(57)【要約】【課題】バンプによるスタック実装のためのチップ重ね合わせ配置を自動的に行うことのできるレイアウト設計方法を提供する。【解決手段】ＬＳＩ１のフロアプラン上にレイアウト済みのＬＳＩ２に配設されているバンプセルのミラー反転イメージをして、フロアプラン上でのバンプセルの配置位置座標を算出し、その配置位置座標にＬＳＩ２のバンプセルの接続先となるＬＳＩ１のバンプセルを配置し、そのバンプセルの配置位置に応じて、ＬＳＩ１の機能セルの配置および配線を行う。【選択図】図２
2010244295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レイアウト済みの第２のＬＳＩがバンプを介してスタックされる第１のＬＳＩのレイアウト設計方法であって、
前記第１のＬＳＩのフロアプラン上に前記第２のＬＳＩに配設されているバンプセルのミラー反転イメージを配置して、前記フロアプラン上での前記バンプセルの配置位置座標を算出し、
前記配置位置座標に前記第２のＬＳＩのバンプセルの接続先となる前記第１のＬＳＩのバンプセルを配置し、
前記第１のＬＳＩのバンプセルの配置位置に応じて、前記第１のＬＳＩの機能セルの配置および配線を行う
ことを特徴とするレイアウト設計方法。
【請求項２】
レイアウト済みの第２のＬＳＩがバンプを介してスタックされる第１のＬＳＩのレイアウト設計方法であって、
前記第２のＬＳＩの外形寸法を記述した外形寸法情報を作成するステップと、
前記第２のＬＳＩのバンプセルの配置位置をそのセル識別名とともに記述したバンプセル配置情報を作成するステップと、
前記第１のＬＳＩと前記第２のＬＳＩの接続関係を記述したネットリストを作成するステップと、
前記第１のＬＳＩのフロアプラン上に前記第２のＬＳＩの外形イメージをミラー反転させて配置するステップと、
前記フロアプラン上の前記第２のＬＳＩの前記バンプセルの配置位置を、前記外形イメージの配置位置、前記外形寸法情報および前記バンプセル配置情報にもとづいて算出するステップと、
前記算出された位置に、前記ネットリストの記述にもとづいて、前記第２のＬＳＩの前記バンプの接続先となる前記第１のＬＳＩのバンプセルを配置するステップと、
前記第１のＬＳＩのバンプセルの配置位置に応じて、前記第１のＬＳＩの機能セルの配置および配線を行うステップと
を有することを特徴とするレイアウト設計方法。
【請求項３】
前記外形イメージの配置位置の移動および配置方向の変更が、前記フロアプラン上で行われる
ことを特徴とする請求項２に記載のレイアウト設計方法。
【請求項４】
前記外形寸法情報と前記バンプセル配置情報が、ＬＥＦ形式のレイアウトデータとして記述される
ことを特徴とする請求項２または３に記載のレイアウト設計方法。
【請求項５】
前記外形イメージの配置が、前記ＬＥＦ形式のレイアウトデータを用いて行われる
ことを特徴とする請求項４に記載のレイアウト設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レイアウト設計方法に関し、特にLＳＩのレイアウト設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの実装技術の微細化が進み、１つの半導体チップの上に他の半導体チップを積層するチップオンチップ法が用いられるようになっている。その１つの手法として、積層する半導体チップのパッド面を向かい合わせ、そのパッドどうしをボール状のはんだや金によるバンプで面接触させるスタック実装手法がある。
【０００３】
このバンプによるスタック実装手法を用いる場合、下側のチップと上側のチップを、バンプを介して物理的に確実に接続するとともに、回路動作の論理上も正しく接続する必要がある。
【０００４】
そのため、従来、スタック実装手法を用いるＬＳＩのレイアウト設計方法として、２つのＬＳＩのレイアウトを同一画面上に重ねて表示することにより、設計者がインタラクティブに重ね合わせの最適位置を決定できるようにし、また、両者のネットリストを用いるのみで、その論理的接続の検証を可能とする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかし、上述の方法では、個々のＬＳＩにおいて予めバンプ接続位置にバンプセルを配置しておく必要があり、バンプ配置位置を間違えるおそれがある。また、設計者がインタラクティブに重ね合わせを行うため、重ね位置を間違える可能性もある。そのような間違いが発生した場合、再度レイアウト設計を行う必要がある。
【０００６】
さらに、チップの重ね合わせの位置や方向を変えたい場合、再度それぞれのＬＳＩのバンプセルの配置位置を計算し、再レイアウトする必要がある。
【０００７】
このように、従来の方法では、インタラクティブにチップの重ね合わせ配置を行うため、設計ミスや設計変更が発生した場合、再レイアウトが必要になり、レイアウト設計期間が増大する、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８９２５３号公報  （第８ページ、図１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、バンプによるスタック実装のためのチップ重ね合わせ配置を自動的に行うことのできるレイアウト設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、レイアウト済みの第２のＬＳＩがバンプを介してスタックされる第１のＬＳＩのレイアウト設計方法であって、前記第１のＬＳＩのフロアプラン上に前記第２のＬＳＩに配設されているバンプセルのミラー反転イメージを配置して、前記フロアプラン上での前記バンプセルの配置位置座標を算出し、前記配置位置座標に前記第２のＬＳＩのバンプセルの接続先となる前記第１のＬＳＩのバンプセルを配置し、前記第１のＬＳＩのバンプセルの配置位置に応じて、前記第１のＬＳＩの機能セルの配置および配線を行うことを特徴とするレイアウト設計方法が提供される。
【００１１】
また、本発明の別の一態様によれば、レイアウト済みの第２のＬＳＩがバンプを介してスタックされる第１のＬＳＩのレイアウト設計方法であって、前記第２のＬＳＩの外形寸法を記述した外形寸法情報を作成するステップと、前記第２のＬＳＩのバンプセルの配置位置をそのセル識別名とともに記述したバンプセル配置情報を作成するステップと、前記第１のＬＳＩと前記第２のＬＳＩの接続関係を記述したネットリストを作成するステップと、前記第１のＬＳＩのフロアプラン上に前記第２のＬＳＩの外形イメージをミラー反転させて配置するステップと、前記フロアプラン上の前記第２のＬＳＩの前記バンプセルの配置位置を、前記外形イメージの配置位置、前記外形寸法情報および前記バンプセル配置情報にもとづいて算出するステップと、前記算出された位置に、前記ネットリストの記述にもとづいて、前記第２のＬＳＩの前記バンプの接続先となる前記第１のＬＳＩのバンプセルを配置するステップと、前記第１のＬＳＩのバンプセルの配置位置に応じて、前記第１のＬＳＩの機能セルの配置および配線を行うステップとを有することを特徴とするレイアウト設計方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、チップの重ね合わせ配置を自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】バンプによるスタック実装の例を示す模式的断面図および模式的平面図。
【図２】本発明の実施例に係るレイアウト設計方法の処理の流れの例を示すフロー図。
【図３】スタック実装されるＬＳＩの外形イメージの例を示す図。
【図４】スタック実装されるＬＳＩの外形イメージのＬＥＦデータの記述例。
【図５】２つのＬＳＩのバンプセルの接続関係を説明するための図。
【図６】２つのＬＳＩの接続関係を記述したネットリストの記述例。
【図７】２つのＬＳＩのバンプセル間の対応を記述したデータベースの記述例。
【図８】スタック実装されるＬＳＩの外形イメージのフロアプランへの配置を説明するための図。
【図９】スタック実装されるＬＳＩの外形イメージのフロアプラン上での移動／回転の例を示す図。
【図１０】スタック実装されるＬＳＩのレイアウトパターンをミラー反転した上でスタックするときのフロアプランへの配置例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【実施例】
【００１５】
図１は、バンプを介してスタック実装された２つのＬＳＩを模式的に示した図である。図１（ａ）は、模式的断面図であり、図１（ｂ）は、模式的平面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、ＬＳＩ１のチップ面上にスタックされるＬＳＩ２は、バンプ１０を介してＬＳＩ１に接続される。このとき、ＬＳＩ１にはバンプセル１１が配置されＬＳＩ２にはバンプセル１２が配置される。
【００１７】
バンプセル１１およびバンプセル１２は、それぞれ、バンプ１０との接触用のパッドを有しており、このパッドを介してＬＳＩ１とＬＳＩ２は接続される。
【００１８】
したがって、ＬＳＩ１とＬＳＩ２が正確かつ確実に接続されるためには、論理的信号の接続関係にあるバンプセル１１とバンプセル１２の平面的配置位置が、図１（ｂ）に示すように、ぴったりと重なる必要がある。
【００１９】
本実施例は、レイアウト設計済みのＬＳＩ２がスタックされるＬＳＩ１のレイアウト設計方法を示すものであり、ＬＳＩ２のスタック位置を自由に変更できるとともに、そのスタック位置に合わせて、ＬＳＩ１のバンプセル１１の配置位置を自動的に算出し、配置する方法を提示する。
【００２０】
図２は、本発明の実施例に係るレイアウト設計方法の処理の流れの例を示すフロー図である。
【００２１】
ＬＳＩ１のレイアウト設計を開始にあたっては、まず、既にレイアウトが終了しているＬＳＩ２の外形イメージについて、そのレイアウトデータをＬＥＦ（Layout  Exchange  Format）形式で記述するファイルとしてＬＥＦファイル１００を作成し（ステップＳ０１）、このＬＥＦファイル１００に、ＬＳＩ２の外形寸法を記載し（ステップＳ０２）、ＬＳＩ２のバンプセルのセル識別名と配置位置情報を記載する（ステップＳ０３）。
【００２２】
例えば、ＬＳＩ２の外形イメージが図３に示すような形状を示す場合、図４に示すようなＬＥＦファイル１００が作成される。
【００２３】
すなわち、ＬＥＦファイル１００には、ＬＳＩ２の外形寸法ａ、ｂが記載され、バンプセルの配置位置情報として、そのセルの対角線位置のコーナー座標が記載される。なお、座標の原点（０，０）は、ＬＳＩ２の左下隅とする。
【００２４】
例えば、セル識別名がＡＡＡのバンプセルに対しては、コーナー座標として、（ｘ１１，ｙ１１）、（ｘ１２，ｙ１２）が記載され、セル識別名がＢＢＢのバンプセルに対しては、コーナー座標として、（ｘ２１，ｙ２１）、（ｘ２２，ｙ２２）が記載される。
【００２５】
ここで、図３に示す（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）は、それぞれバンプセルＡＡＡ、バンプセルＢＢＢの中心座標を示すが、中心座標の値は、コーナー座標の値から算出することができる。例えば、（ｘ１，ｙ１）は、ｘ１＝（ｘ１１＋ｘ１２）／２、ｙ１＝（ｙ１１＋ｙ１２）／２として求められる。
【００２６】
図２のフローに戻って、続いて、ＬＳＩ１とＬＳＩ２の接続関係を記述したネットリスト２００を作成する（ステップＳ０４）。
【００２７】
例えば、図５に示すような向きにＬＳＩ２がスタックされる場合、ＬＳＩ２は、図３に示した外形イメージを裏返した状態でＬＳＩ１上に配置される。したがって、この場合、ＬＳＩ２の左上にセル識別名ＡＡＡのバンプセルが配置されることになる。また、その右隣が、セル識別名ＢＢＢのバンプセルとなる。
【００２８】
そこで、このようなＬＳＩ２のバンプセルの配置に対して、そのバンプセルを介して信号の入出力が行われるＬＳＩ１との接続関係をネットリスト２００に記述する。
【００２９】
図６に、ネットリスト２００の記述例を示す。
【００３０】
ネットリスト２００の記述の記述にあたっては、ＬＳＩ２をＬＳＩ１に配置されるセルの１つとみなし、ＬＳＩ２のバンプセルをそのセルのピンとして定義した記述を行う。例えば、図６では、ＬＳＩ２は、ＳＴＡＣＫ＿ＣＥＬＬというセル名のセルとして、そのピン定義が行われている。このとき、各ピンに記述されているノード名ＮＥＴ＿１、ＮＥＴ＿２が、ＬＳＩ１のバンプセルとの接続関係を表す。
【００３１】
一方、ＬＳＩ１のバンプセルについては、セル名とセル識別名を記載して、ＬＳＩ２との接続関係およびＬＳＩ１の内部ノードとの接続関係を記述する。
【００３２】
例えば、図６に示す例では、セル識別名ＢＵＭＰ＿ＣＥＬＬ＿１のバンプセルが、ＬＳＩ１のセル識別名ＡＡＡのバンプセルに接続され、内部ノードＮＮＮに接続されることが記述され、セル識別名ＢＵＭＰ＿ＣＥＬＬ＿２のバンプセルが、ＬＳＩ１のセル識別名ＢＢＢのバンプセルに接続され、内部ノードＭＭＭに接続されることが記述されている。
【００３３】
図２のフローに戻って、続いて、ＬＥＦファイル１００およびネットリスト２００の記述にもとづいて、ＬＳＩ２のバンプセルとＬＳＩ１のバンプセルの対応関係を記述したデータベース３００を作成する（ステップＳ０５）。
【００３４】
図７に、データベース３００の記述例を示す。図７に示す例では、ＬＥＦファイル１００から抽出したＬＳＩ２のバンプセルのセル識別名とその中心座標値に対して、ネットリスト２００から抽出したＬＳＩ１のバンプセルのセル名とセル識別名の対応が記述されている。
【００３５】
次に、フロアプランの作成に進み、ＬＳＩ１のフロアプラン１上にＬＳＩ２の外形イメージを、図８に示すように、ミラー反転させて配置する（ステップＳ０６）。
【００３６】
続いて、このＬＳＩ２の配置位置およびデータベース３００の情報をもとに、ＬＳＩ１のバンプセルの配置位置の座標値を算出する（ステップＳ０７）。
【００３７】
このとき、ＬＳＩ１のバンプセルの座標値は、接続相手のＬＳＩ２のバンプセルの座標値を算出し、その値をそのまま自身の座標値とすることにより求めることができる。
【００３８】
例えば、図８に示すＬＳＩ２のセル識別名ＡＡＡのバンプセルのフロアプラン１上での中心座標値を（Ｘ１，Ｙ１）とすると、この（Ｘ１，Ｙ１）は、ＬＳＩ２の外形イメージの原点の座標値（Ｘ０，Ｙ０）と、データベース３００に記載された中心座標値（ｘ１，ｙ１）より、Ｘ１＝Ｘ０−ｘ１、Ｙ１＝Ｙ０＋ｙ１として算出される。
【００３９】
次に、この算出した座標値の位置に、データベース３００の記述をもとに、ＬＳＩ２のバンプセルの接続相手のバンプセルを配置する（ステップＳ０８）。
【００４０】
例えば、上述の中心座標値（Ｘ１，Ｙ１）の位置には、ＬＳＩ２のセル識別名ＡＡＡのバンプセルの接続相手であるセル識別名ＢＵＭＰ＿ＣＥＬＬ＿１のバンプセルを、その中心の座標値が（Ｘ１，Ｙ１）となるよう配置する。
【００４１】
次に、ＬＳＩ２のスタック位置の移動あるいは回転が必要かどうかを検討（ステップＳ０９）し、必要があれば（ＹＥＳ）、ＬＳＩ２のスタック位置の移動あるいは回転を行い、ステップＳ０８に戻って、バンプセルの配置位置の座標の再算出を行い、再配置する。
【００４２】
このとき、図９（ａ）に示すように、ＬＳＩ２のスタック位置を移動させた場合は、新たな位置でのＬＳＩ２の外形イメージの原点の座標値（Ｘ０，Ｙ０）をもとに、ＬＳＩ２のバンプセルの中心座標値を算出する。この場合も、セル識別名ＡＡＡのバンプセルの中心座標値（Ｘ１，Ｙ１）は、Ｘ１＝Ｘ０−ｘ１、Ｙ１＝Ｙ０＋ｙ１として算出される。
【００４３】
一方、図９（ｂ）に示すように、ＬＳＩ２のスタック位置を回転させた場合は、セル識別名ＡＡＡのバンプセルの中心座標値（Ｘ１，Ｙ１）は、Ｘ１＝Ｘ０＋ｙ１、Ｙ１＝Ｙ０＋ｘ１として算出される。
【００４４】
なお、外部ピンとの接続関係などを考慮して、図１０に示すように、ＬＳＩ２のセル識別名ＡＡＡのバンプセルがＬＳＩ２の外形イメージの右上に配置されるようにＬＳＩ２をスタックしたい場合がある。そのような場合は、予めＬＳＩ２のレイアウトパターンをミラー反転させておいた上で、その外形イメージをミラー反転させて、ＬＳＩ１のフロアプラン１上に配置する。
【００４５】
この場合、セル識別名ＡＡＡのバンプセルの中心座標値（Ｘ１，Ｙ１）は、Ｘ１＝Ｘ０＋ｘ１、Ｙ１＝Ｙ０＋ｙ１として算出される。
【００４６】
図２のフローに戻って、上述の手順によりバンプセルの配置が終わり、また、このバンプセルの配置にもとづくチップ全体のフロアプランが完成したら、そのフロアプランにもとづき、ＬＳＩ１の機能セルの配置および配線を実行し（ステップＳ０９）、本フローを終了する。
【００４７】
このような本実施例によれば、スタックされるＬＳＩ２のバンプセルの配置座標値およびＬＳＩ１のバンプセルとの対応関係を記述したデータベースを用意し、ＬＳＩ２の外形イメージをＬＳＩ１のフロアプラン上に配置することにより、ＬＳＩ１のバンプセルを正しい位置に自動的に配置することができる。
【００４８】
また、スタック位置の変更やスタックの向きを変更したい場合も、その変更に合わせて、バンプセルの配置位置を直ちに変更することができる。
【００４９】
これにより、バンプによるスタック実装のためのチップ重ね合わせ配置の際の設計ミスの発生を防止できるとともに、重ね合わせ配置に要する設計期間を大幅に短縮することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  ＬＳＩ１のフロアプラン
１０  バンプ
１１、２１  バンプセル
１００  ＬＥＦファイル
２００  ネットリスト
３００  データベース
【図１】
2010244295.tif 000003
【図２】
2010244295.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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