JPS63107316A - Clock distribution structure of gate array - Google Patents

Clock distribution structure of gate array

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JPS63107316A
JPS63107316A JP61254314A JP25431486A JPS63107316A JP S63107316 A JPS63107316 A JP S63107316A JP 61254314 A JP61254314 A JP 61254314A JP 25431486 A JP25431486 A JP 25431486A JP S63107316 A JPS63107316 A JP S63107316A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clock
wiring
circuit
bus
driver
Prior art date
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Pending
Application number
JP61254314A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshimasa Usui
敏正 薄井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To decrease skew more by providing a clock bus wiring so as to surround a block receiving a signal and applying wiring from a clock driver so as to be a lattice thereby decreasing the equivalent distribution capacitance and wire resistance of the clock bus wiring. CONSTITUTION:The clock bus 3 through which a clock signal is supplied from the clock driver 1 is wired to surround the circuit block 2 such as a D-FF or plural circuit blocks 2. The clock bus 3 consists of a 1st layer wiring shown in solid lines and a 2nd layer wiring shown in dotted lines. A clock signal is supplied to a clock terminal of each circuit block 2 through the 1st lateral wire and the 2nd longitudinal layer wire connected to the clock bus 3. Since each wiring series is connected by resistive components 34, 35 in the equivalent circuit of the clock bus 3 of the circuit above, the difference from the transmission time of clock signals between the wire series is small and the dispersion in the chip of the clock skew is lowerd. Moreover, since the wiring is formed substantially as a lattice, the current is distributed and this structure is advantages to the migration of the wiring.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路に関し、特にゲートアレーの
クロックを分配する構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and particularly to a structure for distributing a clock to a gate array.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、半導体集積回路の中で、ゲートアレーは、所望す
る回路機能が短納期で実現出来る為、市場が急速に拡大
しつつあシ、スイッチングスピードの高速化、および大
規模化が急速に進んで来ている。
In recent years, among semiconductor integrated circuits, the market for gate arrays has been rapidly expanding because desired circuit functions can be realized in a short lead time, and switching speeds and scale have rapidly increased. It is coming.

この様なゲートアレーの内、特にCMOSゲートアレー
はその消費電力の少なさゆえに大規模化が進んでおり、
現在市場には20〜40にゲートのゲートアレーが発売
されている。従来のこういったゲートアレーでは第4図
に示す回路図の例の様にD−7リツプ70ツブ(以下D
−FFと記す)や、シフトレジスター、カウンター回路
等の回路ブロック2が必ずといっていいほど用いられ、
これら回路ブロック2間が配線(図示せず)されて回路
が構成されている。クロック信号は外部から供給され友
り、内部で作られたりするが、かかるクロック信号はク
ロックドライバー1を介して各回路ブロック2に供給さ
れている。
Among these gate arrays, CMOS gate arrays in particular are becoming larger in scale due to their low power consumption.
Gate arrays with 20 to 40 gates are currently on the market. Conventional gate arrays of this type have 70 D-7 lips (hereinafter referred to as D
-FF), shift register, counter circuit, etc., are almost always used.
A circuit is configured by wiring (not shown) between these circuit blocks 2. Clock signals may be supplied externally or generated internally, and such clock signals are supplied to each circuit block 2 via a clock driver 1.

ゲートアレーの回路ブロック2の選択や回路ブロック2
間の配線は一般的にCAD技術によって自動的に行なわ
れる事が多い。かかる回路ブロック2の自動選択および
クロック信号供給の配線結果の1例を第5図に示す。ク
ロックドライバー1やD−FF等クロック入力を必要と
する選択された回路ブロック2の横方向は実線で示され
る1層目配線で接続され、縦方向は点線で示される2i
ii目配線で接続される。かかる第4図に示すゲートア
レーとして実現された回路においては、配線抵抗及び、
配線容量、ブロックの入力容量、スルーホール抵抗等が
寄生的に含まれておシ、クロックトライバ1からの電気
的等価回路は第6図の様に表わされる。このためクロッ
クを供給する配線を全体としてみると分布定数回路とし
て考える必要がある。第6図において、20〜23はク
ロック配線の途中の節点、30〜33は配線抵抗やスル
ーホール抵抗等の抵抗、40〜43は配線容量や各ブロ
ックの入力端子容量を表わしている。
Selection of circuit block 2 of gate array and circuit block 2
Wiring between the two is generally done automatically using CAD technology. FIG. 5 shows an example of wiring results for automatic selection of circuit block 2 and clock signal supply. The selected circuit block 2, such as the clock driver 1 or D-FF, which requires clock input, is connected in the horizontal direction by the first layer wiring shown by the solid line, and in the vertical direction is connected by the 2i wiring shown by the dotted line.
It is connected by the iith wiring. In the circuit realized as the gate array shown in FIG. 4, wiring resistance and
The electrical equivalent circuit from the clock driver 1 is represented as shown in FIG. 6, including parasitic wiring capacitance, block input capacitance, through-hole resistance, etc. Therefore, when looking at the wiring for supplying the clock as a whole, it is necessary to consider it as a distributed constant circuit. In FIG. 6, 20 to 23 represent nodes in the middle of the clock wiring, 30 to 33 represent resistances such as wiring resistances and through-hole resistances, and 40 to 43 represent wiring capacitances and input terminal capacitances of each block.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従って、従来のクロック信号供給配線では節点20と2
1とでのクロック信号の伝達時間を比べると、節点21
の方が大きく、同様に接点21と22を比較しても節点
22のクロック信号の伝達時間の力が長い。すなわち、
配線が長くなればなるほど、クロックドライバー1のす
ぐ近くとクロックドライバー1からなり離れた所とのク
ロック信号の伝達時間の差は大きくなるという問題点が
ある。
Therefore, in the conventional clock signal supply wiring, nodes 20 and 2
Comparing the transmission time of the clock signal at node 21 and node 21,
is larger, and similarly comparing the contacts 21 and 22, the transmission time of the clock signal at the node 22 is longer. That is,
A problem arises in that the longer the wiring, the greater the difference in clock signal transmission time between the immediate vicinity of the clock driver 1 and a location further away from the clock driver 1.

一般に、クロック信号を使用した回路では上記の様な回
路ブロック間のクロック信号の伝達時間の差は小さいほ
どよく、大きくなるとゲートアレーが所期の回路機能を
果さなくなくなる。こういった伝達時間の差は一般的に
スキューと呼ばれている。
Generally, in a circuit using a clock signal, the smaller the difference in clock signal transmission time between circuit blocks as described above, the better; if it becomes large, the gate array will no longer be able to perform the intended circuit function. This difference in transmission time is generally called skew.

ゲートアレーでは一般に配線材料はアルミニウムが多く
用いられており、アルミニウムの層抵抗はさほど大きく
ないが、多層配線におけるスルーホール抵抗は数Ω〜数
十Ω程度まで大きくなる場合がある為、クロック信号の
スキューはチップサイズの増大に伴ない配線は長くなシ
、スルーホールの数も増えるので急激に悪化して来ると
いう問題がある。
Aluminum is generally used as the wiring material in gate arrays, and although the layer resistance of aluminum is not very large, the through-hole resistance in multilayer wiring can be as large as several ohms to several tens of ohms. The problem with skew is that as the chip size increases, the wiring becomes longer and the number of through holes increases, so the problem worsens rapidly.

従って、本発明の目的は、クロックスキューの小さいク
ロック信号の分配構造を提供するものでめる。
Therefore, an object of the present invention is to provide a clock signal distribution structure with small clock skew.

〔間起点を解決するための手段〕[Means for solving the starting point]

本発明のクロック分配構造はクロック信号が供給される
ブロックを囲む様にクロックバス配線を有し、このクロ
ックバス配線が各々の回路ブロックのクロック端子に接
続されている。望ましくはクロックバス配線は格子状に
設けられている。
The clock distribution structure of the present invention has clock bus wiring surrounding blocks to which clock signals are supplied, and this clock bus wiring is connected to clock terminals of each circuit block. Preferably, the clock bus wiring is arranged in a grid pattern.

本発明によればクロックバス配線の等何曲分布客種“及
び配線抵抗は小さくなるのでスキューをより少なくでき
る。
According to the present invention, the equal number of songs distributed in the clock bus wiring and the wiring resistance are reduced, so that skew can be further reduced.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図に本発明の一実施例の配線例である。クロックド
ライバー1から供給されるクロック信号を供給するクロ
ックバス3はD−FF等の回路ブロック2もしくは複数
の回路ブロック2を囲む様に配線されている。クロック
バス3は実線で示した1層目配線と点線で示した2層目
配線で構成されている。各回路ブロック2のクロック端
子にはクロックバス3に接続される配線が横力向の1層
目配線と縦方向の2r@目配線でクロック信号か供給さ
れている。かかる第1図の回路のクロ、クバス3を等何
曲に表わすと、第2囚の等価回路図の様になる。図中、
30〜33.30’〜33′。
FIG. 1 shows an example of wiring according to an embodiment of the present invention. A clock bus 3 that supplies clock signals from a clock driver 1 is wired so as to surround a circuit block 2 or a plurality of circuit blocks 2 such as a D-FF. The clock bus 3 is composed of a first layer wiring shown by a solid line and a second layer wiring shown by a dotted line. A clock signal is supplied to the clock terminal of each circuit block 2 by the wiring connected to the clock bus 3 through the first layer wiring in the horizontal direction and the 2r@th wiring in the vertical direction. If the circuit of Fig. 1 is expressed as a number, such as Kvass 3, it will look like the equivalent circuit diagram of the second prisoner. In the figure,
30-33.30'-33'.

30“〜33“、34.35は配線及びスルーホール等
による抵抗成分を表わしている。40〜43゜40′〜
43’、40“〜43“は配線容量及び、ブロックの入
力容量等の容1成分に表わしている。
30" to 33" and 34.35 represent resistance components due to wiring, through holes, etc. 40~43゜40′~
43', 40'' to 43'' represent capacitance 1 components such as wiring capacitance and block input capacitance.

34.35は、クロックバス3間の接続点を表わしてい
る。従って抵抗成分34.35で各配線系列が接続され
ているのでも配縁系列間のクロック信号の伝達時間の差
は小さくなりクロックのスキューのチップ内バラツキは
低くなる。
34 and 35 represent connection points between the clock buses 3. Therefore, even though each wiring series is connected by the resistance component 34.35, the difference in clock signal transmission time between the wiring series becomes small, and the variation in the clock skew within the chip is reduced.

また、配線が実質的に格子状となっている為、電流が5
散される為、配線のマづグレーシ、ンに対して有利とな
るという利点もめる。
In addition, since the wiring is essentially in the form of a grid, the current
It also has the advantage of being advantageous against wiring misalignment because it is dispersed.

第3図は、本発鴫の他の実施例を示すブロック図である
。クロックドライバー1は、D−FF等の回路ブロック
2の1つ又は複数を凹むクロックバス3の配線の外側に
設けた例である。この場合もクロックドライバー1から
のスキューは格子状に配線する事によって第1図に示し
た一実施例と同様にチップ内のクロックスキューは小さ
く抑えること力・出来る。
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. The clock driver 1 is an example in which one or more of the circuit blocks 2 such as D-FFs are provided outside the wiring of the recessed clock bus 3. In this case as well, the skew from the clock driver 1 can be suppressed within the chip by wiring in a grid pattern, similar to the embodiment shown in FIG.

第1図に示した一実施例ではクロックドライバーはほぼ
中心にあったので、周辺部でのスキューの差はほとんど
ないのに対して、AfJ3図の他の実施例ではクロック
バス3配線の外側にクロックドライバー1が存在する為
に、クロックドライバー1から遠い所でのクロックスキ
ューはヤヤ大きくなるが、クロックバス3によっである
程度にクロ、クスキーーは低く抑えらnる。また、ゲー
トアレーにおいては通常チップ周辺部に設けら几る出力
容量の大きい入出カブロックをクロックドライバー1と
して使用でき強力なりロックドライバー1を構成して多
数の負荷を駆動出来るという利点もある。
In one embodiment shown in FIG. 1, the clock driver is located almost in the center, so there is almost no difference in skew at the periphery, whereas in the other embodiment shown in AfJ3, the clock driver is located on the outside of the clock bus 3 wiring. Because of the presence of the clock driver 1, the clock skew becomes much larger in areas far from the clock driver 1, but the clock bus 3 suppresses black and white noise to a certain extent. Further, in a gate array, an input/output block with a large output capacity, which is usually provided on the periphery of a chip, can be used as the clock driver 1, and there is an advantage that the lock driver 1 can be configured to be powerful and drive a large number of loads.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、説明した様に、本発明は、信号が供給されるプロ
、りを囲む様にクロックバス配線を設は格子状となる様
にクロックドライバーからの配線を行なう事によってク
ロックスキュの少ないゲートアレーを実現出来る。
As explained above, the present invention provides a gate array with less clock skew by setting the clock bus wiring so as to surround the processors to which signals are supplied, and by wiring from the clock driver in a grid pattern. can be realized.

また、格子状に配線することによって電流の集中が避け
られる為、配線のマイグレーションに対しても有利とな
る。
Furthermore, since concentration of current can be avoided by wiring in a grid pattern, it is also advantageous for wiring migration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例によるクロックバス1の配
線構造を示すブロック図、第2図は第1図に示したクロ
ックパス配線構造の等価回路図、第3図は本発明の他の
実施例によるクロックバスの配線構造を示すブロック図
、第4図は従来のクロック信号供給構造を示す回路概念
図、第5図は従来のクロック信号供給構造を示すブロッ
ク図、第6図は第5図に示したクロック信号供給構造の
等価回路図である。 1・・・・・・クロ、クドライバー、2・・・・・・回
路ブロック、3・・・・・・クロックハス、20〜23
・・・・・・クロック配線の節点、30〜35.30’
〜33’、30”〜33″・・・・・・寄生抵抗、40
〜43,40“〜43“、40“〜43“・・・・・・
寄生容量 椿/図 蒋2図 躬3図 泊4図 拾5図 第乙図
FIG. 1 is a block diagram showing the wiring structure of a clock bus 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the clock path wiring structure shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a circuit conceptual diagram showing a conventional clock signal supply structure, FIG. 5 is a block diagram showing a conventional clock signal supply structure, and FIG. FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the clock signal supply structure shown in FIG. 5; 1...Black, driver, 2...Circuit block, 3...Clock lotus, 20-23
・・・・・・Node of clock wiring, 30~35.30'
~33', 30''~33''... Parasitic resistance, 40
~43,40"~43",40"~43"...
Parasitic Capacity Camellia / Figure 2, Figure 3, Figure 4, Figure 15, Figure O

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体集積回路上にクロックドライバーと回路ブロ
ックドとクロッ クドライバーから供給されるクロック信号が与えられる
クロックバスとを有し、該クロックバスは前記回路ブロ
ックの1つ又は複数を囲む様に配線されていることを特
徴とするゲートアレーのクロック分配構造。 2、前記クロックバスは格子状に設けられていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のゲートアレーの
クロック分配構造。
[Claims] 1. A semiconductor integrated circuit has a clock driver, a circuit block, and a clock bus to which a clock signal supplied from the clock driver is applied, and the clock bus is connected to one or more of the circuit blocks. A gate array clock distribution structure characterized by wiring that surrounds the gate array. 2. The gate array clock distribution structure according to claim 1, wherein the clock buses are arranged in a grid pattern.
JP61254314A 1986-10-24 1986-10-24 Clock distribution structure of gate array Pending JPS63107316A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0612151A2 (en) * 1993-02-15 1994-08-24 Nec Corporation Semiconductor device capable of reducing a clock skew in a plurality of wiring pattern blocks
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