JP3217022B2 - クロックツリー合成方法 - Google Patents
クロックツリー合成方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はクロックツリー合成
方法に関し、特に大規模半導体集積回路（ＬＳＩ）に内
蔵される論理回路用のクロックスキューの調整機能を有
するクロックツリー合成方法に関する。
方法に関し、特に大規模半導体集積回路（ＬＳＩ）に内
蔵される論理回路用のクロックスキューの調整機能を有
するクロックツリー合成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】クロックツリーシンセシス（クロックツ
リー合成）は、計算機支援設計（ＣＡＤ）によるＬＳＩ
のレイアウト設計において、ＬＳＩチップ内のクロック
分配回路であるクロックツリーのクロックスキュー値を
小さくするために用いられている。
リー合成）は、計算機支援設計（ＣＡＤ）によるＬＳＩ
のレイアウト設計において、ＬＳＩチップ内のクロック
分配回路であるクロックツリーのクロックスキュー値を
小さくするために用いられている。
【０００３】従来のＬＳＩ内部の論理回路用のクロック
ツリーの設計では、クロックスキュー値を小さくするた
め、接続対象の負荷であるフリップフロップの個数と入
力容量を調査し、クロックツリーに接続される各負荷容
量が均等になるように負荷フリップフロップ群の各々の
フリップフロップの個数を配分し、これら配分された各
負荷フリップフロップ群を同一駆動能力のバッフアで分
岐させていた。これらの作業を人手で設計していた。
ツリーの設計では、クロックスキュー値を小さくするた
め、接続対象の負荷であるフリップフロップの個数と入
力容量を調査し、クロックツリーに接続される各負荷容
量が均等になるように負荷フリップフロップ群の各々の
フリップフロップの個数を配分し、これら配分された各
負荷フリップフロップ群を同一駆動能力のバッフアで分
岐させていた。これらの作業を人手で設計していた。
【０００４】しかし、近年、回路素子であるトランジス
タの高速化に伴い、これらの回路素子を用いる回路ブロ
ック内の遅延に比べ配線による遅延の割合が大きくな
り、上記のように、フリップフロップの個数と入力容量
が均等になるようにクロックツリーを設計しても、配置
配線後は配線遅延によりクロックスキュー値が大きくな
り、タイミングが満足できないことが多くなってきた。
また、回路規模も増加していることから、回路設計のや
り直しや配置配線データの修正によりクロックスキュー
値を調整することは困難であった。
タの高速化に伴い、これらの回路素子を用いる回路ブロ
ック内の遅延に比べ配線による遅延の割合が大きくな
り、上記のように、フリップフロップの個数と入力容量
が均等になるようにクロックツリーを設計しても、配置
配線後は配線遅延によりクロックスキュー値が大きくな
り、タイミングが満足できないことが多くなってきた。
また、回路規模も増加していることから、回路設計のや
り直しや配置配線データの修正によりクロックスキュー
値を調整することは困難であった。
【０００５】そこで、クロックツリー合成は、予めクロ
ックスキュー値を最小にするように論理回路の配置配線
設計を行うことにより、配置配線後にクロックスキュー
値が大きくなり回路設計のやり直しや配置配線データの
修正を無くするために考えられた。
ックスキュー値を最小にするように論理回路の配置配線
設計を行うことにより、配置配線後にクロックスキュー
値が大きくなり回路設計のやり直しや配置配線データの
修正を無くするために考えられた。
【０００６】一般的な従来のクロックツリー合成方法で
は、回路設計時に使用するバッフアの駆動能力とフリッ
プフロップの個数とからクロックスキューの予測値を設
定している。回路設計時は、この予測値を用いタイミン
グ規格を満足できるよう設計を行う。
は、回路設計時に使用するバッフアの駆動能力とフリッ
プフロップの個数とからクロックスキューの予測値を設
定している。回路設計時は、この予測値を用いタイミン
グ規格を満足できるよう設計を行う。
【０００７】従来のクロックツリー合成対象のクロック
ツリー１００をブロックで示す図８を参照すると、この
従来のクロックツリー１００は、クロックＣＫが入力す
るクロック入力端子ＴＣ１に接続した第１段のバッフア
１と、バッフア１の出力の供給を受けそれぞれ複数の同
一駆動能力のバッフアを含む縦続接続された第２段〜第
ｎ−２段（ｎは整数）のバッフア群から成るバッフア群
２と、バッフア群２の第ｎ−２段のバッフア群の出力の
供給を受け同一駆動能力の複数のバッフア３１，３２，
・・・を含む第ｎ−１段のバッフア群３と、バッフア群
３の出力の供給を受け同一駆動能力の複数のバッフア４
１，４２，・・・を含む第ｎ段すなわち最終段のバッフ
ア群４とを備え、バッフア群４の各々の出力するクロッ
クＣＫＤの供給を受ける複数のフリップフロップ５１，
５２，５３，・・・を含むフリップフロップ群５を駆動
する。
ツリー１００をブロックで示す図８を参照すると、この
従来のクロックツリー１００は、クロックＣＫが入力す
るクロック入力端子ＴＣ１に接続した第１段のバッフア
１と、バッフア１の出力の供給を受けそれぞれ複数の同
一駆動能力のバッフアを含む縦続接続された第２段〜第
ｎ−２段（ｎは整数）のバッフア群から成るバッフア群
２と、バッフア群２の第ｎ−２段のバッフア群の出力の
供給を受け同一駆動能力の複数のバッフア３１，３２，
・・・を含む第ｎ−１段のバッフア群３と、バッフア群
３の出力の供給を受け同一駆動能力の複数のバッフア４
１，４２，・・・を含む第ｎ段すなわち最終段のバッフ
ア群４とを備え、バッフア群４の各々の出力するクロッ
クＣＫＤの供給を受ける複数のフリップフロップ５１，
５２，５３，・・・を含むフリップフロップ群５を駆動
する。
【０００８】次に、図８、図８のクロックツリー合成の
処理をフローチャートで示す図９及びレイアウト結果を
レイアウト図で示す図１０を参照して従来のクロックツ
リーの合成方法について説明すると、まず、クロックツ
リー１００の合成処理を実施する。クロックツリー１０
０を除く全ての回路ブロックを配置し、クロックツリー
１００の各バッフアの負荷となるフリップフロップ群５
の各々のフリップフロップの個数、入力容量、配置位置
からクロックスキュー値が小さくなるようにクロックツ
リー１００を合成する（ステップＦ１）。
処理をフローチャートで示す図９及びレイアウト結果を
レイアウト図で示す図１０を参照して従来のクロックツ
リーの合成方法について説明すると、まず、クロックツ
リー１００の合成処理を実施する。クロックツリー１０
０を除く全ての回路ブロックを配置し、クロックツリー
１００の各バッフアの負荷となるフリップフロップ群５
の各々のフリップフロップの個数、入力容量、配置位置
からクロックスキュー値が小さくなるようにクロックツ
リー１００を合成する（ステップＦ１）。
【０００９】次に、配置配線を行う。このとき、クロッ
クスキュー値を小さくするため、フリップフロップの個
数、フリップフロップの入力容量、配置位置から予測さ
れる容量を計算し、その容量が均等になるようにフリッ
プフロップを予め決められた複数のグループに分け、そ
れぞれグループの中心に同一駆動能力のバッフアを１個
配置する。次に、そのグループを決められた個数毎にひ
とまとまりのグループとし、ひとまとまりのグループ毎
に同一駆動能力のバッフアを１個配置する。この処理
を、グループが１個になるまで続ける。この後配線を行
う（ステップＦ２〜Ｆ４）。このようにして、クロック
スキューが小さくなるようにクロックツリー１００を自
動で合成する。次に、クロックスキュー値を計算し（ス
テップＦ５）、クロックスキュー値が予測値の範囲内に
あるかを判定する（ステップＦ６）。この判定結果、ク
ロックスキュー値が予測値の範囲内であればクロックツ
リー１００が完成したので処理を終了する。
クスキュー値を小さくするため、フリップフロップの個
数、フリップフロップの入力容量、配置位置から予測さ
れる容量を計算し、その容量が均等になるようにフリッ
プフロップを予め決められた複数のグループに分け、そ
れぞれグループの中心に同一駆動能力のバッフアを１個
配置する。次に、そのグループを決められた個数毎にひ
とまとまりのグループとし、ひとまとまりのグループ毎
に同一駆動能力のバッフアを１個配置する。この処理
を、グループが１個になるまで続ける。この後配線を行
う（ステップＦ２〜Ｆ４）。このようにして、クロック
スキューが小さくなるようにクロックツリー１００を自
動で合成する。次に、クロックスキュー値を計算し（ス
テップＦ５）、クロックスキュー値が予測値の範囲内に
あるかを判定する（ステップＦ６）。この判定結果、ク
ロックスキュー値が予測値の範囲内であればクロックツ
リー１００が完成したので処理を終了する。
【００１０】ステップＦ６の判定結果、クロックスキュ
ー値が予測値の範囲を超えていれば、ステップＦ７に進
み、配線手修正で修正可能かの判定をする。この判定結
果、修正可能であれば、配線修正を実行し（ステップＦ
７）、ステップＦ５に戻り、再度ステップＦ５，Ｆ６を
実施する。
ー値が予測値の範囲を超えていれば、ステップＦ７に進
み、配線手修正で修正可能かの判定をする。この判定結
果、修正可能であれば、配線修正を実行し（ステップＦ
７）、ステップＦ５に戻り、再度ステップＦ５，Ｆ６を
実施する。
【００１１】ステップＦ７の判定結果、修正不可能であ
れば、ステップＦ９に進み、回路変更を実施し、その後
改めて、ステップＦ１から本処理を実施する。
れば、ステップＦ９に進み、回路変更を実施し、その後
改めて、ステップＦ１から本処理を実施する。
【００１２】しかし、この従来技術では、次のような問
題点があった。第１の問題点は、しばしばクロックスキ
ュー値が予測値を超えてしまうことであることである。
その理由は、クロックツリーの合成後にクロックスキュ
ー値が予測値の範囲を超えても、クロックスキュー値を
予想値の範囲内に修正するための手段・ステップを有し
ていないためである。近年の製造技術向上により微細化
が進み、遅延値の配線依存性が高くなってきている。そ
のため、バッフアをバランスよく配置するだけでは、配
線の遅延値がばらつき、クロックスキュー値が大きくな
ってしまうことも理由である。第２の問題点は、クロッ
クスキューが予測値の範囲を超えてしまった時は、クロ
ックツリーの配線や配置を、またクロックツリー以外の
ブロック配置や配線の修正、または全ての配置配線をや
り直して、予測値の範囲内に収めなければならないこと
である。最悪の場合は、予測値を見直し、回路の設計か
らやり直さなければならなくなる。そのため設計期間が
長くなってしまうことである。その理由は、配置配線が
全て完了しているため、新たなバッフアを挿入しようと
しても配置するスペースがなくなっているためである。
題点があった。第１の問題点は、しばしばクロックスキ
ュー値が予測値を超えてしまうことであることである。
その理由は、クロックツリーの合成後にクロックスキュ
ー値が予測値の範囲を超えても、クロックスキュー値を
予想値の範囲内に修正するための手段・ステップを有し
ていないためである。近年の製造技術向上により微細化
が進み、遅延値の配線依存性が高くなってきている。そ
のため、バッフアをバランスよく配置するだけでは、配
線の遅延値がばらつき、クロックスキュー値が大きくな
ってしまうことも理由である。第２の問題点は、クロッ
クスキューが予測値の範囲を超えてしまった時は、クロ
ックツリーの配線や配置を、またクロックツリー以外の
ブロック配置や配線の修正、または全ての配置配線をや
り直して、予測値の範囲内に収めなければならないこと
である。最悪の場合は、予測値を見直し、回路の設計か
らやり直さなければならなくなる。そのため設計期間が
長くなってしまうことである。その理由は、配置配線が
全て完了しているため、新たなバッフアを挿入しようと
しても配置するスペースがなくなっているためである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のクロッ
クツリー及びその合成方法は、クロックツリーの合成後
にクロックスキュー値が予測値の範囲を超えても、クロ
ックスキュー値を予想値の範囲内に修正するための手段
や処理手順を有していないため、しばしばクロックスキ
ュー値が予測値を超えてしまうという欠点があった。
クツリー及びその合成方法は、クロックツリーの合成後
にクロックスキュー値が予測値の範囲を超えても、クロ
ックスキュー値を予想値の範囲内に修正するための手段
や処理手順を有していないため、しばしばクロックスキ
ュー値が予測値を超えてしまうという欠点があった。
【００１４】また、クロックスキューが予測値の範囲を
超えてしまった時は、クロックツリーや周辺回路の配線
及び配置の修正、または全ての配置配線をやり直しす必
要があり、最悪の場合は、予測値を見直し、回路の設計
からやり直す必要が生じるため設計期間が長くなってし
まうという欠点があった。
超えてしまった時は、クロックツリーや周辺回路の配線
及び配置の修正、または全ての配置配線をやり直しす必
要があり、最悪の場合は、予測値を見直し、回路の設計
からやり直す必要が生じるため設計期間が長くなってし
まうという欠点があった。
【００１５】本発明の目的は、クロックスキュー値が予
測値の範囲を上回ったり下回ったりする可能性のある経
路のクロックスキュー値を、一度の配置配線により予測
値内に収めることができるクロックツリー及びその合成
方法を提供することにある。
測値の範囲を上回ったり下回ったりする可能性のある経
路のクロックスキュー値を、一度の配置配線により予測
値内に収めることができるクロックツリー及びその合成
方法を提供することにある。
【００１６】
【００１７】
【課題を解決するための手段】 本発明のクロックツリー
合成方法は、計算機支援設計によりレイアウト設計対象
の大規模集積回路に内蔵する論理回路の動作用のクロッ
クを配分するため複数のバッフアから成る複数段のバッ
フア群を縦続接続し複数の駆動用バッフアから成る最終
段のバッフア群が前記論理回路を駆動するクロックツリ
ーを合成するクロックツリー合成方法において、前記最
終段のバッフア群を構成する前記駆動用バッフアの各々
が、予め定めた第１の駆動能力の基準バッフアと、前記
基準バッフアの近傍に配置した前記第１の駆動能力と異
なる第２の駆動能力の調整用バッフアとを準備し、前記
最終段のバッフア群における前記基準バッファのみを接
続した状態を含む予め設定した数の前記基準バッフア及
び前記調整用バッフアの組み合わせ事例についてのクロ
ックツリー合成後のシミュレーション結果に応じてクロ
ックスキューが所定範囲内となるよう前記基準バッフア
及び前記調整用バッフアのいずれか一方又は両方を前記
駆動用バッフアとして選択して接続を変更し配線修正す
ることを特徴とするものである。
合成方法は、計算機支援設計によりレイアウト設計対象
の大規模集積回路に内蔵する論理回路の動作用のクロッ
クを配分するため複数のバッフアから成る複数段のバッ
フア群を縦続接続し複数の駆動用バッフアから成る最終
段のバッフア群が前記論理回路を駆動するクロックツリ
ーを合成するクロックツリー合成方法において、前記最
終段のバッフア群を構成する前記駆動用バッフアの各々
が、予め定めた第１の駆動能力の基準バッフアと、前記
基準バッフアの近傍に配置した前記第１の駆動能力と異
なる第２の駆動能力の調整用バッフアとを準備し、前記
最終段のバッフア群における前記基準バッファのみを接
続した状態を含む予め設定した数の前記基準バッフア及
び前記調整用バッフアの組み合わせ事例についてのクロ
ックツリー合成後のシミュレーション結果に応じてクロ
ックスキューが所定範囲内となるよう前記基準バッフア
及び前記調整用バッフアのいずれか一方又は両方を前記
駆動用バッフアとして選択して接続を変更し配線修正す
ることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態のクロ
ックツリー合成対象のクロックツリー１０を図８と共通
の構成要素には共通の参照文字／数字を付して同様にブ
ロックで示す図１を参照すると、この図に示す本実施の
形態のクロックツリー１０は、従来と共通のクロックＣ
Ｋが入力するクロック入力端子ＴＣ１に接続した第１段
のバッフア１と、バッフア１の出力の供給を受けそれぞ
れ複数の同一駆動能力のバッフアを含む縦続接続された
第２段〜第ｎ−２段（ｎは整数）のバッフア群から成る
バッフア群２と、バッフア群２の第ｎ−２段のバッフア
群の出力の供給を受け同一駆動能力の複数のバッフア３
１，３２，・・・を含む第ｎ−１段のバッフア群３とに
加えて、バッフア群４の代わりにバッフア群３の出力の
供給を受け同一駆動能力（基準駆動能力）の複数のバッ
フア４１，４２，・・・に加えてこれらバッフア４１，
４２，・・・の各々毎に駆動能力がバッフア４１，４２
より高い高駆動能力の調整用バッフア６１，６２，・・
・と駆動能力がバッフア４１，４２より低い低駆動能力
の調整用バッフア７１，７２，・・・とを近傍に有する
第ｎ段すなわち最終段のバッフア群６とを備え、従来と
共通の、バッフア群６の各々の出力するクロックＣＫＤ
の供給を受ける複数のフリップフロップ５１，５２，５
３，・・・を含むフリップフロップ群５を駆動する。
ックツリー合成対象のクロックツリー１０を図８と共通
の構成要素には共通の参照文字／数字を付して同様にブ
ロックで示す図１を参照すると、この図に示す本実施の
形態のクロックツリー１０は、従来と共通のクロックＣ
Ｋが入力するクロック入力端子ＴＣ１に接続した第１段
のバッフア１と、バッフア１の出力の供給を受けそれぞ
れ複数の同一駆動能力のバッフアを含む縦続接続された
第２段〜第ｎ−２段（ｎは整数）のバッフア群から成る
バッフア群２と、バッフア群２の第ｎ−２段のバッフア
群の出力の供給を受け同一駆動能力の複数のバッフア３
１，３２，・・・を含む第ｎ−１段のバッフア群３とに
加えて、バッフア群４の代わりにバッフア群３の出力の
供給を受け同一駆動能力（基準駆動能力）の複数のバッ
フア４１，４２，・・・に加えてこれらバッフア４１，
４２，・・・の各々毎に駆動能力がバッフア４１，４２
より高い高駆動能力の調整用バッフア６１，６２，・・
・と駆動能力がバッフア４１，４２より低い低駆動能力
の調整用バッフア７１，７２，・・・とを近傍に有する
第ｎ段すなわち最終段のバッフア群６とを備え、従来と
共通の、バッフア群６の各々の出力するクロックＣＫＤ
の供給を受ける複数のフリップフロップ５１，５２，５
３，・・・を含むフリップフロップ群５を駆動する。
【００１９】すなわちバッフア４１の近傍には、高駆動
能力のバッフア６１と低駆動能力の調整用バッフア７１
とを配置し、バッフア４２の近傍には、高駆動能力の調
整用バッフア６２と低駆動能力の調整用バッフア７２と
を配置する。以下バッフア４３以降についても同様であ
る。
能力のバッフア６１と低駆動能力の調整用バッフア７１
とを配置し、バッフア４２の近傍には、高駆動能力の調
整用バッフア６２と低駆動能力の調整用バッフア７２と
を配置する。以下バッフア４３以降についても同様であ
る。
【００２０】調整用バッフア６１は、例えば基準駆動能
力のバッフア４１の出力用トランジスタと同一サイズの
トランジスタをｍ個（ｍは整数）を並列駆動するか、あ
るいはバッフア４１の出力用トランジスタのサイズのｍ
倍のサイズのトランジスタを用いて実現できる。
力のバッフア４１の出力用トランジスタと同一サイズの
トランジスタをｍ個（ｍは整数）を並列駆動するか、あ
るいはバッフア４１の出力用トランジスタのサイズのｍ
倍のサイズのトランジスタを用いて実現できる。
【００２１】同様に、調整用バッフア７１は、例えば基
準駆動能力のバッフア４１の出力用トランジスタのサイ
ズの１／ｍ倍のサイズのトランジスタを用いて実現でき
る。また、調整用バッフア７１の出力用トランジスタを
ｍ個並列駆動してバッフア４１の出力用トランジスタを
構成しても良い。
準駆動能力のバッフア４１の出力用トランジスタのサイ
ズの１／ｍ倍のサイズのトランジスタを用いて実現でき
る。また、調整用バッフア７１の出力用トランジスタを
ｍ個並列駆動してバッフア４１の出力用トランジスタを
構成しても良い。
【００２２】公知のように、出力用のバッフアの負荷容
量を含む負荷が一定の場合は、バッフアの駆動能力の大
きさに対応して信号遅延が変化する。すなわち、バッフ
ア駆動能力が低い場合は信号遅延が大きくなり、駆動能
力が高い場合は信号遅延が小さくなる。
量を含む負荷が一定の場合は、バッフアの駆動能力の大
きさに対応して信号遅延が変化する。すなわち、バッフ
ア駆動能力が低い場合は信号遅延が大きくなり、駆動能
力が高い場合は信号遅延が小さくなる。
【００２３】したがって、本実施の形態では以下に説明
するように、まず、クロックツリーを基準駆動能力のバ
ッフア４１（代表例）を用いて合成した後、クロックス
キューを計算し、この計算結果、クロックスキューが予
測値より大きい場合は、バッフア４１を高駆動能力のバ
ッフア６１に変更し、予測値より小さい場合は、バッフ
ア４１を低駆動能力のバッフア７１に変更することによ
り、クロックスキューを所定の予測範囲内に収めるもの
である。
するように、まず、クロックツリーを基準駆動能力のバ
ッフア４１（代表例）を用いて合成した後、クロックス
キューを計算し、この計算結果、クロックスキューが予
測値より大きい場合は、バッフア４１を高駆動能力のバ
ッフア６１に変更し、予測値より小さい場合は、バッフ
ア４１を低駆動能力のバッフア７１に変更することによ
り、クロックスキューを所定の予測範囲内に収めるもの
である。
【００２４】本実施の形態のクロックツリー合成の処理
を図９と共通の構成要素には共通の参照文字／数字を付
して同様にフローチャートで示す図２を参照すると、従
来と共通のステップＦ１〜Ｆ５に加えて、最終段のバッ
フア群６の基準駆動能力のバッフア４１，４２，・・・
の各々毎に基準駆動能力に対し高・低各駆動能力の調整
用バッフア６１，６２を設定する調整用バッフア設定ス
テップＡ１と、ステップＡ１で設定した調整用バッフア
６１，７１のいずれかを選択配置する調整用バッフア配
置ステップＡ２と、クロックスキューが予測値の範囲内
にあるかを判定するスキュー値判定ステップＡ３と、ス
キュー値の予測値の範囲外のフリップフロップ及びその
駆動用のバッフアを抽出する予測値範囲外抽出ステップ
Ａ４と、その抽出個所を変更した場合のクロックスキュ
ー値を計算する変更計算ステップＡ５と、クロックスキ
ュー値が予測値の範囲内になるよう接続を変更し配線修
正する配線修正ステップＡ６と、ステップＡ２で配置し
た調整用バッフアで未使用のバッフアを削除する未使用
バッフア削除ステップＡ７とを有している。
を図９と共通の構成要素には共通の参照文字／数字を付
して同様にフローチャートで示す図２を参照すると、従
来と共通のステップＦ１〜Ｆ５に加えて、最終段のバッ
フア群６の基準駆動能力のバッフア４１，４２，・・・
の各々毎に基準駆動能力に対し高・低各駆動能力の調整
用バッフア６１，６２を設定する調整用バッフア設定ス
テップＡ１と、ステップＡ１で設定した調整用バッフア
６１，７１のいずれかを選択配置する調整用バッフア配
置ステップＡ２と、クロックスキューが予測値の範囲内
にあるかを判定するスキュー値判定ステップＡ３と、ス
キュー値の予測値の範囲外のフリップフロップ及びその
駆動用のバッフアを抽出する予測値範囲外抽出ステップ
Ａ４と、その抽出個所を変更した場合のクロックスキュ
ー値を計算する変更計算ステップＡ５と、クロックスキ
ュー値が予測値の範囲内になるよう接続を変更し配線修
正する配線修正ステップＡ６と、ステップＡ２で配置し
た調整用バッフアで未使用のバッフアを削除する未使用
バッフア削除ステップＡ７とを有している。
【００２５】次に、図１、図２及びレイアウト結果をレ
イアウト図で示す図３を参照して本実施の形態のクロッ
クツリーの合成方法について説明すると、まず、従来と
同様に、クロックツリー１０の合成処理を実施する。ク
ロックツリー１０を除く全てのブロックを配置し、クロ
ックツリー１０の各バッフアの負荷となるフリップフロ
ップ群５の各々のフリップフロップの個数、入力容量、
配置位置からクロックスキュー値が小さくなるようにク
ロックツリー１０を合成する（ステップＦ１）。
イアウト図で示す図３を参照して本実施の形態のクロッ
クツリーの合成方法について説明すると、まず、従来と
同様に、クロックツリー１０の合成処理を実施する。ク
ロックツリー１０を除く全てのブロックを配置し、クロ
ックツリー１０の各バッフアの負荷となるフリップフロ
ップ群５の各々のフリップフロップの個数、入力容量、
配置位置からクロックスキュー値が小さくなるようにク
ロックツリー１０を合成する（ステップＦ１）。
【００２６】次に、ステップＦ１で合成されたクロック
ツリー１０について最終段のバッフア群６の全てのバッ
フア４１，４２，・・・の各々に対して、それぞれ高駆
動能力の調整用調整用バッフア６１，６２，・・・及び
低駆動能力の調整用バッフア７１，７２，・・・を設定
する（ステップＡ１）。
ツリー１０について最終段のバッフア群６の全てのバッ
フア４１，４２，・・・の各々に対して、それぞれ高駆
動能力の調整用調整用バッフア６１，６２，・・・及び
低駆動能力の調整用バッフア７１，７２，・・・を設定
する（ステップＡ１）。
【００２７】次に、従来と同様に、クロックツリー１０
を配置する（ステップＦ２）。
を配置する（ステップＦ２）。
【００２８】次に、ステップＡ１で設定した高駆動能力
の調整用調整用バッフア６１，６２，・・・及び低駆動
能力の調整用バッフア７１，７２，・・・を、最終段バ
ッフア群６内の全ての対応するバッフア４１，４２，・
・・に対してそれぞれの近傍に配置する（ステップＡ
２）。図３を参照すると、バッフア４１に対して、調整
用バッフア６１，７１が近傍に配置されていることを示
す。
の調整用調整用バッフア６１，６２，・・・及び低駆動
能力の調整用バッフア７１，７２，・・・を、最終段バ
ッフア群６内の全ての対応するバッフア４１，４２，・
・・に対してそれぞれの近傍に配置する（ステップＡ
２）。図３を参照すると、バッフア４１に対して、調整
用バッフア６１，７１が近傍に配置されていることを示
す。
【００２９】次に、クロックツリー１０とフリップフロ
ップ群１２のクロック入力用の配線をそれぞれ配線し
（ステップＦ３）、クロックスキュー値を計算する（ス
テップＦ５）。
ップ群１２のクロック入力用の配線をそれぞれ配線し
（ステップＦ３）、クロックスキュー値を計算する（ス
テップＦ５）。
【００３０】計算結果から、フリップフロップ群５のク
ロックスキュー値が予測値の範囲外にあるフリップフロ
ップを抽出し、そのフリップフロップのクロック入力に
接続されている配線と前段に接続されているクロックツ
リー１０の最終段バッフア群６のバッフアの１個及びそ
の近傍に配置されステップＡ２で設定した対応する高駆
動能力及び低駆動能力の２個１組の調整用バッフアを抽
出する（ステップＡ４）。
ロックスキュー値が予測値の範囲外にあるフリップフロ
ップを抽出し、そのフリップフロップのクロック入力に
接続されている配線と前段に接続されているクロックツ
リー１０の最終段バッフア群６のバッフアの１個及びそ
の近傍に配置されステップＡ２で設定した対応する高駆
動能力及び低駆動能力の２個１組の調整用バッフアを抽
出する（ステップＡ４）。
【００３１】次に、ステップＡ４の抽出個所の接続を変
更可能な全ての組み合わせについて設定し、それぞれ変
更した場合のクロックスキュー値を全て計算する（ステ
ップＡ５）。
更可能な全ての組み合わせについて設定し、それぞれ変
更した場合のクロックスキュー値を全て計算する（ステ
ップＡ５）。
【００３２】その結果からクロックスキュー値が予測値
の範囲内になる接続（予測値の範囲内になる接続の変更
が２通り以上ある時は、クロックスキューが一番小さく
なる接続）を選択し、接続変更のための配線修正を実施
する（ステップＡ６）。
の範囲内になる接続（予測値の範囲内になる接続の変更
が２通り以上ある時は、クロックスキューが一番小さく
なる接続）を選択し、接続変更のための配線修正を実施
する（ステップＡ６）。
【００３３】次に、未使用の調整用バッフアの入力を削
除する（ステップＡ７）。
除する（ステップＡ７）。
【００３４】最後にクロックツリー以外の接続を配線す
る（ステップＦ４）。
る（ステップＦ４）。
【００３５】次に、調整用バッフアの使用対応の接続変
更案データを回路で示す図４，図５を併せて参照しなが
ら具体例を用いて本発明の動作を詳細に説明すると、こ
こでは、例として、フリップフロップ群５のフリップフ
ロップ５３のクロックスキュー値が予測値を超えている
ものとする。
更案データを回路で示す図４，図５を併せて参照しなが
ら具体例を用いて本発明の動作を詳細に説明すると、こ
こでは、例として、フリップフロップ群５のフリップフ
ロップ５３のクロックスキュー値が予測値を超えている
ものとする。
【００３６】ステップＡ４で、バッフア４１、調整用バ
ッフア６１，７１及び配線８を抽出する。ステップＡ５
では、予め設定され図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），図５
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す全ての接続変更案データ
を参照し、それぞれの変更案を実施した場合のクロック
スキュー値を、バッフア４１，６１，７１の配置位置及
び配線済みの配線８の配線容量を用いてそれぞれ計算す
る。本例では接続変更案データＤ１には、図４（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ），図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の６例を
設定している。
ッフア６１，７１及び配線８を抽出する。ステップＡ５
では、予め設定され図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），図５
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す全ての接続変更案データ
を参照し、それぞれの変更案を実施した場合のクロック
スキュー値を、バッフア４１，６１，７１の配置位置及
び配線済みの配線８の配線容量を用いてそれぞれ計算す
る。本例では接続変更案データＤ１には、図４（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ），図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の６例を
設定している。
【００３７】ステップＡ６では、計算の結果より、上記
接続変更案データの中のクロックスキュー値が予測値の
範囲内になり、１番クロックスキュー値が小さくなった
図４（Ａ）の接続、すなわち、調整用バッフア６１を用
いる接続を選択し、バッフア４１，６１及びフリップフ
ロップ５３のクロック入力の接続を変更する。このため
変更した個所だけ配線修正する。
接続変更案データの中のクロックスキュー値が予測値の
範囲内になり、１番クロックスキュー値が小さくなった
図４（Ａ）の接続、すなわち、調整用バッフア６１を用
いる接続を選択し、バッフア４１，６１及びフリップフ
ロップ５３のクロック入力の接続を変更する。このため
変更した個所だけ配線修正する。
【００３８】ステップＡ７では、ステップＡ２で配置さ
れた調整用バッフア６１，７１の内、未使用の調整用バ
ッフア７１の入力を削除する。次に、本発明の第２の実
施の形態クロックツリー合成対象のクロックツリー１０
Ａを図１と共通の構成要素には共通の参照文字／数字を
付して同様にブロックで示す図６を参照すると、この図
に示す本実施の形態の前述の第１の実施の形態との相違
点は、最終段のバッフア群６の代わりの最終段のバッフ
ア群６Ａが、基準駆動能力のバッフア４１，４２，・・
・の各々毎にバッフア４１，４２と駆動能力が異なる調
整用バッフア１種類のみ、この例では低駆動能力の調整
用バッフア７１，７２，・・・のみを近傍に有すること
である。すなわち、高駆動能力の調整用バッフア６１，
６２，・・・を有しないことである。
れた調整用バッフア６１，７１の内、未使用の調整用バ
ッフア７１の入力を削除する。次に、本発明の第２の実
施の形態クロックツリー合成対象のクロックツリー１０
Ａを図１と共通の構成要素には共通の参照文字／数字を
付して同様にブロックで示す図６を参照すると、この図
に示す本実施の形態の前述の第１の実施の形態との相違
点は、最終段のバッフア群６の代わりの最終段のバッフ
ア群６Ａが、基準駆動能力のバッフア４１，４２，・・
・の各々毎にバッフア４１，４２と駆動能力が異なる調
整用バッフア１種類のみ、この例では低駆動能力の調整
用バッフア７１，７２，・・・のみを近傍に有すること
である。すなわち、高駆動能力の調整用バッフア６１，
６２，・・・を有しないことである。
【００３９】本実施の形態の動作は、図２の第１の実施
の形態と同様である。本実施の形態では、クロックスキ
ューの調整用バッフアが１種類であるため、クロックツ
リーの配置時間（ステップＡ２）と、抽出個所の接続を
変更可能な全ての組み合わせついて設定し、それぞれ変
更した場合のクロックスキュー値を全て計算する（ステ
ップＡ５）の処理時間が少なくて済む。
の形態と同様である。本実施の形態では、クロックスキ
ューの調整用バッフアが１種類であるため、クロックツ
リーの配置時間（ステップＡ２）と、抽出個所の接続を
変更可能な全ての組み合わせついて設定し、それぞれ変
更した場合のクロックスキュー値を全て計算する（ステ
ップＡ５）の処理時間が少なくて済む。
【００４０】このように、本発明では駆動能力が同じま
たは異なるクロックスキュー調整用バッフアを最終段バ
ッフア１個に対して予め１個以上有することでも実現で
きる。
たは異なるクロックスキュー調整用バッフアを最終段バ
ッフア１個に対して予め１個以上有することでも実現で
きる。
【００４１】次に、本発明の第３の実施の形態クロック
ツリーの合成方法を図２と共通の構成要素には共通の参
照文字／数字を付して同様にフローチャートで示す図７
を参照すると、この図に示す本実施の形態の前述の第１
の実施の形態との相違点は、変更可能な全ての組み合わ
せについてクロックスキュー値を計算する変更計算ステ
ップＡ５の代わりに、予め設定した数だけクロックスキ
ュー値を計算する変更計算ステップＢ５を有し、クロッ
クスキューを予測値内に収めようとすることである。
ツリーの合成方法を図２と共通の構成要素には共通の参
照文字／数字を付して同様にフローチャートで示す図７
を参照すると、この図に示す本実施の形態の前述の第１
の実施の形態との相違点は、変更可能な全ての組み合わ
せについてクロックスキュー値を計算する変更計算ステ
ップＡ５の代わりに、予め設定した数だけクロックスキ
ュー値を計算する変更計算ステップＢ５を有し、クロッ
クスキューを予測値内に収めようとすることである。
【００４２】本実施の形態では、予め接続変更案データ
Ｄ１に変更案を数種（ここでは図４（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）の３種とする）設定し、その変更案に沿ってクロ
ックスキュー値を計算する。
Ｄ１に変更案を数種（ここでは図４（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）の３種とする）設定し、その変更案に沿ってクロ
ックスキュー値を計算する。
【００４３】３種の変更案の計算結果からクロックスキ
ュー値が１番小さくなるものを選択して接続を変更し配
線修正する。
ュー値が１番小さくなるものを選択して接続を変更し配
線修正する。
【００４４】そのためクロックスキュー値を予測値の範
囲内にするための処理時間が少なく済むという新たな効
果を有する。
囲内にするための処理時間が少なく済むという新たな効
果を有する。
【００４５】このように、本発明では、クロックスキュ
ー値が予測値の範囲外になったときの修正方法を予め数
種類設定しておくことでも実現できる。
ー値が予測値の範囲外になったときの修正方法を予め数
種類設定しておくことでも実現できる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクロック
ツリー及びその合成方法は、駆動用バッフアの各々が、
基準バッフアと、この基準バッフアの近傍に配置した異
なる駆動能力の調整用バッフアとを備え、クロックツリ
ー合成後のシミュレーション結果に応じてクロックスキ
ューが所定範囲内となるよう上記基準バッフア及び上記
調整用バッフアのいずれか一方又は両方を駆動用バッフ
アとして選択して接続を変更し配線修正することによ
り、クロックスキューを予測値の範囲内に一度で収める
ことができるので、クロックスキューが予測値の範囲を
超えたことによる配置配線の修正が不要となるという効
果がある。
ツリー及びその合成方法は、駆動用バッフアの各々が、
基準バッフアと、この基準バッフアの近傍に配置した異
なる駆動能力の調整用バッフアとを備え、クロックツリ
ー合成後のシミュレーション結果に応じてクロックスキ
ューが所定範囲内となるよう上記基準バッフア及び上記
調整用バッフアのいずれか一方又は両方を駆動用バッフ
アとして選択して接続を変更し配線修正することによ
り、クロックスキューを予測値の範囲内に一度で収める
ことができるので、クロックスキューが予測値の範囲を
超えたことによる配置配線の修正が不要となるという効
果がある。
【００４７】また、クロックスキューが予測値の範囲を
超えていても、容易にクロックスキューを調整できると
いう効果がある。
超えていても、容易にクロックスキューを調整できると
いう効果がある。
【００４８】さらに、クロックスキューの調整のための
配線修正時点ではクロックツリー以外の配線がないた
め、修正が容易であるという効果がある。
配線修正時点ではクロックツリー以外の配線がないた
め、修正が容易であるという効果がある。
【図１】本発明のクロックツリーの第１の実施の形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】本実施の形態のクロックツリーの合成方法にお
ける処理の一例を示すフローチャートである。
ける処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】本実施の形態のクロックツリーの合成方法によ
る合成結果のクロックツリーの一例を示すレイアウト図
である。
る合成結果のクロックツリーの一例を示すレイアウト図
である。
【図４】本実施の形態のクロックツリーの合成方法にお
ける調整用バッフアの具体的な使用方法対応の第１，２
及び第３の接続変更案データを示す回路図である。接続
変更案データを示す回路図である。
ける調整用バッフアの具体的な使用方法対応の第１，２
及び第３の接続変更案データを示す回路図である。接続
変更案データを示す回路図である。
【図５】本実施の形態のクロックツリーの合成方法にお
ける調整用バッフアの具体的な使用方法対応の第４，５
及び第６の接続変更案データを示す回路図である。
ける調整用バッフアの具体的な使用方法対応の第４，５
及び第６の接続変更案データを示す回路図である。
【図６】本発明のクロックツリーの第２の実施の形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態のクロックツリーの
合成方法における処理の一例を示すフローチャートであ
る。
合成方法における処理の一例を示すフローチャートであ
る。
【図８】従来のクロックツリーの一例を示すブロック図
である。
である。
【図９】従来のクロックツリーの合成方法における処理
の一例を示すフローチャートである。
の一例を示すフローチャートである。
【図１０】従来のクロックツリーの合成方法による合成
結果のクロックツリーの一例を示すレイアウト図であ
る。
結果のクロックツリーの一例を示すレイアウト図であ
る。
１，３１，３２，４１，４２ バッフア ２，３，４，６，６Ａ バッフア群 ５ フリップフロップ群 ８ 配線 ５１，５２，５３ フリップフロップ ６１，７１ 調整用バッフア １００，１０，１０Ａ クロックツリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 17/50 G06F 1/10 H01L 21/82
Claims (5)
- 【請求項１】 計算機支援設計によりレイアウト設計対
象の大規模集積回路に内蔵する論理回路の動作用のクロ
ックを配分するため複数のバッフアから成る複数段のバ
ッフア群を縦続接続し複数の駆動用バッフアから成る最
終段のバッフア群が前記論理回路を駆動するクロックツ
リーを合成するクロックツリー合成方法において、 前記最終段のバッフア群を構成する前記駆動用バッフア
の各々が、予め定めた第１の駆動能力の基準バッフア
と、 前記基準バッフアの近傍に配置した前記第１の駆動能力
と異なる第２の駆動能力の調整用バッフアとを準備し、 前記最終段のバッフア群における前記基準バッファのみ
を接続した状態を含む予め設定した数の前記基準バッフ
ア及び前記調整用バッフアの組み合わせ事例についての
クロックツリー合成後のシミュレーション結果に応じて
クロックスキューが所定範囲内となるよう前記基準バッ
フア及び前記調整用バッフアのいずれか一方又は両方を
前記駆動用バッフアとして選択して接続を変更し配線修
正することを特徴とするクロックツリー合成方法。 - 【請求項２】 前記調整用バッフアが、前記基準バッフ
アより駆動能力が高い高駆動能力の第１の調整用バッフ
アであることを特徴とする請求項１記載のクロックツリ
ー合成方法。 - 【請求項３】 前記調整用バッフアが、前記基準バッフ
アより駆動能力が低い低駆動能力の第２の調整用バッフ
アであることを特徴とする請求項１記載のクロックツリ
ー合成方法。 - 【請求項４】 前記基準バッフアより駆動能力が高い高
駆動能力の第１の調整用バッフアと、 前記基準バッフアより駆動能力が低い低駆動能力の第２
の調整用バッフアとを備えることを特徴とする請求項１
記載のクロックツリー合成方法。 - 【請求項５】 前記最終段のバッフア群の前記基準バッ
フアの各々毎に前記調整用バッフアを設定する調整用バ
ッフア設定ステップと、 前記調整用バッフア設定ステップで設定した前記調整用
バッフアを配置する調整用バッフア配置ステップと、 クロックスキューが予測値の範囲内にあるかを判定する
スキュー値判定ステップと、 前記クロックスキューの予測値の範囲外の駆動対象の論
理回路及びその駆動用バッフアを抽出する予測値範囲外
抽出ステップと、 前記予測値範囲外抽出ステップで抽出した抽出個所の前
記駆動用バッフアを予め設定した数の前記基準バッフア
及び前記調整用バッフアの組み合わせ事例について前記
調整用バッフアに変更した場合のクロックスキューを計
算する変更計算ステップと、 前記クロックスキューが前記予測値の範囲内になるよう
接続を変更し配線修正する配線修正ステップと、 前記調整用バッフア配置ステップで配置した前記調整用
バッフアで未使用のバッフアを削除する未使用バッフア
削除ステップとを有することを特徴とする請求項１記載
のクロックツリー合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02817398A JP3217022B2 (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | クロックツリー合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02817398A JP3217022B2 (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | クロックツリー合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11232311A JPH11232311A (ja) | 1999-08-27 |
| JP3217022B2 true JP3217022B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=12241352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02817398A Expired - Fee Related JP3217022B2 (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | クロックツリー合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3217022B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002041591A (ja) | 2000-07-28 | 2002-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | クロック分配回路の配置配線方法、クロック分配回路の製造方法、半導体装置の製造方法、クロック分配回路、および半導体装置 |
| US20060044016A1 (en) | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Gasper Martin J Jr | Integrated circuit with signal skew adjusting cell selected from cell library |
| US7571406B2 (en) | 2005-08-04 | 2009-08-04 | Freescale Semiconductor, Inc. | Clock tree adjustable buffer |
| US8843872B1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-23 | Synopsys, Inc. | Automatic clock tree synthesis exceptions generation |
-
1998
- 1998-02-10 JP JP02817398A patent/JP3217022B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11232311A (ja) | 1999-08-27 |
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