JPH10335470A - Method for designing semiconductor integrated circuit and semiconductor integrated circuit - Google Patents

Method for designing semiconductor integrated circuit and semiconductor integrated circuit

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JPH10335470A
JPH10335470A JP9146452A JP14645297A JPH10335470A JP H10335470 A JPH10335470 A JP H10335470A JP 9146452 A JP9146452 A JP 9146452A JP 14645297 A JP14645297 A JP 14645297A JP H10335470 A JPH10335470 A JP H10335470A
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JP
Japan
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clock
cell
clock buffer
cells
driver
Prior art date
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Application number
JP9146452A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Hirose
健志 廣瀬
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for designing a semiconductor integrated circuit that can control the delay of a clock signal with a high accuracy for the clock supply system of the semiconductor integrated circuit. SOLUTION: A design method includes a sequence circuit cell that is synchronized to a clock signal, a combination circuit cell that is operated by receiving the sequence circuit cell, an arrangement wiring treatment (S1) for a clock buffer cell for supplying a clock signal to the above sequence circuit cell, a treatment (S2) for analyzing the drive load of the clock buffer in a clock supply system that is obtained by the arrangement wiring treatment, and treatments (S3 and S4) for setting the drive capacity of the clock buffer according to the drive load of the clock buffer. The driving capacity is set according to the load of the clock buffer cell that is gripped by the arrangement wiring of the clock buffer cell, thus accurately controlling the skew of the clock signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
おけるクロック及び信号供給技術に関し、例えばマイク
ロプロセッサ、マイクロコンピュータ、データプロセッ
サなどの半導体集積回路及びその設計方法に適用して有
効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clock and signal supply technique in a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor integrated circuit such as a microprocessor, a microcomputer and a data processor and a design method thereof. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】クロック同期型の半導体集積回路ではク
ロックスキューを考慮しなければならない。クロックス
キューとは、フリップフロップのような複数個の状態要
素にクロック信号のエッジ変化又はレベル変化が到達す
る時間差である。例えば組合せ論理回路の前後に配置さ
れたフリップフロップをノンオーバーラップ2相のクロ
ック信号を用いて動作させるとき、前記2相クロック信
号のクロックスキューが大きくなり過ぎると、前段のフ
リップフロップに入力されたデータが組合せ論理回路を
通る前に後段のフリップフロップがラッチ動作を行っ
て、誤動作を生ずる。
2. Description of the Related Art In a clock synchronous type semiconductor integrated circuit, clock skew must be considered. The clock skew is a time difference between an edge change or a level change of a clock signal reaching a plurality of state elements such as flip-flops. For example, when the flip-flops disposed before and after the combinational logic circuit are operated using a non-overlapping two-phase clock signal, if the clock skew of the two-phase clock signal is too large, the flip-flop is input to the preceding flip-flop. Before the data passes through the combinational logic circuit, the subsequent flip-flop performs a latch operation, causing a malfunction.

【0003】クロック供給系の設計においては、不所望
なクロックスキューの発生を抑えるために、同一系統の
クロック供給系に配置するクロックバッファセルの種類
やセルの段数を統一化し、クロック配線の長さについて
は配線長の短いものを長いものに合わせ込み、更にはク
ロック配線にダミーの遅延ゲートを挿入するという手法
を採用することができる。
In designing a clock supply system, in order to suppress the occurrence of undesired clock skew, the types of clock buffer cells and the number of cell stages arranged in the same system clock supply system are unified, and the length of clock wiring is reduced. With respect to the above, a method can be adopted in which a short wiring length is adjusted to a long wiring length, and a dummy delay gate is inserted into a clock wiring.

【0004】尚、クロック供給方式について記載された
文献の例としては、日経BP社発行(1996年4月19日)
の「コンピュータの構成と設計[上]」第692頁〜第6
96頁がある。
As an example of a document describing the clock supply method, see Nikkei BP (April 19, 1996).
"Computer Configuration and Design [1]", pp. 692-6
There are 96 pages.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クロッ
ク供給系における伝播遅延時間の大きいものに小さいも
のを合わせたり、ダミーの遅延ゲートを挿入するという
手法は、クロックバッファの全体的な駆動負荷が大きく
なり、消費電力の増大につながる。
However, the method of matching a large propagation delay time with a small propagation delay time in a clock supply system or inserting a dummy delay gate increases the overall driving load of the clock buffer. This leads to an increase in power consumption.

【0006】また、タイミング制約の厳しいクロック供
給系や、クリティカルパスを形成するセルに対しては、
上記手法を採用するのは難しいことが本発明者によって
明らかにされた。その場合には、セルの配置及び配線を
変更しなければならなくなる。
Also, for a clock supply system with strict timing constraints and a cell forming a critical path,
It has been found by the inventor that it is difficult to adopt the above method. In that case, the arrangement and wiring of the cells must be changed.

【0007】また、クリティカルパスを構成する信号経
路に関しても、その経路での信号遅延が許容限度を超え
る場合には、セルの配置及び配線を変更することが必要
になる。
Also, regarding the signal path constituting the critical path, if the signal delay on the path exceeds the allowable limit, it is necessary to change the cell arrangement and wiring.

【0008】本発明の目的は、半導体集積回路のクロッ
ク供給や信号伝達系に対して高い精度でクロック信号や
伝達信号の遅延制御を行うことができる半導体集積回路
の設計方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of designing a semiconductor integrated circuit which can control the delay of a clock signal and a transmission signal with high accuracy for a clock supply and a signal transmission system of the semiconductor integrated circuit. .

【0009】本発明の別の目的は、クロック供給系や信
号伝達系で消費される無駄な電力を削減できる半導体集
積回路及び半導体集積回路の設計方法を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit and a method of designing a semiconductor integrated circuit which can reduce wasteful power consumed in a clock supply system and a signal transmission system.

【0010】本発明のその他の目的は、クロックスキュ
ーを最適化するための設計期間を短縮できる半導体集積
回路の設計方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of designing a semiconductor integrated circuit which can shorten a design period for optimizing clock skew.

【0011】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application.

【0013】すなわち、半導体集積回路のクロック供給
系に着目した設計方法は、クロック信号に同期動作され
る順序回路セルと、順序回路セルの出力を受けて動作さ
れる組合せ回路セルと、前記順序回路セルにクロック信
号を供給するためのクロックバッファセルとを配置する
と共に、配置される前記順序回路セル、組合せ回路セル
及びクロックバッファセルを信号配線とクロック配線で
結合する配置配線処理と、前記配置配線処理にて得られ
たクロック信号の供給系における夫々のクロックバッフ
ァセルの駆動負荷を解析する処理と、解析されたクロッ
クバッファの駆動負荷に応じてクロックバッファの駆動
能力を設定する処理とを含む。
That is, a design method focusing on a clock supply system of a semiconductor integrated circuit includes a sequential circuit cell operated synchronously with a clock signal, a combination circuit cell operated by receiving an output of the sequential circuit cell, A placement and routing process for arranging a clock buffer cell for supplying a clock signal to a cell, and connecting the sequential circuit cell, the combinational circuit cell and the clock buffer cell to each other with a signal wiring and a clock wiring; The processing includes analyzing the driving load of each clock buffer cell in the clock signal supply system obtained by the processing, and setting the driving capability of the clock buffer in accordance with the analyzed driving load of the clock buffer.

【0014】この方法によれば、クロックバッファセル
の配置配線によって把握されるクロックバッファセルの
駆動負荷に応じてクロックバッファセルの駆動能力を設
定するから、クロック信号のスキューを高精度に制御す
ることができる。そのとき、回路セルの再配置を要しな
いから、設計期間の短縮にも寄与する。また、クロック
配線を最も負荷の大きいものに合わせ込んだり、ダミー
ゲートを配置しなくても済むから、低消費電力にも寄与
できる。
According to this method, since the driving capability of the clock buffer cell is set according to the driving load of the clock buffer cell grasped by the arrangement and wiring of the clock buffer cell, the skew of the clock signal is controlled with high precision. Can be. At this time, since the rearrangement of the circuit cells is not required, it contributes to shortening of the design period. In addition, since it is not necessary to adjust the clock wiring to the one having the largest load and to dispose the dummy gate, it is possible to contribute to low power consumption.

【0015】前記各々のクロックバッファセルは、並列
配置された複数個のドライバユニットを備えて構成でき
る。前記クロックバッファセルの駆動能力を設定する処
理は、前記クロックバッファセルの駆動負荷に応じて前
記複数個のドライバユニットの内の全部又は一部を当該
クロックバッファセル内でクロック配線に接続する処理
とすることができる。そのようなクロックバッファセル
を用いることにより、クロックバッファセルの駆動能力
を設定するための配線変更部位をクロックバッファセル
内の局所的な部分に制限できるため、クロックバッファ
セルの駆動能力を決定する処理は極めて簡単になる。駆
動能力の決定においてクロックバッファセルそれ自体の
再配置は行わないから、一旦解析されたクロックバッフ
ァの駆動負荷は変化されず、このことも、クロック系の
設計を容易化することを保証する。
Each of the clock buffer cells may include a plurality of driver units arranged in parallel. The process of setting the driving capability of the clock buffer cell includes connecting all or a part of the plurality of driver units to a clock wiring in the clock buffer cell according to the driving load of the clock buffer cell. can do. By using such a clock buffer cell, the wiring change portion for setting the driving capability of the clock buffer cell can be limited to a local portion in the clock buffer cell. Becomes extremely simple. Since the clock buffer cell itself is not rearranged in the determination of the driving capability, the driving load of the clock buffer once analyzed is not changed, which also guarantees that the design of the clock system is facilitated.

【0016】また、前記クロックバッファの駆動能力を
設定する処理は、前記クロックバッファの駆動負荷に応
じて、セルサイズ及び端子位置が相互に等しく駆動能力
の異なる複数個のクロックバッファセルの中から別のク
ロックバッファセルを選択してクロックバッファセルの
置き換えを行う処理とすることもできる。
Further, the processing for setting the driving capability of the clock buffer is performed by selecting from among a plurality of clock buffer cells having the same cell size and terminal position and different driving capabilities according to the driving load of the clock buffer. , And a process of replacing the clock buffer cell by selecting the clock buffer cell.

【0017】上記設計方法は、クロック信号に同期動作
される複数個の順序回路を含む半導体集積回路に適用で
き、その半導体集積回路は、前記クロック信号を順序回
路に導くクロック配線にクロックバッファが介在され、
前記クロックバッファは、並列配置された複数個のドラ
イバユニットを有し、前記クロックバッファが駆動すべ
き負荷に応じて前記複数個のドライバユニットの内の全
部又は一部が、クロック配線に接続されて成る。この半
導体集積回路は、上記より明らかなように、クロック供
給系における低消費電力が達成されている。前記ドライ
バユニットをCMOS回路で構成するとき、クロック配線に
非接続状態にされる前記ドライバユニットの入力端子を
電源電圧又は接地電圧に強制することにより、低消費電
力は更に万全となる。
The above-described design method can be applied to a semiconductor integrated circuit including a plurality of sequential circuits operated synchronously with a clock signal. In the semiconductor integrated circuit, a clock buffer is interposed in a clock wiring for guiding the clock signal to the sequential circuit. And
The clock buffer includes a plurality of driver units arranged in parallel, and all or a part of the plurality of driver units are connected to a clock line according to a load to be driven by the clock buffer. Become. As is clear from the above, this semiconductor integrated circuit achieves low power consumption in the clock supply system. When the driver unit is configured by a CMOS circuit, the power consumption is further reduced by forcing the input terminal of the driver unit, which is not connected to the clock wiring, to the power supply voltage or the ground voltage.

【0018】上記クロック供給系に係る手段は、順序回
路と組合せ回路とを接続する信号供給系にも適用するこ
とができる。
The means relating to the clock supply system can be applied to a signal supply system for connecting a sequential circuit and a combinational circuit.

【0019】すなわち、半導体集積回路の信号伝達系に
着目した設計方法は、クロック信号に同期動作される順
序回路セルと、順序回路セルの出力を受けて動作される
組合せ回路セルと、前記順序回路セルにクロック信号を
供給するためのクロックバッファセルとを配置すると共
に、配置される前記順序回路セル、組合せ回路セル及び
クロックバッファセルを信号配線とクロック配線で結合
すると共に、前記組合せ回路セルと順序回路セルとを接
続する信号配線にドライバセルを配置する配置配線処理
と、前記配置配線処理にて得られた信号供給系における
夫々のドライバセルの駆動負荷を解析する処理と、解析
されたドライバセルの駆動負荷に応じてドライバセルの
駆動能力を設定する処理とを含む。
That is, a design method focusing on a signal transmission system of a semiconductor integrated circuit includes a sequential circuit cell operated synchronously with a clock signal, a combination circuit cell operated by receiving an output of the sequential circuit cell, A clock buffer cell for supplying a clock signal to the cell is arranged, and the arranged circuit cell, combination circuit cell and clock buffer cell to be arranged are connected by a signal wiring and a clock wiring. Placement and wiring processing for arranging driver cells on signal wirings connecting circuit cells, processing for analyzing the driving load of each driver cell in the signal supply system obtained in the placement and wiring processing, and the analyzed driver cells And setting the driving capability of the driver cell according to the driving load of the driver cell.

【0020】この方法によれば、ドライバセルの配置配
線によって把握されるドライバセルの駆動負荷に応じて
ドライバセルの駆動能力を設定するから、セルの配置配
線を変更することなく伝達信号の遅延を高精度に制御す
ることができる。
According to this method, since the driving capability of the driver cell is set in accordance with the driving load of the driver cell grasped by the driver cell layout, the delay of the transmission signal can be reduced without changing the cell layout. It can be controlled with high precision.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1には本発明に係る半導体集積
回路の設計方法の一例がフローチャートによって示され
る。同図に示されるフローチャートは、半導体集積回路
のクロック供給系に着目したものである。図1に示され
る設計方法は、配置配線処理S1、クロック系の評価及
び解析処理S2、クロックバッファサイズの決定処理S
3、そしてクロックバッファ内の配線線処理S4を含ん
でいる。特に図示はしないが、上記半導体集積回路の設
計は、エンジニアリングワークステーションなどのコン
ピュータシステムを用いて行われる。
FIG. 1 is a flowchart showing one example of a method for designing a semiconductor integrated circuit according to the present invention. The flowchart shown in the figure focuses on the clock supply system of the semiconductor integrated circuit. The design method shown in FIG. 1 includes a placement and routing process S1, a clock system evaluation and analysis process S2, and a clock buffer size determination process S
3, and wiring line processing S4 in the clock buffer. Although not specifically shown, the design of the semiconductor integrated circuit is performed using a computer system such as an engineering workstation.

【0022】前記配置配線処理S1は、例えば図2に示
されるような回路を想定すると、クロック信号φ1,φ
2に同期動作される順序回路セル10〜13と、順序回
路セルの出力を受けて動作される組合せ回路セル20〜
22と、前記順序回路セル10,12,11,13にク
ロック信号φ1,φ2を供給するためのクロックバッフ
ァセル30,31とを配置すると共に、配置される前記
順序回路セル10〜13、組合せ回路セル20〜22及
びクロックバッファセル30,31を配線で結合する処
理である。このときの配線処理は、例えば、前記順序回
路セル10〜13及び組合せ回路セル20〜22の信号
配線40〜47を決定すると共に、クロックバッファセ
ル30,31から順序回路セル10〜13へのクロック
配線50〜53を決定する処理である。図2において前
記クロック信号φ1,φ2はノンオーバーラップ2相ク
ロック信号を想定している。前記順序回路セル10〜1
3は一例としてD型フリップフロップとされ、Dはデー
タ入力端子、Qはデータ出力端子、Cはクロック入力端
子を意味する。図2に示される回路構成は極めて単純化
されているが、これは理解を容易化するためであり、実
際は膨大な論理が構成されることにな。
In the placement and routing process S1, for example, assuming a circuit as shown in FIG.
2 and the combination circuit cells 20 to 13 operated in response to the outputs of the sequential circuit cells.
22 and clock buffer cells 30, 31 for supplying clock signals φ1, φ2 to the sequential circuit cells 10, 12, 11, 13; This is a process of connecting the cells 20 to 22 and the clock buffer cells 30 and 31 by wiring. The wiring processing at this time is performed, for example, by determining the signal wirings 40 to 47 of the sequential circuit cells 10 to 13 and the combinational circuit cells 20 to 22, and the clock from the clock buffer cells 30 and 31 to the sequential circuit cells 10 to 13. This is a process for determining the wirings 50 to 53. In FIG. 2, the clock signals φ1 and φ2 are assumed to be non-overlapping two-phase clock signals. The sequential circuit cells 10-1
3 is a D-type flip-flop as an example, where D is a data input terminal, Q is a data output terminal, and C is a clock input terminal. Although the circuit configuration shown in FIG. 2 is extremely simplified, this is for facilitating understanding, and in fact, an enormous amount of logic is configured.

【0023】図3には前記配置配線処理S1による別の
例が示されている。図3において60〜67は順序回路
セル、70〜75はクロックバッファセル、80〜87
はクロック配線である。図3では組合せ回路セル及び信
号配線は図示を省略してある。φ3はクロック信号であ
る。
FIG. 3 shows another example of the placement and routing process S1. 3, reference numerals 60 to 67 denote sequential circuit cells, reference numerals 70 to 75 denote clock buffer cells, and reference numerals 80 to 87.
Is a clock wiring. In FIG. 3, the combination circuit cell and the signal wiring are not shown. φ3 is a clock signal.

【0024】前記クロック系の評価及び解析処理S2
は、図2及び図3に例示される配置配線の結果に対し
て、クロックバッファの駆動負荷を解析する処理であ
る。例えば図3の例に従えば、実際のクロック配線80
〜87の長さ、クロック配線80〜87に接続される順
序回路の数、そして、クロック配線80〜87に寄生す
る容量成分などを考慮して、各々のクロック配線の負荷
を解析する。上記配置配線処理S1では、系統の同じク
ロック配線を等長化したり、等長化できない場合には短
い配線を長い配線に合わせ込んだり、遅延成分を構成す
るダミーゲートをクロック配線に介在させたりする処理
は行われない。したがって、この段階ではクロックスキ
ューは制御されていない。
Evaluation and analysis processing S2 of the clock system
Is a process of analyzing the driving load of the clock buffer on the result of the placement and routing illustrated in FIGS. 2 and 3. For example, according to the example of FIG.
The load of each clock line is analyzed in consideration of the length of the clock lines 80 to 87, the number of sequential circuits connected to the clock lines 80 to 87, and the capacitance component parasitic on the clock lines 80 to 87. In the placement and routing process S1, the same clock line of the same system is made equal length, or if the same length cannot be made, a short wire is combined with a long wire, or a dummy gate constituting a delay component is interposed in the clock wire. No action is taken. Therefore, the clock skew is not controlled at this stage.

【0025】クロックスキューの制御は前記クロックバ
ッファサイズの決定処理S3及びクロックバッファ内の
配線処理S4によって行うことになる。双方の処理S
3,S4は、以下に詳述するように、解析されたクロッ
クバッファの駆動負荷に応じてクロックバッファの駆動
能力(クロックバッファのトランジスタサイズ)を決定
する処理とされる。
The clock skew is controlled by the clock buffer size determination processing S3 and the wiring processing S4 in the clock buffer. Both processes S
Steps S3 and S4 are processing for determining the driving capability of the clock buffer (the transistor size of the clock buffer) according to the analyzed driving load of the clock buffer, as described in detail below.

【0026】図4には図1の設計方法に用いられるクロ
ックバッファセル30,31、70〜75の一例が示さ
れる。図においてOUTはクロックバッファセルの出力
端子、INはクロックバッファセルの入力端子である。
クロックバッファセルは、並列配置された複数個のドラ
イバユニット、例えば4個のCMOSインバータユニッ
トIV1〜IV4を備える。当初、各々のCMOSイン
バータユニットIV1〜IV4の入力端子i1〜i4と
出力端子o1〜o4とは、前記クロックバッファセルの
入力端子INと出力端子OUTとの接続状態が決定(確
定)されていない。
FIG. 4 shows an example of the clock buffer cells 30, 31, 70 to 75 used in the design method of FIG. In the figure, OUT is an output terminal of the clock buffer cell, and IN is an input terminal of the clock buffer cell.
The clock buffer cell includes a plurality of driver units arranged in parallel, for example, four CMOS inverter units IV1 to IV4. Initially, for the input terminals i1 to i4 and the output terminals o1 to o4 of the respective CMOS inverter units IV1 to IV4, the connection state between the input terminal IN and the output terminal OUT of the clock buffer cell is not determined (determined).

【0027】クロックバッファサイズの決定処理S3で
は、当該クロックバッファセルが駆動すべき負荷に応じ
て、4個のCMOSインバータユニットIV1〜IV4
の中の幾つを入力端子IN及び出力端子OUTに接続す
るかを決定する。入力端子IN及び出力端子OUTに接
続するCMOSインバータユニットの数が多いほど、ク
ロックバッファを構成する回路のトランジスタサイズが
大きくされ、それに従って、クロックバッファセルの負
荷駆動能力が増す。
In the clock buffer size determining process S3, four CMOS inverter units IV1 to IV4 are used in accordance with the load to be driven by the clock buffer cell.
Are connected to the input terminal IN and the output terminal OUT. As the number of CMOS inverter units connected to the input terminal IN and the output terminal OUT increases, the transistor size of the circuit constituting the clock buffer increases, and accordingly, the load driving capability of the clock buffer cell increases.

【0028】例えば図3の例に従うと、各々の順序回路
セルに到達するクロック信号のスキューを小さくするに
は、前段のクロックバッファ70,71に関してはクロ
ック配線81がクロック配線82よりも長いので、クロ
ックバッファ70の方に大きなトランジスタサイズが設
定されることになる。後段のクロックバッファ72〜7
5に関しては、72、73、75、74の順に大きな駆
動能力が必要になるので、それに従って、クロックバッ
ファ72〜75のトランジスタサイズが決定される。
For example, according to the example of FIG. 3, in order to reduce the skew of the clock signal reaching each sequential circuit cell, the clock wiring 81 is longer than the clock wiring 82 for the clock buffers 70 and 71 at the preceding stage. A larger transistor size is set for the clock buffer 70. Post-stage clock buffers 72 to 7
For 5, the larger the driving capability is required in the order of 72, 73, 75, 74, the transistor sizes of the clock buffers 72 to 75 are determined accordingly.

【0029】クロックバッファ内の配線処理S4は、前
記処理S3の結果にしたがって、CMOSインバータユ
ニットを入力端子INと出力端子OUTに接続する処理
である。接続が非選択とされたCMOSインバータユニ
ットの入力端子は電源電圧又は接地電圧に接続され、貫
通電流の発生が阻止される。
The wiring process S4 in the clock buffer is a process of connecting the CMOS inverter unit to the input terminal IN and the output terminal OUT according to the result of the process S3. The input terminal of the CMOS inverter unit whose connection is not selected is connected to the power supply voltage or the ground voltage, and generation of a through current is prevented.

【0030】図5には前記クロックバッファセルのデバ
イス構造の一例が示される。図5においてMTL1は第
1メタル配線層、MTL2は第2メンタル配線層、PS
iはポリシリコン層、DIFは拡散層、CTHはコンタ
クトホール、TRHはスルーホールである。電源電圧V
ccが供給される電源配線90はpチャンネル型MOS
トランジスタのソースを構成する拡散層92、93にコ
ンタクトホールCTHを介して結合される。接地電圧G
NDが供給される電源配線91はnチャンネル型MOS
トランジスタのソースを構成する拡散層94、95にコ
ンタクトホールCTHを介して結合される。96〜99
はpチャンネル型MOSトランジスタとnチャンネル型
MOSトランジスタとに共通のゲート電極である。図5
のクロックバッファのデバイス構造から明らかなよう
に、入力端子IN、出力端子OUTとCMOSインバー
タユニットの入力端子、出力端子との接続はクロックバ
ッファセルの領域内で局所的に行えば十分である。
FIG. 5 shows an example of a device structure of the clock buffer cell. In FIG. 5, MTL1 is a first metal wiring layer, MTL2 is a second mental wiring layer, PS
i is a polysilicon layer, DIF is a diffusion layer, CTH is a contact hole, and TRH is a through hole. Power supply voltage V
The power supply line 90 to which cc is supplied is a p-channel type MOS.
Diffusion layers 92 and 93 constituting the source of the transistor are coupled via contact holes CTH. Ground voltage G
The power supply line 91 to which ND is supplied is an n-channel type MOS
Diffusion layers 94 and 95 constituting the source of the transistor are coupled via contact holes CTH. 96-99
Is a gate electrode common to the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor. FIG.
As is clear from the device structure of the clock buffer described above, it is sufficient to connect the input terminal IN and the output terminal OUT to the input terminal and the output terminal of the CMOS inverter unit locally in the area of the clock buffer cell.

【0031】上記設計方法によれば、クロックバッファ
セルを配置配線した後に把握されるクロックバッファセ
ルの駆動負荷に応じてクロックバッファセルの駆動能力
を決定するからクロック信号のスキューを高精度に制御
することができる。しかも、回路セルの再配置を要しな
いから、設計期間の短縮にも寄与する。また、クロック
配線を最も負荷の大きいものに合わせ込んだり、ダミー
ゲートを配置しなくても済むので低消費電力にも寄与で
きる。特に図4に例示したようにトランジスタサイズを
選択可能なクロックバッファセルを用いることにより、
クロックバッファセルの駆動能力を設定するための配線
変更部位をクロックバッファセル内の局所的な部分に制
限でき、クロックバッファセルの駆動能力を決定する処
理を極めて簡単に行うことができる。駆動能力の決定に
おいてクロックバッファセルそれ自体の再配置は行わな
いから、一旦解析されたクロックバッファの駆動負荷は
変化されず、このことも、クロック系の設計を容易化す
ることを保証する。
According to the above-described design method, the driving capability of the clock buffer cell is determined according to the driving load of the clock buffer cell which is grasped after the clock buffer cell is arranged and wired. Therefore, the skew of the clock signal is controlled with high precision. be able to. In addition, since there is no need to rearrange circuit cells, it contributes to shortening the design period. Further, since it is not necessary to adjust the clock wiring to the one with the largest load and to dispose the dummy gate, it is possible to contribute to low power consumption. In particular, by using a clock buffer cell whose transistor size can be selected as illustrated in FIG.
The wiring change portion for setting the driving capability of the clock buffer cell can be limited to a local portion in the clock buffer cell, and the processing for determining the driving capability of the clock buffer cell can be performed extremely easily. Since the clock buffer cell itself is not rearranged in the determination of the driving capability, the driving load of the clock buffer once analyzed is not changed, which also guarantees that the design of the clock system is facilitated.

【0032】上記設計方法は、クロック信号に同期動作
される複数個の順序回路を含む半導体集積回路に適用で
き、その半導体集積回路は、図2及び図4の内容から明
らかなように、クロック信号φ1,φ2を順序回路(1
0〜13)に導くクロック配線(50〜53)にクロッ
クバッファ(30,31)が介在され、前記クロックバ
ッファは、並列配置された複数個のCMOSインバータ
ユニット(IV1〜IV4)を有し、前記クロックバッ
ファの駆動負荷に応じて前記CMOSインバータユニッ
ト(IV1〜IV4)の内の全部又は一部が、クロック
配線に接続されて構成される。この半導体集積回路は、
上記より明らかなように、クロック供給系における低消
費電力が達成されている。
The above-described design method can be applied to a semiconductor integrated circuit including a plurality of sequential circuits that are operated in synchronization with a clock signal, and the semiconductor integrated circuit, as apparent from the contents of FIGS. φ1 and φ2 are connected to a sequential circuit (1
Clock buffers (30, 31) are interposed in clock wirings (50-53) leading to 0-13). The clock buffers have a plurality of CMOS inverter units (IV1-IV4) arranged in parallel. All or some of the CMOS inverter units (IV1 to IV4) are connected to the clock wiring according to the driving load of the clock buffer. This semiconductor integrated circuit
As is clear from the above, low power consumption is achieved in the clock supply system.

【0033】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは言うまでもない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments and can be variously modified without departing from the gist of the invention. No.

【0034】例えば、クロックバッファセルが複数個の
CMOSインバータユニットによって構成される場合に
そのCMOSインバータユニットの並列配置数は4個の
限定されず2個、8個などの数であってもよい。また、
半導体集積回路の設計で用いるクロックバッファセルの
種類は1種類であることに限定されず、複数種類であっ
てもよい。すなわち、最大駆動能力の異なるクロックバ
ッファを選択して用いることができる。例えばクロック
バッファの出力の分岐数に応じて最大駆動能力の異なる
クロックバッファを割り当て、後からバッファの駆動負
荷に応じて各々のクロックバッファのトランジスタサイ
ズを決定するような処理も採用可能である。或いは、ク
ロック配線の上流側と下流側でクロックバッファセルを
使い分けることも可能である。
For example, when the clock buffer cell is composed of a plurality of CMOS inverter units, the number of CMOS inverter units arranged in parallel is not limited to four, but may be two, eight, or the like. Also,
The type of the clock buffer cell used in the design of the semiconductor integrated circuit is not limited to one type, but may be plural types. That is, clock buffers having different maximum driving capacities can be selected and used. For example, it is also possible to adopt a process in which clock buffers having different maximum driving capacities are assigned according to the number of branches of the output of the clock buffer, and the transistor size of each clock buffer is determined later according to the driving load of the buffer. Alternatively, it is also possible to use clock buffer cells selectively on the upstream side and the downstream side of the clock wiring.

【0035】また、上記の例では、バッファ駆動負荷に
応じてトランジスタサイズを選択するようにクロックバ
ッファセル内の配線を決定したが、予めセルサイズ及び
端子位置が相互に等しく駆動能力の異なる複数個のクロ
ックバッファセルを用意しておき、前記クロックバッフ
ァセルの駆動能力を決定するとき、クロックバッファセ
ルの駆動負荷に応じて、セルサイズ及び端子位置が相互
に等しく駆動能力の異なる複数個のクロックバッファセ
ルの中から最適なクロックバッファセルを選択してクロ
ックバッファセルの置き換えを行うようにしてもよい。
この場合にも、セル配置は変更されないので、上記の場
合と同じ効果を得ることができる。
In the above example, the wiring in the clock buffer cell is determined so that the transistor size is selected according to the buffer driving load. However, a plurality of cells having the same cell size and terminal position and different driving capabilities are determined in advance. When determining the driving capability of the clock buffer cell, a plurality of clock buffers having the same cell size and different terminal positions and different driving capabilities depending on the driving load of the clock buffer cell are prepared. An optimal clock buffer cell may be selected from the cells to replace the clock buffer cell.
Also in this case, since the cell arrangement is not changed, the same effect as in the above case can be obtained.

【0036】また、上記の例では専らクロック供給系を
一例としたが、上記内容は、順序回路と組合せ回路を接
続する信号配線上での信号伝達の遅延制御にも適用する
ことができる。例えば図2に例示された信号配線40〜
47の適宜の位置に図4に例示された回路と同じ構成を
有するドライバセルを配置する。このドライバセルに対
しても、上記同様、当該ドライバセルが駆動すべき負荷
に応じて、その駆動能力を決定する。例えば、クリティ
カルパスを構成する信号伝達経路にそのような手段を講
ずることにより、セルや配線の再配置を行うことなく、
クリティカルパス上の信号伝達遅延を許容限度内に入れ
ることが可能になる。
In the above example, the clock supply system is exclusively used as an example. However, the above description can also be applied to delay control of signal transmission on signal wiring connecting the sequential circuit and the combinational circuit. For example, the signal wirings 40 to 40 illustrated in FIG.
A driver cell having the same configuration as that of the circuit illustrated in FIG. In the same manner as described above, the driving capability of the driver cell is determined according to the load to be driven by the driver cell. For example, by taking such measures in the signal transmission path that constitutes the critical path, without rearranging cells and wiring,
The signal transmission delay on the critical path can be within an allowable limit.

【0037】[0037]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0038】すなわち、クロックバッファセルの配置配
線によって把握されるクロックバッファセルの負荷に応
じてクロックバッファセルの駆動能力を設定するから、
クロック信号のスキューを高精度に制御することができ
る。しかも、回路セルの再配置を要しないから、クロッ
クスキューを最適化するための設計期間も短縮できる。
また、クロック配線を最も負荷の大きいものに合わせ込
んだり、ダミーゲートを配置しなくても済むので低消費
電力にも寄与できる。
That is, the driving capability of the clock buffer cell is set in accordance with the load on the clock buffer cell which is grasped by the arrangement and wiring of the clock buffer cell.
The skew of the clock signal can be controlled with high precision. Moreover, since it is not necessary to rearrange the circuit cells, the design period for optimizing the clock skew can be shortened.
Further, since it is not necessary to adjust the clock wiring to the one with the largest load and to dispose the dummy gate, it is possible to contribute to low power consumption.

【0039】また、クロックバッファセルの駆動負荷に
応じてそのトランジスタサイズを決定する手法を採用す
ることにより、クロックバッファセルの駆動能力を決定
するための配線変更部位をクロックバッファセル内の局
所的な部分に制限でき、クロックバッファの駆動能力を
簡単に設定できる。
Further, by adopting a method of determining the transistor size in accordance with the driving load of the clock buffer cell, a wiring change portion for determining the driving capability of the clock buffer cell can be locally changed within the clock buffer cell. The driving capacity of the clock buffer can be easily set.

【0040】また、ドライバセルの配置配線によって把
握されるドライバセルの駆動負荷に応じてドライバセル
の駆動能力を決定するから、クリティカルパスなどの信
号伝達系における信号遅延を高精度に制御することがで
きる。このとき回路セルの再配置を必要としない。
Further, since the driving capability of the driver cell is determined according to the driving load of the driver cell which is grasped by the arrangement and wiring of the driver cell, it is possible to control the signal delay in a signal transmission system such as a critical path with high precision. it can. At this time, there is no need to rearrange circuit cells.

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

【図1】本発明に係る半導体集積回路の設計方法の一例
を示すフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart illustrating an example of a method for designing a semiconductor integrated circuit according to the present invention.

【図2】図1に示される配置配線処理によって得られる
回路構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a circuit configuration obtained by a placement and routing process illustrated in FIG. 1;

【図3】図1に示される配置配線処理によって得られる
回路構成の別の例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing another example of a circuit configuration obtained by the placement and routing processing shown in FIG. 1;

【図4】クロックバッファセルの論理構成の一例を示す
論理回路図である。
FIG. 4 is a logic circuit diagram showing an example of a logic configuration of a clock buffer cell.

【図5】クロックバッファセルのデバイス構造の一例を
示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing an example of a device structure of a clock buffer cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10〜13 順序回路セル 20〜22 組み合わせ回路セル 30,31 クロックバッファセル 40〜47 信号配線 50〜52 クロック配線 60〜67 順序回路セル 70〜75 クロックバッファセル 80〜87 クロック配線 OUT クロックバッファセルの出力端子 IN クロックバッファセルの入力端子 IV1〜IV4 CMOSインバータユニット o1〜o4 CMOSインバータユニットの出力端子 i1〜i4 CMOSインバータユニットの入力端子 φ1,φ2,φ3 クロック信号 10-13 Sequential circuit cell 20-22 Combination circuit cell 30, 31 Clock buffer cell 40-47 Signal wiring 50-52 Clock wiring 60-67 Sequential circuit cell 70-75 Clock buffer cell 80-87 Clock wiring OUT Clock buffer cell Output terminal IN Input terminal of clock buffer cell IV1 to IV4 CMOS inverter unit o1 to o4 Output terminal of CMOS inverter unit i1 to i4 Input terminal of CMOS inverter unit φ1, φ2, φ3 Clock signal

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クロック信号に同期動作される順序回路
セルと、順序回路セルの出力を受けて動作される組合せ
回路セルと、前記順序回路セルにクロック信号を供給す
るためのクロックバッファセルとを配置すると共に、配
置される前記順序回路セル、組合せ回路セル及びクロッ
クバッファセルを信号配線とクロック配線で結合する配
置配線処理と、 前記配置配線処理にて得られたクロック供給系における
夫々のクロックバッファセルが駆動すべき負荷を解析す
る処理と、 解析されたクロックバッファセルの駆動負荷に応じてク
ロックバッファセルの駆動能力を設定する処理とを含む
ことを特徴とする半導体集積回路の設計方法。
1. A sequential circuit cell operated synchronously with a clock signal, a combinational circuit cell operated in response to an output of the sequential circuit cell, and a clock buffer cell for supplying a clock signal to the sequential circuit cell. Placement and wiring processing for arranging and connecting the sequential circuit cells, combinational circuit cells, and clock buffer cells with signal wiring and clock wiring, and respective clock buffers in a clock supply system obtained by the placement and wiring processing A method for designing a semiconductor integrated circuit, comprising: a process of analyzing a load to be driven by a cell; and a process of setting a driving capability of the clock buffer cell according to the analyzed driving load of the clock buffer cell.
【請求項2】 前記各々のクロックバッファセルは並列
配置された複数個のドライバユニットを有し、前記クロ
ックバッファセルの駆動能力を設定する処理は前記クロ
ックバッファセルの駆動負荷に応じて前記複数個のドラ
イバユニットの内の全部又は一部を当該クロックバッフ
ァセル内でクロック配線に接続する処理であることを特
徴とする請求項1に記載の半導体集積回路の設計方法。
2. Each of the clock buffer cells has a plurality of driver units arranged in parallel, and the processing for setting the driving capability of the clock buffer cells is performed in accordance with the driving load of the clock buffer cells. 2. The method for designing a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the whole or a part of the driver unit is connected to a clock wiring in the clock buffer cell.
【請求項3】 前記クロックバッファセルの駆動能力を
設定する処理は、前記クロックバッファセルの駆動負荷
に応じて、セルサイズ及び端子位置が相互に等しく駆動
能力の異なる複数個のクロックバッファセルの中から別
のクロックバッファセルを選択してクロックバッファセ
ルの置き換えを行う処理であることを特徴とする請求項
1記載の半導体集積回路の設計方法。
3. The process of setting the driving capability of the clock buffer cell includes the step of setting a driving capacity of a plurality of clock buffer cells having the same cell size and terminal position and different driving capabilities according to the driving load of the clock buffer cell. 2. The method for designing a semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising the step of selecting another clock buffer cell from the list and replacing the clock buffer cell.
【請求項4】 クロック信号に同期動作される複数個の
順序回路を含む半導体集積回路であって、前記クロック
信号を順序回路に導くクロック配線にクロックバッファ
が介在され、前記クロックバッファは、並列配置された
複数個のドライバユニットを有し、前記クロックバッフ
ァが駆動すべき負荷に応じて前記複数個のドライバユニ
ットの内の全部又は一部が、クロック配線に接続されて
成るものであることを特徴とする半導体集積回路。
4. A semiconductor integrated circuit including a plurality of sequential circuits operated in synchronization with a clock signal, wherein a clock buffer is interposed in a clock line for guiding the clock signal to the sequential circuit, and the clock buffers are arranged in parallel. A plurality of driver units, and all or some of the plurality of driver units are connected to a clock wiring according to a load to be driven by the clock buffer. Semiconductor integrated circuit.
【請求項5】 前記ドライバユニットは、CMOS回路であ
り、クロック配線に非接続状態にされるドライバユニッ
トの入力端子は電源電圧又は接地電圧に接続されて成る
ものであることを特徴とする請求項4に記載の半導体集
積回路。
5. The driver unit according to claim 1, wherein the driver unit is a CMOS circuit, and an input terminal of the driver unit which is not connected to a clock wiring is connected to a power supply voltage or a ground voltage. 5. The semiconductor integrated circuit according to item 4.
【請求項6】 クロック信号に同期動作される順序回路
セルと、順序回路セルの出力を受けて動作される組合せ
回路セルと、前記順序回路セルにクロック信号を供給す
るためのクロックバッファセルとを配置すると共に、配
置される前記順序回路セル、組合せ回路セル及びクロッ
クバッファセルを信号配線とクロック配線で結合すると
共に、前記組合せ回路セルと前記順序回路セルとを接続
する信号配線にドライバセルを配置する配置配線処理
と、 前記配置配線処理にて得られた信号供給系における夫々
のドライバセルが駆動すべき負荷を解析する処理と、 解析されたドライバセルの駆動負荷に応じてドライバセ
ルの駆動能力を設定する処理とを含むことを特徴とする
半導体集積回路の設計方法。
6. A sequential circuit cell operated in synchronization with a clock signal, a combinational circuit cell operated in response to an output of the sequential circuit cell, and a clock buffer cell for supplying a clock signal to the sequential circuit cell. And arranging the sequential circuit cells, the combination circuit cells, and the clock buffer cells by a signal line and a clock line, and arranging a driver cell on a signal line connecting the combination circuit cell and the sequence circuit cell. Processing to analyze the load to be driven by each driver cell in the signal supply system obtained by the above-described layout and wiring processing; and the driving capability of the driver cell according to the analyzed driving load of the driver cell. And a process for setting a semiconductor integrated circuit.
【請求項7】 前記各々のドライバセルは並列配置され
た複数個のドライバユニットを有し、前記ドライバセル
の駆動能力を設定する処理は前記ドライバセルの駆動負
荷に応じて前記複数個のドライバユニットの内の全部又
は一部を当該ドライバセル内で前記信号配線に接続する
処理であることを特徴とする請求項6に記載の半導体集
積回路の設計方法。
7. Each of the driver cells has a plurality of driver units arranged in parallel, and the processing for setting the driving capability of the driver cells is performed in accordance with the driving load of the driver cells. 7. The method for designing a semiconductor integrated circuit according to claim 6, wherein the process is a process of connecting all or a part of the above to the signal wiring in the driver cell.
JP9146452A 1997-06-04 1997-06-04 Method for designing semiconductor integrated circuit and semiconductor integrated circuit Withdrawn JPH10335470A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6593792B2 (en) 2000-05-23 2003-07-15 Nec Electronics Corporation Buffer circuit block and design method of semiconductor integrated circuit by using the same
US6918050B2 (en) 2000-02-04 2005-07-12 Nec Corporation Delay adjustment circuit and a clock generating circuit using the same

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