(57)【要約】【課題】半導体集積回路のレイアウトにおいて、クロストーク解析に基づくタイミング変更を、より小規模な範囲の変更で実施可能にする。【解決手段】クロストークノイズが問題となる対象パスを抽出する工程、対象パスを経由する全てのパスについて対象パスへの信号伝搬時間を計算する工程、対象パスにおける信号動作タイミングのオーバーラップ時間を計算する工程、対象パスにおけるフリップフロップのセットアップタイムとホールドタイムのマージン計算を行う工程、その結果から対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキューの変動可能範囲を計算する工程、その変動可能範囲内で対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を行い信号動作タイミングのオーバーラップ時間を変化させる工程を備えたクロストーク改善設計方法による。【選択図】  図４
2005057190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路のレイアウトにおけるクロストーク改善設計方法であって、
クロストークノイズが問題となるクロストーク対象パスを抽出する工程と、
前記クロストーク対象パスを経由する全てのパスについて前記クロストーク対象パスへの信号伝搬時間をクロック基準点から計算する工程と、
前記クロストーク対象パスにおける信号動作タイミングのオーバーラップ時間を計算する工程と、
前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのセットアップタイムとホールドタイムのマージン計算を行う工程と、
前記マージン計算の結果から前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキューの変動可能範囲を計算する工程と、
前記クロックスキューの変動可能範囲内で前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を行い前記信号動作タイミングのオーバーラップ時間を変化させる工程と、
を備えるクロストーク改善設計方法。
【請求項２】
前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を、クロックが伝搬するパスに１つ以上のディレイバッファの挿入により行う請求項１記載のクロストーク改善設計方法。
【請求項３】
前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を、クロックツリーに用いられている１つ以上のディレイバッファを削除または変更により行う請求項１記載のクロストーク改善設計方法。
【請求項４】
前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を、ディレイインバータ２段を１組として行う請求項２または３記載のクロストーク改善設計方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項記載のクロストーク改善設計方法において、前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整により、ディレイバッファあるいはディレイインバータの挿入で分断されるネットの配線、および、ディレイバッファあるいはディレイインバータの配置で影響を受け設計規則のエラーを起こす配線や回路について、再配置と再配線とを行うインクリメンタル配置配線工程を含むクロストーク改善設計方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項記載のクロストーク改善設計方法において、前記クロックスキューの変動可能範囲内で前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整ができない場合に、前記クロストーク対象パスにおける１つ以上のディレイバッファの挿入、削除、変更、またはクロストークノイズが発生する並行配線を引き離す処理を行う工程を含むクロストーク改善設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路のレイアウト方法に関し、特にクロストークの影響を改善する設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路のレイアウトにおいて、回路内のバス配線やブロック間の長距離配線では、並行配線間の寄生容量によりクロストークが発生する。クロストークは信号伝搬の遅延時間に影響を与えるため、回路内のフリップフロップにおいて、セットアップエラーやホールドエラーを引き起こす可能性がある。
【０００３】
信号配線のクロストーク対策として、配線間隔を広げたり信号線を電源線でシールドしたりする手法が知られている。しかし、これらの手法は配線領域の増大を招くという難点がある。また、一旦レイアウトが終わった回路において、クロストークノイズが発生するネットが多数ある場合には、配線間隔を広げたり信号線をシールドしたりする手法は時間および労力の負担が大きい。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来、クロストーク対策をレイアウトＣＡＤに取り入れることで人手修正工数を削減する方法や、クロストークそのものを低減する回路等が研究され、その技術が種々の文献に開示されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、各ネットの動作タイミングを考慮してネット間のクロストーク解析を行い、クロストークエラーを起こしているネットとタイミングオーバーラップのある隣接ネットに対しディレイゲートを挿入し、再度ＣＡＤで配置配線を行いクロストークエラーを改善する方法が示されている。
【０００６】
また、特許文献２ではクロストークキャンセル回路を配置することにより、特許文献３ではクロストークノイズを防止すべきタイミングと期間を計算し、クロストークノイズの影響を極力無くすようにレイアウトを実施することにより、特許文献４では隣接配線の一部を別の層に移すことにより、それぞれクロストークの低減を図っている。
【特許文献１】特開平１１−４０６７７号公報
【特許文献２】特開２００１−２９１８３４号公報
【特許文献３】特開２００３−４４５３７号公報
【特許文献４】特開平１０−３０８４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記各文献に記載されたクロストーク対策はそれぞれに有効な方法であり、回路面の対策等は他の方法と併用できる点で有用である。しかしながら、クロストークの影響で半導体集積回路の開発計画が大きな変更を余儀なくされることもあるため、レイアウト設計において、より容易に効果的なクロストーク対策を行うことが可能な方法が常に求められる。
【０００８】
上記特許文献１に開示された方法は、クロストーク解析に基づいてタイミング変更を試みている点で、クロストークに対する的確な対策が期待される方法であるが、クロックのタイミングの変更がないため、データパスのみの変更となり、大きな配置配線変更の可能性があり、レイアウト設計の変更を余儀なくされることもあり、柔軟に対応ができない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、クロストーク解析に基づいてタイミング変更を試みる際に、クロックタイミングに着目することにより、より小規模な変更で、また変更の選択肢も多く、容易にクロストーク対策を行うことができるクロストーク改善設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、半導体集積回路のレイアウトにおけるクロストーク改善設計方法であって、クロストークノイズが問題となるクロストーク対象パスを抽出する工程と、前記クロストーク対象パスを経由する全てのパスについて前記クロストーク対象パスへの信号伝搬時間をクロック基準点から計算する工程と、前記クロストーク対象パスにおける信号動作タイミングのオーバーラップ時間を計算する工程と、前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのセットアップタイムとホールドタイムのマージン計算を行う工程と、前記マージン計算の結果から前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキューの変動可能範囲を計算する工程と、前記クロックスキューの変動可能範囲内で前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を行い前記信号動作タイミングのオーバーラップ時間を変化させる工程とを備える。
【００１１】
上記構成によれば、クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキューの変動可能範囲内でクロックスキュー調整を行うことにより、クロストーク対象パスへの信号伝搬時間をずらすことができ、それによりクロストーク対象パスにおける信号動作タイミングのオーバーラップ時間を短縮できるため、小規模な変更で容易にクロストーク対策を行うことが可能となる。
【００１２】
前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を、クロックが伝搬するパスに１つ以上のディレイバッファの挿入により行う。
【００１３】
前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を、クロックツリーに用いられている１つ以上のディレイバッファの削除または変更により行う。
【００１４】
前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を、ディレイインバータ２段を１組として行う。
【００１５】
上記構成によれば、いずれも、クロックが伝搬するパスにおいてバッファあるいはディレイインバータの挿入、削除、変更によりクロックスキュー調整を行うことができるため、処置範囲が小規模に限定され、対策の実施が容易である。また、すでに開発が完了した製品において対策が必要になった場合にも、変更の実施が容易である。
【００１６】
前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整により、ディレイバッファあるいはディレイインバータの挿入で分断されるネットの配線、および、ディレイバッファあるいはディレイインバータの配置で影響を受け設計規則のエラーを起こす配線や回路について、再配置と再配線とを行うインクリメンタル配置配線工程を備える。
【００１７】
上記構成によれば、クロストーク改善実施の余波で新たな設計規則のエラーが生じた場合に、インクリメンタル配置配線工程により再配置と再配線とをインクリメンタルに行うことができるため、一貫した手法でクロストーク改善設計を完結させることができる。
【００１８】
前記クロックスキューの変動可能範囲内で前記クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整ができない場合に、前記クロストーク対象パスにおける１つ以上のディレイバッファの挿入、削除、変更、またはクロストークノイズが発生する並行配線を引き離す処理を行う工程を備える。
【００１９】
上記構成によれば、計算されたクロックスキューの変動可能範囲が狭すぎるなどの理由により、クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整ができない場合に、一般的なクロストーク対象パスにおける対策を実施することができる。これにより、最初はクロックスキュー調整によるクロストーク改善を試み、それが成功しない場合に、次の段階で一般的なクロストーク改善を進めることになるため、可能な限り小規模な範囲でクロストーク改善対策を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、半導体集積回路のクロストーク改善設計方法として、クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を行うという手法を取り入れることにより、従来のデータパスへのバッファの挿入、あるいは隣接配線間隔を広げるといった手法に比較して、より小規模な範囲でクロストーク改善対策を行うことができるため、クロストーク改善対策における労力的および時間的負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るクロストーク改善設計方法において、解析データを抽出するまでの処理を示すフローチャートである。
【００２２】
図１において、まずステップ１０１で、クロストークで問題となるパスを抽出する。次にステップ１０２で、抽出されたパスにおいて、クロストークノイズが発生するネットへ信号が伝搬するまでの時間と、クロストークノイズが発生する並行配線において、信号の動作タイミングのオーバーラップ時間を計算する。
【００２３】
次にステップ１０３で、クロストークの影響を与える側の信号を出力するフリップフロップのセットアップタイムとホールドタイムにおけるマージンを計算する。マージンが大きければステップ１０５へ、小さければステップ１０４へ進む。
【００２４】
ステップ１０４では、クロストークの影響を受ける側の信号を出力するフリップフロップのセットアップタイムとホールドタイムにおけるマージンを計算する。マージンが大きければステップ１０５へ進み、小さければクロックスキューの変動可能範囲無しと判断する。
【００２５】
ステップ１０５では、それぞれのケースに応じて、フリップフロップのセットアップタイムとホールドタイムのマージンからクロックスキューの変動可能範囲を計算する。このようにして算出されたクロックスキューの変動可能範囲のデータを用いて、以降はクロストークの改善処理を進める。
【００２６】
ここで、上記解析データ抽出処理の具体例を示す。図２は、ステップ１０２において信号の動作タイミングのオーバーラップ時間を計算する具体例を説明する図である。図２（ａ）において、２０１〜２０４はフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ４、２１１、２１２はフリップフロップ間を接続する配線Ａ１、Ａ２である。また、２１３は配線Ａ１、Ａ２間の寄生容量である。
【００２７】
図２（ａ）に示す回路は、クロック信号ＣＫの立ち上がりで変化するフリップフロップＦＦ１、ＦＦ２の出力端子Ｑ１、Ｑ２の出力信号が、配線Ａ１、Ａ２を経て、クロック信号ＣＫの立ち上がりでデータを取り込むフリップフロップＦＦ３、ＦＦ４の入力端子Ｄ１、Ｄ２に入力されている。また、Ａ１とＡ２が並行配線となっている。
【００２８】
ステップ１０２においては、まず、配線Ａ１とＡ２に信号が伝播するまでの時間を計算する。また、配線Ａ１、Ａ２の信号の鈍り（スルー）を観測することによって、これら並行配線において、信号のオーバーラップ時間を計算することができる。
【００２９】
図２（ｂ）は配線Ａ１とＡ２における信号の動作タイミングを示している。図２（ｂ）に示された変化する信号のオーバーラップ期間が、クロストーク発生期間として問題となる。このオーバーラップ期間を短縮することにより、クロストークを改善することができる。オーバーラップ期間を短縮するためには、Ａ１またはＡ２に信号が伝播するまでの時間をずらすことが必要である。
【００３０】
図３は、上記オーバーラップ期間を短縮するために、ステップ１０３、１０４において、信号がクロストークノイズの発生する並行配線まで伝播する時間をずらすための計算方法を説明する図である。図３において、３０１〜３０３はフリップフロップＦＦ３１〜ＦＦ３３、３１１〜３１４はバッファである。
【００３１】
クロック信号ＣＬＫの立ち上がりで変化するフリップフロップＦＦ３１、ＦＦ３２、ＦＦ３３に、クロック信号ＣＬＫが、基準点であるバッファ３１１の出力から時間Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１でそれぞれ伝播する。また、ＦＦ３１からＦＦ３２まで信号が時間Ｗ１で伝播し、ＦＦ３２からＦＦ３３まで信号が時間Ｗ２で伝播する。
【００３２】
具体例として、伝播時間Ｗ２をずらす場合を説明する。伝播時間Ｗ２をずらすには、まず、ＦＦ３２、ＦＦ３３それぞれのセットアップタイムとホールドタイムのマージンを計算する必要がある。
【００３３】
ＦＦ３２のホールドタイムは、Ｘ１＋Ｗ１−Ｙ１、セットアップタイムは、Ｙ１＋ＣＬＫの１周期−Ｘ１−Ｗ１となり、これらの値は０より大でなければならないので、伝播時間Ｗ１は次のタイミング制約を満たす必要がある。
【００３４】
Ｙ１−Ｘ１＜Ｗ１＜Ｙ１−Ｘ１＋ＣＬＫの１周期
【００３５】
同様に、ＦＦ３３のホールドタイムとセットアップタイムの計算から、伝播時間Ｗ２は次のタイミング制約を満たす必要がある。
【００３６】
Ｚ１−Ｙ１＜Ｗ２＜Ｚ１−Ｙ１＋ＣＬＫの１周期
【００３７】
従って、ＦＦ３２のクロックラインの伝播時間Ｙ１は次の２つの式を同時に満たせばよい。
【００３８】
Ｗ１＋Ｘ１−ＣＬＫの１周期＜Ｙ１＜Ｗ１＋Ｘ１
Ｚ１−Ｗ２＜Ｙ１＜Ｚ１−Ｗ２＋ＣＬＫの１周期
【００３９】
これらの範囲であれば、ＦＦ３２へのクロック信号の伝播時間Ｙ１の伝播時間は変動可能である。このように、フリップフロップのセットアップタイムとホールドタイムのマージン計算により、ステップ１０５におけるクロックスキュー変動可能範囲を計算することができる。
【００４０】
次に、上記計算結果を用いてクロストークを改善する方法を説明する。図４は、本発明の一実施の形態に係るクロストーク改善設計方法を示すフローチャートであり、図１に示した解析データの抽出処理に引き続き、クロストークの改善処理を実施する。
【００４１】
図４において、ステップ１０１からステップ１０４は、図１に示した同一符号のステップと同じ処理内容である。また、ステップ１０５ａ、１０５ｂはステップ１０５と同じ処理内容である。
【００４２】
前述したように、ステップ１０１からステップ１０４においてクロストークで問題となるパスを抽出し、クロストークを改善するためのデータ抽出を行い、クロストークの影響を与える側およびクロストークの影響を受ける側について、信号を出力するフリップフロップのタイミングマージンを確認し、タイミングマージンが確保できる場合はステップ１０５ａ、１０５ｂにおいてクロックスキュー変動可能範囲を計算する。
【００４３】
ステップ１０３でタイミングマージンが十分確保できる場合は、ステップ１１１で該当するフリップフロップのクロックラインに１つ以上のバッファを挿入するか、あるいは該当するフリップフロップのクロックツリーに用いられている１つ以上のバッファ（ＣＴＳバッファ）を削除または変更することにより、データパスの信号の伝播時間をずらしてタイミング調整を行う。
【００４４】
ステップ１０４でタイミングマージンが十分確保できる場合も同様に、ステップ１１２で該当するフリップフロップのクロックラインにバッファを挿入するか、あるいは該当するフリップフロップのクロックツリーに用いられている１つ以上のバッファを削除または変更することにより、データパスの信号の伝播時間をずらしてタイミング調整を行う。
【００４５】
ステップ１０３およびステップ１０４でタイミングマージンが十分確保できない場合は、ステップ１１３に進む。この場合は、クロックの信号の伝播時間を変更することができないので、従来方法に従って、データパスに１つ以上のバッファを挿入するなり、隣接配線を広げるなりといった修正を行い、伝播時間の調整を行う。
【００４６】
以上のタイミング調整を行った後は、ステップ１１４で、さらにクロストーク解析を含めたタイミング解析を行う。ステップ１１５でタイミングエラーがある場合はステップ１０１へ戻り、再びクロストーク改善処理を試みる。タイミングエラーがなくなれば、クロストークは改善できたことになる。
【００４７】
なお、図４のフローチャートにおいて、ステップ１０３と１０４の順序は入れ替わってもよい。また、ステップ１１１、１１２において、バッファの挿入、削除、変更は、２段を１組としたインバータを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のクロストーク改善設計方法は、半導体集積回路のクロストーク改善設計方法として、クロストーク対象パスにおけるフリップフロップのクロックスキュー調整を行うという手法を取り入れることにより、従来のデータパスへのバッファの挿入、あるいは隣接配線間隔を広げるといった手法に比較して、より小規模な範囲でクロストーク改善対策を行うことができるため、クロストーク改善対策における労力的および時間的負担を軽減することができるという効果を有し、クロストークの影響を改善する設計方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るクロストーク改善設計方法において、解析データを抽出するまでの処理を示すフローチャート。
【図２】信号の動作タイミングのオーバーラップ時間を計算する具体例を説明する図。
【図３】信号がクロストークノイズの発生する並行配線まで伝播する時間をずらすための計算方法を説明する図。
【図４】本発明の一実施の形態に係るクロストーク改善設計方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５０】
１０１〜１０５、１０５ａ、１０５ｂ、１１１〜１１５  ステップ
２０１〜２０４、３０１〜３０３  フリップフロップ
２１１、２１２  フリップフロップ間を接続する配線
２１３  配線間の寄生容量
３１１〜３１４  バッファ
【図１】
2005057190.tif 000003
【図２】
2005057190.tif 000004
【図３】
2005057190.tif 000005
【図４】
2005057190.tif 000006