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JP2006059894A - Semiconductor integrated circuit layout method and layout program - Google Patents

Semiconductor integrated circuit layout method and layout program Download PDF

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JP2006059894A
JP2006059894A JP2004238039A JP2004238039A JP2006059894A JP 2006059894 A JP2006059894 A JP 2006059894A JP 2004238039 A JP2004238039 A JP 2004238039A JP 2004238039 A JP2004238039 A JP 2004238039A JP 2006059894 A JP2006059894 A JP 2006059894A
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cell
delay time
power supply
voltage drop
supply voltage
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Shigenori Ichinose
茂則 一ノ瀬
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lay-out method and a lay-out program of a semiconductor integrated circuit, with which a situation where lay-out work becomes difficult since a region of signal wiring becomes narrow and a situation where manufacture cost and term of work increase due to addition of a wiring layer are avoided, an increase of a design period due to re-execution of lay-out is suppressed to a minimum, and a delay increase due to power voltage drop can be dissolved. <P>SOLUTION: A cell whose delay time becomes longer than permitted delay time due to power voltage drop by resistance of power wiring, namely, a cell whose speed becomes insufficient is automatically exchanged for a cell which is constituted of a transistor with low threshold and has the same function and the same size. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体集積回路のレイアウト方法及びレイアウト・プログラムに関する。具体的には、電源配線の抵抗による電源電圧降下(IR-Drop)による遅延増大を解消する技術を含む半導体集積回路のレイアウト方法及びレイアウト・プログラムに関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit layout method and a layout program. Specifically, the present invention relates to a layout method and a layout program for a semiconductor integrated circuit including a technique for eliminating a delay increase caused by a power supply voltage drop (IR-Drop) due to a resistance of a power supply wiring.

図6は半導体集積回路チップにおける電源配線の抵抗による電源電圧降下の様子の一例を概略的に示す平面図である。図6中、1は半導体集積回路チップ、2はセル配置・配線面、3〜6は電源配線層面の中の電源電圧がV3〜V6である部分を概略的に示す等電圧線である。この例では、V3>V4>V5>V6であり、セル配置・配線面2の中央側ほど電源電圧の降下が大きいことを示している。   FIG. 6 is a plan view schematically showing an example of the state of power supply voltage drop due to the resistance of the power supply wiring in the semiconductor integrated circuit chip. In FIG. 6, 1 is a semiconductor integrated circuit chip, 2 is a cell arrangement / wiring surface, and 3-6 are equivoltage lines schematically showing a portion of the power supply wiring layer surface where the power supply voltage is V3 to V6. In this example, V3> V4> V5> V6, and the power supply voltage drop is larger toward the center of the cell arrangement / wiring surface 2.

図7は半導体集積回路におけるゲート遅延時間の電源電圧依存性の一例を示す図であり、ゲート遅延時間は電源電圧が低くなると増大することを示している。即ち、半導体集積回路においては、消費電力が増大すると、電源電圧降下が大きくなり、ゲート遅延時間が増加するという問題があった。そこで、従来においては、電源配線を太くして電源電圧降下を抑制したり、電源電圧降下を考慮したタイミング解析の結果でバッファリングを行なうなどの対策が取られていた。
特開平10−284612号公報 特開平10−340292号公報
FIG. 7 is a diagram showing an example of the dependency of the gate delay time on the power supply voltage in the semiconductor integrated circuit, and shows that the gate delay time increases as the power supply voltage decreases. That is, the semiconductor integrated circuit has a problem that when the power consumption increases, the power supply voltage drop increases and the gate delay time increases. Therefore, conventionally, measures have been taken such as thickening the power supply wiring to suppress the power supply voltage drop, and buffering based on the result of timing analysis considering the power supply voltage drop.
JP-A-10-284612 JP 10-340292 A

しかしながら、電源配線を太くする手法では、信号配線の領域が狭くなってレイアウト作業が困難となり、場合によっては、配線層を追加する必要が生じ、製造コストの増加、工期の増大という事態が発生するという問題点があった。また、電源電圧降下を考慮したタイミング解析の結果でバッファリングを行う手法では、駆動能力増強がその対策の要であるため、セルサイズが大きくなり、レイアウトを修正する必要が生じ、設計期間の増大を招くという問題点があった。   However, in the method of thickening the power supply wiring, the area of the signal wiring becomes narrow and the layout work becomes difficult. In some cases, it is necessary to add a wiring layer, resulting in an increase in manufacturing cost and an increase in work period. There was a problem. In addition, in the method of buffering based on the timing analysis result considering the power supply voltage drop, the increase in drive capability is the key to the countermeasure, so the cell size increases, the layout needs to be corrected, and the design period increases. There was a problem of inviting.

本発明は、かかる点に鑑み、信号配線の領域が狭くなってレイアウト作業が困難となる事態や、配線層追加による製造コスト増加及び工期増大という事態を避け、かつ、レイアウトのやり直しによる設計期間の増大を最小限に抑えて、電源電圧降下による遅延増加の解消を行うことができるようにした半導体集積回路のレイアウト方法及びレイアウト・プログラムを提供することを目的とする。   In view of this point, the present invention avoids a situation in which the layout of the signal wiring becomes narrow and the layout work becomes difficult, a situation in which the manufacturing cost is increased due to the addition of the wiring layer, and the construction period is increased, and the design period of the layout is redesigned. It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit layout method and layout program capable of minimizing an increase and eliminating an increase in delay due to a power supply voltage drop.

本発明の半導体集積回路のレイアウト方法は、所定情報に基づいて、セルの自動配置・配線を行う工程と、電源電圧降下により遅延時間が許容遅延時間より長くなるセルを自動抽出し、該セルを閾値の低いトランジスタで構成した同一機能、同一サイズのセルと自動交換する工程を含むものである。   According to a semiconductor integrated circuit layout method of the present invention, based on predetermined information, a cell is automatically placed and wired, a cell whose delay time is longer than an allowable delay time due to a power supply voltage drop is automatically extracted, and the cell is extracted. It includes a step of automatically exchanging with a cell having the same function and the same size constituted by a transistor having a low threshold value.

本発明の半導体集積回路のレイアウト・プログラムは、所定情報に基づいて、セルの自動配置・配線を行う工程と、電源電圧降下により遅延時間が許容遅延時間より長くなるセルを自動抽出し、該セルを閾値の低いトランジスタで構成した同一機能、同一サイズのセルと自動交換する工程を、コンピュータに実行させるプログラムを含むものである。   According to the semiconductor integrated circuit layout program of the present invention, a cell automatic placement / wiring process based on predetermined information, and a cell having a delay time longer than an allowable delay time due to a power supply voltage drop are automatically extracted. Includes a program for causing a computer to execute a process of automatically replacing a cell having the same function and the same size configured by a transistor having a low threshold value.

本発明によれば、電源電圧降下により遅延時間が許容遅延時間より長くなるセルは閾値の低いトランジスタで構成した同一機能のセルと交換され、電源電圧降下による遅延増大が解消されるので、電源電圧降下による遅延対策として電源配線を太くする必要が無い。この結果、信号配線の領域が狭くなってレイアウト作業が困難となる事態を避けることができる。また、配線層の追加は不要であり、配線層追加による製造コスト増加や工期増大という事態を避けることができる。   According to the present invention, a cell whose delay time is longer than the allowable delay time due to a power supply voltage drop is replaced with a cell having the same function constituted by a transistor having a low threshold, and an increase in delay due to the power supply voltage drop is eliminated. There is no need to thicken the power supply wiring as a measure against delay due to descent. As a result, it is possible to avoid a situation in which the area of the signal wiring becomes narrow and the layout work becomes difficult. Moreover, it is not necessary to add a wiring layer, and it is possible to avoid a situation in which the manufacturing cost increases and the construction period increases due to the addition of the wiring layer.

また、電源電圧降下により遅延時間が許容遅延時間より長くなるセルは同一サイズのセルと交換される。したがって、レイアウトのやり直しがセルの入れ替えだけで済み、レイアウトのやり直しに要する設計期間の増大を最小限に抑えることができる。   In addition, cells whose delay time is longer than the allowable delay time due to a power supply voltage drop are replaced with cells of the same size. Therefore, the layout can be redone only by replacing the cells, and the increase in the design period required for the redo of the layout can be minimized.

以下、図1〜図5を参照して、本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態について、本発明の半導体集積回路のレイアウト・プログラムの一実施形態を含めて説明する。   1 to 5, a semiconductor integrated circuit layout method according to an embodiment of the present invention will be described below including a semiconductor integrated circuit layout program according to an embodiment of the present invention.

図1は本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態を実施するための装置の一例を概略的に示す図である。本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態はコンピュータを使用して実施することができ、図1中、7はCPU(中央処理装置)、8はCPU7が演算等に使用するメモリ、9はキーボード、マウス等の入力手段、10はディスプレイである。   FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an apparatus for carrying out an embodiment of a semiconductor integrated circuit layout method of the present invention. One embodiment of the semiconductor integrated circuit layout method of the present invention can be implemented using a computer. In FIG. 1, reference numeral 7 denotes a CPU (central processing unit), 8 denotes a memory used by the CPU 7 for operations, and the like. Is an input means such as a keyboard and a mouse, and 10 is a display.

11は半導体集積回路の回路情報であるネットリストが格納されたネットリスト格納手段、12は用意されているセルの各種情報(サイズ、消費電力、遅延時間等)が格納されたセル・ライブラリ、13はチップ・レイアウト・データが格納されるチップ・レイアウト・データ格納手段、14は電源電圧降下マップが格納される電源電圧降下マップ格納手段、15はタイミング・マージン不足パスの情報を格納するタイミング・マージン不足パス情報格納手段である。   11 is a net list storing means for storing a net list which is circuit information of the semiconductor integrated circuit, 12 is a cell library storing various information (size, power consumption, delay time, etc.) of the prepared cells, 13 Is a chip layout data storage means for storing chip layout data, 14 is a power supply voltage drop map storage means for storing a power supply voltage drop map, and 15 is a timing margin for storing information of a timing margin shortage path. This is a shortage path information storage means.

16はネットリストに基づいてセルの初期配置を行うためのセル初期配置プログラムを格納するセル初期配置プログラム格納手段、17は配線を行うための配線プログラムを格納する配線プログラム格納手段、18は消費電力の見積もりを行うための消費電力見積もりプログラムを格納する消費電力見積もりプログラム格納手段、19は電源配線の抵抗による電源電圧降下の解析を行うための電源電圧降下解析プログラムを格納する電源電圧降下解析プログラム格納手段である。   16 is a cell initial placement program storage means for storing a cell initial placement program for initial placement of cells based on the netlist, 17 is a wiring program storage means for storing a wiring program for wiring, and 18 is power consumption. A power consumption estimation program storage means for storing a power consumption estimation program for estimating the power supply voltage drop, and a power supply voltage drop analysis program storage 19 for storing a power supply voltage drop analysis program for analyzing the power supply voltage drop due to the resistance of the power supply wiring Means.

20は遅延計算・タイミング解析を行うための遅延計算・タイミング解析プログラムを格納する遅延計算・タイミング解析プログラム格納手段、21はセルの遅延時間の適否を判定するためのセル遅延時間適否判定プログラムを格納するセル遅延時間適否判定プログラム格納手段、22はセル交換コマンド作成のためのセル交換コマンド作成プログラムを格納するセル交換コマンド作成プログラム格納手段、23はセル交換に必要なセル交換プログラムを格納するセル交換プログラム格納手段である。   20 is a delay calculation / timing analysis program storage means for storing a delay calculation / timing analysis program for performing delay calculation / timing analysis, and 21 is a cell delay time suitability determination program for determining the suitability of the cell delay time. Cell delay time suitability determination program storage means 22, 22 is a cell exchange command creation program storage means for storing a cell exchange command creation program for creating a cell exchange command, and 23 is a cell exchange for storing a cell exchange program necessary for cell exchange. Program storage means.

図2は本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態を示すフローチャートである。本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態では、まず、ネットリスト格納手段11に格納されているネットリストとセル・ライブラリ12に格納されているセルのサイズ情報に基づいて、チップ・レイアウト面にセルの初期配置が行われ(ステップS1)、続いて、配線が行われる(ステップS2)。   FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of a layout method of a semiconductor integrated circuit according to the present invention. In one embodiment of the semiconductor integrated circuit layout method of the present invention, first, based on the net list stored in the net list storage means 11 and the cell size information stored in the cell library 12, the chip layout is determined. Initial placement of cells on the surface is performed (step S1), followed by wiring (step S2).

セルの初期配置は、セル初期配置プログラム格納手段16に格納されているセル初期配置プログラムを使用し、CPU7をセル初期配置手段として機能させることにより行われる。配線は、配線プログラム格納手段17に格納されている配線プログラムを使用し、CPU7を配線手段として機能させることにより行われる。   The initial cell placement is performed by using the cell initial placement program stored in the cell initial placement program storage means 16 and causing the CPU 7 to function as the cell initial placement means. The wiring is performed by using the wiring program stored in the wiring program storage means 17 and causing the CPU 7 to function as the wiring means.

セルの配置・配線(ステップS1、S2)により得られるチップ・レイアウト・データはチップ・レイアウト・データ格納手段13に格納される。また、チップ・レイアウト・データと各セルの消費電力情報に基づいて、半導体集積回路の消費電力の見積もりが行われる(ステップS3)。半導体集積回路の消費電力の見積もりは、消費電力見積もりプログラム格納手段18に格納されている消費電力見積もりプログラムを使用し、CPU7を消費電力見積もり手段として機能させることにより行われる。   Chip layout data obtained by cell placement / wiring (steps S 1 and S 2) is stored in the chip layout data storage means 13. Further, based on the chip layout data and the power consumption information of each cell, the power consumption of the semiconductor integrated circuit is estimated (step S3). The estimation of the power consumption of the semiconductor integrated circuit is performed by using the power consumption estimation program stored in the power consumption estimation program storage means 18 and causing the CPU 7 to function as the power consumption estimation means.

次に、チップ・レイアウト・データ格納手段13に格納されているチップ・レイアウト・データと消費電力見積もり結果を用いて、電源配線の抵抗による電源電圧降下の解析が行われ、その結果が電源電圧降下マップとして電源電圧降下マップ格納手段14に格納される(ステップS4)。電源電圧降下の解析は、電源電圧降下解析プログラム格納手段19に格納されている電源電圧降下解析プログラムを使用し、CPU7を電源電圧降下解析手段として機能させることにより行われる。   Next, the chip layout data stored in the chip layout data storage means 13 and the power consumption estimation result are used to analyze the power supply voltage drop due to the resistance of the power supply wiring, and the result is the power supply voltage drop. The map is stored in the power supply voltage drop map storage means 14 (step S4). The power supply voltage drop analysis is performed by using the power supply voltage drop analysis program stored in the power supply voltage drop analysis program storage means 19 and causing the CPU 7 to function as the power supply voltage drop analysis means.

次に、電源電圧降下マップ格納手段14に格納されている電源電圧降下マップとセル・ライブラリ12に格納されているセルの遅延時間情報に基づいて、遅延計算・タイミング解析が行われ、タイミング・マージン不足パスが抽出されてタイミング・マージン不足パス情報格納手段15に格納される(ステップS5)。遅延計算・タイミング解析は、遅延計算・タイミング解析プログラム格納手段20に格納された遅延計算・タイミング解析プログラムを使用し、CPU7を遅延計算・タイミング解析手段として機能させることにより行われる。   Next, delay calculation / timing analysis is performed based on the power supply voltage drop map stored in the power supply voltage drop map storage means 14 and the delay time information of the cells stored in the cell library 12 to obtain a timing margin. The shortage path is extracted and stored in the timing margin shortage path information storage means 15 (step S5). The delay calculation / timing analysis is performed by using the delay calculation / timing analysis program stored in the delay calculation / timing analysis program storage means 20 and causing the CPU 7 to function as the delay calculation / timing analysis means.

次に、タイミング・マージン不足パス情報格納手段15に格納されているタイミング・マージン不足パス内の全てのセルについて、遅延時間の適否、即ち、遅延時間が許容遅延時間よりも長いか否かが判定される(ステップS6)。セルの遅延時間の適否は、セル遅延時間適否判定プログラム格納手段21に格納されているセル遅延時間適否判定プログラムを使用し、CPU7をセル遅延時間適否判定手段として機能させることにより行われる。   Next, it is determined whether or not the delay time is appropriate for all the cells in the timing margin shortage path stored in the timing margin shortage path information storage means 15, that is, whether or not the delay time is longer than the allowable delay time. (Step S6). The suitability of the cell delay time is determined by using the cell delay time suitability judging program stored in the cell delay time suitability judging program storage means 21 and causing the CPU 7 to function as the cell delay time suitability judging means.

タイミング・マージン不足パス内のセルの中に、遅延時間が許容遅延時間よりも長いセルが含まれている場合には、遅延時間が許容遅延時間よりも長いセルについて、ネットリスト、遅延時間情報、チップ・レイアウト・データ、電源電圧降下マップに基づいてセル交換コマンドが作成される(ステップS7)。セル交換コマンドの作成は、セル交換コマンド作成プログラム格納手段22に格納されているセル交換コマンド作成プログラムを使用し、CPU7をセル交換コマンド作成手段として機能させることにより行われる。   If cells in the path with insufficient timing margin include cells with a delay time longer than the allowable delay time, the netlist, delay time information, A cell exchange command is created based on the chip layout data and the power supply voltage drop map (step S7). The cell exchange command is created by using the cell exchange command creation program stored in the cell exchange command creation program storage means 22 and causing the CPU 7 to function as the cell exchange command creation means.

セル交換コマンドが作成されると、遅延時間が許容遅延時間よりも長いセルの交換が行われる(ステップS1)。セルの交換は、セル交換プログラム格納手段23に格納されているセル交換プログラムを使用し、CPU7をセル交換手段として機能させることにより行われる。なお、本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態においては、後述するように、閾値の低いトランジスタで作成された同一機能、同一サイズのセルと交換される。   When the cell exchange command is created, a cell whose delay time is longer than the allowable delay time is exchanged (step S1). The cell exchange is performed by using the cell exchange program stored in the cell exchange program storage means 23 and causing the CPU 7 to function as the cell exchange means. In one embodiment of the semiconductor integrated circuit layout method of the present invention, as described later, it is replaced with a cell having the same function and the same size made of a transistor having a low threshold value.

そして、ステップS6において、タイミング・マージン不足パス内のセルの遅延時間の総和が許容遅延時間以下となるまで、ステップS7、S1〜S6が繰り返され、そして、タイミング・マージン不足パス内のセルの遅延時間の総和が許容遅延時間以下となると、レイアウト設計は終了となる。   In step S6, steps S7 and S1 to S6 are repeated until the sum of the delay times of the cells in the timing margin shortage path becomes equal to or less than the allowable delay time, and the delay of the cells in the timing margin shortage path is reached. When the total time is equal to or less than the allowable delay time, the layout design is finished.

図3は本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態において用意されるセルの一種である3個の2入力NANDゲートの相対的サイズを示す平面図である。図3中、24は標準速度の2入力NANDゲートであり、24A、24Bは入力端子、24Cは出力端子である。25は相対的に高速度(2入力NANDゲート24より高速度)の2入力NANDゲートであり、25A、25Bは入力端子、25Cは出力端子である。26は相対的に超高速度(2入力NANDゲート25より高速度)の2入力NANDゲートであり、26A、26Bは入力端子、26Cは出力端子である。   FIG. 3 is a plan view showing a relative size of three 2-input NAND gates which are a kind of cells prepared in an embodiment of a semiconductor integrated circuit layout method of the present invention. In FIG. 3, 24 is a standard speed 2-input NAND gate, 24A and 24B are input terminals, and 24C is an output terminal. Reference numeral 25 denotes a two-input NAND gate having a relatively high speed (higher speed than the two-input NAND gate 24), 25A and 25B being input terminals, and 25C being an output terminal. Reference numeral 26 denotes a relatively high speed (higher speed than the 2-input NAND gate 25) 2-input NAND gate, 26A and 26B are input terminals, and 26C is an output terminal.

ここで、2入力NANDゲート25は、2入力NANDゲート24を構成するトランジスタよりも閾値の低いトランジスタで構成され、2入力NANDゲート26は、2入力NANDゲート25を構成するトランジスタよりも閾値の低いトランジスタで構成されており、サイズ及び端子位置が同一とされている。   Here, the 2-input NAND gate 25 is configured by a transistor having a lower threshold value than the transistors constituting the 2-input NAND gate 24, and the 2-input NAND gate 26 has a threshold value lower than that of the transistor configuring the 2-input NAND gate 25. It is composed of transistors and has the same size and terminal position.

このように、本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態においては、同一機能のセルについて、閾値が異なるトランジスタで構成されたサイズ及び端子位置が同一の標準速度のセルと、標準速度のセルを構成するトランジスタよりも閾値の低いトランジスタで構成された相対的に高速度のセルと、相対的に高速度のセルを構成するトランジスタよりも閾値の低いトランジスタで構成された相対的に超高速度のセルの3種類のセルが用意される。   As described above, in one embodiment of the semiconductor integrated circuit layout method of the present invention, a cell having the same function and a cell having a standard speed with the same size and terminal position composed of transistors having different thresholds are used. A relatively high-speed cell composed of transistors with lower thresholds than the transistors that make up the cell, and a relatively super-high composed of transistors with lower thresholds than the transistors that make up relatively high-speed cells Three types of speed cells are prepared.

したがって、セル初期配置で、或る機能セルについて標準速度のセルを配置した場合において、この標準速度のセルが交換の対象となった場合には、相対的に高速度のセル又は相対的に超高速度のセルと交換されることになる。また、セル初期配置で、或る機能セルについて相対的に高速度のセルを配置した場合において、この相対的に高速度のセルが交換の対象となった場合には、相対的に超高速度のセルと交換されることになる。   Therefore, when a standard speed cell is arranged for a certain functional cell in the initial cell arrangement, if this standard speed cell is subject to replacement, a relatively high speed cell or a relatively super It will be replaced with a high speed cell. In addition, when a relatively high-speed cell is arranged for a certain functional cell in the initial cell arrangement, if this relatively high-speed cell is to be replaced, a relatively super-high speed Will be exchanged for other cells.

図4は半導体集積回路におけるゲート遅延時間とトランジスタの閾値VTHとの関係を示す図であり、閾値VTHの低いトランジスタは、同一サイズであっても、オン抵抗が低下し、ゲート遅延時間が短くなる。なお、図示していないが、閾値VTHを低くすると、消費電流が増大するため、半導体集積回路内の全てのトランジスタの閾値VTHを一括して下げるのは無駄が多くなる点に気をつける必要がある。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the gate delay time and the transistor threshold VTH in a semiconductor integrated circuit. Even if the transistors having a low threshold VTH have the same size, the on-resistance decreases and the gate delay time decreases. . Although not shown, current consumption increases when the threshold value VTH is lowered. Therefore, it is necessary to be aware that it is wasteful to collectively lower the threshold values VTH of all transistors in the semiconductor integrated circuit. is there.

図5は半導体集積回路におけるセル交換によるゲート遅延時間の変化の一例を示す図である。図5中、D1〜D3は同一機能、同一サイズの或るセルの電源電圧対遅延時間特性を示しており、D1は標準速度のセルの電源電圧対遅延時間特性、D2は相対的に高速度のセルの電源電圧対遅延時間特性、D3は相対的に超高速度のセルの電源電圧対遅延時間特性を示している。また、TDは許容遅延時間、VDD1は電圧降下がない場合の電源電圧、VDD2は電圧降下のある電源電圧を示している。   FIG. 5 is a diagram showing an example of a change in gate delay time due to cell replacement in a semiconductor integrated circuit. In FIG. 5, D1 to D3 indicate power supply voltage vs. delay time characteristics of a cell having the same function and the same size, D1 is a power supply voltage vs delay time characteristic of a standard speed cell, and D2 is a relatively high speed. The cell's power supply voltage versus delay time characteristic, D3, shows the power supply voltage versus delay time characteristic of a relatively high speed cell. Further, TD indicates an allowable delay time, VDD1 indicates a power supply voltage when there is no voltage drop, and VDD2 indicates a power supply voltage with a voltage drop.

この例では、電源電圧がVDD1の場合には、標準速度のセル、相対的に高速度のセル及び相対的に超高速度のセルのいずれも遅延時間は許容遅延時間TD以下である。ところが、電源電圧がVDD2に降下すると、標準速度のセル遅延時間は許容遅延時間TDを越えてしまう。ここで、例えば、標準速度のセルを相対的に高速度のセルと交換すると、遅延時間は許容遅延時間よりも小さくなる。但し、この場合には、セル交換により消費電流が少しだけ増えるので、電源電圧はVDD3となる。図5では、これを強調して示している。   In this example, when the power supply voltage is VDD1, the delay time of each of the standard speed cell, the relatively high speed cell, and the relatively super high speed cell is equal to or shorter than the allowable delay time TD. However, when the power supply voltage drops to VDD2, the standard cell delay time exceeds the allowable delay time TD. Here, for example, when a standard speed cell is replaced with a relatively high speed cell, the delay time becomes smaller than the allowable delay time. However, in this case, the current consumption is slightly increased by cell replacement, so the power supply voltage is VDD3. This is highlighted in FIG.

以上のように、本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態によれば、電源電圧降下により遅延時間が許容遅延時間よりも長くなったパス内のセルを閾値の低いトランジスタで構成した同一機能のセルと自動交換することができるので、電源電圧降下による遅延対策として電源配線を太くする必要が無い。この結果、信号配線の領域が狭くなってレイアウト作業が困難となる事態を避けることができる。また、信号配線のための配線層の追加は不要であり、配線層追加による製造コスト増加や工期増大という事態を避けることができる。   As described above, according to an embodiment of the semiconductor integrated circuit layout method of the present invention, the cells in the path whose delay time is longer than the allowable delay time due to the power supply voltage drop are configured by transistors having low thresholds. Since it can be automatically replaced with a functional cell, it is not necessary to make the power supply wiring thick as a countermeasure against a delay due to a power supply voltage drop. As a result, it is possible to avoid a situation in which the area of the signal wiring becomes narrow and the layout work becomes difficult. Further, it is not necessary to add a wiring layer for signal wiring, and it is possible to avoid a situation in which the manufacturing cost and the construction period increase due to the addition of the wiring layer.

また、本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態によれば、電源電圧降下により遅延時間が許容遅延時間よりも長くなったパス内のセルを同一サイズのセルと交換することができる。したがって、レイアウトのやり直しがセルの入れ替えだけで済み、レイアウトのやり直しに要する設計期間の増大を最小限に抑えることができる。   Further, according to an embodiment of the semiconductor integrated circuit layout method of the present invention, cells in a path whose delay time is longer than an allowable delay time due to a power supply voltage drop can be replaced with cells of the same size. Therefore, the layout can be redone only by replacing the cells, and the increase in the design period required for the redo of the layout can be minimized.

なお、特許文献1、2には、遅延時間マージンの無い又は少ないセルを駆動能力の異なるセルで置き換える技術が開示されているが、特許文献1、2に記載された技術は、本発明のように、電源配線の抵抗による電源電圧降下による遅延の解消を目的とするものではなく、かつ、セル交換を同一サイズのセルで行う技術ではなく、本発明により得られる効果を得ることができない。   Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for replacing a cell having no or little delay time margin with a cell having a different driving capability. However, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are similar to those of the present invention. In addition, it is not intended to eliminate the delay caused by the power supply voltage drop due to the resistance of the power supply wiring, and is not a technique for exchanging cells with cells of the same size, and the effect obtained by the present invention cannot be obtained.

本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態を実施するための装置の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly an example of the apparatus for enforcing one Embodiment of the layout method of the semiconductor integrated circuit of this invention. 本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an embodiment of a layout method of a semiconductor integrated circuit according to the present invention. 本発明の半導体集積回路のレイアウト方法の一実施形態において用意されるセルの一種である3個の2入力NANDゲートの相対的サイズを示す平面図である。It is a top view which shows the relative size of three 2 input NAND gates which are 1 type of the cell prepared in one Embodiment of the layout method of the semiconductor integrated circuit of this invention. 半導体集積回路におけるゲート遅延時間とトランジスタの閾値との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the gate delay time in a semiconductor integrated circuit, and the threshold value of a transistor. 半導体集積回路におけるセル交換によるゲート遅延時間の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the gate delay time by the cell exchange in a semiconductor integrated circuit. 半導体集積回路チップにおける電源配線の抵抗による電源電圧降下の様子の一例を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly an example of the mode of the power supply voltage drop by the resistance of the power supply wiring in a semiconductor integrated circuit chip. 半導体集積回路におけるゲート遅延時間の電源電圧依存性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the power supply voltage dependence of the gate delay time in a semiconductor integrated circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体集積回路チップ
2…セル配置・配線面
3〜6…等電圧線
7…CPU
8…メモリ
9…入力手段
10…ディスプレイ
11…ネットリスト格納手段
12…セル・ライブラリ
13…チップ・レイアウト・データ格納手段
14…電源電圧降下マップ格納手段
15…タイミング・マージン不足パス情報格納手段
16…セル初期配置プログラム格納手段
17…配線プログラム格納手段
18…消費電力見積もりプログラム格納手段
19…電源電圧降下解析プログラム格納手段
20…遅延計算・タイミング解析プログラム格納手段
21…セル遅延時間適否判定プログラム格納手段
22…セル交換コマンド作成プログラム格納手段
23…セル交換プログラム格納手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor integrated circuit chip 2 ... Cell arrangement | positioning and wiring surface 3-6 ... Isovoltage line 7 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Memory 9 ... Input means 10 ... Display 11 ... Net list storage means 12 ... Cell library 13 ... Chip layout data storage means 14 ... Power supply voltage drop map storage means 15 ... Timing margin shortage path information storage means 16 ... Cell initial placement program storage means 17 ... Wiring program storage means 18 ... Power consumption estimation program storage means 19 ... Power supply voltage drop analysis program storage means 20 ... Delay calculation / timing analysis program storage means 21 ... Cell delay time suitability determination program storage means 22 ... Cell exchange command creation program storage means 23 ... Cell exchange program storage means

Claims (4)

所定情報に基づいて、セルの自動配置・配線を行う工程と、
電源電圧降下により遅延時間が許容遅延時間より長くなるセルを自動抽出し、該セルを閾値の低いトランジスタで構成した同一機能、同一サイズのセルと自動交換する工程を含む
ことを特徴とする半導体集積回路のレイアウト方法。
A process of automatically placing and wiring cells based on predetermined information;
A semiconductor integrated circuit comprising a step of automatically extracting a cell having a delay time longer than an allowable delay time due to a power supply voltage drop and automatically replacing the cell with a cell having the same function and the same size configured by a transistor having a low threshold value. Circuit layout method.
前記セルの自動配置・配線の結果に基づいて、消費電力の見積もりを行う工程と、
前記セルの自動配置・配線の結果と前記消費電力の見積もりの結果を用いて電源電圧降下解析を行う工程と、
前記電源電圧降下解析の結果を用いてタイミング解析を行い、タイミング・マージン不足パスを抽出する工程と、
前記タイミング・マージン不足パス内のセルの中から、前記電源電圧降下により遅延時間が許容遅延時間より長くなるセルの自動抽出を行う工程を含む
ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路のレイアウト方法。
A step of estimating power consumption based on the result of automatic placement and wiring of the cells;
Performing a power supply voltage drop analysis using the result of the automatic placement and wiring of the cell and the result of the estimation of the power consumption;
Performing a timing analysis using the result of the power supply voltage drop analysis, and extracting a timing margin shortage path; and
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising: automatically extracting a cell having a delay time longer than an allowable delay time due to the power supply voltage drop from the cells in the timing margin shortage path. Layout method.
所定情報に基づいて、セルの自動配置・配線を行う工程と、
電源電圧降下により遅延時間が許容遅延時間より長くなるセルを自動抽出し、該セルを閾値の低いトランジスタで構成した同一機能、同一サイズのセルと自動交換する工程を、
コンピュータに実行させるプログラムを含むことを特徴とする半導体集積回路のレイアウト・プログラム。
A process of automatically placing and wiring cells based on predetermined information;
A process of automatically extracting a cell whose delay time is longer than an allowable delay time due to a power supply voltage drop and automatically replacing the cell with a cell having the same function and the same size configured by a transistor having a low threshold value,
A layout program for a semiconductor integrated circuit, comprising a program to be executed by a computer.
前記セルの自動配置・配線の結果に基づいて、消費電力の見積もりを行う工程と、
前記セルの自動配置・配線の結果と前記消費電力の見積もりの結果を用いて電源電圧降下解析を行う工程と、
前記電源電圧降下解析の結果を用いてタイミング解析を行い、タイミング・マージン不足パスを抽出する工程と、
前記タイミング・マージン不足パス内のセルの中から、前記電源電圧降下により遅延時間が許容遅延時間より長くなるセルの自動抽出を行う工程を、
コンピュータに実行させるプログラムを含むことを特徴とする請求項3記載の半導体集積回路のレイアウト・プログラム。
A step of estimating power consumption based on the result of automatic placement and wiring of the cells;
Performing a power supply voltage drop analysis using the result of the automatic placement and wiring of the cell and the result of the estimation of the power consumption;
Performing a timing analysis using the result of the power supply voltage drop analysis, and extracting a timing margin shortage path; and
A step of automatically extracting a cell having a delay time longer than an allowable delay time due to the power supply voltage drop from the cells in the timing margin shortage path,
4. The layout program for a semiconductor integrated circuit according to claim 3, further comprising a program to be executed by a computer.
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