JPH03188650A - 配線経路処理方法、配線経路処理システム、及び半導体集積回路 - Google Patents

配線経路処理方法、配線経路処理システム、及び半導体集積回路

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JPH03188650A
JPH03188650A JP1327746A JP32774689A JPH03188650A JP H03188650 A JPH03188650 A JP H03188650A JP 1327746 A JP1327746 A JP 1327746A JP 32774689 A JP32774689 A JP 32774689A JP H03188650 A JPH03188650 A JP H03188650A
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wiring
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JP1327746A
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Yasuo Sato
康夫 佐藤
Takuji Ito
卓司 伊藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • G06F30/39Circuit design at the physical level
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ゲートアレイやスタンダードセルそしてカス
タムLSIなどの半導体集積回路さらには配線基板にお
ける、配線パターン若しくは配線経路のレイアウト技術
に関するものである。
〔従来技術〕
半導体集積回路などの自動配線設計に一般的に採用され
ている従来手法としては、第15図に示されるようなパ
ターン限定法、迷路法、ラインサーチ法、チャンネル割
り当て法などがある。
パターン限定法は、L字型のような予め決定されている
パターン形状で端子間の接続を行うものであるが、利用
可能な配線パターンが制限されているため自動配線能力
が低く、単純な配線パターンにしか適用することができ
ない。
迷路法は、配線格子単位で配線の可否を管理し、始点端
子から終点端子に至る経路を、1配線格子づつ所定方向
にずらしながら探索していく手法である。この迷路法で
は探索が配線格子単位であるため、処理時間が長くなる
上、当該探索処理に膨大な作業記憶領域が必要とされる
ラインサーチ法は、探索の単位を配線格子に沿った線分
とするものであり、配線禁止領域を迂回するように線分
を縦横に延ばしながら配線パターンを探索していく。こ
のラインサーチ法は線分単位で探索を進めるため、迷路
法に比べれば処理時間の短縮などが図られているが、や
はり処理時間の短縮や作業記憶領域の低減には限界があ
る6チヤンネル割り当て法は、セル列間単位で幹線に支
線を接続していく手法である。この手法に依れば処理時
間は短縮されるが、配線禁止領域が複雑に定義されたチ
ップモデルに対しては扱いが難しく、しかも3層以上の
多層配線には適用が困難である。
今日、半導体集積回路の高集積化や回路素子の微細化に
伴って半導体集積回路の論理規模は増大の一途を辿って
おり、これに従って自動配線処理に対してはその処理時
間の短縮や多層配線への対応が要望されている。斯る要
求に対処する技術について記載された文献の例としては
下記のものがある。
■「計算幾何学的手法を用いた2層ルータ」 (情報処
理学会設計自動化23−1.1984年9月18日) ■「グリッドレスルータにおける配線パターンの更新手
法」 (電子通信学会CAS84−131゜1984年
12月1日) ■特開昭62−235683号 上記文献■、■に記載された手法は、2M配線モデルを
一例とするものであり、各配線層毎にチップ上の配線可
能な未使用領域を長方形に分割し、分割された各長方形
の辺の集合をデータとして蓄え1辺の交差関係をグラフ
表現して、このグラフ上で探索を行うことによって長方
形の辺を要素とした配線経路を求める手法である。例え
ば第16A図に示される第1層目の配線層における配線
可能領域を長方形に分割し、各長方形の上下辺a〜Qを
節点としたグラフ(第16E図参照)を作成する。この
グラフの各節点は互いの間に2層目の配線層を使用した
経路が存在する場合のみ枝で結ばれる。このグラフに従
って始点端子Sから終点端子Tに至る配線経路が探索さ
れ、その結果が第16C図に示される。
上記文献■に記載された手法は、配線領域及び配線禁止
領域を矩形に分割し、その配線領域とネットの形状に従
って動的に配線順序を変更しながら経路探索を行う手法
である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上記文献■、■に記載された従来技術は長
方形の辺を単位として配線経路を探索するため、第16
C図のように配線禁止領域の縁で必ず配線経路が折れ曲
がり、配線経路が複雑化すると共にスルーホールの数が
増えることによってLSIの歩留まりが低下するという
問題点のあることが本発明者によって見出された。例え
ば当該手法で探索された配線経路には第16C図のよう
に8個のスルーホールが必要になるが、実際には第16
D図に示されるような6個のスルーホールを持つ配線経
路も存在する。また別の例ではあるが第16F図のよう
に7個のスルーホールを持つ配線経路RTIに対してス
ルーホールが1個になる配線経路RT2も存在すること
がある。このような場合にはスルーホールの数を極力少
なくするような配線経路を採用できることが望ましい。
また、第16E図に示されるように経路探索に必要な情
報をグラフ構造でメモリに蓄える場合に、大規模論理L
SIでは枝の数が膨大になり、コンピュータの作業領域
に必要な記憶容量が実際的な運用上の制限を超えるほど
大きくなってしまう。
例えば1個の枝に要するメモリ容量が4バイト、1節点
光たりの積数が200個所、そして100にゲート規模
のLSIを想定するときLSI全体で必要な節点数が1
00OK個であるとするなら、作業領域に必要なメモリ
の記憶容量は800Mバイトになり現実的な値をはるか
に超えてしまう。
また、それらの課題に対して上記文献■に記載された従
来技術は矩形を利用して配線経路を探索するという概念
以上のものを提供するものではないと考えられる。
本発明の目的は、配線経路探索処理の高速化、多層配線
構造への対応性、折れ曲がりの少ない配線経路の取得、
配線経路探索処理に必要な計算機の作業領域用メモリ容
量の低減、という課題の何れかを達成する配線経路処理
方法及び配線経路処理システムを提供することにある。
また本発明の別の目的は、配線経路が簡素化され、これ
によって動作上又は構造上信頼性の高い半導体集積回路
を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は本明
細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、端子を接続するための配線経路を決定する方
法に、未使用の配線可能領域を複数個の矩形領域に分割
するステップと、配線対象とされる端子間を相互に交差
する矩形領域を辿って接続するための矩形領域を探索す
るステップと、探索された矩形領域の内部で詳細な配線
経路を決定するステップとを含めるものである。
特に多層配線に着目する場合には、配線層毎に未使用の
配線可能領域を複数個の矩形領域に分割するステップと
、配線対象とされる端子間を、相互に隣接する配線層間
で交差する矩形領域を辿って接続するための、矩形領域
を探索するステップと、探索された矩形領域の内部で詳
細な配線経路を決定するステップとを含める。
上記配線処理手法における処理のアルゴリズムを簡素化
し又は配線層数の多様化に対する適応性を一層増すには
、前記矩形領域を、横方向への配線が許容される横型の
矩形領域と、縦方向への配線が許容される縦型の矩形領
域との2通りに定義するとよい。
境界部分で矩形領域が交差するときの処理規則を明確化
するには、探索された矩形領域内部で詳細配線領域が決
定されたとき、当該配線領域を、配線領域の隣接レイア
ウトルールを満足させるように領域拡張し、これを配線
禁止領域として新たに前記矩形領域の分割ステップを実
行させるようにするとよい。
特に、配線経路の折れ曲がり数を少なくし、且つ経路探
索処理の高速化を図るには、一の矩形領域に交差する他
の矩形領域の選択に当たり、目的端子への距離、目的端
子への迂回距離、及び矩形領域の幅をパラメータとする
評価値を算出するステップと、そのパラメータにおける
目的端子への距離及び迂回距離が小さい程、そして矩形
領域の幅が大きいほどその評価値を優位と判定し、評価
値の優位度が高い矩形領域を優先させて目的端子に至る
ように矩形領域を選択するステップとを前記矩形領域探
索ステップに含めるとよい。
差動回路の差動信号線や信号バス配線などのペア配線に
対して効率的に配線経路の探索を行えるようにするには
、換言すれば複数ネットの配線経路を極力配線長が揃う
ように並行して探索可能にするには、探索により選択す
べき矩形領域に対し。
配線対象とされる複数組の端子を接続するための配線を
並設可能な所定幅以上の幅を持つことを探索条件に含め
るようにする。
配線経路処理システムは上記手法を利用して所要の端子
を接続するための物理的な配線パターン情報を得るよう
に構成される6例えば、回路ブロックの論理的な接続関
係と、その論理的な接続関係に基づいて決定された回路
ブロックの物理的なパターン配置結果と、半導体集積回
路のレイアウトルールとを少なくとも入力し、その入力
情報に基づいて、配線層毎に未使用の配線可能領域を複
数個の矩形領域に分割する処理と、配線対象とされる端
子間を、相互に隣接する配線層間で交差する矩形領域を
辿って接続するための、矩形領域を探索する処理と、探
索された矩形領域の内部で詳細な配線経路を決定する処
理とを行って、回路ブロックの端子を接続するための物
理的な配線パターン情報を出力するように構成される。
そして、上記配線経路処理システムによって生成された
物理的な配線パターンを含んで半導体集積回路が構成さ
れる。
〔作 用〕
上記した手段によれば、矩形を単位に配線経路の探索を
行っていくことは、格子点や線分を単位とする経路探索
に比べて処理の高速化を達成するものである。
配線格子を特に意識することなく相互に交差する矩形領
域を辿って探索を行うことは、特別にアルゴリズムの拡
張を行うことなく多層配線などへの適用を可能にする。
そして、交差する矩形領域を辿ることによって、目的端
子を接続するための矩形領域を探索していくことは、少
なくとも矩形領域それ自体を特定するための情報を計算
機の主メモリ(作業領域を含む)上に格納しておけばよ
く、矩形領域相互間のつながりを示す枝に相当する情報
についてはこれを特別に記憶することは必須とはされず
、経路探索処理に必要な計算機の作業領域用メモリ容量
の低減を達成する。
さらに、矩形領域の探索にあたって、目的端子までの距
離や矩形領域の幅などのパラメータを考慮した評価値の
優位度を利用して、交差する矩形領域の選択を進めてい
くことは、折れ曲がりの少ない配線の取得を容易化する
。特に、矩形領域の幅を考慮することは、複数ネットに
対する配線経路の並行探索処理を可能にする。
〔実施例〕
第1図には半導体集積回路の自動配置配線技術に本発明
を適用する場合の一実施例が示される。
同図において1は自動配置システム、2は自動配線シス
テムであり、夫々固有の動作プログラムを有し、キー若
しくはカードなどで入力されたパラメータに従った処理
を実行する。尚、第1図において自動配置システム1と
自動配線システム2は異なるブロックのように図示され
ているが、ハ−ドウェアとしてのワークステーション若
しくはコンピュータは兼用可能である。
自動配置システム1には論理ファイル3及びLSI構造
ライブラリ4の情報が与えられる。論理ファイル3には
半導体集積回路を構成するための論理ゲートやゲート間
の論理的な結線情報などの論理回路図情報が含まれる。
LSI構造ライプラノ4にはLSIの大きさ、セル形状
、配線禁止領域、レイアウトルール、そしてゲートアレ
イやスタンダードセルなどの場合に予め必要とされるセ
ル搭載可能領域などの情報が含まれている。
自動配置システム1は論理ファイル3及びLSI構造ラ
イブラリ4の情報を読み込み、これに従って所要の論理
回路を構成するための各種ゲー1〜を仮想的なチップ上
でセルへ割り付ける。このセル割り付は結果は配置結果
ファイル5に格納される。
自動配線システム2は、配置結果ファイル5、論理ファ
イル3、LSI構造ライブラリ4の情報を読み込み、こ
れに従ってセル間の配線経路を求め、その座標情報を配
線結果ファイル6に格納する。この自動配置システム2
で行われる配線経路の探索処理内容については後で説明
するが、配置結果ファイル5などからの入力情報に基づ
いて、配線層毎に未使用の配線可能領域を複数個の矩形
領域に分割する処理と、配線対象とされる端子間を、相
互に隣接する配線層間で交差する矩形領域を辿って接続
するための、矩形領域を探索する処理と、探索された矩
形領域の内部で詳細な配線経路を決定する処理とを行っ
て、セル間を接続するための物理的な配線パターン情報
を得る。このときのデータ処理に必要とされる作業領域
はメインメモリ7の全部又は一部に割り当てられる。
第2A図には第1図に示されるシステムで得られた配置
配線情報に従って形成された半導体集積回路の一例平面
図が示される。
同図において10は半導体基板であり、その縁部分には
ポンディングパッド又はCCBパッドなどの外部電極1
1や入出力バッファ回路12が配置され、その中央部に
は所定の内部セル13が多数配置されている。第2A図
において内部セル13はゲートアレイのように一定の幅
をもって列方向に規則的に配置されているが、本発明は
それに限定されない。
第2A図の半導体集積回路は特に制限されないが配線層
を4層持つ。同図には内部セル13の端子SからTに至
る配線が代表的に示されており、14は第1層目の配線
層に形成された第1層目配線、15は第2M目配線、1
6は第3層目配線、17は第4層目配線であり、隣接す
る配線層の端部はスルーホール18,19.20を介し
て結合されている。前記第1層目配線14及び第3層目
配線16は主にX方向に延びるアルミニウムなどの導電
パターンによって形成され、前記第2層目配m15及び
第4層目配線17は主にy方向に延びるアルミニウムな
どの導電パターンによって形成される。
第2B図には第2A図において専ら配線層に着目した場
合の断面構造例が示される。同図に示されるように前記
配線14〜17は相互に層間絶縁膜23〜25によって
絶縁され、隣接する配線は所要位置で前記スルーホール
18〜2oを介して接続されている。尚、22は半導体
基板又はウェル領域であり、そこに形成された図示しな
い回路素子の電極は例えばコンタクトホール26を介し
て第1層目配線14に接続されている。
前記自動配線システム2で実行される処理の一例は第3
図に示される以下の手順に従って行われる。尚、第3図
には2層の配線層間で目的端子を接続する場合が一例と
して示されている。
■ステップS1; 前記LSI構造ライブラリ4及び配置結果ファイル5の
情報からチップ(実際にはチップに対応する仮想的な領
域)上における配線禁止領域の座標が算出されてメイン
メモリ7に与えられる。Kfは第1層目の配線禁止領域
、Ksは第2層目の配線禁止領域である。
■ステップS2; 未使用の配線可能領域即ちチップ領域に対して配線禁止
領域を差し引いた領域を多数の矩形に分割する。例えば
横方向に配線される第1層目は横方向に分割され、縦方
向に配線される第2層目は縦方向に分割される。H1〜
H14が第1層目において横方向に分割された矩形領域
であり、■1〜V7が第2層目において縦方向に分割さ
れた矩形領域である。
■ステップS3: 配線対象ネット(接続すべき端子対)を選択する。例え
ば始点端子Sと終点端子Tから成るネットが選択される
■ステップS4; 配線対象ネットとされる端子を含む矩形領域間の経路を
矩形のレベルで探索する。例えば始点端子Sを含む矩形
領域v1を求め、次いでこれに交差する矩形領域H7,
V7を順次求めていく。矩形領域v7には終点端子Tが
含まれるため矩形領域の探索は終了される。尚、矩形領
域の選択手法については後でその詳細を説明する。
(DステップS5; ステップS4で求められた矩形領域の内部においてレイ
アウトルールなど所定の規則に基づいて詳細な配線経路
を決定する。
■ステップS6; ステップS5で求められた配線経路の領域を新たな配線
禁止領域とみなして、未使用の配線可能領域に対する矩
形領域の再分割若しくは更新を行う。
■ステップS7; 配線対象ネットの全てに対して配線経路の探索処理が終
了したか否かの判定を行う。全てに対して処理済みでな
い場合には前記ステップS3に戻る。
■ステップS8; ステップS7において全ての配線対象ネットに対する処
理が済んだときは、決定された配線経路の情報が配線結
果ファイル6に格納される。
次に上記夫々の処理内容を詳細に説明する。
第4A図には横型矩形領域の定義例が示される。
横型矩形領域Hi(i=o〜n)は、 Hi=H(Xzt ’/zr Xzt )’z+ L)
として定義される6即ち矩形領域Hiは、(X□、y、
)を左下座標、  (X21 yz)を右上座標とする
形状を持つ。そしてこの矩形領域HiはLj (配線層
温)によって特定される配線層に属する。この横型矩形
領域Hi内部においてはX方向(横方向)の配線パター
ンを任意に形成することが可能とされる。
第4B図には縦型矩形領域の定義例が示される。
縦型矩形領域Vi (i=o〜n)は、V l ”V 
(Xll Xzt X21 X21 L J )として
定義される。即ち矩形領域Viは、(X工、yl)を左
下座標、(X21 yz)を右上座標とする形状を持つ
。そしてこの矩形領域ViはLj  (配線層温)によ
って特定される配線層に属する。この縦型矩形領域Vi
内部においてはy方向(縦方向)の配線パターンを任意
に形成することが可能とされる。
第4C図には横型矩形領域Hiと縦型矩形領域Viとの
交差部分に関する定義例が示される。
隣接する配線層間で横型矩形領域Hiと縦型矩形領域V
iとが交差状態にあるとき、その交差矩形領域Sの内部
においては特に制限のない限り任意の位置にスルーホー
ルTHを配置可能とされ、これにより当該スルーホール
THでX方向及びy方向に折れ曲がった配線経路を形成
することができる。
第5A図には仮想的なチップ領域を前記矩形領域に分割
する手法の一例が示される。同図においては説明を簡単
にするため配線禁止領域は1個とされ、Kiで示される
チップ領域CHを、 CH=((x、y)lx、≦X≦X t t y□≦y
≦yz)として定義するとき。
そのチップ領域CHの所定配線層(例えば横型)には、 H1=((x 、 y)l X1≦X≦x2.d ≦y
≦yz)H2=((x t y)l X、≦X≦a 、
b ≦y≦d)H3”((x、y)Ic ≦X≦x、、
 b ≦y≦d)H4=((x、y)Ixx≦X≦Xz
+ y1≦y≦b)で定義される4個の横型矩形領域が
形成される。
第5B図には複数個の配線禁止領域がある仮想的なチッ
プ領域を前記矩形領域に分割する手法の−例が示される
。同図においてに1〜に3が配線禁止領域であり、各領
域に1〜に3の上下辺のy座標y1〜y6を大きい順に
並べると、yz>y4>y工> y G > y 3 
> y sとなる。そしてそのX座標の大きいものから
順番に、 ■;着目したX座標を有する配線禁止領域を選ぶ。
同−y座標を有する配線禁止領域が複数個ある場合には
、未処理のものの内でX座標が最も小さい配線禁止領域
を選ぶ、 ■;着目配線禁止領域の左右に仮想的な直線hiを他の
配線禁止領域にぶつかるまで延ばす、という処理を行う
ことによって横型矩形領域の分割が行われる。
例えば座標y2に対して直線h工+ hzを延ばすこと
により横型矩形領域H1が得られ、座標y4に対して直
線り、、h4を延ばすことにより横型矩形領域H2が得
られる。以下の手順により未使用の配線可能領域は横型
矩形領域H1〜HIOに分割される。
次に分割された矩形領域の定義情報を計算機のような自
動配線システム2のメインメモリ7に格納する手法例に
ついて説明する。一般的には夫々の横型矩形利用域Hi
及び縦型矩形利用域Viの座標や配線層温をテーブル上
に所定の順番に記憶していけば足りるが、矩形レベルで
の経路探索処理の高速化を図ることができるようにして
おくことが望ましく、その−例について説明する。
第6A図には所定の配線層における横型矩形領域の分割
例が示される。この例に従えば配線禁止領域以外の領域
は8個の横型矩形領域H1〜H8に分割されており、X
座標はy。−y9とされる。
第6B図には第6A図に示される矩形領域H1〜H8の
定義情報記憶形式の一例が示される。この図に示される
記憶形式は一般的にリスト構造と呼ばれる形式であり、
X座標をキーとして、そのX座標を境界辺として持つ矩
形領域の定義情報をX座標が小さいものから(左側から
)順番に辿れるような構造になっている。例えば各デー
タは既述子DCRとポインタPITから成り、キーデー
タの既述子はX座標の値とされ、そのポインタには当該
既述子に連鎖される先頭データのアドレスが含まれる。
キーデータに連鎖されるデータの既述子には矩形領域の
定義情報が含まれ、そのポインタには次に連鎖されるデ
ータのアドレスが含まれる。例えば既述子に情報y4を
持つキーデータのポインタは、既述子に矩形領域H3の
定義情報を持つ次のデータを連鎖させ、順次矩形領域H
5の定義情報を持つデータ、矩形領域H4の定義情報を
持つデータが連鎖される。
尚、このようなリスト構造は夫々の配線層毎に形成され
る。また、X座標の代わりにX座標の値をキーとするリ
スト構造にすることもできる。ポインタに含まれるNU
LLは連鎖情報の終端もしくは連鎖情報のないことを意
味する。
第7A図から第7D図には矩形レベルでの経路探索時に
おける縦型矩形領域と横型矩形領域との交差条件例が示
される。
本実施例に従えば縦型矩形領域V i ”V (X1t
”J 11 xz、 yl、Lm)と横型矩形領域Hi
 = V(x3. y3. x4. y4. L n)
とが交差すると言えるためには、 ■Ln=Lm+1又はLm=Ln+1 ■ [Xx+  X2]  n  [X21  X4コ
 ≠0■ CV1+  3’2]  n  [3’3.
 Y4コ ≠0の全ての条件が満足されればよい。すな
わち、縦型矩形領域Viと横型矩形領域Hiとが、部分
的に又は包含関係をもって、或いは辺や点の一部におい
て僅かに重なっていれば双方が交差すると言える。
第8A図から第8B図には矩形レベルでの経路探索手法
の一例が示される。
第8A図においてHlは、第3図におけるステップS4
の処理において始点端子Sから順に辿って探索されてき
た横型矩形領域である。第8A図にはその矩形領域H1
からさらに終点端子Tへ向けて矩形領域を探索していく
場合の処理が一例として示される。
第8A図において横型矩形領域H1に交差する縦型矩形
領域はV2.V3.V4の3種類が存在する、相互の位
置関係は第8B図に示されるような有向フラグで示され
る。矩形領域H1に交差する矩形領域V2.V3.V4
の中からどの領域を選択するかの判定は、目的端子とし
ての終点端子Tへの距離Lghi、終点端子Tへの迂回
距離Dtci、及び矩形領域の幅Wdhiなどをパラメ
ータとする評価値G、即ち、 G==f (Lghi、Dtci、Wdhi+その他)
G==αLghi+βDtci−yWdhi(但し、α
、β、γ〉0は定数) を夫々の矩形領域V2.V3.V4に対して算出し、 算出された評価値 G2=f (Lgh2.   0.Wdh2)G3=f
 (Lgh3.    O,Wdh3)G4=f (L
gh4.Dtc4.Wdh4)のうち最も小さい値に対
応する矩形領域を選択する。ここで上記評価値の一般式
から明らかなように、そのパラメータにおける目的端子
への距MLghi及び迂回距MDtciが小さい程、そ
して矩形領域の幅Wdhiが大きいほどその評価値を優
位と判定する。このような評価値を用いることにより配
線長の短縮化や折れ曲がり数の低減などを容易に達成可
能になる。さらにパラメータとしては、クロストークや
配線抵抗を考慮するために矩形領域の長さを含めたりす
ることができる。
第9図には第8A図の手法によって求められた評価値を
用いて矩形領域の経路を探索する手法の一例がグラフ構
造で示される。
同図において節点を意味する丸印の内部数字は矩形領域
の通し番号であり、節点lは始点端子を含む矩形領域を
指し、相互に交差する節点は枝で結ばれている。レベル
番号は始点端子を含む矩形領域を基準にしたときの当該
矩形領域までの折れ曲がり数を意味する。
例えば番号nの矩形領域の前記評価値をGnとするとき
、各レベルにおける評価値が、レベル1 ;G3<G2
<G4<G5<・・・レベル2 ;G8<09<07<
・・・レベル3;G18<G19<・・・ の関係を採るとき、始点端子Sを含む矩形領域を起点に
、レベル1において最も評価値の小さな節点G3が選択
され1次いで節点3に枝で接続されている節点の中で最
も評価値の小さな節点8が選択され、節点17に至る。
節点の矩形領域は終点端子を含まないため、分岐のある
節点3に戻り、ここで節点8の次に評価値の低い節点9
を選択する。節点9においては相対的に評価値の小さな
節点18を選択する。当該節点18には終点端子が含ま
れるため矩形領域レベルでの探索を終了する。
このような探索の順序は節点表示で1→3→8→17→
9→18だけで済み、始点端子から終点端子に至る矩形
領域が効率的に探索される。
第10A図から第10C図には探索された矩形内部での
詳細配線経路を決定する手法の一例が示される。
第10A図には既述の手法によって始点端子Sから終点
端子Tに至る矩形領域の探索結果が示される。同図に従
えば、探索によって選択された矩形は、横型矩形領域H
1,H2及び縦型矩形領域Vl、V2.V3とされる。
前記矩形領域の定義より、各領域の内部では任意に配線
経路を選択することが保証されているが、実際には配線
長やレイアウトルールなどを考慮して決定される。尚、
始点端子S及び終点端子Tは点で代表されているが、線
分又はその集合であってもよい。
第10B図には矩形内部での詳細経路決定例が示される
同図において線分Q1及びG5は端子S、Tを通るため
一義的に決定される。線分Q2及びG4はネット全体の
配線長さ及びネットの同電位のスルーホール条件により
決定される。即ち、第1゜0図に示される最終決定パタ
ーンを想定するとき配線長さを短くするにはWl及びw
4をできるだけ小さくすることが望ましいがらである。
このとはき何等制約条件がなければW1=W4=Oとす
ればよいが、本例の場合には同電位のスルーホール隣接
条件を満足させなければならない。例えば第10C図に
示されるようにスルーホールTHI。
TH2が隣接する場合、プロセス加工上の制約により、
距離δをそのレイアウトルールなどに従って所定距離(
δO)だけ離さなければならない。
したがって、線分Q2とQ4との距離δは、δ=L+W
1+W4>δ。
の関係を満足しなければならず、これによってWl、W
2の値が決定される。L〉δ。のときにはW1=W2=
Oでよい。
第11A図から第11C図には矩形領域内部で詳細配線
経路が決定された後に当該矩形領域を再分割する一例手
法が示される。
例えば第11A図に示されるように矩形領域H1の内部
に配線パターンPTNが決定されたとき、導電パターン
の隣接ルールなどに従って当該配線パターンPTNの周
りにはある一定の距離をおかなければ別の配線パターン
を配置することはできない。この説明ではその縦方向の
距離がb、横方向の距離がaで示され、これによって決
定される領域内部には配線やスルーホールなどその他の
導電パターンを配置しないこととする。従ってこの範囲
は実質的に配線禁止とされ、第11B図に示されるよう
に矩形領域H1の内部に配線禁止領域に20が設定され
る。ここで上記制限値a、bを実際にどのような値にす
るかは少なくともレイアウトルールに従って決定される
が、特に相互に矩形領域の一部が辺で重複してもそれら
矩形領域は交差すると定義する本実施例の場合、配線禁
止領域の縁辺部分を配線可能に定義しておくことが、そ
れとの整合を図る上で望ましい。そこで本実施例におい
ては、特に制限されないが、配線禁止領域の縁辺部分に
は配線を許容し得るように前記制限値a、bが決定され
る。
そして、矩形領域H1の内部に配線禁止領域に20が設
定された後は、第11C図に示されるように残りの配線
可能領域に対して再分割が行われ、前記矩形領域H1は
矩形領域H1l、H12,H13、HI3に更新される
次に複数の配線対象ネットに対して並列的に配線経路の
探索処理を行う場合について説明する。
基本的にこのような処理を行うには、探索により選択す
べき矩形領域に対し、複数組の対象端子を接続するため
の配線を並設可能な所定幅以上の幅を持つことを条件に
矩形領域の探索を進めていけばよい。
第12A図には差動回路のペア配線の例が示される。同
図において差動回路GA置の出力端子は、ペア配線とし
ての相補信号線もしくは差動信号11AsL1.SL2
によって次段差動回路GATE2の入力端子に結合され
ている。このような差動信号線を用いると実質的な信号
伝達を速くすることができるが、そのためには当該差動
信号線SLI、SL2における抵抗や容量などの遅延成
分を等しくすることが必要になる。したがって通常差動
信号線SLI、SL2に対しては平行に且つ等距離で配
線することが要求される。このような配線経路を自動的
に求める場合には、第12B図に示されるように少なく
とも2本の配線パターンを並設可能な幅を持つ矩形領域
を探索し、その探索された矩形領域の内部にペア配線経
路を設定する。この探索対象とされる矩形領域の幅に対
する条件設定は、第8A図に基づいて説明したような前
記評価値を、矩形領域の幅が所定値以下の場合には評価
値を無限大にするというような関数によって算定するよ
うにすればよい。
第12C図には上記差動信号線SLI、SL2の配線経
路決定手順の一例が示される。この処理手順は基本的に
第3図に基づいて説明した手順と同じである。相違点は
、配線対象ネットとして差動信号線ネットを選択するこ
と(ステップS3)、選択された差動信号線ネットの端
子を含む矩形間の経路を探索するときに探索対象矩形の
幅を所定幅以上に制限すること(ステップS4)、探索
された矩形領域の内部に差動信号線を並列配置すること
(ステップS5)、である。
第13図にはペア配線としてバス信号線の例が示される
。同図においてDLI〜DL4は4本のデータ線であり
、夫々に対応するネット(Sl。
Tl)、(S2.T2)、(S3.T3)、(S4、S
T)を結ぶ。バス信号線の場合にはその全ての経路を完
全に並列化することはレイアウト的に難しく、実際には
ある程度分散されることがあるが、可能な限り並列化も
しくは束ねて配線長を極力揃えておくことが回路動作上
若しくは特性上望ましい。第13図の例に従えば、端子
81〜S4は夫々1本以上の配線層を形成可能な縦型矩
形領域■1〜v4に含まれ、また、端子T1〜T4は夫
々1本以上の配線層を形成可能な縦型矩形領域v6〜■
9に含まれている。これは端子S1〜S4、T1〜T4
の個々の位置やその他の回路パターンとの関係で4本の
配線を一つの矩形領域に並列化することが不可能な場合
を想定している。
そして、縦型矩形領域■1〜v4と縦型矩形領域■6〜
v9を接続する経路においては、4本以上の配線を並列
化し得る幅を持つ矩形領域H1,V5、H2が探索され
た結果が示されている。
第14A図には少なくともバス信号線の一部を並列化す
るように配線経路を探索する手法の一例が示される。
第14A図に示される手法は配線対象ネットを0組とす
る例であり、81〜Snが始点端子、T1〜Tnが終点
端子とされ、当該配線対象ネットに対する配線経路の探
索は以下の手順に従って行われる。
■ステップP1; 始点端子S1よりレベルi以下で結べる幅5以上の矩形
領域を全て探索する。始点端子82〜Snに対しても同
様にして矩形領域の探索を行う。
ここでレベルiとは矩形の数或いは矩形の折れ曲がり数
などとして定義することができる。また幅jは配線格子
数又はその他基準とされる格子数などとして定義するこ
とができる。上記1+ jに対しては実際の数値が与え
られる。
■ステップP2; 上記ステップP1において各端子に対応して探索された
矩形領域群の中から各群に共通する1個の矩形領域を選
んで、これを矩形領域Hs又はVSとする。
■ステップP3; 終点端子T1よりレベルに以下で結べる幅5以上の矩形
領域を全て探索する。終点端子T2〜Tnに対しても同
様にして矩形領域の探索を行う。
ここでレベルには矩形の数或いは矩形の折れ曲がり数な
どとして定義することができる。
■ステップP4; 上記ステップP3において各終点端子に対応して探索さ
れた矩形領域群の中から各群に共通する1個の矩形領域
を選んで、こ九を矩形領域Ht又はVtとする。
■ステップP5; 矩形領域Vs又はHsから矩形領域Vt又はHしに至る
までの間において、幅m (mはn本の配線を並設可能
な幅を表すための、配線格子数又はその他格子数などを
意味する)以上の矩形領域の経路を求める。前記ステッ
プP1からステップP5まで実行することによって探索
された矩形領域の全体例は第14B図に示され、Vl、
Hl、V2、H2とされる。
■ステップP6; 以上のようにして探索された矩形領域の内部において対
象ネット間の詳細配線経路を決定する。
このようにして決定された詳細配線の一例は第146図
に示される。
以上説明した実施例によれば以下の作用効果を得ること
ができる。
(1)半導体集積回路のレイアウトに当たり、第3図に
示されるように、配線層毎に未使用の配線可能領域を複
数個の矩形領域に分割するステップと、配線対象とされ
る端子間を、相互に隣接する配線層間で交差する矩形領
域を辿って接続するための、矩形領域を探索するステッ
プと、探索された矩形領域の内部で詳細な配線経路を決
定するステップとを含む処理を実行することによって、
配線対象ネットの自動配線処理が行われる。
これによれば、 ■;矩形を単位に配線経路の探索を行っていくから、格
子点や線分を単位とする経路探索に比べて処理の高速化
を達成することができる。例えば迷路法に比べて数十倍
、ラインサーチ法に比べて士数倍の処理速度が予想され
る。
■;配線格子を特に意識することなく相互に交差する矩
形領域を辿って探索を行うことにより、特別にアルゴリ
ズムの拡張を行うことなく容易に多層配線(例えば3乃
至5層以上の多層配線)にも適用可能になると共に、配
線格子間隔や配線幅が可変とされる各種モデルにも容易
に対応させることができ、しかも任意形状の配線禁止領
域があるモデルにも適応させることができる。
■;交差する矩形領域を辿ることによって、目的端子を
接続するための矩形領域を探索していくことにより、少
なくとも矩形領域それ自体を特定するための情報を計算
機の主メモリ(作業領域を含む)上に格納しておけばよ
く、矩形領域相互間のつながりを示す枝に相当する情報
についてはこれを特別に記憶することは必須とはされず
、経路探索処理に必要な計算機の作業領域用メモリ容量
の低減を達成することができる。
という効果がある。
(2)未使用の配線可能領域に設定される前記矩形領域
を、横方向への配線が許容される横型矩形領域Hiと、
縦方向への配線が許容される縦型矩形領域Viとの2通
りに定義することにより、上記配線処理手法における処
理のアルゴリズムを簡素化し又は配線層数の多様化に対
する適応性を一層増すことができる。
(3)探索された矩形領域内部で詳細配線領域が決定さ
れたとき、当該配線領域を、同配線領域とその他の配線
領域との間での隣接レイアウトルールなどを満足させる
ように領域拡張し、これを配線禁止領域として新たに前
記矩形領域の分割ステップを実行させるようにすること
により、境界部分で矩形領域が相互に交差するときの処
理規則と、配線禁止領域と矩形領域が境界部分で接する
場合における当該境界部分での処理規則との間に、処理
の整合を図ることができる。換言すれば、矩形領域が縁
辺部で接して交差する場合にも当該境界辺において配線
経路の設定を許容し、また、配線禁止領域と矩形領域が
縁辺部で接する場合にも当該境界辺において配線経路の
設定を許容する、という相互に整合した規則の採用が可
能になる。
(4)一の矩形領域に交差する他の矩形領域の選択に当
たり、目的端子への距離、目的端子への迂回距離、及び
矩形領域の幅などの夫々をパラメータとする評価値Gを
算出するステップと、そのパラメータにおける目的端子
への距離及び迂回距離が小さい程、そして矩形領域の幅
が大きいほどその評価値を優位と判定し、評価値の優位
度が高い矩形領域を優先させて目的端子に至るように矩
形領域を選択するステップとを、前記矩形領域探索ステ
ップに含めることにより、配線経路の折れ曲がり数を少
なくし、且つ経路探索処理の高速化を図ることができる
ようになる。配線経路の折れ曲がり数が少なくなること
によってコンタクトホールの数が減少し、これによって
半導体集積回路の歩留まり向上に寄与する。
(5)矩形領域の定義情報をメインメモリに記憶する形
式として、座標情報を検索キーとするリスト構造を採用
することにより、計算機の作業領域として利用されるメ
インメモリにおいてそのような情報を記憶するための容
量を更に減少させることができる。
(6)探索により選択すべき矩形領域に対し、配線対象
とされる複数組の端子を接続するための配線を並設可能
な所定幅以上の幅を持つことを探索条件に含めるように
することにより、差動回路の差動信号線やバス信号線な
どのペア配線に対して効率的に配線経路の探索を行うこ
とができると共に、配線長さを容易に揃えることができ
るようになる。
(7)上記配線手法を採用した自動配線処理システムに
よって生成された物理的な配線パターンを含んで成る半
導体集積回路は、配線長が短く、折れ曲がり数が少なく
なることによってコンタクトホールの数も減り、さらに
ペア信号線の配線長も揃えられるから、動作上そして構
造上の信頼性が高くなる。
以上本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本
発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々変更可能であることは言うまで
もない。
例えば第3図に示される例では配線対象ネットを1個処
理する毎に矩形領域の再分割を行うようにしたが、ペア
信号配線の手法で説明したように複数ネットに対する処
理毎に矩形領域の再分割を行うようにしてもよい。これ
により全体としての処理速度が更に向上する。
矩形領域の定義の仕方やその種類、そして矩形領域相互
の交差条件などについては上記実施例に限定されず適宜
変更可能である6 スルーホール禁止点については予め配線禁止領域として
定義しておき、矩形領域の分割処理で参照させるような
手法に限定されず、そのスルーホール禁止点を別途テー
ブルに記憶させ、矩形領域内部での詳細配線経路決定時
にチエツクするようにしてもよい。
前記評価値の関数は上記実施例に限定されず、また参照
すべきパラメータの種類も適宜変更可能である。
以上本発明者によってなされた発明をその背景となった
利用分野である半導体集積回路のレイアウト技術に適用
した場合について説明したが1本発明はそれに限定され
るものではなく、実装基板もしくは配線基板のための配
線経路決定手法などにも広く適用することができる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、未使用の配線可能領域において分割された矩
形のレベルで予め経路を探索し、その後、探索された矩
形領域の内部で詳細配線経路を決定するというように、
最初は矩形を単位に配線経路の探索を行っていくから、
配線格子点や線分を単位とする経路探索に比べて処理の
高速化を図ることができるという効果がある6 配線格子を特に意識することなく相互に交差する矩形領
域を辿って探索を行うことができるため、多層配線モデ
ル、配線格子間隔や配線幅が可変とされるモデル、そし
て任意形状の配線禁止領域を持つモデルに対しても容易
に対応させることができるという効果がある。
そして、交差する矩形領域を辿ることによって、目的端
子を接続するための矩形領域を探索していくから、少な
くとも矩形領域それ自体を特定するための情報を計算機
の作業領域に格納しておけばよく、矩形領域相互間のつ
ながりを示す枝に相当する情報についてはこれを特別に
記憶することは必須とはされず、経路探索処理に必要な
計算機の作業領域用メモリ容量を低減することができる
さらに、矩形領域の探索にあたって、目的端子までの距
離や矩形領域の幅などのパラメータを考慮した評価値の
優位度を利用して交差する矩形領域の選択を進めていく
ことにより、折れ曲がりの少ない配線の取得を容易化し
、ひいては半導体集積回路の歩留まり向上に寄与する。
上記評価値において矩形領域の幅を考慮することにより
、複数ネットに対する配線経路の並行探索処理が可能に
なる。したがって、差動回路の差動信号線やバス信号線
などのペア配線に対して効率的に配線経路の探索を行う
ことができると共に、配線長さを容易に揃えることがで
きる。
未使用の配線可能領域に設定される前記矩形領域を、横
方向への配線が許容される横型矩形領域と、縦方向への
配線が許容される縦型矩形領域との2通りに定義するこ
とにより、上記配線処理手法における処理のアルゴリズ
ムを簡素化し又は配線層数の多様化に対する適応性を一
層増すことができる。
探索された矩形領域内部で詳細配線領域が決定されたと
き、当該配線領域を、配線領域もしくは導電領域の隣接
レイアウトルールを満足させるように領域拡張し、これ
を配線禁止領域として新たに前記矩形領域の分割ステッ
プを実行させるようにすることにより、境界部分で矩形
領域が相互に交差するときの処理規則と、配線禁止領域
と矩形領域が境界部分で接する場合における当該境界部
分での処理規則との間に、処理の整合を図ることができ
る。
上記配線手法を採用した自動配線処理システムによって
生成された物理的な配線パターンを含んで成る半導体集
積回路は、配線長が短く、折れ曲がり数が少なくなるこ
とによってコンタクトホールの数も減り、さらにペア信
号線の配線長も揃えられるから、動作上そして構造上の
信頼性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体集積回路の自動配置配線技術に本発明を
適用した場合の一実施例システム構成図、第2A図は第
1図のスジステムで得られた配置配線結果に従った半導
体集積回路の概略−側平面図、 第2B図は第2A図の半導体集積回路において専ら配、
i@J’!に着目した場合の一例断面図。 第3図は本発明に係る配線経路処理の一実施例説明図。 第4A図乃至第4C図は矩形領域に関する定義説明図、 第5A図及び第5B図は矩形領域への分割手法に関する
説明図、 第6A図及び第6B図は矩形領域定義情報の記憶手法に
関する説明図、 第7A図乃至第7D図は矩形領域の交差条件に関する説
明図。 第8A図及び第8B図は矩形レベルでの経路探索のため
の評価値に関する一例説明図、第9図は評価値を用いて
矩形領域を探索する手法の一例説明図、 第10A図乃至第10C図は矩形領域内部での詳細配線
経路決定手法に関する一例説明図、第11A図乃至第1
.I C図は詳細配線経路決定後の矩形領域に対する再
分割手法の一例説明図、第12A乃至第12C図は差動
信号線に対する並列的な配線経路決定手法に関する一例
説明図、第13図はバス信号線に対する並列的な配線経
路の一例説明図、 第14A図乃至第14C図はバス信号線に対する並列的
な配線経路決定手法に関する一例説明図、第15図は従
来のパターン限定法、迷路法、ラインサーチ法、及びチ
ャネル割り当て法についての概略説明図、 第16A図乃至第16F図は矩形の辺を要素として配線
経路を探索する従来手法の説明図である。 1・・・自動配置システム。2・・・自動配線システt
1.3・・・論理ファイル、4・・・KSI構造ライブ
ラリ、6・・・配置結果ファイル、6・・・配線結果フ
ァイル、7・・・メインメモリ、14・・・第1配線層
、15・・・第2配線層、16・・・第3配線層、17
・・・第4配線層、18〜20・・・スルーホール、S
・・・始点端子、T・・・終点端子、Hl・・・横型矩
形領域、Vi・・・縦型矩形領域、K1・・・配線禁止
領域、DCR・・・既述子、PIT・・・ポインタ、L
ghi・・・終点端子への距離、Dtci・・・終点端
子への迂回距離、W d w i・・・矩形領域の幅、
SL、S2・・・差動信号線、DLI〜DL4・・・デ
ータ線。 第 4 図 第 図 第 図 第 図 會 第 7A 図 第 図 第 図 第 図 第 8B図 1 第 9 図 ノ 杆虐、塙す含t・欠「形 第 A 図 1 第118 図 第 11C図 GATE 第12A図 第 12B図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、端子を接続するための配線経路を決定する方法であ
    って、未使用の配線可能領域を複数個の矩形領域に分割
    するステップと、配線対象とされる端子間を相互に交差
    する矩形領域を辿って接続するための矩形領域を探索す
    るステップと、探索された矩形領域の内部で詳細な配線
    経路を決定するステップとを含む配線経路処理方法。 2、端子を接続するための配線経路を決定する方法であ
    って、配線層毎に未使用の配線可能領域を複数個の矩形
    領域に分割するステップと、配線対象とされる端子間を
    、相互に隣接する配線層間で交差する矩形領域を辿って
    接続するための、矩形領域を探索するステップと、探索
    された矩形領域の内部で詳細な配線経路を決定するステ
    ップとを含む配線経路処理方法。 3、前記矩形領域は、横方向への配線が許容される横型
    の矩形領域と、縦方向への配線が許容される縦型の矩形
    領域とに定義された請求項2記載の配線経路処理方法。 4、探索された矩形領域内部で詳細配線領域が決定され
    たとき、当該配線領域を、配線領域の隣接レイアウトル
    ールを満足させるように領域拡張し、これを配線禁止領
    域として新たに前記矩形領域の分割ステップを実行する
    請求項2又は3記載の配線経路処理方法。 5、前記矩形領域探索ステップは、一の矩形領域に交差
    する他の矩形領域の選択に当たり、目的端子への距離、
    目的端子への迂回距離、及び矩形領域の幅をパラメータ
    とする評価値を算出するステップと、そのパラメータに
    おける目的端子への距離及び迂回距離が小さい程、そし
    て矩形領域の幅が大きいほどその評価値を優位と判定し
    、評価値の優位度が高い矩形領域を優先させて目的端子
    に至るように矩形領域を選択するステップとを含む請求
    項1乃至4の何れか1項に記載の配線経路処理方法。 6、前記矩形領域探索ステップは、探索により選択する
    矩形領域に対し、配線対象とされる複数組の端子を接続
    するための配線を並設可能な所定幅以上の幅を持つこと
    を探索条件に含むものである請求項1乃至5の何れか1
    項に記載の配線経路処理方法。 7、回路ブロックの論理的な接続関係と、その論理的な
    接続関係に基づいて決定された回路ブロックの物理的な
    パターン配置結果と、半導体集積回路のレイアウトルー
    ルとを少なくとも入力し、その入力情報に基づいて、配
    線層毎に未使用の配線可能領域を複数個の矩形領域に分
    割する処理と、配線対象とされる端子間を、相互に隣接
    する配線層間で交差する矩形領域を辿って接続するため
    の、矩形領域を探索する処理と、探索された矩形領域の
    内部で詳細な配線経路を決定する処理とを行って、回路
    ブロックの端子を接続するための物理的な配線パターン
    情報を出力する配線経路処理システム。 8、請求項1乃至6の何れか1項に記載の配線経路処理
    方法を利用して、所要の端子を接続するための物理的な
    配線パターン情報を得る配線経路処理システム。 9、請求項7又は8記載の配線経路処理システムによっ
    て生成された物理的な配線パターンを含んで成る半導体
    集積回路。
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