JPS62106646A - トリー内部配線の決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ、従来の技術 Ｃ１発明が解決しようとする問題点 り０問題点を解決するための手段 Ｅ、実施例 Ｅｌ、方法の全般的な説明 Ｅｌａ、列及び行の割り当て Ｅｂｂ　、最初の鏡像化 Ｅｌｃ、最後の鏡像化 Ｅｌｄ　、平面的でない接続路に対して特別に考慮を要
する点 Ｃ２，方法の詳細な説明 Ｆ１発明の効果 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、一般的に言えば、大規模集積回路の自動化の
分野に係り、より詳細に言えば、相補型金属酸化半導体
（０ＭＯ８）で構成される差動カスコード電圧スイッチ
（ＤＣＶＳ　）のトリーの設計の最適化と、そのような
トリーの配線の容易性、信頼性及び製造の容易性を改良
する方法に関する。

Ｂ、従来の技術 差動カスコード電圧スイッチ（ＤＣＶＳ　）のトリーは
、その入力点及び内部接続線が非常に多数なので、大規
模集積回路に配線するのが困難ではあるが高性能で高い
機能を持つ０Ｍ０３回路である。

ＤＣＶＳ回路は、相互に関係するプール弐の徂にロジッ
クを分解することによって形成され、各プール数式は相
互接続された差動ペア（対）の２方向決定トリーで構成
される。差動ペアは差動入力と共通電源とを有する一対
のトランジスタで構成される。各ペアの人力は一対のト
ランジスタの一方を切換える差動信号である。その目的
はトリーを通過する特有な導通路を設定することにある
。

トリーの出力信号は、プール関数の変数として制御信号
を持つプール関数の真数値及び補数値を表示する。

つＣＶＳは一般にｎチャンネルの差動ペアとｐ””　”
　ｊ　／’　、“・〕負荷で構成されている。ＤＣ’Ｖ
Ｓの−−〇設計を理解するだめの基礎情報として以下二
つ、つ巴行物を掲げる。

Ｃ１］Ｌ、Ｇ、ヘラ−（Ｈｅ１ｌｅｒ　）、Ｗ、Ｒ，グ
リフイン（Ｇｒｉｆｆｉｎ　）　Ｊ　、’Ｖ、ディビス
（Ｄａｖｌｓ　）及びＮ。

Ｇ、トーマ（’ｒｈｏｍａ　）、”カスコード電圧スイ
ッチのロジック：差動ＣＭＯＳロジックのファミリ（ｃ
ａ５ｃｏｄｅ　Ｖｏｌｔａｇｅ　５ｗ１ｔｃｈ　Ｌｏｇ
ｉｃ　：　Ａ　Ｄｉｆｆｅ−ｒｅｎｔｉａｌ　０ＭＯ８
Ｌｏｇｉｃ　Ｆａｍｉｌｙ　）”、ＩＥＥＥの固体回路
の第３１回国際会議の技術報告書のダイジェスト版（３
１ｓｔ　ＩＥＥＥ　ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｏｌ
ｉｄ　−５ｔａｔｅ　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ　Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ、　Ｄｉｇｅｓｔｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　
Ｐａｐｅｒｓ　）、１９８４年１６頁及び１７頁。

［２］　Ｃ，に、エルプリ（Ｅｒｄｅｌｙｉ　）　、Ｗ
、Ｐ、　　グリフイア　（Ｇｒｉｆｆｉｎ　）及びＲ，
Ｄ、キルモイヤ（Ｋｉｌ−ｍｏｙｅｒ）”カスコード電
圧スイッチ・ロジックの設計（ｃａ５ｃｏｄｅ　Ｖｏｌ
ｔａｇｅ　５ｗ１ｔｃｈ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ）
”　Ｖ　Ｌ　Ｓ　Ｉデザイン（Ｖ　Ｌ　Ｓ　Ｉ　　Ｄｅ
ｓｉｇｎ　ｖ、　Ｖ　）１９８４年、７８頁乃至８６頁
。

ロジックの設計者又はデザインプログラムは、最も効率
的なデザインを導く特定のトリーの組を、これらの素子
から構築することによって合成することが出来る。トリ
ーは内部ドツト化（ｄｏｔｔｉｎｇ）を非常に沢山使い
、従ってＸＯＲ及びパリティトリーのような強力な回路
を作る。トリーの段数及び関連する遅延は、それらの大
きさに比例してトリーの機能を低下させる。合成しうる
機能の多様性のだめに、ＤＣＶＳは、大きな回路のライ
ブラリで与えられるデザインの能力を利用して、単純に
小数の基本的な回路素子を組み合わせている。

既に述べたように、ＤＣＶＳＩ−！Ｊ−の機能的なパワ
ーはトランジスタペアの広大な相互接続によって与えら
れるドツト化から引き出される。これに対する代償はト
ランジスタペア付近での部分的な配線の混雑である。同
じトラックにすべての配線を割り当てると、この部分的
な配線の混雑はトリーから発生されたゲート人力信号の
配線を阻止することになる。Ｄ　ＣＶ　Ｓロジックの品
質の一つの目安は各トリーに関連した多数の変数入力で
ある。更に、各変数の真数及び補数は別個のネット（ｎ
ｅｔ　）、即ち別個の通路を作り、そしてこれらのネッ
トは通常、マクロデザインにおいて大きなファンアウト
（末端増設）を持つことになる。全体的に高密度の内部
トリー配線の上述の２つのファクタは達成されるべき回
路密度を全体として制限するように結合して、相対的に
小さなりＣＶＳのマクロ・ロジックにさせる。

ＤＣＶＳの高密度ロジックを得るための要点は複雑な内
部トリー配線により生ずる混雑を除去又は減少すること
と、トランジスタペアの差動入力の配線の効率を最大化
することとにある。

ＤＣＶＳトＩＪ−の配線性を改良するだめの従来の試み
は、ＤＣｖＳトリーの構造がグローバルな配線を単純化
するように変更される、トリーの地域的な専用化を含ん
でいた。従来、トリーの内部間、線の複雑性に対して成
る種の配慮は払われていたけれども、実際上は、グロー
バルな見地からの配（姪が常にこれらの配慮を上回って
いた。本発明は、直接に且つ以下に述べる態様で内部配
線を単純化する。

従来の技術はロジックを再構成することも含んでおり、
以下に述べるＩＢＭテクニカル・ディスクロジャ・プル
ティン（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅＢ
ｕｌｌｅｔｉｎ）　（Ｖｏｌ、　２７．Ａ３　１９８４
年８月）に記載されている。

既に述べたように、ＤＣｖＳチップはコンタクトが高密
度だから配線が難かしい。多くのイメージ（回路パター
ン）に対して、ＤＣｖＳトリーはトリーの配分領域（ｔ
ｒｅｅ　ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ　ａｒｅａ　）　（ＴＡ
Ａ）と呼ばれる一定の領域に配分される。トリーが小さ
な集団であれば、トリーに対して内部であれ、外部であ
れすべての接続は配線スペース（多孔スペース）残存部
を持つ２レベルの金属層に配線可能である。しかし、実
際的なサイズで配線しようとすると、実際的なサイズに
なる前に、多孔スペースが減少してすべての配線スペー
スが使われてしまい、そのデザインは配線不能になる。

標準的なセルの設計において、金属配線のスペースの使
用を少くするために、成る種の内部（ソース−ドレーン
）接続は拡散で配線される。

従って、現在でも、ロジック及びチップの設計の専門家
に対して、ＤＣＶＳロジックトリーの配線性を向上して
、最も高密度なチップを達成出来るような設計ノールの
実現が望まれている。

先行特許文献 米国特許第４４４１２０７号は集積回路の設計ルールを
チェックする際の問題を解決する技術を開示している。

即ち、同特許は、集積回路のマスクのレベルにおいて、
デバイスがその特性及びスペース幾何全支配するすべて
のルールに従っていることを検査する方法を開示してい
る。

ＶＬＳＩチップは形状が多様でチェックするのが非常に
複雑になる傾向があるため、この特許の方法、即ち直列
隣接プロセッサの方法がデータのは対計算速度の問題を
軽減するために使われている。

それとは対照的に本発明の方法はチェック、即ち検査の
対象を全く必要としない。そうではなく、本発明の方法
は集積回路の設計のだめのレイアウト、即ち配置を作る
だめの方法である。本発明の方法はチップ上のデバイス
の配置を作り上げるだめの方法である。

また、本発明の方法は、上述の米国特許に開示された直
列隣接プロセッサの方法と相互に似ているけれども、計
算方法は使わない。本発明の実施例は１１固のプロセッ
サ内の単一のプログラムで行われる。検査されるべきデ
ータの量はあらゆる時点で非常に少ない。その代りに、
多数の少数項目についての多くの順序が、形状をチェッ
クする問題より以上に考慮されねばならない。本発明の
方法は上記の米国特許に記載された計算手順の何れから
も利益を得ることがない。

よりＭテクニカル・ディスクロジャ・プルティンのＶｏ
ｌ、　２７　、　Ａ　３．１９８４年、８月、１５７２
頁の本発明者らによる゛カスコードスイッチのチップの
設計の改良法（Ｉｖｉｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｉｍｐｒｏ
ｖｉｎｇＣａ５ｃｏｄｅ　５ｗ１ｔｃｈ　Ｃｈｉｐ　Ｄ
ｅｓｉｇｎ　）″　は全体としてＤＣＶＳチップの設計
の自動化に関するが、この文献は論理式を演算するだめ
のトリーの選択に関連しており、チップの密度、配線の
単純化、信頼性などには関連していない。従って、例え
ばこの文献に開示された方法によってトリーの選択が行
われた後に、本発明の方法が使われることになる。

ヘーグ（Ｈａｕｇｅ　）等の６マスタスライスにおける
単一端部ＣｖＳトリーの２次元配列、及び２次元的拡散
配線を使ってコンパクトなマスタイメージ配列を形成す
る手段（Ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｔｉｏｎａｌ　Ｌａｙ−ｏ
ｕｔ　ｏｆ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｅｎｄｅｄ　ＣＶＳ　Ｔｒ
ｅｅ　ｉｎ　Ｍａｓｔｅｒｓｌ−ｉｃｅ　ａｎｄ　Ｍｅ
ａｎｓ　ｆｏｒ　Ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ａ　Ｃｏｍｐａ
ｃｔＭａ、５ｔｅｒ　Ｉｍａｇｅ　Ｌａｙｏｕｔ　Ｕｓ
ｉｎｇ　Ｔｗｏ−ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＤｉｆｆｕｓ
ｉｏｎ　Ｗｉｒｉｎｇ　）　”と題するＩＢＭテクニカ
ル・ディスクロジャ・プルティンＶｏ１．２７　、　Ｊ
Ｆａ　７Ａ、１９８４年１１月、３７７５頁は単一端部
の非差動ＣｖＳトリーについての拡散配線技術を開示し
ている。従って、この文献はＤＣＶＳ回路トリーに利用
しうる配線の可能性の考慮がない。

米国特許第４４８４２９２号、同第３６５３０７１号及
び”ＲＡＭチップ上の内部織物ワードライフ　（Ｉｎｔ
ｅｒｗｏｖｅｎ　Ｗｏｒｄ　Ｌｉｎｅｓ　ｏｎ　ＲＡＭ
　Ｃｈｉｐ　）”と題するＩＢＭテクニカル・ディスク
ロジャ・プルティア　Ｖｏｌ、　２７．　Ａ　Ｉ　Ｂ、
　　１９８４年６月、４９７頁などはすべてＶ　Ｌ　Ｓ
　Ｉ回路の設計の分野に関係しているが、本発明の概念
である鏡像化によるチップの配線性の改良、及びチップ
上のペアの再配置には無関係である。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 本発明の目的はＣＭＯＳ技術を使用し、配線性を改良し
たＶＬＳＩのＤＣＶＳロジック・トリーを設計する方法
を提供することにある。

本発明の他の目的はＤＣＶＳロジック・トリーの信頼性
を向上する方法を提供することにある。

本発明の他の目的は上述のＶＬＳＩ構造に適用しつる回
路密度を増加させ、従って製造コストを低下する方法を
提供することにある。

本発明の他の目的は、拡散で作ることの出来る接続路の
数を最大化し、且つワイヤ、即ち金属導体で作られねば
ならない接続路の数を最小化するような、ＤＣｖＳロジ
ック回路の製造方法を提供することにある。

Ｄ４問題点を解決するための手段 本発明はＣＭＯＳ差動カスコード電圧スイッチのロジッ
ク回路の配線性の問題を解決して、トリーのデザインの
最終的なロジック回路を作るために必要な配線の交差点
の数を減らし、これにより、相互接続用の配線を実質的
に平面化することが出来る。本発明は、出来るだけ多く
の内部トリー接続路を平面化させ、転じて、金属配線に
よらず拡散を使って相互接続を行うことを可能とするも
のである。本発明は金属回路の数を減らすことにより、
そして、接続が拡散を使って直接に配線された時、拡散
−金属−コンタクトに関連する金属妨害を除くことによ
って金属配線の仕事を容易にする。

本発明の方法は、垂直中心線に関して鏡像化を許すよう
にデザインされた差動ペア及び負荷のマイクロブロック
の利益を享受する。鏡像化の概念は、差動ペアの真数及
び補数出力を、真数及び補数入力の接続路のトラック割
り当てを変更することなく交換することが出来ることで
ある。実施例の説明から一層良く理解出来るように、個
々の差動ペアの再配置と相俟って、負荷かあるいは、個
々の差動ペアかの何れかを鏡像化する概念は、配線路の
交差を著しく減少させる。勿論、このことは、接続路頭
が大巾に平面化され、従って拡散による配線を可能とす
ることを意味する。得られた結果の回路は、バス化、即
ち母線化するだめの変数人力の整列を維持している。真
数及び補数の負荷入力はチップの配線性に悪影響を与え
ることなく交換することが出来る。負荷への出力ドラッ
クの割り当てが交換されるけれども、負荷出力は、金属
で配線されて他のトリーに接続され、そしてそれらの負
荷出力は優先順序を持たない。

本発明の方法に従って、最適化されるべきトリー回路は
、列及び行のフォーマットに配列されている蘭々の差動
ペアの上部にある負荷と、回路によって遂行されるプー
ル関数の要件のみで決められる最初の相互接続配線のパ
ターン化とによって入力フォーマットに配列される１１
本発明の方法は、回路を分析して、多数の差動ペアを組
織的に鏡像化させ、或は検査によって配線路の交差や相
互接続の短絡を生ずることを学習的発見に基づいて再配
置させる。

Ｅ、実施例 本発明に従って、ＣＭＯＳマスターイメージ差動カスコ
ード電圧スイッチ（ＤＣＶＳ　）回路の配線度を増加す
る方法が開示される。本発明の方法の目的はトリー即ち
［ブックＪ（ｂ○ｏｋ　）内の内部接続路を出来るだけ
多くの拡散電路により配線を行わせることにある。これ
は、拡散による接続路の数が可能な限りの最大数になる
ように、正規のイメージに関する差動トランジスタ・ペ
ア及び負荷デバイスのための配列を見付は出すことによ
って達成される。これは、金属配線路の数を減らすこと
により、そして、接続が拡散で直接に配線されている場
合に、拡散から金属への接触に関連する不必要な金属妨
害を除去することによって金属配線の作業を容易にする
。

本発明は全体的に金属配線の混雑を軽減し、転じて高い
配線性のロジック密度を達成する。実験によって、ＤＣ
ｖＳトリーの内部配線の９５係が拡散配線で達成された
。これはチップの接続路の数の約５０％に達する。

本発明の方法は、垂直中心線に関して鏡像化するように
設計されている差動ペア及び負荷のマイクロブロックの
利益を有する。差動ペア及び負荷（１ｏａｄ　）のデザ
インは第１図と第２図の上部に示されている。第１図か
ら分るように、差動ペアの真数及び補数出力の位置は真
数及び補数入力の接続路のだめのトラック割り当てを変
更することなく交換することが出来る。これは、母線化
するために変数の入力の整列を維持するので、重要であ
る。同様に、負荷出カドラックの割り当てもまたチップ
の配線性に影響を与えないから、真数及び補数負荷入力
のための接続点を交換することが出来る。第２図はＤＣ
ＶＳトリーにおけるペア及び負荷のだめの許容位置を表
示するトリー配分領域（ＴＡ、Ａ）を示している。

成る種のマスタイメージＣＭＯ８の設計法（例えば、Ｔ
、上部（Ｕｅｈａｒａ　）及びＷｌＭ、パンクリ−ブト
（ＶａｎＣｌｅｅｍｐｔ　）の０ＭＯ８の機能的アレー
の最適な配列（Ｏｐｔｉｍａｌ　Ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　
ＣＭＯＳＦｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ａｒｒａｙｓ　）　　
”と題するコンピュータの１９８１年のＩＥＥＥ会報、
Ｃ３０，３０５頁乃至３１２頁を参照）においては、ブ
ック内の拡散接続は単一の方向で作られており、残りの
接続は金属で配線される。それとは対照的に、第２図に
示された配列は拡散配線を２次元で許容している。本発
明の方法は、この２次元性の利益を利用しているので、
より大きい割合で内部ブック配線を拡散で配線すること
が出来る。

内部トリー回路網は、その接続性及びイメージに関する
拘束とを両立させて平面化される。このことは、ＴＡＡ
内のペアに対する列及び行を指定することにより、そし
て、拡散により配線しうる接続路の数を増加するように
ペア及び負荷を鏡像化することによって、１度に１個の
ツリー毎に行われる。

拡散は配線のただ一つの層に対してしか行うことが出来
ないという理由でこのレベル内で異なった通路網は物理
的に交差することは出来ない。拡散接続路の数を最大化
する際に、この配列方法はこの事実を考慮しなければな
らない。また、トリーはチップイメージに隣接しておか
れるから（チップの、回路密度を最大化するために）、
どのようなトリーに対して与えられた配列であっても、
隣接する、トリーを侵蝕するような拡散の配線は要求し
ないことを保証するよう注意が払わねばならない。

ＤＣＶＳトリーを構成するｎ型の差動ペア及びｐ型の負
荷は、第２図及び第６図に示されたように、トリー配分
領域（ＴＡＡ　）内に配置される。

電気的な理由のために、トリーの論理的最大高さく即ち
、直列に置かれたｎ型トランジスタの数）ば５に制限さ
れており、トリー内における論理的レベルと物理的レベ
ルとの間の関係のために、イメークに関するトリーの物
理的の高さもまた５に制限される。トリーは必要なだけ
拡げることが出来る。例えば、成る場合には、トリーは
２個以上の隣接したＴＡＡの領域を占めることがある。

トリーば１度に１個づつ独立して置かれる。各トリーに
対して、本発明で開示された手続へ最初に適用するもの
は、（ａ）各差動ペアの論理的レベルと、（ｂ）負荷デ
バイスへの接続路と、ペアのソース及びドレーン接続路
とである。ペアの論理的レベルは、そのペアのドレーン
からグランドまでの信号路を作っているトランジスタの
最大数である。

差動ペアデバイスのドレーンは、他のペアのソースへ接
続されるか、又は負荷デバイスの２つの入力のうちの一
方へ接続される。差動ペアのソース及びドレーンへのコ
ンタクト、及びペアから負荷デバイスの入力へのコンタ
クトは、若し、必要な相互接続配線が許容するならば、
すべて拡散で作られる。第６図は結果の拡散配線を明瞭
に示しである。

既に述べたように、負荷及び差動ペアはそれらの垂直中
心軸に関して鏡像化出来るようにデザインされている。

このことによって、何れの側の負荷入力信号でも負荷の
左側に移動することが出来、且つ同れの側のドレーン出
力信号でもペアの左側に移動することが出来る。ペア中
のトランジスタのゲートコンタクトの構成のために、こ
の鏡像化はゲートの金属配線に何ら影響を与えることな
く達成することが出来る。（第１図参照）本発明の方法
の細部の説明に入る前に、特定のペア又は負荷を鏡像化
すべきか否か、あるいは、特定のペアをトリー中の他の
列又は行に再配置すべきか否かについて決定を行う際に
、取るべきプロシージャ的なステップの機能的な説明を
行うこととする。第４図を参照すると、トリーの構成と
、行及び列の割り当てのプロトコルの図形的な表示が示
されている。

Ｅｌ、方法の全般的な説明 Ｅｌａ、列及び行の割り当て ペアは最初にＴＡＡ内に置かれるので、それらの物理的
な列はトリー中のそれらの論理的レベルと同じ順序を持
っている。即ち、グランドへ接続されるペアは他のすべ
てのペアよりも下部に配置される（例えば列１）。各ペ
アは、各ペアのドレーンがそのＴＡＡ内の上位の列にあ
るペアのソースに接続するという要求を満足する列（又
はレベル）を出来るだけ下位にして配置される。隣接す
る両側のトリーとの間で、変数入力を水平的にバス化す
る、即ち母線化するのを促進するために、ＴＡＡ内の成
る列内のペアは、列の順序が維持される限りにおいて、
他の列に移転することが出来る。（成る場合には、与え
られた列の全部ではないが、一部のペアは上位の列に移
転することが出来る。

上述の列移動から得ることの出来るバス化の最大量と一
致させ、且つトリーの中で拡散の容量（配線の長さ）の
大きさを減少するように、トランジスタペアが列に割り
当てられる。合計のトリーの高さばＴＡＡの高さによっ
て固定される。下記の（ａ）項乃至（ｄ）項の制限は、
優先順位を低めるために賦課される。即ち（ａ）グラン
ドからトリーへの接続路の長さは最大化されること、（
ｂ）トリーを構成するペアは隣接した列に保たれること
である。このことを以下に説明するため、トリー中に２
つのレベルがあると仮定する。そして第１のレベルは隣
接のトリーとのバス化をするだめの拘束を受けているた
め、下部列に固定されているものと仮定する。（バス化
を考ｌすることは、グランドからトＩｊ−への接続路の
長さを峡犬化するという（ａ）項を無視することになる
。）第２のレベルのトランジスタペアは、負荷から上部
ペアまでの距離を最小限にする列５（下記の制限＜Ｃ）
項）に配置されず、列１と列２が隣り合っているから列
２（制限（ｂ）項〕に配置される。更に賦課される制限
として、（ｃ）負荷から上部のペアーまでの距離は最小
化されること、（ｄ）負荷だけを接続し且つ最も右側の
行にある最上部のペアはＴＡＡにおいて最上位を占める
列に移動されることがある。

各列中のペアは、トリー中のより上位のペアへ接続する
配線の水平の長さを最小化するように特定の行に割り当
てられる。

Ｅｌｂ、最初の鏡像化 トリーはグランドから上位へ走査される。ペア、つドレ
ーン接続路が交差した時、そのペアは交差を除くため鏡
像化される。第２図から理解されるように、負荷入力ビ
ンの２つの位置はＴＡＡ中のペアの２つの行と整列する
。若し、負荷入力の直接下の行にあるペアからその負荷
入力へ来る接続路の数よりも、反対側の行にあるペアか
ら来る接続路の数が大きければ、負荷入力は鏡像化され
る。

Ｅｌｃ、最後の鏡像化 プロシージャ最後の部分において、重要性を減少するた
めに、鏡像化のための一連の基準の夫々がすべてのペア
に適用される。ペアにこの基準を適用した後では、ペア
の位置付けは固定されて、その後は変更されない。

Ｅｌｃｌ、ＴＡＡの左側の行にあるペアは下記の目的の
ために、鏡像化される。即ち、その目的とは、（ａ）一
方の又は両方のドレーンが負荷に接続されている場合、
ドレーンの接続路を非交差にするためか（この目的のた
めに、２つの負荷入力はトリーの最左端側と最右端側に
置かれる）、又は（ｂ）若しそのドＶ−ンがペアの右側
の行中の同じ列のドレーンへ接続されているならば、ド
レーンを右へ移転するためか、又は（ｃ）ドレーンが接
続される左側の行のペアの他のドレーンと使列させるよ
うにドレーンを移動するためである。

Ｅｌｃ２．ＴＡＡの右側の行中のペアは下記の目的のた
めに鏡像化される。即ち、その目的とは（ａ）ドレーン
が同じ列にあるペアの右ドレーンへ接続されている場合
、ドレーンを左側へ移動するためか、又は（ｂ）そのド
レーンがペアの右側の行に接続されている他のドＶ−ン
と整列するようにドレーンを移動するためか、又は（ｃ
）そのドレーンが負荷と接続されており且つペアの他の
ドレーンが負荷に接続されていない場合、右側の行中の
最上部ペアのドレーンを右側へ移動するためである。

Ｅｌｄ、平面的でない接続路に対して特別に考慮を要す
る点 トリーの構造中に、平面的でない、即ちプレーナでない
接続路の組がしばしば生ずる。これは、同じ列内の２つ
のペアが同じ出力用の接続路を持つときに生ずる。ペア
が最上部の列にあり且つその出力が負荷に向けられるこ
とがしばしばある。

この状態を第３Ａ図に示す。プレーナでないために、本
発明に従った配置及び鏡像化の組み合わせが、全体を拡
散で配線することの出来る配列を与えることが出来ない
。上述のステップ（１ｂ）及び（２ａ）は、２つの外側
ドレーンのコンタクトと１本の水平金属セグメントとを
接続することによって、簡単に配線が完成することの出
来るのを保証している。２つの内側ドレーンは拡散で接
続される。その配線の構造が第３Ｂ図に示されている。

本発明の方法を実施することによって、トリー領域内に
おける各差動ペアの最終列（Ｒ）及び最終行（ｃ）内の
位置と、各ペア及び負荷がその垂直中心軸に関して鏡像
関係に配置するか否かを知らせるフラグＭＰ及びＭＬと
が得られる。列及び行の番号付けの方法は第４図に示し
である。ペア又は負荷の鏡像化はデバイス番号（又は負
荷のためにばＬ番号）を循環することによって指定され
る。

Ｅ２．方法の詳細な説明 トリーにより遂行されるべきプール論理の要件だけで作
られた鏡像化されていないオリジナルの配列で出発して
、トリーは一度に１個づつ本発明の方法に従って審査さ
れる。個々のペアの相互接続性（即ちロジック）は、完
全に正しくなければならないことは言うまでもない。制
御プログラムは、各トリーに関して、ペアの論理的レベ
ルと、それらの接続性とを取り出す。開始点として、ペ
アの列Ｒがその論理的レベルと同じにセットされる。各
列の行位置Ｃはその列内のすべてのペアを左から右へ任
意に決められた順序付けで指定される。従って、トリー
の幅はトリー中の何れかのＲに生じた最も大きなＣであ
る。列及び行の指定は第４図から理解出来るであろう。

開始点において、すべてのデバイスは鏡像化されていな
い状態にある（ＭＬ＝ＭＰ＝Ｏ）。（鏡像化されていな
い負荷ＭＬ−○は左側でその真数入力（Ｌｌ）を持ち、
且つ右側で補数入力（ＬＯ）を持っていることがこの説
明における規約である。） 制御プログラムは、トリー０幅Ｃに応じて２つのプログ
ラムのうちの一方へ動作を移す。他方の動作として、［
複数行の幅ｊ　（ＭＡＮＹＷＩ　ＤＥ）が実行される。

［１行の幅Ｊ（ＯＮＥＷＩＤＥ）（１行幅のトリーのプ
ロシージャ） これらのトリーに対しては、Ｒ及びＣの開始の値は拡散
配線のためには改良することは出来ない。

換言すれば、再配置は必要がない。従って「１行の福」
はペア及び負荷の鏡像化フラグＭＬ及びＭＰだけを指定
する。

「１行の幅」の動作は３つのステップを含む。

ステップ０１．各ペアに対して、：若し１方の又は両方
のドレーンが負荷に接続しているならば、それは「セッ
ト」される。ペアのＭＰは、ペアが負荷と整列するよう
に指定される。（〔それは「セット」された〕という意
味はこのステップの基準をペアに適用することである。

−基準が満たさｎゑことではない。従って、基準が既に
満たされたか又は満たされていないかの何れかに従って
、鏡像化される（又はされない）ことによって、ペアは
「セット」されることになる。それは鏡像化で終らない
かも知れないが、何れにせよ「セント」される。ペアが
「セット」されたということは、そのペアに対して、更
に他のステップが取られないことを意味する。） 註記：ペアの左側ドレーンが負荷の左側入力へ接続され
ているか、又はその右側ドレーンが負荷の右側人力へ接
続されているか、又はこれらの両方の条件が満たされて
いるかの何れかの場合、ペアは負荷に「整列」される。

（鏡像化するだめの負荷の現在の状態が与えられている
ものとして）ステップ０２．「セット」されていない各
ペアに対して：若し１方の又は両方のドレーンが、既に
「セット」されているペアのドレーンと同じ信号に接続
しているとすれば、現在のペアを「セット」する。現在
のペアのＭＰは前に「セット」されたペアーのドレーン
信号と同じ側のドレーン信号を置くように指定される。

側に１個以上の垂直拡散配線トラックを必要とするなら
ば、現在のＭＬ値及びＭＰ値を持つトリー全体が鏡像化
される。（ＭＬ及びＭＰはそれらの補数で置換される。

）そのほかのＭＰはステップ０１及び０２により指定さ
れたようにとどまり、且つＭＬ＝０である。

註記：負荷デバイスは２つの差動ペアと同じ幅であるか
ら、各トリーは、少くとも２行の幅であるイメージの領
域を占めねばならない。１行幅トリー中のペアの右側の
行はペアの空白であるから、１本以上の垂直拡散配線ト
ラックを入れるに充分な広さがある。然しなから、トリ
ーの左側は他のトリーが占領しており、それ自身の拡散
配線のためのトラックを必要とするかも知れないから、
トリーの左側はただ１本のトラックだけが利用可能であ
る。

「複数行の幅」（１行の幅以上のトリーのためのプロシ
ージャ これらのトリーのだめのプロシージャは１行幅のトリー
のプロシージャよりも遥かに複雑である。

Ｒ及びＣの値と、ＭＬ及びＭＰの値とが指定される。

「複数行の幅」におけるステップにより取られる動作を
説明するために、２行幅のトリーの配列が例として与え
られる。「複数行の幅」のプロシージャが実行□される
前の状態のトリーが第５Ａ図に示されている。同図中で
はソース及びドレーンコンタクトと、内部トリー接続路
とが示されている。

「複数行の幅」の動作は６個のステップで構成される。

ステップＭ１．各行中の最上部のペアーに対して：若し
ペアーのドレーンが負荷だけに接続されているとすれば
、トリー中のどんなペアであっても最上位の列にペアを
移動する。然しなから、若しそのペアが、そのペアのオ
リジナルの列中の他のペアと共通の変数用ゲートを有し
ているならば、この移動は行わない。このことは、第５
Ａ図において、若しペア６及び７が同じ入力信号（図示
されていないがゲートコンタクトへの金属接続路）を持
っているならば、ペア７はペア８に対して次の最上位ノ
ベルへ移動しないでその元のレベルに維持されることを
意味する。ペア７を移動することは（上に述べたように
）、拡散配線のためにより有利な構成を持たせることに
よって簡単化されるよりも、金属配線の仕事を遥かに大
きく複雑化することになる。ここでは、ペア６及び７は
同じゲート接続を持たないと仮定して、ペア７はルベル
移動される。

このステップ後の第５Ａ図の例示のトリーのこの状態が
第５Ｂ図に示されている。

注記１：このステップは、ステップＭ６　ｅ　（第３Ｂ
図参照）で完成される交差結合ペアのリンク構成を作る
ための初期的なステップである。この構成はたった一本
の水平金属セグメントによって、必要な最小限の接続路
の組を配線することが出来るから、これは特に望ましい
構造である。

註記２：共通の信号入力を有するトランジスタのゲート
が同じ水平配線トラック上にある場合、金属による配線
性が良くなる。この利益は交差結合ペアから得られる利
益を上廻る利益である。

ステップＭ２．このステップはトリー中のペアのＣの最
終値を指定する。各列に対して、トリーの最上位の列か
ら２番目の列から開始して下位の方へ続行する。：列中
の各ペアのに対して、Ｃの優先順位値は、それが接続を
行うペア（又はロード）のＣを平均化することにより計
算される。（このステップのために、ＬＬ及びＬＯは、
トリーの中心線上に置かれる。例えば要求された行の両
端の行の中間、換言すれば、行１及び行２の両方から等
距離のところにＬｌ及びＬＯが置かれる。）ペアはその
優先順位の行に出来るだけ近いＣに割シ幽てられ、且つ
常に優先順位で列を横切る。

例示のトリー中のペアのＣの優先順位値が第５Ｃ国で表
示されており、例示したトリーのこのステップ後の状態
が同図に示される。

注記ニドレーンは常に１個又は１個以上のより上位の列
のペアに接続し、より上位のＣは常に前段で指定されて
いる。

ステップＭ３．このステップはトリー中、のペアのＨの
最終値を指定する。このステップは新しい行を割り当て
ることによってステップＭ１を反復することで構成され
ている。

このステップは例示のトリーを変更しない。

ステップＭ４．各ペアーに対して：若し、左側ドレーン
からの接続路を持つペアが位置する行の左側にある行１
中のペアへ、そのペアの右側ドレーンが接続路を持って
いれば、現在のペアは鏡像化される。そのほかは鏡像化
されない。このステップに対して、負荷は現在のペアと
同じ行にあるものと見做される。

このステップ後の例示のトリーの状態は第５Ｄ図に示さ
れている。鏡像化されたものは円で囲まれたペア番号で
示されている。

ステップＭ５．このステップは負荷を最終的に鏡像化し
てＭＬを指定する。

ステップＭ５ａ、若し、行２のペアからＬｌへ行く接続
路の数が、行２のペアからＬＯへの接続路数より大きけ
れば、負荷を鏡像化して、ステップＭ６に進む。そのほ
かは連続する。

し、若し、左側のペアが同じ負荷への接続路を持ってい
るならば、ペアから負荷へのすべての接続路を差し引く
。

ステップＭ５ｃ、若しＬＯに接続路を持つすべての行２
のペアよりも上位の列にあり、且つＬｌに接続路を持つ
行２のペアがあるならば、負荷分鏡像化して、ステップ
Ｍ６に進む。その池は連続する。

ステップＭ５ｄ、より上位の列は行２中にペアを含んで
いるが、その列の行２中にペアがなく、且つ行１中のペ
アが負荷に接続路を持つ最も高い列を見出す。若し、行
１のペアがり、　Ｏへの接続路を有し、Ｌｌへの接続路
を持たなければ、その負荷を鏡像化する。その他の負荷
は鏡像化されない。

（この状態の一例が下記の第１表に示されており、列３
（列５ではない）中のペアがこの条件を満足する。） 第１表 ■ 一口４ ＃口　３ ■口２ このステップ後の例示のトリーの状態が第５Ｅ区に示さ
れている。負荷はステップ５ａで鏡像化された。

ステップＭ６．このステップはペアを最終的に鏡像化し
てＭＰｉ指定する。これはステップ４で指定されたペア
の鏡像化を入力として取る。（ステップ・５においては
、負荷だけが鏡像化されうる。）従って若し、ステップ
６でペアの鏡像化が要求され、且つステップ４でそのペ
アが鏡像化されていたとすれば、その最終状態は鏡像化
されない。

すべてのペアはフラグ「セットｊ＝ｏで開始する。

ペアが「セット」されると（「セット」＝１）、それは
再度、鏡像化の対象とはならない。

ステップＭ６ａ乃至ステップＭ６ｄは行１中のペアを鏡
像化する。

ステップＭ６　ａ、負荷に接続された行１の各ペアを「
セット」する。若しペアが負荷と整列していなければ（
ステップ０１の注記を参照）、ＭＰは、ペアが負荷と整
列するように指定される。

このステップ後の例示のトリーの状態が第５Ｆ図に示さ
れている。「セット」されたペアが表示されている。

ステップＭ６ｂ、ｒセット」されていない行１中の各ペ
アに対して：若し、一方の又は両方のドレーンが、既に
セントされているペアのドレーンと同じ信号に接続して
いるならば、現在のペアを「セット」する。現在のペア
のＭＰは、前に「セット」されたペアのドレーン信号と
同じ側にドレーン信号を置くように指定される。

ステップＭ６ｃ、ｒセット」されていない行１中の各ペ
アに対して：若しドレーンが同じ列の行２中のペアのド
レーンと同じ信号に接続しているとすれば、現在のペア
を「セット」する。現在のペアのＭＰは、割り当てられ
た信号を有するドレーンが右側であるように指定される
。

ステップＭ６ｄ、ｒセント」されなかった行１中の各ペ
アに対して：若し１方の又は両方のドレーンが既に「セ
ット」されているペアのドレーンと同じ信号に接続して
いるならば、現在のペアを「セット」する。現在のペア
のＭＰは前に「セット」されたペア中のドレーン信号と
同じ側にドレーン信号を置くように指定される。最後に
、「セット」＝０を持つすべての行１のペアは「セット
」される。

ステップＭ　６　ｅ乃至ステップＭ６ｉは行２中のペア
を鏡像化する。

ステップＭ６　ｅ、行２中の各ペアに対して：若し両方
のドレーンが同じ列の行１中のペアのドレーンと同じ信
号に接続路を持っているならば、現在のペアを「セント
」する。現在のペアのＭＰは行１中のペアとは反対順序
でトレー／出力が生ずるように指定される。若しすべて
のペアが「セット」されてしまったならば、ステップ６
１に行く。

このステップ後の例示のトリーの状態ハ、ペア７が「セ
ット」された場合を除いて、第５Ｆ図と同じである。

注記：このステップは交差結合ペアのリンク構造を作る
。

ステップＭ６ｆ、負荷に接続しており、且つ「セット」
されていない行２中の各ペアに対して：若し同じ列の行
１中のペアの右側ドレーンが現在のペア中の何れかのド
レーンと同じ負荷入力に接続しているとすれば、現在の
ペアを「セット」する。現在のペアのＭＰは、割り当て
られた信号を持つドレーンが左側にあるように指定され
る。

若しすべてのペアが「セット」されてしまったならば、
ステップＭ６ｉに行く。

このステップ後の例示のトリーの状態は、ペア３．４及
び７が「セット」された場合を除き、第５Ｆ図と同じで
ある。

ステップＭ６ｇ、ｒセット」されていない行２の各ペア
に対して：若し同じ列の行１中のペアの右側ドレーンが
現在のペア中の何れかのドレーンと同じ信号に接続して
いるならば、現在のペアを「セット」する。現在のペア
のＭＰは、割ｇ当てられた信号を持つドレーンが左側に
あるように指定される。若しすべてのペアが「セット」
されたならば、ステップＭ６ｉへ行く。

ステップＭ６ｈ、セットされていない行２中の各ペアに
対して：若し１方の又は他方のドレーンが「セット」さ
れている行２のペアのドレーンと同じ信号に接続してい
るならば、現在のペアを「セット」する。現在のペアの
ＭＰは、前に「セット」されたペアのドレーン信号と同
じ側にドレーン信号を置くように指定される。

ステップＭ６１０行２中の最も高位のペアの考慮：若し
そのペアが負荷に対してただ１本の接続線を有し、且つ
同じ列中のその左側のペアと同じドレーン接続を持たな
いならば、このステップを続ける。その他の場合、「複
数行の幅」は完了されている。Ｌ昆布のペアのＭＰは負
荷に接続されたドレーンが右側にあるように指定される
。

ステップＭ６ｇ乃至Ｍ６ｉは例示のトリーに影響を与え
ないから、第５Ｆ図に示されたトリー（Ｒ，Ｃ，ＭＬ及
びＭＰ）は最終的な配＃を示す。

ペア７からＬＯへの接続だけが他の接続路と交差してい
ることは注意を喚起する必要がある。ペア７及びペア８
が交差結合であり、従って第３Ｂ図に示されたように配
線される。残りのトリーは第６図に示されたように全部
が拡散で配線される。

トリーが何れかの論理レベルで２個以上のペアを有する
ときは、２−幅（２−ｗｉｄｅ）の場合と類似したプロ
シージャは以下のように修正される。

ステップ　　　　　動　　　　　　　作け）　　ペアの
列及び行の割り当て（ステップＭ１乃至Ｍ３）。

（２）　　　最初のペア鏡像化（ステップＭ４）（３）
　　　ペアの行割り当てを記憶する。

（４）　　　間隔を明けずに左（行１）から各列を満た
すことによって行の再度割り当て を行う。

（５）　　　最初の２つの行に基づいて負荷を鏡像化す
る（ステップＭ５）。

（６）　　　行１及び行２中のペアの最終的な鏡像化（
ステップＭ６）。これは行１及び 行２のみに適用する。

（力　　行３、行４・・・・・・等を鏡像化する。（ス
テップ（７）は２−幅の場合における行２のペアを鏡像
化するだめのプロシージ ャから引き出される。）ステップ（４）以降を想定する
と、差動ペアのパターン が下記の第２表に示されており、そし て、ステップ（６）は行１及び行２中のペアを鏡像化す
る。行２及び行３はあた かもそれらが行１及び行２であるかの ように扱う。前にセットされたように 行２のペアをそのままにして、行３の ペアに「行２」のステップ（ステップ Ｍ６ｅ乃至Ｍ６１）を遂行する。若し 行４にペアがあるならば、前にセット された行３のペアをそのままにして、 あたかも行４のペアがステップＭ６ｅ 乃至Ｍ６ｉ中の行２のペアであるかの ようにして、行４のペアの鏡像化を繰 り返す。ｍ＋ｌ（ｍは２．３．４・・・・・の順序数）
が列中のペアの最大数にな るまで、行ｍ、及びｍ＋１についてこ のプロシージャを繰り返す。このプロ シージャは、行ｍｆ行１とし且つ行ｍ ＋１を行２として取扱ってステップＭ ６ｅ乃至Ｍ６ｉｉ実行する。これらの ステップにおいて、行ｍ＋１中のペア だけが変化され、行ｍ中のペアは前に セットされたように残される。

（８）　　　ステップ（３）からの行割り当てを復帰す
る。

第　　２　　表 Ｆ０発明の効果 以上、拡散により配線される接続路の数を最大化するた
めに、各マイクロブロックの置換及び位置付けを優先的
に決めることによって、ＤＣＶＳマスタイメージ回路の
配線性を増加する方法について説明されて来た。本発明
の手続は１０００　個以上のＤＣＶＳトＩＪ−について
プログラムされ実行された。内部トリー接続路の約９５
％が拡散により配線された。これは従来、金属で配線さ
れねばならなかったチップの接続路数の約５０％を減ら
すことになる。本発明の方法を使うことによって、空白
のトリー配分領域を意図的に残すことによって、特別の
配線スペースを準備させることなく、トリーの大きな集
合を完全に配線することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は「非鏡面化」及び「鏡面化」のｎ型差動トラン
ジスタペアの平面図、第２図はトリー配分領域中に負荷
を有する個々のＤＣＶＳ差動トランジスタ・ペアを示す
ＤＣｖＳトリー（非常に拡大されている）の平面図、第
３Ａ図は、しばし：ず生ずる一組の接続路であって、平
面化出来ないため、少くとも１個の接続路は金属で作ら
れねばならないトリーの接続路を示す図、第３Ｂ図は本
発明に従って差動ペア２が鏡像化されている最終的な構
成を示す図、第４図は本発明を実施するために、最初の
回路デザインを特定のフォーマントに最初に配置する図
形的配置のアプローチを説明するための図、第５Ａ図乃
至第５Ｆ図は一組の模式的な配線図におけるＤ　ＣＶ　
Ｓ　トＩＪ−の配置に、鏡像化の概念を利用した本発明
を実施した場合の中間的な状態と最終的な状態を示す配
線図、第６図は本発明を利用してデザインされたＤＣＶ
Ｓト’Ｊ−の拡大図であって、第５Ｆ図の模式的な相互
接続配線図と同じ配線図である。 出・頭人　　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション第２図 第５Ａ図　　　　　　　　　　第５Ｂ図ＤＣＶＳ　）−
リ−１Ｉこｌｉ−ＤＣＳトリー１乙ｌ第５Ｃ図　　　　
　　　　　　第５Ｄ図Ｄ〔Ｓトリー南己ｔ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　ｏｃｖｓ　１−・）−■冗
り第５Ｅ図　　　　　　　　　第５Ｆ図 Ｄ〔Ｓトリー勇乙漫　　　　　　　　　　　　　　　Ｄ
ＣＶＳ　）−リー配ｌ第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）負荷及び複数個の差動スイッチ・ペアとを含み、
   且つ所定のプール論理関数を演算するＣＭＯＳ差動カス
   コード電圧スイッチ論理回路の配線性を向上する方法で
   あつて、論理回路トリーの最終的デザインにおける配線
   の交差数を著しく減少し、且つ内部トリー接続路を出来
   るだけ多く拡散配線で行わせることの出来る配線方法に
   おいて、（ａ）上記差動ペアを列及び行に配列している
   、個々の差動ペアの上部にある負荷を有し、且つ同じ側
   にある真数及び補数入力と真数及び補数出力とによつて
   配列されたすべての差動ペア及び負荷を持つ回路によつ
   て遂行されるプール関数の要件のみによつて決められる
   相互接続配線パターンを最初に決めることで入力フォー
   マットに、最適化されるべきトリー回路を先づ配列する
   ことと、 （ｂ）上記回路を組織的に分析し、 （ｃ）接続路の交差を取り除くため、幾つかの差動ペア
   を鏡像化することと、 （ｄ）相互接続を短かくするため幾つかの差動ペアを再
   配置することと、 から成るトリーの配線方法。
2. （２）回路のプール数式で表わされた差動ペアの論理的
   レベルに対応する列に、すべての差動ペアを最初に配置
   することを含むことを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載のトリーの配線方法。
3. （３）隣接回路とのインターフェイスを強化するため入
   力及び出力接続路を変更することが出来るように、論理
   回路全体を鏡像化することを含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第（２）項記載のトリーの配線方法。
4. （４）所定の位置に負荷を配置するため回路を再配置す
   ることと、該再配置後においても、負荷及び差動ペア相
   互の両方に対して差動ペアの位置的関係及び相互接続を
   維持することとを含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第（２）項記載のトリーの配線方法。