JPH09205149A - 半導体集積回路のレイアウト方法 - Google Patents

半導体集積回路のレイアウト方法

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JPH09205149A
JPH09205149A JP8010900A JP1090096A JPH09205149A JP H09205149 A JPH09205149 A JP H09205149A JP 8010900 A JP8010900 A JP 8010900A JP 1090096 A JP1090096 A JP 1090096A JP H09205149 A JPH09205149 A JP H09205149A
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Tadashi Iwasaki
正 岩崎
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    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造技術の微細加工技術の進歩に伴う
配線間隔の減少による、同層配線間の隣接配線容量の増
大と、これに起因する配線遅延時間の増大を防ぎ、集積
回路装置の高速動作を可能にする。 【解決手段】 機能セル間を接続する信号配線につい
て、隣接する配線との間隔diと、そのdiに対応する
配線長aiとから求められる量 【数4】 が小さくなるように配線を行う。これにより、隣接配線
容量を小さくして集積回路装置が高速動作できるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路のレ
イアウト方法に関し、特に配線方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にゲートアレイまたはセルベース方
式の集積回路装置は、複数の基本的な論理を実現する機
能セルを予め設計ライブラリとして準備しておき、これ
ら、機能セルの自動配置、および、これら機能セル間の
自動配線を行って所望の論理回路を構成している。
【0003】従来の自動配置、自動配線の手順は、図4
に示すように、最初に、機能セル間配線の混雑度を考慮
したフロアプランに沿って機能セル配置101を行い、
次に予め定義された配線チャネルに沿って機能セル間配
線102を行い、最後に所望の論理回路との一致検証1
03,104を行ってレイアウトの完了105としてい
た。このときの機能セル間配線102は電源を供給する
ための電源配線と、機能セルの入出力端子間を接続する
ための信号配線とを行うが、特に信号配線については、
従来の信号配線の配線容量は、基板間容量ならびに異層
間配線容量が支配的であり、同層配線間の隣接配線容量
はほとんど無視できる程度の値であったので、配線遅延
を考慮して入出力端子間の配線長がなるべく短くなるよ
うに配線するのが一般的であった。
【0004】しかし、近年の微細加工技術の進歩によ
り、配線幅1ミクロン、配線間隔1ミクロンの微細配線
加工が可能となると、配線間隔の減少に伴い同層配線間
の隣接配線容量が無視できないほど増大してきている。
例えば、隣接する2本の信号配線がシリコン基板上に2
ミクロンのシリコン酸化膜を形成し、各々配線幅を1ミ
クロン、配線膜厚を1ミクロン、配線間隔を1ミクロ
ン、層間膜としてシリコン酸化膜を使用した場合、1本
の信号配線の全配線容量が0.24pF/mmであるの
に対し隣接配線間容量は、0.14pF/mmとなり、
信号配線の全配線容量の60%に達する。
【0005】これを改善する方法として、例えばクロッ
ク配線の隣接配線容量を減らすレイアウト方法が提案さ
れていた(特開平4−207071)。図5は、従来の
集積回路装置における機能セル間配線の自動配線部を示
した平面図である。図5において、1A,1B,1C,
1D,1E,2A,2B,2C,2D,2E,2F,2
G,2Hは、それぞれ自動配線プログラムがクロック信
号配線を考慮して1層、2層信号配線を配設するチャネ
ルであり、1層信号配線12,13,14と、2層信号
配線23,24,25,26,27並びにスルーホール
33,34は、通常の論理信号を伝達し、1層クロック
信号配線11、2層クロック信号配線21,22並びに
スルーホール31,32はクロック信号を伝達してい
る。また、1層信号配線11と、2層信号配線21は、
スルーホール31を介して接続され、1層信号配線11
と2層信号配線22は、スルーホール32を介して接続
され、クロック信号は2層信号配線21から2層信号配
線22に伝達される。
【0006】図5に示すように、1層クロック信号配線
11と1層信号配線13との配線間隔l1 と、1層クロ
ック信号配線11と、1層信号配線14との配線間隔l
2 とは等しく、通常の1層信号配線12と1層信号配線
13との配線間隔l3 の2倍である。同様に、2層クロ
ック信号配線21と2層信号配線23との配線間隔L1
と、2層クロック信号配線21と2層信号配線24との
配線間隔L2と、2層クロック信号配線22と2層信号
配線26との配線間隔L3と、2層クロック信号配線2
2と2層信号配線27との配線間隔L4とは、全て等し
く、2層信号配線25と2層信号配線26との配線間隔
L5の2倍である。このようにして、クロック信号配線
11,21,22と通常の信号配線12,13,14,
23,24,25,26,27とを別々に処理すること
により、通常の信号配線の配線間隔は微細加工技術によ
って決定される最小配線幅、最小配線間隔で配線し、ク
ロック信号配線の配線間隔は予め指定した配線間隔を満
足するようにクロック信号配線を配設していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレイア
ウト方法では、クロック信号配線については十分効果が
期待できるものの、その他の信号配線については隣接す
る配線に対して考慮されていないので、微細加工技術が
進歩し、配線間隔が減少すると同層配線間の隣接配線容
量が増大し、信号伝達時間の配線遅延時間が増大してし
まい集積回路の動作周波数が劣化するという問題があっ
た。
【0008】また、配線遅延時間は、実際に配線を行わ
ないと正確に知ることができないので、信号伝達時間に
対する配線遅延時間の占める割合が増大すればするほ
ど、レイアウトを行う前の論理設計レベルでの性能予測
が困難になるので、どうしても多大なマージンを考慮し
た設計をしなければならないという問題もあった。
【0009】そして、従来の1層信号配線と2層信号配
線との間の異層間配線間容量は、層間膜厚を厚くする等
の配線間容量の低減手法があるが、隣接配線間容量は、
このような低減方法を利用できないため、配線間容量の
低減は困難である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
のレイアウト方法は、複数の基本的な論理を実現する機
能セルを配置する工程と、前記機能セルの入出力端子間
を配線接続する工程と、隣接する配線との間隔diを抽
出する工程と、前記配線間隔diに対応する配線長ai
を抽出する工程と、前記配線間隔diとこれに対応する
配線長aiとから
【0011】
【数2】 を計算する工程と、前記Cpが小さくなるように機能セ
ルの入出力端子間を再度接続し直す工程とを備えてい
る。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は本発明の半導体集積回路のレイア
ウト方法の工程手順を示した図である。図1において、
最初に機能セル配置工程101を行い、次に機能セル間
配線工程102を行い、再配線処理の繰り返し回数をカ
ウントする変数nに初期値“1”を代入106(再配線
回数nの初期化工程)を行って、クロック信号配線を除
く全ての信号配線について、隣接配線間隔diの抽出工
程107を行い、その配線間隔diで平行に配設されて
いる配線長aiの抽出工程108を行って、信号配線の
全配線長にわたって
【0013】
【数3】 の計算109(Cp値の計算工程)を行い、Cpの値が
小さくなるように個々の信号配線について順次再配線す
る工程110を行う。
【0014】ここで、このCpの値は、集積回路全体に
ついて最小値をとることが最も望ましいが、信号配線間
隔はお互いの配線の仕方に依存するので、集積回路全体
について一度の再配線処理110でCpの最小値を得る
ことは不可能である。このため、本実施の形態では、再
配線処理の繰り返し回数に上限値として例えば5回を設
定し、集積回路全体についての再配線回数のカウント1
11を行い、カウント値nが6回目になったときに再配
線処理を終了するように判断112している。また、本
発明の他の実施の形態として、Cpを求める場合に、再
配線処理の繰り返し回数に上限値を設定しないで、図3
に示すように、再配線後の前回のCpの値と今回のCp
の値との差を求め、その差がある値以下になるまで再配
線を繰り返して、集積回路全体についてCpの値を可能
な限り小さくすることもできる。
【0015】
【実施例】次に本発明により半導体集積回路のレイアウ
トを行った第1の実施例を図面を用いて説明する。図2
は本発明の集積回路装置における機能セル間配線の自動
配線部を示した平面図である。なお、本発明の機能セル
配置と機能セル間配線工程は従来の技術で説明したもの
と同等であるので、以下の図の説明では、従来のレイア
ウト方法の図5の平面図と違っている部分のみを説明す
る。
【0016】図2において、1層信号配線12,28
と、2層信号配線24,29並びにスルーホール33,
35,36は通常の論理信号を伝達している。従来のレ
イアウト方法では、図5中の破線Aで囲む配線長aの部
分について注目すると、2層信号配線24とその左側に
隣接する2層信号配線23との間隔はd1 、2層信号配
線24とその右側に隣接する2層信号配線25との間隔
はd2 であるのに対し、本発明のレイアウト方法では、
図2中の破線Bで囲む配線長aの対応する部分について
注目すると、2層信号配線29とその左側に隣接する2
層信号配線23との間隔はd3 、2層信号配線29とそ
の右側に隣接する2層信号配線25との間隔はd4 とな
っている。
【0017】これは、2層信号配線の配線幅を例えばd
2 と等しくすると、従来のレイアウトでは、d1 =5d
2 となるので、Cpは、CpA =a/d2 +a/5d2
=6a/5d2 =24a/20d2 となるのに対して、
本発明のレイアウトでは、d 3 =2d2 ,d4 =4d2
となるのでCpはCpB =a/2d2 +a/4d2 =3
a/4d2 =15a/20d2 となる。すなわち本発明
のレイアウトは、Cpが小さくなるように信号配線のチ
ャネルを2Cから2Bへずらして再配線を行った結果で
ある。なおここで信号配線チャネルを左へずらすことに
より、1層信号配線28の余分な配線が発生するが配線
長aが十分に長い場合には、1層信号配線28によるC
pの増加分は、十分に無視することができる。
【0018】ここで、このCpの値は集積回路全体につ
いて最小値をとることが最も望ましいが、信号配線間隔
はお互いの配線の仕方に依存するので、集積回路全体に
ついて一度の再配線処理110でCpの最小値を得るこ
とは不可能なため本実施例では、再配線処理の繰り返し
回数に上限値として例えば5回を設定している。
【0019】一般に配線膜厚は、配線の場所によらず一
定であるので、Cpの値は配線容量に対応する量である
ことから、本発明のレイアウト方法により、信号配線2
9の配線容量を約37%低減することができる。このよ
うに本発明のレイアウト方法を用いれば、クロック信号
配線のみでなく、その他の信号配線についても配線容量
を小さくすることが可能となる。
【0020】次に本発明の第2の実施例について図面を
参照して説明する。図3は、本発明の第2実施例におけ
る半導体集積回路のレイアウト方法の工程手順を示した
図である。第1の実施例では、信号配線の再配線工程1
10の繰り返し回数を予め5回と決めていたが、第2の
実施例では、再配線後に前回のCpの逆数値と今回のC
pの逆数値との差113を求め、その差がある値ε以下
であるかの判断し、ε以下になるまで再配線を繰り返す
ようにして集積回路全体について、Cpの値ができるだ
け小さくなるようにしたものである。変数Bには、今回
のCpの値の逆数を代入114し、機能セル配置10
1、機能セル間配線102の後に、初期値“0”を代入
115を行う。変数Bは、前回のCpの値の逆数を表わ
し、再配線110を繰り返す毎に更新116を行う。そ
の他の工程については、第1の実施例で説明したので省
略する。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、クロック
信号配線以外の信号配線についても隣接配線容量の影響
を小さくするようにレイアウトするので、信号伝達時間
の配線遅延時間を抑え集積回路の動作周波数を向上する
ことができる。
【0022】また、レイアウトを行う前の論理設計レベ
ルでの性能予測では、配線遅延時間の変動を小さくでき
るので、多大なマージンを考慮した設計をする必要がな
くなり、集積回路装置の高性能化が可能となるという効
果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体集積回路のレイ
アウト方法の工程手順を示す図。
【図2】本発明の集積回路装置における機能セル間配線
の自動配線部を示した平面図である。
【図3】本発明の第2の実施例の半導体集積回路のレイ
アウト方法の工程手順を示す図である。
【図4】従来のレイアウト方法の工程手順を示す図であ
る。
【図5】従来の集積回路装置における機能セル間配線の
自動配線部を示した平面図である。
【符号の説明】
1A,1B,1C,1D,1E 1層配線チャネル 2A,2B,2C,2D,2E,2F,2G,2H
2層配線チャネル 11 1層クロック信号配線 12,13,14,28 1層信号配線 21,22 2層クロック信号配線 23,24,25,26,27,29 2層信号配線 l1 ,l2 ,l3 隣接1層配線間隔 L1,L2,L3,L4,L5,d1 ,d2 ,d3 ,d
4 隣接2層配線間隔 a 着目する配線長 101 機能セル配置工程 102 機能セル間配線工程 103,104 回路との一致検証工程 105 レイアウト完了 106 再配線回数nの初期化工程 107 隣接配線間隔diの抽出工程 108 diに対する配線長aiの抽出工程 109 Cpの値の計算工程 110 Cpが小さくなるように再配線する工程 111 再配線回数nの更新 112 再配線回数5以下の判断 113 前回の再配線と今回の再配線と比較し、Cp
の逆数の差がε以下であるか判断する工程 114 Cpの逆数を求める工程 115 Cpの逆数を初期化する工程 116 Cpの逆数を前回の値として記憶する工程

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の基本的な論理を実現する機能セル
    を配置する工程(101)と、前記機能セルの入出力端
    子間を配線接続する工程(102)と、隣接する配線と
    の間隔diを抽出する工程(107)と、前記配線間隔
    diに対応する配線長aiを抽出する工程(108)
    と、前記配線間隔diとこれに対応する配線長aiとか
    ら 【数1】 を計算する工程(109)と、 前記Cpが小さくなるように機能セルの入出力端子間を
    再度接続し直す工程(110)とを備えていることを特
    徴とする半導体集積回路のレイアウト方法。
  2. 【請求項2】 Cpの値を求める工程において、再配線
    後に、前回のCpの値と今回のCpの値の差を求め、こ
    の差が小さくなるようにする請求項1記載の半導体集積
    回路のレイアウト方法。
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