JP3161338B2 - 半導体集積回路のレイアウト方法 - Google Patents

半導体集積回路のレイアウト方法

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JP3161338B2 JP22040096A JP22040096A JP3161338B2 JP 3161338 B2 JP3161338 B2 JP 3161338B2 JP 22040096 A JP22040096 A JP 22040096A JP 22040096 A JP22040096 A JP 22040096A JP 3161338 B2 JP3161338 B2 JP 3161338B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
レイアウト方式に関し、特にスタンダードセルのセルレ
イアウト方式及び電源配線、信号配線のレイアウト生成
方式に関する。
【0002】
【従来の技術】スタンダードセル集積回路のレイアウト
方式の従来技術としては、例えば特開昭64−5343
0号公報、あるいは特開昭62−291136号公報な
どの記載が参照される。上記特開昭64−53430号
公報には配線チャネルの面積を減少してセルの集積度を
向上するよにした半導体集積回路の構成が提案され、ま
た、上記特開昭62−291136号公報には、論理機
能ブロック間の配線の複雑さを低減可能とし論理機能ブ
ロック上を第2層及び第3層配線がある程度自由に通過
させて配線できるようにした、3層金属配線構造を有す
る半導体集積回路の配線方法が提案されている。
【0003】これらの従来技術においては、スタンダー
ドセルは、通常、セル内部に横方向に横断する電源配線
を有しており、多くの場合、この電源配線は、第1配線
層上に設けられている。
【0004】図6(A)は、この種のスタンダードセル
の例として、CMOSの2入力NANDセルを示してい
る。図中、51はセル外形、52はVDD電源配線、5
3はVSS電源配線のセル内部部分である。54、5
4″は入力信号端子、54′は出力信号端子である。5
7、58はそれぞれ並列PMOSトランジスタ、直列N
MOSトランジスタを示す。
【0005】図6(B)は、図6(A)のようなセルを
並べてセル列を構成した例を示している。図6(B)に
おいて、61、61′はセル列を62、62′及び6
3、63′はそれぞれVDD、VSSの電源配線を示
す。
【0006】従来のスタンダードセルでは、大域的な配
線主軸を一定にしている領域では、セル列を並べる方向
は、一方向に限定される。図6に示した例では、第1、
第3層など奇数層が水平方向に、第2層など偶数層が垂
直方向に配線主軸が選ばれ、セル列は水平方向のみであ
る。そして、従来技術の場合、チップ内全域でこれらの
方向は一定とすることが多い。
【0007】図6(B)を参照して、電源等の配線は、
セル列中の隣接セルをすき間を空けずに配置することに
より形成される。また、実際の論理機能セルが配置され
ないところにはトランジスタを含まず、図6(A)の5
2、53の配線を有するダミーセルが配置される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のセルレ
イアウト方式においては、チップ内部の配線主軸を一定
にとる局所領域で、セル列の配置の水平・垂直向きを混
在させることが困難とされ、このため配置の自由度が小
さいという問題点を有している。その理由は以下の通り
である。
【0009】すなわち、従来のセルのレイアウト方式
は、セルを列状に並べる際に、セル列に電源を供給する
ための下位配線層の電源配線が、セル列に沿った方向に
形成される。CMOSのスタンダードセルでは、前述し
たように、第1配線層を用いる場合がほとんどであり、
大域的に設定されている主軸に沿った信号配線の配線性
を損なわないためには、セル列を一方向に並べざるを得
ない、ためである。
【0010】したがって、本発明は、上記事情に鑑みて
なされたものであって、その目的は、スタンダードセル
チップ内部の局所的な各配線層の主軸方向が一定である
領域においてセルを縦にして並べる部分と、横にして並
べる部分を混在させることを可能とし、レイアウトの自
由度を向上させるレイアウト方式を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のスタンダードセルのレイアウト方式は、複
数個のトランジスタをもち、ある一定の高さを有する論
理機能セルを並べ、水平及び垂直方向に想定した配線ト
ラックに合わせてセル間信号を多層配線で接続して論理
を実現するスタンダードセル方式の集積回路のセル設計
及び配置・配線方式において、論理機能セル内には該セ
ルを横方向に貫く電源配線を配設せずに、所定の限定さ
れた寸法の電源端子定義をセル内部に有し、水平及び垂
直のいずれについても隣接する配線トラック上に位置す
る端子は、互いに水平配線トラック及び垂直配線トラッ
クともに異なる格子点を含むよう配置定義され、前記セ
ルを配線主軸方向が一定である領域に、水平方向及び垂
直方向のセル列を混在できるよう配置する手段と、配置
したセル列に沿った方向の主軸配線層で電源配線を行な
う手段と、により配置・配線を行なうことを特徴とす
る。
【0012】本発明の概要を以下に説明する。本発明に
おいては、セルの内部に電源を供給するための固有の電
源配線を持たず、第1配線層に定義された電源端子を有
する(図1(A)の2参照)。また、電源以外の入力・
出力信号端子(図1(A)の4、4′、4″参照)は、
セル内部または外周上の配線トラックの交点を含むよう
に定義され、かつ水平方向あるいは垂直方向に相隣り合
う配線トラック上に位置する端子は、その配線軸と交わ
る方向の軸では、異なる配線トラック上に位置するよう
定義されている。
【0013】このようなレイアウト方式のセルで、セル
列を水平方向及び垂直方向に混在させて配置する配置手
段およびそのセル列の方向に応じて水平方向のセル列に
は、第1配線層で、また垂直方向のセル列には第2配線
層で電源配線を行なう電源配線手段が用いられる(図2
参照)。
【0014】図1(A)に示したセルを、垂直方向及び
水平方向のセル列を混在するように並べる。その際、従
来技術と異なり、セル内部を横断する電源構造がないた
め、電源配線は形成されない。また、電源配線手段でセ
ル列に沿った配線主軸の配線層上に電源配線(図1
(B)の14、14′、15、15′、16、17参
照)を形成する。これにより、配線主軸が一定の領域内
に、垂直方向及び水平方向のセル列を同時に配置するこ
とができる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して以下に説明する。
【0016】図1(A)は、本発明の実施の形態に係る
セルを模式的に示した図であり、図1(B)は、このセ
ルを主軸が一定方向の領域に配置した結果の一例を模式
的に示した図である。
【0017】図1(A)の1はセルの外形、2、3は電
源端子、4は入出力信号端子、5は水平方向の配線トラ
ック、6は垂直方向の配線トラックを示している。図1
においては、セルとしてMOS回路を想定しており、2
はVDD電源、3はVSS電源(グランド)である。
【0018】また、図1に示すセルにおいて、3個存在
する入力及び出力信号端子4、4′、4″は、水平方向
の配線トラック5について互いに隣り合うトラック上に
存在し、直交する方向(垂直方向)では異なる配線トラ
ック上に乗るように定義されている。例えば端子4、
4′は、互いに隣接する水平トラック5、5′上に各々
乗っているが、これらは互いに異なる垂直トラック6、
6′に位置している。
【0019】図1(B)は、このセルを配置したもので
ある。11、12は水平方向に並べたセル列、13は垂
直方向に並べたセル列である。これらのセル列を含む領
域は、配線主軸が一定の方向としている。
【0020】ここでは、第1、第3など奇数番目の配線
層の主軸が水平方向であり、第2、第4など偶数番目の
配線層の主軸が垂直方向にとっている。
【0021】図1(B)において、14、14′、1
5、15′は第1配線層により形成された電源配線であ
り、16、17は第2配線層に形成された垂直方向の電
源配線層である。18、19はセルの第1配線層に定義
された電源端子で、第2配線層の電源配線16、17に
接続される。また、20、21はセルの電源端子上に電
源配線手段が配置した第1配線層、第2配線層間のスル
ーホールである。
【0022】以上までの工程が、図2のフローチャート
のステップS1、S2である。すなわち、フロアプラン
に応じて主軸一定の領域にセル列を水平・垂直混在で配
置し(ステップS1)、セル列の方向に応じて同方向を
主軸とする配線層で電源配線を行う(ステップS2)。
【0023】図1(B)中には、1本の信号配線を行な
った状態を示している。23、27の位置にある信号端
子間を24、24′の第2層配線、26の第3層配線、
25、25′は2−3層間スルーホール、23、27は
1−2層間スルーホールである。
【0024】配線工程を示したのが、図2のフローチャ
ートの最後のステップS3である。ここで、24、2
4′の第2層信号配線は、それぞれセルの信号端子に向
って各々セルの横方向、縦方向から接続されている。
【0025】一定の配線主軸の領域中に、水平方向のセ
ル列と垂直方向のセル列を混在させた場合、セルから見
ると自身の信号端子に主に接続される第2層信号配線
が、どの方向のセル列に含まれるかによって、縦および
横のいずれの向きからも入ってくることになる。
【0026】このような場合の配線接続性を高めるため
に、隣接する配線トラック上の端子は直交する向きでは
互いに異なるトラック上に定義される。
【0027】図3は、上述した第2層信号配線がセルの
信号端子に入ってくる形態を示している。図3におい
て、31は、図1(B)の水平方向列31、32に属す
るセルで、34は垂直方向列33に属するセルである。
後者については、向きを90°回転させて示している。
図3において、32、32′、35、35′は信号端子
であり、各々33、33′、36、36′の第2層信号
配線が端続されており、端子上には1−2層間スルーホ
ールが置かれる。
【0028】図3に示すように、隣接する端子は互いに
異なる配線トラック上に定義されており、同一方向から
入ってくる33、33′及び36、36′の配線を接続
することができる。
【0029】
【実施例】次に、本発明の実施例として具体的なレイア
ウトを示す。
【0030】図4は、CMOSの2入力NANDセル1
01、インバータセル111が各々水平、垂直列の一部
として配置された状態を図示したものである。なお、図
4の等価回路を図5に示す。
【0031】図4を参照して、水平列には、VDD配線
109、VSS配線110が第1配線層で形成され、端
子102、102′および103でセル101に接続さ
れる。107は並列接続されたPMOSトランジスタで
あり、108は直列接続されたNMOSトランジスタで
ある。
【0032】一方、垂直列には、VDD配線119、V
SS配線120が第2配線層で形成され、端子112お
よび113に1−2層間スルーホールが置かれて、セル
11に接続される。信号配線は、セル1の出力端子10
4′から第2層配線122、第3層配線124、第2層
配線125によりインバータセル111の入力端子11
4へ接続されている。途中の121、121′および1
23、123′はそれぞれ1−2層間スルーホール及び
2−3層間スルーホールを示す。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による構造
のセルを用いることにより、配線主軸が一定の領域に水
平方向のセル列と垂直方向のセル列を混在させることが
できるようになり、回路の特性に応じてレイアウトの自
由度を増すことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成を模式的に示す図で
ある。
【図2】本発明の実施の形態におけるセル列の配置、電
源配線の処理フローを示す流れ図である。
【図3】本発明の実施の形態における信号端子への第2
層配線の接続を示す図である。
【図4】セルレイアウト及び配線の具体的実施例を示す
図である。
【図5】図4の等価回路を示す図である。
【図6】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
1 セル外形 2、2′、3 電源端子 4 入力・出力信号端子 5、5′、5″ 水平配線トラック 6、6′、6″ 垂直配線トラック 11、12 水平方向セル列 13 垂直方向セル列 14、14′、15、15′ 第1層電源配線 16、17 第2層電源配線 18、18′、19、19′ セル列11、12に含ま
れるセルの電源端子 20、21 セル列13に含まれるセルの電源端子 22、23、27 信号端子 24、24′ 端子23、27を接続する信号配線の第
2層配線 25、25′ 端子23、27を接続する信号配線の2
−3層間スルーホール 26 端子23、27を接続する信号配線の第3層配線 31 水平セル列中のセル 32、32′ 信号端子 33、33′ 第2層配線 34 垂直セル列中のセル(図1(B)に対して90°
回転) 35、35′ 信号端子 36、36′ 第2層信号配線 51 CMOS2入力NANDセル外形 52 第1層VDD配線 53 第1層VSS配線 54、54″ 入力端子 54′ 出力端子 57 並列PMOSトランジスタ 58 NMOSトランジスタ 61、61′ 水平方向セル列 62、62′ VDD配線 63、63′ VSS配線 101 CMOS2入力NANDセル 102、102′ VDD端子 103 VSS端子 104 入力・出力信号端子 105、105′、105″ 水平配線トラック 106、106′、106″ 垂直配線トラック 107 PMOSトランジスタ 108 NMOSトランジスタ 109 第1層VDD配線 110 第1層VSS配線 111 CMOSインバータセル 112 VDD端子 113 VSS端子 114、114′ 入出力端子 115 水平配線トラック 116、116′ 垂直配線トラック 117 PMOSトランジスタ 118 PMOSトランジスタ 119 第2層VDD配線 120 第2層VSS配線 121、121′ 端子4、14間の信号配線の1−2
層間スルーホール 122、122′ 端子4、14間の信号配線の第2層
配線 123、123′ 端子4、14間の信号配線の2−3
層間スルーホール 124 端子4、14間の信号配線の第3層信号配線

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個のトランジスタをもち、ある一定の
    高さを有する論理機能セルを並べ、水平及び垂直方向に
    想定した配線トラックに合わせてセル間信号を多層配線
    で接続して論理を実現するスタンダードセル方式の集積
    回路のセル設計及び配置・配線方式において、 論理機能セル内には該セルを横方向に貫く電源配線を配
    設せずに、限定された大きさの電源端子定義をセル内部
    に有し、 水平及び垂直のいずれについても隣接する配線トラック
    上に位置する端子は、互いに水平配線トラック及び垂直
    配線トラックともに異なる格子点を含むよう配置定義さ
    れ、 前記セルを配線主軸方向が一定である領域に、水平方向
    及び垂直方向のセル列を混在できるよう配置する手段
    と、 配置したセル列に沿った方向の主軸配線層で電源配線を
    行なう手段と、 により配置・配線を行なうことを特徴とするレイアウト
    方式。
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