JPH06188397A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH06188397A
JPH06188397A JP33613192A JP33613192A JPH06188397A JP H06188397 A JPH06188397 A JP H06188397A JP 33613192 A JP33613192 A JP 33613192A JP 33613192 A JP33613192 A JP 33613192A JP H06188397 A JPH06188397 A JP H06188397A
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JP
Japan
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basic
sequential circuit
cell
semiconductor integrated
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP33613192A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoya Aizawa
智哉 相沢
Hiroyuki Hayashi
博之 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスターチップ上に構成する順序回路のクロ
ックラインの長さのばらつきにより発生するクロックス
キューを低減させる半導体集積回路の構造を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 トランジスタ基本回路としての基本セル2を
行列的に規則的かつ固定して配置した内部コア領域A
と、この内部コア領域Aの周辺に複数のI/Oセル3が
配置されたI/O部Bからなるマスターチップ1を、内
部コア領域に予めフリップフロップ等の順序回路を専用
に構成する基本セル2が作り込まれた順序回路専用セル
領域Cを設けて、複数の基本セル領域Dに分割させた構
造としたことを特徴とし、特に、上記マスターチップ1
上の順序回路専用セル領域Cには、高駆動クロックバッ
ファ5を作り込んでクロックラインの最短化を図ってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、マスタースライス方
式の半導体集積回路の構造に関し、特に、マスターチッ
プ上に構成する順序回路のクロックスキュー低減技術に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、短時間でLSI等を設計する技術
としてセミカスタム設計手法がある。特に、この手法に
は、論理ゲート、フリップフロップ等の基本レベルの機
能を有する基本セル(トランジスタ基本回路)を作り込
んだマスタスライス(Master Slice、以下、明細書中で
はマスターチップという)を予め作成しておき(作業工
程の一部を共通化する)、その後は利用者が個別に与え
られた論理回路に従って配線パターンを決定して所望の
LSIを実現していくマスタースライス方式がある。
【0003】また、このマスタースライス方式の半導体
集積回路には、マスターチップ1上に所定構造の基本セ
ル2が隙間なく敷き詰めたレイアオウトのものと、幾つ
かの基本セル2からなる列の間に配線スペースを設けた
レイアウトのものがある。
【0004】そのため、このマスターチップ1上におけ
る配線は、上記複数の基本セル2からなるセル列間に設
けられた配線スペースで行うか、あるいは上記基本セル
2が敷き詰められている場合は、使用しない基本セル2
上に直接配線して論理LSI等を設計している。
【0005】ここで、上記マスターチップ1の構造は、
図4(a)に示すように所定の構造を有する複数の基本
セル2を敷き詰めた内部コア領域A(なお、この従来例
では配線スペースは設けられていない)と、この内部コ
ア領域Aの周辺部分に複数のI/Oセル3を配置したI
/O部Bから構成されている。
【0006】さらに、基本セル2(トランジスタ基本回
路)の一構造例として、図4(b)にCMOSゲートア
レイのセル構造を示す。このCMOSゲートアレイはゲ
ート電極2a上にそれぞれp+ 拡散層2b及びn+ 拡散
層2cを積層して、pMOSとnMOSの1対で構成さ
れており、単独で、単純論理ゲート(NAND、NOT
等)、ラッチ、フリップフロップ等の順序回路が形成で
きる。
【0007】次に、LSI設計の具体例として、例えば
図5(a)に示す論理構造の4ビットシフトレジスタを
設計する場合について説明する。
【0008】なお、図中4a〜4dはフリップフロップ
(順序回路)、5はこれら各4フリップフロップにクロ
ックパルスを供給するための高駆動クロックバファ、6
は上記各フリップフロップ4a〜4dと高駆動クロック
バファ5とを接続しているクロックラインである。
【0009】従来のマスタースライス方式の半導体集積
回路は、予め図4(b)に示すような同一形状の基本セ
ルを行列的に規則的かつ固定して配置したマスタチップ
1に対し、利用者が設計した上述の論理回路を自動配置
配線プログラムを用いて設計することで実現される。こ
の自動配置配線プログラムは、まず各順序回路4a〜4
dが任意の位置に配置(図中各順序回路は丸印を付けた
番号で示す)し、続いて、この順序回路4a〜4d間の
配線を行うことで図4(b)に示すようなパターンをマ
スタチップ1上で設計している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
は以上のように、自動配置配線プログラムにより各順序
回路が自動的に任意の位置に配置されるため、各順序回
路間でのクロックラインの長さにアンバランスが生じる
てしまうなどの課題があった。
【0011】これは、図6のタイムチャートに示すよう
に、例えば高駆動クロックバファ5と順序回路4aの間
の配線距離(クロックラインの長さ)に対して順序回路
4bとの配線距離が極端に長く設計された場合、本来順
序回路4bは第2のパルスエッジでデータ取り込みを行
わなければならないのに、第1のパルスエッジでデータ
取り込みを行うように誤動作する場合が起こり得るから
である。
【0012】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、マスタースライス方式の半導体集
積回路において、マスターチップ上に構成する順序回路
のクロックラインの長さのばらつきにより発生するクロ
ックスキューを低減させる半導体集積回路の構造を提供
することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体集
積回路は、トランジスタ基本回路としての基本セルを行
列的に規則的かつ固定して配置した内部コア領域と、こ
の内部コア領域の周辺に複数のI/Oセルが配置された
I/O部からなるマスターチップを、内部コア領域に予
めフリップフロップ等の順序回路を専用に構成する基本
セルが作り込まれた順序回路専用セル領域を設けて、複
数の基本セル領域に分割された構造としたことを特徴と
している。
【0014】特に、上記マスターチップ上の順序回路専
用セル領域に予め作り込まれる各基本セルの構造は、予
め予定された機能を実現する構造であり、この順序回路
専用セル領域には、高駆動バッファが作り込まれるとと
もに、各基本セルが最短距離で接続可能な位置に隣接し
て作り込まれる。
【0015】また、この順序回路専用セル領域では、こ
れら各基本セルのデータ入出力ピンが所定のピッチで配
列されている。
【0016】
【作用】この発明における半導体集積回路は、予めマス
ターチップ上の内部セル領域を、順序回路専用の基本セ
ルを作り込んだ順序回路専用セル領域で複数の基本セル
領域に分割しておくので、各基本セル領域ではそれぞれ
別個の順序回路専用の基本セルと接続することにより、
各基本セル領域での配線を物理的に短くできることか
ら、全体としてクロックスキューの発生を最小限に抑え
る。
【0017】また、順序回路専用セル領域における各基
本セルは配線工程以前に予め作り込まれるので、基本セ
ル領域における各基本セルは順序回路の機能を実現でき
る構造にしておく必要がなくなり、したがって、これら
順序回路専用セル領域における基本セルの構造と基本セ
ル領域における基本セルの構造(機能、サイズ等)は、
異なるものとすることができる。
【0018】また、順序回路専用セル領域には、各順序
回路専用の基本セルのデータ入出力ピンが所定のピッチ
で配列されているので、各順序回路専用の基本セルにお
ける入出力の配線位置を固定する。
【0019】さらに、順序回路専用セル領域には、高駆
動クロックバッファも予め作り込まれているので、この
高駆動クロックバッファと各順序回路とを接続するクロ
ックラインの長さを最小にする。
【0020】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図1乃至図3を
用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。
【0021】図1(a)は、この発明の一実施例による
マスタースライス方式の半導体集積回路におけるマスタ
ーチップ1の構造を示す図であり、このマスターチップ
1の内部コア領域Aは、予め順序回路専用セル領域Cを
設けることで、複数の基本セル領域Dに分割されてい
る。
【0022】そして、この順序回路専用セル領域Cに
は、フリップフロップ、ラッチ等を構成する基本セル2
(トランジスタ基本回路)が作り込まれており、これら
基本セル2は隣接し、最短距離で接続できるように予め
配置されている。
【0023】さらに、この順序回路専用セル領域Cに
は、高駆動クロックバッファ5も作り込まれており、ク
ロックライン6が各順序回路4a〜4d間で均等になる
ような構造になっているとともに、各順序回路4a〜4
dのデータ入出力ピン7も所定のピッチで整然と配置さ
れている。
【0024】なお、上記順序回路専用セル領域Cでは、
各順序回路4a〜4d及び高駆動クロックバッファ5と
も、配線工程以前に予め作り込んでおくので、その機能
を利用者が自由に選択できるカスタムレイアウトで設計
でき、かつこの領域Cにおける配線もカスタムレイアウ
トで設計できる。
【0025】したがって、上記各基本セル領域Dには、
通常の基本セル2(これらの基本セルには順序回路の機
能は必要ない)が敷き詰められ、順序回路以外の論理回
路を実現するために用いられる。また、この基本セル領
域Dにおける基本セル2は、上記順序回路専用セル領域
Cにおける基本セル2と同一の形状である必要はなく、
セルサイズも変更できるので、より小さく作り込んでお
けば内部コア領域Aの面積効率を上げることができる。
【0026】次に、この発明に係るマスタースライス方
式の半導体集積回路におけるマスターチップ1の具体的
な構成例について説明する。
【0027】例えば図1(b)に示すような組み合わせ
回路E1 〜E3 を含む4ビットシフトレジスタを設計し
ていく場合、マスターチップ1上の所定領域(例えば図
1(a)で斜線で示した部分)に図2に示すように、そ
れぞれが順序回路4a〜4dとして機能するように予め
作り込むとともに、高駆動クロックバッファ5も作り込
んでおく(カスタムレイアウト)。
【0028】そして、これら各基本セル間の配線につい
てもカスタムレイアウトで設計しておき、各順序回路4
a〜4dのデータ入出力ピン7も配線しやすいように所
定のピッチで配置しておく。
【0029】なお、図2中に示された順序回路専用セル
領域Cは、図1(a)におけるマスターチップ1上の中
心部分であり、図中、斜線部分がそれぞれこの順序回路
専用セル領域Cで分割された基本セル領域Dを示してい
る。
【0030】また、上記実施例によるとマスターチップ
1上に予め作り込む順序回路専用セル領域Cの形状は、
十字の形状をしているが、特にこの形状に限定されるも
のではなく、例えば図3(a)あるいは同図(b)に示
すように、単に内部コア領域Aを上下あるいは左右の基
本セル領域Dに分割するようにしても同様の効果を奏す
る。
【0031】また、図2に示すように、上記実施例では
各高駆動クロックバッファ5が全て配線接続されている
ので、共通のクロック発生部(図示せず)と配線接続す
ることにより全基本セル領域Dの同期を取ることができ
るが、各高駆動クロックバッファ5間を配線接続せず、
それぞれ別個のクロック発生部と配線接続すれば基本セ
ル領域Dをそれぞれ非同期に動作させることができる。
【0032】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、トラン
ジスタ基本回路としての基本セルを行列的に規則的かつ
固定して配置した内部コア領域と、この内部コア領域の
周辺に複数のI/Oセルが配置されたI/O部からなる
マスターチップを、内部コア領域に予めフリップフロッ
プ等の順序回路を専用に構成する基本セルが作り込まれ
た順序回路専用セル領域を設けて、複数の基本セル領域
に分割させた構造とし、さらに、この順序回路専用セル
領域には、高駆動クロックバッファも予め作り込んでお
くので、各基本セル領域に実現する組み合わせ回路間の
配線を物理的に短くできることから、全体としてクロッ
クスキューの発生を最小限に抑えられる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による半導体集積回路にお
けるマスターチップの構造を示す平面図及び予め作り込
んでおく順序回路の構成例である。
【図2】上記マスターチップ上に予め作り込んだ順序回
路専用セル領域内における各基本セルの一構成例を示す
図である。
【図3】上記マスターチップ上に予め作り込む順序回路
専用セル領域の形状例を示す図である。
【図4】 従来の半導体集積回路におけるマスターチッ
プ及び基本セルのそれぞれの構造を示す図である。
【図5】従来の半導体集積回路で実現する順序回路パタ
ーンの形成動作を説明するための図である。
【図6】従来の半導体集積回路で実現された順序回路パ
ターンにおけるクロックスキューの発生状況を説明する
ためのタイムチャートである。
【符号の説明】
1…マスターチップ、2…基本セル、3…I/Oセル、
7…データ入出力ピン、A…内部コア領域、B…I/O
部、C…順序回路専用セル領域、D…基本セル領域。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランジスタ基本回路としての基本セル
    を行列状に規則的かつ固定して配置した内部コア領域
    と、該内部コア領域の周辺に複数のI/Oセルを配置し
    たI/O部からなるマスターチップ上で、任意の基本セ
    ル間を配線により接続することで所望の論理回路を実現
    するマスタースライス方式の半導体集積回路において、 前記マスターチップ上の内部コア領域は、予め順序回路
    を専用に構成する基本セルが作り込まれた順序回路専用
    セル領域と、該順序回路専用セル領域により分割された
    複数の基本セル領域から構成されていることを特徴とす
    る半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記マスターチップ上の順序回路専用セ
    ル領域における各基本セルは、前記分割されている各基
    本セル領域における各基本セルの構造と異なっているこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記順序回路専用セル領域には、予め順
    序回路専用セル領域における各基本セルが最短距離で接
    続可能な位置に隣接して作り込まれていることを特徴と
    する請求項1記載の半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 前記順序回路専用セル領域には、予め高
    駆動クロックバッファが作り込まれていることを特徴と
    する請求項1記載の半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 前記順序回路専用セル領域には、予め作
    り込まれている前記順序回路のデータ入出力ピンが所定
    のピッチで配置されていることを特徴とする請求項1記
    載の半導体集積回路。
  6. 【請求項6】 前記順序回路専用セル領域で分割された
    各基本セル領域は、選択的に同期することを特徴とする
    請求項1記載の半導体集積回路。
JP33613192A 1992-12-16 1992-12-16 半導体集積回路 Pending JPH06188397A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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