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JP2005268278A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2005268278A
JP2005268278A JP2004074332A JP2004074332A JP2005268278A JP 2005268278 A JP2005268278 A JP 2005268278A JP 2004074332 A JP2004074332 A JP 2004074332A JP 2004074332 A JP2004074332 A JP 2004074332A JP 2005268278 A JP2005268278 A JP 2005268278A
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clock
wiring
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flip
power supply
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JP2004074332A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Seko
公一 瀬古
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which arriving time difference of clock can be suppressed between respective flip-flops, arriving time of a clock signal being inputted to the flip-flop can be shorted, and the flip-flop, other cell and normal signal line can be arranged efficiently on a semiconductor chip. <P>SOLUTION: The semiconductor device has a multilayer wiring layer consisting of clock wiring 3 and 6 for supplying a clock signal to a cell arranged on a semiconductor chip, and power supply wiring 1, 2, 4 and 5 for supplying a power supply voltage to the cells arranged on the opposite sides of the clock wiring 3 and 6 wherein the clock wiring 3 and 6 arranged, respectively, on the opposing wiring layers are connected at arbitrary intersecting position 13. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device.

従来の半導体装置は、機能を考慮して半導体チップ上にセル及びセルに接続されるフリップフロップが配置され、クロック入力端子からフリップフロップの間にクロック配線が配置される。このとき、クロック配線に寄生する抵抗値及び容量を均一に近づけながら、ツリー状にクロック配線を配置することで、各フリップフロップに入力されるクロック信号に各フリップフロップ間でクロック到達時間差が発生しないようにしてきた。   In the conventional semiconductor device, a cell and a flip-flop connected to the cell are arranged on a semiconductor chip in consideration of the function, and a clock wiring is arranged between the clock input terminal and the flip-flop. At this time, by arranging the clock wiring in a tree shape while making the resistance value and capacitance parasitic to the clock wiring uniform, a clock arrival time difference between the flip-flops does not occur in the clock signal input to each flip-flop. I have done so.

図9は、特開平7−86416に示された従来のクロック配線の構造図である。図9、図10及び図11において、7はクロック入力端子、10は駆動バッファ、17はクロック配線のH型基本配線、18はクロック配線のI型基本配線である。   FIG. 9 is a structural diagram of a conventional clock wiring disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-86416. 9, 10, and 11, 7 is a clock input terminal, 10 is a drive buffer, 17 is an H-type basic wiring for clock wiring, and 18 is an I-type basic wiring for clock wiring.

機能を考慮して配置されたセルに応じて、フリップフロップが四隅に接続されるH型基本配線17と駆動バッファ10を組み合わせて所望の場所に配置し、I型基本配線18を複数のH型基本配線17を接続するよう配置する。図9では、破線Bで囲まれる領域に駆動バッファを含むH型基本配線を配置し、同様にH型基本配線を他の3箇所に配置した後、破線Cで囲まれる領域に駆動バッファを含むI型基本配線18を配置することで、2個のH型基本配線17を接続している。2個のH型基本配線17を接続したI型基本配線18の2個を、さらに、別のI型基本配線18で接続することで、クロック入力端子7から各H型基本配線17に接続される各フリップフロップまでのツリー状のクロック配線を実現している。   The H-type basic wiring 17 having flip-flops connected to the four corners and the driving buffer 10 are combined and arranged at a desired location according to the cells arranged in consideration of the function, and the I-type basic wiring 18 is arranged in a plurality of H-types. The basic wiring 17 is arranged to be connected. In FIG. 9, the H-type basic wiring including the drive buffer is arranged in the area surrounded by the broken line B. Similarly, after the H-type basic wiring is arranged in the other three places, the driving buffer is included in the area surrounded by the broken line C. By arranging the I-type basic wiring 18, two H-type basic wirings 17 are connected. Two I-type basic wirings 18 connected to two H-type basic wirings 17 are further connected by another I-type basic wiring 18 to be connected to each H-type basic wiring 17 from the clock input terminal 7. The tree-like clock wiring to each flip-flop is realized.

必要となるフリップフロップの数が増えても、H型基本配線17とI型基本配線18を増やし、H型基本配線17及びI型基本配線18の接続を繰り返すことにより、クロック入力端子7から各H型基本配線17に接続される各フリップフロップまでのツリー状のクロック配線の接続を実現することができる。   Even if the number of necessary flip-flops increases, the H-type basic wiring 17 and the I-type basic wiring 18 are increased, and the connection between the H-type basic wiring 17 and the I-type basic wiring 18 is repeated, so that A tree-like clock wiring connection to each flip-flop connected to the H-type basic wiring 17 can be realized.

また、従来の半導体装置は、H型基本配線17及びI型基本配線18それぞれを構成する配線の長さを一定にし、かつ、H型基本配線17及びI型基本配線18の接続箇所を基本配線の中点とすることで、クロック入力端子から各フリップフロップまでのクロック配線の長さを一定にすることを特徴としている。このようにすることで、クロック入力端子から各フリップフロップまでのクロック配線に寄生する抵抗値が一定となり、各フリップフロップに入力されるクロック信号に各フリップフロップ間でクロック到達時間差が発生しないようにしてきた。   In the conventional semiconductor device, the lengths of the wirings constituting the H-type basic wiring 17 and the I-type basic wiring 18 are made constant, and the connection locations of the H-type basic wiring 17 and the I-type basic wiring 18 are defined as the basic wiring. It is characterized by making the length of the clock wiring from the clock input terminal to each flip-flop constant. By doing so, the resistance value parasitic to the clock wiring from the clock input terminal to each flip-flop becomes constant, and the clock arrival time difference between the flip-flops does not occur in the clock signal input to each flip-flop. I have done it.

特開平7−86416JP-A-7-86416

しかしながら、従来の方法では、クロック配線が通常信号線に隣接して配置されるために、クロック配線の配置箇所によってクロック配線に寄生する容量が異なってしまい、各フリップフロップ間でクロック到達時間差が発生してしまうという問題がある。   However, in the conventional method, since the clock wiring is arranged adjacent to the normal signal line, the capacitance parasitic to the clock wiring differs depending on the arrangement position of the clock wiring, and a clock arrival time difference occurs between each flip-flop. There is a problem of end up.

また、回路規模の増大に伴って、H型基本配線17、I型基本配線18の数が増えると、クロック配線の引き回しが多くなる。これは、配線混雑の原因になり、半導体チップ上にセル、フリップフロップ、及び通常信号線を効率的に配置することができない。   Further, when the number of H-type basic wirings 17 and I-type basic wirings 18 increases as the circuit scale increases, the number of clock wirings increases. This causes wiring congestion, and cells, flip-flops, and normal signal lines cannot be efficiently arranged on the semiconductor chip.

また、クロック信号を供給すべきフリップフロップの数が多くなり、H型基本配線17、I型基本配線18の数が多くなると、クロック配線に寄生する抵抗値、容量が増大し、同時に、抵抗値の増大に伴ってクロック信号を供給するために必要となる駆動バッファ10の数を増やさなければならない。抵抗値、容量が大きくなることによって、同時に、クロック信号が通過する駆動バッファの数が増えることによって、クロック信号の遅延が大きくなるため、ツリー状のクロック配線には、クロック信号を供給すべきフリップフロップの数が多くなると、クロック入力端子からフリップフロップまでのクロック到達時間が大きくなるという問題があった。   Further, when the number of flip-flops to which a clock signal is to be supplied increases and the number of H-type basic wirings 17 and I-type basic wirings 18 increases, the resistance value and the capacitance parasitic on the clock wiring increase. As the number of drive buffers increases, the number of drive buffers 10 required to supply a clock signal must be increased. As the resistance value and capacity increase, at the same time, the number of drive buffers through which the clock signal passes increases, so that the delay of the clock signal increases. Therefore, the flip-flop to which the clock signal should be supplied to the tree-like clock wiring When the number of the clocks increases, there is a problem that the clock arrival time from the clock input terminal to the flip-flop increases.

クロック到達時間が大きいと、半導体装置の動作特性にばらつきが生じ易くなり、所望のタイミングで半導体装置が動作しなくなる可能性がある。従来の半導体装置におけるツリー状のクロック配線は、チップサイズの増大に伴ってクロック到達時間が大きくなり、その結果、半導体装置の不具合を引き起こし易い構造であった。   When the clock arrival time is long, the operation characteristics of the semiconductor device are likely to vary, and the semiconductor device may not operate at a desired timing. The tree-like clock wiring in the conventional semiconductor device has a structure in which the clock arrival time increases as the chip size increases, and as a result, the semiconductor device is likely to malfunction.

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、各フリップフロップ間のクロック到達時間差を抑えることができる半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a semiconductor device that can suppress a clock arrival time difference between flip-flops.

また、本発明は、クロック配線が複雑になることなく、半導体チップ上にフリップフロップ、その他のセル、及び通常信号線を効率的に配置することができる半導体装置を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of efficiently arranging flip-flops, other cells, and normal signal lines on a semiconductor chip without complicating clock wiring.

また、本発明は、フリップフロップに入力されるクロック信号のクロック到達時間を短縮することができる半導体装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a semiconductor device that can shorten the clock arrival time of a clock signal input to a flip-flop.

本発明の半導体装置は、半導体チップ上に配置されたセルにクロック信号を供給するクロック配線と、前記クロック配線の両側に配置された、前記セルに電源電圧を供給する電源配線と、を備える。   The semiconductor device of the present invention includes a clock wiring for supplying a clock signal to a cell disposed on a semiconductor chip, and a power wiring for supplying a power supply voltage to the cell, disposed on both sides of the clock wiring.

この構成によれば、両側の電源配線が、隣接する通常信号線による容量の変動からクロック配線を保護するため、各フリップフロップにおけるクロック到達時間差を抑制することができる。   According to this configuration, the power supply wirings on both sides protect the clock wiring from capacitance fluctuations caused by the adjacent normal signal lines, so that the clock arrival time difference in each flip-flop can be suppressed.

また、本発明の半導体装置は、前記クロック配線と前記電源配線によって構成される積層構造の配線層を備える。   In addition, the semiconductor device of the present invention includes a wiring layer having a laminated structure including the clock wiring and the power supply wiring.

この構成によれば、クロック配線及び電源配線の配置によって制約を受けることなしに、半導体チップ上にセルや通常信号線を効率的に配置することができる。   According to this configuration, cells and normal signal lines can be efficiently arranged on the semiconductor chip without being restricted by the arrangement of the clock wiring and the power supply wiring.

また、本発明の半導体装置は、対向する前記配線層のそれぞれに配置されたクロック配線が、任意の交差位置で接続される。   In the semiconductor device of the present invention, clock wirings arranged in each of the opposing wiring layers are connected at an arbitrary crossing position.

この構成によれば、クロック入力端子からフリップフロップまでの距離を短縮して抵抗値を減少することで、クロック入力端子からフリップフロップまでクロック信号が到達するまでのクロック到達時間を短縮することができる。   According to this configuration, by shortening the distance from the clock input terminal to the flip-flop and reducing the resistance value, it is possible to shorten the clock arrival time until the clock signal arrives from the clock input terminal to the flip-flop. .

また、本発明の半導体装置は、前記配線層は、複数のブロックに分割される。   In the semiconductor device of the present invention, the wiring layer is divided into a plurality of blocks.

この構成によれば、半導体チップ上の複数のブロックを構成するセルに、それぞれ異なるタイミングでクロック信号を入力することができる。   According to this configuration, clock signals can be input to the cells constituting the plurality of blocks on the semiconductor chip at different timings.

また、本発明の半導体装置は、各ブロックに接続されたゲートを備える。   In addition, the semiconductor device of the present invention includes a gate connected to each block.

この構成によれば、ゲートがクロック信号を出力するタイミングを制御することによって、半導体チップ上の複数のブロックを構成するセルに、それぞれ異なるタイミングでクロック信号を入力することができる。   According to this configuration, by controlling the timing at which the gate outputs the clock signal, the clock signal can be input to the cells constituting the plurality of blocks on the semiconductor chip at different timings.

本発明の半導体装置は、隣接する通常信号線の影響による各フリップフロップ間のクロック到達時間差を抑えることができる。   The semiconductor device of the present invention can suppress a clock arrival time difference between flip-flops due to the influence of adjacent normal signal lines.

また、本発明の半導体装置は、半導体チップ上にセルや通常信号線を効率的に配置することができる。   In addition, the semiconductor device of the present invention can efficiently arrange cells and normal signal lines on a semiconductor chip.

また、本発明の半導体装置は、フリップフロップに入力されるクロック信号のクロック到達時間を短縮することで、半導体装置に生じる不具合を抑えることができる。   In addition, the semiconductor device of the present invention can suppress problems caused in the semiconductor device by reducing the clock arrival time of the clock signal input to the flip-flop.

以下、本発明に係る第1の実施の形態について説明する。
図1は、本発明に係る第1の実施の形態のクロック配線の構造図である。図1において、1は偶数層電源配線VSS、2は偶数層電源配線VDD、3は偶数層クロック配線、4は奇数層電源配線VSS、5は奇数層電源配線VDD、6は奇数層クロック配線であり、半導体チップ上に配置されたセルに電源電圧またはクロック信号を供給する。また、偶数層及び奇数層は、偶数層、奇数層に配置されるそれぞれの配線の方向を90度異なるよう配置されており、それぞれの層の配線を交差させたメッシュ形状を構成するように積層されている。また、クロック配線及び電源配線によって構成される偶数層及び奇数層を積層した層を上位層とし、フリップフロップ、その他のセル、及び通常信号線によって構成される層を下位層とする。
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a structural diagram of a clock wiring according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an even layer power wiring VSS, 2 is an even layer power wiring VDD, 3 is an even layer clock wiring, 4 is an odd layer power wiring VSS, 5 is an odd layer power wiring VDD, and 6 is an odd layer clock wiring. A power supply voltage or a clock signal is supplied to cells arranged on the semiconductor chip. The even layer and the odd layer are arranged so that the directions of the wirings arranged in the even layer and the odd layer are 90 degrees different from each other, and are laminated so as to form a mesh shape in which the wirings of the respective layers intersect. Has been. In addition, a layer in which an even layer and an odd layer composed of clock wiring and power supply wiring are stacked is an upper layer, and a layer composed of flip-flops, other cells, and normal signal lines is a lower layer.

偶数層電源配線VSS1及び偶数層電源配線VDD2は、偶数層クロック配線3の両側に偶数層クロック配線3を挟むように配置される。また、奇数層電源配線VSS4、奇数層電源配線VDD5は、奇数層クロック配線6の両側に奇数層クロック配線6を挟むように配置される。これによりクロック配線3、6は、電源配線VSS1、4及び電源配線VDD2、5が隣接する通常信号線によるクロック配線3、6の容量増加を防ぐため、クロック配線の配置箇所に依らず、クロック配線の容量を一定にすることができ、各フリップフロップ間のクロック到達時間差を抑えることが可能となる。   The even layer power line VSS1 and the even layer power line VDD2 are arranged on both sides of the even layer clock line 3 so as to sandwich the even layer clock line 3 therebetween. Further, the odd layer power wiring VSS4 and the odd layer power wiring VDD5 are arranged so as to sandwich the odd layer clock wiring 6 on both sides of the odd layer clock wiring 6. As a result, the clock wirings 3 and 6 prevent the increase in the capacity of the clock wirings 3 and 6 due to the normal signal lines adjacent to the power supply wirings VSS1 and 4 and the power supply wirings VDD2 and 5, so Therefore, the difference in clock arrival time between the flip-flops can be suppressed.

図2は、図1のクロック配線の構造図拡大図における破線で囲まれた領域Aの拡大図である。図2において、11は交差する偶数層電源配線VSS1と奇数層電源配線VSS4との接続箇所、12は交差する偶数層電源配線VDD2と奇数層電源配線VDD5との接続箇所、13は交差する偶数層クロック配線3と奇数層クロック配線6との接続箇所である。   FIG. 2 is an enlarged view of a region A surrounded by a broken line in the enlarged view of the structure of the clock wiring in FIG. In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a connection portion between the even-numbered power supply wiring VSS1 and odd-numbered power supply wiring VSS4, 12 denotes a connection location between the even-numbered power supply wiring VDD2 and odd-numbered power supply wiring VDD5, and 13 denotes an even-numbered layer crossing. This is a connection point between the clock wiring 3 and the odd-numbered clock wiring 6.

上記のように、偶数層及び奇数層のクロック配線3、6、電源配線VSS1、4及びVDD2、5が、それぞれの交差する箇所で接続されることにより、偶数層−奇数層間でクロック信号及び電源電圧を共有することができる。このメッシュ形状に積層されたクロック配線は、ツリー状に配置されたクロック配線と比較すると、クロック入力端子からフリップフロップまでの配線経路の距離が短くなるため、クロック配線に寄生する抵抗値を非常に小さくすることができる。このため、抵抗値の増大によるクロック到達時間の増加を最小にすることができ、同時に、抵抗値を最小に抑えることで、必要となる駆動バッファ10の数を減らすことができるため、クロック到達時間の増大を抑えることができる。   As described above, the clock wirings 3 and 6 and the power supply wirings VSS1 and 4 and VDD2 and 5 of the even-numbered layer and odd-numbered layer are connected at the intersecting points, so that the clock signal and power The voltage can be shared. Compared to the clock wiring arranged in a tree shape, the clock wiring stacked in this mesh shape has a shorter wiring path distance from the clock input terminal to the flip-flop. Can be small. Therefore, an increase in clock arrival time due to an increase in resistance value can be minimized, and at the same time, the number of drive buffers 10 required can be reduced by minimizing the resistance value. Can be suppressed.

図3は、本発明に係る第1の実施の形態のクロック配線の構造図である。図3において、図3において、14はフリップフロップである。   FIG. 3 is a structural diagram of the clock wiring of the first embodiment according to the present invention. In FIG. 3, reference numeral 14 in FIG. 3 denotes a flip-flop.

図3のように、半導体チップ上の全面にメッシュ形状のクロック配線3、6が配置されるため、半導体チップ上に配置されるフリップフロップ14とクロック配線3、6の接続は、フリップフロップ14の配置箇所とクロック配線3、6の距離が最も近いところに配線を配置することができる。下位層では、フリップフロップ14とクロック配線3、6を接続する配線領域が混雑することなく最小限に抑えられるため、クロック配線の配置によって制約を受けることなしに、半導体チップ上にセルや通常信号線を効率的に配置することができる。   As shown in FIG. 3, since the mesh-shaped clock wirings 3 and 6 are disposed on the entire surface of the semiconductor chip, the flip-flop 14 disposed on the semiconductor chip and the clock wirings 3 and 6 are connected to each other by the flip-flop 14. Wirings can be arranged where the distance between the arrangement location and the clock wirings 3 and 6 is the shortest. In the lower layer, the wiring region connecting the flip-flop 14 and the clock wirings 3 and 6 can be minimized without being congested. Therefore, cells and normal signals are placed on the semiconductor chip without being restricted by the arrangement of the clock wiring. Lines can be arranged efficiently.

本発明に係る第1の実施の形態によれば、クロック配線の配置箇所に依らずクロック配線に寄生する容量を一定にすることで、各フリップフロップ間のクロック到達時間差を抑えることができる。また、クロック配線に寄生する抵抗値を最小に抑えることで、クロック到達時間の増大を最小に抑えることができる。また、クロック配線及び電源配線の配置によって制約を受けることなしに、半導体チップ上にセルや通常信号線を効率的に配置することができる。   According to the first embodiment of the present invention, the clock arrival time difference between the flip-flops can be suppressed by making the capacitance parasitic to the clock wiring constant regardless of the arrangement position of the clock wiring. In addition, by suppressing the resistance value parasitic on the clock wiring to a minimum, an increase in clock arrival time can be suppressed to a minimum. In addition, cells and normal signal lines can be efficiently arranged on the semiconductor chip without being restricted by the arrangement of the clock wiring and the power supply wiring.

本発明に係る第1の実施の形態では、偶数層の配線1、2、3が図1の奥行き方向へ、奇数層の配線4、5、6が左右方向へ、それぞれ配置されたクロック配線の構造について説明したが、図4の本発明に係る第1の実施の形態のクロック配線の構造図に示すように、偶数層の配線1、2、3を左右方向へ、奇数層の配線4、5、6を奥行き方向へ、それぞれ配置されたクロック配線の構造であっても、同様の効果を得ることが可能である。   In the first embodiment according to the present invention, even-numbered wiring lines 1, 2, and 3 are arranged in the depth direction of FIG. 1, and odd-numbered wiring lines 4, 5, and 6 are arranged in the left-right direction. Although the structure has been described, as shown in the structure diagram of the clock wiring of the first embodiment according to the present invention in FIG. The same effect can be obtained even if the clock wiring structures are arranged in the depth direction, respectively.

また、本発明に係る第1の実施の形態では、偶数層及び奇数層は、偶数層、奇数層に配置されるそれぞれの配線の方向が90度異なったメッシュ形状を構成するように積層されているが、90度に限らず、クロック到達時間の増大を抑える様々なメッシュ形状を構成するように積層されることも可能である。   Further, in the first embodiment according to the present invention, the even layer and the odd layer are laminated so as to form a mesh shape in which the directions of the wirings arranged in the even layer and the odd layer are different by 90 degrees. However, the layer is not limited to 90 degrees, and can be stacked to form various mesh shapes that suppress an increase in clock arrival time.

また、本発明に係る第1の実施の形態では、図5の本発明に係る第1の実施の形態のクロック配線の構造図に示すように、メッシュ形状に配置したクロック配線3、6が大規模になり、駆動バッファ10の駆動能力が負荷に対して不十分の場合、並列に駆動バッファ10を追加することにより、駆動能力を増強し対応することができる。   Further, in the first embodiment according to the present invention, as shown in the structural diagram of the clock wiring of the first embodiment according to the present invention in FIG. When the drive capacity of the drive buffer 10 is insufficient with respect to the load due to the scale, the drive capacity can be increased and dealt with by adding the drive buffer 10 in parallel.

図6は、本発明に係る第2の実施の形態のクロック配線が半導体装置内部で複数に分岐した場合の、クロック配線を示す構造図である。図6において、7はクロック入力端子、15は機能別セル配置ブロックである。図6では、クロック配線の構造を捉え易くするため、クロック配線3、6のみを図示し、電源配線VSS1、4及び電源配線VDD2、5を図示していない。電源配線VSS1、4及び電源配線VDD2、5は、第1の実施の形態で説明したように、クロック配線3、6の両側に配置されれば良い。   FIG. 6 is a structural diagram showing the clock wiring when the clock wiring of the second embodiment according to the present invention branches into a plurality of parts inside the semiconductor device. In FIG. 6, 7 is a clock input terminal, and 15 is a cell arrangement block by function. In FIG. 6, only the clock wirings 3 and 6 are illustrated to facilitate understanding of the structure of the clock wiring, and the power supply wirings VSS1 and 4 and the power supply wirings VDD2 and 5 are not illustrated. The power supply lines VSS1, 4 and the power supply lines VDD2, 5 may be disposed on both sides of the clock lines 3, 6 as described in the first embodiment.

メッシュ形状のクロック配線は、第1の実施の形態で説明したように、半導体チップ上のセルに入力されるクロック信号のクロック到達時間差を最小にすることができる構造であるが、特定のブロックによっては、他のブロックよりもクロック到達時間差をもたせてクロック信号を入力されなければならない場合がある。第2の実施の形態では、このような場合に、全てのセルに同じタイミングでクロック信号を入力することに適したメッシュ形状のクロック配線であっても、特定のブロックに異なるタイミングでクロック信号を入力することができるクロック配線について説明する。   As described in the first embodiment, the mesh-shaped clock wiring has a structure that can minimize a clock arrival time difference between clock signals input to cells on a semiconductor chip. In some cases, the clock signal must be input with a clock arrival time difference from other blocks. In the second embodiment, in such a case, even if the mesh-shaped clock wiring is suitable for inputting the clock signal to all cells at the same timing, the clock signal is sent to a specific block at different timings. The clock wiring that can be input will be described.

ここで、図6に示すように、偶数層クロック配線3及び奇数層のクロック配線6を機能別セル配置ブロック15の端面で分割し、クロック到達時間差をもたせる必要の有る特定の機能別セル配置ブロック15にのみ、クロック入力端子に接続されたクロック配線から分岐したツリー状のクロック配線を接続する。   Here, as shown in FIG. 6, the even-numbered clock wiring 3 and the odd-numbered clock wiring 6 are divided at the end face of the function-specific cell arrangement block 15 to provide a specific function-specific cell arrangement block that needs to have a clock arrival time difference. Only the tree-like clock wiring branched from the clock wiring connected to the clock input terminal is connected to 15.

このように、クロック到達時間差が大きくなるという欠点を有する従来のツリー状のクロック配線を利用することで、全てのセルに同じタイミングでクロック信号を入力することに適したメッシュ形状のクロック配線3、6であっても、機能別セル配置ブロック15に入力されるクロック信号のタイミングを意図的に変えることができる。   As described above, by using the conventional tree-shaped clock wiring having the disadvantage that the clock arrival time difference becomes large, the mesh-shaped clock wiring 3 suitable for inputting the clock signal to all the cells at the same timing, Even if the timing is 6, the timing of the clock signal input to the function-specific cell arrangement block 15 can be changed intentionally.

本発明に係る第2の実施の形態では、クロック入力端子に接続された偶数層クロック配線、奇数層クロック配線を機能別セル配置ブロックの端面で分割し、所望の分岐を実施したクロック配線を機能別セル配置ブロックに接続することで、メッシュ形状とツリー状を組み合わせたクロック配線を実現している。これにより、他の機能別セル配置ブロックとは異なるタイミングのクロック信号を機能別セル配置ブロックに入力することができる。   In the second embodiment according to the present invention, the even-numbered clock wiring and odd-numbered clock wiring connected to the clock input terminal are divided at the end face of the cell placement block by function, and the clock wiring on which a desired branch is performed is functioned. By connecting to another cell arrangement block, clock wiring combining a mesh shape and a tree shape is realized. As a result, a clock signal having a timing different from that of other function-specific cell arrangement blocks can be input to the function-specific cell arrangement block.

本発明に係る第2の実施の形態では、クロック入力端子に接続されたクロック配線からの分岐について述べたが、これに限らず、例えば、1つの機能別セル配置ブロックのクロック配線から別の機能別セル配置ブロックのクロック配線に分岐をすることもできる。   In the second embodiment according to the present invention, the branch from the clock wiring connected to the clock input terminal has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the clock wiring of one function-specific cell arrangement block has another function. It is also possible to branch to the clock wiring of another cell arrangement block.

図7は、本発明に係る第3の実施の形態の複数のクロック入力端子が存在する場合の、クロック配線を示す構造図である。図7において、8は第2のクロック入力端子、9は第3のクロック入力端子である。図7では、クロック配線の構造を捉え易くするため、クロック配線3、6のみを図示し、電源配線VSS1、4及び電源配線VDD2、5を図示していない。電源配線VSS1、4及び電源配線VDD2、5は、第1の実施の形態で説明したように、クロック配線3、6の両側に配置されれば良い。   FIG. 7 is a structural diagram showing clock wiring when there are a plurality of clock input terminals according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 7, 8 is a second clock input terminal, and 9 is a third clock input terminal. In FIG. 7, only the clock wirings 3 and 6 are illustrated in order to facilitate understanding of the structure of the clock wiring, and the power supply wirings VSS1 and 4 and the power supply wirings VDD2 and 5 are not illustrated. The power supply lines VSS1, 4 and the power supply lines VDD2, 5 may be disposed on both sides of the clock lines 3, 6 as described in the first embodiment.

クロック入力端子7からのクロック信号とは異なるタイミングのクロック信号を機能別セル配置ブロック15に入力する必要がある場合、偶数層クロック配線3及び奇数層のクロック配線6を機能別セル配置ブロック15の端面で分割し、第2のクロック入力端子8からのクロック配線を機能別セル配置ブロック15に接続することで、他の機能別セル配置ブロックに入力されるクロック信号とは異なるタイミングのクロック信号を、クロック入力端子8から機能別セル配置ブロック15に入力する。   When it is necessary to input a clock signal having a timing different from the clock signal from the clock input terminal 7 to the function-specific cell arrangement block 15, the even-numbered clock wiring 3 and the odd-numbered clock wiring 6 are connected to the function-specific cell arrangement block 15. By dividing at the end face and connecting the clock wiring from the second clock input terminal 8 to the cell placement block 15 by function, a clock signal having a timing different from that of the clock signal input to the other cell placement block by function is obtained. Then, the data is input from the clock input terminal 8 to the cell placement block 15 by function.

本発明に係る第3の実施の形態では、全てのセルに同じタイミングでクロック信号を入力することに適したメッシュ形状のクロック配線であっても、特定のブロックに異なるタイミングでクロック信号を入力するために、偶数層クロック配線及び奇数層のクロック配線を機能別セル配置ブロックの端面で分割し、複数のクロック入力端子の中から1つのクロック配線を機能別セル配置ブロックに接続した。これにより、他の機能別セル配置ブロックとは異なるタイミングのクロック信号を機能別セル配置ブロックに入力することが可能となる。   In the third embodiment according to the present invention, a clock signal is input to a specific block at a different timing even if the clock wiring has a mesh shape suitable for inputting the clock signal to all cells at the same timing. Therefore, the even-numbered clock wiring and the odd-numbered clock wiring are divided at the end face of the function-specific cell arrangement block, and one clock wiring from a plurality of clock input terminals is connected to the function-specific cell arrangement block. As a result, it is possible to input a clock signal having a timing different from that of the other function-specific cell arrangement block to the function-specific cell arrangement block.

同様に、第3のクロック入力端子9から他の機能別セル配置ブロックへクロック信号を入力することや、第2の実施の形態のように、クロック入力端子7に接続したクロック配線を分岐して機能別セル配置ブロックへクロック信号を入力することも可能である。   Similarly, a clock signal is input from the third clock input terminal 9 to another function-specific cell arrangement block, or the clock wiring connected to the clock input terminal 7 is branched as in the second embodiment. It is also possible to input a clock signal to the function-specific cell arrangement block.

図8は、本発明に係る第4の実施の形態のクロック配線が半導体装置内部で複数に分岐し、一部のクロック配線にゲートを挿入した場合の、クロック配線を示す構造図である。図8において、16は入力したクロック信号を任意のタイミングで出力するゲート、10は駆動用バッファである。図8では、クロック配線の構造を捉え易くするため、クロック配線3、6のみを図示し、電源配線VSS1、4及び電源配線VDD2、5を図示していない。電源配線VSS1、4及び電源配線VDD2、5は、第1の実施の形態で説明したように、クロック配線3、6の両側に配置されれば良い。   FIG. 8 is a structural diagram showing the clock wiring when the clock wiring of the fourth embodiment according to the present invention branches into a plurality of parts inside the semiconductor device and a gate is inserted into a part of the clock wiring. In FIG. 8, 16 is a gate for outputting an input clock signal at an arbitrary timing, and 10 is a drive buffer. In FIG. 8, only the clock wirings 3 and 6 are illustrated in order to make it easy to grasp the structure of the clock wiring, and the power supply wirings VSS1 and 4 and the power supply wirings VDD2 and 5 are not illustrated. The power supply lines VSS1, 4 and the power supply lines VDD2, 5 may be disposed on both sides of the clock lines 3, 6 as described in the first embodiment.

機能別セル配置ブロック15が、他の機能別セル配置ブロックとは異なるクロック信号の入力タイミングを必要としている場合、偶数層クロック配線3及び奇数層のクロック配線6を機能別セル配置ブロック15の端面で分割し、半導体チップ上に配置した駆動バッファ10及びゲート16を介してクロック配線3、6に接続することで、ゲート16が出力したクロック信号を機能別セル配置ブロック15へ入力する。   When the function-specific cell arrangement block 15 requires different clock signal input timings from other function-specific cell arrangement blocks, the even-numbered clock wiring 3 and the odd-numbered clock wiring 6 are connected to the end faces of the function-specific cell arrangement block 15. The clock signal output from the gate 16 is input to the function-specific cell arrangement block 15 by being connected to the clock wirings 3 and 6 via the drive buffer 10 and the gate 16 arranged on the semiconductor chip.

本発明に係る第4の実施の形態では、全てのセルに同じタイミングでクロック信号を入力することに適したメッシュ形状のクロック配線であっても、特定のブロックに異なるタイミングでクロック信号を入力するために、偶数層クロック配線及び奇数層のクロック配線を機能別セル配置ブロックの端面で分割し、半導体チップ上に配置した駆動バッファ及びゲートを介してクロック配線に接続した。これにより、ゲートがクロック信号を出力するタイミングを制御することによって、他の機能別セル配置ブロックとは異なるタイミングでクロック信号を機能別セル配置ブロックに入力することが可能となる。   In the fourth embodiment of the present invention, a clock signal is input to a specific block at different timings even if the clock wiring has a mesh shape suitable for inputting the clock signal to all cells at the same timing. For this purpose, the even-numbered clock wiring and the odd-numbered clock wiring are divided at the end faces of the cell-by-function block, and connected to the clock wiring via the drive buffer and gate arranged on the semiconductor chip. Thus, by controlling the timing at which the gate outputs the clock signal, it becomes possible to input the clock signal to the function-specific cell arrangement block at a different timing from other function-specific cell arrangement blocks.

本発明に係る第4の実施の形態は、偶数層クロック配線3及び奇数層のクロック配線6を機能別セル配置ブロック15の端面で分割するように説明したが、クロック配線が図8のように3層以上で構成されている場合、最上位層のクロック配線を分割せずに残し、最上位層以外の層のクロック配線を分割し、さらに、最上位層のクロック配線とその下の層のクロック配線との接続箇所13(図2参照)を削除することによっても、同様に、ゲート16が出力したクロック信号を機能別セル配置ブロック15に入力することができる。   In the fourth embodiment according to the present invention, the even-numbered clock wiring 3 and the odd-numbered clock wiring 6 have been described as being divided by the end face of the function-specific cell arrangement block 15, but the clock wiring is as shown in FIG. In the case of three or more layers, the clock wiring of the uppermost layer is left undivided, the clock wiring of layers other than the uppermost layer is divided, and the clock wiring of the uppermost layer and the layers below it are further divided. Similarly, the clock signal output from the gate 16 can be input to the functional cell placement block 15 by deleting the connection portion 13 (see FIG. 2) with the clock wiring.

このように最上位層のクロック配線を分割せずに残すことにより、ゲートを挿入することによって機能別セル配置ブロックに接続されるクロック配線の抵抗値が増加しても、他の機能別セル配置ブロックに接続されるクロック配線の抵抗値は抑えることができる。   Even if the resistance value of the clock wiring connected to the functional cell placement block increases by inserting the gate by leaving the clock wiring of the uppermost layer without being divided in this way, other cell placement by function is possible. The resistance value of the clock wiring connected to the block can be suppressed.

本発明の半導体装置は、隣接する通常信号線の影響による各フリップフロップ間のクロック到達時間差を抑えることができる。   The semiconductor device of the present invention can suppress a clock arrival time difference between flip-flops due to the influence of adjacent normal signal lines.

また、本発明の半導体装置は、クロック配線が複雑にならないため、クロック配線及び電源配線の配置によって制約を受けることなしに、半導体チップ上にセルや通常信号線を効率的に配置することができる。   In the semiconductor device of the present invention, since the clock wiring is not complicated, cells and normal signal lines can be efficiently arranged on the semiconductor chip without being restricted by the arrangement of the clock wiring and the power supply wiring. .

また、本発明の半導体装置は、フリップフロップに入力されるクロック信号のクロック到達時間を短縮することで、半導体装置の不具合を防止することができる。   In addition, the semiconductor device of the present invention can prevent a malfunction of the semiconductor device by shortening the clock arrival time of the clock signal input to the flip-flop.

また、本発明の半導体装置は、全てのセルに同じタイミングでクロック信号を入力することに適したメッシュ形状のクロック配線であっても、特定のブロックに異なるタイミングでクロック信号を入力することができる。   Further, the semiconductor device of the present invention can input a clock signal to a specific block at different timings even if the clock wiring has a mesh shape suitable for inputting the clock signal to all cells at the same timing. .

このため、半導体装置の信頼性の向上、および半導体装置における配線の混雑防止に大きな効果をもたらす。   For this reason, a great effect is brought about in improving the reliability of the semiconductor device and preventing wiring congestion in the semiconductor device.

本発明に係る第1の実施の形態のクロック配線の構造図Structure of clock wiring of the first embodiment according to the present invention 図1のクロック配線の構造図拡大図における破線で囲まれた領域Aの拡大図Enlarged view of region A surrounded by a broken line in the enlarged view of the structure of the clock wiring in FIG. 本発明に係る第1の実施の形態のクロック配線の構造図Structure of clock wiring of the first embodiment according to the present invention 本発明に係る第1の実施の形態のクロック配線の構造図Structure of clock wiring of the first embodiment according to the present invention 本発明に係る第1の実施の形態のクロック配線の構造図Structure of clock wiring of the first embodiment according to the present invention 本発明に係る第2の実施の形態のクロック配線が半導体装置内部で複数に分岐した場合の、クロック配線を示す構造図FIG. 6 is a structural diagram showing clock wiring when the clock wiring of the second embodiment according to the present invention branches into a plurality of parts inside the semiconductor device; 本発明に係る第3の実施の形態の複数のクロック入力端子が存在する場合の、クロック配線を示す構造図Structural diagram showing clock wiring when there are a plurality of clock input terminals according to the third embodiment of the present invention 本発明に係る第4の実施の形態のクロック配線が半導体装置内部で複数に分岐し、一部のクロック配線にゲートを挿入した場合の、クロック配線を示す構造図FIG. 6 is a structural diagram showing a clock wiring when the clock wiring of the fourth embodiment according to the present invention branches into a plurality of portions inside the semiconductor device and a gate is inserted into a part of the clock wiring. 従来のクロック配線の構造図Structure of conventional clock wiring 従来のクロック配線の構造図 H型基本配線 (Bの拡大図)Structure of conventional clock wiring H-type basic wiring (enlarged view of B) 従来のクロック配線の構造図 I型基本配線 (Cの拡大図)Structure diagram of conventional clock wiring I type basic wiring (enlarged view of C)

符号の説明Explanation of symbols

1 偶数層電源配線VSS
2 偶数層電源配線VDD
3 偶数層クロック配線
4 奇数層電源配線VSS
5 奇数層電源配線VDD
6 奇数層クロック配線
7 第1のクロック入力端子
8 第2のクロック入力端子
9 第3のクロック入力端子
10 駆動用バッファ
11 偶数層電源配線VSS1と奇数層電源配線VSS4接続箇所
12 偶数層電源配線VDD2と奇数層電源配線VDD5との接続箇所
13 偶数層クロック配線3と奇数層クロック配線6との接続箇所
14 フリップフロップ
15 機能別セル配置ブロック
16 クロック信号に挿入されたゲート
17 H型基本配線
18 I型基本配線
19 ツリー状配線
1 Even layer power supply wiring VSS
2 Even layer power supply wiring VDD
3 Even layer clock wiring 4 Odd layer power wiring VSS
5 Odd layer power supply wiring VDD
6 Odd layer clock wiring 7 First clock input terminal 8 Second clock input terminal 9 Third clock input terminal 10 Driving buffer 11 Even layer power supply line VSS 1 and odd layer power supply line VSS 4 connection point 12 Even layer power supply line VDD 2 And the odd-numbered power line VDD5 connection point 13 The even-numbered clock line 3 and odd-numbered clock line 6 connection point 14 Flip-flop 15 Cell placement block 16 by function Gate 17 inserted into the clock signal H-type basic wiring 18 I Type basic wiring 19 Tree-shaped wiring

Claims (5)

半導体チップ上に配置されたセルにクロック信号を供給するクロック配線と、
前記クロック配線の両側に配置された、前記セルに電源電圧を供給する電源配線と、
を備える半導体装置。
A clock wiring for supplying a clock signal to cells arranged on the semiconductor chip;
A power supply wiring disposed on both sides of the clock wiring for supplying a power supply voltage to the cell;
A semiconductor device comprising:
前記クロック配線と前記電源配線によって構成される積層構造の配線層を備える請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising a wiring layer having a laminated structure including the clock wiring and the power supply wiring. 対向する前記配線層のそれぞれに配置されたクロック配線は、任意の交差位置で接続される請求項2記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein clock wirings arranged in each of the opposing wiring layers are connected at an arbitrary intersection position. 前記配線層は、複数のブロックに分割される請求項3記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 3, wherein the wiring layer is divided into a plurality of blocks. 各ブロックに接続されたゲートを備える請求項4記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, further comprising a gate connected to each block.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009054760A (en) * 2007-08-27 2009-03-12 Nec Electronics Corp Semiconductor device, wiring designing method, wiring designing apparatus, and program
JP2009521811A (en) * 2005-12-29 2009-06-04 モスエイド テクノロジーズ インコーポレイテッド ASIC design using clock and power grid standard cells
US9966936B2 (en) 2015-09-10 2018-05-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor integrated circuits
WO2023105905A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-15 キヤノン株式会社 Semiconductor device, photoelectric conversion device, photoelectric conversion system, and mobile body

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009521811A (en) * 2005-12-29 2009-06-04 モスエイド テクノロジーズ インコーポレイテッド ASIC design using clock and power grid standard cells
JP2009054760A (en) * 2007-08-27 2009-03-12 Nec Electronics Corp Semiconductor device, wiring designing method, wiring designing apparatus, and program
US9966936B2 (en) 2015-09-10 2018-05-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor integrated circuits
WO2023105905A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-15 キヤノン株式会社 Semiconductor device, photoelectric conversion device, photoelectric conversion system, and mobile body

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