結線され、これにより配線要求７Ａ
〜７Ｂについて結線することができる。なお、２層目配
線７Ｉは、縦方向に１層目が進んでよい原則違反距離が
１であるという制限に従って、１層目から２層目に乗り
換えることにより発生した部分である。

【００１９】更に、最後に残った配線要求８Ａ〜８Ｂに
ついて配線を試みる。この場合は、現状の原則違反距離
ｎ＝１、ｍ＝０では配線できない。そこで、未配線フラ
グをＯＮ（未配線あり）に設定し、試行回数ｔを１増加
してｔ＝２とし、図３に基づいて１層目及び２層目の原
則違反距離ｎ及びｍを更新する。試行回数ｔ＝２なの
で、図３に従ってｎ＝２、ｍ＝０となる。

【００２０】次に、未配線フラグをＯＦＦ（未配線な
し）に設定した後、配線要求８Ａ〜８Ｂについて配線を
試みる。図１に示すように、配線要求８Ａ〜８Ｂについ
て、１層目配線８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，８Ｆ，８Ｇで配線で
きる。この配線経路のうち、１層目配線８Ｄ，８Ｆは１
層目配線が縦方向に進んでいる部分であり、長さはそれ
ぞれ２，１である。すなわち、１層目配線８Ｄは１層目
の原則違反距離をｎ＝２に更新することにより初めて結
線される部分である。

【００２１】図５に示す従来例においては、配線要求８
Ａ〜８Ｂについて、配線が１層目配線１７Ｇにより妨げ
られるため結線することができない。それに対して、本
実施例においては図１に示すように、配線要求８Ａ〜８
Ｂについての１層目配線８Ｃは、２層目配線７Ｉと層が
異なるために交差することができる。したがって、１層
目の原則違反距離をｎ＝２に更新することにより結線さ
れた部分である１層目配線８Ｄ、及び層が異なるために
２層目配線７Ｉと交差する部分である１層目配線８Ｃに
より、配線要求８Ａ〜８Ｂについて最終的に結線するこ
とができる。配線要求８Ａ〜８Ｂについて結線できたた
め、未配線フラグがＯＦＦ（未配線なし）のまま配線処
理を終了する。

【００２２】以上説明したように、未配線が発生すると
自由に自動配線する従来の方法に対して、本実施例によ
れば、未配線が発生すると１層目の原則違反距離ｎを段
階的に増やすことにより、すべての配線要求について自
動で配線することができた。本発明に係る多層配線の自
動配線方法を、５００〜２０００の配線要求数及び縦横
各４００程度の格子数を有する１０パターンの配線レイ
アウトに対して適用したところ、未配線の平均数は従来
の２０が１０に大きく減少して、本発明による効果を実
証することができた。

【００２３】なお、本実施例においては、縦方向に１層
目が進んでよい原則違反距離ｎを段階的に増やしたが、
横方向に２層目が進んでよい原則違反距離ｍを段階的に
増やすことによっても、また、１層目及び２層目の原則
違反距離ｎ及びｍを同時にかつ段階的に増やすことによ
っても、同様の効果を得ることができる。

【００２４】また、原則違反距離を最後まで徐々に増や
すと、配線完了まで時間がかかる。一方、未配線が多く
残っている段階で原則違反距離を大きく増やすと、結線
された配線のうち特に配線経路の長い配線は残りの配線
要求を妨げる原因になりやすい。このため、徐々に原則
違反距離を増やしてある程度の配線要求について結線し
た後に、言い換えれば配線要求の数をある程度減らした
後に、原則違反距離を大きく増やすことが好ましい。

【００２５】また、本実施例においては、各試行回数ｔ
に対して原則違反距離ｎ及びｍを図３により予め決めて
いたが、配線性能に応じて原則違反距離ｎ及びｍを調整
することが可能であり、このことにより更に高い配線率
を得ることができる。例えば、原則違反距離増加工程に
おいて、ｎ＝ｘ_r・ｎ＋ｘ_a ｍ＝ｙ_r・ｍ＋ｙ_a に従って原則違反距離ｎ及びｍを決定する。ここで、ｘ
_r、ｙ_r、ｘ_a及びｙ_aはいずれも原則違反距離の調整
用変数であり、配線要求及び配線格子の数等に応じて予
め設定してｎ及びｍを算出する。ｘ_r＝２及びｘ_a＝１
に設定すると、初期値をｔ＝０及びｎ＝０として、ｔ＝
０，１，２，３，４に対応してｎ＝０，１，３，７，１
５となる。したがって、前記４つの変数を変更すること
により、原則違反距離ｎ及びｍの調整を容易に行なうこ
とができる。

【００２６】また、本実施例においては、半導体集積回
路基板に対して自動配線を行なったが、フレキシブル回
路基板、セラミック回路基板等の他の種類の多層基板に
対しても本発明を適用できることはいうまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明に係る
多層配線の自動配線方法によれば、縦横原則により結線
可能な配線要求についてすべて自動配線した後に残る配
線要求について原則違反距離を設定して配線し、なお残
る配線要求についての配線を原則違反距離を段階的に増
加して繰り返すこととしたので、完了した配線によって
残りの配線要求についての配線が妨げられることを低減
して、高い配線率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多層配線の自動配線方法を使用し
た配線レイアウトの一部を示す平面図である。

【図２】本発明に係る多層配線の自動配線方法のフロー
チャートである。

【図３】試行回数ｔに対する１層目及び２層目の原則違
反距離ｎ及びｍの設定値の例を説明する図である。

【図４】従来の縦横原則に従った配線レイアウトの一部
を示す平面図である。

【図５】従来の縦横原則に従って配線した後に、残った
配線要求を縦横原則に従わず自由に配線した配線レイア
ウトの一部を示す平面図である。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｂ，…，８Ａ〜８Ｂ配線要求７Ｃ，７Ｄコンタクト７Ｅ，７Ｆ，７Ｇ，７Ｈ，７Ｊ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，８
Ｆ，８Ｇ１層目配線７Ｉ２層目配線１０配線格子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/82 H01L 27/04 G06F 17/50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多層配線において交差する方向である横
方向及び縦方向にそれぞれ平行な線分を組み合わせてな
る配線レイアウトを電算機を用いて設計する自動配線方
法であって、前記横方向及び縦方向にそれぞれ平行であってそれぞれ
定められた間隔を有する複数の直線の交差よりなる配線
格子を仮想的に設定する工程と、前記多層配線が備える複数の層であって各々前記配線格
子に沿った配線を有すべき層のうち、第１層は横方向に
進む配線のみを持ち、かつ第２層は縦方向に進む配線の
みを持つこととする縦横原則を採用し、かつ該縦横原則
に違反して前記第１層において配線を縦方向に進ませる
場合及び前記第２層において配線を横方向に進ませる場
合に、前記配線格子の１つを構成する四辺形の１辺を単
位として前記配線が進める距離を表わした原則違反距離
の初期値を双方の層について０に設定する工程と、前記縦横原則及び前記原則違反距離に従って、かつ必要
ならば前記第１層と前記第２層との間のコンタクトを発
生させながら配線経路がある限り配線要求に応じた配線
処理を行なう配線工程と、前記配線工程において配線経路を見出し得なかった配線
要求について、前記原則違反距離を少なくとも一方の層
について増加する原則違反距離増加工程と、前記配線要求が残っている場合には再び前記配線工程へ
移行することを、配線要求がなくなるまで又は前記配線
工程の試行回数が予め設定した最大試行回数を超えるま
で繰り返す配線処理ループ工程とを備えたことを特徴と
する多層配線の自動配線方法。
【請求項２】請求項１記載の多層配線の自動配線方法
において、前記配線工程は、前記配線経路を前記配線格子に沿って最短距離で測定し
た距離である見込み配線長の短いものから順次配線処理
を行なう工程を有することを特徴とする多層配線の自動
配線方法。
【請求項３】請求項１記載の多層配線の自動配線方法
において、前記原則違反距離増加工程は、前記試行回数が前記最大試行回数に等しくなった場合に
は双方の層について前記原則違反距離の設定値を無限大
に増加する工程を有することを特徴とする多層配線の自
動配線方法。
【請求項４】請求項１記載の多層配線の自動配線方法
において、前記多層配線が半導体集積回路基板に形成さ
れた複数層の配線であることを特徴とする多層配線の自
動配線方法。