JPH0863515A - Layout design method for integrated circuit - Google Patents

Layout design method for integrated circuit

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JPH0863515A
JPH0863515A JP6222640A JP22264094A JPH0863515A JP H0863515 A JPH0863515 A JP H0863515A JP 6222640 A JP6222640 A JP 6222640A JP 22264094 A JP22264094 A JP 22264094A JP H0863515 A JPH0863515 A JP H0863515A
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JP
Japan
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block
area
standard cell
wiring
layout
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6222640A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tokihito Okada
時仁 岡田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH0863515A publication Critical patent/JPH0863515A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE: To take precedence over the area of a whole chip compared to the area of a block and to optimize the chip area by controlling the quantity of a longitudinal direction wiring in a standard cell block and minutely controlling the longitudinal lateral sizes of the block. CONSTITUTION: A standard cell 15 being a hierarchy lower than the block becoming a candidate is re-laid out after the block being the candidate is selected. When a wasteful area exists in a horizontal direction, laying out with many wirings in the vertical directions is executed. Namely, many field through cells 17 are inserted by enlarging the weight of the wiring in a horizontal direction in a target function at the time of an automatic wiring processing, and the respective cells are used as much as possible at the time of wiring. When the wasteful area exists in the vertical direction, the number of the stages of cell strings is left as it is from similar consideration Laying out with few field through cells is executed and laying out with many field through cells is executed by increasing one stage of the cell string. Then, laying out with better result is adopted.

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、集積回路のレイアウト
設計方法に関し、特にスタンダードセル方式LSIの階
層レイアウトにおいてチップ全体の面積を小さくするこ
とを目的とし、スタンダードセルブロック(以下単にブ
ロックとも称する。)内の自動配置配線処理の中で、ブ
ロックの縦と横のサイズに対して細かな制御を行うため
の設計方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a layout designing method for an integrated circuit, and particularly to reduce the area of the entire chip in a hierarchical layout of a standard cell type LSI, and to a standard cell block (hereinafter also simply referred to as a block). The present invention relates to a design method for finely controlling the vertical and horizontal sizes of blocks in the automatic placement and routing process in ().

【0002】[0002]

【従来の技術】スタンダードセル方式LSIの大規模な
レイアウト設計では、データを部分回路(ブロック)に
分割し、階層的なデータ構造に置き換え、各階層毎にレ
イアウトを行う階層レイアウト設計が主流となってい
る。階層レイアウト設計の処理手順は、階層構造を持っ
たレイアウトデータを生成後、各ブロックの面積推定と
ブロックの概略配置およびブロック内のスタンダードセ
ルの段数の決定を上位階層で行い、つづいてブロック内
においてスタンダードセルの自動配置配線処理を下位階
層において行い、その後さらに上位階層でブロックの配
線を行う。しかしレイアウト後の各ブロックの形状は、
最初の見積りとは異なるため、チップ全体の領域内には
無駄な領域が散在していることが多い。そこでさらにチ
ップ全体の面積を小さくするべく各ブロックの縦横比を
うまく設定することが必要となる。スタンダードセルブ
ロックはセル列の段数を変えることにより縦横比を制御
することができるため、セル列段数の最適化処理すなわ
ち、セル列段数を変えて再度ブロック内をレイアウト
し、これを繰り返すことにより無駄な領域を少なくし、
チップ面積を小さくすることができる。
2. Description of the Related Art In a large-scale layout design of a standard cell type LSI, a hierarchical layout design in which data is divided into partial circuits (blocks) and replaced with a hierarchical data structure and a layout is performed for each hierarchical layer is mainstream. ing. The procedure of the hierarchical layout design is that after generating layout data with a hierarchical structure, the area of each block is estimated, the block layout is roughly determined, and the number of standard cells in the block is determined in the upper hierarchy. The standard cell automatic placement and routing process is performed in the lower layer, and then the blocks are routed in the upper layer. However, the shape of each block after layout is
Since this is different from the initial estimate, useless areas are often scattered in the area of the entire chip. Therefore, it is necessary to properly set the aspect ratio of each block in order to further reduce the area of the entire chip. Since the aspect ratio of the standard cell block can be controlled by changing the number of cell columns, the optimization process of the number of cell columns, that is, changing the number of cell columns and laying out the inside of the block again, and repeating it Small areas,
The chip area can be reduced.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、ブロ
ックの形状を変更するのにブロック内のセル列段数を変
えて再レイアウトすることによりブロックの縦横比を制
御していた。しかしセル列の段数を変えるだけでは大雑
把な制御しかできない。
In the conventional method, in order to change the shape of the block, the number of cell rows in the block is changed and the layout is rearranged to control the aspect ratio of the block. However, rough control is possible only by changing the number of cell rows.

【0004】本発明は、従来の方法によるセル列段数最
適化処理よりも、ブロックの縦横比の細かな制御を行う
ことができ、それによりチップ全体の面積をさらに小さ
くすることができる集積回路のレイアウト設計方法を提
供することを目的とする。
The present invention can perform finer control of the block aspect ratio than the conventional method of optimizing the number of cell column stages, thereby making it possible to further reduce the area of the entire chip in an integrated circuit. It is intended to provide a layout design method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するためにスタンダードセルブロックの縦と横の
大きさを制御するための方法であり、従来方法で設計し
た階層レイアウトデータに対して施される。これは従来
方法で得られたセル列段数最適化後のレイアウトデータ
の上位階層の結果から、各ブロックに対して縦方向およ
び横方向に無駄領域が存在するかどうか調べ、無駄領域
が存在する場合はその領域幅を計算する過程と、縦方向
及び横方向のうち一方に無駄領域がなく、もう一方に無
駄領域が存在するスタンダードセルブロックを選ぶ過程
と、その無駄領域幅の値から、スタンダードセルブロッ
クの自動配置処理の中で、フィードスルーセルの挿入処
理および目的関数の制御を行うことによりそのブロック
のレイアウト処理を再実行する過程とを有し、これらの
過程を全体のチップ面積の改善がなくなるまで繰り返す
ことを特徴とするものである。
The present invention is a method for controlling the vertical and horizontal sizes of a standard cell block in order to achieve the above-mentioned object. Is applied. This is to check if there is a dead area in the vertical and horizontal directions for each block from the result of the upper layer of the layout data after the optimization of the number of cell columns obtained by the conventional method, and if there is a dead area. Calculates the area width, selects a standard cell block that has no dead area in one of the vertical and horizontal directions and has a dead area in the other, and the standard cell block from the value of the dead area width. In the automatic block layout process, the process of inserting the feed-through cell and controlling the objective function to re-execute the layout process of the block is performed again, and these processes are performed to improve the overall chip area. It is characterized by repeating until it disappears.

【0006】[0006]

【作用】スタンダードセルの配線は縦方向と横方向の配
線要素からなるが、縦方向の配線を多く使用すると横方
向の配線が少なくなり、縦方向の配線を少なくすると横
方向の配線が多くなる性質がある。つまり縦方向の配線
が多いとセルの間に配線を通過させるためのフィードス
ルーセルが多く必要となり、結果として図4(b)に示
すように横方向のブロックサイズが大きくなる。また横
方向の配線が多いと図4(a)に示すようにチャネル
(配線領域)幅が大きくなり縦方向のブロックサイズが
大きくなる。このため通常はブロック面積が最小になる
ように縦横の線分をバランスさせて配置配線が行われる
ように最適なフィードスルーセルが挿入され、効率の良
い配線結果を求める。しかしブロックの面積を最小にし
てもチップ全体の面積が最小になるとは限らない。本発
明では、チップ全体の無駄領域を考慮し、縦方向の配線
を意識的に増減させることによりブロックのサイズを制
御して、チップ面積の最適化を容易にする。
[Function] The standard cell wiring is composed of vertical and horizontal wiring elements. When the vertical wiring is used a lot, the horizontal wiring is reduced, and when the vertical wiring is reduced, the horizontal wiring is increased. There is a property. That is, if there are many vertical wirings, many feed-through cells for passing the wirings between the cells are required, and as a result, the horizontal block size becomes large as shown in FIG. 4B. If there are many wirings in the horizontal direction, the channel (wiring region) width increases and the block size in the vertical direction increases, as shown in FIG. For this reason, usually, optimum feedthrough cells are inserted so that vertical and horizontal line segments are balanced and placement and wiring are performed so as to minimize the block area, and an efficient wiring result is obtained. However, even if the area of the block is minimized, the area of the entire chip is not always minimized. In the present invention, the size of the block is controlled by intentionally increasing or decreasing the number of wirings in the vertical direction in consideration of the waste area of the entire chip, thereby facilitating the optimization of the chip area.

【0007】[0007]

【実施例】本発明は、電子計算機を利用した設計支援装
置の一部の機能として実現され、図1に示す処理手順で
実行される。まずstep1で従来の方法で得られたセ
ル列段数最適化後のレイアウトデータを取り込み、st
ep2で各チャネル(配線領域)11内の幹線データか
ら必要チャネル幅を計算し、これらの値とブロックサイ
ズから水平方向と垂直方向の2つの制約グラフを作成
し、クリティカルパス(最長経路)とその長さを求め
る。ここでグラフノードはブロックを表し、グラフエッ
ヂブロックの隣接関係を表している。グラフエッヂの長
さは、ブロックサイズとチャネル幅から計算された2つ
のブロック中心間の最低必要距離である。クリティカル
パスの長さは、このレイアウトデータのサイズに相当す
る。そして各ノードに対して、そのノードを通るパス長
とクリティカルパス長との差をそのノードに対応するブ
ロックのその方向に対する無駄領域13幅とし、すべて
のブロックに対して水平と垂直の両方向の無駄領域幅を
求める。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is realized as a part of a function of a design support apparatus using an electronic computer and is executed by the processing procedure shown in FIG. First, in step 1, the layout data after the optimization of the number of cell row stages obtained by the conventional method is loaded, and st
In ep2, the required channel width is calculated from the main line data in each channel (wiring area) 11, two constraint graphs in the horizontal direction and the vertical direction are created from these values and the block size, and the critical path (longest route) and its Find the length. Here, the graph node represents a block, and represents the adjacency relation of the graph edge block. The length of the graph edge is the minimum required distance between two block centers calculated from the block size and the channel width. The length of the critical path corresponds to the size of this layout data. Then, for each node, the difference between the path length passing through the node and the critical path length is set as the dead area 13 width in that direction of the block corresponding to that node, and the waste in both the horizontal and vertical directions for all blocks is set. Calculate the area width.

【0008】例えば図2の例においては、図3が各方向
の制約グラフであり、実線がクリティカルパスである。
ここで垂直方向の制約グラフのクリティカルパス(bott
om)−(C)−(A)−(top )の長さと(B)を通る
パス(bottom)−(C)−(B)−(top )の長さの差
はwv1であり、水平方向の制約グラフのクリティカル
パス(left)−(C)−(right )とパス(left)−
(A)−(B)−(right )のパス長の差はwh1であ
る。ブロックAは、垂直方向はクリティカルパス上にあ
るため無駄領域幅は0となり、水平方向の無駄領域幅は
wh1 となる。ブロックBは垂直方向がwv1 、水平方
向がwh1 であり、ブロックCは両方とも0である。
For example, in the example of FIG. 2, FIG. 3 is a constraint graph in each direction, and the solid line is the critical path.
Where the vertical constraint graph critical path (bott
The difference between the length of (om)-(C)-(A)-(top) and the length of the path (bottom)-(C)-(B)-(top) passing through (B) is wv1 and is horizontal. Path (left)-(C)-(right) and path (left) -of the constraint graph of
The difference between the path lengths of (A)-(B)-(right) is wh1. Since the block A is on the critical path in the vertical direction, the dead area width is 0, and the horizontal dead area width is wh1. Block B has a vertical direction wv1 and a horizontal direction wh1, and both blocks C have a value of 0.

【0009】次にstep3において一方がクリティカ
ルパス上にあり、もう一方に無駄領域13が存在するス
タンダードセルブロックを選ぶ。なければ処理終了とな
り、存在すればstep4においてブロックを1つ選
ぶ。(図2)の例では、ブロックAだけが選ばれる。
Next, in step 3, a standard cell block, one of which is on the critical path and the waste area 13 of which is on the other, is selected. If it does not exist, the process ends, and if it exists, one block is selected in step 4. In the example of FIG. 2, only block A is selected.

【0010】候補となるブロックが選ばれた後、その下
位の階層であるスタンダードセル15のレイアウトを再
実行する。この時、無駄領域が水平方向にある場合と垂
直方向にある場合の2通りが考えられる。まず水平方向
に無駄領域がある場合は、垂直方向の配線の多いレイア
ウトを行う。すなわち自動配置処理の時に、目的関数中
の水平方向の配線の重みを大きくすることにより、フィ
ードスルーセル17を多く挿入し、配線時には、これら
をなるべく利用する。ただしフィードスルーセル17の
挿入によるセル列長の増加は無駄領域幅を越えないよう
に制限しておく。これにより、図4(b)のように横方
向の線分が少なくなり、チャネル幅が少なくなる。全体
としては、図5(b)のように横方向におけるブロック
サイズが小さくなり、チップサイズも小さくなる。しか
し元のレイアウトが既に十分なフィードスルーセルを使
用していた場合、この方法だけでは十分な効果が得られ
ない。そのためセル列段数を1段減らし、垂直方向の重
みを大きくすることによりフィードスルーセルを少なく
したレイアウトも行う。そして結果の良い方を採用す
る。
After the candidate block is selected, the layout of the standard cell 15 which is the lower hierarchy is re-executed. At this time, there are two possible cases, namely, the case where the waste area is in the horizontal direction and the case where it is in the vertical direction. First, when there is a waste area in the horizontal direction, a layout with many wirings in the vertical direction is performed. That is, by increasing the weight of the horizontal wiring in the objective function during the automatic placement processing, many feedthrough cells 17 are inserted, and these are used as much as possible during the wiring. However, the increase of the cell column length due to the insertion of the feedthrough cell 17 is limited so as not to exceed the dead area width. As a result, the number of line segments in the horizontal direction is reduced as shown in FIG. 4B, and the channel width is reduced. As a whole, the block size in the horizontal direction becomes smaller as shown in FIG. 5B, and the chip size also becomes smaller. However, if the original layout already used enough feedthrough cells, this method alone would not be fully effective. Therefore, the number of cell columns is reduced by one and the weight in the vertical direction is increased to reduce the number of feedthrough cells. And adopt the one with the best results.

【0011】次に垂直方向に無駄領域がある場合には、
同様の考えから、セル列の段数はそのままで、フィード
スルーセルの少ないレイアウト(図4(a)、図5
(a))と、セル列の段数を1段増やし、フィードスル
ーセルの多いレイアウトを行い結果の良い方を採用す
る。これらの処理を繰り返し行うことにより、ブロック
サイズの調整を従来の方法よりも細かく制御することが
でき、結果としてチップ面積がさらに小さくできる。
Next, when there is a dead area in the vertical direction,
From the same idea, the layout with the same number of cell columns and a small number of feedthrough cells (FIG. 4A, FIG.
As shown in (a)), the number of cell columns is increased by one, and a layout with a large number of feed-through cells is performed and the one with a better result is adopted. By repeating these processes, the block size adjustment can be controlled more finely than the conventional method, and as a result, the chip area can be further reduced.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明により、スタンダードセルブロッ
ク内の縦方向配線の量を制御することでそれらが影響を
及ぼすブロックの縦横のサイズを細かく制御することに
より、ブロックの面積よりもチップ全体の面積を優先し
てチップ面積の最適化を計ることが容易になる。
According to the present invention, by controlling the amount of vertical wiring in a standard cell block to finely control the vertical and horizontal sizes of the blocks affected by them, the area of the entire chip rather than the area of the block can be controlled. It becomes easy to optimize the chip area by giving priority to.

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

【図1】本発明の実施例を説明するフローチャートであ
る。
FIG. 1 is a flowchart illustrating an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例を説明するためのスタンダード
セルブロック方式LSIの上位階層のレイアウト図であ
る。
FIG. 2 is a layout diagram of an upper layer of a standard cell block type LSI for explaining an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例を説明する制約グラフである。FIG. 3 is a constraint graph illustrating an example of the present invention.

【図4】本発明の実施例のAブロックの配線を説明する
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating wiring of an A block according to the embodiment of this invention.

【図5】本発明の実施例を説明するためのスタンダード
セルブロック方式LSIの一ブロックのレイアウト図で
ある。
FIG. 5 is a layout diagram of one block of a standard cell block type LSI for explaining an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 配線領域 13 無駄領域 15 スタンダードセル 17 フィードスルー 11 Wiring area 13 Waste area 15 Standard cell 17 Feedthrough

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 W ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location W

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スタンダードセル方式LSIの階層レイ
アウト設計におけるスタンダードセルブロック内の自動
配置配線処理において、再レイアウト時のスタンダード
セルブロックの大きさを制御するための方法において、 スタンダードセルブロックが配置されている上位階層の
レイアウト結果から、各スタンダードセルブロックに対
して縦方向および横方向に無駄領域が存在するかどうか
調べ、その方向に無駄領域が存在する場合はその領域幅
を計算する過程と、 縦方向及び横方向のうち一方に無駄領域がなく、もう一
方に無駄領域が存在するスタンダードセルブロックを選
ぶ過程と、 その無駄領域幅の値から、スタンダードセルブロックの
自動配置配線処理における、フィードスルーセルの挿入
処理および目的関数の制御を行うことによりそのスタン
ダードセルブロックのレイアウト処理を再実行する過程
とを有し、 これらの過程を全体のチップ面積の改善の余地がなくな
るまで繰り返し行うことを特徴とする集積回路のレイア
ウト設計方法。
1. A standard cell block is arranged in a method for controlling the size of the standard cell block at the time of re-layout in automatic placement and routing processing in the standard cell block in a hierarchical layout design of a standard cell LSI. Based on the layout result of the upper hierarchy, whether or not there is a dead area in the vertical and horizontal directions for each standard cell block, and if there is a dead area in that direction, calculate the area width, and In the process of selecting a standard cell block that has no dead area in one of the horizontal and horizontal directions and a dead area in the other, and the value of the dead area width, the feedthrough cell in the automatic placement and routing process of the standard cell block is selected. Insertion process and control of the objective function And a step of re-executing the layout process of the standard cell block, and repeating these steps until there is no room for improvement of the entire chip area.
JP6222640A 1994-08-24 1994-08-24 Layout design method for integrated circuit Withdrawn JPH0863515A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5495693A (en) * 1994-12-19 1996-03-05 General Motors Corporation Vehicle door assembly
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