JPH07193202A - Gate array - Google Patents

Gate array

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JPH07193202A
JPH07193202A JP5330510A JP33051093A JPH07193202A JP H07193202 A JPH07193202 A JP H07193202A JP 5330510 A JP5330510 A JP 5330510A JP 33051093 A JP33051093 A JP 33051093A JP H07193202 A JPH07193202 A JP H07193202A
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JP
Japan
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gate
gate array
wiring
gate pattern
block
Prior art date
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Pending
Application number
JP5330510A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Hatano
雄治 波多野
Takafumi Kikuchi
隆文 菊池
Masao Hotta
正生 堀田
Takanori Shimura
隆則 志村
Yoichi Shiraishi
洋一 白石
Takashi Akazawa
隆 赤沢
Mitsuru Hiraki
充 平木
Atsushi Kiuchi
淳 木内
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To define the final function in an interconnection layer step after forming a chip divided at a region where a gate pattern suited to realize functions in the least areas every function block is regularly lengthwise and crosswise formed. CONSTITUTION:A base chip 101 is divided into a random logic block 111, data puss block 112, ROM block 113 and RAM block 114, each having a block- inherent gate pattern regularly arranged lengthwise and crosswise. The chip completes logic functions by adding interconnection layers. The blocks 111, 112, 113 and 114 are composed of a random logic gate pattern 121, data path gate pattern 122, data gate pattern 123 and RAM gate pattern 124, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はゲートアレーに係り、特
に製品化の際にチップサイズの最適化を容易にはかるこ
とのできるゲートアレーに係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gate array, and more particularly to a gate array in which the chip size can be easily optimized when the product is commercialized.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のゲートアレーの基本ゲートは、ど
のような駆動力が要求されるかわからない、どのような
回路に利用されるかわからないなどの理由により、基本
ゲート中のトランジスタは駆動力に余裕を持たせて設計
されており、また基本ゲート中のトランジスタ数も余分
を持たせて設計されている。
2. Description of the Related Art The basic gate of a conventional gate array has a driving force of a transistor in the basic gate because it is unknown what kind of driving force is required and what kind of circuit is used. It is designed with a margin, and is also designed with an extra number of transistors in the basic gate.

【0003】このような基本ゲートが隙間なく配置され
て例えばゲート敷き詰め形と呼ばれるゲートアレーのベ
ースチップが構成される。メーカーは基本ゲート数の異
なるベースチップを幾種類か用意し、顧客(以下ユーザ
ーと呼ぶ)に提供する。
By arranging such basic gates without a gap, for example, a base chip of a gate array called a gate spread type is constructed. The manufacturer prepares several types of base chips with different numbers of basic gates and provides them to customers (hereinafter referred to as users).

【0004】ユーザーはあらかじめメーカーにより用意
されたベースチップから最適と思われるゲート数のもの
を選択し、回路設計を終わらせた後基本ゲート間に配線
を施し、所望の回路を構成する。
A user selects a base chip having an optimal number of gates from a base chip prepared in advance by a manufacturer, completes circuit design, and then provides wiring between basic gates to form a desired circuit.

【0005】ゲートアレーの長所は設計完了後のICを作
成する工期がメタル層以降の数工程のみであるため、納
期が短い点にある。
The advantage of the gate array is that the delivery time is short because the construction period for producing the IC after the design is completed is only a few steps after the metal layer.

【0006】またゲートアレーを改良したものとしてエ
ンベデドアレーがあり、これは敷き詰められたゲートの
一部をマクロセルなどと呼ばれる機能ブロックに置き換
えて、マイコン、DSP、アナログ回路などの専用機能を
持たせることができるものである。
[0006] Further, there is an embedded array which is an improved version of the gate array, in which a part of the spread gate is replaced with a functional block called a macro cell or the like to provide a dedicated function such as a microcomputer, a DSP or an analog circuit. Is something that can be done.

【0007】ユーザーは設計の開始前に、使用したいマ
クロセルを選択する。メーカーはユーザーが設計を行っ
ている間に通常のゲートアレーのベースチップ上にマク
ロセルを組み込んだ専用のベースチップを作成する。設
計終了時、ユーザーは完成したベースチップに配線を施
す。
Before starting the design, the user selects the macro cell to be used. The manufacturer creates a special base chip that incorporates macrocells on the base chip of a normal gate array while the user is designing. At the end of design, the user wires the completed base chip.

【0008】このような手順を採ることによりユーザー
からみた開発期間は通常のゲートアレーと変わらず高機
能なICを得ることができる。
By adopting such a procedure, it is possible to obtain a highly functional IC as a normal gate array during the development period seen from the user.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ゲートアレーにおい
て、回路を構成するため基本ゲート間の結線を行うと何
割かの基本ゲート上を配線領域として使用するため、全
体のゲート数と回路素子として利用されたゲート数の比
率である実装率はそれほど高くすることができないのが
現状である。
In the gate array, when the basic gates are connected to form a circuit, some of the basic gates are used as a wiring area, and therefore, the total number of gates and circuit elements are used. At present, the implementation rate, which is the ratio of the number of gates, cannot be increased so much.

【0010】さらにメーカーによって用意されたベース
チップはゲート数の種類に限りがあり、必ずしも使用者
の希望通りのゲート数のものがあるとは限らず、大きめ
の物を使用しなくてはならない。つまり、メーカーの用
意しているベースチップが例えば1Kゲート、5Kゲー
ト、10Kゲートの三通りで使用者の設計した回路規模
が配線領域として使用されるゲートも含めて2Kゲート
であれば、ベースチップとして5Kゲートの物を使用し
なくてはならず、3Kゲートは無駄になる。
Further, the base chip prepared by the manufacturer has a limited number of gates, and it is not always the case that the number of gates is as desired by the user, and a large one must be used. In other words, if the base chip prepared by the manufacturer is, for example, 1K gate, 5K gate, and 10K gate, and the circuit scale designed by the user is 2K gate including the gate used as the wiring area, As a result, the thing of 5K gate must be used, and 3K gate is wasted.

【0011】また基本ゲート中のトランジスタも前述の
理由により駆動力、個数などが必要の無い部分でも、一
定の駆動力、個数が用意され無駄が多い。
Further, even for the transistors in the basic gate, even if the driving force and the number of transistors are not required for the above-mentioned reason, a constant driving force and number are prepared, and there is much waste.

【0012】このように従来のゲートアレーでは実装
率、チップサイズ(ゲート規模)、ゲートサイズ等無駄
が多く、これらの無駄は製品化の際のコスト低下を阻害
する要因となる。
As described above, in the conventional gate array, there are many wastes such as the mounting rate, the chip size (gate scale), and the gate size, and these wastes become a factor that hinders the cost reduction at the time of commercialization.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】従来のゲートアレーのよ
うにあらかじめ用意されたベースチップを利用するので
はなく、回路設計時に回路を機能ごとにブロック化し、
各ブロックに対してゲートがどの程度の駆動力を要求さ
れているかを事前に検討する。例えばALU、マルチプレ
クサ、レジスタ等、一般にデータパスと呼ばれるような
回路群は通常各ゲートはそれほど大きな駆動力を要求さ
れないため、小さな面積のトランジスタで基本ゲートを
実現することができる。また、各種メモリ素子はゲート
の接続や必要とされるトランジスタ数が明確なため、よ
り無駄の少ない最適化されたゲートパタンで回路を実現
することが可能である。このようにある程度最適化され
た基本ゲートを各部分に割り当て、それから専用のベー
スチップを作成することにより、上記問題点は解決され
る。
[Means for Solving the Problems] Instead of using a base chip prepared in advance like a conventional gate array, the circuit is divided into blocks for each function at the time of circuit design,
Consider in advance how much gate driving force is required for each block. For example, in a circuit group generally called a data path such as an ALU, a multiplexer, a register, etc., each gate is not usually required to have a large driving force, so that the basic gate can be realized by a transistor having a small area. Further, since various memory devices have clear gate connections and the required number of transistors, it is possible to realize a circuit with an optimized gate pattern with less waste. By assigning the basic gates, which have been optimized to some extent, to the respective parts, and then creating a dedicated base chip, the above problems are solved.

【0014】[0014]

【作用】本発明の如き構成を持つゲートアレーによりIC
を作成することにより、従来に比較し面積や消費電力に
おいて有利なICを実現することが可能である。
[Operation] An IC is formed by the gate array having the structure as in the present invention.
By creating, it is possible to realize an IC that is more advantageous in area and power consumption than conventional ones.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0016】以下,LSI製造に使用するプロセスは通
常のCMOS技術を例として取り上げるが,本発明の概
念はもちろんそれに限定されるものではない。
In the following, the process used in the LSI manufacturing will be described by taking the ordinary CMOS technology as an example, but the concept of the present invention is not limited to it.

【0017】図1は本発明によるゲートアレーのベース
チップの構成を示す図である。ここでベースチップとは
配線層を設ける以前の状態のチップのことである。チッ
プ全体101がランダムロジック用ブロック111,デ
ータパス用ブロック112,ROM用ブロック113,
RAM用ブロック114とに分かれている。各ブロック
内部はそれぞれブロック固有のゲートパターンを規則的
に縦横に並べたものである。図1に示すベースチップは
配線層を加えることにより論理機能を完成する。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a base chip of a gate array according to the present invention. Here, the base chip is a chip in a state before the wiring layer is provided. The entire chip 101 includes a random logic block 111, a data path block 112, a ROM block 113,
It is divided into a RAM block 114. Inside each block, gate patterns peculiar to each block are regularly arranged vertically and horizontally. The base chip shown in FIG. 1 completes its logical function by adding a wiring layer.

【0018】ランダムロジック用ブロック111はラン
ダムロジック用ゲートパターン121から,データパス
用ブロック112はデータパス用ゲートパターン122
から,ROM用ブロック113はROM用ゲートパター
ン123から,RAM用ブロック114はRAM用ゲー
トパターン124から,それぞれ構成されている。
The random logic block 111 is a random logic gate pattern 121, and the data path block 112 is a data path gate pattern 122.
Therefore, the ROM block 113 is composed of the ROM gate pattern 123, and the RAM block 114 is composed of the RAM gate pattern 124.

【0019】なお,データパスとは,乗算器,ALU,
レジスタ等データの演算を行う演算系の機能ブロックの
ことを指す。データパスにおいては信号がNビット(N
=16,24,32等)集まったワード単位で演算を行
うが,その際データの流れに垂直な方向にビット毎の処
理を行うブロックが繰り返しNビット分だけ現われるの
が通常である。そしてビット間にまたがる信号線はデー
タの流れの方向の信号線よりも通常少ない。このように
配線の方向が1方向に偏っていて繰り返しが多いことか
ら配線パターンが規則的である。このため,一般に負荷
配線長も少なく,ゲートに要求される負荷駆動能力も小
さい。これに対して論理回路中の演算系以外のブロッ
ク,すなわち制御信号を扱うブロックでは信号線の方向
や現われ方は不規則であることからランダムロジックと
呼ばれるのである。
The data path means a multiplier, ALU,
Refers to the functional block of the arithmetic system that calculates data such as registers. In the data path, the signal is N bits (N
(= 16, 24, 32, etc.) The calculation is performed in units of collected words, and at that time, normally, a block for performing processing for each bit in the direction perpendicular to the data flow appears repeatedly for N bits. And the number of signal lines spanning between bits is usually smaller than the number of signal lines in the data flow direction. In this way, since the wiring direction is biased in one direction and is frequently repeated, the wiring pattern is regular. Therefore, the load wiring length is generally short, and the load driving capability required for the gate is also small. On the other hand, in a block other than the operation system in the logic circuit, that is, a block handling a control signal, the direction and the appearance of the signal line are irregular, so that it is called random logic.

【0020】図2はランダムロジック用ゲートパターン
121の構成を示すもので,N−拡散層201,N−拡
散層201を横切って配置された4本のポリシリコンゲ
ート202,P−拡散層203,P−拡散層203を横
切って配置された4本のポリシリコンゲート204,及
びP−拡散層203を囲むN−ウェル205とで構成さ
れる。
FIG. 2 shows the structure of the random logic gate pattern 121. The N-diffusion layer 201, four polysilicon gates 202 arranged across the N-diffusion layer 201, the P-diffusion layer 203, It is composed of four polysilicon gates 204 arranged across the P-diffusion layer 203 and an N-well 205 surrounding the P-diffusion layer 203.

【0021】図3はランダムロジック用ゲートパターン
121に配線層を追加して実現した4入力NANDゲー
トの構成を示す。ランダムロジック用ゲートパターン1
21はN−拡散層201,P−拡散層203にそれぞれ
ポリシリコンゲートが4本あることから4入力までのN
AND,NORゲートを構成可能である。同図で30
1,302,303,304は4本の信号入力端子,3
05は信号出力端子である。また,306は電源(VD
D)線,307は接地(GND)線である。なお,311
は拡散層とアルミ配線層のコンタクト,312はポリシ
リコンゲート層とアルミ配線層のコンタクトである。
FIG. 3 shows the structure of a 4-input NAND gate realized by adding a wiring layer to the random logic gate pattern 121. Random logic gate pattern 1
Reference numeral 21 indicates an N-diffusion layer 201 and a P-diffusion layer 203, each of which has four polysilicon gates.
AND and NOR gates can be configured. 30 in the figure
1, 302, 303, 304 are four signal input terminals, 3
Reference numeral 05 is a signal output terminal. Further, 306 is a power source (VD
D) line and 307 are ground (GND) lines. Note that 311
Is a contact between the diffusion layer and the aluminum wiring layer, and 312 is a contact between the polysilicon gate layer and the aluminum wiring layer.

【0022】図4は図3の4入力NANDゲートの等価
回路図を示す。
FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of the 4-input NAND gate of FIG.

【0023】図5はデータパス1ゲート用ゲートパター
ン122の構成を示すもので,図2と同様にN−拡散層
501,N−拡散層501を横切って配置された4本の
ポリシリコンゲート502,P−拡散層503,P−拡
散層503を横切って配置された4本のポリシリコンゲ
ート504,及びP−拡散層503を囲むN−ウェル5
05とで構成されるが,N−拡散層501及びP−拡散
層503の幅がそれぞれ小さくなっていることが特徴で
ある。データパスの拡散層幅が小さくなっているのはデ
ータパスの方がランダムロジックに比べて一般に負荷配
線長も少なく,ゲートに要求される負荷駆動能力も小さ
いためである。
FIG. 5 shows the structure of the gate pattern 122 for the data path 1 gate. As with FIG. 2, four polysilicon gates 502 are arranged across the N-diffusion layer 501 and the N-diffusion layer 501. , P-diffusion layer 503, four polysilicon gates 504 arranged across the P-diffusion layer 503, and an N-well 5 surrounding the P-diffusion layer 503.
However, the width of each of the N-diffusion layer 501 and the P-diffusion layer 503 is small. The reason why the diffusion layer width of the data path is smaller is that the load path of the data path is generally smaller than that of the random logic, and the load driving capability required for the gate is also smaller.

【0024】図6はROM用ゲートパターン123の構
成を示すもので,N−拡散層601,N−拡散層601
を横切って配置された2本のポリシリコンゲート602
とで構成される。
FIG. 6 shows the structure of the ROM gate pattern 123. The N-diffusion layer 601 and the N-diffusion layer 601 are shown in FIG.
Two polysilicon gates 602 disposed across the
Composed of and.

【0025】図7はROM用ゲートパターン123に配
線層を追加して実現したROMセル(2ビット分)の構成
を示す。同図で701,702はワード線,703はV
DD側ビット線,704はGND側ビット線である。同
図で705,706の部分がセルのデータを書き込むア
ルミ配線の部分であり,存在する場合には‘1'が,欠
落する場合には‘0'がそれぞれ書き込まれる。
FIG. 7 shows the structure of a ROM cell (for 2 bits) realized by adding a wiring layer to the ROM gate pattern 123. In the figure, 701 and 702 are word lines, and 703 is V.
A DD side bit line, 704 is a GND side bit line. In the same figure, portions 705 and 706 are portions of aluminum wiring for writing cell data, and when they exist, "1" is written, and when they are missing, "0" is written.

【0026】図8は図7のROMセルを用いた1ビット
分のNOR形ROM(横型ROM)の等価回路を示す。
FIG. 8 shows an equivalent circuit of a 1-bit NOR type ROM (horizontal ROM) using the ROM cell of FIG.

【0027】図9に示すRAM用ゲートパターン124
の構成を示すものであり,N−拡散層901,N−拡散
層901を横切って配置された4本のポリシリコンゲー
ト902,P−拡散層903,P−拡散層903を横切
って配置された2本のポリシリコンゲート904,及び
P−拡散層903を囲むN−ウェル905とで構成され
るが,N−拡散層901及びP−拡散層903の幅がそ
れぞれさらに小さくなっていることが特徴である。
RAM gate pattern 124 shown in FIG.
FIG. 4 shows the structure of the structure shown in FIG. 1, in which four polysilicon gates 902, P-diffusion layers 903, and P-diffusion layers 903 are arranged across the N-diffusion layer 901 and the N-diffusion layer 901. It is composed of two polysilicon gates 904 and an N-well 905 surrounding the P-diffusion layer 903, but the widths of the N-diffusion layer 901 and the P-diffusion layer 903 are each smaller. Is.

【0028】図10はRAM用ゲートパターン124に
配線層を追加して実現したSTATIC RAM1セル
の構成を示す。同図で1001,1002はそれぞれ
真,補のデータ線,1003はワード線,1004は電
源(VDD)線,1005は接地(GND)線である。
FIG. 10 shows the structure of a STATIC RAM1 cell realized by adding a wiring layer to the RAM gate pattern 124. In the figure, 1001 and 1002 are true and complementary data lines, 1003 is a word line, 1004 is a power supply (VDD) line, and 1005 is a ground (GND) line.

【0029】図11は図10のRAMセルの等価回路を
示す。
FIG. 11 shows an equivalent circuit of the RAM cell of FIG.

【0030】ここで重要なことはランダムロジック用ブ
ロックを構成するゲートパターン,データパス用ブロッ
クを構成するゲートパターン,ROM用ブロックを構成
するゲートパターン,RAM用ブロックを構成するゲー
トパターンにそれぞれの代表的機能を最低限の面積で実
現するための,異なる特徴的パターンを設けていること
である。同時に最終的な論理機能は配線層で実現されて
いるため,論理設計が完了した時点で各ブロックで必要
な機能を完結できなかった場合に他のブロックを利用し
て不足する機能を実現することが可能である。
What is important here is that a gate pattern forming a random logic block, a gate pattern forming a data path block, a gate pattern forming a ROM block, and a gate pattern forming a RAM block are respectively represented. This means that different characteristic patterns are provided to achieve the desired functions with the minimum area. At the same time, since the final logic function is realized in the wiring layer, if the required function cannot be completed in each block when the logic design is completed, other blocks must be used to realize the lacking function. Is possible.

【0031】まず,ランダムロジック用ゲートパターン
を用いて本来のランダムロジックを実現する場合,デー
タパス,ROM,RAMを実現する場合の配線層の配置
方法を図12,図13,図14,図15にそれぞれ示
す。
First, FIG. 12, FIG. 13, FIG. 14, and FIG. 15 show the method of arranging the wiring layers when realizing the original random logic using the random logic gate pattern and realizing the data path, ROM, and RAM. Are shown respectively.

【0032】まず,図12はランダムロジック用ゲート
パターンを用いて本来のランダムロジックを実現する場
合の配線パターンを示すもので,同図において1201
はゲート,1202はX方向の配線,1203はY方向
の配線である。ランダムロジックにおいては特にどの方
向の配線密度が小さいということはない。
First, FIG. 12 shows a wiring pattern when an original random logic is realized by using a random logic gate pattern.
Is a gate, 1202 is a wiring in the X direction, and 1203 is a wiring in the Y direction. In random logic, the wiring density in any direction is not particularly low.

【0033】図13はランダムロジック用ゲートパター
ンを用いてデータパスを実現する場合の配線パターンを
示すもので,同図において1201はゲートパターン,
1302はX方向の配線,1303はY方向の配線であ
る。ここでデータの流れの方向がX方向であるとする。
データパスはビット間の演算のための信号の本数が少な
いため,データの流れに垂直なY方向の配線1303の
密度が小さくなる。さらに配線長も総じて短いのでX方
向の配線1302の密度も小さい。
FIG. 13 shows a wiring pattern when a data path is realized by using a random logic gate pattern. In FIG. 13, 1201 is a gate pattern,
1302 is a wiring in the X direction, and 1303 is a wiring in the Y direction. Here, it is assumed that the direction of data flow is the X direction.
Since the data path has a small number of signals for calculation between bits, the density of the wirings 1303 in the Y direction perpendicular to the data flow becomes small. Further, since the wiring length is generally short, the density of the wirings 1302 in the X direction is also small.

【0034】図14はランダムロジック用ゲートパター
ンを用いてROMセル2ビット分を実現する場合の配線
パターンを示すもので,同図で1401,1402はワ
ード線,1403はVDD側ビット線,1404はGN
D側ビット線である。同図で1405,1406の部分
がセルのデータを書き込むアルミ配線の部分であり,存
在する場合には‘1'が,欠落する場合には‘0'がそれ
ぞれ書き込まれる。
FIG. 14 shows a wiring pattern when a 2-bit ROM cell is realized by using a random logic gate pattern. In FIG. 14, 1401 and 1402 are word lines, 1403 is a VDD side bit line, and 1404 is a line. GN
It is a D-side bit line. In the figure, portions 1405 and 1406 are aluminum wiring portions for writing cell data, and if they exist, "1" is written, and if they are missing, "0" is written.

【0035】図15はランダムロジック用のゲートパタ
ーンを用いてRAMセル1ビット分を実現する場合の配
線パターンを示すもので,同図で1501,1502は
それぞれ真,補のデータ線,1503はワード線,15
04は電源(VDD)線,1505は接地(GND)線であ
る。
FIG. 15 shows a wiring pattern when one bit of a RAM cell is realized by using a gate pattern for random logic. In FIG. 15, 1501 and 1502 are true and complementary data lines, and 1503 is a word. Line, 15
Reference numeral 04 is a power supply (VDD) line and 1505 is a ground (GND) line.

【0036】このようにランダムロジック用ゲートパタ
ーンを用いてデータパス及びROM,RAM各セルを実
現できる。しかし,データパスの場合,配線領域の空き
部分が大きく,また,ROM,RAM各セルの場合も図
6,図9のROM,RAM固有のゲートパターンを用い
る場合に比べて面積が数倍大きくなっていることがわか
る。
As described above, the data path and each of the ROM and RAM cells can be realized by using the gate pattern for the random logic. However, in the case of the data path, the vacant area of the wiring area is large, and in the case of each of the ROM and RAM cells, the area is several times larger than when using the gate patterns specific to the ROM and RAM shown in FIGS. You can see that

【0037】逆に,データパス用ゲートパターンを用い
て本来のデータパスを実現する場合,ランダムロジック
を実現する場合の配線層の配置方法を図16に示す。同
図において1601はゲート,1602はX方向の配
線,1603はY方向の配線である。
On the contrary, FIG. 16 shows a method of arranging the wiring layers when the original data path is realized by using the data path gate pattern and the random logic is realized. In the figure, 1601 is a gate, 1602 is an X-direction wiring, and 1603 is a Y-direction wiring.

【0038】この場合,配線領域の不足から使用不可能
なゲートパターンが増えてくること,長い配線長を駆動
するために,一部のゲートをバッファに使用する必要が
あることのために,やはり本来のランダムロジック用ゲ
ートパターンを用いた場合図12に比べて占有面積は大
きくなる。
In this case, the number of unusable gate patterns increases due to lack of the wiring area, and it is necessary to use a part of the gates for the buffer in order to drive a long wiring length. When the original random logic gate pattern is used, the occupied area becomes larger than that in FIG.

【0039】また,RAM用ゲートパターンを用いてデ
ータパスまたは,ランダムロジック用のゲートを実現す
ることも可能である。RAMセル1ビット分のゲートパ
ターンにはPMOSが2個,NMOSが4個含まれるの
で2入力NANDまたは2入力NOR1ゲートを構成で
きる。この場合の配線層の配置方法を図17に示す。同
図で1701,1702は2本の信号入力端子,170
3は信号出力端子である。また,1704は電源(VD
D)線,1705は接地(GND)線である。
It is also possible to realize a gate for a data path or random logic by using a RAM gate pattern. Since the gate pattern for one bit of the RAM cell includes two PMOSs and four NMOSs, a 2-input NAND or 2-input NOR1 gate can be constructed. FIG. 17 shows a wiring layer arranging method in this case. In the figure, 1701 and 1702 are two signal input terminals, 170
3 is a signal output terminal. 1704 is a power source (VD
D) line, 1705 is a ground (GND) line.

【0040】但し,RAM用ゲートパターンのゲート幅
は狭いので,負荷駆動能力が小さく,負荷が大きくなる
場合には幾つかのRAM用ゲートパターンをバッファに
用いる必要がある。
However, since the gate width of the RAM gate pattern is narrow, it is necessary to use some RAM gate patterns for the buffer when the load driving capability is small and the load is large.

【0041】上記のように本発明ではあるブロックで必
要な機能を完結できなかった場合に他のブロックを利用
して不足する機能を実現することが可能であるので,ラ
ンダムロジック,データパス,ROM,RAMのサイズ
はベースチップを作成する段階では概略の割り振りを行
うだけでよい。もちろん,各ブロック内で本来の機能を
完結できる方が,最小の面積でチップを構成できるので
あるが,設計が完了しない段階で必要なゲート数,RO
M,RAMサイズを正確に確定することは困難である。
このため,設計が完了しない段階でベースチップの作成
を開始しようとして,かつ各ブロック内で本来の機能を
完結しようとすると各ブロックのサイズに冗長性をもた
せておく必要が生じ,結局チップサイズや消費電力が過
大なものになってしまう。
As described above, according to the present invention, if a required function cannot be completed in a certain block, it is possible to realize the insufficient function by using another block. Therefore, random logic, data path, ROM , RAM size need only be roughly allocated at the stage of creating a base chip. Of course, if the original function can be completed in each block, the chip can be configured with the minimum area. However, the number of gates and RO required when the design is not completed
It is difficult to accurately determine the M and RAM sizes.
Therefore, if it is attempted to start the creation of the base chip at the stage where the design is not completed and to complete the original function in each block, it becomes necessary to give redundancy to the size of each block, and eventually the chip size and Power consumption becomes excessive.

【0042】図18に本発明のゲートアレーの設計手順
を従来と比較して示す。従来は機能設計が終了(180
1)し,概略のゲート数見積が可能となった時点(180
2)でベースチップを標準品群の中から選択(1803)
していた。そして,論理設計が完了した時点(1804)
で該論理に基づきアルミ配線層パターンを設計し,ベー
スチップ上に該配線層パターンを配置する工程(180
5)を行い,チップ完(1806)としていた。
FIG. 18 shows the design procedure of the gate array of the present invention in comparison with the conventional one. Previously, functional design was completed (180
1) and when the approximate number of gates can be estimated (180
Select the base chip from the standard product group in 2) (1803)
Was. Then, when the logic design is completed (1804)
Then, a step of designing an aluminum wiring layer pattern based on the logic and arranging the wiring layer pattern on the base chip (180
5) was performed and the chip was completed (1806).

【0043】これに対して,本発明では機能設計が終了
(1811)して,概略の機能ブロック規模見積が可能に
なった時点(1812)で,見積もられた規模に若干の余
裕をとった規模の機能ブロックで構成されたチップを搭
載するウェハ作成を開始(1813)する。ウェハ作成工
程の大部分はポリシリコンゲートを作成するベースチッ
プ作成段階(1814)までであるので,論理設計が完了
(1815)してから配線層を決定して配線層工程(18
16)を実行すれば,ユーザーから見た工期は従来のゲ
ートアレーと同様で,かつ面積や消費電力はカスタム設
計に近い性能のチップを実現できることになる。
On the other hand, in the present invention, the functional design is completed.
(1811) Then, when it becomes possible to roughly estimate the functional block size (1812), a wafer is mounted on which a chip including functional blocks of a size with a slight margin to the estimated size is mounted. Start (1813). Most of the wafer creation process is up to the base chip creation stage (1814) for creating a polysilicon gate, so the logic design is completed.
After (1815), the wiring layer is determined and the wiring layer process (18
By executing step 16), it is possible to realize a chip that has the same construction period as the conventional gate array from the user's point of view, and has the area and power consumption that are close to those of a custom design.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば,機能
設計が終了した時点で,見積もられた規模に若干の余裕
をとった規模の機能ブロック実現に必要なゲートパター
ンを搭載するベースチップ作成に着手し、論理設計が完
了してから配線層工程のみを実行してチップを完成でき
るので,ユーザーから見た工期は従来のゲートアレーと
同様で,かつ面積や消費電力はカスタム設計に近い性能
のチップを実現できることになる。
As described above, according to the present invention, when the functional design is completed, a base chip having a gate pattern necessary for realizing a functional block of a size with some margin in the estimated size is provided. After starting the creation and completing the logic design, only the wiring layer process can be executed to complete the chip, so the construction period seen from the user is the same as that of the conventional gate array, and the area and power consumption are close to those of the custom design. A high-performance chip can be realized.

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

【図1】本発明によるゲートアレーのベースチップの構
成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a base chip of a gate array according to the present invention.

【図2】ランダムロジック用ゲートパターンの構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a gate pattern for random logic.

【図3】4入力NANDゲートの構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a 4-input NAND gate.

【図4】4入力NANDゲートの等価回路図。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a 4-input NAND gate.

【図5】データパス用ゲートパターンの構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a gate pattern for a data path.

【図6】ROM用ゲートパターンの構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a ROM gate pattern.

【図7】ROMセルの構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of a ROM cell.

【図8】ROMの等価回路図。FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a ROM.

【図9】RAM用ゲートパターンの構成図。FIG. 9 is a configuration diagram of a RAM gate pattern.

【図10】RAMセルの構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a RAM cell.

【図11】RAMセルの等価回路図。FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of a RAM cell.

【図12】ランダムロジックの配線図。FIG. 12 is a wiring diagram of a random logic.

【図13】データパスの配線図。FIG. 13 is a wiring diagram of a data path.

【図14】ROMセルの配線図。FIG. 14 is a wiring diagram of a ROM cell.

【図15】RAMセルの配線図。FIG. 15 is a wiring diagram of a RAM cell.

【図16】データパスの配線図。FIG. 16 is a wiring diagram of a data path.

【図17】2入力NANDゲートの構成図。FIG. 17 is a configuration diagram of a 2-input NAND gate.

【図18】ゲートアレーの設計手順。FIG. 18 shows a gate array design procedure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…本発明によるゲートアレーのベースチップ全
体、111…ランダムロジック用ブロック、112…デ
ータパス用ブロック、113…ROM用ブロック、11
4…RAM用ブロック、121…ランダムロジック用ゲ
ートパターン、122…データパス用ゲートパターン、
123…ROM用ゲートパターン、124…RAM用ゲ
ートパターン、201…N−拡散層、202…ポリシリ
コンゲート、203…P−拡散層、204…ポリシリコ
ンゲート、205…N−ウェル、301,302,30
3,304…信号入力端子、305…信号出力端子、3
06…電源(VDD)線、307…接地(GND)線、31
1…拡散層とアルミ配線層のコンタクト、312…ポリ
シリコンゲート層とアルミ配線層のコンタクト、501
…N−拡散層、502…ポリシリコンゲート、503…
P−拡散層、504…ポリシリコンゲート、505…N
−ウェル、601…N−拡散層、602…ポリシリコン
ゲート、701,702…ワード線、703…VDD側
ビット線、704…GND側ビット線、705,706
…セルのデータを書き込むアルミ配線、901…N−拡
散層、902…ポリシリコンゲート、903…P−拡散
層、904…ポリシリコンゲート、905…N−ウェ
ル、1001…真のデータ線、1002…補のデータ
線、1003…ワード線、1004…電源(VDD)線、
1005…接地(GND)線、1201…ゲート、120
2…X方向の配線、1203…Y方向の配線、1302
…X方向の配線、1303…Y方向の配線、1401,
1402…ワード線、1403…VDD側ビット線、1
404…GND側ビット線、1405,1406…セル
のデータを書き込むアルミ配線、1501…真のデータ
線、1502…補のデータ線、1503…ワード線、1
504…電源(VDD)線、1505…接地(GND)線、
1601…ゲート、1602…X方向の配線、1603
…Y方向の配線、1701,1702…信号入力端子、
1703…信号出力端子、1704…電源(VDD)線、
1705…接地(GND)線、1801…機能設計、18
02…ゲート数見積、1803…ベースチップ選択、1
804…論理設計完、1805…配線層工程、1806
…チップ完成、1811…機能設計、1812…機能ブ
ロック規模見積、1813…ウェハ作成開始、1814
…ベースチップ完成、1815…論理設計完了、181
6…配線層工程、1817…チップ完成。
101 ... Entire base chip of gate array according to the present invention, 111 ... Random logic block, 112 ... Data path block, 113 ... ROM block, 11
4 ... RAM block, 121 ... Random logic gate pattern, 122 ... Data path gate pattern,
123 ... ROM gate pattern, 124 ... RAM gate pattern, 201 ... N-diffusion layer, 202 ... Polysilicon gate, 203 ... P-diffusion layer, 204 ... Polysilicon gate, 205 ... N-well, 301, 302, Thirty
3, 304 ... Signal input terminal, 305 ... Signal output terminal, 3
06 ... Power (VDD) line, 307 ... Ground (GND) line, 31
1 ... Contact between diffusion layer and aluminum wiring layer, 312 ... Contact between polysilicon gate layer and aluminum wiring layer, 501
... N-diffusion layer, 502 ... Polysilicon gate, 503 ...
P-diffusion layer, 504 ... Polysilicon gate, 505 ... N
-Well, 601 ... N-diffusion layer, 602 ... polysilicon gate, 701, 702 ... word line, 703 ... VDD side bit line, 704 ... GND side bit line, 705, 706
... Aluminum wiring for writing cell data, 901 ... N-diffusion layer, 902 ... Polysilicon gate, 903 ... P-diffusion layer, 904 ... Polysilicon gate, 905 ... N-well, 1001 ... True data line, 1002 ... Complementary data line, 1003 ... Word line, 1004 ... Power supply (VDD) line,
1005 ... Ground (GND) line, 1201 ... Gate, 120
2 ... Wiring in X direction, 1203 ... Wiring in Y direction, 1302
... X-direction wiring, 1303 ... Y-direction wiring, 1401,
1402 ... Word line, 1403 ... VDD side bit line, 1
404 ... GND side bit line, 1405, 1406 ... Aluminum wiring for writing cell data, 1501 ... True data line, 1502 ... Complementary data line, 1503 ... Word line, 1
504 ... Power supply (VDD) line, 1505 ... Ground (GND) line,
1601 ... Gate, 1602 ... Wiring in X direction, 1603
... Wiring in the Y direction, 1701, 1702 ... Signal input terminals,
1703 ... Signal output terminal, 1704 ... Power supply (VDD) line,
1705 ... Ground (GND) line, 1801 ... Functional design, 18
02 ... Gate number estimation, 1803 ... Base chip selection, 1
804 ... Complete logic design, 1805 ... Wiring layer process, 1806
... Chip completion, 1811 ... Function design, 1812 ... Function block scale estimation, 1813 ... Wafer creation start, 1814
… Completion of base chip, 1815… Completion of logic design, 181
6 ... Wiring layer process, 1817 ... Chip completion.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志村 隆則 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 白石 洋一 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 赤沢 隆 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 平木 充 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 木内 淳 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takanori Shimura 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Yoichi Shiraishi 1-280 Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Hitachi Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Takashi Akazawa 5-20-1, Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi Ltd. Semiconductor Division (72) Inventor Mitsuru Hiraki 1-280, Higashi Renegakubo, Kokubunji, Tokyo Hitachi Ltd. (72) Inventor Atsushi Kiuchi 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji City, Tokyo Inside Hitachi Central Research Laboratory

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】単数もしくは複数のトランジスタで構成さ
れる基本ゲートパタンを多数個配置したベースチップを
作成し、配線層を用いてゲートパタン間を接続すること
により所望の機能を実現するゲートアレーにおいて、使
用者が単数もしくは複数種類の基本ゲートパタンを用
い、ベースチップを構成することが可能であることを特
徴とするゲートアレー。
1. A gate array which realizes a desired function by producing a base chip in which a large number of basic gate patterns composed of a single transistor or a plurality of transistors are arranged and connecting the gate patterns using a wiring layer. A gate array in which a user can configure a base chip by using one or more types of basic gate patterns.
【請求項2】特定用途向けICにおいて、所望の機能を実
現するためには拡散層等初期工程の加工を必要とするよ
うな場合においても、使用者は配線層のみの設計で所望
の回路を実現することができることを特徴とする特定用
途向けIC。
2. In an application-specific IC, even when a process such as a diffusion layer in an initial step is required to realize a desired function, a user can design a desired circuit by designing only a wiring layer. An application-specific IC that can be realized.
【請求項3】第1項記載の基本ゲートパタンとして、一
般の論理回路用の基本ゲートパタンのほかに、駆動力を
必要としないゲートパタン、メモリ回路実現するのに適
したゲートパタン等を用意したことを特徴とするゲート
アレー。
3. As the basic gate pattern according to claim 1, in addition to a basic gate pattern for general logic circuits, a gate pattern that does not require a driving force, a gate pattern suitable for realizing a memory circuit, etc. are prepared. A gate array that is characterized.
【請求項4】単数もしくは複数のトランジスタで構成さ
れる基本ゲートパタンを多数個配置したベースチップを
作成し、配線層を用いてゲートパタン間を接続すること
により所望の機能を実現するゲートアレーにおいて、請
求項3記載の専用ゲートパタンを複数種類用いてベース
チップを用意しておくことを特徴とするゲートアレー。
4. A gate array which realizes a desired function by producing a base chip in which a large number of basic gate patterns composed of a single transistor or a plurality of transistors are arranged and connecting the gate patterns using a wiring layer. A gate array, wherein a base chip is prepared using a plurality of types of dedicated gate patterns according to claim 3.
【請求項5】上記請求項1から3記載のゲートアレーに
おいて、マクロセルを搭載することができることを特徴
とするゲートアレー。
5. The gate array according to any one of claims 1 to 3, wherein a macro cell can be mounted.
【請求項6】ゲートアレーの配線設計方法においてデー
タパス部とランダムロジック部を分離して、各部個別に
配線設計およびレイアウトを行うことを特徴とするゲー
トアレー設計方法。
6. A gate array designing method, characterized in that, in a wiring designing method of a gate array, a data path section and a random logic section are separated, and wiring designing and layout are performed individually for each section.
【請求項7】単数もしくは複数のトランジスタで構成さ
れる基本ゲートパタンを多数個配置したベースチップを
作成し、配線層を用いてゲートパタン間を接続すること
により所望の機能を実現するゲートアレーにおいて、使
用者がベースチップのサイズを自由に最適化することが
できることを特徴とするゲートアレー。
7. A gate array which realizes a desired function by producing a base chip in which a large number of basic gate patterns composed of a single transistor or a plurality of transistors are arranged and connecting the gate patterns using a wiring layer. , A gate array characterized in that the user can freely optimize the size of the base chip.
JP5330510A 1993-12-27 1993-12-27 Gate array Pending JPH07193202A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5973976A (en) * 1997-10-23 1999-10-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Logic semiconductor integrated circuit device having embedded dynamic random-access memory

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