JP3541782B2 - 半導体集積回路の設計方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、スタンダードセルのような半導体集積回路の設計方法である。
【0002】
【背景技術】
近年、半導体集積回路の自動設計技術が進歩し、例えば、スタンダードセルのようなセミカスタムには、自動設計が広く用いられている。自動設計の中に、電源配線の自動配線がある。これにより、電源配線の配線に要する手間を少なくすることができる。
【0003】
しかし、自動配線であっても、設計者の手作業が必要な場合がある。つまり、自動配線後、例えば、VDD電源配線とVSS電源配線とが重なった場合、この部分について、設計者が手作業で修正する。これは、電源配線を配線するのに要する時間を増加させる原因となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電源配線を自動配線するとき、設計者の手作業を軽減、または、なくすことが可能な半導体集積回路の設計方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回路ブロックを含む半導体集積回路の設計方法であって、
前記半導体集積回路の対向二辺に沿ってそれぞれ複数のI/Oポートを配置する工程と、
前記対向二辺間に前記回路ブロックを配置する工程と、
前記回路ブロックに給電する回路ブロック用環状電源配線を配線する工程と、前記回路ブロック用電源配線の配線工程後、自動配線により前記対向二辺と直交する方向に配線され、対向するI/Oポート同士を直接接続する第1の電源配線を、前記回路ブロック用環状電源配線の位置を除いて、選択する工程と、
前記回路ブロック用電源配線の配線工程後、自動配線により前記対向二辺と直交する方向に配線され、前記I/Oポートと前記回路ブロック用環状電源配線とを直接接続する第2の電源配線を選択する工程と、
を備える、ことを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、先に回路ブロック用電源配線の位置が決定しているので、I/Oポートと接続される第1方向電源配線を、回路ブロック用電源配線の位置を考慮して、選択することができる。このため、第1方向電源配線を自動配線するとき、設計者の手作業を軽減、または、なくすことが可能となる。なお、I/Oポートの配置工程、回路ブロックの配置工程、回路ブロック用電源配線の配線工程は、どれが先でもよいし、同時でもよい。
【0012】
本発明には、次の態様がある。前記第1の電源配線の選択工程は、前記回路ブロック用電源配線と重なる位置にあるものを避けるように選択する。この態様の意味を説明する。第1方向を例えば、y軸方向とする。第1方向電源配線のx軸の座標値が、回路ブロック用環状電源配線の第1辺のx軸の座標値と等しい場合、これらは、同じ層にあるので、第1の電源配線は、回路ブロック用環状電源配線の第1辺と重なる位置にある。このため、例えば、回路ブロック用環状電源配線がVDD電源配線で、第1の電源配線がVSS電源配線の場合、第1の電源配線を引くことができない。このような場合、この第1の電源配線の非選択を決定するのである。そして、これには、次の態様がある。前記回路ブロック用環状電源配線はVDD電源配線、前記第1の電源配線はVSS電源配線であり、または、前記回路ブロック用環状電源配線はVSS電源配線、前記第1の電源配線はVDD電源配線である。
【0014】
前記回路ブロック用環状電源配線とは、電源配線の一方端部と他方端部とが接続されたものである。環状電源配線の形状としては、例えば、円形の枠状、四角形の枠状がある。
【0015】
本発明には、次の態様がある。前記回路ブロックは、ROM、RAM、アナログ回路、制御回路およびインターフェース回路のうち少なくともいずれか一つを含む。
【0016】
本発明には、次の態様がある。前記半導体集積回路は、スタンダードセル、ゲートアレイおよびエンベディドアレイのうち少なくともいずれか一つを含む。
【0017】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態について、図面を用いて説明する。図4は、第1実施形態に係る半導体集積回路1の平面図である。この図は、回路ブロック11とy方向VDD電源配線21との配置関係を示している。なお、y方向VDD電源配線21は、VDD電源配線21とあらわす場合もある。
【0018】
回路ブロック11は、例えば、ROM、RAM、アナログ回路、制御回路、インターフェース回路と、このような回路に給電する回路ブロック用VDD電源配線13、回路ブロック用VSS電源配線15と、を備える。回路ブロック11の形状は任意であり、本実施形態では四角形をしている。なお、回路ブロック用VDD電源配線13は、VDD電源配線13とあわわす場合もある。また、回路ブロック用VSS電源配線15は、VSS電源配線15とあらわす場合もある。
【0019】
VDD電源配線13は、回路ブロック11内であって、回路ブロック11内の回路(つまり、ROM、RAM、アナログ回路等)を囲むように配置されている。VSS電源配線15は、回路ブロック11内であって、回路ブロック11内の回路およびVDD電源配線13を囲むように配置されている。
【0020】
VDD電源配線13およびVSS電源配線15は、環状電源配線をしている。環状電源配線は、一方の端部と他方の端部とが接続された電源配線である。回路ブロック11内の回路中の電源配線は、どこに位置するか分からないので、環状電源配線を、この回路の外側に配置している。これにより、回路中の電源配線がどの位置にきても、回路中の電源配線と環状電源配線とを接続することができる。なお、環状電源配線の形状は任意であり、本実施形態では四角形の枠状をしている。また、VSS電源配線15は、VDD電源配線13の外側に配置されているが、VDD電源配線13が、VSS電源配線15の外側に配置されてもよい。また、VDD電源配線13、VSS電源配線15は環状電源配線であるが、ストライプ状の電源配線でもよいし、x方向に延びる辺とy方向に延びる辺とから構成される電源配線でもよい。
【0021】
ここで、VDD電源配線13、VSS電源配線15の構造を詳しく説明する。VDD電源配線13は、図中のy方向に延びている辺13aと、辺13aと接続され、図中のx方向に延びている辺13bと、辺13bと接続され、図中のy方向に延びている辺13cと、辺13cおよび辺13aと接続され、図中のx方向に延びている辺13dと、を備える。VSS電源配線15もVDD電源配線13と同様の構造をし、図中のy方向に延びている辺15aと、辺15aと接続され、図中のx方向に延びている辺15bと、辺15bと接続され、図中のy方向に延びている辺15cと、辺15cおよび辺15aと接続され、図中のx方向に延びている辺15dと、を備える。
【0022】
y方向VDD電源配線21は、y方向に直線状に延びる、複数のVDD電源配線であり、図には、y方向VDD電源配線21A、21B、21Cがあらわれている。これらは、第1方向電源配線の一例である。
【0023】
y方向VDD電源配線21A、21Bは、回路ブロック用VDD電源配線13と接続されている。これにより、回路ブロック用VDD電源配線13は、y方向VDD電源配線21A、21Bを介して、電源と接続される。一方、y方向VDD電源配線21Cは、回路ブロック11の近傍に配置され、他の回路ブロック等のVDD電源配線と接続されている。
【0024】
なお、y方向に延び、回路ブロック用VSS電源配線15と接続する、y方向VSS電源配線も存在するが、y方向VDD電源配線21A、21B、21Cと同様なので、説明を省略する。
【0025】
ところで、回路ブロック用VDD電源配線13、回路ブロック用VSS電源配線15、y方向VDD電源配線21A、21B、21Cにおいて、x方向に延びる電源配線とy方向に延びる電源配線とがある。x方向に延びる電源配線は、VDD電源配線13の辺13b、VDD電源配線13の辺13d、VSS電源配線15の辺15b、VSS電源配線15の辺15dである。一方、y方向に延びる電源配線は、VDD電源配線13の辺13a、VDD電源配線13の辺13c、VSS電源配線15の辺15a、VSS電源配線15の辺15c、VDD電源配線21A、21B、21Cである。
【0026】
x方向に延びる電源配線とy方向に延びる電源配線とは、層間絶縁膜を介して、一方が上層で他方が下層にある。従って、x方向に延びる電源配線とy方向に延びる電源配線とが接続される場合(例えば、回路ブロック用VDD電源配線13の辺13aと回路ブロック用VDD電源配線13の辺13bの場合や、回路ブロック用VDD電源配線13の辺13dとy方向VDD電源配線21A、21Bの場合)は、層間絶縁膜に形成されたスルーホール内の導電層により、これらの接続がなされる。
【0027】
次に、第1実施形態に係る半導体集積回路1の設計方法について、図1〜図4を用いて説明する。図1は、半導体集積回路1の設計方法のフローチャートである。図2および図3は、半導体集積回路1の各設計段階における集積回路設計領域の平面図である。第1実施形態は、自動配置配線のソフトウェアプログラムを用いて、半導体集積回路1ののレイアウトを設計する方法である。
【0028】
なお、本明細書において、自動配置配線とは、回路ブロック等のブロックおよび電源配線を含む配線を自動的に配置配線することである。自動配線とは、電源配線を含む配線を自動的に配線することである。自動配置とは、回路ブロック等のブロックを自動的に配置することである。
【0029】
まず、図2に示すように、回路ブロック11を自動配置配線プログラムにより配置する。(ステップ110)。
【0030】
次に、図3に示すように、回路ブロック用VDD電源配線13、回路ブロック用VSS電源配線15を、回路ブロック11内に配線する(ステップ120)。これらの配線は、手作業または自動配置配線プログラムによりなされる。回路ブロック用VDD電源配線13、回路ブロック用VSS電源配線15は、どちらが先に配線されてもよい。
【0031】
次に、図4に示すように、半導体集積回路1のチップサイズ、回路ブロック11の位置、他の回路ブロックの数、他の回路ブロックの位置等を考慮して、y方向VDD電源配線21の本数および位置を決定する(ステップ130)。このとき、回路ブロック11およびその近傍では、y方向VDD電源配線21A、21B、21Cの選択の決定がなされ、y方向VDD電源配線21Dの非選択の決定がなされる。 y方向VDD電源配線21A、21Bは、回路ブロック11上を延び、回路ブロック用VDD電源配線13の辺13dと接続される電源配線である。y方向VDD電源配線21Cは、回路ブロック11の近傍の領域上を延び、回路ブロック11以外の回路ブロック等のVDD電源配線と接続される電源配線である。
【0032】
y方向VDD電源配線21Dの非選択の決定がなされた理由は以下のとおりである。VDD電源配線21D、VSS電源配線15の辺15cは、共にy方向に延びているので、同じ層に位置する。そして、VDD電源配線21Dは、VSS電源配線15の辺15cとx軸座標値が同じである。このため、VDD電源配線21Dは、VSS電源配線15の辺15cと配線位置が重なる。VDD電源配線21Dは、VSS電源配線15の辺15cと接続させないで使用するので、VDD電源配線21Dを選択することができないのである。
【0033】
次に、y方向VDD電源配線21(y方向VDD電源配線21A、21B、21C)を自動配線する(ステップ140)。
【0034】
以上により、半導体集積回路1の設計が完了する。本実施形態の主要な効果を説明する。この効果は、次に説明する第2実施形態でも生じる。本実施形態では、y方向VDD電源配線21を自動配線した後における修正を軽減、または、なくすことが可能となる。この理由の説明の前に、自動配線した後における修正について説明する。自動配線後、例えば、y方向VDD電源配線21と回路ブロック用VSS電源配線15の辺15cとが重なった場合、この部分について、修正が必要となる。この修正は、まず、自動配置配線ツールが配線のジョギング等を用いて、y方向VDD電源配線21を論理的およびデザインルール的に問題がないように修正する。それでも、なお、問題がある場合、設計者が手作業により、y方向VDD電源配線21を修正する。
【0035】
本実施形態では、回路ブロック用VDD電源配線13および回路ブロック用VSS電源配線15を配線した後、これらの位置を考慮して、y方向VDD電源配線21を自動配線する。このため、上記重なりの可能性を少なく、または、なくすことができる。したがって、y方向VDD電源配線21を自動配線した後における修正を軽減、または、なくすことが可能となる。
【0036】
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態について、図面を用いて説明する。図9は、第2実施形態に係る半導体集積回路3の平面図である。半導体集積回路3については、図4に示す第1実施形態に係る半導体集積回路1との相違点を主に説明する。なお、半導体集積回路1の構成要素と同じものについては、同一符号を付している。
【0037】
半導体集積回路3は、多数のI/Oポート31と、回路ブロック11と、多数のランダムロジック回路ブロック41と、を含む。これらは、半導体集積回路3の集積回路設計領域10に形成される。集積回路設計領域10の形状は任意であり、本実施形態では四角形をしている。
【0038】
I/Oポート31は、集積回路設計領域10の縁部に配置されている。但し、I/Oポート31は、図中の上側および下側にあるI/Oポート31のみをあらわし、横側にあるI/Oポートの図示は省略する。I/Oポートとは、入力および出力ポートのうち、少なくともいずれかの機能を有するポートのことである。
【0039】
I/Oポート31は、I/Oポート用VSS電源配線33およびI/Oポート用VDD電源配線35を備える。I/Oポート用VSS電源配線33は、二本ある。一本は、図中、上側に配置されている全てのI/Oポート31を横切るように、配置されている。他の一本は、図中、下側に配置されている全てのI/Oポート31を横切るように、配置されている。また、I/Oポート用VDD電源配線35は、各I/Oポート31に配置されている。なお、I/Oポート用VSS電源配線33は、VSS電源配線33とあらわす場合もある。そして、I/Oポート用VDD電源配線35は、VDD電源配線35とあらわす場合もある。
【0040】
第1実施形態で説明した回路ブロック11が、集積回路設計領域10の隅に配置されている。回路ブロック11内には、回路ブロック用VDD電源配線13、回路ブロック用VSS電源配線15が配置されている。
【0041】
複数のランダムロジック回路ブロック41は、集積回路設計領域10であって、I/Oポート31、回路ブロック11が配置されている領域以外に配置されている。ランダムロジック回路ブロック41は、例えば、MSIセルである。ランダムロジック回路ブロック41の形状は任意であり、本実施形態では、長手方向がx方向である長方形をしている。
【0042】
複数のy方向VDD電源配線51、複数のy方向VSS電源配線61が、それぞれ、集積回路設計領域10上をy方向に、直線状に延びている。なお、y方向VDD電源配線51は、VDD電源配線51とあらわす場合もある。そして、y方向VSS電源配線61は、VSS電源配線61とあらわす場合もある。
【0043】
y方向VDD電源配線51のうち、y方向VDD電源配線51A、51Bは、回路ブロック用VDD電源配線13とI/Oポート用VDD電源配線35とを接続している。それ以外のy方向VDD電源配線51は、ランダムロジック回路ブロック41に給電している。一方、y方向VSS電源配線61のうち、y方向VSS電源配線61A、61B、61Cは、回路ブロック用VSS電源配線15と、図中上側にあるI/Oポート用VSS電源配線33と、を接続している。それ以外のy方向VSS電源配線61は、ランダムロジック回路ブロック41に給電している。
【0044】
次に、第2実施形態に係る半導体集積回路3の設計方法について、図5〜図9を用いて説明する。図5は、半導体集積回路3の設計方法のフローチャートである。図6〜図8は、半導体集積回路3の各設計段階における集積回路設計領域10の平面図である。第2実施形態は、スタンダードセルを自動配置配線により設計する方法である。つまり、自動配置配線のソフトウェアプログラムを用いて、スタンダードセルのレイアウトを設計する方法である。本実施形態では、I/Oポート31、回路ブロック11、ランダムロジック回路ブロック41は、予めセルライブラリに登録されている。
【0045】
まず、図6に示すように、多数のI/Oポート31が配置された集積回路設計領域10を準備する(ステップ210)。I/Oポート31は、自動配置配線プログラムにより配置される。I/Oポート31には、VSS電源配線33、VDD電源配線35が配置されている。
【0046】
次に、図7に示すように、回路ブロック11を、自動配置配線プログラムにより配置する(ステップ220)。次に、回路ブロック用VDD電源配線13、回路ブロック用VSS電源配線15を、回路ブロック11内に配線する(ステップ230)。これらの配線は、手作業または自動配置配線プログラムによりなされる。VDD電源配線13、VSS電源配線15は、どちらが先に配線されてもよい。次に、ランダムロジック回路ブロック41の位置を、自動配置配線プログラムにより決定する(ステップ240)。
【0047】
次に、図8に示すように、半導体集積回路3のチップサイズ、回路ブロック11の位置等を考慮して、y方向VDD電源配線51の本数および位置を決定する(ステップ250)。このとき、回路ブロック11上では、y方向VDD電源配線51A、51Bの選択の決定がなされ、y方向VDD電源配線51C、51Dの非選択の決定がなされる。この理由は第1実施形態で説明したとおりである。次に、y方向VDD電源配線51を自動配線する(ステップ260)。VDD電源配線51C、51Dは非選択なので、配線されない。スタンダードセルでは、すべてのI/Oポート31を使用しないので、VDD電源配線51C、51Dを非選択にしても問題はない。
【0048】
次に、図9に示すように、半導体集積回路3のチップサイズ、回路ブロック11の位置等を考慮して、y方向VSS電源配線61の本数および位置を決定する(ステップ270)。y方向VSS電源配線61には、配線の妨げとなる電源配線がないので、全てのy方向VSS電源配線61が選択される。次に、y方向VSS電源配線61を自動配線する(ステップ280)。以上により、半導体集積回路3の設計が完了する。本実施形態の効果を説明する。スタンダードセルでは、全てのI/Oポート31を使用しない。よって、回路ブロック11およびランダムロジック回路ブロック41を配置した後、y方向VDD電源配線51およびy方向VSS電源配線61について、好ましい位置にあるものを自動配線することができる。
【0049】
なお、第1および第2実施形態では、回路ブロック11は一つであるが、複数であっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る半導体集積回路1の設計方法のフローチャートである。
【図2】第1実施形態に係る半導体集積回路1の第1設計工程における集積回路設計領域の平面図である。
【図3】第1実施形態に係る半導体集積回路1の第2設計工程における集積回路設計領域の平面図である。
【図4】第1実施形態に係る半導体集積回路1の平面図である。
【図5】第2実施形態に係る半導体集積回路3の設計方法のフローチャートである。
【図6】第2実施形態に係る半導体集積回路3の第1設計工程における集積回路設計領域10の平面図である。
【図7】第2実施形態に係る半導体集積回路3の第2設計工程における集積回路設計領域10の平面図である。
【図8】第2実施形態に係る半導体集積回路3の第3設計工程における集積回路設計領域10の平面図である。
【図9】第2実施形態に係る半導体集積回路3の平面図である。
【符号の説明】
1、3 半導体集積回路
10 集積回路設計領域
11 回路ブロック
13 回路ブロック用VDD電源配線
13a〜13d 辺
15 回路ブロック用VSS電源配線
15a〜15d 辺
21 y方向VDD電源配線
21A〜21C y方向VDD電源配線
31 I/Oポート
33 I/Oポート用VSS電源配線
35 I/Oポート用VDD電源配線
41 ランダムロジック回路ブロック
51 y方向VDD電源配線
51A〜51D y方向VDD電源配線
61 y方向VSS電源配線
61A〜61C y方向VSS電源配線
Claims (4)
- 回路ブロックを含む半導体集積回路の設計方法であって、
前記半導体集積回路の対向二辺に沿ってそれぞれ複数のI/Oポートを配置する工程と、
前記対向二辺間に前記回路ブロックを配置する工程と、
前記回路ブロックに給電する回路ブロック用環状電源配線を配線する工程と、前記回路ブロック用電源配線の配線工程後、自動配線により前記対向二辺と直交する方向に配線され、対向するI/Oポート同士を直接接続する第1の電源配線を、前記回路ブロック用環状電源配線の位置を除いて、選択する工程と、
前記回路ブロック用電源配線の配線工程後、自動配線により前記対向二辺と直交する方向に配線され、前記I/Oポートと前記回路ブロック用環状電源配線とを直接接続する第2の電源配線を選択する工程と、
を備える、半導体集積回路の設計方法。 - 請求項1において、
前記回路ブロック用環状電源配線、前記第1及び第2の電源配線は、ともにVDD電源配線、または、ともにVSS電源配線である、半導体集積回路の設計方法。 - 請求項1または2において、
前記回路ブロックは、ROM、RAM、アナログ回路、制御回路およびインターフェース回路のうち少なくともいずれか一つを含む、半導体集積回路の設計方法。 - 請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記半導体集積回路は、スタンダードセル、ゲートアレイおよびエンベディドアレイのうち少なくともいずれか一つを含む、半導体集積回路の設計方法。
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