JPH0561564A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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Publication number
JPH0561564A
JPH0561564A JP3220166A JP22016691A JPH0561564A JP H0561564 A JPH0561564 A JP H0561564A JP 3220166 A JP3220166 A JP 3220166A JP 22016691 A JP22016691 A JP 22016691A JP H0561564 A JPH0561564 A JP H0561564A
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JP
Japan
Prior art keywords
clock
buffer
buffers
clock signal
combination
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3220166A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshimitsu Minami
利光 南
Yoshinori Enomoto
義詔 榎本
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP3220166A priority Critical patent/JPH0561564A/en
Publication of JPH0561564A publication Critical patent/JPH0561564A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce cross skew by making input and output characteristics equal each other to a clock signal for each circuit block of the semiconductor integrated circuit, connecting input terminals in common, and providing combined buffers composed of the prescribed number of unit clock buffers arranged adjacently one and another. CONSTITUTION:The input and output characteristics are made equal each other, the input terminals are connected in common, and plural combined buffers 1 are provided while being composed of unit clock buffers (B1-Bm) arranged adjacently one and another. Since the unit clock buffers B1-Bm having the mutually equal input and output characteristics in respect to the clock signal are adjacently arranged on a chip area, propagating time from the clock signal source of this LSI can be made equal among the respective unit clock buffers, and time for signal propagation to a clock signal load can be easily made equal one and another.

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、更に詳しくは、高速動作が要求されるゲートアレイ
等の半導体集積回路(LSI)におけるクロック回路の
改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to improvement of a clock circuit in a semiconductor integrated circuit (LSI) such as a gate array which is required to operate at high speed.

【0002】特定用途向けLSI(ASIC)の動作速
度は近年益々向上しており、CMOSLSIでは40M
Hz、Bi−CMOSLSIでは100MHzを越える
動作速度が要求されるようになっている。かかる高速動
作のためには、順序回路に対し同期信号として供給され
るクロック信号の伝播時間の差を各順序回路相互間で出
来るだけ小さくする必要がある。
The operation speed of application-specific LSIs (ASICs) has been increasing more and more in recent years, and CMOS LSIs have an operating speed of 40M.
In the case of Hz and Bi-CMOS LSI, an operating speed exceeding 100 MHz is required. For such high-speed operation, it is necessary to minimize the difference in propagation time of the clock signal supplied as a synchronizing signal to the sequential circuits between the sequential circuits.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来のLSIにおけるクロック回路につ
いて図7を参照して説明する。同図は、一般的なクロッ
ク回路の構成を例示するブロック図である。クロック信
号は、LSIのクロック信号源を成すメインクロックバ
ッファからチップ領域上の各領域部分(回路ブロック)
毎に配されているクロックバッファ1〜Nに入力され、
このクロックバッファ1〜Nから順序回路等の各被駆動
セル(クロック信号負荷)に与えられる。
2. Description of the Related Art A clock circuit in a conventional LSI will be described with reference to FIG. The figure is a block diagram illustrating the configuration of a general clock circuit. The clock signal is supplied from the main clock buffer forming the clock signal source of the LSI to each area portion (circuit block) on the chip area.
It is input to the clock buffers 1 to N arranged for each
These clock buffers 1 to N are applied to each driven cell (clock signal load) such as a sequential circuit.

【0004】例示したように、クロックバッファ1には
200の被駆動セルが、クロックバッファ2及びNには
夫々50及び20の被駆動セルが夫々接続されてクロッ
ク信号を受ける構成であるため、各負荷容量に対応して
各クロックバッファの出力立上がり特性を出来るだけ均
一となるように考慮しても、マスタクロックバッファか
ら各被駆動セルにクロック信号が伝達されるまでの伝播
時間に差が生ずることは避けられない。
As illustrated, the clock buffer 1 is connected to 200 driven cells, and the clock buffers 2 and N are connected to 50 and 20 driven cells, respectively, to receive clock signals. Even if the output rise characteristics of each clock buffer are considered to be as uniform as possible according to the load capacitance, there may be a difference in the propagation time from the master clock buffer to the transmission of the clock signal to each driven cell. Is inevitable.

【0005】上記伝播時間の差は一般にクロックスキュ
ーと呼ばれ、クロックスキューは、このLSIにおいて
信号伝達の正確さを維持するためにはクロック周期の1
0%以下に抑える必要がある。
The above difference in propagation time is generally called a clock skew. The clock skew is one clock cycle in order to maintain the accuracy of signal transmission in this LSI.
It is necessary to suppress it to 0% or less.

【0006】例えば動作周波数が100MHzを越える
高速LSIにあっては、そのクロック周期が10ナノ秒
で有ることから、クロックスキューは、1ナノ秒以下に
する必要がある。
For example, in a high-speed LSI whose operating frequency exceeds 100 MHz, the clock cycle is 10 nanoseconds, so the clock skew must be 1 nanosecond or less.

【0007】しかし、上記の如く被駆動セルの数が各ク
ロックバッファ毎に異なる従来のクロック回路では、ク
ロックスキューは例えば2〜3ナノ秒程度は不可避であ
るから、高速動作のLSIにとって必要な性能を満足す
ることができない。
However, in the conventional clock circuit in which the number of driven cells is different for each clock buffer as described above, a clock skew of, for example, about 2 to 3 nanoseconds is unavoidable. Can't be satisfied.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】特開昭63−7861
1号公報は、クロック配線の長さ或いは被駆動セルのゲ
ート容量等の差に起因するクロック回路各部の負荷容量
の差を、負荷容量が小さなクロック回路部分に対して接
続されるダミー負荷(疑似負荷)によって補償し、負荷
容量の差に基づくクロック信号伝播時間の違いをこのダ
ミー負荷によって解消する旨を開示する。
Problems to be Solved by the Invention JP-A-63-7861
No. 1 gazette discloses a dummy load (pseudo load) which is connected to a clock circuit portion having a small load capacitance due to a difference in load capacitance of each portion of the clock circuit caused by a difference in length of clock wiring or a gate capacitance of a driven cell. It is disclosed that this dummy load eliminates the difference in clock signal propagation time based on the difference in load capacitance.

【0009】しかし、この公報記載の方法によると、特
定のチップ領域部分にダミー負荷を大量に必要とする
等、LSIのレイアウト効率の低下を招くという問題が
ある。
However, according to the method described in this publication, there is a problem that the layout efficiency of the LSI is deteriorated because a large amount of dummy load is required in a specific chip area portion.

【0010】特開昭61−82525号公報は、チップ
内部の全てのクロックバッファの出力端を共通に接続し
て、各被駆動セルの立上がり時刻を統一し、これによっ
て各被駆動セル間に生ずるクロックスキューを解消する
旨を開示する。
In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 61-82525, the output terminals of all clock buffers in the chip are connected in common to unify the rise time of each driven cell, thereby causing a difference between each driven cell. It is disclosed that clock skew is eliminated.

【0011】しかし、この公報記載の方法の場合には、
各クロックバッファの出力端相互を共通に接続する配線
は、各クロックバッファがチップ領域上の離れた位置に
配されることから大きな寄生容量を有し、この寄生容量
によって、クロックバッファ出力端における信号の立上
がりを極端に遅らせ、クロックスキューの低減と引換え
にクロック信号の伝播が大幅に遅れることでLSIの高
速化の障害になるという問題がある。
However, in the case of the method described in this publication,
The wiring that connects the output terminals of each clock buffer in common has a large parasitic capacitance because the clock buffers are arranged at distant positions on the chip area. There is a problem that the rise of the clock signal is extremely delayed and the propagation of the clock signal is greatly delayed in exchange for the reduction of the clock skew, which hinders the speeding up of the LSI.

【0012】本発明は、クロックスキューの低減におけ
る上記従来技術の問題に鑑み、チップの面積効率の低下
が出来るだけ抑えられると共に大幅なクロック信号の伝
播の遅延を伴わないでクロックスキューを低減可能なク
ロック回路を有する半導体集積回路を提供することを目
的とする。
In view of the above-mentioned problems of the prior art in reducing the clock skew, the present invention can suppress the decrease of the chip area efficiency as much as possible and can reduce the clock skew without causing a significant delay in the propagation of the clock signal. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit having a clock circuit.

【0013】[0013]

【課題を達成するための手段】図1は、本発明の原理図
を成す組合せバッファの回路図である。同図において、
1は組合せバッファ、B1〜Bmはユニットクロックバッ
ファである。
FIG. 1 is a circuit diagram of a combination buffer forming the principle of the present invention. In the figure,
Reference numeral 1 is a combination buffer, and B 1 to B m are unit clock buffers.

【0014】前記目的を達成するため、本発明の半導体
集積回路は、図1に示したように、クロック信号に対す
る入力及び出力特性が実質的に相互に等しく且つ入力端
が共通に接続されると共に相互に近接して配された所定
数のユニットクロックバッファ(B1〜Bm)から成る組
合せバッファ(1)を複数備えて成ることを特徴とする
ものである。
To achieve the above object, the semiconductor integrated circuit of the present invention has, as shown in FIG. 1, input and output characteristics with respect to a clock signal being substantially equal to each other and having their input terminals commonly connected. It is characterized by comprising a plurality of combination buffers (1) each comprising a predetermined number of unit clock buffers (B 1 to B m ) arranged close to each other.

【0015】[0015]

【作用】クロック信号に対し入力及び出力特性が実質的
に相互に等しいユニットクロックバッファをチップ領域
上で近接して設けることで、このLSIのクロック信号
源からのクロック信号の伝播時間が各ユニットクロック
バッファ間で実質的に等しくできると共に各ユニットク
ロックバッファから夫々のクロック信号負荷迄の信号伝
播時間を実質的に相互に同じとすることが容易であり、
更に、各組合せバッファに配されるユニットクロックバ
ッファの数が相互に同じ所定数であることから、クロッ
ク信号源から各組合せバッファに伝達されるクロック信
号の伝播時間を相互に同じとすることが容易である。
By providing unit clock buffers having substantially the same input and output characteristics as each other with respect to the clock signal in the vicinity of each other on the chip area, the propagation time of the clock signal from the clock signal source of this LSI is controlled by each unit clock. It is easy to make the buffers substantially equal and it is easy to make the signal propagation times from each unit clock buffer to each clock signal load substantially the same as each other.
Further, since the number of unit clock buffers arranged in each combination buffer is the same predetermined number, it is easy to make the propagation times of the clock signals transmitted from the clock signal source to each combination buffer the same. Is.

【0016】好ましくは、クロック信号負荷が実際に接
続される各ユニットクロックバッファ相互間では、これ
らに夫々接続されるクロック信号負荷の数を相互に等し
くし、若しくは近似した値とする。これによって、各組
合せバッファに配されるユニットクロックバッファは、
クロック信号負荷が同数若しくは近似した数だけ接続さ
れたバッファ或いは全く接続されないバッファとなる。
Preferably, the number of clock signal loads connected to each unit clock buffer to which the clock signal load is actually connected is equal or approximate to each other. As a result, the unit clock buffer arranged in each combination buffer is
The number of clock signal loads is the same or similar number of connected buffers or not connected at all.

【0017】上記構成により負荷が実際に接続されてい
る小型バッファの出力の立上り時間が全体として統一で
き、負荷に生ずるクロックスキューが小さくなる。
With the above structure, the rise time of the output of the small buffer to which the load is actually connected can be unified as a whole, and the clock skew generated in the load can be reduced.

【0018】各小型バッファ相互で不均衡な負荷数が生
じた時には、この不均衡数に対応した数の擬似負荷を接
続することで、これに起因するクロックスキューを回避
できる。
When an unbalanced load number occurs between the small buffers, the clock skew caused by this can be avoided by connecting the number of pseudo loads corresponding to the unbalanced number.

【0019】各組合せバッファ毎に小型バッファの出力
端を共通に接続する構成を採用すれば、各負荷及びバッ
ファを構成する素子の特性の相違に起因するクロックス
キューを回避できる。
By adopting a configuration in which the output terminals of the small buffers are commonly connected to each combination buffer, it is possible to avoid clock skew caused by the difference in the characteristics of each load and the elements constituting the buffer.

【0020】各組合せバッファが配される回路ブロック
内に夫々サブクロックバッファを対応して設けることに
より、クロック信号源から各回路ブロックに伝達される
クロック信号の伝播時間を相互に同じとすることが容易
となる。
By providing corresponding sub clock buffers in the circuit blocks in which the respective combination buffers are arranged, the clock signals transmitted from the clock signal source to the respective circuit blocks can have the same propagation time. It will be easy.

【0021】[0021]

【実施例】図面を参照して本発明を更に説明する。図2
は、本発明の実施例のLSIにおける組合せバッファ及
びその前段に配されるサブクロックバッファを例示する
回路図である。
The present invention will be further described with reference to the drawings. Figure 2
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a combination buffer in an LSI of an embodiment of the present invention and a sub clock buffer arranged in the preceding stage.

【0022】図2において、この組合せバッファ1は1
0個のユニットクロックバッファ(小型バッファ)B1
〜B10を備える。これら小型バッファB1〜B10は、夫
々の入力端が共通に接続されて、前段のサブクロックバ
ッファ(サブバッファ)SBの出力端に接続されて、こ
れからクロック信号を受ける。
In FIG. 2, this combination buffer 1 is 1
0 unit clock buffer (small buffer) B 1
To B 10 . These small-sized buffers B 1 to B 10 have their respective input ends connected in common, are connected to the output end of the sub-clock buffer (sub-buffer) SB at the preceding stage, and receive a clock signal from them.

【0023】各小型バッファB1〜B10は、チップ領域
上の一の回路ブロック内に設けられており、図中「出力
その1」〜「出力その10」と記した夫々の出力端に
は、これら小型バッファに近接して配され相互に同じ入
力特性を有する被駆動セルlUが最大20まで且つ20に
近い数が接続される。即ち小型バッファの負荷の単位数
は20である。
Each of the small buffers B 1 to B 10 is provided in one circuit block on the chip area, and is connected to each of the output terminals labeled “output 1” to “output 10” in the figure. The number of driven cells 1U that are arranged close to these small buffers and have the same input characteristics as each other is connected up to a maximum of 20 and close to 20. That is, the number of load units of the small buffer is 20.

【0024】各小型バッファB1〜B10は、チップ領域
上の一つの回路ブロックの特定位置に纏めて配置するこ
とも、或いは夫々の負荷を成す被駆動セルの集合毎に個
々に配することで、回路ブロック内での分散配置とする
こともできる。
Each of the small buffers B 1 to B 10 may be collectively arranged at a specific position of one circuit block on the chip area, or may be individually arranged for each set of driven cells forming respective loads. Therefore, it is possible to disperse the circuit blocks.

【0025】サブバッファSBは、図示したように組合
せバッファの外に有るものとして、一つのサブバッファ
から複数の組合せバッファ1に対して並列にクロック信
号を供給することができ、また、組合せバッファと1対
1に対応して設けられて一つの組合せバッファにクロッ
ク信号を供給することもでき、更には、図示とは異なり
組合せバッファ1がサブバッファSBを含むとすること
もできる。
As shown in the figure, the sub-buffer SB is provided outside the combination buffer and can supply a clock signal from one sub-buffer to a plurality of combination buffers 1 in parallel. The clock signals may be supplied to one combination buffer provided in a one-to-one correspondence, and the combination buffer 1 may include a sub-buffer SB, which is different from the one shown in the drawing.

【0026】図3は、図2で示した組合せバッファを備
える本発明の一実施例のLSIにおけるクロック回路図
を示している。同図において、各組合せバッファ11
nは、夫々10個の小型バッファB1〜B10を備えてお
り、クロック信号源を成すメインクロックバッファMB
からのクロック信号は、各サブバッファSB1〜SBn
介してこれと対応する組合せバッファ11〜1nに伝達さ
れる構成であり、この場合、このクロック回路は深さ2
の階層構造を成している。LSIの規模が大きくなると
更に多段の階層構造とすることができる。
FIG. 3 shows a clock circuit diagram in the LSI of one embodiment of the present invention including the combination buffer shown in FIG. In the figure, each combination buffer 1 1 to
1 n is provided with 10 small buffers B 1 to B 10 , each of which is a main clock buffer MB forming a clock signal source.
From the sub-buffers SB 1 to SB n to the corresponding combination buffers 1 1 to 1 n . In this case, this clock circuit has a depth of 2
It has a hierarchical structure of. As the scale of the LSI increases, a multi-tiered hierarchical structure can be provided.

【0027】各組合せバッファ11〜1nは、当該組合せ
バッファが配される回路ブロック内に含まれる被駆動セ
ルの数に従って、第一番目の組合せバッファ11は20
0個の被駆動セルに、第二番目の組合せバッファ12
100個の被駆動セルに、また第n番目の組合せバッフ
ァ1nは20個の被駆動セルに、夫々クロック信号を供
給している。
Each of the combination buffers 1 1 to 1 n has the first combination buffer 1 1 of 20 according to the number of driven cells included in the circuit block in which the combination buffer is arranged.
The clock signals are supplied to 0 driven cells, the second combination buffer 1 2 to 100 driven cells, and the nth combination buffer 1 n to 20 driven cells. There is.

【0028】図3に示されているように、各小型バッフ
ァB1〜B10には、20個の被駆動セル(lu)が接続さ
れるものと、全く被駆動セルが接続されないものとがあ
る。この構成により、被駆動セルが実際に接続されてい
る各小型バッファにおける出力は、その負荷が相互に等
しいことから立上がり時間が相互に同じとなり、従って
これら各小型バッファから被駆動セルに伝達されるクロ
ック信号の伝播時間が各小型バッファ相互間で実質的に
同じとなる。
As shown in FIG. 3, 20 buffer cells (lu) are connected to each of the small buffers B 1 to B 10 and one buffer cells are not connected at all. is there. With this configuration, the outputs of the small buffers to which the driven cells are actually connected have the same rise time because their loads are equal to each other, and thus the outputs are transmitted from the small buffers to the driven cells. The propagation time of the clock signal is substantially the same between the small buffers.

【0029】各サブバッファSB1〜SBnは相互に同じ
入力及び出力特性を有するものとしてある。また、各サ
ブバッファSB1〜SBnには同数の小型バッファB1
10から構成された組合せバッファ11〜1nが接続され
且つ各サブバッファSB1〜Bnと組合せバッファ11
nとの間の信号配線は短いので、各サブバッファSB1
〜SBnから対応する組合せバッファ11〜1nに伝達さ
れるクロック信号の伝播時間は実質的に相互に同じとな
る。
The sub-buffers SB 1 to SB n have the same input and output characteristics. Further, each sub-buffer SB 1 to SB n equal number of small buffers B 1 ~
The combination buffers 1 1 to 1 n composed of B 10 are connected, and the sub-buffers SB 1 to B n and the combination buffers 1 1 to 1
Since the signal wiring to 1 n is short, each sub-buffer SB 1
The propagation times of the clock signals transmitted from ~ SB n to the corresponding combination buffers 1 1 to 1 n are substantially the same.

【0030】上記の如く、図3の実施例のLSIでは、
メインクロックバッファMBから各サブバッファSB1
〜SBn迄のクロック信号の配線長を相互に等しくすれ
ば、メインバッファMBから末端の各被駆動セルに夫々
伝達されるクロック信号の伝播時間を実質的に相互に同
じとすることができ、クロックスキューを大幅に低減出
来る。なお、同図の場合、各回路ブロックに配される被
駆動セルの数が夫々小型バッファに接続可能な被駆動セ
ルの単位数の倍数となる例であった。
As described above, in the LSI of the embodiment shown in FIG.
Main clock buffer MB to each sub-buffer SB 1
If the wiring lengths of the clock signals up to SB n are made equal to each other, the propagation times of the clock signals transmitted from the main buffer MB to the driven cells at the ends can be made substantially the same. Clock skew can be greatly reduced. In the case of the figure, the number of driven cells arranged in each circuit block is a multiple of the unit number of driven cells connectable to the small buffer.

【0031】図4(a)及び(b)は、各回路ブロック
に配される被駆動セルの数が小型バッファに接続可能な
被駆動セルの数(単位数)の倍数でない例を説明するた
めの図であり、図3に示した第二の組合せバッファ12
から出力を受ける被駆動セルの数が、図3とは異なる場
合について示した。図3では第二の組合せバッファ1 2
の被駆動セル数が100luであったが、同図(a)及び
(b)では夫々被駆動セル数が50luとして示されてい
る。他の組合せバッファ11、1nの負荷数は図3に示し
たものである。
4A and 4B are circuit blocks.
The number of driven cells placed in the can be connected to a small buffer
Explained an example that is not a multiple of the number of driven cells (the number of units)
The second combination buffer 1 shown in FIG.2
If the number of driven cells that receive output from
The results are shown below. In FIG. 3, the second combination buffer 1 2
The number of driven cells was 100 lu, but in the figure (a) and
In (b), the number of driven cells is shown as 50 lu, respectively.
It Other combination buffer 111nThe load number of is shown in Figure 3
It is a thing.

【0032】図4(a)において、この回路ブロック内
の50個の被駆動セルは、3個の小型バッファB1〜B3
に夫々17、17、及び16に分けられて負荷されてい
る。この場合、図3に示した他の組合せバッファ11
nにおける各小型バッファに接続される負荷の数20
よりも被駆動セルの数が3〜4だけ少ないので、第二の
組合せバッファ12から出力を受ける被駆動セルの立上
がりが早くなり、クロックスキューが生ずる。
In FIG. 4A, the 50 driven cells in this circuit block are three small buffers B 1 to B 3.
The load is divided into 17, 17, and 16, respectively. In this case, the other combination buffer 1 1 shown in FIG.
Number of loads connected to each small buffer in 1 n 20
Since the number of the driven cell is small only 3-4 than, rises faster driven cell for receiving an output from the second combination buffer 1 2, clock skew occurs.

【0033】上記クロックスキューをできるだけ小さく
抑えることは、小型バッファに接続される単位数をでき
るだけ小さくすることで可能である。例えば、上記の場
合では、各小型バッファに接続される被駆動セルの単位
数を10とすれば、各小型バッファの負荷を全て10lu
とすることができ、各被駆動セル間に生ずるクロックス
キューは回避できる。しかし、小型バッファに接続され
る被駆動セルの単位数をあまり小さくすると、小型バッ
ファが多くなりコストアップにつながる。
The clock skew can be kept as small as possible by making the number of units connected to the small buffer as small as possible. For example, in the above case, if the unit number of driven cells connected to each small buffer is 10, all loads of each small buffer are 10 lu.
The clock skew generated between the driven cells can be avoided. However, if the number of driven cells connected to the small buffer is too small, the number of small buffers increases and the cost increases.

【0034】図4(b)には、同図(a)におけるクロ
ックスキューを回避する別の方法が示されている。この
方法では、被駆動セルの単位数20に対して負荷が少な
い各小型バッファB1〜B3に対して、その少ない数に相
当するだけの数のダミー負荷を夫々接続することによっ
てクロックスキューを回避する。
FIG. 4 (b) shows another method for avoiding the clock skew in FIG. 4 (a). In this way, with respect to the unit number 20 each small buffer B 1 .about.B 3 load is small relative to the driven cell, the clock skew by respectively connecting the number of dummy load only corresponds to the small number To avoid.

【0035】本発明の場合、ユニットクロックバッファ
から比較的小さな数である単位数の被駆動セルに対して
クロック信号を伝達する構成であるから、この比較的小
さなユニットクロックバッファに付加されるダミー負荷
の数は小さく抑えることが出来、従来例のように大きな
領域部分である回路ブロック相互間で負荷平衡をとるの
とは異なり、大量のダミー負荷を要するものではない。
なお、LSIがゲートアレイ方式のASICの場合に
は、かかる小数のダミー負荷を使用することは比較的容
易である。
In the case of the present invention, since the clock signal is transmitted from the unit clock buffer to a relatively small number of driven cells, a dummy load added to the relatively small unit clock buffer. The number of can be kept small, and unlike the conventional example in which load balancing is performed between circuit blocks that are large area portions, a large amount of dummy load is not required.
When the LSI is a gate array type ASIC, it is relatively easy to use such a small number of dummy loads.

【0036】図5は、本発明の第二の実施例のLSIに
おけるクロック回路の回路図であり、図4(b)におい
て示した方法に加えて、更にクロックスキューを低減す
る方法を採用した回路を示すものである。図5において
は、被駆動セルが接続された各小型バッファの出力端を
各組合せバッファ11、12毎に共通に接続して、特に、
各被駆動セル及び小型バッファを構成するトランジスタ
素子間に不可避的に生ずる特性の相違、或いは、各小型
バッファから被駆動セルにクロック信号を伝達する信号
配線の寄生容量の差に起因するクロックスキューを回避
している。
FIG. 5 is a circuit diagram of a clock circuit in the LSI of the second embodiment of the present invention. A circuit adopting a method of further reducing the clock skew in addition to the method shown in FIG. 4B. Is shown. In FIG. 5, the output terminals of the small buffers to which the driven cells are connected are commonly connected to each of the combination buffers 1 1 and 1 2 .
The clock skew caused by the difference in the characteristics that inevitably occurs between the driven cells and the transistor elements that form the small buffer, or the difference in the parasitic capacitance of the signal wiring that transmits the clock signal from each small buffer to the driven cell I'm avoiding it.

【0037】各組合せバッファ11〜1n内の小型バッフ
ァは、前記の如く何れも相互に同じ回路ブロック内に配
されており、従って、従来例で示したチップ領域全体の
クロックバッファの出力端を共通に接続するのとは異な
り、小型バッファの出力端を接続する配線の亘長は比較
的短くて足り、この接続配線によって寄生容量が大きく
増大して伝播時間が過大となることはない。
The small buffers in the combination buffers 1 1 to 1 n are all arranged in the same circuit block as described above, and therefore, the output terminals of the clock buffers in the entire chip area shown in the conventional example. Unlike the case of connecting in common, the length of the wiring connecting the output ends of the small-sized buffers is relatively short, and the parasitic capacitance is not greatly increased by this connecting wiring and the propagation time is not excessively long.

【0038】図6は、本発明の第三の実施例のLSIに
おけるチップ領域の平面略図を示している。チップ領域
は等分に4×4に分割されており、各領域部分には夫
々、入力及び出力特性が相互に等しいサブバッファが配
される。
FIG. 6 is a schematic plan view of the chip area in the LSI of the third embodiment of the present invention. The chip area is equally divided into 4 × 4, and subbuffers having the same input and output characteristics are arranged in each area portion.

【0039】クロック信号源を成すメインクロックバッ
ファMBは、チップ領域のほぼ中央に配されており、こ
のメインクロックバッファMBから各サブバッファSB
に対してクロック信号を伝達するクロック信号配線は、
メインクロックバッファを通る図中左右方向及び上下方
向に走る各中心線に対して夫々対称に配される。
The main clock buffer MB, which constitutes the clock signal source, is arranged almost at the center of the chip area, and from this main clock buffer MB to each sub-buffer SB.
The clock signal wiring that transmits the clock signal to
They are arranged symmetrically with respect to respective center lines passing through the main clock buffer and running in the horizontal direction and the vertical direction in the drawing.

【0040】図6に示したように、メインクロックバッ
ファMBから各サブバッファSBに至る迄の夫々の配線
亘長が相互に等しくなるように配線分岐が行われると共
に、各配線分岐点において、この分岐点に後続する分岐
配線から信号を受ける負荷の総容量が相互に等しくなる
ように、負荷を構成するサブバッファSBが配分してあ
る。各サブバッファには、対応する組合せバッファがそ
の近傍に設けられており、これら相互の配置関係は、各
回路ブロック相互間で同じ構成とされる。
As shown in FIG. 6, the wiring is branched so that the wiring lengths from the main clock buffer MB to the respective sub-buffers SB are equal to each other, and at each wiring branch point, The sub-buffers SB that configure the loads are distributed so that the total capacities of the loads that receive signals from the branch wirings following the branch points are equal to each other. A corresponding combination buffer is provided in the vicinity of each of the sub-buffers, and the mutual layout relationship between the circuit blocks is the same.

【0041】上記バッファ配置及び配線構成により、こ
のLSIでは、メインクロックバッファから各サブバッ
ファ迄の信号伝播時間が相互に等しくなり、この実施例
のLSIにおいて、例えば図5の回路構成を採用する
と、クロックスキューは実質的に無視できる程度に低減
できる。
With the above buffer arrangement and wiring configuration, in this LSI, the signal propagation times from the main clock buffer to each sub-buffer are equal to each other. If the LSI of this embodiment adopts the circuit configuration of FIG. 5, for example, Clock skew can be reduced to a negligible amount.

【0042】なお、前記メインクロックバッファ、サブ
バッファ及び組合せバッファのかかる配置関係は、LS
I内部の配置が周期的構造を有するゲートアレイLSI
において特に好適である。ゲートアレイLSIでは、こ
れら配置関係は各LSIで共通の構成とされる。
The layout relationship of the main clock buffer, sub-buffer and combination buffer is LS.
Gate array LSI in which the internal arrangement has a periodic structure
Is particularly preferable in. In the gate array LSI, these layout relationships are common to all the LSIs.

【0043】本発明の各実施例において実現可能なクロ
ックスキューの例を以下に示す。従来では、各半導体素
子自体の特性の相違を別にしても、クロック回路の構成
により2〜3ナノ秒程度のクロックスキューが不可避で
あり、この場合LSIにおける動作周波数の上限は約5
0MHzであった。
An example of clock skew that can be realized in each embodiment of the present invention is shown below. Conventionally, a clock skew of about 2 to 3 nanoseconds is unavoidable due to the configuration of the clock circuit, even if the characteristics of each semiconductor element itself are different. In this case, the upper limit of the operating frequency in the LSI is about 5
It was 0 MHz.

【0044】しかし、本発明の採用により、例えば、図
3のクロック回路の一部において、図4(a)に示した
ように被駆動セルが接続された結果、3〜4luのクロッ
ク信号負荷の不平衡が生じた場合であっても、クロック
スキューは0.7〜1.2ナノ秒程度に迄低減される。
このため、LSIの動作可能なクロック周波数として1
00MHz程度が可能となる。
However, by adopting the present invention, for example, in a part of the clock circuit of FIG. 3, the driven cells are connected as shown in FIG. Even if the imbalance occurs, the clock skew is reduced to about 0.7 to 1.2 nanoseconds.
Therefore, the clock frequency at which the LSI can operate is 1
About 00MHz is possible.

【0045】図4(b)に示した如く各小型バッファの
負荷にダミー負荷を接続することにより、前記の如く低
減されたクロックスキューは、更に0.5〜1.0ナノ
秒程度に迄低減でき、動作周波数は120MHz程度ま
でが可能となる。また、この場合図6に示した配置構成
を採用すれば、このクロックスキューは実質的に無視出
来る程度となり、動作可能なクロック周波数は200M
Hz程度にまで達する。
By connecting a dummy load to the load of each small buffer as shown in FIG. 4B, the clock skew reduced as described above is further reduced to about 0.5 to 1.0 nanosecond. The operating frequency can be up to about 120 MHz. Further, in this case, if the arrangement configuration shown in FIG. 6 is adopted, this clock skew becomes substantially negligible, and the operable clock frequency is 200M.
Reach up to about Hz.

【0046】上記各実施例では、組合せバッファ内の小
型バッファの数及びこの小型バッファに接続される被駆
動セルの単位数を夫々10及び20として説明したが、
これらの数は、各LSI毎に夫々適当な数を定めること
が出来る。
In each of the above embodiments, the number of small buffers in the combination buffer and the number of driven cells connected to the small buffers are set to 10 and 20, respectively.
These numbers can be set to appropriate numbers for each LSI.

【0047】また、各図においては、各クロックバッフ
ァを何れも正極性のバッファであるものとして示した
が、これらは周知のごとく、逆極性のクロックバッファ
を採用することができ、またNAND型のクロックバッ
ファを採用することもできる。
Further, in each drawing, each clock buffer is shown as a buffer of positive polarity, but as is well known, it is possible to employ a clock buffer of opposite polarity, and a NAND type buffer. A clock buffer can also be adopted.

【0048】本発明のLSIにおけるクロック回路は、
特に超高速動作が要請されるEWS、大型計算機、ミニ
コン或いは通信機器等の高い繰返し周波数を有するクロ
ック信号のための回路として好適である。
The clock circuit in the LSI of the present invention is
In particular, it is suitable as a circuit for a clock signal having a high repetition frequency such as EWS, a large-sized computer, a minicomputer or a communication device which requires ultra-high speed operation.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路によると、回路の面積効率の低下及びクロック信
号の伝播における大幅な遅延を伴うこと無く、クロック
回路におけるクロックスキューを低減でき、LSIの高
速動作を可能にしたという顕著な効果を奏する。
As described above, according to the semiconductor integrated circuit of the present invention, the clock skew in the clock circuit can be reduced without lowering the area efficiency of the circuit and causing a large delay in the propagation of the clock signal. It has a remarkable effect that it enables high speed operation.

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

【図1】本発明の原理図である。FIG. 1 is a principle diagram of the present invention.

【図2】本発明の実施例における組合せバッファの回路
図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a combination buffer according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第一の実施例のLSIにおけるクロッ
ク回路図である。
FIG. 3 is a clock circuit diagram in the LSI of the first embodiment of the present invention.

【図4】(a)及び(b)は夫々、図3における第二の
組合せバッファの別の負荷接続例である。
4 (a) and (b) are another load connection example of the second combination buffer in FIG. 3, respectively.

【図5】本発明の第二の実施例のLSIにおけるクロッ
ク回路図である。
FIG. 5 is a clock circuit diagram in an LSI according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第三の実施例のLSIにおけるチップ
領域の平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a chip area in an LSI according to a third embodiment of the present invention.

【図7】従来のLSIにおけるクロック回路図である。FIG. 7 is a clock circuit diagram in a conventional LSI.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11〜1n :組合せバッファ B1〜B10、Bm:ユニットクロックバッファ(小型バッ
ファ) SB1〜SBn :サブクロックバッファ(サブバッフ
ァ) MB :メインクロックバッファ
1, 1 1 to 1 n : Combination buffer B 1 to B 10 , B m : Unit clock buffer (small buffer) SB 1 to SB n : Sub clock buffer (sub buffer) MB: Main clock buffer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】クロック信号に対する入力及び出力特性が
実質的に相互に等しく且つ入力端が共通に接続されると
共に相互に近接して配された所定数のユニットクロック
バッファ(B1〜Bm)から成る組合せバッファ(1)を
複数備えて成る半導体集積回路。
1. A predetermined number of unit clock buffers (B 1 to B m ) having substantially the same input and output characteristics with respect to a clock signal, having their input terminals connected in common, and arranged close to each other. A semiconductor integrated circuit comprising a plurality of combination buffers (1) each comprising
【請求項2】出力端にクロック信号負荷が接続されない
前記ユニットクロックバッファ(B1〜Bm)を備えるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
2. A semiconductor integrated circuit according to claim 1, characterized in that it comprises the unit clock buffer clock signal load is not connected to the output terminal (B1~B m).
【請求項3】前記ユニットクロックバッファ(B1
m)の一部に負荷容量調整のための疑似負荷が接続さ
れることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積
回路。
3. The unit clock buffers (B 1 ~
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a pseudo load for adjusting the load capacitance is connected to a part of B m ).
【請求項4】クロック信号負荷が接続されている前記ユ
ニットクロックバッファ(B1〜Bm)の出力端が前記組
合せバッファ(11〜1n)毎に共通に接続されることを
特徴とする請求項1乃至3の一に記載の半導体集積回
路。
4. The output terminals of the unit clock buffers (B 1 to B m ) to which clock signal loads are connected are commonly connected to each of the combination buffers (1 1 to 1 n ). The semiconductor integrated circuit according to claim 1.
【請求項5】前記各組合せバッファ(11〜1n)の近傍
に対応して配され、出力端が該組合せバッファ(11〜
n)の前記共通に接続されたユニットクロックバッフ
ァ(B 1〜Bm)の入力端に接続されると共に入力端にク
ロック信号が入力されるサブクロックバッファ(SB1
〜SBn)を備えることを特徴とする請求項1乃至4の
一に記載の半導体集積回路。
5. Each of the combination buffers (11~ 1n) Neighborhood
Corresponding to the output terminal of the combination buffer (11 ~
1n) Said commonly connected unit clock buff
A (B 1~ Bm) And the input end
Sub clock buffer (SB1
~ SBn) Are provided, Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned.
1. The semiconductor integrated circuit described in 1.
【請求項6】所定数以内のクロック信号負荷を夫々有す
る複数の領域部分を含むチップ領域と、 前記チップ領域に配されクロック信号源を成す一のマス
タクロックバッファ(MB)及び前記各領域部分の夫々
に配された複数のサブクロックバッファ(SB 1〜S
n)と、 前記マスタクロックバッファ(MB)から前記各サブク
ロックバッファ(SB1〜SBn)にクロック信号を伝達
し、前記マスタクロックバッファ(MB)から前記各サ
ブクロックバッファ(SB1〜SBn)までの前記クロッ
ク信号の伝播距離が相互に等しくなるように、且つ、前
記マスタクロックバッファ(MB)から前記各サブクロ
ックバッファ(SB1〜SBn)迄に至る各配線分岐点に
おいて、該配線分岐点に後続する各分岐配線を介して信
号を受ける前記サブクロックバッファ(SB1〜SBn
の数が相互に等しくなるように配線されたクロック信号
配線と、 前記各領域部分に夫々配されると共に、前記共通に接続
された入力端が前記各サブクロックバッファ(SB1
SBn)の夫々の出力端に接続された請求項1乃至4の
一に記載の組合せバッファ(11〜1n)とを備え、 前記各ユニットクロックバッファ(B1〜Bm)の何れか
を介して前記各領域部分の前記クロック信号負荷に前記
クロック信号を供給する半導体集積回路。
6. Each clock signal load is within a predetermined number
A chip area including a plurality of area parts, and one mass forming a clock signal source arranged in the chip area.
Clock buffer (MB) and each area part
A plurality of sub clock buffers (SB 1~ S
Bn) From the master clock buffer (MB) to each subclock.
Lock buffer (SB1 to SBn) To the clock signal
From the master clock buffer (MB).
Book clock buffer (SB1~ SBn) The above
So that the propagation distances of the signal are equal to each other, and
From the master clock buffer (MB) to each sub clock
Buffer (SB1~ SBn) At each wiring branch point
Then, the signal is sent via each branch wiring that follows the wiring branch point.
Sub clock buffer (SB1~ SBn)
Clock signals routed so that the number of
Wirings are respectively arranged in the respective area portions and are commonly connected.
The input end of each sub clock buffer (SB1~
SBn) Connected to the respective output terminals of
The combination buffer (11~ 1n) And each unit clock buffer (B1~ Bm) Either
To the clock signal load of each area portion via
A semiconductor integrated circuit that supplies a clock signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4729228B2 (en) * 2000-04-07 2011-07-20 株式会社アドバンテスト Delay circuit and ring oscillator

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