JP3279011B2 - Arrangement method of circuit blocks in semiconductor integrated circuit - Google Patents

Arrangement method of circuit blocks in semiconductor integrated circuit

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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路に関
し、特にチップ上に形成されたゲートアレーの基本セル
を用いて構成された少なくとも1つの回路ブロックを有
する半導体集積回路における回路ブロックの配置方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a semiconductor integrated circuit, in particular method of arranging the circuit blocks in a semiconductor integrated circuit having at least one circuit block configured using the basic cell of a gate array formed on a chip About.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゲートアレーは、LSIチップ上にNA
NDあるいはNORなどの論理ゲートに相当する基本セ
ルを格子状に配列したもので、規則的な構造による設計
の単純化を狙いとしている。すなわち、ゲートアレーを
用いることにより、すべての論理をある限られた種類の
基本セルで表現しつつ設計を進めることができるので、
論理設計、レイアウト設計ともに単純になる。また、基
本セル相互間の配線設計については、配線に関するマス
クパターンのみを生成するだけで種々のLSIを作成で
きるため、少量多品種のLSIを短期間に、しかも低コ
ストにて製造するのに適している。
2. Description of the Related Art A gate array has an NA on an LSI chip.
Basic cells corresponding to logic gates such as ND and NOR are arranged in a grid pattern, and the aim is to simplify the design with a regular structure. In other words, the use of a gate array allows the design to proceed while expressing all logic using a limited number of basic cells.
Both logical design and layout design become simple. In addition, as for the wiring design between basic cells, various LSIs can be created only by generating a mask pattern related to the wiring, so that it is suitable for manufacturing a large number of small-quantity LSIs in a short time and at low cost. ing.

【0003】従来、ゲートアレーを使って所望のLSI
を構成する場合、主に、配線レイアウトの効率の面から
種々の回路ブロックを配置するようにしていた。ここ
に、回路ブロックとは、メモリ領域、A/Dコンバー
タ、シフトレジスタあるいはカウンタなどの論理機能単
位を言う。このように、配線レイアウトの効率面から回
路ブロックの配置を考えた場合、LSIチップ上におい
て、高消費電力の回路ブロックが偏って配置されること
がある。
Conventionally, a desired LSI has been manufactured using a gate array.
Has been arranged mainly in terms of wiring layout efficiency. Here, a circuit block refers to a logical function unit such as a memory area, an A / D converter, a shift register, or a counter. As described above, when considering the arrangement of circuit blocks from the viewpoint of wiring layout efficiency, circuit blocks with high power consumption may be unevenly arranged on an LSI chip.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ゲートアレ
ーを使って構成した半導体集積回路においては、図2に
示すように、VDD/VSSの各電源ラインが例えば2層構
造(図中、1層目を一点鎖線、2層目を二点鎖線で示
す)にてメッシュ状に交互に配されるとともに、チップ
10の周縁部に配されたVDD/VSSの各主電源ライン
(図中、太い実線で示す)11,12に接続され、チッ
プ10上に配された回路ブロック13にはVDD/VSS
各主電源ライン11,12からメッシュ状の各電源ライ
ンを通して電流が供給されるようになっている。
In a semiconductor integrated circuit using a gate array, as shown in FIG. 2, each power supply line of V DD / V SS has, for example, a two-layer structure (1 in FIG. 1). Layers are alternately arranged in a mesh shape by alternate long and short dash lines, and the second layer is alternately arranged in a mesh shape by alternate long and two short dashes lines, and each main power supply line of V DD / V SS arranged in the periphery of the chip 10 (in the figure). Current is supplied from the main power supply lines 11 and 12 of V DD / V SS to the circuit block 13 disposed on the chip 10 through the respective power supply lines in a mesh form. It has become so.

【0005】したがって、上述したように、高消費電力
の回路ブロックがチップ上に偏在することにより、メッ
シュ状の電源ラインのうち、高消費電力の回路ブロック
に電流を供給できる電源ラインの数が限られることにな
る。例えば、高消費電力の回路ブロック13が、図2に
破線で示すように、チップ10の上辺側の真ん中に配置
された場合を考えると、高消費電力の回路ブロック13
に対しては、主に2層目の真ん中部分の各電源ラインに
より、上辺側の主電源ラインから電流が供給されること
になる。
Therefore, as described above, since the circuit blocks of high power consumption are unevenly distributed on the chip, the number of power supply lines that can supply current to the circuit blocks of high power consumption among the mesh-like power supply lines is limited. Will be done. For example, assuming that the high power consumption circuit block 13 is disposed in the middle of the upper side of the chip 10 as shown by a broken line in FIG.
Therefore, the current is mainly supplied from the main power supply line on the upper side by the respective power supply lines in the middle part of the second layer.

【0006】このような場合には、高消費電力の回路ブ
ロック13への電流供給を担う各電源ラインに流れる電
流が大きくなり、エレクトロ・マイグレーション(E
M)基準を満足できなくなる可能性がある。ここに、エ
レクトロ・マイグレーションとは、電流によって金属原
子が移動する現象を言う。特に電流密度の大きなICの
場合には、配線のエレクトロ・マイグレーションによっ
て寿命がある程度定まる。その限界電流密度は、アルミ
ニウム(Al)配線の場合105A/cm2程度である。
In such a case, the current flowing through each power supply line for supplying current to the circuit block 13 with high power consumption increases, and the electromigration (E
M) The standard may not be satisfied. Here, the term “electro-migration” refers to a phenomenon in which metal atoms move by an electric current. Particularly, in the case of an IC having a large current density, the life is determined to some extent by the electromigration of wiring. The limit current density is about 10 5 A / cm 2 in the case of aluminum (Al) wiring.

【0007】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、高消費電力の回路ブ
ロックのチップ上の偏在による電源ラインの電流密度の
増大を抑え、エレクトロ・マイグレーション基準を満足
し得るようにした半導体集積回路における回路ブロック
の配置方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress an increase in the current density of a power supply line due to uneven distribution of high power consumption circuit blocks on a chip. and to provide a method of arranging the circuit blocks in a semiconductor integrated circuit adapted to satisfy the criteria.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る回路ブロッ
クの配置方法は、チップ上に形成されたゲートアレーの
基本セルを用いて構成された少なくとも1つの回路ブロ
ックを有し、この回路ブロックに対して少なくとも2層
構造にてメッシュ状に配された電源ラインを通してチッ
プの周縁部に配された主電源ラインから電流を供給する
半導体集積回路において、1層目の電源ラインと2層目
の電源ラインの単位長当りの抵抗値の比を所定の抵抗比
に設定し、この抵抗比に基づいて少なくとも1つの回路
ブロックのチップ上の配置を決定するようにしている。
A method of arranging circuit blocks according to the present invention includes at least one circuit block configured using a basic cell of a gate array formed on a chip. On the other hand, in a semiconductor integrated circuit for supplying a current from a main power supply line arranged on the periphery of a chip through a power supply line arranged in a mesh shape with at least a two-layer structure, a first-layer power supply line and a second-layer power supply The ratio of the resistance value per unit length of the line is set to a predetermined resistance ratio, and the arrangement of at least one circuit block on the chip is determined based on the resistance ratio.

【0009】[0009]

【作用】半導体集積回路における回路ブロックの配置方
法において、先ず、1層目の電源ラインと2層目の電源
ラインの単位長当りの抵抗値の比を所定の抵抗比に設定
する。この抵抗比により、チップ上において、回路ブロ
ックに対して少なくとも2辺の主電源ラインからほぼ均
等な電流を供給できる位置が決まる。したがって、この
抵抗比に基づいて回路ブロックのチップ上の配置を決定
することで、当該回路ブロックには少なくとも2辺の主
電源ラインからほぼ均等な電流を供給できる。
In the method of arranging circuit blocks in a semiconductor integrated circuit , first, the ratio of the resistance value per unit length between the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer is set to a predetermined resistance ratio. The resistance ratio determines a position on the chip where a substantially uniform current can be supplied to the circuit block from at least two main power supply lines. Therefore, by determining the arrangement of the circuit blocks on the chip based on the resistance ratio, it is possible to supply a substantially uniform current to the circuit blocks from at least two main power supply lines.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明による回路ブロックの配置
方法の手順を示すフローチャートである。なお、本発明
が適用されるゲートアレーを用いた半導体集積回路で
は、図2に示す2層配線構造において、VDD SS の各
電源ラインの配線材料として、1層目および2層目共、
アルミニウム(Al)を用いるものとする。図1におい
て、先ず、1層目の電源ラインと2層目の電源ラインの
単位長当りの抵抗値の比を所定の抵抗比に設定する(ス
テップS1)。次いで、この抵抗比に基づいて、図2に
破線で示す回路ブロック13のチップ10上の配置を決
定する(ステップS2)。
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a method for arranging circuit blocks according to the present invention. In a semiconductor integrated circuit using the gate array to which the present invention is applied, in the two-layer wiring structure shown in FIG. 2, as a wiring material of each power supply line of the V DD / V SS, 1-layer and 2-layer co ,
It is assumed that aluminum (Al) is used. In FIG. 1, first, the ratio of the resistance value per unit length between the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer is set to a predetermined resistance ratio (step S1). Next, based on the resistance ratio, an arrangement of the circuit block 13 indicated by a broken line in FIG. 2 on the chip 10 is determined (step S2).

【0012】ここで、1層目のアルミ配線(1AL)と
2層目のアルミ配線(2AL)の単位長当りの抵抗値が
ほぼ等しい場合、即ち抵抗比がほぼ1:1の場合におい
て、各回路ブロックの消費電流の大きさの違いやそれら
の配置分布のばらつきに伴う電流分布の偏りについて考
察する。一例として、1.3Kゲート規模において、図
3に示すように、36ゲートを単位としてその各々に電
流の重み付けをし、チップ上の配置分布をパラメータに
してチップ周縁部のVDD/VSSの各電源ラインから流れ
出る電流を計算するものとする。
Here, when the resistance per unit length of the aluminum wiring (1AL) of the first layer and the aluminum wiring (2AL) of the second layer are substantially equal, that is, when the resistance ratio is approximately 1: 1, The current distribution bias due to the difference in the current consumption of the circuit blocks and the variation in their arrangement distribution is considered. As an example, on a 1.3K gate scale, as shown in FIG. 3, a current is weighted for each of the 36 gates, and the V DD / V SS of the chip peripheral portion is set using the arrangement distribution on the chip as a parameter. The current flowing from each power supply line shall be calculated.

【0013】図3において、1マス内(36ゲート分)
では、電流源Iの大きさを一定(例えば、19.7
〔a.u.〕にしておき、マス間のトータル電流に重み
付けをする。本例では、重み付けのトータルは36(一
定)とする。ここに、〔a.u.〕とは、任意の単位(a
rbitrary unit)の意味である。ここで、36(一定)と
したのは、全36マス(1マス36ゲート分)が均一
(1マス重み1)な場合のトータル量となるからであ
る。
In FIG. 3, within one cell (for 36 gates)
Then, the magnitude of the current source I is fixed (for example, 19.7
[A. u. ], And the total current between the cells is weighted. In this example, the total weighting is 36 (constant). Here, [a. u. ] Means any unit (a
rbitrary unit). Here, the reason why it is set to 36 (constant) is that the total amount is obtained when all 36 squares (1 square and 36 gates) are uniform (1 square weight 1).

【0014】先ず、図4に示すように、総ゲートの1/
4に高電流セルが集中した場合について考える。この場
合には、斜線部の重みを3.1、その他の重みを0.3
とする。これにより、斜線部の電流値の重みは61.0
7〔a.u.〕(=19.7〔a.u.〕×3.1)、
その他の電流値の重みは5.91〔a.u.〕(=1
9.7〔a.u.〕×0.3)となる。
First, as shown in FIG.
Consider the case where the high current cells are concentrated on the area No. 4. In this case, the weight of the hatched portion is 3.1, and the other weights are 0.3.
And As a result, the weight of the current value in the hatched portion is 61.0.
7 [a. u. ] (= 19.7 [au] .times.3.1),
The weight of the other current values is 5.91 [a. u. ] (= 1
9.7 [a. u. ] × 0.3).

【0015】高電流セルがC辺とD辺とが交わる角に集
中した場合は(A)、各辺A〜Dの電流分布は図5に示
すようになる。このとき、A辺の最大電流は6.120
〔a.u.〕、B辺の最大電流は6.511〔a.
u.〕、C辺の最大電流は2.277×10〔a.
u.〕、D辺の最大電流は2.362×10〔a.
u.〕となる。
When the high current cells are concentrated at the corner where the side C and the side D intersect (A), the current distribution on each side A to D is as shown in FIG. At this time, the maximum current on the side A is 6.120.
[A. u. ], The maximum current on the side B is 6.511 [a.
u. ], The maximum current on the side C is 2.277 × 10 [a.
u. ], The maximum current on the side D is 2.362 × 10 [a.
u. ].

【0016】高電流セルがチップの略中央に集中した場
合は(B)、各辺A〜Dの電流分布は図6に示すように
なる。このとき、A辺の最大電流は1.023×10
〔a.u.〕、B辺の最大電流は1.088×10
〔a.u.〕、C辺の最大電流は1.559×10
〔a.u.〕、D辺の最大電流は1.641×10
〔a.u.〕となる。
When the high current cells are concentrated substantially at the center of the chip (B), the current distribution on each side A to D is as shown in FIG. At this time, the maximum current on the side A is 1.023 × 10
[A. u. ], The maximum current on the side B is 1.088 × 10
[A. u. ], The maximum current on the C side is 1.559 × 10
[A. u. ], The maximum current on the D side is 1.641 × 10
[A. u. ].

【0017】高電流セルがC辺の略中央に集中した場合
は(C)、各辺A〜Dの電流分布は図7に示すようにな
る。このとき、A辺の最大電流は6.964〔a.
u.〕、B辺の最大電流は9.282〔a.u.〕、C
辺の最大電流は2.516×10〔a.u.〕、D辺の
最大電流は1.418×10〔a.u.〕となる。
When the high current cells are concentrated substantially at the center of the side C (C), the current distribution on each side A to D is as shown in FIG. At this time, the maximum current on the side A is 6.964 [a.
u. ], The maximum current on the side B is 9.282 [a. u. ], C
The maximum current on the side is 2.516 × 10 [a. u. ], The maximum current on the D side is 1.418 × 10 [a. u. ].

【0018】次に、図8に示すように、総ゲートの1/
9に高電流セルが集中した場合(高電流の領域が図4の
場合よりもさらに集中した場合)について考える。この
場合には、斜線部の重みを6.6、その他の重みを0.
3とする。これにより、斜線部の電流値の重みは13
0.02〔a.u.〕(=19.7〔a.u.〕×6.
6)、その他の電流値の重みは5.91〔a.u.〕
(=19.7〔a.u.〕×0.3)となる。
Next, as shown in FIG.
Consider a case where high-current cells are concentrated at 9 (high-current regions are further concentrated than in FIG. 4). In this case, the weight of the hatched portion is 6.6, and the other weights are 0.
3 is assumed. As a result, the weight of the current value in the hatched portion is 13
0.02 [a. u. ] (= 19.7 [au] .times.6.
6), the weight of the other current values is 5.91 [a. u. ]
(= 19.7 [au] .times.0.3).

【0019】高電流セルがC辺とD辺とが交わる角に集
中した場合は(A)、各辺A〜Dの電流分布は図9に示
すようになる。このとき、A辺の最大電流は4.741
〔a.u.〕、B辺の最大電流は5.001〔a.
u.〕、C辺の最大電流は3.152×10〔a.
u.〕、D辺の最大電流は3.276×10〔a.
u.〕となる。
When the high current cells are concentrated at the corner where the C side and the D side intersect (A), the current distribution on each side A to D is as shown in FIG. At this time, the maximum current on the side A is 4.741.
[A. u. ], The maximum current on the side B is 5.001 [a.
u. ], The maximum current on the side C is 3.152 × 10 [a.
u. ], The maximum current on the D side is 3.276 × 10 [a.
u. ].

【0020】高電流セルがC辺の中央側に移動した場合
は(B)、各辺A〜Dの電流分布は図10に示すように
なる。このとき、A辺の最大電流は5.548〔a.
u.〕、B辺の最大電流は6.693〔a.u.〕、C
辺の最大電流は3.656×10〔a.u.〕、D辺の
最大電流は1.589×10〔a.u.〕となる。
When the high current cell moves to the center of the side C (B), the current distribution on each side A to D is as shown in FIG. At this time, the maximum current on the side A is 5.548 [a.
u. ], The maximum current on the side B is 6.693 [a. u. ], C
The maximum current on the side is 3.656 × 10 [a. u. ], The maximum current on the D side is 1.589 × 10 [a. u. ].

【0021】高電流セルがC辺の中央に集中した場合は
(C)、各辺A〜Dの電流分布は図11に示すようにな
る。このとき、A辺の最大電流は5.819〔a.
u.〕、B辺の最大電流は9.541〔a.u.〕、C
辺の最大電流は3.742×10〔a.u.〕、D辺の
最大電流は9.541〔a.u.〕となる。
When the high current cells are concentrated at the center of the side C (C), the current distribution on each side A to D is as shown in FIG. At this time, the maximum current on the side A is 5.819 [a.
u. ], The maximum current on the side B is 9.541 [a. u. ], C
The maximum current on the side is 3.742 × 10 [a. u. ], The maximum current on the D side is 9.541 [a. u. ].

【0022】なお、総ゲート全てが電流均一(重み1)
の場合には、A辺およびC辺の最大電流は1.142×
10〔a.u.〕、その電流密度は2.284〔a.
u.〕、B辺およびD辺の最大電流は1.185×10
〔a.u.〕となる。
Note that all the gates are all current uniform (weight 1).
In the case of, the maximum current on the sides A and C is 1.142 ×
10 [a. u. ], And its current density is 2.284 [a.
u. ], The maximum current of the side B and the side D is 1.185 × 10
[A. u. ].

【0023】図12は、以上の結果を定性的に示した模
式図である。なお、同図において、“⇒”は大きな電流
を表し、“→”は他の部分よりも大きいが、“⇒”より
は小さい電流を表している。図12(A)は、図8
(A)の場合のように高電流セルをチップの角に集中さ
せた場合(a)と、図8(C)の場合のようにチップの
1辺の中央に集中させた場合(b)をそれぞれ示してい
る。
FIG. 12 is a schematic diagram qualitatively showing the above results. In the same figure, “⇒” represents a large current, and “→” represents a current larger than other parts but smaller than “⇒”. FIG.
The case where the high current cells are concentrated at the corners of the chip as in the case of FIG. 8A and the case where the cells are concentrated at the center of one side of the chip as in the case of FIG. Each is shown.

【0024】チップの角に集中させた場合(a)には、
主に2辺の主電源ラインから大電流(⇒)を供給できる
ことになる。これに対し、1辺の中央に集中させた場合
(b)には、主に1辺の主電源ラインからしか大電流
(⇒)を供給できないため、その値も大きくなる。
When the chip is concentrated at the corner of the chip (a),
A large current (⇒) can be supplied mainly from two main power supply lines. On the other hand, when the current is concentrated at the center of one side (b), a large current (⇒) can be mainly supplied only from the main power supply line of one side, so that the value becomes large.

【0025】図12(B)は、図4(A)の場合のよう
に高電流セルをチップの角に集中させた場合(a)と、
図4(B)の場合のようにチップの略中央に集中させた
場合(b)をそれぞれ示している。チップの略中央に集
中させた場合(b)の方が、チップの角に集中させた場
合(a)よりも、電流供給のパスが増えるため、各VDD
電源ラインを流れる電流が軽減される。
FIG. 12B shows the case where the high current cells are concentrated at the corners of the chip as in the case of FIG.
FIG. 4B shows a case where the chip is concentrated substantially at the center of the chip as in the case of FIG. Since the current supply path increases in the case (b) concentrated at the approximate center of the chip as compared with the case (a) concentrated in the corner of the chip, each V DD
The current flowing through the power supply line is reduced.

【0026】図12(C)は、図4(A)の場合のよう
に高電流セルの集中度が小さい場合(a)と、図8
(A)の場合のように集中度が大きい場合(b)をそれ
ぞれ示している。集中度が大の場合(b)の方が電流供
給のパスが減るため、各VDD電源ラインを流れる電流が
増加する。
FIG. 12C shows the case where the concentration of the high current cells is small (a) as in the case of FIG.
(B) shows a case where the degree of concentration is large as in (A). When the concentration is high, the current supply path decreases in the case (b), and the current flowing through each VDD power supply line increases.

【0027】以上から明かなように、高電流セルが一辺
の中央に集中する場合の電流密度の大きさをi1,角に
集中する場合の電流密度の大きさをi2,チップの中央
部に集中する場合の電流密度の大きさをi3とすると、
1>i2>i3となり、高消費電力の回路ブロックは、
チップの端部よりもチップの中央部に配置した方が良い
ことがわかる。また、一辺に集中する場合でも、その辺
の端部よりも中央部にいく程電流密度が大きくなる。
As is clear from the above, the magnitude of the current density when the high current cells are concentrated at the center of one side is i 1 , the magnitude of the current density when the high current cells are concentrated at the corner is i 2 , and the center of the chip is the magnitude of the current density in the case of centralized when i 3, the
i 1 > i 2 > i 3 and the high power consumption circuit block
It can be seen that it is better to arrange at the center of the chip than at the end of the chip. In addition, even when the current density is concentrated on one side, the current density becomes higher toward the center than the end of the side.

【0028】すなわち、高消費電力の回路ブロック13
は、図13において、チップ10の中央部から矢印方向
にいくにしたがって電流密度が増えることになる。ま
た、高消費電力の回路ブロック13は、分散させて配置
した方が良い。分散させた場合の極限、即ちゲート全て
が均一の場合が最もエレクトロ・マイグレーション(E
M)に対して良い。
That is, the high power consumption circuit block 13
In FIG. 13, the current density increases in the direction of the arrow from the center of the chip 10. Further, it is better to dispose the circuit blocks 13 with high power consumption in a distributed manner. Electro-migration (E) is the most extreme when dispersed, that is, when all gates are uniform.
M) is good.

【0029】以上のシミュレーション結果に基づき、本
実施例では、チップ上に形成されたゲートアレーの基本
セルを用いて回路ブロックを構成する場合において、そ
の回路ブロックの配置に際し、1層目のアルミ配線と2
層目のアルミ配線の単位長当りの抵抗値がほぼ等しいと
き、高消費電力の回路ブロック13については、図14
に示すように、チップ10の中央部に配置するようにす
る。
Based on the above simulation results, in the present embodiment, when a circuit block is formed using basic cells of a gate array formed on a chip, the first layer of aluminum wiring is arranged when the circuit block is arranged. And 2
When the resistance value per unit length of the aluminum wiring of the layer is substantially equal, the circuit block 13 of high power consumption
As shown in the figure, the chip 10 is arranged at the center.

【0030】このように、高消費電力の回路ブロック1
3をチップ10の中央部に配置することにより、当該回
路ブロック13へはチップ10の4辺の主電源ラインか
ら電流を供給できることになるため、電流供給のパスが
最大となる。これにより、VDD/VSSの各電源ラインを
流れる電流を最大限に軽減できることになるため、エレ
クトロ・マイグレーション基準を十分に満足できる。
As described above, the high power consumption circuit block 1
By arranging 3 at the center of the chip 10, current can be supplied to the circuit block 13 from the main power supply lines on the four sides of the chip 10, so that the current supply path is maximized. As a result, the current flowing through each power supply line of V DD / V SS can be reduced to the maximum, and the electro-migration standard can be sufficiently satisfied.

【0031】配線レイアウト等の関係で、高消費電力の
回路ブロックをチップの中央部に配置できない場合に
は、図14に破線で示すように、チップの対角線上若し
くはその近傍に配置するようにする。このように、高消
費電力の回路ブロックをチップの対角線上若しくはその
近傍に配置することにより、当該ブロックへは少なくと
も2辺から電流を供給でき、1辺から供給する場合より
も電流供給のパスが増える。したがって、VDD/VSS
各電源ラインを流れる電流を軽減できる。
If a circuit block with high power consumption cannot be arranged at the center of the chip due to the wiring layout or the like, the circuit block is arranged on the diagonal line of the chip or in the vicinity thereof as shown by a broken line in FIG. . In this way, by arranging the high power consumption circuit block on or near the diagonal line of the chip, the current can be supplied to the block from at least two sides, and the current supply path is smaller than when supplying from one side. Increase. Therefore, the current flowing through each power supply line of V DD / V SS can be reduced.

【0032】特に、チップの対角線上若しくはその近傍
でも、図14において、矢印方向に行く程、即ちチップ
の中央に行く程VDD/VSSの各電源ラインの電流密度は
小さくなり、エレクトロ・マイグレーション基準を満足
できる度合いが高くなる。また、高消費電力の回路ブロ
ックが複数個ある場合には、複数個の回路ブロックのう
ち、消費電力の一番大きい回路ブロックをチップの中央
部に配置し、残りの回路ブロックについては分散させて
チップの対角線上若しくはその近傍に配置するようにす
る。
In particular, even on the diagonal line of the chip or in the vicinity thereof, as shown in FIG. 14, the current density of each power supply line of V DD / V SS becomes smaller in the direction of the arrow, that is, in the center of the chip. The degree to which the standard can be satisfied is increased. When there are a plurality of circuit blocks with high power consumption, the circuit block having the largest power consumption among the plurality of circuit blocks is arranged at the center of the chip, and the remaining circuit blocks are dispersed. It is arranged on the diagonal line of the chip or in the vicinity thereof.

【0033】例えば、図15(A)に示すように、回路
ブロックが5個の場合には、消費電力の一番大きい回路
ブロックをチップの中央部に配置し、残りの4個の回路
ブロックについては均一に分散させて配置する。また、
回路ブロックが3個の場合には、図15(B)に示すよ
うに、消費電力の一番大きい回路ブロックをチップの中
央部に配置し、残りの2個の回路ブロックについては例
えば中央の回路ブロックを挟んで均等の間隔をもって配
置する。ただし、この場合、残りの2個の回路ブロック
については、必ずしも中央の回路ブロックを挟んで配置
する必要はなく、同図に破線で示すように、中央の回路
ブロックから均等の間隔を持って配置すれば良い。
For example, as shown in FIG. 15A, when there are five circuit blocks, the circuit block having the largest power consumption is arranged at the center of the chip, and the remaining four circuit blocks are arranged. Are uniformly dispersed. Also,
When there are three circuit blocks, as shown in FIG. 15B, the circuit block having the largest power consumption is arranged at the center of the chip, and the remaining two circuit blocks are arranged at the central circuit, for example. Arrange them at equal intervals across the block. However, in this case, it is not always necessary to arrange the remaining two circuit blocks with the central circuit block interposed therebetween, and as shown by a broken line in FIG. Just do it.

【0034】このように、消費電力の異なる複数個の回
路ブロックが設けられている場合には、消費電力の一番
大きい回路ブロックをチップのほぼ中央部に配置し、残
りの回路ブロックをチップの対角線上若しくはその近傍
に分散させて配置することにより、消費電力が最大の回
路ブロックには4辺の主電源ラインからほぼ均等な電流
を供給でき、他の回路ブロックには少なくとも2辺の主
電源ラインからほぼ均等な電流を供給できる。
As described above, when a plurality of circuit blocks having different power consumptions are provided, the circuit block having the largest power consumption is arranged substantially at the center of the chip, and the remaining circuit blocks are arranged on the chip. By arranging them on a diagonal line or in the vicinity of the diagonal lines, it is possible to supply a substantially uniform current from the four main power supply lines to the circuit block having the largest power consumption, and to supply at least two main power supply lines to the other circuit blocks. A substantially uniform current can be supplied from the line.

【0035】上述したように、1層目の電源ラインと2
層目の電源ラインの単位長当りの抵抗値がほぼ等しい場
合には、回路ブロックの配置に際しての最良の位置は、
チップのほぼ中央部となる。このチップ中央部に回路ブ
ロックを配置することにより、図16において、チップ
の左右の辺からチップ中央部(図の×印)までの1層目
の配線抵抗をR1、チップの上下の辺からチップ中央部
までの2層目の配線抵抗をR2とすると、R1=R2と
なるので、チップの中央部に配された回路ブロックには
4辺の主電源ラインからほぼ均等な電流を供給できるこ
とになる。
As described above, the first-layer power supply line
If the resistance value per unit length of the power supply line of the layer is almost equal, the best position for arranging the circuit block is
It is almost in the center of the chip. By arranging the circuit blocks in the center of the chip, the wiring resistance of the first layer from the left and right sides of the chip to the center of the chip (indicated by X in FIG. 16) is R1, and the chip resistance is from the upper and lower sides of the chip. If the wiring resistance of the second layer up to the center is R2, then R1 = R2, so that a substantially uniform current can be supplied from the four main power supply lines to the circuit block arranged in the center of the chip. .

【0036】これにより、チップ中央部に配された回路
ブロックへの電流供給のパスが最大となる。その結果、
チップ中央部に配された回路ブロックに電流を供給する
ためのメッシュ状の各電源ラインに流れる電流を最大限
に軽減できるので、エレクトロ・マイグレーション基準
を十分に満足できることになる。
This maximizes the path of current supply to the circuit block arranged in the center of the chip. as a result,
Since the current flowing through each of the mesh-shaped power supply lines for supplying the current to the circuit block disposed in the center of the chip can be reduced to the maximum, the electro-migration standard can be sufficiently satisfied.

【0037】次に、1層目の電源ラインと2層目の電源
ラインの単位長当りの抵抗値が異なる場合について説明
する。先ず、1層目の電源ラインと2層目の電源ライン
の単位長当りの抵抗値の比が2:1の場合について考え
る。この場合には、回路ブロックを配置する最良の位置
は、図17に×印で示す位置、即ちチップ中央とチップ
の右辺の中間近傍の位置および×印と対称な位置の2箇
所となる。
Next, a case where the resistance value per unit length of the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer are different will be described. First, consider a case where the ratio of the resistance value per unit length between the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer is 2: 1. In this case, the best positions for arranging the circuit blocks are the positions indicated by the crosses in FIG. 17, that is, the positions near the center between the chip center and the right side of the chip and the positions symmetrical to the crosses.

【0038】図17の×印で示す位置に配置された回路
ブロックに対しては、チップ左辺から×印までの1層目
の配線抵抗をR11、チップ右辺から×印までの1層目
の配線抵抗をR1、チップの上下の辺から×印までの2
層目の配線抵抗をR2とすると、R1=R2<R11と
なるので、×印の位置に配された回路ブロックにはチッ
プの3辺の主電源ラインからほぼ均等な電流を供給でき
る。
For the circuit block arranged at the position indicated by the mark x in FIG. 17, the resistance of the first layer from the left side of the chip to the mark x is R11, and the wiring resistance of the first layer from the right side of the chip to the mark x is set. The resistance is R1, 2 from the upper and lower sides of the chip to the X mark.
Assuming that the wiring resistance of the layer is R2, R1 = R2 <R11, so that a substantially uniform current can be supplied from the main power supply lines on the three sides of the chip to the circuit blocks arranged at the positions indicated by the crosses.

【0039】次に、1層目の電源ラインと2層目の電源
ラインの単位長当りの抵抗値の比が3:1の場合につい
て考える。この場合には、回路ブロックを配置する最良
の位置は、図18に×印で示す位置、即ちチップ中央と
チップの右辺の距離の1/3の距離だけ右辺よりも内側
に入った位置および×印と対称な位置の2箇所となる。
Next, consider a case where the ratio of the resistance value per unit length between the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer is 3: 1. In this case, the best position for arranging the circuit blocks is the position indicated by the mark x in FIG. 18, that is, the position inside the right side of the chip by a distance of 1/3 of the distance between the center of the chip and the right side of the chip, and There are two locations symmetrical to the mark.

【0040】図18の×印で示す位置に配置された回路
ブロックに対しては、上記の場合と同様に、チップ左辺
から×印までの1層目の配線抵抗をR11、チップ右辺
から×印までの1層目の配線抵抗をR1、チップの上下
の辺から×印までの2層目の配線抵抗をR2とすると、
R1=R2<R11となるので、×印の位置に配された
回路ブロックにはチップの3辺の主電源ラインからほぼ
均等な電流を供給できる。
As for the circuit blocks arranged at the positions indicated by the crosses in FIG. 18, the wiring resistance of the first layer from the left side of the chip to the crosses is R11, and the cross resistance from the right side of the chip is the same as in the above case. Assuming that the wiring resistance of the first layer up to R1 is R1, and the wiring resistance of the second layer from the upper and lower sides of the chip to the mark x is R2,
Since R1 = R2 <R11, a substantially uniform current can be supplied to the circuit blocks arranged at the positions indicated by the crosses from the main power supply lines on the three sides of the chip.

【0041】このように、1層目の電源ラインと2層目
の電源ラインの単位長当りの抵抗値が異なる場合には、
回路ブロックを配置する最良の位置は2箇所となり、そ
の位置に配置された回路ブロックに対しては、チップの
3辺の主電源ラインからほぼ均等な電流を供給できるこ
とになる。ただし、図19の特性図から明らかなよう
に、1層目の電源ラインと2層目の電源ラインの単位長
当りの抵抗値が異なる場合には、メインの電流供給パス
が1つ少ない分だけ、1つの電流供給パスにかかる負担
が大きくなるため、電源ラインに流れる最大電流が大き
くなる。
As described above, when the resistance value per unit length of the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer are different,
The best positions for arranging the circuit blocks are two places, and it is possible to supply substantially uniform current to the circuit blocks arranged at those positions from the main power supply lines on the three sides of the chip. However, as is clear from the characteristic diagram of FIG. 19, when the resistance value per unit length of the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer are different, the number of main current supply paths is reduced by one. First, since the load on one current supply path increases, the maximum current flowing through the power supply line increases.

【0042】このように、チップの3辺の主電源ライン
からほぼ均等な電流を供給できる回路ブロックの配置
は、1層目の電源ラインと2層目の電源ラインの単位長
当りの抵抗値がほぼ同じ場合であっても実現できる。こ
の場合は、図20(A)に示すように、抵抗比が2:1
の場合に最良位置が同図(B)に示すように2箇所であ
るのに対し、電源ラインに流れる最大電流は同じになる
位置が4箇所となる。したがって、設計のし易さをも考
慮すると、1層目の電源ラインと2層目の電源ラインの
単位長当りの抵抗値がほぼ同じ場合の方が望ましい。
As described above, the arrangement of the circuit blocks capable of supplying a substantially uniform current from the main power supply lines on the three sides of the chip is such that the resistance value per unit length of the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer is small. It can be realized even in almost the same case. In this case, the resistance ratio is 2: 1 as shown in FIG.
In the case of (1), the best positions are two as shown in FIG. 7B, whereas the positions where the maximum current flowing through the power supply line is the same are four. Therefore, considering the ease of design, it is more desirable that the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer have substantially the same resistance value per unit length.

【0043】なお、1層目の電源ラインと2層目の電源
ラインの抵抗比の設定は、各層の配線材料を変えるなど
によって容易に実現できる。また、上記実施例では、電
源ラインが2層構造の場合について説明したが、例えば
バイパス配線を3層目に配した3層構造などにも適用し
得るものであり、この場合には、1層目と3層目の各配
線抵抗の合成抵抗を1層目の配線抵抗として扱えば良
い。
The setting of the resistance ratio between the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer can be easily realized by changing the wiring material of each layer. In the above embodiment, the case where the power supply line has a two-layer structure has been described. However, the present invention can be applied to, for example, a three-layer structure in which a bypass wiring is arranged in a third layer. The combined resistance of the wiring resistances of the first and third layers may be treated as the wiring resistance of the first layer.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば
1層目の電源ラインと2層目の電源ラインの単位長当り
の抵抗値の比を所定の抵抗比に設定し、この抵抗比に基
づいて回路ブロックのチップ上の配置を決定するように
したことにより、チップ上において、回路ブロックに対
して少なくとも2辺の主電源ラインからほぼ均等な電流
を供給できる位置を決定できるので、メッシュ状の各電
源ラインに流れる電流を軽減でき、エレクトロ・マイグ
レーション基準を満足できる回路ブロックの配置を実現
できることになる。
As described above , according to the present invention ,
The ratio of the resistance value per unit length between the power supply line of the first layer and the power supply line of the second layer is set to a predetermined resistance ratio, and the arrangement of the circuit blocks on the chip is determined based on this resistance ratio. This makes it possible to determine a position on the chip where substantially equal current can be supplied from the main power supply lines on at least two sides to the circuit block, so that the current flowing through each of the mesh-like power supply lines can be reduced, and the electromigration standard can be reduced. Can be realized.

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

【図1】本発明による回路ブロックの配置方法の手順を
示すフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a method of arranging circuit blocks according to the present invention.

【図2】2層構造の電源ラインの配線を示すパターン図
である。
FIG. 2 is a pattern diagram showing wiring of a power supply line having a two-layer structure.

【図3】チップ上を36分割した状態および各マス内の
等価回路を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a state in which a chip is divided into 36 and an equivalent circuit in each cell.

【図4】総ゲートの1/4に高電流セルが集中した場合
の各状態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing each state when high current cells are concentrated on a quarter of the total gate;

【図5】高電流セルがチップの角に集中した場合の特性
図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram when a high current cell is concentrated at a corner of a chip.

【図6】高電流セルがチップの略中央に集中した場合の
特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram when a high current cell is concentrated substantially at the center of a chip.

【図7】高電流セルがチップの一辺の略中央に集中した
場合の特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram when a high current cell is concentrated substantially at the center of one side of a chip.

【図8】総ゲートの1/9に高電流セルが集中した場合
の各状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing each state when high current cells are concentrated on 1/9 of the total gate.

【図9】高電流セルがチップの角に集中した場合の特性
図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram when a high current cell is concentrated at a corner of a chip.

【図10】高電流セルがチップの一辺の中央側に移動し
た場合の特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram when the high current cell moves to the center of one side of the chip.

【図11】高電流セルがチップの一辺の中央に集中した
場合の特性図である。
FIG. 11 is a characteristic diagram when a high current cell is concentrated at the center of one side of a chip.

【図12】シミュレーション結果を定性的に示した模式
図である。
FIG. 12 is a schematic diagram qualitatively showing a simulation result.

【図13】回路ブロックのチップ上の位置と電流密度の
増加との関連を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a relationship between a position of a circuit block on a chip and an increase in current density.

【図14】抵抗比が1:1の場合における回路ブロック
のチップ上の最良位置を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the best position of a circuit block on a chip when the resistance ratio is 1: 1.

【図15】複数個の回路ブロックが存在する場合の好ま
しい位置を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a preferred position when a plurality of circuit blocks exist.

【図16】抵抗比が1:1の場合の最良位置の根拠を説
明するための図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining the grounds of the best position when the resistance ratio is 1: 1.

【図17】抵抗比が2:1の場合の最良位置の根拠を説
明するための図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining the grounds of the best position when the resistance ratio is 2: 1.

【図18】抵抗比が3:1の場合の最良位置の根拠を説
明するための図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining the grounds of the best position when the resistance ratio is 3: 1.

【図19】回路ブロックのチップ上の各位置における抵
抗比と最大電流値との関係を示す特性図である。
FIG. 19 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a resistance ratio and a maximum current value at each position on a chip of a circuit block.

【図20】抵抗比が1:1の場合(A)と2:1の場合
(B)における回路ブロックの位置関係を示す図であ
る。
FIG. 20 is a diagram showing a positional relationship between circuit blocks when the resistance ratio is 1: 1 (A) and when the resistance ratio is 2: 1 (B).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…チップ、11…VDD主電源ライン、12… SS
電源ライン、13…回路ブロック
10 ... chip, 11 ... V DD mains supply line, 12 ... V SS main power supply line, 13 ... circuit block

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 チップ上に形成されたゲートアレーの基
本セルを用いて構成された少なくとも1つの回路ブロッ
クを有し、この回路ブロックに対して少なくとも2層構
造にてメッシュ状に配された電源ラインを通してチップ
の周縁部に配された主電源ラインから電流を供給する半
導体集積回路において、 1層目の電源ラインと2層目の電源ラインの単位長当り
の抵抗値の比を所定の抵抗比に設定し、 前記所定の抵抗比に基づいて前記少なくとも1つの回路
ブロックのチップ上の配置を決定することを特徴とする
回路ブロックの配置方法。
1. A power supply having at least one circuit block formed by using a basic cell of a gate array formed on a chip, and having at least a two-layer structure with respect to this circuit block in a mesh form. In a semiconductor integrated circuit for supplying current from a main power supply line arranged on a peripheral portion of a chip through a line, a ratio of a resistance value per unit length between a first-layer power line and a second-layer power line is determined by a predetermined resistance ratio. And arranging the at least one circuit block on a chip based on the predetermined resistance ratio.
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