JPH08125025A - マイコンコア及びそのレイアウト方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 用途によって、マイコンコアへの入力信号の
一部を電源または接地線に固定して使用する場合、人手
によるレイアウト修正やそれに伴う設計工程の発生、自
動配置配線での面積使用効率の低下などを避けるマイコ
ンコア及びそのレイアウト方法を提供する。 【構成】 マイコンコアへの入力信号線10,12,13,16,1
7,18の配線の全てがマイコンコア１内部の電源配線２,
４および接地線配線３,５の双方に近接し、かつ、任意
の入力信号線配線が、電源配線２,４、接地線配線３,５
のどちらにでも接続できる様な領域をマイコンコア内部
に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロコンピュータ
（以下マイコンと略す）をコアとして、その周辺にター
ゲットシステムの仕様に応じた論理回路を接続し、一つ
の半導体基板上に組み上げる特定用途向けマイコン（以
下ASICマイコンと略す）用のマイコンコアおよびそのレ
イアウト方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ASICマイコンの設計においては、コアと
なるマイコンが汎用的に作られているため、ASICマイコ
ンの用途によって、マイコンコアの入力信号の中の一部
を電源または接地線に固定して使用する場合が多々あ
る。例えば、図６(a)の様に、マイコンコア１００が１
６ビットモードと８ビットモードの双方をサポートし、
モード切り替えのために入力信号111を備え、信号111が
Hi電位の時は１６ビットモード、信号111がLow電位の時
は８ビットモードとして動作する場合、ターゲットシス
テムで８ビットモードが不要な場合には、図６(b)の様
にこの信号111を１６ビットモードになるように電源に
固定することになる。

【０００３】一般にASICマイコン用に設計されたマイコ
ンコアにおいては、上記の様な入力信号が複数存在す
る。このようなマイコンコアを用いてASICマイコンのレ
イアウト設計をする時に、該マイコンコアの入力信号の
一部を電源または接地線に固定する場合には、従来は、
該マイコンコアのレイアウトの一部を人手で変更して該
入力信号を電源または接地線に固定するか、あるいは、
回路図レベルにおいて、電源または接地線に固定すべき
入力信号を該マイコンコアの上位階層で電源または接地
線と接続し、レイアウト設計時に自動配置配線を用いて
該マイコンコアの上位階層で電源または接地線に接続す
るという手順を取っている。以下に図面を用いてこれを
説明する。

【０００４】図７はマイコンコア101の周辺に周辺回路
１(102)、周辺回路２(103)を接続し、特定用途向けに一
つの半導体基板上に組み上げたASICマイコンの回路図を
示す。図７に於て119,122,123,125,126はマイコンコア
に対する入力信号、120,124,127はマイコンコアからの
出力信号、121はマイコンコアの入出力の双方向信号、1
28,129,130,131はそれぞれ回路ブロック間またはセル間
を接続する信号、133,135,136は入力用I/Oセル、132,13
7は出力用I/Oセル、134は入出力用I/Oセルである。図７
に示したASICマイコンではマイコンコアへの入力123、1
26がそれぞれ電源VDDおよび接地線GNDに固定されてい
る。設計時においては図７の様な回路図、またはこれに
変わりうる回路接続情報を作成し、これを元に次の工程
であるレイアウト設計に入る。

【０００５】レイアウト設計においては、図７の様なAS
ICマイコンを設計する際、通常、周辺回路１(102)、周
辺回路２(103)の２つのブロックの自動配置配線を行
い、これと、あらかじめレイアウト設計がなされている
マイコンコア101、I/Oセル132〜137を合わせて全体の自
動配置配線を行う。図８は図７に示した回路のレイアウ
ト設計の結果の例を示すもので、138は周辺回路１、139
は周辺回路２、140はマイコンコアである。また141〜14
8はI/Oセルであり、141は133、142は134、143は135、14
5は137、146は136、148は132に対応し、144は電源用、1
47は接地線用のI/Oセルである。ここで、図７での配線1
23は図８では配線150となって電源幹線151に接続され、
図７の配線126は図８では配線149となって接地線幹線15
2に接続される。

【０００６】このように、従来においてはASICマイコン
を設計する際にマイコンコアへの入力信号の内で電源ま
たは接地線に固定すべきものは、回路図上でそのように
記述し、さらにレイアウト設計時に、マイコンコアの上
位階層においての自動配置配線時に電源または接地線へ
の接続がなされる様になっていた。

【０００７】また、マイコンコア内部にROMを内蔵し、
このROMのプログラムを変更することによってマイコン
コアの機能を変え、異なった用途に利用する様なマイコ
ンコアの場合、変更されるROMのプログラムの内容によ
ってはマイコンコアへの入力信号の一部が不要となっ
て、電源または接地線のいずれかに固定する場合があ
る。従来、このような場合には、マイコンコアのレイア
ウトの配線レイヤー、接続用コンタクトレイヤーを人手
によって修正するか、あるいは、マイコンコア自体が自
動配置配線によってレイアウトされている場合には回路
変更を行って再度自動配置配線を実行するという手段が
とられていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、マイコンコアへの入力信号の内電源または接地線に
接続されるべきものについてはマイコンコアのレイアウ
トを人手によって変更し該入力信号を電源または接地線
に接続しておいた後に上位階層の自動配置配線を行う
か、マイコンコアのレイアウトに変更を加えることなく
自動配置配線時に電源配線および接地線配線の一部とし
て処理が行われるかのどちらかの方法がとられることに
なる。

【０００９】人手によってマイコンコアのレイアウトを
変更する場合には、レイアウト変更、検証の手間が発生
するだけでなく、マイコンコア自体のシミュレーション
のモデルの修正、検証を行う必要がでてくる。さらに、
マイコンコアのレイアウトを変更することによって汎用
性が失われ、設計効率の低下を招く要因となる。

【００１０】また、該入力信号を自動配置配線時に電源
または接地線に接続する場合の問題としては、現在主と
して使用されている自動配置配線プログラムでは、電源
および接地線の配線は通常の信号線の配線とは別に処理
されているということである。電源および接地線はトラ
ンジスタに対する定電圧源となる様にするために、抵抗
が低くなる様、通常の信号線に比べて配線幅が広くとら
れる。このような太い配線を必要以上に曲げて配線する
と全体としての面積効率が悪くなり、チップ面積の増大
を招く要因となってしまう。図９(a),(b)はこれを示し
たものであり、153は機能ブロック、154,156は電源配
線、155,157は接地線配線、その他の配線はそれ以外の
通常の信号線の配線である。図９(a)では機能ブロック1
53から接地線の幹線への接続が最短距離の直線経路で行
われているが、図９(b)ではこれが最短距離でなく途中
で曲がって接続されている。このため全体としての面積
の増大を招いてしまっている。このように配線が必要以
上に曲がってなされると、全体としての面積の増大を招
くことになるが、電源配線や接地線配線といった配線幅
の広い配線は特に大きな影響を与えることになる。この
ため自動配置配線プログラムでは、通常の信号線と電源
および接地線の配線幅が異なることへの対応も含めて、
電源配線と接地線配線は必要以上の曲がりが発生しない
様に、特殊配線として通常の信号線の配線をする前に別
処理で行われる。このように、電源および接地線の配線
は通常の信号線の配線とは別の処理によって行われる
が、該マイコンコアの様に、入力信号の一部が電源配線
または接地線に接続される場合にも、その配線は電源お
よび接地線の配線時に処理されることになる。

【００１１】さらに、自動配置配線時の問題として以下
の様なものがある。ASICマイコンの様に、複数の機能ブ
ロックを含むレイアウトを自動配置配線で行うには、各
機能ブロック間に配線チャネルを設定する所謂チャネル
型配置配線のプログラムが用いられる。ここで、チャネ
ル構造は以下の様な手順で決定される。図１０(a)の様
に配置された機能ブロック158〜161に対し、まず全体の
外周に添って図１０(b)の様に４つのチャネル162〜165
が決められる。次に、内部のチャネルが図１０(c)の様
に166,167,168の順に決定される。これは、チャネルを
決定するにあたり、対象となる形状を必ず直線で完全に
切り分けるという方法がとられるためである。よって、
チャネル167が決まる前に168が決まるということは、チ
ャネル162,163,164,166で区切られる矩形を完全には切
り分けえないためあり得ないということであり、チャネ
ル168は必ずチャネル167の後でしか決定されない。ま
た、この場合、機能ブロック160、161のチャネル168に
面する側に接続端子が無く、チャネル168に配線を通し
たくないのであれば、設計者の指定により、チャネル16
8を設定しないことも可能である。このようにしてチャ
ネルが決定された後、電源、接地線の配線を行い、さら
に通常の信号線の配線が行われる。この時に問題となる
のが図１１(a)の様な機能ブロックの自動配置配線を行
う場合である。

【００１２】図１１(a)で169,170,171はそれぞれ一つの
機能ブロックである。これらの機能ブロックを最もよい
面積効率で一つに組み上げるには、図１１(b)の配置が
最適である。この配置でチャネル構造を決めると図１１
(c)の様になる。172〜178はチャネルを表す。この状態
で自動配置配線を行うとブロック171がチャネル176より
も右に出て、図１１(d)の様に全体が非常に大きくなっ
てしまう。この場合、最近の自動配置配線プログラムで
あれば、ブロック171の左側面に電源および接地線への
接続端子が無く、チャネル176に電源配線、接地線配線
が不要であれば図１１(c)の様にレイアウトすることが
可能である。つまり、ブロック171がマイコンコアで、
左側面に出る入力端子の一部が電源または接地線に固定
される場合、該配線を自動配置配線で行ってしまうと、
図１１(d)の様になってしまい、面積の増大を招くこと
になる。

【００１３】又、自動配置配線のプログラムでは、電源
および接地線の配線処理にあたっては、レイアウト上の
ピンの名前を見て接続するか、あるいは電源及び接地線
の接続情報、所謂ネットリストを見て行うかのどちらか
の手法が取られている。それゆえ、マイコンコアの入力
信号の一部を電源または接地線に接続するには、レイア
ウト上で該当するピンの名前を電源あるいは接地線とし
て認識される名前に変更するか、あるいは該当する信号
と電源および接地線の配線接続用のネットリストを作成
する必要がある。これにより、設計工程が増え、処理時
間の増大の要因となる。

【００１４】従って本発明の目的は、用途によって、マ
イコンコアへの入力信号の一部を電源または接地線に固
定して使用する場合、人手によるレイアウト修正やそれ
に伴う設計工程の発生、自動配置配線での面積使用効率
の低下などを避けるマイコンコア及びそのレイアウト方
法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の様な課題
を解決するために以下の様な手段を採用する。

【００１６】第１の本発明は、マイコンコアへの入力信
号線の配線の全てがマイコンコア内部の電源配線および
接地線配線の双方に近接し、かつ、任意の入力信号線配
線が、電源配線、接地線配線のどちらにでも接続できる
様な領域がマイコンコア内部に設けられる。

【００１７】第２の本発明は、マイコンコアへの入力信
号線の配線の全てがマイコンコア内部の電源配線および
接地線配線の双方に近接し、かつ、任意の入力信号線配
線が、電源配線、接地線配線のどちらにでも特定の配線
レイヤーのみで接続できる様にマイコンコア内部のレイ
アウト設計がなされる。

【００１８】第３の本発明は、マイコンコアへの入力信
号線の配線の全てがマイコンコア内部の電源配線および
接地線配線の双方と立体的に交差し、かつ、その交差点
に接続用コンタクトが配置できる様にマイコンコア内部
のレイアウト設計がなされる。

【００１９】第４の本発明は、マイコンコアへの入力信
号線の配線の全てがマイコンコア内部の電源配線および
接地線配線の双方と立体的に交差し、かつ、その交差点
に、内蔵ROMのコードをプログラムする際の接続用コン
タクトと同じマスクレイヤーの接続用コンタクトが配置
できる様にマイコンコア内部のレイアウト設計がなされ
る。

【００２０】

【作用】本発明の第１〜第３においては、前述の手段で
示した様にマイコンコアのレイアウト設計をしておくこ
とによって、マイコンコアの入力信号の中で電源または
接地線に接続すべき信号があっても、該信号線を全体の
自動配置配線の時に接続せずに、マイコンコアのレイア
ウトの上に電源または接地線との接続用のレイアウトパ
ターンを重ねるだけで、省面積でのレイアウトを完成す
ることができる。

【００２１】第４の本発明においては、前述の手段で示
した様にマイコンコアのレイアウト設計をしておくこと
によって、マイコンコアの入力信号の中で電源または接
地線に接続すべき信号があっても、ROMコードのプログ
ラム時に、マイコンコアの該入力信号線のレイアウトの
上に電源または接地線との接続用コンタクトを重ねるだ
けで、一つのマスクレイヤーの変更のみでレイアウトを
完成することができる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例におけるマイコ
ンコアのレイアウト図を示す。

【００２３】同図に於て、１は本発明に示すところのマ
イコンコアのレイアウトの全体像である。2,4はマイコ
ンコア内部の電源配線、3,5はマイコンコア内部の接地
線配線、6,7,8,9,11,14,15はマイコンコアからの出力信
号、10,12,13,16,17,18はマイコンコアへの入力信号で
ある。

【００２４】図１(a)に示したマイコンコアへの入力信
号の内、入力信号16、18を電源に、入力信号17を接地線
に固定して使用する場合を示したのが図１(b)である。
さらに、図１(b)に示したマイコンコアのレイアウトを
用いてASICマイコンのレイアウト設計を行った例を図２
に示す。図２において、19,20 はマイコンコア周辺の回
路ブロックのレイアウト、21は図１(b)に示したマイコ
ンコア、22〜32は電源用I/Oセル２５、接地線用I/Oセル
31を含む各種I/Oセルであり、33は電源配線、34は接地
線配線である。このように、本発明を用いれば、マイコ
ンコア21の左側面には信号端子16〜18が出ず、配線が不
要となる。

【００２５】次に図３は本発明の第２の実施例における
マイコンコアのレイアウト図を示す。

【００２６】図３(a)に於て各符号は図１に記したもの
と同じである。入力信号線のそれぞれに対しては、同一
の配線レイヤーのみで容易に電源または接地線に接続で
きる様にレイアウトがなされている。図３(a)に示した
マイコンコアへの入力信号の内、入力信号16、18を電源
に、入力信号17を接地線に固定して使用する場合を示し
たのが図３(b)である。

【００２７】次に図４は本発明の第３の実施例における
マイコンコアのレイアウト図を示す。

【００２８】図４に於て各符号は図１に記したものと同
じである。入力信号線のそれぞれに対しては、接続用コ
ンタクトの配置のみで容易に電源または接地線に接続で
きる様にレイアウトがなされている。図４(a)に示した
マイコンコアへの入力信号の内、入力信号16,18を電源
に、入力信号17を接地線に固定して使用する場合を示し
たのが図４(b)である。

【００２９】次に図５は本発明の第４の実施例における
マイコンコアのレイアウト図を示す。

【００３０】図５(a)に於て、35はマイコンコアに内蔵
されているROMである。ここで、内蔵ROM35のコードをプ
ログラムする際の接続用コンタクトのマスクレイヤー
は、マイコンコア1への入力信号配線を電源配線又は接
地線配線と接続する際のコンタクトのマスクレイヤーと
同一のものである様にしてある。図５(a)に示したマイ
コンコアへの入力信号の内、入力信号16,18を電源に、
入力信号17を接地線に固定して使用する場合を示したの
が図５(b)である。ここで信号線16、18と電源線との接
続、信号線17と接地線との接続に用いた接続用コンタク
トのマスクレイヤーは内蔵ROM35のコードをプログラム
する際のコンタクトレイヤーと同一のものである。

【００３１】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、ASICマ
イコンを設計する際に該マイコンコアへの入力信号の一
部を電源または接地線に固定する場合、その接続をマイ
コンコアのレイアウトパターンの上に接続用のレイアウ
トパターンを重ね合わせることによって容易に、かつ、
マイコンコア自体のレイアウトパターンを何ら変更する
ことなく実現でき、自動配置配線時の処理時間を削減
し、チップ面積の増大を抑え、また、ネットリスト作成
時のミスの発生を防ぐことが出来、設計効率を向上させ
ることができる。

【００３２】また、一度レイアウト設計が終了した後
に、電源または接地線に接続されていないマイコンコア
の入力信号の一部を電源または接地線に固定するという
変更が生じた場合でも、レイアウト設計をやり直すこと
なく、容易に修正を行うことができる。

【００３３】さらに、現在の設計技術においては、自動
配置配線後にレイアウト情報から配線容量や配線抵抗な
どの値を抽出し、この情報とネットリスト情報を元に、
より現実に近い遅延値で回路シミュレーションを行う、
所謂バックアノテーションがおこなわれているが、本発
明によれば、上述の様なレイアウト設計後の修正が発生
した場合でも、該信号線に関して抽出された情報のみを
削除することによって、再度バックアノテーションを行
うことなく、正確な遅延情報を元にしてシミュレーショ
ンを行うことができ、設計期間の短縮を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)は本発明の第１の実施例によるマイコンコ
アのレイアウト図 (b)は同実施例によるマイコンコアの一使用例における
レイアウト図

【図２】図１(b)のマイコンコアを用いてレイアウトし
たASICマイコンのレイアウト図

【図３】(a)は本発明の第２の実施例によるマイコンコ
アのレイアウト図 (b)は同実施例によるマイコンコアの一使用例における
レイアウト図

【図４】(a)は本発明の第３の実施例によるマイコンコ
アのレイアウト図 (b)は同実施例によるマイコンコアの一使用例における
レイアウト図

【図５】(a)は本発明の第４の実施例によるマイコンコ
アのレイアウト図 (b)は同実施例によるマイコンコアの一使用例における
レイアウト図

【図６】(a)は従来の技術を説明するためのマイコンコ
アの回路図 (b)は入力信号111を電源に固定して使用する場合のマイ
コンコアの回路図

【図７】図６(b)に示したマイコンコアを用いたASICマ
イコンの回路図

【図８】図７に示した回路に対して従来技術を用いて行
ったレイアウト図

【図９】(a)は自動配置配線による一例を示すレイアウ
ト図 (b)は自動配置配線による他の例を示し、図９(a)と電
源、接地線配線の形状の異なるレイアウト図

【図１０】(a)は適当に配置された複数の機能ブロック
図 (b)は図１０(a)で示した機能ブロックに対して全体の外
周のチャネルを示した図 (c)は図１０(a)に対して図１０(b)で示した以外のチャ
ネルを加えた図

【図１１】(a)は適当に配置された複数の機能ブロック
図 (b)は図１１(a)に示された複数の機能ブロックの最適な
配置図 (c)は図１１(b)に対してチャネルを示した図 (d)は図１１(c)に対し自動配置配線を実行した後の機能
ブロックの位置を示した図

【符号の説明】

１ マイコンコア １９、２０ 周辺論理回路のレイアウト ２１ マイコンコア ２２〜３２ I/Oセル ３５ 内蔵ROM １３８ 周辺論理回路１のレイアウト １３９ 周辺論理回路２のレイアウト １４０ マイコンコアのレイアウト １４１〜１４８ I/Oセルのレイアウト １５８〜１６１ 機能ブロック １６９〜１７１ 機能ブロック

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ASICマイコンに用いるマイコンコアであっ
   て、 前記マイコンコアへの入力信号配線の全てが前記マイコ
   ンコア内部の電源配線、接地線の双方に近接し、前記入
   力信号配線の各々が独立に前記電源配線または前記接地
   線のどちらにでも接続できるような領域を設けてレイア
   ウトされたことを特徴とするマイコンコア。
2. 【請求項２】電源配線、接地線と信号配線との接続が特
   定の配線レイヤーのみで行えるようにレイアウトされた
   ことを特徴とする請求項１記載のマイコンコア。
3. 【請求項３】前記マイコンコアへの入力信号配線の全て
   がマイコンコア内部の電源配線、接地線の双方と立体的
   に交差し、それぞれの前記入力信号配線に対して、前記
   電源配線または接地線との接続用コンタクトを配置でき
   るような配線幅でレイアウトされたことを特徴とする請
   求項１記載のマイコンコア。
4. 【請求項４】あらかじめ設計されたマイクロコンピュー
   タをコアとし、ターゲットシステムの仕様に応じた周辺
   論理回路と一緒に一つの半導体基板上に組み上げる特定
   用途向けマイコンに用いるマイコンコアにおいて、 前記マイコンコアへの入力信号配線の全てが前記マイコ
   ンコア内部の電源配線、接地線の双方に近接し、前記入
   力信号配線の各々が独立に前記電源配線または前記接地
   線のどちらにでも接続できるような領域を設けたことを
   特徴とするマイコンコアのレイアウト方法。
5. 【請求項５】電源配線、接地線と信号配線との接続が特
   定の配線レイヤーのみで行えるようにしたことを特徴と
   する請求項４記載のマイコンコアのレイアウト方法。
6. 【請求項６】マイコンコアへの入力信号配線の全てがマ
   イコンコア内部の電源配線、接地線の双方と立体的に交
   差し、それぞれの前記入力信号配線に対して、前記電源
   配線または接地線との接続用コンタクトを配置できるよ
   うな配線幅を持たせたことを特徴とする請求項４記載の
   マイコンコアのレイアウト方法。
7. 【請求項７】少なくともROMとマイコンコアを内蔵する
   マイコンにおいて、 前記マイコンコアへの入力信号配線の全てがマイコンコ
   ア内部の電源配線、接地線の双方と立体的に交差し、 それぞれの前記入力信号配線に対して、前記電源配線ま
   たは接地線との接続用コンタクトを配置できるような配
   線幅でレイアウトされ、かつ、前記接続用コンタクトの
   マスクレイヤーがROMコードをプログラムするマスクレ
   イヤーと同一のレイヤーであることを特徴とするマイコ
   ンコアのレイアウト方法。