JPH02110954A - 半導体論理集積回路 - Google Patents

半導体論理集積回路

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JPH02110954A
JPH02110954A JP26314588A JP26314588A JPH02110954A JP H02110954 A JPH02110954 A JP H02110954A JP 26314588 A JP26314588 A JP 26314588A JP 26314588 A JP26314588 A JP 26314588A JP H02110954 A JPH02110954 A JP H02110954A
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JP
Japan
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cell
integrated circuit
logical
gate
gates
Prior art date
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Pending
Application number
JP26314588A
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English (en)
Inventor
Katsue Kawahisa
克江 川久
Tadahiro Sasaki
忠寛 佐々木
Atsushi Kameyama
敦 亀山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、スタンダードセル方式の半導体論理集積回路
に関する。
(従来の技術) Si集積回路のうち、一般ユーザーからの要求に応じて
設計されるセミカスタム方式の集積回路には、ゲートア
レイ方式、スタンダードセル方式、スーパーインテグレ
ーション方式等がある。
なかでもスタンダードセル方式は、ゲートアレイ方式と
比べて100%のセル使用率が得られる、未使用の配線
トラックがないため高集積化できる、従ってまたチップ
面積を小さくできるため配線長が短くなり負荷が小さく
なる、歩留りが高い、等の利点を有する。
一方、GaAs集積回路においても、Si集積回路のス
タンダードセル方式の影響を受けながら近年この方式に
よる集積回路の開発が進められるようになっている。ス
タンダードセル方式のGaAs論理集積回路は、スタン
ダードセル方式自身の持つ長所と、高移動度による高速
性というGaAs素子の長所を合わせ持つ優れた回路方
式スタンダードセル方式は、セルの高さの揃え方によっ
て、ポリセル方式とビルディングブロック方式とに分け
られる。ポリセル方式は、ある一定の高さになるように
セルを設計する方式であり、セルが異なっても幅だけが
異なるようにする。ビルディングブロック方式は、セル
の高さがセルにより異なる方式で、設計の自由度が高く
、面積。
速度等の最適設計ができるが反面、レイアウトが難しい
。一般には、レイアウトがしやすく比較的短期間に設計
できるポリセル方式が多く用いられる。
ところで、スタンダードセル方式のセルライブラリを構
成するセルには、インバータやNORゲートなど単一ゲ
ートからなるものと、フリップフロップやラッチ回路等
の複数ゲートからなるものとがある。ポリセル型では前
述のように各々のセルを設計するにはセルの高さを揃え
ることが必要である。単一ゲートのセルは構成素子数が
数個に限られるから、高さは自ずと決まる。複数ゲート
からなるセルを設計する場合には、次の二通りが考えら
れる。
第4図(a)(b)は、−例としてインバータINVと
D型フリップフロップDFFの関係からDFFの二通り
の設計法を示している。(a)は、単一ゲートであるイ
ンバータINVのセル高さに合わせて、DFFのセル高
さを設計する方法である。(b)は、DFFにとって面
積や速度が最適になるようにその幅と高さを決め、単一
ゲートであるインバータINVのセル高さをこれに合わ
せる方法である。(b)の方法では、斜線で示したよう
に単一ゲートにとって何にも使えない余分な領域(デッ
ドスペース)ができる。
デッドスペースを持たないという観点から見れば、(a
)の方がよいのは明らかであるが、これはセル設計者に
とっては負担が大きい。
また、ルータについて、特にセルを横切るスルーパスに
ついて第4図(a)(b)のDFFセルを比較して見る
。GaAs集積回路においては普通セル内のスルーバス
許容領域を余り設けない。
これは、スルーパスがセル領域内のゲーi・上を通過す
ることにより生じるクロスオーバー容量によって多大の
遅延が生じるのを避けるためである。
そこでスルーが必要な場合はスルーパス専用のセル(ス
ルーセル)を設ける方法がとられる。
第5図(a)(b)は、幅の大きいセル(例えば第4図
(a)のDFFセル)とこれより幅の小さいセル(例え
ば第4図(b)のDFFセル)の場合のスルーパスの様
子を示している。幅が大きいとスルーパスにとっては禁
止領域が大きく見えてしまい、非常に配線を通過させに
くい。その結果効率よい配線ができず、結果的に平均配
線長が長くなってしまう。これに対して幅の小さい方は
禁止領域が小さく見えるから、スルーパスが発生し易く
、ルータの効率はよい。
以上をまとめると、第4図(a)(b)の方式はそれぞ
れ一長一短があるが、一般には第4図(b)に示すよう
に複数ゲートのセルを先ず最適設計し、これに単一ゲー
トのセル高さを揃える方法を採っていた。従ってデッド
スペースが生じるという問題が残る。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来のスタンダードセル方式のGaAs論
理集積回路では、セル領域内にデッドスペースが残り、
十分に高集積化できない、という問題があった。
本発明は、この様な問題を解決したスタンダードセル方
式の半導体論理集積回路を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明においては、セルライブラリに登録されるセルと
して、一つのセルのなかに複数の論理ゲートが互いに独
立の機能を持って含まれるようなセルを用意し、この様
なセルを用いて論理集積回路を構成することを特徴とす
る。
(作用) 従来デッドスペースが生じるような単一論理ゲートのセ
ルについては、そのデッドスペースを埋めるように別の
論理ゲートを配置して新たにセルとして登録し、これを
用いることにより、チップ面積を有効利用した高集積化
論理回路を得ることができる。また従来デッドスペース
となった領域にも論理ゲートがあり、これが有効利用さ
れるから、平均配線長も短くなり、高速動作も可能にな
る。
(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。
第1図(a)(b)は、一実施例にかかるスタンダード
セル方式のGaAs論理集積回路の中の、インバータ(
以下、INV)と2人力N0R(以下、N0R2)を組
合わせて作ったセルを示すものである。(a)は模式的
な構成図であり、(b)は実際のパターンである。IN
VとN0R2の二つの論理ゲートは、図示のようにセル
内で同じ幅の領域に並んで、即ちスルーパス方向に並ん
で配置され、セル幅に対して直角に走るトラック領域(
A−B)を共用した形となっている。但しINVとN0
R2の入力端子11〜13.出力端子28.2□は各々
独立したトラックに独立に導出されている。つまりIN
VとN0R2は自動レイアウトを行う時に、互い独立の
機能を持つ。
3は接地(GND)配線、4は電源(VD o )配線
である。
第1図(b)の実際のパターンは、ショットキーゲート
型電界効果トランジスタ(MESFET)を用いたDC
FL回路を用いて示している。
DCFL回路はE/Dインバータであり、ここでは、E
タイプMESFET−11,,112および113は、
ゲート幅20μm、ゲート長1.5pmとし、Dタイプ
MESFET−121122はゲート長1.5μm、ゲ
ート幅10μ扉としている。配線は二層配線であり、第
1層配線を入出力端子への信号線に、第2層配線を接地
線および電源線にそれぞれ用いている。セルの大きさは
、高さ130μm2幅50μmとなった。
一方、同じ大きさのDCFLインバータを用いてDFF
セルを最適設計したところ、セルの大きさは高さ180
μm9幅130μmとなった。
第1図(c)は、このDFFセルと第1図(a)(b)
の組合わせセルをレイアウトしたセル列を示している。
このとき生じるデッドスペースは、(180am−13
0μ7r1.) x50μm−2500μm2であった
これに対して第3図は、それぞれ別々になっているIN
VセルとN0R2セルを用いて、これと前述のDFFセ
ルとを組合わせてセル列を構成した場合である。INV
セルは高さ60μm1幅35amであり、N0R2セル
は高さ100μm。
幅40μmである。このとき生じたデッドスペースは、 (180pm−100、czm) ×40um+(18
0μm−00μm) X35μm−7400μ7n、2
であった。これは、本発明の実施例により得られた第1
図(C)の場合のデッドスペースに比べて約3倍の大き
さである。
本発明を適用したスタンダードセル方式により、16:
1マルチプレクサを設計した。ゲート数350で、LA
TCH/MUX/カウンタで構成されている。得られた
マルチプレクサは、チップサイズ3.5+++m口で、
性能は1.5GHz/IWであった。従来方式で設計し
た場合、チップサイズは4.On口となり、面積は約1
.3倍になった。
これは主にデッドスペースの相違による。また性能は1
.4GHz/IWであった。これは、平均配線長の相違
の結果である。
以上のようにこの実施例によれば、デッドスペースを減
らしてチップ面積を有効利用して高集積化を図った高性
能の論理集積回路を得ることができる。
なお実施例では、単一論理ゲートであるインバータとN
ORゲートを組合わせて一つのセルとする場合を説明し
たが、他の単一ゲートの組合わせを任意に選んで同様の
セルを構成することにより、同様の効果を得ることがで
きる。例えば、インバータINVとバッファインバータ
(BINV)。
2人力NORゲー) (NOR2)とBINV。
N0R2と2人力NORゲート(NAND2 )などの
組合わせでもよい。更にそれらの組合わせでも未だデッ
ドスペースが生じる場合には、単一ゲートの中で最もパ
ターン面積が小さいインバー夕を更に追加して登録し、
なるべくデッドスペースを小さくする工夫をするとよい
第2図は、そのような実施例を第1図(c)に対応させ
て示す。この実施例では第1図(c)に対して更にタイ
ミング調整用インバータ20が追加されている。インバ
ータは信号を反転するという機能の他に、各信号のタイ
ミンク調整のための遅延回路としての機能をもつ。レイ
アウト設計後の論理シミュレーションでタイミングが合
わずに誤動作するという現象は大規模化したASICは
ど起り易い。従ってこのt、策なインバータ20がある
と、レイアウト設計をし直すことなく、タイミングを調
整することができる。
先の実施例のINVとN0R2の組合わせの場合デッド
スペースが250μm2であり、これに更にインバータ
20を追加した場合、セル寸法は高さ170μm1幅6
0μmとなり、前述のDFFセルと並べた場合に生じる
デッドスペースは、 (180ttm−170μm)  xcoμm−eoo
  μm2であり、デッドスペースを非常に小さいもの
とすることができた。この様に、全セルのなかで最も小
さいセルであるインバータをタイミング調整用として空
きスペースに挿入することで、LSIの面積の一層の有
効利用が図られる。
以上の実施例では、GaAsMESFETを用いたスタ
ンダードセル方式の論理集積回路を説明したが、他の化
合物半導体は勿論、Siを用いた場合にも本発明は有効
である。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、単一ゲートのセルと
複数ゲートからなるセルをレイアウト設計た時に生じる
デッドスペースを効果的に減少させ、しかもデッドスペ
ースを気にすることなく複数ゲートからなるセルの高さ
を最適設計することができ、従ってチップサイズを小さ
くして且つ高性能を発揮できるスタンダードセル方式の
論理集積回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)(c)は、本発明の一実施例を示す
図、第2図は、本発明の他の実施例を示す図、第3図は
従来方式によるセルをレイアウトした状態を示す図、第
4図(a)(b)は従来の二通りのセル設計法を説明す
るための図、第5図(a)(b)は、幅の異なるセルを
スルーパスが通る様子を示す図である。 INV・・・インバータ、N0R2・・・2人力NOR
ゲート、11.12・・・入力端子、21 + 22 
。 23・・・出力端子、3・・・接地線、4・・・電源線
、11、.112,113・・・EタイプMESFET
。 12、.122・・・DタイプMESFET。 20・・・タイミング調整用インバータ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第 図 −一喜フー 高2 (b) 図 (b) 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)セルライブラリの中から複数のセルを選択してレ
    イアウトするスタンダードセル方式の半導体論理集積回
    路において、複数の論理ゲートが互いに独立した機能を
    もって含まれるセルを有することを特徴とする半導体論
    理集積回路。
  2. (2)セルライブラリの中から複数のセルを選択してレ
    イアウトするスタンダードセル方式の半導体論理集積回
    路において、複数の論理ゲートが互いに独立した機能を
    もってスルーパス方向にならんで配置され、且つ高さが
    他のセルと同じに設定されたセルを有することを特徴と
    する半導体論理集積回路。
JP26314588A 1988-10-19 1988-10-19 半導体論理集積回路 Pending JPH02110954A (ja)

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JP26314588A JPH02110954A (ja) 1988-10-19 1988-10-19 半導体論理集積回路

Applications Claiming Priority (1)

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JP26314588A JPH02110954A (ja) 1988-10-19 1988-10-19 半導体論理集積回路

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Publication Number Publication Date
JPH02110954A true JPH02110954A (ja) 1990-04-24

Family

ID=17385433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26314588A Pending JPH02110954A (ja) 1988-10-19 1988-10-19 半導体論理集積回路

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JP (1) JPH02110954A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1596514A2 (en) 1998-04-21 2005-11-16 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Packet multiplexing apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1596514A2 (en) 1998-04-21 2005-11-16 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Packet multiplexing apparatus

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