Brevet FR2542528A1 — publié le 19840914

La présente invention concerne les circuits semi-conducteurs ou intégrés Plus spécialement, elle concerne des réseaux universels de dispositifs à semi-conducteur disposés sur un substrat commun et conçus pour être électriquement connectés en une large variété de circuits par une couche conductrice particulière associée à une utilisation finale particulière. De nombreux circuits intégrés conçus pour une utilisation particulière demandent actuellement des centaines ou des milliers de portes logiques pour la mise en oeuvre de leurs fonctions logiques visées Le coût de la construction de circuits particula- risés est important et peut même être prohibitif Du point de vue de la rentabilité financière, il faut, pour obtenir un co Ot interes- sant, produire le circuit intégré particularisé en grandes quantités, ou bien, s'il s'agit de petites quantités, le prix est nécessairement élevé. L'utilisation d'un réseau universel est une solution plus économique dans le cas d'un circuit particularisé fabriqué en petites quantités Un réseau universel comporte un grand nombre de dispositifs à semi-conducteur initialement non affectés qui sont disposés sur un même substrat ou une puce semi-conductrice. La puce est conçue de façon à permettre que les trajets de circuit "particularisants" d'une couche présentant une certaine configuration conductrice, adaptée à l'utilisation finale, que l'on appellera couche conductrice à configuration particularisante finale, connectent électriquement les dispositifs non affectés en certains éléments (par exemple des éléments logiques normalisés) et connectent ces éléments en un circuit voulu (qui met en oeuvre par exemple une fonction logique voulue) De cette façon, les coûts de la conception du réseau de base peuvent être répartis sur de nombreux circuits particularisés différents La configuration conductrice particulari- sante combine un certain nombre de circuits de taille relativement petite en un circuit de grande taille, en procurant la plupart des économies qui sont propres aux circuits de grande taille Il est préférable que les circuits logiques pouvant être obtenus soient simplement limités par le nombre et les types des dispositifs appar- tenant au réseau Un certain nombre de réseaux universels sont conçus pour être électriquement interconnectés en un circuit parti- cularisé au moyen d'une unique couche conductrice particularisante. D'autres sont destinés à utiliser plus d'une couche particularisante. Puisque la taille et la complexité des circuits logiques à mettre en oeuvre au moyen de réseaux universels ont augmenté, des techniques de conception assistées par ordinateur ont été mises au point Celles-ci comportent des programmes de calculateur (logiciel) permettant d'effectuer automatiquement la sélection et la mise en place de trajets de circuit Lorsque ces 1 îo trajets de circuit interconnectent électriquement les dispositifs pour en faire le circuit réel voulu, le réseau universel de base est devenu le circuit logique particularisé voulu Le logiciel sert également à produire des données pour la fabrication automatique d'un masque photographique permettant de produire les trajets de circuit se trouvant dans la configuration de métallisation de la couche particularisante. Un réseau destiné à recevoir automatiquement (au moyen d'un calculateur) le tracé de son unique couche de métal- lisation particularisante est connu sous l'appellation de réseau universel automatisé (AUA) Ce réseau a été mis au point dans le cadre d'un contrat de l'ERADCOM (US Arniy Electronics Research and Development Command) Ce réseau a fait l'objet de quatre rapports de recherche intitulés "AUTOMATED DESIGN PROCEDURES FOR VLSI" portant les numéros de contrat DELET-TR-78-2960-1 à DELET-TR-78- 2960-3 et DELET-TR-78-2960-F, respectivement datés de juin 1979, février 1980, juin 1980 et mars 1981 Ce réseau universel automatisé a également fait l'objet d'une demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique intitulé AUTOMATED UNIVERSAL ARRAY", déposée par Richard Noto et Fred Borgini sous le N O 305 825 le 28 septembre 1981 et cédée au gouvernement des Etats-Unis d'Amérique. Ce réseau universel automatisé comporte 640 portes, ou cellules, internes sur une puce semi-conductrice Les dimensions de la puce sont 5,28 mm x 5, 28 mm La conception de cette puce en combinaison avec son logiciel de conception automatique, assistée par ordinateur, des tracés de métallisation permet de réaliser automatiquement la métallisation particularisante finale Un sem- blable système se révèle efficace même pour des circuits utilisant jusqu'à 90 % des 640 cellules présentes dans le réseau Cette auto- maticité accélère les opérations de particularisation du réseau et minimise les coûts en circuits logiques et semi-conducteurs. Le tracé de ce réseau et le logiciel de particu- larisation associé établissent des relations définies entre diverses parties de la puce En raison de ces relations, toute modification du nombre des cellules du réseau nécessite de reprendre dans le détail la conception du réseau et impose des ajustements réciproques entre les différentes parties du réseau Ceci revient alors à réécrire le logiciel produisant-la mise en place des trajets de circuit. Il serait donc souhaitable de posséder un réseau intégré d'éléments, tel que le réseau universel automatisé, qui puisse être facilement adapté à une modification du nombre des cellules appartenant au réseau sans nécessiter la reprise en détail du travail de conception du réseau ou du logiciel utilisé pour la mise en place des conducteurs. Dans un mode de réalisation de l'invention, le réseau comporte un substrat qui possède une région intérieure et une région extérieure et qui comporte plusieurs composants de cir- cuit Les composants de circuit sont destinés à être interconnectés en un circuit électrique voulu par des trajets de circuit particu- larisants d'une couche présentant une certaine configuration con- ductrice La région intérieure comporte: ( 1) plusieurs cellules comportant chacune plusieurs composants de circuit, les cellules étant disposées en plusieurs rangées alignées suivant une première direction; ( 2) plusieurs couloirs de câblage d'un premier type qui s'intercalent en alternance avec les rangées de cellules suivant une deuxième-direction et qui servent à ménager de la place entre les rangées de cellules; et ( 3) des passages destinés aux bus d'alimentation électrique des rangées de cellules, chacun de ces passages s'étendant suivant la première direction le long de chaque rangée de cellules et coupant au moins une frontière de la région intérieure, en un emplacement o la frontière est orientée suivant la deuxième direction La région extérieure com- porte: ( 1) un ou plusieurs couloirs de cablage d'un deuxième type, chacun desdits couloirs de câblage du deuxième type étant adjacent et parallèle aux frontières de la région intérieure; ( 2) plusieurs cellules périphériques, chaque cellule comportant plusieurs compo- sants de circuit, et chaque cellule périphérique étant séparée de la région intérieure suivant la première direction par un cou- loir de câblage du deuxième type; ( 3) au moins un premier passage disposé suivant la deuxième direction et destiné à un bus d'alimen- tation électrique permettant la connection aux cellules périphériques; ( 4) un rang de tunnels parallèles qui sont chacun orientés suivant la première direction et passent à l'intérieur du substrat, chaque tunnel possédant-deux contacts qui sont accessibles à la couche conductrice; et ( 5) une route orientée suivant la deuxième direc- tion et passant au-dessus du rang de tunnel, la route offrant de la place pour des voies orientées suivant la deuxième direction et servant à la mise en place de trajets de circuit à l'intérieur de la couche de configuration conductrice, les contacts de chaque tunnel étant disposés de part et d'autre de la route. Selon un mode de réalisation préféré de l'in- vention, il est prévu, à l'intérieur de chacun des couloirs de câblage du deuxième type, que: il existe au moins un passage supplémentaire qui s'étend suivant la deuxième direction, le passage supplémentaire étant destiné à une couche conductrice faisant fonction de bus d'alimentation électrique se connectant aux bus d'ali- mentation électrique de la région intérieure, le passage supplémen- taire étant écarté du premier passage; la route est disposée entre le passage supplémentaire pour bus et les cellules périphériques les voies de câblage de-la route ne sont pas interrompues par les passages des rangées de cellules; et chacun des tunnels possède une partie qui passe au-dessous du passage supplémentaire pour bus et est isolé de celui-ci et qui s'étend suivant la première direc- tion jusqu'à un contact supplémentaire se trouvant sur le côté du passage supplémentaire-pour bus correspondant aux rangées de cellules, le contact supplémentaire étant lui aussi accessible à la couche de configuration conductrice Dans la mise en forme d'un réseau utilisant l'invention, les détails de la région intérieure sont découplés par rapport aux détails de la région extérieure. La description suivante, conçue à titre d'illus- tration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'une partie d'un-réseau universel automatisé selon la technique antérieure, la figure 2 est une vue en plan plus détaillée d'une partie du réseau de la technique antérieure présenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue en plan d'une partie d'un réseau universel automatisé selon l'invention; et la figure 4 est une vue en plan plus détaillée d'une partie du réseau de la figure 3. Les caractéristiques topographiques de base d'un réseau universel automatisé 10 selon la technique antérieure sont présentées sur la vue en plan de la figure 1 La figure 2 est une vue en plan plus détaillée d'une partie de ce réseau Le réseau 10 est le réseau décrit dans les rapports ci-dessus mentionnés "AUTOMATED DESIGN PROCEDURES FOR VLSI" Le réseau 10 possède un substrat Il comportant une région 12 centrale ou intérieure et une région exté- rieure 14 qui sont en contact suivant la ligne 13 en trait interrompu. La région intérieure 12 comporte plusieurs cellules identiques 16 de dispositifs de base Chacune des cellules 16 comporte plusieurs dispositifs à semi-conducteur (non représentés) Les cellules 16 sont disposées suivant dix rangées 15 de soixante-quatre cellules chacune Les rangées 15 sont orientées suivant une première direction (la direction horizontale sur les dessins) Les cellules 16 de dispositifs de base possèdent des broches de contact 18 (figure 2) servant à la connection avec une configuration de métallisation particularisante 100 destinée à être placée au-dessus Quelques trajets de circuit ( 102, 104, 106 et 108) d'une configuration de métallisation particularisante 100 donnée à titre d'exemple sont représentés sur la figure 2. Dans la région intérieure 12, plusieurs couloirs de câblage intérieurs 20 s'intercalent en alternance avec les rangées 15 Les couloirs 20 séparent les rangées 15 les unes des autres suivant une deuxième direction (la direction verticale). Chaque couloir de c Ublage 20 qui se trouve entre deux rangées de cellules 15 (par exemple les rangées 15 a et 15 b sur la figure 2) comporte cinq rangs 21 de tunnels conducteurs fixes 22, orientés verticalement, qui possèdent des contacts 24 Chacun des rangs 21 de tunnels comporte plusieurs tunnels parallèles qui sont disposés verticalement sur les dessins Les tunnels appartenant à des rangs 21 adjacents sont alignés entre eux (voir par exemple les tunnels 22 a, 22 b et 22 c sur la figure 2) Les couloirs de câblage se trouvant au-dessus de la rangée 15 de cellules située tout en haut et au-dessous de la rangée 15 de cellules située tout en bas sur la figure 1 contiennent chacun trois rangs de tunnels seulement. Chaque tunnel du réseau 10 utilise du silicium polycristallin comme matériau conducteur et comporte deux contacts, à raison d'un à chaque extrémité Les contacts des tunnels sont les seules parties des tunnels qui sont électriquement accessibles à la couche de métallisation particularisante 100 Chacun des tunnels 22 est électriquement isolé de tous les autres tunnels avant l'adjonction de la couche de métallisation particularisante finale 100 Une route 23 s'étendant suivant une première direction (la direction horizontale sur les dessins) passe au-dessus des tunnels 22 de chaque rang 21 Chaque route 23 comporte des voies pour trois conducteurs 112 horizontalement orientés de la région intérieure (voir par exemple les conducteurs 112 a, 112 b et 112 c sur la figure 2) de la configuration de métallisation particularisante 100 Les conducteurs des voies respectives sont isolés les uns des autres et vis-à-vis des tunnels par une couche de matériau isolant Un semblable conducteur, par exemple le conducteur 112, ne se connecte à un tunnel donné que si sa matière conductrice est couplée à l'un des contacts de ce tunnel Le conducteur 112 a et le tunnel 22 g sont couplés de cette manière. Chacun des trajets de circuit 102, 104, 106 et 108, donnésà titre d'exemple, de la couche 100 comporte une connection en série de tunnels fixes et de conducteurs de la couche métallisée de particularisation Les tunnels 22 permettent de faire passer, d'une rangée à l'autre (verticalement sur les dessins), les connexions aux cellules et entre les cellules Sur la figure 2, le trajet 102 vertical comprend les conducteurs ver- ticaux 114 a, 114 b, 114 c, 114 d, 114 e et 114 f et les tunnels verti- caux 22 a, 22 b, 22 c, 22 d et 22 e Les conducteurs horizontaux, par exemple 112 a, 112 b et 112 c, permettent d'interconnecter des cellules latéralement écartées appartenant à une même rangée ou à des rangées différentes Les tunnels appartenant à des rangs adjacents sont suffisamment séparés suivant la direction verticale pour permettre qu'un conducteur (par exemple 114 e) connecte un contact ( 24 a) d'un tunnel ( 22 d) appartenant à un certain rang au contact adjacent ( 24 b) d'un tunnel ( 22 e) diagonalement adjacent appartenant au rang suivant La combinaison tunnels-conducteurs particularisants permet que les conducteurs horizontaux et verticaux soient mutuel- lement isolés, sauf en des points d'interconnexion voulus Ceci rend possible une particularisation au moyen d'une unique couche conductrice La couche 100 qui forme les conducteurs particulari- sants interconnecte des tunnels appropriés et se connecte à des broches de contact 18 de cellules appropriées, par exemple au moyen des conducteurs 114 a et 114 f, fournit les bus d'alimentation électriques 30, 31, 34 et 35 et particularise les cellules 16 en des types voulus d'éléments logiques Toutefois, aucun segment de conducteur servant à particulariser une cellule n'est représenté sur les dessins. On préfère une particularisation du réseau universel au moyen d'une unique couche par rapport à l'emploi de multiples couches particularisantes, et cela, pour plusieurs raisons. D'abord, il est possible de fabriquer les réseaux en allant jusqu'à la fin de l'opération de dépôt d'une couche de métallisation, après quoi on les emmagasine jusqu'à ce qu'il en soit besoin Lorsque le moment vient d'utiliser une puce, on fait subir un tracé de configuration à la couche de métallisation au moyen d'un masque "particularisant" et on en élimine sélectivement certaines parties pour ne laisser que le tracé conducteur particularisant voulu En deuxième lieu, l'opération de particularisation est moins co Qteuse puisqu'il ne faut qu'un seul masque particularisant pour un circuit donné En troisième lieu, le traitement utilisant une seule couche particularisante est moins complexe et plus fiable que les processus à plusieurs couches particularisantes En quatrième lieu, ce réseau est conçu de telle façon qu'une seule couche particularisante est suffisante. La région extérieure 14 du substrat Il comporte des couloirs de câblage latéraux 40 et des circuits, ou cellules, périphériques 50 Les cellules périphériques entourent sensiblement la région intérieure 12 et assurent l'interface avec les circuits extérieurs à la puce Les cellules périphériques se trouvant suivant les bords latéraux (verticalement sur les dessins) de la puce sont écartées de la région intérieure 12 par les couloirs de cablage latéraux 40 Une partie du réseau, qui comporte une partie d'un couloir de càblage latéral, est représentée de manière plus détaillée sur la figure 2. Chacune des cellules périphériques est une cellule normale possédant une structure prédéfinie qui comporte des broches de contact 52 en des emplacements définis à l'intérieur de la structure de la cellule Toutes les cellules 50 ne sont pas identiques Toutefois, chaque type possède une structure semi-conduc- trice fixe qu'il est possible de particulariser pour obtenir les fonctions qui sont celles que-ce type de cellule est destiné à fournir Les cellules 50 sont particularisées par la couche conduc- trice 100 en même temps que le reste du réseau. Au-dessus des-cellules périphériques droites et suivant une orientation verticale, se trouve un bus 31 d'alimen- tation électrique V 1 Le bus V 1 vertical 31 est connecté à un plot de contact 22 associé à un cible ou à un autre type de liaison avec une borne extérieure à laquelle une source présentant la tension V 1 peut être connectée Chaque rangée 15 de cellules comporte, au-dessus d'elle, un bus 30 horizontal différent pour l'alimentation électrique d'une rangée Chacun des bus 30 d'alimentation électrique des rangées est connecté au bus vertical 31 en un point qui est horizontalement aligné avec la rangée de cellules associée Le bus vertical 31 transporte l'énergie électrique du plot 32 aux circuits des rangées de cellules et aux circuits périphériques qui se trouvent sous le bus 31. Les cellules de la région intérieure consomment généralement des courants très faibles Ceci est spécialement vrai lorsqu'ils sont construits en circuits CMOS utilisant la technique silicium sur saphir Les circuits périphériques absorbent ordinaire- ment un courant sensiblement plus important que les cellules de la région intérieure Le courant relativement fort consommé par les cellules périphériques peut amener d'importantes, différences de tension entre les rangées des cellules Ces différences résultent des chutes de tension produites par les courants dans le bus 31. Les différences de tension peuvent altérer le fonctionnement de réseaux qui, en raison de tolérances de fabrication, ont, dans la région intérieure, des cellules dont le fonctionnement est sensible à ces différences de tension. Un bus 35 d'alimentation électrique V 2, orienté verticalement (comme le bus 31), passe sur les cellules périphériques gauches et est connecté à un plot de contact externe 36 le raccordant à une source externe de tension V 2 Chaque rangée de cellules est surmontée par un bus 34 différent d'alimentation électrique V 2 de rangée, orienté horizontalement Chaque bus 34 d'une rangée est connecté au bus vertical 35 en un point horizontalement aligné avec la rangée de cellules associée Le bus 35 est soumis aux mêmes pro- blèmes de consommation de courant et de chute de tension que le bus 3 L Le circuit de dispositifs à semi-conducteur se trouvant à l'intérieur de chaque cellule 16 d'une rangée 15 donnée est connecté entre les bus 30 et 34 d'alimentation électrique V 1 et V 2 des rangées Les valeurs spécifiques des tensions V 1 et V 2 sont déterminées par le type de circuit utilisé à l'intérieur du réseau 10 Les cellules sont destinées à être particularisées (par la couche 100) une à une ou par groupes pour former des circuits logiques de base voulus Bien qu'ils soient importants pour le fonctionnement du réseau, les détails de la structure des cellules 16 ne sont pas nécessaires à la compréhension de l'invention et leur des- cription sera donc omise Les cellules sont décrites de manière détaillée dans les rapports de recherche ci-dessus mentionnés. A l'intérieur des couloirs de cablage latéraux 40 se trouvent des groupes de tunnels horizontalement orientés, désignés par la référence 42 Chaque groupe de tunnels 42 contient quinze tunnels Chaque groupe est disposé en alignement horizontal avec l'un des couloirs de c 1 blage intérieurs 20 Chaque tunnel 42 s'étend du voisinage de l'extrémité latérale du couloir de eablage 20 aligné jusqu'au voisinage du bord intérieur de la cellule périphé- rique 50 alignée Chacun des tunnels 42 possède deux contacts 44, à raison d'un à chacune de ses extrémités Les tunnels horizontaux 42 désignés par les références 42 a, 42 b et 42 c sont représentés comme étant connectés respectivement par des parties de trajets de circuit conducteurs particularisés 104, 106 et 108 Les tunnels 42 ont des longueurs qui laissent suffisamment de place au-dessus d'eux pour qu'une route 43 orientée verticalement laisse la place à quatre voies de métallisation orientées verticalement Chaque voie de métallisation peut être occupée par un conducteur particu- larisant vertical 118, par exemple le conducteur 118 a Chacun des conducteurs 118 est isolé des conducteurs (s'ils existent) qui passent dans les autres voies. Sur la figure 2, des conducteurs désignés par les références 118 a, 118 b, 118 c et 118 d sont placés dans le couloir de câblage latéral. En allant du bus d'alimentation électrique vertical 31 ou 35 jusque dans la rangée de cellules, chaque bus horizontal 30 ou 34 d'alimentation électrique V 1 ou V 2 d'une rangée croise le couloir de câblage latéral 40 droit ou gauche Il faut empêcher qu'un semblable croisement ne bloque les voies de la route latérale 43 Pour empêcher ce blocage et pour permettre la mise en place de conducteurs dans les couloirs latéraux particula- risants verticaux transversalement aux bus d'alimentation des rangées, des rangs, par exemple 45, de tunnels conducteurs verticaux 46 passent sous chacun des bus d'alimentation électrique V ou V 2 des rangées qui sont respectivement voisins des rangées 15 a, b, etc Les tunnels verticaux 46, qui sont désignés par les références 46 a et 46 b, sont représentés comme étant respectivement connectés par des parties des trajets de circuit particularisants 104 et 108. Chacune des cellules périphériques 50 prédéfinies possède un groupe de broches de contact 52 et un plot de contact externe 54 (non représenté sur la figure 2) Les broches de contact 52 1 l sont disposées le long de la frontière intérieure des cellules périphériques Les plots de contact 54 sont disposés le long de la frontière extérieure de la puce et sont destinés à être connectés à des fils extérieurs, par exemple au moyen d'une liaison par câbles ou par d'autres techniques En se connectant à son bus vertical 31 (ou 35), chaque bus d'alimentation électrique d'une rangée horizon- talement orienté 30 (ou 34) coupe une ligne imaginaire reliant les broches 52 des cellules périphériques 50 qui sont surmontées par le bus vertical 31 (ou 35) Pour permettre un fonctionnement convenable du circuit final, il faut éviter le contact entre les bus 30 (et 34) d'alimentation électrique des rangées et les broches 52. Pour interconnecter les cellules 16 de la région intérieure et les cellules périphériques 50 en un circuit voulu, il faut qu'il existe au voisinage de chaque broche 50 d'une cellule périphéique suffi- samment de place pour permettre que la couche particularisante 100 se connecte à cette broche 52 de la manière voulue, c'est-à-dire ( 1) sans court-circuiter d'autres broches, et ( 2) sans bloquer d'autres trajets de circuit nécessaires ou être bloquéepar eux. Les tunnels verticaux 46 se trouvant à l'inté- rieur du couloir latéral 40 et les contacts 48 de ces tunnels empêchent la mise en place de trajets de circuit particularisants jusqu'aux broches des cellules périphériques qui sont en alignement horizontal avec ces tunnels verticaux Pour résoudre un tel problème, on maintient des régions 56 d'une dimension verticale importante dénuées de broches 52 En raison de la nature prédéfinie des cellules 50, il faut que les cellules 50 soient exclues de ces régions 56 Ceci établit une interrelation directe entre l'emplace- ment du bus d'alimentation d'une rangée (ou l'emplacement d'une rangée de cellules) et les emplacements admissibles des cellules périphériques Cette relation, si l'on considère la taille des cellules périphériques et l'écartement centre à centre des rangées de cellules, limite à deux le nombre de cellules périphériques pouvant exister entre rangées de cellules adjacentes le long d'un bord latéral de la puce Ces restrictions sont d'ordre topographique et ne sont pas directement liées à la structure semi-conductrice -interne des cellules périphériques. La couche de métallisation particularisante finale constitue la matière conductrice des bus d'alimentation élec- trique, des conducteurs passant au-dessus des tunnels, des conducteurs reliant entre eux les tunnels, des conducteurs se connectant aux cellules et des conducteurs affectant les cellules à une utilisation particulière Tous ces conducteurs sont formés comme une partie de l'unique couche de métallisation 100 Les tunnels en silicium poly- cristallin demandent une largeur plus grande ( 12)lm) que les conduc- teurs métalliques ( 10 pi) Le pas horizontal de ce réseau s'exprime en unités de 12 Zpm et le pas vertical s'exprime en unités de l O L'écartement vertical centre à centre des conducteurs horizontaux adjacents se trouvant dans l'aire centrale est de l Oimn, et l'écar- tement vertical centre à centre de tunnels horizontaux 42 adjacents se trouvant dans le couloir de câblage latéral est de 20 m Cette différence entre les largeurs des conducteurs et leurs écartements et la relation existant entre les rangées 15 de cellules et les circuits périphériques 50 créent des relations strictement définies entre: le nombre des cellules périphériques; le nombre des rangées de cellules intérieures ( 16); la hauteur verticale des couloirs de cablage intérieurs 20; et la hauteur verticale des rangées de cellules L'existence de ces relations définies constitue une gêne lorsque l'on veut augmenter ce réseau de façon qu'il comprenne un plus grand nombre de rangées de cellules ou qu'il comprenne des rangées de cellules ayant des écartements différents L'augwnintation du réseau se limite à l'augmentation du nombre des rangées de X cellules par groupes de deux Cette augmentation demande également une restructuration du logiciel de mise en place assistée par ordinateur des trajets de circuit particularisantspour chaque nou- velle structure du réseau semi-conducteur Cette restructuration limite sévèrement le caractère d'adaptabilité du réseau 10 à des circuits de complexité croissante. La figure 3 est une vue en plan d'un réseau universel 10 ' selon l'invention Le réseau 10 ' peut être fabriqué dans un matériau semiconducteur massif, par exemple du silicium massif, ou dans un matériau semi-conducteur placé sur un substrat isolant, par exemple silicium sur saphir La figure 4 est une vue de détail du réseau 10 ' Le réseau 10 ' possède de nombreuses caracté- ristiques identiques à des caractéristiques correspondantes du réseau 10 Le réseau 10 ' diffère du réseau 10 en un certain nombre de points, selon l'invention Les caractéristiques correspondantes des deux réseaux sont identifiées par des mêmes numéros de référence. Les numéros de référence des caractéristiques du réseau 10 ' sont affec- tés par un signe prime (') qui les distingue des caractéristiques. identiques du réseau 10 Les régions intérieures 12 et 12 ' des réseaux 10 et 10 ' peuvent être identiques Toutefois, la région intérieure 12 ' des figures 3 et 4 peut différer notablement de la région intérieure 12 des figures 1 et 2 en plusieurs points qui sont mentionnés ci-après f Les différences entre les réseaux 10 et 10 ' qui sont importantes pour l'adaptabilité se retrouvent principa- lement dans la région extérieure 14 ' du réseau 10 ' Ces différences rendent également possible des améliorations de la région inté- rieure 12 ' par rapport à la région 12 du réseau 10. Les trajets de circuit particularisants, donnés à titre d'exemple, 102 ', 104 ', 106 ' et 108 ' représentés sur le réseau 10 ' de la figure 4 sont les mêmes que ceux illustrés sur la figure 2 pour le réseau 10, Toutefois, les parties des trajets 104 ', 106 ' et 108 ' qui sont dans la région extérieure 14 ' de la figure 4 sont différentes des éléments correspondants de la figure 2 Ces différences résultent de la restructuration de la région extérieure du réseau selon l'invention Dans un but illustratif, la partie de chacun de ces trajets se trouvant dans la région intérieure 12 ' de la figure 4 a été conservée identique à la partie correspondante de la région intérieure 12 de la figure 2. Dans le réseau 10 ', les bus d'alimentation élec- trique verticaux 31 ' et 35 ' ne servent qu'à l'alimentation électrique des cellules périphériques Des-bus verticaux 33 ' (V 1) et 37 ' (V 2) supplémentaires, servant à l'alimentation électrique de la région centrale, sont d isposés au-dessus de passages supplémentaires dans le réseau 10 ' Les passages supplémentaires se trouvent à l'intérieur de parties de transition 49 ' des couloirs de cablage latéraux 40 '. Les parties de transition 49 ' sont voisines des extrémités latérales des rangées 15 ' de cellules Ces bus 33 ' et 37 ' ne passent au-dessus ni des cellules périphériques 50 ', ni des cellules 16 ' de la région intérieure Le bus 33 ' se connecte directement au plot 32 ', et le bus 37 ' se connecte directement au plot 36 ' Ceci minimise les variations de tension à l'intérieur de la région centrale entre une rangée de cellules et une autre rangée de cellules, puisque les bus de la région centrale sont isolés vis-à-vis des bus 31 ' et 35 ' des cellules périphériques, sauf au niveau des plots 32 ' et 36 ' Pour un ensemble donné de tolérances de fabrication, ceci tend à accroître le rendement des-dispositifs complètement fonctionnels par comparaison avec le rendement des dispositifs complètement fonctionnels utilisant le réseau 10. Dans le réseau 10 ', la route de c Ablage laté- rale 43 ' verticalement orientée est disposée entre le passage du bus vertical ( 33 ' ou 37 ') de la région intérieure et les cellules périphériques horizontalement adjacentes En raison de cette disposition des bus verticaux de la région intérieure, comme 33 ', les bus 30 ' et 34 ' d'alimentation des rangées ne croisent pas les routes latérales 43 ' Ainsi, les voies de câblage de ces routes 43 ' ne sont pas bloquées par les bus d'alimentation électrique des rangées, si bien qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des tunnels verticaux dans le couloir de cablage latéral 40 ' du réseau 10 '. Ceci rend les routes latérales 43 ' du réseau 10 ' analogues aux routes intérieures 23 ' du réseau 10, dans la mesure o chaque voie de cablage de la route 43 ' s'étend sur toute la longueur de son couloir de cablage 40 ' sans obstruction (c'est-à-dire sans interrup- tion) sous la forme d'un conducteur fixe qui fait partie de la couche de métallisation 100 Chaque couloir de cablage latéral 40 ' comporte un rang 41 ' de tunnels horizontaux 42 ' uniformément séparés, qui sont séparés'verticalement de 121 m centre à centre Ce rang 41 ' de tunnels verticaux occupe toute la hauteur du couloir latéral 40 '. Ceci s'oppose directement au réseau 10 de la technique antérieure dans lequel les couloirs de c Ablage latéraux contiennent des groupes intercalés de tunnels verticaux ( 46) et de tunnels horizontaux ( 42). En conséquence, dans le réseau 10 ', un conducteur particularisant vertical, par exemple 118 a', se trouvant dans la route latérale 43 ' remplace la combinaison formée par le conducteur particularisant 118 a, le tunnel 46 a et le conducteur particularisant 118 b du réseau 10. De la même façon, le conducteur particularisant L 18 c' du réseau 10 ' remplace la combinaison formée par le conducteur particularisant 118 c, le tunnel 46 b et le conducteur particularisant 118 d du réseau 10. Dans un but de maximisation de l'adaptabilité du réseau, un réseau donné est conçu pour comporter un nombre compris entre 1 et 9 (ou plus) rangs 41 ' de tunnels alignés dans le couloir de cdblage latéral 40 ' Chacun de ces rangs donne de la place pour un nombre compris entre 2 et 9 voies de cablage. Chacun des tunnels horizontaux 42 ' comporte une partie 42 '' qui s'étend entre le côté région intérieure du passage du bus intérieur 33 ' (ou 37 ') et le côté cellules périphé- riques de ce passage Dans ce mode de réalisation, la partie passage pour bus intérieur de chaque tunnel est contiguë à la. partie principale de ce tunnel 42 ' Ces parties forment ensemble un tunnel prolongé La plupart des tunnels prolonges possède trois contacts apparaissant à découvert pour permettre une connexion avec la couche particularisante Les tunnels 42 ' qui sont en alignement avec une rangée de cellules, par exemple 15 a' ou 15 b', ne comportent que deux contacts chacun Ces contacts sont mieux vus sur la figure 4 Deux de ces contacts, par exemple 44 ', se trouvent aux extrémités de la partie de tunnel principale 42 '. Ces contacts sont placés dans le couloir de cablage latéral entre le passage pour bus intérieur verticalement orienté (relatif au bus 33 ' ou 37 ') et les cellules périphériques Dans le réseau 10 ', le premier de ces contacts est placé au voisinage des circuits périphériques, et le deuxième est placé au voisinage du bus d'ali- mentation électrique intérieur ( 33 ' ou 37 ') Les deux contacts de chaque tunnel sont écartés l'un de l'autre d'une distance qui laisse la place pour-un nombre voulu de voies de métallisation verticalement orientées (de deux à neuf ou plus, mais quatre de préférence) à l'intérieur de la route de càblage 43 ' passant au- dessus du tunnel Le troisième ( 44 ') des trois contacts de chaque tunnel prolongé 42 ' est connecté à la partie 42 '' du tunnel pour bus intérieur Le troisième contact 44 '" est placé du côté région intérieure (rangée de cellules) du bus d'alimentation électrique intérieur ( 33 ' ou 37 ') La région du couloir de c Ablage latéral se trouvant entre les extrémités des rangées de cellules et les ES 42528 deuxièmes contacts 44 ' des tunnels 42 ' est la région de transi- tion 49 ' La partie du tunnel prolongé se trouvant dans la région de transition (entre le deuxième contact 44 ' et le troisième contact 44 '') autorise la mise en place de trajets de circuit horizontaux sous le bus d'alimentation électrique intérieur 33 ' ou 37 ' 'Les contacts 44 '' sont omis dans l'alignement avec les rangées 15 de cellules, puisqu'ils ne sont pas nécessaire et que leur omission assure que les bus 30 ' et 34 ' d'alimentation des rangées ne seront pas en contact avec un tunnel prolongé Si cela était souhaitable, chaque tunnel 42 ' pourrait être séparé en deux tunnels horizonta- lement allongés (le deuxième contact 44 ' étant séparé en deux contacts, un pour la partie de tunnel principale 42 ' et un pour la partie de tunnel 42 ' du bus d'alimentation électrique) Toutefois, ceci n'est pas considéré comme étant nécessaire à une totale, souplesse de mise en place des trajets de circuit et occuperait inutilement une surface semi-conductrice utile. Tout défaut d'alignement entre un conducteur horizontal 112 ' de couloir intérieur et un tunnel 42 ' de couloir latéral peut être rattrapé par la couche 100 de métallisation particularisante dans la partie de transition 49 ' du couloir de cablage latéral (voir par exemple le segment de conducteur 112 b'" sur la figure 4). Si l'on souhaite augmenter lavitesse de fonctionnement du circuit final, il est possible de remplacer les conducteurs fixes en silicium polycristallin qui forment les tunnels par des-conducteurs fixes métalliques La couche de métallisation particularisante devient alors un deuxième niveau de métallisation. On ne modifie que la couche finale pour réaliser des circuits parti- cularisés différents. L'existence d'une série continue, ininterrompue, de tunnels latéraux-42 ' libère la configuration structurelle du couloir de câblage latéral vis-àvis d'une dépendance détaillée par rapport à la configuration de la région intérieure 12 ' du réseau Puisque les bus d'alimentation électrique des rangées ne vont pas jusqu'aux cellules périphériques, les positions des bus d'alimenta- -tion électrique des rangées ne posent aucune contrainte au position- nement des broches de contact des cellules périphériques Par conséquent, les cellules périphériques, comme 50 a', 50 b', 50 c', etc, sont placées au voisinage les unes des autres, sans qu'il soit besoin de les séparer ou de les placer suivant une relation posi- tionnelle prédéterminée par rapport aux rangées de cellules 15 a', 15 b', etc Ceci peut être mieux vu sur la figure 4. Toute modification intervenant dans la-région intérieure du réseau 10 ', qui ne change pas la longueur verticale globale de la région intérieure, n'a pas d'effet sur le nombre ou la position des tunnels latéraux ou des cellules périphériques. Une modification de la région intérieure qui change la longueur verticale de la région intérieure n'affecte les cellules périphé- riques qu'en ce qui concerne le nombre de cellules périphériques s'ajustant le long d'un bord vertical de la puce Cette modification de la région intérieure affecte les tunnels latéraux en changeant le nombre des tunnels latéraux utilisés, mais elle n'affecte pas leur position relative ou écartement En raison de cette indépen- dance, la région intérieure 12 ' du réseau 10 ' est disposée de façon à offrir une taille de réseau permettant de tenir compte d'une complexité voulue des circuits sans qu'il soit besoin de s'occuper de maintenir des relations particulières avec les couloirs latéraux et les cellules périphériques. Ainsi, la présente invention élimine du réseau 10 ' les relations structurelles limitatives ci-dessus indiquées entre la configuration de la région intérieure et la configuration de la région extérieure du réseau 10 La suppression de ces limitations rend plus simple le processus de mise à l'échelle directe de la structure du réseau 10 ' en fonction des besoins prévus pour un circuit Dans les processus de mise à l'échelle directe, chaque partie est dimensionnée indépendamment pour satisfaire les besoins du circuit Cette mise à l'échelle implique une modification des points suivants, en partie ou en totalité: le nombre de rangées de cellules; le nombre de rangs de tunnels dans un couloir de câblage; la longueur de ces tunnels On détermine la taille réelle de la puce utilisant un semblable réseau mis à l'échelle à partir de la partie de la puce qui demande, pour être logée, la plus grande taille de puce On dimensionne les autres parties de la puce en fonction de cette taille globale de la puce Ceci s'oppose à l'analyse détaillée qui doit être appliquée aux particularités de la puce lorsque l'on tente une mise à l'échelle du réseau 10. Les couloirs de câblage latéraux des réseaux selon l'invention comportent de préférence de un à neuf rangs de tunnels 41 ' ayant chacun de deux à neuf canaux de câblage par route 43 ' Les couloirs de cablage intérieurs 20 ' comprennent de préférence de trois à neuf rangs de tunnels 21 ' Chacun de ces rangs de tunnels 21 ' possède une route 23 ' ayant de préférence de deux à neuf voies de câblage Le nombre des tunnels dans chaque type de rang de tunnel et le nombre des voies de c Sblage par couloir de cablage sont déterminés pour un réseau donné à partir des types des circuits qui doivent être faits dans ce réseau et à partir de la densité de câblage qui est prévue en conséquence Ces considérations rendent par exemple possible d'obtenir un plus grand nombre de cellules (portes logiques)dans une aire donnée de la région intérieure en autorisant un placement plus serré des rangées 15 ' de cellules lorsque les besoins prévus en câblage sont petits. L'indépendance ci-dessus démontrée du réseau utilisant l'invention par rapport aux contraintes existant dans le réseau de la technique antérieure rend également indépendant des détails le logiciel de conception assistée par ordinateur qui conçoit les interconnexions particularisantes Comme variables d'entrée, ce logiciel demande les positions des broches de contact des cellules, des extrémités des tunnels et des broches de contact des cellules périphériques dans le réseau A partir de ces variables et de variables définissant le circuit logique voulu, le logiciel réussit à définir un masque qui peut alors être- employé pour réaliser la configuration de métallisation 100, cette configuration 100 servant à interconnecter les cellules en un circuit logique voulu Avec l'invention, il n'est pas nécessaire de réécrire le logiciel pour chaque nouvelle taille du réseau, puique les caractéristiques du réseau sont spécifiées comme variables à l'intérieur du logiciel. Le réseau 10 ' qui incorpore l'invention offre la liberté de choix en ce qui concerne le nombre et la taille des rangées de cellules et des couloirs de câblage, une telle liberté n'existant pas dans le réseau 10 de-la technique antérieure L'utilisation de l'invention autorise encore un tracé automatique rapide des inter- connexions du circuit particularisé pour une utilisation donnée. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du réseau dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. 42528 REVENDICATIONS 1 Réseau universel ( 10 ') du type comportant un substrat ( 11) possédant plusieurs composants de circuit qui sont destinés à être interconnectés en un circuit électrique voulu au mdyen de trajets de circuit particularisants d'une couche conduc- trice ( 100) présentant une certaine configuration; ledit substrat possédant une région intérieure ( 12 ') qui comprend: (a) plusieurs cellules ( 16 ') comportant chacune quelques uns desdits composants de circuit, lesdites cellules étant disposées en plusieurs rangées, qui s'étendent suivant une première direction (b) plusieurs couloirs de cablage ( 20 ') d'un premier type, qui s'intercalent avec lesdites rangées de cellules suivant une deuxième direction et servent à séparer les unes des autres lesdites rangées de cellules suivant cette deuxième direction, lesdits couloirs de câblage comportant des voies de cablage orientés dans ladite première direction; et (c) des passages destinés à des bus -( 30 ') pour l'ali- mentation électrique respective des rangées de cellules, chaque passage s'étendant dans ladite première direction suivant chaque rangée de cellules et croisant au moins une frontière ( 13 ') de la région intérieure s'étendant dans ladite deuxième direction; ledit substrat possédant également une région extérieure qui comporte: (a) un couloir de cablage ( 40 ') d'un deuxième type qui est disposé au voisinage de ladite frontière de la région intérieure et parallèlement à cette frontière; (b) plusieurs cellules périphériques ( 50 ') comportant chacune quelques uns desdits composants de circuit-et écartées de ladite région intérieure suivant ladite première-direction par ledit couloir de c'âblage du deuxième type; (c) au moins un premier passage orienté suivant la deuxième direction et destiné à un bus d'alimentation électrique périphérique conçu pourêtre connecté auxdites cellules périphériques; (d) un rang ( 41 ') de tunnels parallèles ( 42 '), qui s'étendent chacun suivant ladite première direction dans ledit substrat et possèdent chacun deux contacts ( 44 ') qui sont accessibles à ladite couche conductrice; et (e) une route ( 43 ') orientée suivant la deuxième direction, qui passe au-dessus dudit rang de tunnels et qui contient de la place pour des voies orientées suivant la deuxième direction et servant à la mise en place respective de trajets de circuit ( 118 b, 118 c, etc); et o lesdits contacts de chaque tunnel sont disposés de part et d'autre de ladite route; le réseau étant caractérisé en ce que il comporte, à l'intérieur dudit couloir de câblage du deuxième type, au moins un passage supplémentaire qui s'étend suivant ladite deuxième direction, ledit passage supplémen- taire étant destiné à un bus ( 33 ') d'alimentation électrique de la couche conductrice qui est connectée auxdits bus ( 30 ') d'alimen- tation électrique de la région intérieure, ledit passage supplémen- taire étant séparé dudit premier passage; ladite route ( 43 ') est disposée entre ledit passage supplémentaire et lesdites cellules périphériques; lesdites voies de câblage de la route ne sont pas interrompues par lesdits passages des rangées de cellules; et chacun desdits tunnels possède une partie ( 42 ") qui passe sous le passage supplémentaire et est isolé vis-à-vis de celui-ci et qui s'étend dans ladite première direction jusqu'à un contact supplémentaire ( 44 ") se trouvant du côté rangées de cellules dudit passage supplémentaire, ledit contact supplémentaire étant également accessible à ladite couche conductrice. 2 Réseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit rang de tunnels qui est incorporé dans ledit couloir du deuxième type s'étend sans interruption sur sensi- blement toute la longueur dudit deuxième couloir dans la deuxième direction; et lesdits tunnels sont uniformément écartés les uns des autres suivant ladite deuxième direction. 3 Réseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque partie ( 42 ") de tunnels est alignée avec le tunnel respectif duquel ladite partie constitue un prolongement, si bien que chaque tunnel prolongé possède trois contacts accessibles à ladite couche conductrice, deux de ces contacts se trouvant de part et d'autre de la route orientée suivant la deuxième direction et le contact restant étant du côté région intérieure dudit passage supplémentaire. 4 Réseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites cellules comporte des contacts accessibles à ladite couche conductrice; et ledit réseau comprend en outre ladite couche à configuration conductrice passant au-dessus desdits tunnels et desdites cellules, le matériau de la configuration conductrice étant en contact avec certains, choisis, desdits contacts des tunnels et certains, choisis, desdits contacts des cellules afin de produire un circuit logique particularisé en fonction d'une utilisation finale donnée. k I