JPH10178100A - 配線レイアウト設計方法及び設計装置並びにバスのドライブ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 隣接する信号配線間のカップリング容量を削
減することにより、集積回路を低消費電力化、かつ高速
化する。 【解決手段】 集積回路の配線レイアウト設計方法であ
って、論理回路１０１の各ノードにおける論理値を状態
毎に解析する論理値解析工程１０２と、互いに逆相の信
号が同一タイミングで各々別のレベルへ変化する確率が
高い信号配線対を選択する配線選択工程１０３と、該選
択された信号配線対において、配線間の間隔を拡げ、該
間隔に他の配線を挿入し、又は一方の信号配線にデータ
反転素子若しくは遅延素子を挿入することによってレイ
アウトを変更するレイアウト補正工程１０４とを備え
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、集積回路を低消費
電力化かつ高速化する、集積回路の配線レイアウト設計
方法及び設計装置並びにバスのドライブ方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造プロセスにおいては、
それぞれ配線容量によって発生する、信号の立上り時間
及び立下り時間よりなる遷移時間と消費電力とは、それ
ぞれトランジスタのゲート容量による遷移時間と消費電
力とに比較して比率的にごく小さく、かつ影響も少なか
った。このために、レイアウト設計の際に配線容量につ
いて注意する必要性は少なかった。したがって、配線レ
イアウトとしては、チップ面積を小さくするために最密
に配線する方法と、同層の配線間に存在するカップリン
グ容量を減らす目的で回路面積に影響しない範囲におい
て間隔を拡げて配線する方法とが使用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プロセ
ス技術において微細化が進むことにより、ゲート容量に
対する配線容量の比率は急激に増加している。該配線容
量は、回路の動作速度を低下させ、かつ充放電によって
消費電力を増大させる。配線容量のうちでも、配線ピッ
チの縮小、配線の断面形状の変化等に起因する、同層の
配線間に存在するカップリング容量の比率が大きい。該
カップリング容量の値は、配線間の距離が近いほど大き
くなる。また、回路におけるドライバからみた、信号配
線と該信号配線に隣接する隣接信号配線との間の見かけ
上のカップリング容量は、該信号配線と隣接信号配線と
によって伝送される信号が互いに逆相である場合におい
て、同一タイミングでそれぞれの信号が他のレベルへ変
化する時に最大になる。

【０００４】例えば、ある信号と該信号の反転信号とを
同時に出力する回路において、これら２つの信号を伝送
するための互いに隣接した信号配線の配線レイアウト
を、従来と同様最密に行なった場合を考える。該信号と
反転信号とは常に逆相になっているため、該信号配線間
における見かけ上のカップリング容量は、これらの信号
が同時に変化するたびに最大になり、かつ充電又は放電
される。充放電されることによって、該見かけ上のカッ
プリング容量は回路の動作速度を低下させる。また、充
放電は直接消費電力を必要とするうえに、各信号配線上
の信号の変化をなまらせるので次段のゲートにおける貫
通電流を増大させ、併せて全体の消費電力を増大させ
る。従来の別の方法である、回路面積に影響しない範囲
で間隔を拡げて配線レイアウトを行なった場合には、最
密に配線した場合と比較して、回路面積が増加すること
はあっても減少することはない。また、消費電力の増大
及び動作速度の低下を防ぐ効果を予測できない。

【０００５】本発明は、上記従来の問題に鑑み、回路面
積の増加を抑制しつつ、消費電力を削減し、かつ高速動
作を可能にする配線レイアウト設計方法及び設計装置並
びにバスのドライブ方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明が講じた解決手段は、集積回路の回路設計に
おける配線レイアウト設計方法を、各ノードの論理値を
各状態毎に解析する論理値解析工程と、解析結果に基づ
いて、信号を伝送するための第１の信号配線と該信号の
反転信号を伝送する確率が高い第２の信号配線とを選択
する配線選択工程とを備え、更に、第１及び第２の信号
配線間の間隔を拡げて配置する配線配置工程、第１及び
第２の信号配線間に少なくとも１つの他の信号配線を配
置する配線配置工程、又は第１もしくは第２の信号配線
のいずれかに信号反転素子を挿入したうえで該第１及び
第２の信号配線を隣接して配置する配線配置工程のうち
のいずれか１つの配線配置工程とを備えた構成としたも
のである。

【０００７】上記の構成により、互いに逆相である信号
が伝送される確率が高い２本の信号配線に対して、該信
号配線間のカップリング容量が低減された、又は互いに
同相である信号が伝送される確率が高い、２本の信号配
線が実現される。

【０００８】

【発明の実施の形態】隣接する２本の信号配線ａ、ｂ間
の配線間容量について説明する。該信号配線ａ、ｂ間の
実際の配線間容量Ｃは、平行平板間の容量と同様に、配
線間の間隔が広ければ小さく、狭ければ大きい。一方、
信号配線ａ、ｂを有するドライバからみた見かけ上のカ
ップリング容量は、片方の信号配線（例えば信号配線
ａ）に対する隣接信号配線（例えば信号配線ｂ）を流れ
る信号の変化に応じて変わる。信号の変化と見かけ上の
カップリング容量との関係を、図１を参照して説明す
る。図１は、同一タイミングにおける信号の変化と見か
け上のカップリング容量との関係を示す説明図である。
互いに同相である２つの信号があるタイミング後も互い
に同相であるモードＭ１（例えば信号配線ａ及びｂの信
号がいずれも“０”から“１”へ変化する場合）、及び
逆相である２つの信号があるタイミング後も同一の逆相
を維持するモードＭ２（例えば信号配線ａ及びｂの信号
がそれぞれ“０”及び“１”からその状態を維持する場
合）を考える。該モードＭ１及びＭ２において、信号配
線ａからみた信号配線ｂとの間の見かけ上のカップリン
グ容量Ｃa-b と、信号配線ｂからみた信号配線ａとの間
の見かけ上のカップリング容量Ｃb-a とは、いずれも０
となる。２つの信号が互いに同相からあるタイミング後
に逆相へ、又は互いに逆相からあるタイミング後に同相
へ変化するモードＭ３（例えば信号配線ａの信号が
“０”のまま変化せず、かつ信号配線ｂの信号が“０”
から“１”ヘ変化する場合）においては、見かけ上のカ
ップリング容量Ｃa-b 及びＣb-a はいずれもＣとなる。
２つの信号の組合せが第１の逆相から第２の逆相へ、又
は第２の逆相から第１の逆相へ変化するモードＭ４（例
えば信号配線ａの信号が“０”から“１”ヘ、かつ信号
配線ｂの信号が“１”から“０”ヘ変化する場合）にお
いては、見かけ上のカップリング容量Ｃa-b 及びＣb-a
は、いずれも２Ｃとなる。したがって、隣接する信号配
線同士における、それぞれが有する信号である互いに逆
相の信号が同一タイミングでそれぞれ別のレベルへ変化
する場合において、見かけ上のカップリング容量が最大
になる。

【０００９】（第１の実施形態）本発明の第１の実施形
態に係る配線レイアウト設計方法及び設計装置につい
て、図面を参照して説明する。図２は、本発明に係る配
線レイアウト設計方法の概略を示すフローチャート図で
ある。図２において、論理回路１０１は、設計対象とな
る回路である。論理値解析工程１０２は、該論理回路１
０１の各ノードにおける論理値を状態毎に解析する解析
工程である。配線選択工程１０３は、該解析結果に基づ
いて、それぞれが有する信号である互いに逆相の信号が
同一タイミングでそれぞれ別のレベルへ変化する確率が
高い信号配線対を選択する選択工程である。レイアウト
補正工程１０４は、該選択された信号配線対の少なくと
も一方のレイアウトを補正する補正工程である。

【００１０】図２の配線レイアウト設計方法を、図３を
参照して具体的に説明する。図３は、論理値を解析した
結果である、各ノードにおける状態毎の信号を示すタイ
ミングチャート図である。以下、タイミングｔ１からｔ
３への変化を対象に説明する。論理値解析工程１０２
は、論理回路１０１の各ノードにおける、状態毎の論理
値を解析し、かつタイミング毎の信号変化を抽出する。
配線選択工程１０３は、それぞれが有する信号である互
いに逆相の信号が同一タイミングでそれぞれ別のレベル
へ変化する確率が高い信号配線対を選択する。ノード番
号２及び５の場合には、タイミングｔ１，ｔ２，ｔ３よ
りなる３回のタイミングのうち３回とも、互いに逆相で
ある２つの信号がそれぞれ別のレベルへ変化しており、
変化する確率は１００％である。ノード番号１及び３の
場合には、３回のうちタイミングｔ１とｔ３との２回に
おいて、互いに逆相である２つの信号がそれぞれ別のレ
ベルへ変化しており、確率は６７％である。ここで、そ
れぞれが有する互いに逆相の信号が同一タイミングでそ
れぞれ別のレベルへ変化する確率が５０％以上の信号配
線対を、レイアウト補正対象とする。この場合には、ノ
ード番号２と５との信号配線対、及びノード番号１と３
との信号配線対が選択される。レイアウト補正工程１０
４は、該選択された信号配線対に対して、配線間の間隔
を拡げてレイアウトを補正する。

【００１１】以上の説明において、レイアウト補正対象
となる信号配線対を選択する際の基準となる確率は、回
路の動作速度及び消費電力と、回路面積との関係によっ
て決定される。すなわち、該関係はトレードオフの関係
にあって、確率が低い信号配線対までもレイアウト補正
対象にすれば、信号の遷移時間及び消費電力を削減でき
るが回路面積は増大する。したがって、該トレードオフ
の関係を考慮して、基準となる確率を予め設定する。ま
た、選択した信号配線対の拡げられた間隔の値も、回路
の動作速度及び消費電力と、回路面積とのトレードオフ
の関係によって同様に決定される。

【００１２】図４は、本発明に係る配線レイアウト設計
装置の概略を示す構成図である。図４において、レイア
ウト合成手段２０１は、受け取ったネットリストＮＬＩ
ＳＴに基づいてレイアウトを合成し、かつ、仮レイアウ
トデータＬＴＥＭＰを供給するための仮レイアウト手段
である。レイアウト解析手段２０２は、受け取った仮レ
イアウトデータＬＴＥＭＰに基づいて、レイアウト上に
おけるノードについて解析するための解析手段である。
論理値解析手段２０３は、それぞれ受け取ったネットリ
ストＮＬＩＳＴとテストベクタＴＶＣＴＲとに基づい
て、該テストベクタＴＶＣＴＲを用いてネットリストＮ
ＬＩＳＴ中の各ノードの論理値を解析するための解析手
段である。配線選択手段２０４は、レイアウト解析手段
２０２と論理値解析手段２０３とからそれぞれ受け取っ
た解析結果に基づいて、信号配線対を選択するための選
択手段である。該配線選択手段２０４は、更に、該選択
された信号配線対に基づいてレイアウト補正情報ＬＣＲ
ＣＴを供給する。レイアウト補正手段２０５は、それぞ
れ受け取った仮レイアウトデータＬＴＥＭＰとレイアウ
ト補正情報ＬＣＲＣＴとに基づいて、該選択された信号
配線対の間隔を拡げることによって配線レイアウトを部
分的に変更するためのレイアウト補正手段である。ま
た、レイアウト補正手段２０５は、該変更された配線レ
イアウトを表わすための最終レイアウトデータＬＯＵＴ
Ｄを供給する。

【００１３】図４の配線レイアウト設計装置の動作を説
明する。レイアウト合成手段２０１は、設計対象となる
論理回路の接続情報を記述したネットリストＮＬＩＳＴ
を受け取り、該ネットリストＮＬＩＳＴに基づき自動配
置配線によってレイアウトを合成し、かつ仮レイアウト
データＬＴＥＭＰを供給する。レイアウト解析手段２０
２は、仮レイアウトデータＬＴＥＭＰに基づいて、隣接
して配線されているノード同士を見出す解析を行なう。
この場合には、隣接する部分が短い配線についてはその
影響が少ないことから、該配線の処理を省く目的で、隣
接する部分の長さが所定の値以上の配線についてのみ解
析する。論理値解析手段２０３は、テストベクタＴＶＣ
ＴＲを用いて、ネットリストＮＬＩＳＴ中の各ノードの
論理値を状態毎に解析する。更に、ある状態から別の状
態へ変わった場合にそれぞれのノードがどう変化したか
について、図３に示されたような、各ノードにおけるタ
イミング毎の信号変化の情報を抽出する。配線選択手段
２０４は、レイアウト解析手段２０２と論理値解析手段
２０３とからそれぞれ解析結果を受け取り、該解析結果
に基づき、隣接する配線同士であって、それぞれが有す
る信号である互いに逆相の信号が同一タイミングでそれ
ぞれ別のレベルへ変化する確率が高い信号配線対を選択
する。該選択を行なう基準として、確率の下限値が予め
設定されている。該下限値が５０％に設定された場合に
は、図３に示された論理値解析結果を例にとると、ノー
ド番号２と５との信号配線対（確率１００％）、及びノ
ード番号１と３との信号配線対（確率６７％）を選択す
る。更に、配線選択手段２０４は、該選択されたノード
の情報よりなるレイアウト補正情報ＬＣＲＣＴを供給す
る。レイアウト補正手段２０５は、受け取ったレイアウ
ト補正情報ＬＣＲＣＴに基づいて、受け取った仮レイア
ウトデータＬＴＥＭＰにおいて対応するレイアウト個所
を検索する。更に、該検索された個所のレイアウトを信
号配線対の間隔を拡げて修正したうえで、対応する最終
レイアウトデータＬＯＵＴＤを供給する。拡げる間隔の
値は、予めレイアウト補正情報ＬＣＲＣＴとして与えら
れる。該間隔の値は、その拡げられた部分に少なくとも
１本の他の信号配線を配置できる値に設定してもよい。
この場合には、配線間隔は最密にレイアウトしたときの
２倍になる。

【００１４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、回路の動作速度及び消費電力に大きく影響する信号
配線対を選択して、該信号配線間の間隔を拡げる。この
ことにより、回路面積の増大を抑制しつつ信号配線間の
カップリング容量を削減するので、回路の高速化及び低
消費電力化ができる。

【００１５】なお、上述の説明においては、信号配線対
の選択においてテストベクタを用いたが、これに代えて
ネットリストを用いることもできる。すなわち、ネット
リストから、論理値が“１”になる確率が高い信号配線
と“０”になる確率が高い信号配線とを論理的に選択
し、該選択された信号配線がそれぞれ論理的な関連を有
する信号配線の中から信号配線対を選択する。例えばＮ
ＯＲ回路においては、各入力のレベルがそれぞれ変化し
た場合において、同一タイミングで出力が該変化の逆の
変化をする確率が高い。このことから、レベルが変化し
た入力と該入力に対応する出力とがそれぞれ論理的な関
連を有する信号配線の中から、信号配線対を選択する。

【００１６】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態に係る配線レイアウト設計方法及び設計装置につい
て、図面を参照して説明する。図２は、本発明に係る配
線レイアウト設計方法の概略を示すフローチャート図で
ある。図２において、論理回路１０１、論理値解析工程
１０２及び配線選択工程１０３は、第１の実施形態と同
一なので説明を省略する。レイアウト補正工程１０４
は、該選択された信号配線対の間に少なくとも１本の他
の信号配線を配置する補正工程である。図３の例におけ
る信号配線対の選択と、該選択の基準となる確率の決定
とについては、第１の実施形態と同様である。

【００１７】図４は、本発明に係る配線レイアウト設計
装置の概略を示す構成図である。図４において、レイア
ウト補正手段２０５以外の手段は、第１の実施形態と同
一なので説明を省略する。レイアウト補正手段２０５
は、それぞれ受け取った仮レイアウトデータＬＴＥＭＰ
とレイアウト補正情報ＬＣＲＣＴとに基づいて、選択さ
れた信号配線対の間隔を拡げ、かつその間に他の配線を
配置することによって配線レイアウトを部分的に変更す
るためのレイアウト補正手段である。また、レイアウト
補正手段２０５は、該変更された配線レイアウトを表わ
すための最終レイアウトデータＬＯＵＴＤを供給する。

【００１８】図４の配線レイアウト設計装置の、本実施
形態に特有の動作を説明する。配線選択手段２０４は、
第１の実施形態と同様の動作に加えて、選択された信号
配線対によってそれぞれ伝送される信号が逆相へ変化す
るタイミングにおいて、別のレベルへ変化する確率が低
い信号を有する他の信号配線を選択する。レイアウト補
正手段２０５は、受け取ったレイアウト補正情報ＬＣＲ
ＣＴに基づいて、受け取った仮レイアウトデータＬＴＥ
ＭＰにおいて対応するレイアウト個所を検索する。更
に、該検索された個所において信号配線対の間隔を拡
げ、かつ、該拡げられた領域に配線選択手段２０４によ
って選択された他の信号配線を配置する。更にレイアウ
ト補正手段２０５は、該他の信号配線が配置された後の
配線レイアウトに対応する最終レイアウトデータＬＯＵ
ＴＤを供給する。

【００１９】最終レイアウトの例として、図３に示され
た各ノードに対する最終レイアウトを説明する。ノード
番号２と５とをそれぞれ有する信号配線間の配線間隔を
拡げて、該拡げられた領域にノード番号１を有する信号
配線を配置する。この場合には、ノード番号１と３とを
それぞれ有する信号配線対の間に他の信号配線が配置さ
れるので、該信号配線対についての補正も同時になされ
たことになる。その結果、配線選択手段２０４によって
選択された２つの信号配線対が、同時に補正される。

【００２０】本実施形態の効果を、図５（ａ）及び
（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ）及び（ｂ）は、
それぞれレイアウト補正前及び補正後のレイアウトを示
すレイアウト図である。図５（ａ）及び（ｂ）におい
て、論理ゲート３０１は、信号配線３０３と３０４とを
介して、信号ｘと該信号ｘの反転信号ｎｘとをそれぞれ
出力するための論理回路である。論理ゲート３０２は、
信号配線３０５を介して信号ｙを出力するための論理回
路である。信号ｙは、信号ｘ及びｎｘとはそれぞれ独立
している。図５（ａ）において、カップリング容量Ｃx-
nx及びＣnx-yは、それぞれ信号配線３０３と３０４との
間及び信号配線３０４と３０５との間の見かけ上のカッ
プリング容量である。図５（ｂ）において、カップリン
グ容量Ｃx-y 及びＣy-nxは、それぞれ信号配線３０３と
３０５との間及び信号配線３０５と３０４との間の見か
け上のカップリング容量である。信号ｘが変化する場合
には、ほぼ同時に信号ｎｘも変化する。このため、図５
（ａ）に示される補正前のレイアウトによれば、隣接す
る配線３０３と３０４との間において、信号ｘが変化す
るタイミングに常に対応して、互いに逆相である信号が
それぞれ別のレベルへ変化する。この変化は、図１のモ
ードＭ４に相当し、配線のドライバ、すなわち論理ゲー
ト３０１からみた配線間のカップリング容量が最大にな
る信号変化のモードである。一方、図５（ｂ）に示され
る補正後のレイアウトにおいては、信号ｘ及びｎｘとは
それぞれ独立している信号ｙを伝送するための配線３０
５が、配線３０３と３０４との間に配置される。このこ
とにより信号ｘとｎｘとが隣接しないので、隣接する配
線によって伝送される２つの信号が、互いに逆相であっ
てかつ同一タイミングにおいてそれぞれ別のレベルへ変
化する２つの信号である確率が低くなる。

【００２１】本実施形態の効果を、カップリング容量を
比較する観点から、図６を参照して説明する。図６は、
図５（ａ）のレイアウトを図５（ｂ）に補正した場合
の、信号の変化と見かけ上のカップリング容量との関係
を示す説明図である。図６において、信号ｘ、ｎｘ及び
ｙの組合せは、「信号の変化」の欄に示された４種類で
ある。それぞれの組合せについて、隣接する配線同士に
おける変化のモードと、該モードに対応する見かけ上の
カップリング容量を示す。例えば、図６の１番上に示さ
れた信号の変化の組合せである、信号ｘが“０”から
“１”へ、信号ｎｘが“１”から“０”へ、信号ｙが
“０”から“１”へそれぞれ変化する場合を考える。図
１を用いて説明したように、信号ｘと信号ｎｘとの間及
び信号ｎｘと信号ｙとの間の変化のモードはいずれもモ
ードＭ４であり、カップリング容量Ｃx-nx及びＣnx-yは
いずれも２Ｃになる。したがって、信号配線３０４に関
するカップリング容量は、それぞれを加算した値である
４Ｃになる。一方、補正後のレイアウトにおいては、隣
接する信号である信号ｘとｙとの間及び信号ｙとｎｘと
の間の変化のモードは、それぞれモードＭ２及びＭ４で
あり、カップリング容量Ｃx-y は０、Ｃy-nxは２Ｃにな
る。したがって、信号配線３０５に関するカップリング
容量は、それぞれを加算した値である２Ｃになる。以
下、同様に考えると、図６に示されたレイアウト補正前
及び補正後における見かけ上のカップリング容量が得ら
れる。

【００２２】回路の動作速度についての、本実施形態に
よる効果を説明する。図６において、レイアウト補正前
の信号配線３０３及び３０５に関するカップリング容量
の最大値はいずれも２Ｃであり、信号配線３０４に関す
るカップリング容量の最大値は４Ｃである。一方、レイ
アウト補正後においては、信号配線３０３、３０４及び
３０５に関するカップリング容量の最大値はいずれも２
Ｃである。したがって、信号ｎｘを伝送している信号配
線３０４について、レイアウト補正前後のカップリング
容量の最大値を比較した場合、該最大値は４Ｃから２Ｃ
へと１／２に削減される。また、補正後の他の信号配線
についても、カップリング容量の最大値が２Ｃに抑えら
れる。これらのことから、レイアウト補正によってカッ
プリング容量を減少させて、回路の動作速度を向上させ
る。

【００２３】回路の消費電力についての、本実施形態に
よる効果を説明する。図６において、レイアウト補正前
における各変化のモードに対応するカップリング容量の
合計値は、１０Ｃである。一方、レイアウト補正後にお
ける該合計値は、８Ｃである。各変化のモードの発生率
が同じと考えると、カップリング容量は全体として２０
％削減されたことになる。したがって、レイアウト補正
によって、充放電されるべき電荷量を平均的に減少させ
て、このことにより回路動作時の消費電力を削減する。

【００２４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、回路の動作速度及び消費電力に対する影響が大きい
信号配線対を選択して、該信号配線間の間に該影響が小
さい他の信号配線を配置する。このことにより、回路面
積を増大させずに信号配線間のカップリング容量を削減
するので、回路の高速化及び低消費電力化ができる。

【００２５】また、これまでの説明においては、回路の
動作速度及び消費電力に対する影響が大きい信号配線対
の間に、該影響が小さい他の信号配線を配置した。該信
号配線対に代えて、いずれも信号及び該信号の反転信号
よりなる信号配線対である、２組の信号配線対を対象と
してもよい。この場合の効果を、図７（ａ）及び（ｂ）
を参照して説明する。図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞ
れレイアウト補正前及び補正後のレイアウトを示すレイ
アウト図である。論理ゲート４０１は信号ｘと該信号ｘ
の反転信号ｎｘとを、論理ゲート４０２は信号ｙと該信
号ｙの反転信号ｎｙとをそれぞれ出力するための論理回
路である。信号ｙ及びｎｙと、信号ｘ及びｎｘとは互い
に独立している。図７（ａ）に示された配線レイアウト
を図７（ｂ）へ変更することによって、図１のモードＭ
４に相当するカップリング容量Ｃx-nx及びＣy-nyを、よ
り小さいカップリング容量であるＣx-y 及びＣnx-ny へ
削減できる。

【００２６】なお、上述の第１及び第２の実施形態にお
いては、カップリング容量に対して最も大きい影響を有
する信号配線対である、隣接する配線同士であって、そ
れぞれが有する信号である互いに逆相の信号が同一タイ
ミングにおいてそれぞれ別のレベルへ変化する確率が高
い信号配線対を選択した。これに限らず、見かけ上のカ
ップリング容量が０である場合以外、すなわち図１にお
けるモードＭ１及びＭ２以外については全てレイアウト
補正対象とすることによって、より回路を高速化かつ低
消費電力化できるレイアウトを設計できる。

【００２７】また、消費電力の削減には重点を置かず
に、回路面積をできるだけ小さく維持し、かつ動作速度
を向上させたい場合には、動作速度にとってクリティカ
ルパスとなる信号配線のノードのみをレイアウト補正情
報として与えてもよい。該信号配線とその隣接信号配線
との間隔のみを拡げて配置することによって、又は該信
号配線に隣接させてカップリング容量への影響が少ない
他の配線を配置することによって、回路面積をできるだ
け小さく維持して回路を高速化できる。

【００２８】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態に係る配線レイアウト設計方法及び設計装置につい
て、図面を参照して説明する。図２は、本発明に係る配
線レイアウト設計方法の概略を示すフローチャート図で
ある。図２において、論理回路１０１、論理値解析工程
１０２及び配線選択工程１０３は、第１の実施形態と同
一なので説明を省略する。レイアウト補正工程１０４
は、該選択された信号配線対の一方にデータ反転素子を
追加して配置する補正工程である。図３に示された例に
おける信号配線対の選択と、該選択の基準となる確率の
決定については、第１の実施形態と同様である。

【００２９】図４は、本発明に係る配線レイアウト設計
装置の概略を示す構成図である。図４において、レイア
ウト補正手段２０５以外の手段は、第１の実施形態と同
一なので説明を省略する。レイアウト補正手段２０５
は、それぞれ受け取った仮レイアウトデータＬＴＥＭＰ
とレイアウト補正情報ＬＣＲＣＴとに基づいて、選択さ
れた信号配線対の一方にデータ反転素子を追加して配置
することによって配線レイアウトを部分的に変更するた
めのレイアウト補正手段である。また、レイアウト補正
手段２０５は、該変更された配線レイアウトを表わすた
めの最終レイアウトデータＬＯＵＴＤを供給する。

【００３０】図４の配線レイアウト設計装置の、本実施
形態に特有の動作を説明する。レイアウト補正手段２０
５は、受け取ったレイアウト補正情報ＬＣＲＣＴに基づ
いて、受け取った仮レイアウトデータＬＴＥＭＰにおい
て対応するレイアウト個所を検索し、該検索された個所
において、選択された信号配線対の一方のドライバであ
る論理ゲートの直後にデータ反転素子を挿入する。更に
レイアウト補正手段２０５は、該データ反転素子が挿入
された後の配線レイアウトに対応する最終レイアウトデ
ータＬＯＵＴＤを供給する。

【００３１】最終レイアウトの例として、図３に示され
た各ノードに対する最終レイアウトを説明する。ノード
番号５と１とをそれぞれ有する信号配線において、それ
ぞれのドライバの出力の直後にデータ反転素子を挿入す
る。このことにより、ノード番号２と５とを有する信号
配線対、及びノード番号１と３とを有する信号配線対に
おいては、いずれも信号は常に同相になるので、逆相で
あるそれぞれの信号がタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３にお
いてそれぞれ別のレベルへ変化する確率が０％になる。

【００３２】本実施形態の効果を、図８（ａ）を参照し
て説明する。図８（ａ）は、それぞれレイアウト補正前
及び補正後の信号を示すタイミングチャート図である。
図８（ａ）において、信号ｘとｙとは、互いに逆相であ
って同一タイミングでそれぞれ別のレベルへ変化する信
号であり、それぞれドライバである論理ゲートから出力
され、かつ隣接する信号配線によって伝送される信号で
ある。信号ｎｙは、データ反転素子によって信号ｙが反
転された信号である。信号ｘ及びｙの組合せは、図１の
モードＭ４に相当するので、配線間に存在する見かけ上
のカップリング容量が最も大きな信号の組合せである。
該カップリング容量が存在する場合における、信号ｙの
立下り時間ｔf1について考える。データ反転素子を挿入
した後において、信号ｘ及びｎｙの組合せは図１のモー
ドＭ１に相当するので、該データ反転素子の出力以降の
配線間に存在する見かけ上のカップリング容量は０であ
る。したがって、隣接する信号配線間全体において見か
け上のカップリング容量が減少するので、信号ｎｙの立
上り時間は信号ｙの立下り時間ｔf1よりも小さくなる。
上述の信号ｙの立下り時間ｔf1についての説明は、信号
ｙの立上り時間に対しても同様に適用できることはいう
までもない。

【００３３】本実施形態の効果を、回路図においてカッ
プリング容量を比較する観点から、図９（ａ）及び
（ｂ）を参照して説明する。図９（ａ）及び（ｂ）は、
それぞれレイアウト補正前及び補正後の、信号ｘ及びｙ
を伝送するための回路を示す回路図である。図９（ａ）
においては、隣接する配線間のすべての部分で、破線で
示された見かけ上のカップリング容量が存在する。図９
（ｂ）において、データ反転素子５０１は、論理ゲート
の直後に挿入された、受け取った信号を反転して出力す
るための回路素子である。上述のように、該データ反転
素子５０１の出力以降の配線間に存在する見かけ上のカ
ップリング容量は０になるので、図９（ａ）においてカ
ッコ内に示されたカップリング容量が除去されたことに
なる。したがって、信号ｘ及びｙを伝送するための配線
間のカップリング容量は、データ反転素子５０１の入力
までの部分にのみ存在するので、該データ反転素子５０
１の挿入によってカップリング容量は大幅に削減され
る。

【００３４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、回路の動作速度及び消費電力に対する影響が大きい
信号配線対を選択して、該選択された信号配線の一方に
データ反転素子を挿入する。このことにより、隣接する
信号配線間の信号が同相になる確率を高くしてカップリ
ング容量を削減するので、回路の高速化及び低消費電力
化ができる。

【００３５】（第４の実施形態）集積回路におけるバス
に代表される信号配線においては、例えばクロックの立
上りのような同一のタイミングに合わせて、レイアウト
において隣接する数本から数十本の信号配線が同時にド
ライブされることが多い。本発明の第４の実施形態に係
るバスのドライブ方法は、このようなバスをドライブす
る方法である。

【００３６】本発明の第４の実施形態に係るバスのドラ
イブ方法について、図８（ｂ）を参照して説明する。図
８（ｂ）は、それぞれドライブ方法変更前及び変更後の
信号を示すタイミングチャート図である。図８（ｂ）に
おいて、信号ｘとｙとは、互いに逆相であって同一タイ
ミングでそれぞれ別のレベルへ変化する信号であり、そ
れぞれドライバである論理ゲートから出力され、かつ隣
接する信号配線によって伝送される信号である。本実施
形態に係るバスのドライブ方法は、まず、信号ｘと同一
タイミングで出力されるべき信号ｙを遅延時間Ｔだけ遅
延させて、遅延された信号ｄｙを出力する。次に、信号
ｘと該遅延された信号ｄｙとを使用して、バスをドライ
ブする。本実施形態のバスのドライブ方法の効果を、図
８（ｂ）を参照して説明する。信号ｘ及びｙの組合せ
は、カップリング容量がピーク値をとるタイミングであ
る信号ｘの立上りにおいては図１のモードＭ４に相当す
るので、配線間に存在する見かけ上のカップリング容量
は２Ｃ、すなわち最も大きな値をとる信号の組合せであ
る。該カップリング容量が最も大きな値をとる場合にお
ける、信号ｙの立下り時間ｔf1について考える。バスの
ドライブ方法を変更後、すなわち信号ｙが遅延された後
における、信号ｘ及びｄｙの組合せは、カップリング容
量がピーク値をとるタイミングである信号ｘの立上りに
おいては図１のモードＭ３に相当するので、配線間に存
在する見かけ上のカップリング容量がＣをとる信号の組
合せとなる。したがって、ピーク値をとるタイミングに
おける見かけ上のカップリング容量が減少するので、信
号ｄｙの立下り時間ｔf2は信号ｙの立下り時間ｔf1より
も小さくなる。上述の信号ｙの立下り時間ｔf1について
の説明は、信号ｙの立上り時間に対しても同様に適用で
きることはいうまでもない。

【００３７】本実施形態のバスのドライブ方法の効果
を、回路図においてカップリング容量を比較する観点か
ら、図９（ａ）及び（ｃ）を参照して説明する。図９
（ａ）及び（ｃ）は、それぞれドライブ方法変更前及び
変更後の、信号ｘ及びｙを伝送するための回路を示す回
路図である。図９（ａ）においては、隣接する配線間の
すべての部分で、破線で示された見かけ上のカップリン
グ容量が存在する。図９（ｃ）において、遅延素子５０
２は、論理ゲートの直後に挿入された、受け取った信号
を遅延して出力するための回路素子である。上述のよう
に、カップリング容量がピーク値をとるタイミングであ
る信号ｘの立上りにおいては、遅延素子５０２の出力以
降の配線間に存在する見かけ上のカップリング容量は、
該遅延素子５０２を挿入しない場合、すなわち図９
（ａ）においてカッコ内に示されたカップリング容量に
比較して、１／２に削減される。

【００３８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、同一のタイミングでドライブできるバスを、遅延素
子５０２によってそれぞれタイミングをずらせてドライ
ブする。このことにより、信号配線間のカップリング容
量のピーク値を削減するので、充放電及び貫通電流を削
減して回路を低消費電力化できる。

【００３９】なお、上述の説明においては２本の信号配
線について説明したが、信号配線の数は３以上でもよい
ことはいうまでもない。また、３本以上の信号配線が隣
接して配置されている場合には、すべての信号を遅延さ
せるのではなく、１本おきに遅延させてもよい。このこ
とによって、すべての隣接する信号配線同士を異なるタ
イミングでドライブできるので、使用する遅延素子の数
を削減できる。

【００４０】（第５の実施形態）本発明の第５の実施形
態に係る配線レイアウト設計装置について、図１０を参
照して説明する。図１０は、本発明に係る配線レイアウ
ト設計装置の概略を示す構成図である。図１０におい
て、レイアウト合成手段６０１は、受け取ったネットリ
ストＮＬＩＳＴに基づいてレイアウトを合成し、かつ、
仮レイアウトデータＬＴＥＭＰを供給するための仮レイ
アウト手段である。レイアウト解析手段６０２は、受け
取った仮レイアウトデータＬＴＥＭＰに基づいて、レイ
アウト上におけるノードについて解析し、かつ信号配線
と隣接信号配線との間にカップリング容量を生じる部分
を抽出するための解析手段である。遷移時間計算手段６
０３は、レイアウト解析手段６０２から受け取った抽出
結果に基づいて、配線間のカップリング容量に起因する
信号の遷移時間を計算し、かつ、該計算された遷移時間
に基づいて得られたレイアウト補正情報ＬＣＲＣＴを供
給するための計算手段である。レイアウト補正手段６０
４は、それぞれ受け取った仮レイアウトデータＬＴＥＭ
Ｐとレイアウト補正情報ＬＣＲＣＴとに基づいて、配線
レイアウトを部分的に変更するためのレイアウト補正手
段である。また、レイアウト補正手段６０４は、該変更
された配線レイアウトを表わすための最終レイアウトデ
ータＬＯＵＴＤを供給する。

【００４１】図１０の配線レイアウト装置の動作を、図
８（ｂ）を参照して説明する。図８（ｂ）は、それぞれ
レイアウト補正前及び補正後の信号を示すタイミングチ
ャート図である。レイアウト合成手段６０１は、設計対
象となる論理回路の接続情報を記述したネットリストＮ
ＬＩＳＴを受け取り、該ネットリストＮＬＩＳＴに基づ
き自動配置配線によってレイアウトを合成し、かつ仮レ
イアウトデータＬＴＥＭＰを供給する。レイアウト解析
手段６０２は、仮レイアウトデータＬＴＥＭＰに基づい
て、各ノードを有する信号配線について、それぞれ隣接
信号配線との間のカップリング容量を抽出する。

【００４２】以下、遷移時間計算手段６０３の動作を説
明する。まず、該抽出結果に基づいて、各ノードについ
て配線間のカップリング容量に起因する、信号の立下り
時間ｔf1をそれぞれ計算する。次に、対象となるノード
を持つ信号配線が有する隣接信号配線へ、ある一定の遅
延時間Ｔを有する遅延素子が挿入された場合の信号の立
下り時間ｔf2を計算する。この場合には、遅延素子の挿
入によって信号の立下り時間は減少するので、ｔf2＜ｔ
f1となる。更に、該計算された立下り時間同士の差（ｔ
f1−ｔf2）を算出して遅延時間Ｔとの大小を比較する。
ｔf1−ｔf2＞Ｔ、すなわちｔf1＞Ｔ＋ｔf2の場合には、
遅延素子の挿入によって回路全体の応答時間を減少でき
ると判断する。かつ、遅延素子を挿入するための情報と
して、該遅延素子を挿入すべき信号配線が有するノード
番号よりなるレイアウト補正情報ＬＣＲＣＴを供給す
る。一方、ｔf1−ｔf2≦Ｔ、すなわちｔf1≦Ｔ＋ｔf2の
場合には、遅延素子を挿入しても回路全体の応答時間を
減少できないと判断して、レイアウト補正情報ＬＣＲＣ
Ｔを供給しない。

【００４３】レイアウト補正手段６０４は、受け取った
レイアウト補正情報ＬＣＲＣＴから得られるノード番号
に基づいて、仮レイアウトデータＬＴＥＭＰの該ノード
を有する信号配線を検索する。更に、レイアウト補正手
段６０４は、該検索された信号配線へ遅延素子を挿入す
るようにレイアウトを補正し、該遅延素子が挿入された
後の配線レイアウトに対応する最終レイアウトＬＯＵＴ
Ｄを供給する。

【００４４】また、回路の高速化できるかどうかに関係
なく低消費電力化したい場合には、遷移時間計算手段６
０３によって立下り時間同士の差（ｔf1−ｔf2）と遅延
時間Ｔとの大小を比較して判断する処理を省略して、遅
延素子を挿入するようにレイアウト補正手段６０４によ
ってレイアウトを補正すればよい。

【００４５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、カップリング容量に起因する信号の遷移時間と、遅
延素子が挿入された後の回路全体の応答時間とを比較し
て、その小さい方を選択する。この場合には、回路を高
速化できる。また、該遷移時間と応答時間とを比較せず
に、挿入された遅延素子によって信号配線間のタイミン
グをそれぞれずらせてドライブする。この場合には、信
号配線間のカップリング容量のピーク値を削減するの
で、充放電及び貫通電流を削減して回路を低消費電力化
できる。

【００４６】なお、これまで説明した各実施形態におい
て、信号配線を出力する回路は論理ゲートに限らず、フ
リップフロップ、パストランジスタゲート等でもよく、
論理セル、フリップフロップセル、パストランジスタゲ
ートセル等でもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、回路の動作速度及び消費電力に対して影響を有する
信号配線対について、間隔又は配置を変更することによ
って該影響を有する信号配線間のカップリング容量を削
減するので、回路面積の増加を抑制しつつ回路を高速化
かつ低消費電力化できる。また、回路の動作速度及び消
費電力に対して影響を有する信号配線対の一方にデータ
反転素子を挿入することによって、該影響を有する信号
配線間のカップリング容量を削減するので、回路を高速
化かつ低消費電力化できる。また、同時にドライブでき
る信号配線をずらせたタイミングでドライブすることに
よって、該信号配線間のカップリング容量のピーク値を
削減するので、回路を低消費電力化できる。また、信号
配線と隣接信号配線との間のカップリング容量に起因す
る信号の遷移時間を算出して、該算出した遷移時間に基
づき該信号配線と隣接信号配線とがそれぞれ伝送する信
号を異なるタイミングでドライブすることによって、該
カップリング容量のピーク値を削減するので、回路を低
消費電力化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】信号の変化と見かけ上のカップリング容量との
関係を示す説明図である。

【図２】本発明の第１、第２又は第３の実施形態に係る
配線レイアウト設計方法の概略を示すフローチャート図
である。

【図３】配線の各ノードにおける状態毎の信号を示すタ
イミングチャート図である。

【図４】本発明の第１、第２又は第３の実施形態に係る
配線レイアウト設計装置の概略を示す構成図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態
に係る配線レイアウト設計方法又は設計装置による、補
正前及び補正後のレイアウトを各々示すレイアウト図で
ある。

【図６】図５（ａ）のレイアウトを（ｂ）に補正した際
の、補正前及び補正後における信号の変化と見かけ上の
カップリング容量との関係を各々示す説明図である。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態
に係る配線レイアウト設計方法又は設計装置の変形例に
よる、補正前及び補正後のレイアウトを各々示すレイア
ウト図である。

【図８】（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る配線
レイアウト設計方法又は設計装置によるレイアウト補正
前及び補正後の信号を示すタイミングチャート図であ
る。（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係るバスのド
ライブ方法によるドライブ方法変更前及び変更後の信
号、並びに第５の実施形態に係る配線レイアウト設計装
置によるレイアウト補正前及び補正後の信号を各々示す
タイミングチャート図である。

【図９】（ａ）はレイアウト補正前の回路及びバスのド
ライブ方法変更前に使用する回路を、（ｂ）は本発明の
第３の実施形態に係る配線レイアウト設計方法又は設計
装置によるレイアウト補正後の回路を、（ｃ）は本発明
の第４の実施形態に係るバスのドライブ方法において使
用する回路を各々示す回路図である。

【図１０】本発明の第５の実施形態に係る配線レイアウ
ト設計装置の概略を示す構成図である。

【符号の説明】 １０１ 論理回路 １０２ 論理値解析工程 １０３ 配線選択工程 １０４ レイアウト補正工程（配線配置工程、素子追加
工程） ２０１ レイアウト合成手段（配線仮配置手段） ２０２ レイアウト解析手段 ２０３ 論理値解析手段 ２０４ 配線選択手段 ２０５ レイアウト補正手段（配線配置手段） ＬＣＲＣＴ レイアウト補正情報 ＬＯＵＴＤ 最終レイアウトデータ ＬＴＥＭＰ 仮レイアウトデータ ＮＬＩＳＴ ネットリスト ＴＶＣＴＲ テストベクタ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路の回路設計における配線レイア
   ウト設計方法であって、 各ノードの論理値を各状態毎に解析する論理値解析工程
   と、 前記解析の結果に基づいて、信号を伝送するための第１
   の信号配線と該信号が反転された信号すなわち反転信号
   を伝送する確率が高い第２の信号配線とを選択する配線
   選択工程と、 前記第１及び第２の信号配線間の間隔を拡げて配置する
   配線配置工程とを備えたことを特徴とする配線レイアウ
   ト設計方法。
2. 【請求項２】 集積回路の回路設計における配線レイア
   ウト設計方法であって、 各ノードの論理値を各状態毎に解析する論理値解析工程
   と、 前記解析の結果に基づいて、信号を伝送するための第１
   の信号配線と該信号が反転された信号すなわち反転信号
   を伝送する確率が高い第２の信号配線とを選択する配線
   選択工程と、 前記第１及び第２の信号配線間に少なくとも１つの他の
   信号配線を配置する配線配置工程とを備えたことを特徴
   とする配線レイアウト設計方法。
3. 【請求項３】 集積回路の回路設計における配線レイア
   ウト設計方法であって、 各ノードの論理値を各状態毎に解析する論理値解析工程
   と、 前記解析の結果に基づいて、信号を伝送するための第１
   の信号配線と該信号が反転された信号すなわち反転信号
   を伝送する確率が高い第２の信号配線とを選択する配線
   選択工程と、 前記第１又は第２の信号配線のいずれかに信号反転素子
   を挿入する素子追加工程と、 そのいずれかに前記信号反転素子が挿入された第１及び
   第２の信号配線を、隣接して配置する配線配置工程とを
   備えたことを特徴とする配線レイアウト設計方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３のいずれかに記載さ
   れた配線レイアウト設計方法において、 前記配線選択工程は、ネットリストに基づいて論理値が
   “１”になる確率が高い信号配線と“０”になる確率が
   高い信号配線とを選択し、かつ、該選択された信号配線
   が各々論理的な関連を有する信号配線の中から前記第１
   及び第２の信号配線を選択することを特徴とする配線レ
   イアウト設計方法。
5. 【請求項５】 集積回路におけるバスのドライブ方法で
   あって、 前記バスを構成する信号配線のうち、レイアウトにおい
   て隣接しかつ同一のタイミングで各々ドライブできる信
   号配線を、各々異なるタイミングでドライブすることを
   特徴とするバスのドライブ方法。
6. 【請求項６】 集積回路の回路設計における自動配置配
   線のための配線レイアウト設計装置であって、 受け取ったネットリストに基づいて各ノードの論理値を
   各状態毎に解析するための論理値解析手段と、 各ノードの信号を伝送するための信号配線を仮配置する
   ための配線仮配置手段と、 前記解析と仮配置との結果に基づいて、第１の信号配線
   と、該信号が反転された信号すなわち反転信号を伝送す
   る確率が高くかつ前記第１の信号配線に隣接する第２の
   信号配線とを選択するための配線選択手段と、 前記第１及び第２の信号配線間の間隔を拡げて配置する
   ための配線配置手段とを備えたことを特徴とする配線レ
   イアウト設計装置。
7. 【請求項７】 集積回路の回路設計における自動配置配
   線のための配線レイアウト設計装置であって、 受け取ったネットリストに基づいて各ノードの論理値を
   各状態毎に解析するための論理値解析手段と、 各ノードの信号を伝送するための信号配線を仮配置する
   ための配線仮配置手段と、 前記解析と仮配置との結果に基づいて、第１の信号配線
   と、該信号が反転された信号すなわち反転信号を伝送す
   る確率が高くかつ前記第１の信号配線に隣接する第２の
   信号配線とを選択するための配線選択手段と、 前記第１及び第２の信号配線間に少なくとも１つの他の
   信号配線を配置するための配線配置手段とを備えたこと
   を特徴とする配線レイアウト設計装置。
8. 【請求項８】 集積回路の回路設計における自動配置配
   線のための配線レイアウト設計装置であって、 受け取ったネットリストに基づいて各ノードの論理値を
   各状態毎に解析するための論理値解析手段と、 各ノードの信号を伝送するための信号配線を仮配置する
   ための配線仮配置手段と、 前記解析と仮配置との結果に基づいて、第１の信号配線
   と、該信号が反転された信号すなわち反転信号を伝送す
   る確率が高くかつ前記第１の信号配線に隣接する第２の
   信号配線とを選択するための配線選択手段と、 前記第１又は第２の信号配線の一方に信号反転素子を挿
   入するための素子追加手段と、 その一方に前記信号反転素子が挿入された第１及び第２
   の信号配線を配置するための配線配置手段とを備えたこ
   とを特徴とする配線レイアウト設計装置。
9. 【請求項９】 請求項６、７又は８のいずれかに記載さ
   れた配線レイアウト設計装置において、 前記配線選択手段は、ネットリストに基づいて論理値が
   “１”になる確率が高い信号配線と論理値が“０”にな
   る確率が高い信号配線とを選択し、かつ、該選択された
   信号配線が各々論理的な関連を有する信号配線の中から
   前記第１及び第２の信号配線を選択するための機能を備
   えたことを特徴とする配線レイアウト設計装置。
10. 【請求項１０】 集積回路の回路設計における配線レイ
    アウト設計装置であって、 信号配線と該信号配線に隣接する隣接信号配線との間の
    カップリング容量による信号の遷移時間を計算するため
    の遷移時間計算手段と、 計算された遷移時間に基づいて、前記信号配線と隣接信
    号配線とを各々ドライブするタイミングを異ならせるた
    めのタイミング変更手段とを備えたことを特徴とする配
    線レイアウト設計装置。