JPH0464263A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Semiconductor integrated circuit deviceInfo
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- JPH0464263A JPH0464263A JP17911190A JP17911190A JPH0464263A JP H0464263 A JPH0464263 A JP H0464263A JP 17911190 A JP17911190 A JP 17911190A JP 17911190 A JP17911190 A JP 17911190A JP H0464263 A JPH0464263 A JP H0464263A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は半導体集積回路装置に関し、クロックのスキ
ューを低減してLSIの高速化を実現する、特に敷詰め
方式のゲートアレイLSIを提供するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and particularly provides a gate array LSI of a spread type, which reduces clock skew and realizes high-speed LSI. It is.
第6図は特開昭63−108748号公報に示された従
来の半導体集積回路装置の平面図で°ある。図において
、(1)はゲートアレイL S I 、(2)は周辺領
域、(3)は内部領域、(4)はトランジスタ列、(5
)は配線領域、(6)はクロックドライバ回路、(7)
はクロック配線を示すっ
トランジスタ列(4)の延長線上にクロックドライバ回
路(6)を総てのトランジスタ列に対して少なくとも1
つ賃接して設けると共に、配線領域(5)に各トランジ
スタ列(4)と平行に引かtたクロック配線(7)を設
け、クロックドライバ回路(6)の出力端子とクロック
配線(7)を結線して各クロック配線長を等しクシ、ク
ロック信号の同時性を保障する構成としている。FIG. 6 is a plan view of a conventional semiconductor integrated circuit device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-108748. In the figure, (1) is the gate array LSI, (2) is the peripheral area, (3) is the internal area, (4) is the transistor row, (5) is the
) is the wiring area, (6) is the clock driver circuit, (7)
indicates clock wiring.Clock driver circuits (6) are installed on the extension line of transistor rows (4) at least once for all transistor rows.
At the same time, a clock wiring (7) is provided in the wiring area (5) parallel to each transistor column (4), and the output terminal of the clock driver circuit (6) and the clock wiring (7) are connected. The length of each clock wiring line is made equal to ensure the synchronicity of the clock signals.
従来の半導体集積回路装置は以上のように構成されてい
るが、全トランジスタ列にそれぞれクロックドライバ回
に’を設けだので、そのエリアペナルティは大きいとい
う問題点があり、さらにLSI上でクロックを複数相用
いる場合についての解へ手段については何ら言及されて
おらず、従来の技術をそのまま用いればクロックドライ
バ回路を複数相分設ける必要があシ、エリアペナルティ
は元の数倍以北となり実用に適さないという問題点があ
った。まだこれらの問題は敷詰め方式のゲートアレイに
おいてはクロックドライバ回路を予め内部トランジスタ
列に少なくとも1個設けるとその回路数は膨大となりエ
リアペナルティの問題は顕著となるなどの問題点があっ
た0
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、実現しようとするクロックの相数が1相でも
複数相の場合でも、相数および各クロックに接続される
負荷の数に対応したクロック分配セルを選択することに
よシ、クロックスキューを低減できる半導体集積回路装
置を得ることを目的とする。Conventional semiconductor integrated circuit devices are configured as described above, but since all transistor rows are provided with clock driver circuits, there is a problem in that the area penalty is large. There is no mention of any means for solving the case where the phase is used, and if the conventional technology is used as is, it will be necessary to provide clock driver circuits for multiple phases, and the area penalty will be several times the original size, making it unsuitable for practical use. The problem was that there was no. However, in the gate array of the spread type, if at least one clock driver circuit is provided in the internal transistor row in advance, the number of circuits becomes enormous and the problem of area penalty becomes noticeable0. The invention was made to solve the above-mentioned problems.Whether the number of phases of the clock to be realized is one or multiple, it is compatible with the number of phases and the number of loads connected to each clock. An object of the present invention is to obtain a semiconductor integrated circuit device that can reduce clock skew by selecting a clock distribution cell that has the following characteristics.
本発明に係る半導体集積回路装置は、ゲートアレイLS
Iのクロックドライバ回路を複数相分子めマスタチップ
内に埋め込むと共に、1相および複数相分のクロック分
配セルをスライスノくターン(以下ライブラリと呼ぶ)
として用意して置き、ユーザの回路に応じてクロックの
相数、ファンアウト数に適したクロック分配セルを選択
後、配置配線するようにしたものである。A semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a gate array LS
In addition to embedding the I clock driver circuit in the master chip for multiple phase molecules, the clock distribution cells for one phase and multiple phases are sliced and turned (hereinafter referred to as a library).
A clock distribution cell suitable for the number of clock phases and number of fan-outs is selected according to the user's circuit, and then placed and routed.
この発明におけるゲートアレイLSIは、特別な配線プ
ログラムを用いることなく1相または複数相の低スキュ
ーのクロック分配が実現される。In the gate array LSI of the present invention, low-skew clock distribution of one phase or multiple phases can be realized without using a special wiring program.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、(1)はゲートアレイLSIのマスタチッ
プ、(2)はLSI周辺の工10バッファ餡域、(3)
は内部ゲートが配置された内部ゲート領域、(4)は内
部ゲート領域(2)に配置されたプリドライノく−セル
、(5)は内部ゲート領域(2)に配置されたメインド
ライバーセルである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In the figure, (1) is the master chip of the gate array LSI, (2) is the buffer area around the LSI, and (3) is the master chip of the gate array LSI.
is an internal gate region where an internal gate is arranged, (4) is a pre-driver cell arranged in the internal gate region (2), and (5) is a main driver cell arranged in the internal gate region (2).
第2囚は第1図の内部ゲート領域(3)のゲート1チツ
プの拡大図で、上下にそれぞれPMO8とNMO8が配
置されている。The second cell is an enlarged view of the gate 1 chip in the internal gate area (3) of FIG. 1, with PMO 8 and NMO 8 arranged above and below, respectively.
第3図は2相クロツクを実現するためのスライスセルを
示した図で、固装は第1のクロックAを、(B1図は第
2のクロックBを実現するためのセルを示す。FIG. 3 is a diagram showing a slice cell for realizing a two-phase clock, in which the fixed cell shows the first clock A and the cell shown in FIG. B1 shows the cell for realizing the second clock B.
第4図は本実施例による具体的配置構成を示すゲートア
レイの平面図で、2相クロツクの分配を実現した場合を
示し、図中(4A)にはクロックA1(4B)にはクロ
ックBが入力され、各々メインドライバ(5A)、(5
B)を介し内部のリング状クロック信号配線(6A)、
(6B)により、内部ゲートに分配される構造となって
いる。FIG. 4 is a plan view of a gate array showing a specific arrangement according to this embodiment, and shows a case in which two-phase clock distribution is realized. In the figure (4A), clock A1 (4B) has clock B. main driver (5A) and (5A), respectively.
B) internal ring-shaped clock signal wiring (6A),
(6B), the structure is such that it is distributed to internal gates.
第5図は内部ゲート領域(3)の1チツプの詳細な拡大
図で、(6z)はクロックドライバの出力に後続された
通常信号配線より太い第2層金属によるクロック信号線
、(6X)はクロック信号線(6z)にスルーホールを
介して接続された第1層金属によるクロック信号線、(
6y)はクロック信号線(6x)にスルーホールを介し
て接続された第2層金属によるクロック信号線、(7)
はクロック信号線(6y)、(6z)にスルーホールを
介して接続された第1層金属配線によるクロック支線、
(8)はクロック支線(7)からスルーホールを介して
接続された第2層金属配線によるクロック信号線、(9
a)はフリップ70ツブ等の順序回路、(9b)は組み
合せ回路、GOは内部セル回路(9a)、(9b)の領
域に電源を供給する第2層金属による第2眉電源配線で
ある。クロック信号線(6x)と(6y)(rよりング
状の配線を構成し、クロック信号線(8)はクロック支
線(7)と順序回路(9a)の入力端子とを接続する。Figure 5 is a detailed enlarged view of one chip in the internal gate area (3), where (6z) is a clock signal line made of second layer metal that is thicker than the normal signal line following the output of the clock driver, and (6X) is a A clock signal line made of first layer metal connected to the clock signal line (6z) via a through hole, (
6y) is a clock signal line made of second layer metal connected to the clock signal line (6x) via a through hole, (7)
is a clock branch line formed by the first layer metal wiring connected to the clock signal lines (6y) and (6z) via through holes,
(8) is a clock signal line formed by the second layer metal wiring connected from the clock branch line (7) via a through hole;
(a) is a sequential circuit such as a flip 70 tube, (9b) is a combinational circuit, and GO is a second eyebrow power supply wiring made of a second layer metal that supplies power to the areas of internal cell circuits (9a) and (9b). Clock signal lines (6x) and (6y) (r) form a ring-shaped wiring, and the clock signal line (8) connects the clock branch line (7) and the input terminal of the sequential circuit (9a).
また、クロック信号@(6x)と(6y)、クロック信
号線(6z)、クロック支線(7)およびクロック信号
線(82はクロック信号配線を構成する。Further, clock signals @(6x) and (6y), a clock signal line (6z), a clock branch line (7), and a clock signal line (82) constitute clock signal wiring.
次に動作について説明する。第1図に示すように予め複
数相分のプリドライバセル(4)、メインドライバセル
(5)を実現するだめのトランジスタにより構成された
セルを複数セル搭載したマスタチップ(1)を作成して
置く。そして第3図(2相クロツクを実現した場合)に
示しだ如く、マスタチップ(1)に搭載されたプリドラ
イバ、メインドライノ(セル(4:l 、 (5)間を
接続し内部ゲート(4)にクロックを供給するためのA
4配線を形成したスライスセルを第1表に例を示したよ
うにマクロセルライブラリとして予め作成して置く。こ
の第1表ではマスタチツブ(1)上に配置されたプリド
ライバ、メインドライバセル(4) 、 (5)の駆動
能力には制限があり、チップ内で、(動できる最大ファ
ンアウト数を一しソとして示したつセルタイプ1は1相
クロツク用セルの場合、タイプ2.3は2相または3相
クロツク用セルの場合、タイプ4は4相クロツク用セル
の場合を示す。Next, the operation will be explained. As shown in Fig. 1, a master chip (1) is prepared in advance, which is equipped with a plurality of cells each consisting of a plurality of cells made up of useless transistors to realize a pre-driver cell (4) for a plurality of phases and a main driver cell (5). put. As shown in Figure 3 (when realizing a two-phase clock), the pre-driver mounted on the master chip (1), the main driver (cells (4: l, (5)) are connected and the internal gate ( 4) A for supplying the clock to
A slice cell in which four wirings are formed is created in advance as a macro cell library as shown in Table 1. In Table 1, there is a limit to the driving ability of the pre-driver, main driver cells (4) and (5) placed on the master chip (1), and the maximum number of fanouts that can be operated within the chip is limited. Cell type 1 shown as ``S'' is a cell for one-phase clock, type 2.3 is a cell for two-phase or three-phase clock, and type 4 is a cell for four-phase clock.
第1表 セルライブラリ例
第2表
クロックセルの組み合わせ例
タイプ1
FO=20001相
2相
タイプ4
タイプ3X2
タイプ3+タイプ4
タイプ4×2
FO=500 1相
FO=10002相
FO=10001相+FO=5001相FO=500
2相
(FO=20(D 用) ””” 12(
FO=15CD用) 0D3” ”、CD2A、
CD2kl 3 6(F”0
=ICffl用)
タイプ4X3 FO=500 3相4
相 タイプ4X4 1 FO=500
4相また第2表に第1表のクロックセルの組合せ例を
示すように各マクロセルを重ね合わせて1相から4相ま
でのクロックをチップ玉に実現することができる。Table 1 Cell library example Table 2 Clock cell combination example Type 1 FO = 20001 phase 2 phase Type 4 Type 3 x 2 Type 3 + Type 4 Type 4 x 2 FO = 500 1 phase FO = 10002 phase FO = 10001 phase + FO = 5001 Phase FO=500
2-phase (FO=20 (for D) “”” 12 (
FO=15CD) 0D3"", CD2A,
CD2kl 3 6(F”0
= for ICffl) Type 4X3 FO=500 3 phase 4
Phase type 4X4 1 FO=500
Also, as Table 2 shows examples of combinations of the clock cells in Table 1, clocks of 1 to 4 phases can be realized on a chip by overlapping each macro cell.
次に、本発明の実施例の内部セル領域の配線方法、動作
について説明する。第5囚に示した半導体集積回路装置
において、第2層電源配線q0と同様にクロック信号線
(67)、(6Z)を予め配線して電〈。クロック信号
線(6y)、(6z)を配線する領域は配線プログラム
では内部ゲートおよび第2層電源配線禁止領域として扱
うので、配線プログラムによる通常の信号線の配線には
影響しない。また、クロック信号!(6K)の配線も、
入出力バッファ領域(2)に内接して予め配線領域を確
株して置き、内部セル配置禁止、第1層金属による信号
配線禁止領域として扱うので、配線プログラムによる通
常の信号線の配線には影響しない。クロック支線(7)
はスキューを抑えるため通常の信号線より太くする必要
があるが、配置される内部セル列の数と等しい本数分を
第11信号配線チャネルにクロック信号線(67)、(
6Z)と接続するよう配線することは、現在の市販レイ
アウトツールを用いれば容易に行なうことができる。ま
た、クロック信号線(8)と順序回路(9a)の接続も
市販レイプラトツールにより容易に配線することができ
る。Next, the wiring method and operation of the internal cell region according to the embodiment of the present invention will be explained. In the semiconductor integrated circuit device shown in the fifth example, the clock signal lines (67) and (6Z) are wired in advance in the same manner as the second layer power supply wiring q0, and the power supply line q0 is wired in advance. Since the area where the clock signal lines (6y) and (6z) are wired is treated as an internal gate and second layer power wiring prohibited area in the wiring program, it does not affect the wiring of normal signal lines by the wiring program. Also, the clock signal! (6K) wiring,
A wiring area is secured in advance inscribed in the input/output buffer area (2) and treated as an area where internal cell placement is prohibited and signal wiring by first layer metal is prohibited, so normal signal line wiring using a wiring program is not possible. It does not affect. Clock branch line (7)
It is necessary to make the clock signal lines (67) thicker than normal signal lines in order to suppress skew, but the number of clock signal lines (67), (
6Z) can be easily done using current commercially available layout tools. Furthermore, the connection between the clock signal line (8) and the sequential circuit (9a) can be easily made using a commercially available rape plate tool.
このように、クロック信号配線用の特別なプロダラム無
しにクロックドライバにより多数の順序回路(9a)を
−括して駆動することができるので、クロック信号のス
キューを低減することが可能となる。すなわち、各クロ
ック信号線がメツシュ状に配置されるので、クロックド
ライバから11@序回路までの抵抗が低減され、クロッ
ク信号のスキューが低減される。In this way, a large number of sequential circuits (9a) can be collectively driven by a clock driver without a special program for clock signal wiring, so that it is possible to reduce the skew of clock signals. That is, since each clock signal line is arranged in a mesh shape, the resistance from the clock driver to the order circuit 11 is reduced, and the skew of the clock signal is reduced.
以上のようにこの発明によれば、クロック駆動回路を複
数相分子めマスタチップ内に埋め込むと共に、駆動力に
応じてプリドライバ、メインドライバの回路数を切換え
ることにより1相および複数相分のクロック分配のスラ
イスセルをライブラリとして用意するため、クロックの
相数、ファンアウト数に応じたクロック分配が可能とな
る効果がある。As described above, according to the present invention, by embedding a clock drive circuit in a master chip for multiple phase molecules and switching the number of pre-driver and main driver circuits according to the driving force, clocks for one phase and multiple phases can be generated. Since slice cells for distribution are prepared as a library, it is possible to distribute clocks according to the number of clock phases and the number of fanouts.
第1図はこの発明の一実施例であるゲートアレイLSI
の配置構造を示す平面図、第2図は第1図のX部の内部
ゲート領域の1チツプの拡大図、第3図(4)、 CB
)は第1図のプリドライバセル(4)のクロック人、ク
ロックBの拡大図、第4図は第1図のゲートアレイLS
Iを2相りロック分配を行った場合の具体的な平面図、
第5図は第4図の内部ゲート領域の1チップ分拡大図、
第6図は従来のゲートアレイLSIの内部配置構造を示
す平面図であるり
図において、(1)はマスタチップ、(2)は工/○バ
ッフ7領域、(3)は内部ゲート領域、(4)はプリド
ライバセル、(5) 、 (5A)、(5B)はメイン
ドライバセル、(4人)はクロックA、(4B)はクロ
ックB、(6A)。
(6B)はり07り信号配線、(5z)〜(6z) 、
(8)はクロック信号線、(7)はクロック信号支線
、(9a)は順序回路、(9b)は組み合わせ回路、α
Oは第2層電源配線を示す。
なお、図中、同一符号は同一 または相当部分を示す。FIG. 1 shows a gate array LSI that is an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of one chip of the internal gate region of the X section in FIG. 1, FIG. 3 (4), CB
) is an enlarged view of the clock person and clock B of the pre-driver cell (4) in Figure 1, and Figure 4 is an enlarged view of the gate array LS in Figure 1.
A concrete plan view when two-phase lock distribution is performed on I,
Figure 5 is an enlarged view of the internal gate area of Figure 4 for one chip;
FIG. 6 is a plan view showing the internal arrangement structure of a conventional gate array LSI, in which (1) is a master chip, (2) is an engineering/○ buffer 7 area, (3) is an internal gate area, 4) is a pre-driver cell, (5), (5A), (5B) are main driver cells, (4 people) are clock A, (4B) is clock B, (6A). (6B) Beam 07 signal wiring, (5z) ~ (6z),
(8) is a clock signal line, (7) is a clock signal branch line, (9a) is a sequential circuit, (9b) is a combinational circuit, α
O indicates the second layer power supply wiring. In addition, the same symbols in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
スタセルとこのプリドライバ用トランジスタの出力を受
けて内部セルを駆動するためのクロックドライバ用トラ
ンジスタセルを複数セル搭載したマスタチップを備えた
ことを特徴とする半導体集積回路装置。(1) A master chip is equipped with a plurality of pre-driver transistor cells that receive a clock signal and a plurality of clock driver transistor cells that receive the output of the pre-driver transistor and drive internal cells. Semiconductor integrated circuit device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17911190A JPH0464263A (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17911190A JPH0464263A (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Semiconductor integrated circuit device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0464263A true JPH0464263A (en) | 1992-02-28 |
Family
ID=16060208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17911190A Pending JPH0464263A (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0464263A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6400182B2 (en) | 2000-07-26 | 2002-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor integrated circuit device and method of laying out clock driver used in the semiconductor integrated circuit device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0260164A (en) * | 1988-08-26 | 1990-02-28 | Hitachi Ltd | Integrated circuit layout methods |
-
1990
- 1990-07-04 JP JP17911190A patent/JPH0464263A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0260164A (en) * | 1988-08-26 | 1990-02-28 | Hitachi Ltd | Integrated circuit layout methods |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6400182B2 (en) | 2000-07-26 | 2002-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor integrated circuit device and method of laying out clock driver used in the semiconductor integrated circuit device |
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