JP3599017B2 - Adjustment method of clock propagation delay time - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック配線構造およびクロック伝搬遅延時間の調整方法に関し、特に半導体集積回路のクロック配線構造およびこのクロック配線構造を用いたクロック伝搬遅延時間の調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、半導体集積回路はクロックに同期した同期式回路が主流になっている。しかし、近年の回路の高集積化高速化に伴い、クロック分配に関して問題点が指摘され、それらを解決するための様々な手法が提案されている。
【0003】
例えば、同期式回路におけるクロック信号は、その性質上、回路内のすべてのFF(フリップフロップ回路)等に同時に到達することが要求される。現実には、設計、製造、使用に関する様々な要因のために、クロックスキューと呼ばれる到達時刻のバラツキが生じる。クロックスキューは、クロックの高速化の妨げになるだけでなく、回路の誤動作の原因にもなる。
【0004】
クロックの高速化に伴い、クロックスキューの性能に与える影響が相対的に大きくなるため、クロックスキューはできるだけ小さくすることが必要である。クロックスキューを合わせるため、クロック分配元から供給先までの配線長を合わせたり、遅延素子としてバッファなどを挿入するということが行われている。しかし、配線長を合わせる方法では冗長なクロック配線が発生し、遅延素子を挿入する方法では、きめ細かな調整ができないといった問題点があった。
【0005】
例えば、特開平4−326411号公報のクロック分配回路では、このような問題点に関して、クロック配線の配線幅を変えて、配線容量と配線抵抗を調整することでクロックスキューを調整できるようにしている。図7に特開平4−326411におけるクロック分配回路の構成ブロック図を示す。クロック発生回路30に接続されたクロックドライバ41−1〜41−nには、出力側に配線幅の調整可能なクロック配線42−1〜42−nを有し、その先に回路ブロック50−1〜50−nが接続されている。そして、クロック配線42−1〜42−nの配線幅を調整し、各クロックドライバ41−1〜41−nと各回路ブロック50−1〜50−n間の伝搬遅延時間が等しくなるようにし、低クロックスキューを実現している。
【0006】
次に、特開平11−175183号公報の半導体集積回路におけるクロック分配回路では、図8のようにクロック配線21の両サイドにシールド配線20を設け、さらにクロック配線21を段階的に細くしてテーパリングをつけ、クロック配線21の各幅での配線容量C11、C12、C13を段階的に小さくしていくことができる。これにより、クロック分配回路のクロック配線容量のばらつきを吸収し、クロックスキューの調整を行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
特開平4−326411号公報のクロック分配回路では、クロック配線の周囲にシールド配線が設けられていないため、周囲の他の信号配線により、クロック配線の配線容量が変動するため、クロック信号の遅延計算に誤差が生じやすいという欠点があり、電磁ノイズの影響を受けやすいという問題点もある。また、クロック配線の配線幅を変えて配線抵抗を変えてしまうために、定電圧源に接続されている場合に電流値も変化してしまうという問題点もある。
【0008】
特開平11−175183号公報の半導体集積回路におけるクロック分配回路では、クロック配線15の配線幅を調整するだけなので、配線容量を小さくすると配線抵抗も大きくなるため、遅延時間調整の効果が小さく、配線幅の変更による配線抵抗の変化に従って電流値も変化してしまう問題点もある。また、シールド配線20はクロック配線21の両サイドのみであるため、下層の他の信号配線によるクロック配線21の配線容量の変動や電磁ノイズの影響を受けやすいといった問題点がある。
【0009】
本発明の目的は、以上の問題点を解決するクロック配線構造およびクロック伝搬遅延時間の調整方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のクロック配線構造は、一の層に設けられたクロック信号を伝搬するためのクロック配線(図1の1)と、前記一の層に前記クロック配線に沿ってその両側に設けられた一対の同層シールド配線(図1の2)とを含み、前記クロック配線に必要な伝搬遅延時間に従って前記一対のシールド配線の線幅が調整されていることを特徴とする。
【0011】
本発明のクロック配線構造は、一の層に設けられたクロック信号を伝搬するためのクロック配線(図1の1)と、前記一の層に前記クロック配線に沿ってその両側に設けられた一対の同層シールド配線(図1の2)とを含み、前記クロック配線に必要な伝搬遅延時間に従って前記クロック配線の線幅および前記一対のシールド配線の線幅が調整されていることを特徴とする。また、本発明のクロック配線構造は、前記一の層の下層および上層またはこれらのいずれかの層に前記クロック配線および前記一対のシールド配線に沿って設けられた隣接層シールド配線を含むようにすることもできる。
【0012】
本発明のクロック伝搬遅延時間の調整方法は、クロック信号を伝搬するためのクロック配線(図1の1)と同じ層に前記クロック配線に沿って一対のシールド配線(図1の2)を設け、前記一対のシールド配線の線幅を変えることによりクロック信号の前記クロック配線における伝搬遅延時間を調整することを特徴とする。
【0013】
本発明のクロック伝搬遅延時間の調整方法は、クロック信号を伝搬するためのクロック配線(図1の1)と同じ層に前記クロック配線に沿って一対のシールド配線(図1の2)を設け、前記クロック配線の線幅および前記一対のシールド配線の線幅を変えることによりクロック信号の前記クロック配線における伝搬遅延時間を調整することを特徴とする。
【0014】
本発明のクロック伝搬遅延時間の調整方法は、クロック信号を伝搬するためのクロック配線(図1の1)と同じ層に前記クロック配線に沿って一対のシールド配線(図1の2)を設け、前記クロック配線の幅および前記シールド配線の幅それぞれを一定とし、前記クロック配線により分配されるクロック信号の複数の回路それぞれへの伝搬遅延時間が等しくなるようにクロック配線の長さおよび介在するクロックドライバを決定(図5のS1、S2)した後に、クロック信号の前記複数の回路それぞれへの伝搬遅延時間を評価(図5のS3、S4)し、前記シールド配線の線幅を変えてクロック信号の前記複数の回路それぞれへの伝搬遅延時間が等しくなるようにする(図5のS5)ことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明の実施の形態の半導体集積回路のクロック配線構造を示す部分斜視図である。
【0017】
図1において、クロック配線1の両側には一対のシールド配線2が平行に配置され、クロック配線1とシールド配線2の下層にシールド配線3が平行に設けられている。シールド配線2、3は半導体集積回路のグランドに接続されている。
【0018】
なお、クロック配線1およびシールド配線2より下側には、シールド配線3の部分を除いて絶縁物で充たされているが、図1は絶縁物を省略して示している。また、クロック配線1およびシールド配線2、3は一部分のみを切断して示しある。一般には、クロック配線1は、長く延在し、途中に屈曲部、分岐部を含む場合も多いが、シールド配線2もクロック配線1が屈曲すれば、これに従って屈曲し、クロック配線1が分岐すればこれに従って分岐し、クロック配線1に沿って配線される。シールド配線3も同様にクロック配線1およびシールド配線2に沿って配線される。
【0019】
図3(a)〜(e)は、図1に示す半導体集積回路のクロック配線構造の平面図である。
【0020】
図3(a)は、配線設計時に基準とするクロック配線構造で、クロック配線1は幅W1で形成し、シールド配線2は幅W2で形成する。図3(b)は、図3(a)の基準クロック配線構造に対しシールド配線2の幅を広げた場合で、クロック配線1は幅W1で形成し、シールド配線2は幅W3で形成する。図3(c)はシールド配線2の幅をW4に狭めた場合である。幅W3>幅W2>幅W4で、図3(b)のクロック配線1の配線容量は、図3(a)のものより大きく、図3(c)のクロック配線1の配線容量は、図3(a)のものより小さくなる(シールド配線2の幅以外は同じ条件とする)。このようにシールド配線2の幅を変えることにより、クロック配線1の配線容量を変化させ、クロック配線1上のクロック信号の伝搬遅延時間を調整することができる。
【0021】
図3(d)および(e)は、基準クロック配線構造に対し、シールド配線2の線幅とともにクロック配線1の線幅も変えた場合で、図3(d)のシールド配線2は、幅W3、クロック配線1は広げた幅W5で形成し、図3(e)のシールド配線2は、幅W4、クロック配線1は狭めた幅W6で形成してある。幅W5>幅W1>幅W6であり、図3(d)のクロック配線1の配線容量は、図3(b)のものより、さらに大きく、図3(e)のクロック配線1の配線容量は、図3(c)のものより、さらに小さくなる。
【0022】
図3(b)〜(e)のクロック配線構造は例示であり、本発明のクロック伝搬遅延時間の調整においては、これらに限られず、より多くの線幅の組み合わせを用意しておいて配線設計することができる。
【0023】
シールド配線3の線幅は、クロック配線1またはシールド配線2の線幅に合わせても、合わせなくてもよい。また、図3には、クロック配線1の両側の一対のシールド配線2の幅を等しくした場合のみを示したが、これに限られず一対のシールド配線2の線幅を異なるようにしてもよい。
【0024】
図3には、クロック配線構造全体の幅W7、すなわち一対のシールド配線2それぞれの外側の縁の間隔を一定にした場合を示したが、これに限られず、幅W7も変えてもよい。しかし、クロック配線構造の全体の幅W7を一定にし、シールド配線2または、これとクロック配線1の幅のみを変えてクロック信号の伝搬遅延時間を調整するようにすることにより、対象とするクロック配線1以外の配線や素子に影響を与えることなく調整できるようになるという効果がある。
【0025】
図4は、図1に示したクロック配線構造を用いた2段のクロックドライバ4、5a、5bで5個のFF6a〜6eにクロック信号をツリー状に分配した時のクロック分配回路である。
【0026】
クロック入力端子11は、クロック配線部7でクロックドライバ4に接続され、クロックドライバ4は、クロック配線部8で分岐点12に接続され、分岐点12は、クロック配線部8a、8bによりクロックドライバ5a、5bに接続される。クロックドライバ5a、5bは、クロック配線部9、10で分岐点13、15に接続され、分岐点13は、クロック配線部9a、9bでFF6a、6bに接続され、分岐点15は、クロック配線部10a、10bでFF6a、6bに接続されている。また、クロック配線部9bの途中に設けられた分岐点14がクロック配線部9cでFF6cに接続されている。
【0027】
少なくともクロック配線部8a、8b、9a〜9c、10a、10bは、図1に示すクロック配線構造により構成され、クロック配線部8a、8b、9a〜9c、10a、10bのクロック配線1の線幅、シールド配線2の線幅またはこれとクロック配線1の線幅を図3の示すように様々に変更して、クロック入力端子11からFF6a〜6e間でのクロック信号の伝搬遅延時間を調整することができる。
【0028】
図5は、図1に示すクロック配線構造を用いて、CTS(クロックツリーシンセシス)でクロック分配回路を自動配線し、必要によりクロック伝搬遅延時間を調整する方法を示すフローチャートである。
【0029】
ステップS1では、初期の回路情報から挿入するクロックドライバ4、5aおよび5bの数、ファンアウト数等を決定する。ステップS2では、クロックドライバ4、5aおよび5bを挿入し、バランス配線、迂回配線により、ツリー状のクロック分配回路を生成する。この当初の生成では、クロック配線部8a、8b、9、…… 10bは、図3(a)に示したような、すべて同じ線幅のクロック配線1、同じ線幅のシールド配線2からなる基準となるクロック配線構造で構成し、クロック配線部8a、8b、9、…… 10bによる伝搬遅延時間の調整は、クロック配線部8a、8b、9、…… 10bそれぞれの長さを調整して行う。
【0030】
ステップS3で、遅延計算を行い、ステップS4で、タイミングの判定を行う。クロック信号のFF6a〜6eそれぞれへの到達時間の差が許容範囲内であれば、タイミング判定は合格としてクロックツリーによるクロック分配回路の生成は完了である。
【0031】
タイミング判定が不合格の場合は、ステップS5で、クロックの遅延時間の差が小さくなるように、クロックツリーの分岐点12以降のクロック配線部8a、8b、9a〜9c、10aおよび10bのシールド配線2または、これとクロック配線1の線幅を図3に示したように調整する。再度、遅延計算を行い(ステップS6)、タイミング判定を行う(ステップS4)。タイミング判定が合格となるまで、このループプロセスを実行する。
【0032】
ステップS3およびS6の遅延計算は、コンピュータ上で行われる。図6は、この遅延計算の方法を説明するための回路図で、信号が入力される始端Aから分岐点Bまでの配線16、分岐点Bから終端Dまでの配線17および分岐点Bから終端Eまでの配線18からなる枝分かれしている配線である。
【0033】
配線16は、トランジスタのオン抵抗R1、配線抵抗R2、R3および配線容量C2、C3を有し、配線17は、配線抵抗R4、R7および配線容量C4、C7を有し、負荷容量C8が接続されている。配線18は、配線抵抗R5、R6および配線容量C5、C6を有する。終端DおよびEには、それぞれ負荷容量C9およびC10が接続されている。負荷容量C8〜C10は、トランジスタのものである。
【0034】
図6のように枝分かれしている配線では、以下に示すように枝分かれしているノードの遅延を独立に計算し、それぞれの値を加算して出力遅延を求める。(以下の計算式でR1、R2……は、記号が示すオン抵抗、配線抵抗の抵抗値を示し、C2、C3……は、記号が示す配線容量または負荷容量の容量値を示す。)
始端Aから分岐点Bまでの遅延時間 T(A,B)=R1(C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8+C9+C10)+R2(C2/2+C3+C4+C5+C6+C7+C8+C9+C10)+R3(C3/2+C4+C5+C6+C7+C8+C9+C10)
分岐点Bから終端Dまでの遅延時間 T(B,D)=R4(C4/2+C7+C8+C9)+R7(C7/2+C9)
分岐点Bから終端Eまでの遅延時間 T(B,E)=R5(C5/2+C6+C10)+R6(C6/2+C10)
始端Aから終端Dまでの遅延時間 T(A,D)=T(A,B)+T(B,D)
始端Aから終端Eまでの遅延時間 T(A,E)=T(A,B)+T(B,E)
終端DおよびEにおけるスキュー(遅延時間差) Tskew=|T(A,D)−T(A,E)|=|T(B,D)−T(B,E)|=|R4(C4/2+C7+C8+C9)+R7(C7/2+C9)−{R5(C5/2+C6+C10)+R6(C6/2+C10)}|
通常、配線容量は、トランジスタの負荷容量よりも極めて大きく、C8〜C10 << C2〜C7 なので、終端DおよびEにおけるスキュー Tskew=|T(A,D)−T(A,E)|=|T(B,D)−T(B,E)| 〜|R4(C4/2+C7+C8)+R7(C7/2)−{R5(C5/2+C6)+R6(C6/2)}| となる。
【0035】
図3に示したようにシールド配線2、クロック配線1の線幅、間隔を様々に変えて配線容量、配線抵抗を調整し、スキューTskewの値が0になるようにする。
【0036】
なお、ステップS6の遅延計算の変わりに半導体集積回路を試作し、そのクロック分配回路のクロック信号のスキューの実測結果に基づいて、さらにシールド配線2の線幅等を調整するようにすることも可能である。
【0037】
図2は、本発明の他の実施の形態の半導体集積回路のクロック配線構造を示す部分斜視図である。
【0038】
図2において、クロック配線1の両側には一対のシールド配線2が平行に配置され、クロック配線1とシールド配線2の下層に太幅配線のシールド配線19が平行に設けられている。層シールド配線19は、少なくとも下層のクロック配線1および一対の同層シールド配線2に対応する部分を覆う幅の広い一本の配線からなる。また、この太幅配線のシールド配線19は、多数の穴を開けて、メッシュ状にすることもできる。
【0039】
また、本発明のクロック配線構造およびクロック伝搬遅延時間の調整方法は、ツリー構造のクロック分配回路だけではなく、他のクロック分配回路(特に図示はしないが、Hツリー構造やメッシュ構造など)のクロック配線にも適用することができる。
【0040】
また、図1および図2には、クロック配線1の両側のシールド配線2のほかは下層のみにシールド配線3、19を配置する例を示したが、クロック配線1の上層または上下層の双方にクロック配線に沿ってシールド配線を設けてもよいことは言うまでもない。
【0041】
【発明の効果】
第一の効果は、シールド配線、クロック配線の線幅を変えてクロック配線の配線容量、配線抵抗を調整することにより、クロック信号の各素子間の遅延時間をきめ細かに調整することができるため、必要以上の迂回配線や、クロックドライバのダミーゲートを設けることをしないで、クロックスキューの小さなクロック分配回路を提供できることである。
【0042】
また、クロック配線の線幅を変えずにシールド配線の線幅のみを変え、クロック配線の配線容量を変えてクロック信号の伝搬遅延時間を調整する場合は、クロック配線の配線抵抗は変えずに済み、配線容量の変化のみでクロック信号の伝搬遅延時間の変動を判定でき、遅延時間の見積もりが容易になり、調整が容易になる効果がある。
【0043】
さらに、クロック配線の線幅を変えずにシールド配線の線幅のみを変え、クロック配線の配線容量を変えてクロック信号の伝搬遅延時間を調整する場合は、クロック配線の配線抵抗は変えずに済み、電圧が一定の電源からの電流値が変わらないようにできる効果があり、特に直流成分について効果が大きい。
【0044】
シールド配線の線幅と共にクロック配線の線幅も変える場合は、クロック配線の配線抵抗も変わるが、シールド配線の線幅の変更での配線容量による伝搬遅延時間の調整分だけ、クロック配線の配線抵抗の変化を少なくできる効果がある。
【0045】
第二の効果は、クロック配線の両側、および下層、上層または双方の層をシールド配線で囲むことによって、周囲の他の信号配線によるクロック配線の配線容量の変動を防ぎ、遅延時間の見積もりが容易になることと、電磁ノイズを防ぐことができることである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のクロック配線構造の部分斜視図である。
【図2】本発明の他の実施の形態のクロック配線構造の部分斜視図である。
【図3】図1に示したクロック配線構造のクロック信号の伝搬遅延時間の調整方法を示す平面図で、(a)は基準とするクロック配線構造、(b)は基準のクロック配線構造のシールド配線2の線幅を広げたクロック配線構造、(c)はシールド配線2の線幅を狭めたクロック配線構造、(d)はクロック配線1の線幅およびシールド配線2の線幅を広げたクロック配線構造、(e)はクロック配線1の線幅およびシールド配線2の線幅を狭めたクロック配線構造の図である。
【図4】図1のクロック配線構造を適用するクロック分配回路の一例の回路図である。
【図5】図1に示したクロック配線の構造のクロック信号の伝搬遅延時間の調整方法を示す流れ図である。
【図6】図5中の遅延計算S3、S5を説明するための回路図である。
【図7】従来のクロック分配回路の回路図である。
【図8】従来の他のクロック分配回路のクロック配線構造を示す平面図である。
【符号の説明】
1 クロック配線
2 シールド配線
3 シールド配線
4 クロックドライバ
5a、5b クロックドライバ
6a〜6e FF
7 クロック配線部
8a、8b クロック配線部
9a〜9c クロック配線部
10a、10b クロック配線部
12 分岐点
13 分岐点
14 分岐点
15 分岐点
16 クロック配線
19 シールド配線
20 シールド配線
21 クロック配線
30 クロック発生回路
41−1〜41−n クロックドライバ
42−1〜42−n クロック配線
50−1〜50−n 回路ブロック
A 始端
B 分岐点
D、E 終端
C2〜C7 配線容量
C8〜C10 負荷容量
C11〜C13 配線容量
R1 オン抵抗
R2〜R7 配線抵抗[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a clock wiring structure and a method of adjusting a clock propagation delay time, and more particularly to a clock wiring structure of a semiconductor integrated circuit and a method of adjusting a clock propagation delay time using the clock wiring structure.
[0002]
[Prior art]
At present, a synchronous circuit synchronized with a clock is mainly used for a semiconductor integrated circuit. However, problems have been pointed out regarding clock distribution with the recent increase in the degree of integration and speed of circuits, and various methods have been proposed to solve them.
[0003]
For example, a clock signal in a synchronous circuit is required to simultaneously reach all FFs (flip-flop circuits) and the like in the circuit due to its nature. In reality, there are variations in arrival times called clock skew due to various factors related to design, manufacture, and use. Clock skew not only hinders speeding up of the clock, but also causes malfunction of the circuit.
[0004]
As the speed of the clock increases, the influence on the performance of the clock skew becomes relatively large. Therefore, it is necessary to reduce the clock skew as much as possible. In order to adjust the clock skew, it has been practiced to adjust the wiring length from the clock distribution source to the supply destination, and to insert a buffer or the like as a delay element. However, there is a problem that the method of adjusting the wiring length generates a redundant clock wiring, and the method of inserting a delay element cannot perform fine adjustment.
[0005]
For example, in the clock distribution circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-326411, regarding such a problem, the clock skew can be adjusted by changing the wiring width of the clock wiring and adjusting the wiring capacitance and the wiring resistance. . FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the clock distribution circuit in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-326411. The clock drivers 41-1 to 41-n connected to the
[0006]
Next, in a clock distribution circuit in a semiconductor integrated circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-175183,
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the clock distribution circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-326411, since the shield wiring is not provided around the clock wiring, the wiring capacity of the clock wiring fluctuates due to other signal wiring around the clock wiring. However, there is a drawback that errors tend to occur in the data, and there is also a problem that the data is easily affected by electromagnetic noise. Further, since the wiring resistance is changed by changing the wiring width of the clock wiring, there is a problem that the current value also changes when the clock wiring is connected to a constant voltage source.
[0008]
In the clock distribution circuit in the semiconductor integrated circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-175183, the wiring width of the clock wiring 15 is merely adjusted. Therefore, when the wiring capacitance is reduced, the wiring resistance is increased. There is also a problem that the current value changes in accordance with the change in the wiring resistance due to the change in the width. Further, since the
[0009]
An object of the present invention is to provide a clock wiring structure and a method for adjusting a clock propagation delay time which solve the above problems.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The clock wiring structure according to the present invention includes a clock wiring (1 in FIG. 1) for transmitting a clock signal provided in one layer, and a pair of clock wiring provided on both sides of the one layer along the clock wiring in the one layer. And the line width of the pair of shield wires is adjusted in accordance with the propagation delay time required for the clock wires .
[0011]
The clock wiring structure according to the present invention includes a clock wiring (1 in FIG. 1) for transmitting a clock signal provided in one layer, and a pair of clock wiring provided on both sides of the one layer along the clock wiring in the one layer. Wherein the line width of the clock line and the line width of the pair of shield lines are adjusted in accordance with the propagation delay time required for the clock line. . Further, the clock wiring structure of the present invention includes the lower layer and the upper layer of the one layer or an adjacent layer shield wiring provided along the clock wiring and the pair of shield wirings in any one of these layers. You can also.
[0012]
In the method for adjusting a clock propagation delay time according to the present invention, a pair of shield wirings (2 in FIG. 1) are provided along the clock wiring on the same layer as a clock wiring (1 in FIG. 1) for transmitting a clock signal. A propagation delay time of the clock signal in the clock wiring is adjusted by changing a line width of the pair of shield wirings.
[0013]
In the method for adjusting a clock propagation delay time according to the present invention, a pair of shield wirings (2 in FIG. 1) are provided along the clock wiring on the same layer as a clock wiring (1 in FIG. 1) for transmitting a clock signal. A propagation delay time of the clock signal in the clock wiring is adjusted by changing a line width of the clock wiring and a line width of the pair of shield wirings.
[0014]
In the method for adjusting a clock propagation delay time according to the present invention, a pair of shield wirings (2 in FIG. 1) are provided along the clock wiring on the same layer as a clock wiring (1 in FIG. 1) for transmitting a clock signal. The width of the clock wiring and the width of the shield wiring, and the length of the clock wiring and the intervening clock driver such that the propagation delay time of the clock signal distributed by the clock wiring to each of the plurality of circuits is equal. (S1, S2 in FIG. 5), the propagation delay time of the clock signal to each of the plurality of circuits is evaluated (S3, S4 in FIG. 5), and the line width of the shield wiring is changed to change the clock signal. The transmission delay time to each of the plurality of circuits is made equal (S5 in FIG. 5).
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a partial perspective view showing a clock wiring structure of a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention.
[0017]
In FIG. 1, a pair of
[0018]
The lower part of the
[0019]
3A to 3E are plan views of the clock wiring structure of the semiconductor integrated circuit shown in FIG.
[0020]
FIG. 3A shows a clock wiring structure that is used as a reference when designing wiring. The
[0021]
FIGS. 3D and 3E show the case where the line width of the
[0022]
The clock wiring structures shown in FIGS. 3B to 3E are examples, and the adjustment of the clock propagation delay time according to the present invention is not limited to these. can do.
[0023]
The line width of the
[0024]
FIG. 3 shows the case where the width W7 of the entire clock wiring structure, that is, the interval between the outer edges of each of the pair of
[0025]
FIG. 4 shows a clock distribution circuit when clock signals are distributed in a tree shape to five FFs 6a to 6e by two-
[0026]
The clock input terminal 11 is connected to the clock driver 4 by the clock wiring unit 7, and the clock driver 4 is connected to the
[0027]
At least the
[0028]
FIG. 5 is a flowchart showing a method for automatically wiring a clock distribution circuit by CTS (Clock Tree Synthesis) using the clock wiring structure shown in FIG. 1 and adjusting a clock propagation delay time as necessary.
[0029]
In step S1, the number of
[0030]
In step S3, delay calculation is performed, and in step S4, timing determination is performed. If the difference between the arrival times of the clock signals at the FFs 6a to 6e is within the allowable range, the timing determination is passed and the generation of the clock distribution circuit by the clock tree is completed.
[0031]
If the timing determination is unsuccessful, in step S5, the shield wiring of the
[0032]
The delay calculations in steps S3 and S6 are performed on a computer. FIG. 6 is a circuit diagram for explaining this delay calculation method. A
[0033]
The
[0034]
In the wiring branched as shown in FIG. 6, the delays of the branched nodes are independently calculated as described below, and the respective values are added to obtain the output delay. (In the following formulas, R1, R2... Indicate the on-resistance and the wiring resistance indicated by the symbols, and C2, C3... Indicate the wiring capacitance or the load capacitance indicated by the symbols.)
Delay time from starting point A to branching point B T (A, B) = R1 (C2 + C3 + C4 + C5 + C6 + C7 + C8 + C9 + C10) + R2 (C2 / 2 + C3 + C4 + C5 + C6 + C7 + C8 + C9 + C10) + R3 (C3 + C + 9 + C4 + C5)
Delay time from branch point B to end D T (B, D) = R4 (C4 / 2 + C7 + C8 + C9) + R7 (C7 / 2 + C9)
Delay time from branch point B to end E T (B, E) = R5 (C5 / 2 + C6 + C10) + R6 (C6 / 2 + C10)
Delay time from start A to end D T (A, D) = T (A, B) + T (B, D)
Delay time from start A to end E T (A, E) = T (A, B) + T (B, E)
Skew (delay time difference) at terminals D and E Tskew = | T (A, D) -T (A, E) | = | T (B, D) -T (B, E) | = | R4 (C4 / 2 + C7 + C8 + C9) ) + R7 (C7 / 2 + C9)-{R5 (C5 / 2 + C6 + C10) + R6 (C6 / 2 + C10)} |
Normally, the wiring capacitance is much larger than the load capacitance of the transistor, and C8 to C10 << C2 to C7. Therefore, the skew at the ends D and E Tskew = | T (A, D) −T (A, E) | = | T (B, D) -T (B, E) | to | R4 (C4 / 2 + C7 + C8) + R7 (C7 / 2)-{R5 (C5 / 2 + C6) + R6 (C6 / 2)} |
[0035]
As shown in FIG. 3, the line capacitance and the line resistance are adjusted by variously changing the line width and the interval of the
[0036]
Instead of the delay calculation in step S6, a prototype of a semiconductor integrated circuit may be manufactured and the line width of the
[0037]
FIG. 2 is a partial perspective view showing a clock wiring structure of a semiconductor integrated circuit according to another embodiment of the present invention.
[0038]
In FIG. 2, a pair of
[0039]
Further, the clock wiring structure and the method of adjusting the clock propagation delay time according to the present invention are not limited to a clock distribution circuit having a tree structure, but also include a clock distribution circuit of another clock distribution circuit (not specifically shown, such as an H-tree structure or a mesh structure). It can also be applied to wiring.
[0040]
FIGS. 1 and 2 show an example in which the
[0041]
【The invention's effect】
The first effect is that the delay time between each element of the clock signal can be finely adjusted by adjusting the wiring capacitance and the wiring resistance of the clock wiring by changing the line width of the shield wiring and the clock wiring. A clock distribution circuit with a small clock skew can be provided without providing a detour wiring more than necessary or a dummy gate of a clock driver.
[0042]
Also, when changing only the line width of the shield wiring without changing the line width of the clock wiring, and changing the wiring capacitance of the clock wiring to adjust the propagation delay time of the clock signal, the wiring resistance of the clock wiring does not need to be changed. In addition, a change in the propagation delay time of the clock signal can be determined only by a change in the wiring capacitance, and the delay time can be easily estimated and adjusted.
[0043]
Furthermore, when changing only the line width of the shield line without changing the line width of the clock line and changing the line capacitance of the clock line to adjust the propagation delay time of the clock signal, the line resistance of the clock line does not need to be changed. In addition, there is an effect that the current value from a power supply having a constant voltage can be kept unchanged, and the effect is particularly large for a DC component.
[0044]
When the line width of the clock line is changed along with the line width of the shield line, the line resistance of the clock line is also changed. This has the effect of reducing the change in
[0045]
The second effect is that by enclosing both sides of the clock wiring and the lower layer, the upper layer, or both layers with shield wiring, fluctuations in the wiring capacity of the clock wiring due to other signal wiring around the wiring can be prevented, and delay time can be easily estimated. And that electromagnetic noise can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial perspective view of a clock wiring structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial perspective view of a clock wiring structure according to another embodiment of the present invention.
3A and 3B are plan views showing a method of adjusting a propagation delay time of a clock signal having the clock wiring structure shown in FIG. 1, wherein FIG. 3A is a reference clock wiring structure and FIG. 3B is a shield of the reference clock wiring structure; A clock wiring structure in which the line width of the
FIG. 4 is a circuit diagram of an example of a clock distribution circuit to which the clock wiring structure of FIG. 1 is applied;
5 is a flowchart showing a method of adjusting a propagation delay time of a clock signal having a clock wiring structure shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining delay calculations S3 and S5 in FIG. 5;
FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional clock distribution circuit.
FIG. 8 is a plan view showing a clock wiring structure of another conventional clock distribution circuit.
[Explanation of symbols]
7 clock wiring sections 8a, 8b
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