(57)【要約】【課題】この発明は、クロストークノイズを除去する配線パターンを自動的に決定でき、かつ、安価に実現できる配線パターン決定方法、配線パターン決定装置およびプログラムを提供する。【解決手段】集積回路内部の構成要素の絶縁破壊を防止するための第１のパラメータ、該構成要素に接続される配線パターンを所定のルールに従って決定する配線パターン決定アルゴリズムに与えて第１の配線パターンを決定する過程と、所定の端子に接続される配線へのクロストークノイズを防止するための第２のパラメータを、前記配線パターン決定アルゴリズムに与えて、前記第１の配線パターンを第２の配線パターンに変更する過程とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路内部の構成要素の絶縁破壊を防止するための第１のパラメータを、該構成要素に接続される配線パターンを所定のルールに従って決定する配線パターン決定アルゴリズムに与えて第１の配線パターンを決定する過程と、
所定の端子に接続される配線へのクロストークノイズを防止するための第２のパラメータを、前記配線パターン決定アルゴリズムに与えて、前記第１の配線パターンを第２の配線パターンに変更する過程と
を有することを特徴とする配線パターン決定方法。
【請求項２】
前記第１のパラメータは、集積回路を構成する構成要素の各入力ゲートのゲート面積と、該入力ゲートに接続される同一層内における配線長の最大値とから構成され、
前記第２のパラメータは、前記第１のパラメータの前記ゲート面積および前記配線長の最大値に代えて供給されるものであり、前記各入力ゲートへのノイズ印加によって状態遷移する蓋然性を表すノイズ耐性と、前記入力ゲートに接続される同一層の配線長の最大値とから構成される
ことを特徴とする請求項１記載の配線パターン決定方法。
【請求項３】
請求項１ないし２の何れかに記載の配線パターン決定方法を実行することを特徴とする配線パターン決定装置。
【請求項４】
請求項１ないし２の何れかに記載の配線パターン決定方法を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大規模集積回路のパターン設計に用いて好適な配線パターン決定方法、配線パターン決定装置およびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
大規模集積回路においては、近年の微細化加工技術の発達に伴い、線間距離の短縮によるカップリング容量が増大しクロストークノイズが問題になっている。
集積回路内の配置・配線パターンを自動的に決定するツール（以下、「自動配置配線ツール」と呼ぶ。）では、所望の論理機能を満たすネットリストを入力することにより、該論理機能を有するスタンダードセル、ゲートアレイセル等の構成要素が自動配置される。さらに、後述するアンテナルールにしたがって、自動配線が行われる。この場合において、クロストークノイズを除去するために長距離配線になりそうなネットにリピータが挿入され、あるいは、配線時に線間距離を大きくする等の措置が採られていた。さらに、配線終了後、寄生容量の抽出を行いノイズ解析が行われていた。
さらに、特許文献１には同一層内の隣接配線とのカップリング容量に注目して該カップリング容量がクロストーク基準値を超える場合、該隣接配線の一部を別層に変換して再配線を行う技術が開示されている。また、特許文献２には、シールドによってカップリング容量の影響を減少させる技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１１９１９７号明細書
【特許文献２】
特開２０００−２９４６４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、自動配置配線ツールでは長距離配線になりそうなネットの選定が煩雑・困難であり、線間距離を大きくするとチップサイズが大きくなる問題がある。また、配線終了後、寄生容量の抽出を行いノイズ解析を行う方法においては、寄生容量の抽出に時間を要し、ツール間のインターフェースが煩雑である。また、解析した結果を自動配置配線ツールにフィードバックすることが困難である。その上、それぞれのツールの購入・立ち上げに費用・時間が必要になる。
なお、特許文献１記載の発明においては、カップリング容量のみに注目しているためにＣＰＵ処理の繰り返しが多く収束しない可能性がある。また、特許文献２記載の発明においてはシールドのための面積が新たに必要になりコスト高になる問題点がある。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、クロストークノイズが除去された配線パターンを安価に、かつ、自動的に決定できる配線パターン決定方法、配線パターン決定装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明にあっては、下記構成を具備することを特徴とする。なお、括弧内は例示である。
請求項１記載の配線パターン決定方法にあっては、集積回路内部の構成要素（Ｄフリップフロップ）の絶縁破壊を防止するための第１のパラメータ（アンテナ用ライブラリ）を、該構成要素に接続される配線パターンを所定のルールに従って決定する配線パターン決定アルゴリズムに与えて第１の配線パターン（メタル配線）を決定する過程と、所定の端子に接続される配線へのクロストークノイズを防止するための第２のパラメータ（クロストーク用ライブラリ）を、前記配線パターン決定アルゴリズムに与えて、前記第１の配線パターンを第２の配線パターンに変更する過程とを有することを特徴とする。
さらに、請求項２記載の構成にあっては、請求項１記載の配線パターン決定方法において、前記第１のパラメータは、集積回路を構成する構成要素の各入力ゲートのゲート面積と、該入力ゲートに接続される同一層内における配線長の最大値とから構成され、前記第２のパラメータは、前記第１のパラメータの前記ゲート面積および前記配線長の最大値に代えて供給されるものであり、前記各入力ゲートへのノイズ印加によって状態遷移する蓋然性を表すノイズ耐性と、前記入力ゲートに接続される同一層の配線長の最大値とから構成されることを特徴とする。
また、請求項３記載の配線パターン決定装置にあっては、請求項１ないし２の何れかに記載の配線パターン決定方法を実行することを特徴とする。
また、請求項４記載のプログラムにあっては、請求項１ないし２の何れかに記載の配線パターン決定方法を実行させることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
１．  実施形態のハードウェア構成
本発明の一実施形態である配線パターン決定装置のハードウェア構成を図１を参照して説明する。
図において、１０は液晶表示パネルであり、自動配置配線後のレイアウトを表示し、ルール設定の変更を行う画面が表示される。２０はＩ／Ｏ制御部であり、ＣＡＤシステムとのインターフェースを行う。また、ポインティングデバイス、ＵＳＢインターフェースが含まれる。３０はＦＤＤ部であり、データ交換するためのフレキシブルディスクを収容する。４０はＨＤＤ部であり、配置配線データ（ネットリスト）、アプリケーションプログラム、各種パラメータ、各種ライブラリ等を保管する。５０はＣＰＵであり、各部を制御する。６０はＲＯＭであり、イニシャルプログラムローダ等が記憶されている。７０はＲＡＭであり、ワークメモリ、バッファとして使用される。９０はバスラインであり、各部を接続する。以上の構成要素により、本実施形態の配線パターン決定装置１００が構成される。
【０００７】
２．    実施形態の動作
本実施形態である配線パターン決定装置１００では、配置配線データ（ネットリスト）２１０の入力が行われ、所定の操作が行われることにより図２に示されるルーチンが起動する。
ステップＳＰ１０１においては、配置配線データ２１０に従って、スタンダードセル、ゲートアレイセル等の構成要素の自動配置が行われる。そして、処理はステップＳＰ１０３に進み、最初の自動多層配線が行われる。
【０００８】
たとえば自動多層配線が行われた例として、図４（ａ）にＤフリップフロップのクロック入力における配線レイアウトを示す。Ｄフリップフロップ５００のクロック入力は、ｐチャンネルＭＯＳゲート酸化膜５１０、ｎチャンネルＭＯＳゲート酸化膜５２０およびゲートポリシリコン５３０によって構成され、ＭＥＴＡＬ４１０に接続されている。ＭＥＴＡＬ４１０の長さはＬ＝１００であり、第２層に存在するＭＥＴＡＬ４２０に接続されている。なお、ＭＥＴＡＬ４１０に平行にＭＥＴＡＬ４１２が近接配置されている。そして、自動多層配線後、処理はステップＳＰ１０５に進む。
【０００９】
ステップＳＰ１０５においては、アンテナチェックが行われる。メタル形成プロセスにおいては、シリコン基板全面にスパッタ、蒸着により導電性金属材料が堆積され、その後、配線以外の部分がエッチングによって取り除かれる。そのため、上層のスパッタ等を行っている場合、下層のメタル配線がアンテナになり、イオンがゲートに到達しチャージアップが発生する。さらにエッチングによりメタルに溜まった電荷が、既に形成されているＭＯＳゲート上のポリシリコン（ゲートポリ）を介し基板に流れ、酸化膜を破壊することがある。メタルに溜まる電荷の総量はメタルのパターン面積（すなわち幅が一定であれば配線長）に比例し、ゲートに印加される電界強度はゲートポリ面積に反比例する。したがって、ゲートポリ面積とゲートポリに繋がるパターンのパターン面積（すなわち幅が一定であれば配線長）との「比率」および該ゲートポリの「面積」によって、対象ゲートに接続される最大配線長が制限される。そこで、酸化膜の絶縁破壊を防止するためのルールであるアンテナルールは、「比率」および「面積」をパラメータとして最大配線長を制限する。なお、チャージアップの原因としては、プラズマアッシングによるプラズマの不均一がある。また、酸化膜やＳｉＮなどの絶縁物を堆積するプラズマＣＶＤにおいても、膜の堆積の初期にはイオンが到達するためチャージアップが発生する。
【００１０】
図３（ａ）にアンテナルール用ライブラリを示す。該ライブラリはハードディスクの所定領域に保管されている。領域３０１には、２入力ＡＮＤゲートおよびＤフリップフロップの入力ゲート面積が記憶されている。２入力ＡＮＤゲートにおいては、Ａ入力およぶＢ入力の双方のゲート面積が「０．３」である。一方、ＤフリップフロップのＤ入力のゲート面積は「０．２」であるがクロック（ＣＫ）入力のゲート面積は「０．４」である。領域３０２にはアンテナルールが定義され、ゲート面積とゲート接続メタルの配線長との比率が記憶される。なお、アンテナルールによって評価を受けない場合は、「０」が設定される。
【００１１】
メタルは４層にて形成され、第１層であるＭＥＴＡＬ４１ｎ、第２層であるＭＥＴＡＬ４２ｎおよび、第３層であるＭＥＴＡＬ４３ｎ（ｎは整数）は「４００（以下）」と記憶され、ゲート面積の４００倍までの配線長が許される。最上層であるＭＥＴＡＬ４４ｎは、スパッタ時にアンテナが形成されておらず、チャージアップを受けないため、アンテナルールによって評価する必要がない。したがって、「０」が設定される。
【００１２】
ここで、ステップＳＰ１０３において決定されたゲート接続メタルの配線長がゲート面積の４００倍を超え、アンテナチェックにエラーが発生すれば、ステップＳＰ１０５において「ＹＥＳ」と判定され、処理はステップＳＰ１０７に進む。ステップＳＰ１０７においては、エラー箇所のレポートが発行され、処理はステップＳＰ１０３に戻り、再配線が行われる。一方、ゲート接続メタルの配線長がゲート面積の４００倍以内であり、アンテナチェックにエラーが発生しなければ、「ＮＯ」と判定され、処理はステップＳＰ１０９に進む。たとえば、図３（ａ）の例においては、Ｄフリップフロップのクロック入力のゲート面積は「０．４」にされており、ＭＥＴＡＬ４１０の配線長はＬ＝１００である（図４（ａ））。したがって、アンテナルールの４００倍である１６０以内であるので「ＮＯ」と判定される。
【００１３】
ステップＳＰ１０９においては、使用するライブラリの切替・差し替えが行われる。すなわち、領域３０１に記憶されているアンテナルール用ライブラリに代えて、領域３１１に記憶されているクロストークノイズ用ライブラリが使用できる状態にされる。ノイズ除去ルールは、ノイズによる状態遷移が生じやすい入力に接続される配線によるカップリング容量を制限するものである。このカップリング容量は配線パターンの配線長に比例するため、対象ゲートのノイズ耐性（０〜１）とノイズ耐性「１」のときの最大配線長とにより対象ゲートに接続される配線パターンの最大配線長が規定される。すなわち、クロストークノイズ用ライブラリに記載されているパラメータは、「ノイズ耐性」および「最大配線長」であり、対象ゲートに接続される配線パターンの最大配線長が規定される。一方、前述のアンテナルール用ライブラリに記載されているパラメータは「面積」および「比率」であり、対象ゲートに接続される配線パターンの最大配線長が規定される。したがって、アンテナルール用ライブラリとクロストークノイズ用ライブラリとを共通のアプリケーションソフト（自動配線ツール）に対して与えることが出来、各ライブラリに基づいた動作を該アプリケーションソフトに実行させることが出来るため、これらライブラリは交換可能であることが解る。
【００１４】
図３（ｂ）にクロストークノイズ用ライブラリの一例を示す。領域３１１にはノイズセンシティブなピンすなわち状態遷移が生じやすい入力がノイズ耐性「１」に設定される。一方、ノイズを受けても状態遷移が生じないピンはノイズ耐性「０」に設定される。すなわち、後者のピンに対しては、再配線が実行されないことになる。このように本実施形態によれば、ノイズセンシティブなピンのみに着目して配線の変更を行うことにより簡易・高速に再配線が行われる。なお、回路構成・デバイス特性によっては、「０」から「１」の中間値をノイズ耐性として設定してもよい。すなわち、ノイズ耐性はノイズ印加によって状態遷移する蓋然性を表す。
【００１５】
図示の例においては、ＡＮＤゲートの各入力、ＤフリップフロップのＤ入力は、一時的にノイズが入力しても瞬時に定常状態に戻り状態遷移が生じないので、ノイズ耐性が「０」に設定されている。一方、Ｄフリップフロップのクロック端子にノイズが入ると実際のクロック入力時と同様の動作が実行される。それ故、誤った状態遷移が生ずる危険性があるので、ノイズ耐性として「１」を設定し、ノイズチェックを行うこととしたものである。
【００１６】
また、領域３１２においては、ノイズ耐性を「１」とした場合のノイズセンシティブピンに対する配線長の限界が設定されている。ＭＥＴＡＬ４１ｎ、ＭＥＴＡＬ４２ｎおよびＭＥＴＡＬ４３ｎ（ｎは整数）についてはＬ＝５０に設定され、ＭＥＴＡＬ４４ｎについてはＬ＝３０に設定されている。この値は、アンテナルール長よりも短くなるように設定された値である。そして、ライブラリの差し替えが行われると、処理はステップＳＰ１１１に進む。
【００１７】
ステップＳＰ１１１においては、ステップＳＰ１０５において使用されたアプリケーションプログラム（自動配線ツール）を用いて、クロストークエラーの有無が判定される。ここで、図４（ａ）において、ＭＥＴＡＬ４１０の長さはＬ＝１００であり、設定値５０よりも大きい値であるのでエラーが発生する。エラーが発生すれば、「ＹＥＳ」と判定され、処理はステップＳＰ１１３に進む。ステップＳＰ１１３においては、エラー箇所のレポートが発行される。そして、処理はステップＳＰ１０３に戻る。
【００１８】
ステップＳＰ１０３においては、再配線が行われる。入力ゲートに接続される配線パターンの配線長が制限され、他の層の配線パターンに接続される。図４（ｂ）に再配線後のレイアウト図を示す。Ｄフリップフロップのクロック端子に接続されているＭＥＴＡＬ４１０の長さがＬ＝５０に短縮され、ＭＥＴＡＬ４１４に変更されている。そして、第２層であるＭＥＴＡＬ４２０に到達するまで第３層であるＭＥＴＡＬ４３０が使用される。それにより、ＭＥＴＡＬ４１４とＭＥＴＡＬ４１２との平行距離は、再配置前のＭＥＴＡＬ４１０とＭＥＴＡＬ４１２との平行距離よりも短縮され、クロストークノイズが低減される。
【００１９】
さらに、ステップＳＰ１０５において、Ｌ＝５０に対してゲート面積の４００倍である１６０以内の配線長であるので「ＮＯ」と判定され、ステップＳＰ１０９に進む。さらに、ステップＳＰ１１１においても、設定値以内であるので、「ＮＯ」と判定され、処理はステップＳＰ１１５に進む。ステップＳＰ１１５においては、最終配置配線データがレイアウト作成用ＣＡＤシステムＧＤＳ（Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｙｓｔｅｍ）に出力される。そして、本ルーチンが終了する。
【００２０】
３．  変形例
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能であり、全て本発明の範疇に含まれる。
（１）上記実施形態は、集積回路のパターンレイアウトに適用したが、クロストークノイズチェックは、多層プリント基板のパターンレイアウトにも適用可能である。
（２）上記実施形態は、ＨＤＤ部４０に格納されたプログラムによって配線パターン決定方法を実行したが、このアプリケーションプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等の記憶媒体に格納して頒布し、あるいは電気通信回線を通じて頒布してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の構成によれば、単一の配線パターン決定アルゴリズムに対してパラメータを交換するのみで、集積回路内部の構成要素の絶縁破壊を防止することが出来、さらに、クロストークノイズを防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である配線パターン決定装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】動作を示すためのフローチャートである。
【図３】アンテナルール用ライブラリおよびクロストークノイズ用ライブラリを示す図である。
【図４】ノイズエラー改善前およびノイズエラー改善後の配線パターンを示す図である。
【符号の説明】
１０…液晶表示パネル、２０…Ｉ／Ｏ制御部、３０…ＦＤＤ部、４０…ＨＤＤ部、５０…ＣＰＵ、６０…ＲＯＭ、７０…ＲＡＭ、１００…配線パターン決定装置、２１０…配置配線データ、２２０…クロストーク用ライブラリ（第２のパラメータ）４１０，４１２，４１４，４２０，４３０…メタル配線（配線パターン）、５００…Ｄフリップフロップ（構成要素）、５１０，５２０…ゲート酸化膜、５３０…ゲートポリシリコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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