JPH06342456A - 配線レイアウト方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】分岐を伴う平行配線をショートしたりすること
なく自動配線できるようにする。 【構成】束ねたい数本の平行配線を１本の幅の太い配線
（束状配線）とし、その後残りの配線を引く。幅の太い
束状配線を分割し、ブロック端子との接続を行い、端子
接続によって発生した冗長の配線を消去したあと、コン
パクションをかけて配線ルールを合わせ込む。この方法
を用いれば、束ねたい信号線の間に他の信号線が入り込
むことはなく、さらに束ねたい配線が分岐し、分岐後の
配線も数本づつ束にして配線したい場合にも対応でき
る。信号線の配線のときには配線ルールを無視して配線
するため配線が未結線になることもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体チップやプリ
ント基板などに形成する配線のレイアウト方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体のＬＳＩでは、電源配線、バス配
線、クロック配線などのように平行配線でしかも隣接し
て配線（平行隣接配線、以下束状配線という）しなけれ
ばならないような配線レイアウトが多数存在する。束状
配線とするのは寄生素子効果（抵抗や容量）を均一にし
たり、配線の遅延時間などを揃えるためである。

【０００３】実際にＬＳＩ上に配線する場合ではこの束
状配線はいくつかに分岐したりし、さらに分岐したあと
も平行隣接配線することが必要になる場合がある。ルー
プ配線によって配線の遅延時間の均一化をはかる場合も
ある。もちろんこのような束状配線は他の一般配線との
共存が必要であり、配線する場合には全ての配線が短時
間に配線されることが望ましいし、ＬＳＩの面積もなる
べく小さい方が望ましい。

【０００４】近年、この束状配線を自動的に効率よく行
う配線レイアウト方法が種々考案されている。その１つ
に、（ａ）配線のパターンをライブラリー化し配線する
方法があり、また他の方法として（ｂ）規準線を引きそ
の後、残りの配線を自動的に配線する方法が提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した自動配線レイ
アウト方法を採用した場合には次のような問題を惹起す
る。 （１）束状配線が図１３のようにブロックＢ，Ｂ，・・
・間に施される配線にあって例えば破線で示す縦線がそ
の下側で左右に枝別れしたような分岐パターンまでは対
応ができないことである。現在のＬＳＩを設計するに当
たっては、このように束状配線が自由に分岐し、その分
岐先でも束状配線にしなければならないようなケースが
多いので、自動配線処理では非常に大きな問題である。 （２）束状配線の後に他の一般配線（信号線など）を引
いた場合に未結線を生じる可能性があり、未結線を生じ
させたくない場合には、配線領域を多めにとらなければ
ならないので、最適な面積のＬＳＩを得ることができな
くなることである。

【０００６】束状配線が分岐した場合についての従来技
術にあって、上述した（ａ）のように配線パターンをラ
イブラリー化することを考える。この場合、例えば束状
配線数が４であるときに発生する全ての分岐のパターン
数は、４本の配線本数の指数倍、すなわち４のｎ乗の組
合せが必要になるから、枝別れした場合を含めて束状配
線をライブラリー化すると膨大なデータ量となり、実質
的なライブラリー化は不可能である。

【０００７】同じ束状配線の場合で、上述した（ｂ）の
ような方法は、例えば「特開平２−２１０５８２号公
報」などに開示されている。この公報には規準線に対し
て全ての信号線を自動的に出力すると記述されているた
め、配線が分岐し全ての信号線を発生してはいけないケ
ースについては考えていないことは明らかである。

【０００８】もしこのレイアウト方法で束状配線の分岐
を取り扱う場合を考えると、図１４に示すように例えば
配線５０を延長して形成される分岐配線５１と、同じく
配線５２を延長して形成される分岐配線５３との配線同
士が区間ｑでショートしてしまう。

【０００９】配線ショートを避けるべく配線５２のさら
に上方に延長して分岐配線５５としてレイアウトする
と、今度は下側の分岐配線５６との間隔が空いてしまう
から、領域５７で示すようにこの空間に別の信号線が入
り込んでしまうことがある。

【００１０】束状配線は上述したように容量や抵抗、遅
延時間などをできるだけ同じくしたいので、このように
別の信号線が入り込んた状態のレイアウトでは容量や抵
抗などを同じく設計できなくなってしまうので、所期の
目的を充分には達成できなくなってしまう。

【００１１】別の信号線の入り込みをなくすように工夫
すると、今度は領域５８のように配線間ピッチが異常に
広くなってしまうから、効率よく配線できなくなる問題
を派生する。

【００１２】次に、他の一般の信号線が未結線になるケ
ースを説明する。図１５のように、ＬＳＩの機能ブロッ
クが多数あって、これら機能ブロックＢ，Ｂ，・・・間
が複雑にレイアウトされているような場合には、ブロッ
ク間の通過本数をあらかじめ正確に予測することは困難
である。そのため、（ｂ）に開示されたレイアウト方法
を用いて既に引かれた配線に対して残りの配線を引こう
とすると、配線を引くためのスペースがなく、実際に結
線不可能なケースが頻繁に発生する可能性が大きい。

【００１３】例えば図１５に示す配線レイアウトにあっ
て実線および破線の配線を施した後でａ端子とｂ端子を
結線しようとしても、配線に必要なスペースが確保され
ていないため未結線となってしまう可能性が高い。その
ため、上述した配線レイアウト方法は実際の設計に当た
っては使用することができない。

【００１４】もし１００％の配線の結線率を求めるなら
ば、ＬＳＩの面積は冗長度が各配線スペースにもつこと
になり、高密度のＬＳＩを設計できなくなってしまう。

【００１５】上述した（ａ）、（ｂ）に示す配線レイア
ウト方法以外の従来方法としては、束状配線を一本の配
線のように取り扱うのもあるが、この場合には配線の出
力としては、束ねたい配線の配線経路のみであり、実際
の配線の座標は出力しないで、配線経路からあとで他の
信号線と共に座標の決定を行なうことになる。

【００１６】この方法では、座標決定の際に他に信号線
との区別を行わないため、束にまとめたい配線の間に他
の信号線が入り込んでしまったり、配線の順序が一定で
なくなるなど問題が発生する。

【００１７】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、特に分岐を伴う束状配線であ
ってもショートしたり、配線間隔が広くなったり、未結
線が発生したりすることのない配線レイアウト方法を提
案するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明においては、平行に配線する複数本の配線
を１つの束にして所定幅の束状配線とし、この束状配線
をレイアウトされたブロック間に予備配線すると共に、
予備配線が終了してから他の一般配線を行った後、上記
束状配線を複数の配線に戻し、その後ブロック端子と配
線端部との接続を行うようにしたことを特徴とするもの
である。

【００１９】

【作用】図３に示すように、平行配線にしたい複数の配
線の配線接続を１本の配線接続に変更し（束状化）、そ
の配線の幅を太くして一括配線する。その後、一般の配
線を施してから束状配線を個々の配線に分離する。束状
配線が枝別れするときなど分岐配線に冗長な部分が生じ
たときはその冗長配線が自動的に除去（消去）される。
そして、配線の接続を元に戻して各配線の端子から分岐
配線への自動結線が行われて自動配線処理が終了する。

【００２０】この配線レイアウト方法によれば、上述し
たショート、配線間隔の広がりあるいは未結線などが発
生することがないし、平行配線内に別の信号線が入り込
むようなこともない。

【００２１】

【実施例】続いて、この発明に係る配線レイアウト方法
の一例を半導体チップなどの配線レイアウト処理に適用
した場合につき、図面を参照して詳細に説明する。

【００２２】図１はこの発明に係る配線レイアウトを実
現するための配線レイアウト装置１０の一例を示すもの
で、主制御装置１１ではキーボード１２やマウス１３か
らの制御指令に基づいて磁気記憶装置１４や磁気テープ
装置１５に格納されている自動配線を行うためのプログ
ラムデータや配線データ（半導体チップ上に配されるブ
ロック（ＩＣなど）の座標データやチップの端子データ
など）の読み込み処理が行われ、所定の自動配線処理が
実行される。

【００２３】読み込まれたデータはキャラクタディスプ
レイ１６などに表示され、配線結果やマウス１３の指示
座標などは何れもグラフィックディスプレイ１７に表示
される。自動配線処理が終了した結果はプリンタ１８や
プロッタ１９を用いてプリントアウトされる。

【００２４】図２は配線レイアウト処理例を示すもの
で、最初にはチップへのブロック位置が決められ（ステ
ップ２１）、全てのブロック位置が特定されると、次に
最も重要な配線から配線処理が行われる（ステップ２
２）。図の例では電源配線、クロック配線、各種のバス
配線などがこの部類に属する。

【００２５】これらの配線が終了すると、次に一般の信
号線の配線処理が行われ（ステップ２３）、その後配線
間ピッチを整えるコンパクション処理が行われて自動配
線レイアウト処理が終了する（ステップ２３，２４）。

【００２６】図３は上述した処理のうち特にステップ２
２に示した重要配線処理をさらに詳細に説明した配線レ
イアウト処理である。

【００２７】この発明における配線レイアウト方法の基
本的な考え方は以下の通りである。まず、束ねたい数本
の平行配線を１本の幅の太い配線（束状配線）とし、そ
の後残りの配線を引く。幅の太い束状配線を分割し、ブ
ロック端子との接続を行い、端子接続によって発生した
冗長の配線を消去したあと、コンパクションをかけて配
線ルールを合わせ込む。

【００２８】この方法を用いれば、束ねたい信号線の間
に他の信号線が入り込むことはなく、さらに束ねたい配
線が分岐し、分岐後の配線も数本づつ束にして配線した
い場合にも対応できる。信号線の配線のときには配線ル
ールを無視して配線するため配線が未結線になることも
ない。

【００２９】このような重要配線処理は上述した束状配
線処理が多い。図３は特にバス配線処理の具体例である
が、他の配線処理にもそのまま流用できる。図４以降の
レイアウトの図を参照しながら説明する。

【００３０】束ねたい全ての配線の信号名を指定する
（図３ステップ３１）。図４の例では信号線は４本あ
り、これら信号線Ａ０〜Ａ３が束状配線ＢＵＳ１と命名
される。

【００３１】ＢＵＳ１＝｛Ａ０ Ａ１ Ａ２ Ａ３｝ このとき、同時に束状配線が一本の配線になるように束
状配線化が行われる（ステップ３２）。つまり、信号線
Ａ０〜Ａ３が同電位配線となるように電位関係を変更す
る。

【００３２】１本にした束状配線について束状配線自体
の線幅を指定する（ステップ３３）。これは束状化する
配線の本数によって占有する線幅が相違するため、予め
必要な線幅を指定するようにしている。線幅の設定は自
動的に行うこともできる。

【００３３】１本にした束状配線を次にマニュアルで予
備配線する（ステップ３４）。図５にマニュアル配線例
を示す。このときは図５のように概略の配線の経路のみ
を指定すればよく、またこの時点ではブロック端子との
細かい接続は行わない。

【００３４】束状配線の終端もブロック端子とクロスす
る程度の長さに指定すればよい。このようにマニュアル
配線は非常にラフな配線であるから、その作業量は極端
に少ない。束ねたい束状配線が図５のように例えば上下
に分岐している場合でも、この分岐配線に拘らず概略経
路が指定される。

【００３５】概略的な予備配線が終了すると予備配線さ
れたこの束状配線の終端部分について、ブロック端子ｃ
との接続を行なう（ステップ３５）。この関係を図６に
示す。ブロック端子ｃとの接続はブロックＢと各ブロッ
クに設けられたブロック端子（図示はしない）のそれぞ
れをキーボード１２などから指定すると自動的に接続さ
れる。そのためブロック端子との接続作業量も非常に少
ない。

【００３６】これらの一連の処理は、束にしたい全ての
束状配線について繰り返し行われる（ステップ３６）。
その数に上限はない。

【００３７】束状配線の概略的な予備配線処理が終了す
ると、次は図７に残りの信号線（細線で図示）である一
般配線について自動配線する（ステップ３７）。この場
合配線のデザインルールは無視して配線するため、図７
のようにどんな配置条件の場合においても１００％配線
が可能であり未結線は発生しない。

【００３８】一般配線が終了すると、今度は図８のよう
に束状配線を個々の配線となるように元の状態に戻す
（ステップ３８）。したがって太い配線をスプリット
し、元の配線の本数にする。

【００３９】元の配線に戻すときこれらの配線に対して
端子接続のための順位を付ける。順位の付け方は特に定
まったものではなく、例えば下または左からというよう
に順位を付ける。例えば順次最初に指定した順番（信号
線命名時の順番）にする。

【００４０】この順位を付けることによって配線が途中
でねじれたりすることはない。配線の折れ曲がり点ある
いは、十字路、Ｔ字路等においては、配線の接続のしか
たによって、自動的に配線パターンおよびコンタクトを
発生させる。したがって、配線順序に矛盾することな
く、流れるような配線パターンが可能になる。

【００４１】各ブロックからスプリットした配線に対し
ては自動的に接続される（ステップ３９）。これによ
り、端子の並び順とは無関係に結線ができる（図９参
照）。

【００４２】ここまでのレイアウト処理で配線とブロッ
ク端子との接続は全て終了する。しかし、幅の太い配線
をスプリットしたため図９に示すように余分な配線（冗
長配線）が存在しているので、次のステップ４０ではこ
の冗長配線が自動的に除去される（図１０参照）。

【００４３】この除去方法は配線の終端から順次配線の
セグメントを消去していき、配線セグメントの終端が必
ずブロック端子または、他の複数本の配線セグメントの
終端になるまで繰り返すことによって達成される。この
除去処理を行うことによって配線の束が複雑に分岐する
場合においても、束状平行配線が可能になる。

【００４４】冗長配線を除去したのちは配線ルールの合
わせ込みが行われる。配線ルールの合わせ込みとは図１
１のように配線間のピッチを一定にする処理であって、
これは周知のコンパクションプログラムを用いて自動的
に行われる（ステップ４１）。

【００４５】上述した実施例では図３に示すように、コ
ンパクション処理は最終ステップ４１の段階で行うよう
にしているが、このコンパクション処理を数回行うよう
にもすることができる。

【００４６】図１２は２回のコンパクション処理を行っ
てバス配線処理を行うようにした例であって、この例で
は一般の配線の接続処理が終了した段階で最初のコンパ
クション処理が実行される（ステップ３７、３７０）。

【００４７】このコンパクション処理によって太い束状
配線上から一般の配線が取り除かれるので、束状配線内
に一般の配線が入り込むようなことがなくなる。

【００４８】最初のコンパクション処理が終了してから
は図３で示したのと同じ処理ステップを経て最終的なコ
ンパクション処理が行われる（ステップ３８〜４１）。

【００４９】以上のような束状配線処理手法を用いるこ
とによって、従来の手法では取り扱えなかった、分岐を
伴う平行隣接配線処理が可能となり、ＬＳＩの面積を大
きくすることなく、１００％の結線率が可能になる。

【００５０】この配線レイアウト方法は上述した平行隣
接配線のみでなく、細かい経路を指定したい電源配線
や、一般の信号線にも適用することができるのは明かで
ある。また、束ねた配線が複数の束に分岐したり、一本
の信号線に分岐する場合においても、配線の順序および
配線の束の隣接関係に矛盾をきたすことなく配線が可能
である。

【００５１】複数本の配線を束状化し、束状化したこの
束状配線を１本の配線とみなして配線のレイアウトを行
い、さらにコンパクションを実行しているので、束状配
線内に他の信号線が入り込むことはない。その結果、他
の一般配線が束状配線の間に入り込んだり、入り込まな
い代わりに他の配線が未結線になったり、線間の幅が広
くなるなどの弊害が起きない。

【００５２】この発明は半導体チップの配線レイアウト
処理のみならず、プリント基板やその他の配線レイアウ
ト処理にも適用できる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る配線レイ
アウト方法では、束ねたい数本の平行配線を１本の幅の
太い束状配線とし、この束状配線を基準に配線レイアウ
トを行うようにしたものである。

【００５４】この方法を用いれば、束ねたい信号線の間
に他の信号線が入り込むことはなく、さらに束ねたい配
線が分岐し、分岐後の配線も数本づつ束にして配線した
い場合にも対応できる。信号線の配線のときには配線ル
ールを無視して配線するため配線が未結線になることも
ない。配線ピッチも一定に整えられるので、高密度の配
線処理ができるなどの特徴を有する。したがってこの発
明は半導体チップやプリント基板などの配線処理に適用
して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る配線レイアウト装置の一例を示
すブロック図である。

【図２】配線レイアウト処理例を示すフローチャートの
図である。

【図３】バス配線レイアウト処理例を示すフローチャー
トの図である。

【図４】束状配線の各工程における説明図である。

【図５】束状配線の各工程における説明図である。

【図６】束状配線の各工程における説明図である。

【図７】束状配線の各工程における説明図である。

【図８】束状配線の各工程における説明図である。

【図９】束状配線の各工程における説明図である。

【図１０】束状配線の各工程における説明図である。

【図１１】束状配線の各工程における説明図である。

【図１２】バス配線レイアウト処理の他の例を示すフロ
ーチャートの図である。

【図１３】従来の平行配線の各工程における説明図であ
る。

【図１４】従来の平行配線の各工程における説明図であ
る。

【図１５】従来の平行配線の各工程における説明図であ
る。

【符号の説明】

１０ 配線レイアウト装置 １１ 主制御装置 １４ 磁気記憶装置 １５ 磁気テープ装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平行に配線する複数本の配線を１つの束
   にして所定幅の束状配線とし、 この束状配線をレイアウトされたブロック間に予備配線
   すると共に、 予備配線が終了してから他の一般配線を行った後、上記
   束状配線を複数の配線に戻し、その後上記ブロックに設
   けられたブロック端子と上記配線の端部との接続を行う
   ようにしたことを特徴とする配線レイアウト方法。
2. 【請求項２】 上記束状配線は電源配線、クロック配
   線、バス配線であることを特徴とする請求項１記載の配
   線レイアウト方法。
3. 【請求項３】 上記束状配線に対する予備配線は一般の
   配線よりも優先させて配線されることを特徴とする請求
   項１記載の配線レイアウト方法。
4. 【請求項４】 束状配線を複数の配線に戻し、一般の配
   線を施してから配線ピッチを整えるコンパクション処理
   を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の配線
   レイアウト方法。