JP5456093B2 - Semiconductor integrated circuit and design method of semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description
本発明は、半導体集積回路及びその設計方法に関する。特に、本発明は、半導体集積回路の電源配線構造及びその設計方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and a design method thereof. In particular, the present invention relates to a power supply wiring structure of a semiconductor integrated circuit and a design method thereof.
半導体集積回路の電源配線は、通常、メッシュ状の配線構造を有する。電源パッドに供給される電力は、半導体チップの外周部に配置されたI/Oセルを通して、そのメッシュ状の電源配線網に分配される。半導体集積回路内のセルは、その電源配線網から電流を受け取り、消費する。半導体集積回路内の各点において電流が消費されるため、図1に示されるように、電源配線網における電位ドロップ(IRドロップ)は、チップの中心部に向かって大きくなる。すなわち、半導体集積回路の周縁部では電位が高く、チップの中心に向かうにつれて電位が低くなる。 The power supply wiring of a semiconductor integrated circuit usually has a mesh-like wiring structure. The electric power supplied to the power supply pad is distributed to the mesh-like power supply wiring network through the I / O cells arranged on the outer periphery of the semiconductor chip. The cells in the semiconductor integrated circuit receive and consume current from the power supply wiring network. Since current is consumed at each point in the semiconductor integrated circuit, the potential drop (IR drop) in the power supply wiring network increases toward the center of the chip as shown in FIG. That is, the potential is high at the peripheral edge of the semiconductor integrated circuit, and the potential decreases toward the center of the chip.
電位ドロップ量が許容量をオーバーすると、その点に配置されたセルは、本来の性能を発揮できなくなる。特に、チップの中心付近の電位が低くなるため、その中心付近に配置されたセルにおいて、動作速度の低下等の動作不良が発生する可能性がある。このような電位ドロップによる動作不良を回避することができる技術が望まれている。特に近年、半導体集積回路の微細化に伴い、電源電位が小さくなっており、電位ドロップが及ぼす影響は顕著になっている。電位ドロップに対する対策は、最も重要な課題の1つである。 When the potential drop amount exceeds the allowable amount, the cell arranged at that point cannot exhibit its original performance. In particular, since the potential near the center of the chip is lowered, there is a possibility that a malfunction such as a decrease in operation speed may occur in a cell arranged near the center. A technique that can avoid such a malfunction due to potential drop is desired. Particularly in recent years, with the miniaturization of semiconductor integrated circuits, the power supply potential has become smaller, and the effect of potential drop has become prominent. Measures against potential drop are one of the most important issues.
特許文献1に記載された半導体集積回路は、第1の領域に所定の電源を供給する第1のメッシュ状電源配線と、第1の領域と異なる第2の領域に所定の電源と同一の電源を供給する第2のメッシュ状電源配線と、を含む。第1の領域と第2の領域との境界において第1のメッシュ状電源配線と第2のメッシュ状電源配線とは分離されている。第1の領域は、チップの外周部に位置し、第1のメッシュ状電源配線には、チップリングから直接電源が供給される。一方、第2の領域は、チップの中心部に位置し、第2のメッシュ状電源配線には、チップリングから電源供給配線を介して電源が供給される。
A semiconductor integrated circuit described in
上述の通り、半導体集積回路中の領域によっては、電位ドロップが許容量を超えてしまう場合がある。そのことは、セルの動作不良を招く。また、特許文献1に記載された技術によれば、第2のメッシュ状電源配線に電力を供給するための特別な配線が設けられる。その特別な配線に配線領域を割り当てる必要があるため、配線性が悪く、また、汎用性がない。
As described above, the potential drop may exceed the allowable amount depending on the region in the semiconductor integrated circuit. This leads to cell malfunction. Moreover, according to the technique described in
以下に、[発明を実施するための形態]で使用される番号・符号を用いて、[課題を解決するための手段]を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための形態]との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 [Means for Solving the Problems] will be described below using the numbers and symbols used in [Mode for Carrying Out the Invention]. These numbers and symbols are added with parentheses in order to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Mode for Carrying Out the Invention]. However, these numbers and symbols should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
本発明の第1の観点において、半導体集積回路の設計方法が提供される。その設計方法は、(A)機能ブロック(21,22)を配置するステップと、(B)電源パッド(2a)の位置を決定するステップと、(C)電源パッド(2a)と機能ブロック(21,22)とを接続する電源配線構造(10)を配置するステップとを有する。上記(C)ステップは、(a)複数の第1電源配線(11)を、第1配線層(M1)に配置するステップと、(b)複数の第1電源配線(11)と複数の交差点(IS1,IS2)においてオーバーラップする複数の第2電源配線(12)を、第1配線層(M1)より上層の第2配線層(M2)に配置するステップと、(c)複数の第1電源配線(11)と複数の第2電源配線(12)を接続するビア(13)を、複数の交差点(IS1,IS2)の全てに配置するステップと、(d)機能ブロック(21,22)に関する電位ドロップを解析するステップと、(e)電位ドロップが許容量を超えている場合、機能ブロック(21)への電流経路(CP1)上のビア(13)の一部を削除するステップと、を含む。 In a first aspect of the present invention, a method for designing a semiconductor integrated circuit is provided. The design method includes (A) a step of arranging the functional blocks (21, 22), (B) a step of determining the position of the power supply pad (2a), (C) a power supply pad (2a) and a functional block (21 , 22) and the step of arranging the power supply wiring structure (10). The step (C) includes (a) arranging a plurality of first power supply wirings (11) in the first wiring layer (M1), and (b) a plurality of first power supply wirings (11) and a plurality of intersections. Disposing a plurality of second power supply wirings (12) overlapping in (IS1, IS2) in a second wiring layer (M2) above the first wiring layer (M1); and (c) a plurality of first power wirings (12). Disposing vias (13) connecting the power supply wiring (11) and the plurality of second power supply wirings (12) at all of the plurality of intersections (IS1, IS2); and (d) functional blocks (21, 22). Analyzing the potential drop with respect to, and (e) deleting a portion of the via (13) on the current path (CP1) to the functional block (21) if the potential drop exceeds an allowable amount; including.
このように、本発明によれば、ある点において電位ドロップが許容量を超えている場合、その点に至る電流経路上のビアの一部が削除される。その結果、その点における電位ドロップ量が緩和される。電位ドロップ量に余裕のある領域からビアを順番に削除することによって、その点における電位ドロップを許容範囲内に収めることが可能となる。従って、セルの動作不良が解消される。また、本発明によれば、電位ドロップを緩和するために、特別な配線を設ける必要はなく、一部のビアを削除するだけでよい。従って、配線性の劣化が防止され、汎用性が向上する。 Thus, according to the present invention, when the potential drop exceeds the allowable amount at a certain point, a part of the via on the current path to that point is deleted. As a result, the potential drop amount at that point is reduced. By sequentially removing vias from a region having a sufficient potential drop amount, the potential drop at that point can be kept within an allowable range. Therefore, the malfunction of the cell is eliminated. Further, according to the present invention, it is not necessary to provide a special wiring in order to alleviate the potential drop, and it is only necessary to delete some vias. Accordingly, the deterioration of the wiring property is prevented and the versatility is improved.
本発明の第2の観点において、半導体集積回路が提供される。その半導体集積回路は、チップ(1)上に配置された電源パッド(2a)と、電源配線構造(10)を介して電源パッド(2a)に接続された回路群(21,22)とを備える。その電源配線構造(10)は、異なる配線層に形成され複数の交差点(IS1,IS2)においてオーバーラップする複数の第1電源配線(11)及び複数の第2電源配線(12)と、それら複数の第1電源配線(11)と複数の第2電源配線(12)を接続するビア(13)とを有する。上記回路群は、第1領域(R1)に配置された機能ブロック(21)を含む。ビア(13)は、第1領域(R1)と電源パッド(2a)の間の第2領域(R2)における複数の交差点(IS2)の一部に配置されていない。 In a second aspect of the present invention, a semiconductor integrated circuit is provided. The semiconductor integrated circuit includes a power supply pad (2a) disposed on the chip (1) and a circuit group (21, 22) connected to the power supply pad (2a) via the power supply wiring structure (10). . The power supply wiring structure (10) includes a plurality of first power supply wirings (11) and a plurality of second power supply wirings (12) which are formed in different wiring layers and overlap at a plurality of intersections (IS1, IS2). The first power supply wiring (11) and the via (13) connecting the plurality of second power supply wirings (12). The circuit group includes a functional block (21) arranged in the first region (R1). The via (13) is not disposed at a part of the plurality of intersections (IS2) in the second region (R2) between the first region (R1) and the power supply pad (2a).
本発明によれば、電位ドロップに起因するセルの動作不良を防止することが可能となる。また、配線性の劣化が防止される。更に、本発明は、どのようなチップに対しても汎用的に適用され得る。 According to the present invention, it is possible to prevent cell malfunction caused by potential drop. Moreover, deterioration of wiring property is prevented. Furthermore, the present invention can be applied universally to any chip.
添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る半導体集積回路及びその設計手法を説明する。 A semiconductor integrated circuit and a design method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1.設計対象
まず、本実施の形態における設計対象である半導体集積回路の概略的な構造を説明する。図2は、本実施の形態に係る半導体チップ1の概観を示している。半導体チップ1の周縁部(外周部)上には、複数のパッド2が配置されている。複数のパッド2は、入出力パッド、電源パッド、及びグランドパッドを含んでいる。尚、複数のパッド2の配置パターンは、図2に示されたものに限られない。
1. Design Object First, a schematic structure of a semiconductor integrated circuit that is a design object in the present embodiment will be described. FIG. 2 shows an overview of the
半導体チップ1内には、図3に示されるような電源配線構造10が形成される。この電源配線構造10は、電源パッドと内部回路群とを接続しており、次に示されるような配線から構成されている。第1配線層において、複数の第1電源配線11が、Y方向に沿って略平行に形成されている。また、第1配線層の上層である第2配線層において、複数の第2電源配線12が、X方向に沿って略平行に形成されている。X方向とY方向は直交している。つまり、複数の第1電源配線11と複数の第2電源配線12は、複数の交差点において互いにオーバーラップしている。言い換えれば、複数の第1電源配線11と複数の第2電源配線12は、“メッシュ状”に配置されている。そして、それら複数の第1電源配線11と複数の第2電源配線12を接続するように、複数の交差点の一部にビア13が配置されている。これら、第1電源配線11、第2電源配線12、及び13によって、メッシュ配線14が形成されている。
A power
また、半導体チップの周縁部(外周部)には、リング形状を有するリング配線15が設けられている。このリング配線15は、メッシュ配線14に電力を供給するための基幹電源配線であり、メッシュ配線14を囲むように設けられている。上述の複数のパッド2のうち電源パッド(2a)は、バッファを含むI/Oセルを介して、このリング配線15に接続されている。電源パッド(2a)に与えられる電力は、そのI/Oセルを通して、リング配線15に供給される。リング配線15に供給された電力は、メッシュ状のメッシュ配線14を通して、半導体集積回路の回路群(セル群)に分配される。 Further, a ring wiring 15 having a ring shape is provided on the peripheral edge (outer peripheral part) of the semiconductor chip. The ring wiring 15 is a main power supply wiring for supplying power to the mesh wiring 14 and is provided so as to surround the mesh wiring 14. Of the plurality of pads 2 described above, the power supply pad (2a) is connected to the ring wiring 15 via an I / O cell including a buffer. The power supplied to the power supply pad (2a) is supplied to the ring wiring 15 through the I / O cell. The electric power supplied to the ring wiring 15 is distributed to the circuit group (cell group) of the semiconductor integrated circuit through the mesh mesh wiring 14.
電源配線構造10は、図3に示された構造に限られず、3層以上の多層の配線層から構成されていてもよい。多層配線層構造においては、一般的に、下層の電源配線(ローカル配線)の抵抗は上層の電源配線(グローバル配線)の抵抗よりも大きい。図3においては、第1配線層に形成された第1電源配線11の抵抗は、第2配線層に形成された第2電源配線12の抵抗よりも大きい。例えば、第2電源配線12の幅は、第1電源配線11の幅よりも大きくなるように設計される。また例えば、第2電源配線12の膜厚は、第1電源配線11の膜厚より大きい。
The power
2.設計手法
次に、図4に示されるフローチャートを参照し、本実施の形態に係る半導体集積回路の設計手法を説明する。
2. Design Method Next, a method for designing a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず、半導体チップ1に対応するレイアウト領域の所定の場所に、機能ブロックが配置される(ステップS10)。次に、電源パッド(電力供給点)の位置が決定される(ステップS20)。例えば、図2に示されたように、電源パッドの位置は半導体チップ1の周縁部に設定される。ここで、電源パッドの配置バランスは、チップ内の消費電力の分布に応じて決定される。次に、電源パッドと機能ブロックとを接続する電源配線構造10が配置される(ステップS30)。その電源配線構造10は、図3に示されたような構造を有する。以下、このステップS30に関して、図5に示された平面図及び図6に示された断面図を参照して、更に詳しく説明する。
First, functional blocks are arranged at predetermined locations in the layout area corresponding to the semiconductor chip 1 (step S10). Next, the position of the power pad (power supply point) is determined (step S20). For example, as shown in FIG. 2, the position of the power supply pad is set at the periphery of the
まず、第1配線層M1に、複数の第1電源配線11がY方向に沿って配置される。また、第1配線層M1より上層の第2配線層M2に、複数の第2電源配線12がX方向に沿って配置される(ステップS31)。その結果、複数の第1電源配線11と複数の第2電源配線12は、複数の交差点ISにおいて互いにオーバーラップする。後に説明されるように、複数の交差点ISは、ビア13が設けられる第1交差点IS1と、ビア13が設けられない第2交差点IS2に分類されることになる。
First, a plurality of first
次に、複数の第1電源配線11と複数の第2電源配線12とを互いに接続するためのビア13が配置される。この段階では、ビア13は、上述の交差点IS(IS1,IS2)の全てに配置される(ステップS32)。このようにして、予備的な電源配線構造10が一時的に形成される。
Next, vias 13 are arranged for connecting the plurality of first
次に、その予備的な電源配線構造10に関して電位ドロップ(IRドロップ)の解析が行われる(ステップS33)。つまり、配置されている各機能ブロックに対する電位ドロップの解析が行われる。この解析を通して、電位ドロップが所定の許容量をオーバーしている領域(機能ブロック)が探索される。 Next, the potential drop (IR drop) is analyzed for the preliminary power supply wiring structure 10 (step S33). That is, potential drop analysis is performed on each of the arranged functional blocks. Through this analysis, a region (functional block) in which the potential drop exceeds a predetermined allowable amount is searched.
例えば、図5及び図6を参照して、半導体チップ1内の第1領域R1に、第1機能ブロック21が配置されているとする。また、第2領域R2に、第2機能ブロック22が配置されているとする。この第2領域R2は、電源パッド2a(チップ周縁部)と第1領域R1との間に位置している。つまり、第2領域R2は、第1領域R1よりも電源パッド2aに近く、第2領域R2における電位ドロップは、第1領域R1における電位ドロップより小さい。
For example, with reference to FIGS. 5 and 6, it is assumed that the first
電位ドロップの解析の結果、第2領域R2における電位ドロップは、第2機能ブロック22に関する電位ドロップの許容量を満足しているとする。一方、第1領域R1における電位ドロップが、第1機能ブロック21に関する電位ドロップの許容量を超過しているとする(ステップS34;No)。この場合、第1機能ブロック21への電流経路の解析が行われる。
As a result of the potential drop analysis, it is assumed that the potential drop in the second region R2 satisfies the potential drop allowable amount related to the second functional block 22. On the other hand, it is assumed that the potential drop in the first region R1 exceeds the potential drop allowable amount related to the first function block 21 (step S34; No). In this case, analysis of the current path to the first
図5及び図6を参照すると、半導体チップ1の四辺のうち、第1領域R1に最も近い辺は辺Saである。よって、第1機能ブロック21への電力供給は、主に、辺Sa側の電源パッド2aからの第1電流経路CP1を介して行われる。本実施の形態によれば、少なくともこの第1電流経路CP1上で、電位ドロップに余裕がある領域から、一部のビア13が削除される(ステップS36)。例えば、上述の第2領域R2は、電源パッド2aと第1領域R1との間に位置しており、第1機能ブロック21への電流経路CP1は、その第2領域R2を通っている。且つ、その第2領域R2における電位ドロップは許容量を満足している。従って、この第2領域R2における交差点の一部からビア13が削除されるとよい。この場合、ビア13が配置されない交差点IS2が第2領域R2中に設けられ、第2機能ブロック22への電流経路CP2が部分的に遮断される。
Referring to FIGS. 5 and 6, of the four sides of the
ビア13が省かれることによる効果を、図7を参照して説明する。図7には、ある区間における第1電源配線11と第2電源配線12が模式的に示されている。第1電源配線11と第2電源配線12が交差することにより、交差点P1〜P4が現れている。尚、図7では一部の領域におけるメッシュ配線14が切り出されて示されており、図7中の第1電源配線11は、その領域外の第2電源配線12にもつながっており、また、図7中の第2電源配線12は、その領域外の第1電源配線11にもつながっている。ここでは、電流供給点からの最短電流経路だけを考慮する。
The effect of omitting the via 13 will be described with reference to FIG. FIG. 7 schematically shows the first
図7において、消費電力は全ての領域にわたって均一であると仮定する。また、交差点P1〜P4のそれぞれの間隔は等しく、それぞれの間隔(電流供給点〜P1、P1〜P2、P2〜P3、P3〜P4)における第2電源配線12の抵抗は「R」で与えられるとする。また、ビア13が削除されていない場合、交差点P1〜P4のそれぞれに設けられるビア13には、等しい電流「I」が流れ込むとする。
In FIG. 7, it is assumed that the power consumption is uniform across all regions. The intervals of the intersections P1 to P4 are equal, and the resistance of the second
ビア13が削除されていない場合、交差点P1からP4に向かって徐々に電流が減少していく。そして、交差点P4における電位ドロップ量は、“(4I+3I+2I+I)×R=10×IR”で与えられる。 When the via 13 is not deleted, the current gradually decreases from the intersection P1 toward P4. The potential drop amount at the intersection P4 is given by “(4I + 3I + 2I + I) × R = 10 × IR”.
一方、一部のビア13が削除される場合、例えば、交差点P2及びP3からビア13が削除される場合、電流は、交差点P1及びP4に集中する。例えば、交差点P1のビア13に電流2.5Iが流れ込み、交差点P4のビア13に電流1.5Iが流れ込むとする。この場合、交差点P4における電位ドロップ量は、“4I+1.5I+1.5I+1.5I)×R=8.5×IR”となり、ビア13が削除されない場合と比較して減少している。
On the other hand, when some of the
このように、部分的にビア13を省くことによって、その先における電位ドロップ量を緩和することが可能となる。つまり、電流供給元から遠い場所の電位を上昇させることが可能となる。上述の通り、上層の第2電源配線12は、下層の第1電源配線11よりも抵抗が小さい。電流経路CP1上のビア13を削除することによって、その低抵抗の第2電源配線12を、第1機能ブロック21へのメインの配線経路とすることができる。これにより、第1機能ブロック21に関する電位ドロップを緩和することができる。尚、電位ドロップを効果的に抑制するためには、図5に示されたように、第1領域R1とその第1領域R1に最も近い辺Saとの間の電流経路CP1から、一部のビア13が省かれることが好適である。
In this way, by partially omitting the via 13, it is possible to reduce the potential drop amount ahead. In other words, it is possible to increase the potential at a location far from the current supply source. As described above, the upper second
以上に説明されたように、ステップS36において、第2領域R2からビア13が部分的に削除される。その後、電位ドロップの解析が再度実行される(ステップS33)。解析の結果、電位ドロップがまだ許容量を超えている場合(ステップS34;No)、第2領域R2から更にビア13が削除される(ステップS36)。このように、ステップS33〜S36が繰り返し行われる。ステップS36毎に、ビア13は1つずつ削除されてもよいし、グループごとに削除されてもよい。尚、第2機能ブロック22への電流経路CP2が消滅しないように、ビア13は削除されていく。
As described above, the via 13 is partially deleted from the second region R2 in step S36. Thereafter, the potential drop analysis is executed again (step S33). As a result of the analysis, if the potential drop still exceeds the allowable amount (step S34; No), the via 13 is further deleted from the second region R2 (step S36). Thus, steps S33 to S36 are repeatedly performed. For each step S36, the
繰り返し処理は、電位ドロップが許容量を満足するまで行われてもよい。あるいは、繰り返し処理が所定の回数行われた後、電位ドロップがまだ許容量をオーバーしている場合(ステップS35;Yes)、設計処理はステップS20に戻ってもよい。その場合、電源パッド(電力供給点)の位置が変更される。続いて、ステップS31は飛ばされ、全ての交差点に再度ビア13が配置される(ステップS32)。その後、同様に、ステップS33〜S36が繰り返し行われる。半導体チップ1の全体にわたって、電位ドロップが許容量を満足すれば(ステップS34;Yes)、処理は終了する。
The iterative process may be performed until the potential drop satisfies an allowable amount. Alternatively, after the repetition process is performed a predetermined number of times, when the potential drop still exceeds the allowable amount (step S35; Yes), the design process may return to step S20. In this case, the position of the power pad (power supply point) is changed. Subsequently, step S31 is skipped, and the
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、電位ドロップ量に余裕のある領域からビア13を順番に削除することにより、第1領域R1における電位ドロップを許容範囲内に収めることが可能となる。従って、第1機能ブロック21の動作不良が防止される。更に、本実施の形態によれば、電位ドロップを緩和するために、特別な配線を設ける必要はなく、一部のビア13を削除するだけでよい。配線領域の一部を特別な配線に割り当てる必要がないので、配線性の劣化が防止される。また、特別な配線が不要なため、本発明は、どのようなチップに対しても汎用的に適用され得る。
As described above, according to the present embodiment, the potential drop in the first region R1 can be kept within the allowable range by sequentially deleting the vias 13 from the region having a sufficient potential drop amount. It becomes possible. Therefore, malfunction of the first
3.適用例
3−1.第1の適用例
図8は、第1の適用例における半導体チップ1を模式的に示している。図8において、半導体チップ1の中心に第1機能ブロック21が配置されている。つまり、第1機能ブロック21が配置される第1領域R1は、半導体チップ1の中心部を含んでいる。また、電源パッドは半導体チップ1の外周部に設けられている、すなわち、内部回路に対する電力供給は半導体チップ1の周縁部から行われる。よって、半導体チップ1の中心へ向かうにつれて、電位ドロップの量が大きくなる。本発明が適用されなければ、第1領域R1における電位ドロップは、許容量PEを超過してしまうとする。
3. Application example 3-1. First Application Example FIG. 8 schematically shows a
そのため、第1領域R1(中心部)と半導体チップ1の周縁部との間に位置する第2領域R2から、一部のビア13が省かれる。例えば、図8に示されるように、第2領域R2は、第1領域R1を囲む4つの帯状領域Ra〜Rdを含んでおり、それら帯状領域Ra〜Rdのそれぞれから一部のビア13が省かれる。帯状領域Ra及びRcは、第1領域R1の端部からX方向に沿って辺Sa及びScのそれぞれに向かって延びる領域である。一方、帯状領域Rb及びRdは、第1領域R1の端部からY方向に沿って辺Sb及びSdのそれぞれに向かって延びる領域である。つまり、帯状領域Ra〜Rdは十字状に配置されている。これら帯状領域Ra〜Rdに含まれる交差点ISの一部が、ビア13が配置されない交差点IS2となる。交差点IS2の配置は、帯状領域Ra〜Rdのそれぞれにおいて、適宜決定され得る。例えば、各帯状領域において、所定の本数の電源配線毎に交差点IS2が配置される。
Therefore, some
結果として、図8に示されるように、電位ドロップに余裕のある領域(第2領域R2)において電位ドロップ量が大きくなり、その代わり、第1領域R1における電位ドロップ量が小さくなる。交差点IS2を適宜設けることによって、半導体チップ1全体にわたり電位ドロップが許容量PEを満足するようになる。これにより、第1機能ブロック21を含む全ての内部回路に関して、パフォーマンスの低下が防止される。
As a result, as shown in FIG. 8, the potential drop amount increases in a region (second region R2) with a margin for potential drop, and instead, the potential drop amount in the first region R1 decreases. By appropriately providing the intersection IS2, the potential drop satisfies the allowable amount PE over the
3−2.第2の適用例
電位ドロップのワーストポイントは、半導体チップ1の中心部に限られない。例えば、高速動作を行う機能ブロックはパワー密度が大きく、その機能ブロックが配置される領域における電位ドロップは大きくなる傾向にある。その電位ドロップが許容量を超えると、高速動作を行うべき機能ブロックの動作速度が低下してしまう。すなわち、高速化を図りたい領域ほど電位ドロップが大きくなり、逆にスピード劣化の影響を受けやすくなる。
3-2. Second Application Example The worst point of potential drop is not limited to the central portion of the
第2の適用例は、そのような高速動作を行う機能ブロックが救済される場合である。図9は、第2の適用例における半導体チップ1を模式的に示している。図9において、半導体チップ1中の第1領域R1には、高速動作を行う第1機能ブロック21が配置されている。例えば、第1機能ブロック21は、CPUコアである。本発明が適用されなければ、第1領域R1における電位ドロップは、許容量PEを超過してしまうとする。
The second application example is a case where a functional block that performs such a high-speed operation is relieved. FIG. 9 schematically shows the
そのため、第1領域R1と電源パッド2aとの間に位置する第2領域R2から、一部のビア13が省かれる。その第2領域R2には第2機能ブロック22が配置されており(図6参照)、第2機能ブロック22に関する電位ドロップには余裕がある。すなわち、第1機能ブロック21のパワー密度は、第2機能ブロック22のパワー密度より高い。言い換えれば、第1機能ブロック21の単位面積あたりの消費電力は、第2機能ブロック22のものより大きい。言い換えれば、第1機能ブロック21の動作速度は、第2機能ブロックの動作速度より高い。
Therefore, some
第1の適用例と同様に、第2領域R2は、第1領域R1を囲む4つの帯状領域Ra〜Rdを含んでいてもよい。それら帯状領域Ra〜Rdのそれぞれから一部のビア13が省かれ、ビア13が配置されない交差点IS2が設けられる。結果として、図9に示されるように、電位ドロップに余裕のある領域(第2領域R2)において電位ドロップ量が大きくなり、その代わり、第1領域R1における電位ドロップ量が小さくなる。交差点IS2を適宜設けることによって、半導体チップ1全体にわたり電位ドロップが許容量PEを満足するようになる。これにより、第1機能ブロック21を含む全ての内部回路に関して、パフォーマンスの低下が防止される。
Similar to the first application example, the second region R2 may include four belt-like regions Ra to Rd surrounding the first region R1. Some of the
4.設計システム(CADシステム)
図10は、本発明に係る設計手法(レイアウト手法)を実現するための設計システム100の一例を示すブロック図である。この設計システム100は、ワークステーション等のコンピュータにより構築され、演算処理装置110、記憶装置120、入力装置140、及び表示装置150を備えている。
4). Design system (CAD system)
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a design system 100 for realizing the design technique (layout technique) according to the present invention. The design system 100 is constructed by a computer such as a workstation, and includes an
記憶装置120としては、RAMやハードディスクが例示される。記憶装置120には、ネットリスト121、IPマクロデータ122、レイアウトデータ123などが格納されている。ネットリスト121は、回路の接続関係を記述しており、レイアウト処理に用いられる。IPマクロデータ122は、上述の機能ブロックを提供する。レイアウトデータ123は、回路のレイアウトを示しており、レイアウト処理によって生成される。
Examples of the
入力装置140としては、キーボードやマウスが例示される。設計者は、表示装置150に表示された情報を参照しながら、入力装置140を用いて各種データやコマンドを入力することができる。
Examples of the
演算処理装置110は、設計プログラム130を実行する。その設計プログラム130は、例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている。設計プログラム130は、演算処理装置110との協働により、本発明に係る設計機能(レイアウト機能)を提供する。レイアウト処理においては、ネットリスト121及びIPマクロデータ122が用いられる。レイアウト処理の結果、上述の電源配線構造10のパターンを含むレイアウトデータ123が作成される。そのレイアウトデータ123に基づいて、本実施の形態に係る半導体集積回路が製造される。
The
1 チップ
2 パッド
2a 電源パッド
10 電源配線構造
11 第1電源配線
12 第2電源配線
13 ビア
14 メッシュ配線
15 リング配線
21 第1機能ブロック
22 第2機能ブロック
100 設計システム
110 演算処理装置
120 記憶装置
121 ネットリスト
122 IPマクロデータ
123 レイアウトデータ
130 設計プログラム
140 入力装置
150 表示装置
CP1 第1電流経路
CP2 第2電流経路
IS1 第1交差点
IS2 第2交差点
DESCRIPTION OF
Claims (6)
電源配線構造と、
前記電源配線構造を介して前記電源パッドに接続された回路群と
を備え、
前記回路群は、第1領域に配置された第1機能ブロックと第2領域に配置された第2機能ブロックとを含めて複数の領域に配置された複数の機能ブロックを含み、
前記第2領域は、前記第1領域と前記第1領域から最も近い前記チップの辺との間に位置し、
前記電源配線構造は、
前記回路群の上方の第1配線層に第1方向に延びるように形成された複数の第1電源配線と、
前記第1配線層の上方の第2配線層に、前記第1方向と直交する第2方向に延びるように形成された複数の第2電源配線と、ここで、前記複数の第1電源配線と前記複数の第2電源配線は上面視で複数の交差点で交差しており、
前記複数の交差点のうち、選択された交差点以外の接続交差点の各々に、関連する前記第1電源配線と前記第2電源配線を接続するように設けられたビアと
を有し、
前記複数の領域の各々の単位で前記電源パッドからの電位ドロップの解析の結果として、前記第1領域において前記電位ドロップが所定の許容値を超えていて、前記第2領域において前記電位ドロップが前記所定の許容値を満たすときに、前記第1領域において前記電位ドロップが前記所定の許容値を満たすように、前記第2領域内の前記選択された交差点では前記ビアが除かれている
半導体集積回路。 A power pad disposed on the periphery of the chip;
Power wiring structure,
And a circuit connected group to said power supply pads through the power wiring structure,
The circuit group includes a plurality of functional blocks arranged in a plurality of areas including a first functional block arranged in the first area and a second functional block arranged in the second area,
The second region is located between the first region and the side of the chip closest to the first region;
The power supply wiring structure is
A plurality of first power supply lines formed in the first wiring layer above the circuit group so as to extend in the first direction;
A plurality of second power supply wirings formed in the second wiring layer above the first wiring layer so as to extend in a second direction orthogonal to the first direction , wherein the plurality of first power supply wirings; The plurality of second power supply wires intersect at a plurality of intersections in a top view,
Of the plurality of intersections, each of the connection intersections other than the selected intersection has a via provided to connect the associated first power supply wiring and the second power supply wiring ;
As a result of the analysis of the potential drop from the power supply pad in each unit of the plurality of regions, the potential drop in the first region exceeds a predetermined allowable value, and the potential drop in the second region is A semiconductor integrated circuit in which the via is removed at the selected intersection in the second region so that the potential drop in the first region satisfies the predetermined tolerance when the predetermined tolerance is satisfied. .
前記第2領域は、前記第1領域の端部から前記第1方向あるいは前記第2方向に沿って前記チップの辺に向かって延びる帯状領域である
半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
The second region is a semiconductor integrated circuit is a band-like region extending toward the side of the chip along the first direction or the second direction from an end portion of the first region.
前記第1領域は、前記チップの中心部を含む
半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein
The first region includes a central portion of the chip.
前記第1機能ブロックの単位面積あたりの消費電力は、前記第2機能ブロックのものより大きい
半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein
The power consumption per unit area of the first functional block is larger than that of the second functional block. Semiconductor integrated circuit.
前記第1機能ブロックの動作速度は、前記第2機能ブロックのものより高い
半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein
The operation speed of the first functional block is higher than that of the second functional block. Semiconductor integrated circuit.
前記複数の第2電源配線の各々の抵抗は、前記複数の第1電源配線の各々の抵抗より小さい
半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit according to any one of claims 1 to 5,
A resistance of each of the plurality of second power supply wirings is smaller than a resistance of each of the plurality of first power supply wirings.
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