(57)【要約】【課題】  適切なコストで効果的にクロストーク対策を行える半導体集積回路の配線方法を提供する。【解決手段】  クロック経路上にある配線に、使用可能な複数種類の配線のうちで耐クロストーク特性が最も優れた配線を割り当てて（Ｓ１０３）、回路の配線を行う（Ｓ１０４）。得られた配線結果について、クロック経路上にある配線のリソース量を求め（Ｓ１０５）、求めたリソース値が許容値以下か否かを判断する（Ｓ１０６）。求めたリソース量が許容値を超えている場合には、クロック経路上にある配線のうちからクロック経路の下段にある配線を優先的に選択し（Ｓ１０７）、選択した配線を耐クロストーク特性が劣る配線に変更する（Ｓ１０８）。上記リソース量に代えて、クロストークが回路に与える影響度を判断基準としてもよい。【選択図】  図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の配線を用いた半導体集積回路の配線方法であって、
クロック経路上にある配線に、使用可能な複数種類の配線のうちで耐クロストーク特性が最も優れた配線を割り当てて、回路の配線を行うステップと、
得られた配線結果が所定の判断基準を満たすか否かを判断するステップと、
前記配線結果が前記判断基準を満たさない場合に、クロック経路上にある配線のうちからクロック経路の下段にある配線を優先的に選択し、選択した配線を耐クロストーク特性が劣る配線に変更するステップとを備えた、半導体集積回路の配線方法。
【請求項２】
前記配線結果について判断するステップは、前記配線結果に基づきクロック経路上にある配線のリソース量を求め、求めたリソース量が所定の許容値以下であるか否かを判断することを特徴とする、請求項１に記載の半導体集積回路の配線方法。
【請求項３】
前記配線結果について判断するステップは、前記配線結果に基づきクロストークが回路に与える影響度を求め、求めた影響度が所定の許容値以下であるか否かを判断することを特徴とする、請求項１に記載の半導体集積回路の配線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の配線方法に関し、より特定的には、複数種類の配線を用いた半導体集積回路の配線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロジック回路を含んだ半導体集積回路の多くは、外部から供給されたクロック信号、あるいは、外部から供給された信号に基づき内部で生成したクロック信号に同期して動作する。一般に半導体集積回路は、複数のフリップフロップと、与えられたクロック信号に基づき各フリップフロップに供給されるクロック信号を生成する回路（以下、クロック回路という）とを備えている。半導体集積回路を正しく動作させるためには、各フリップフロップにクロック信号を正しく供給することが必要である。また、半導体集積回路の消費電力を低減するためには、動作させない回路ブロックに対するクロック信号の供給を停止することが有効である。このため、クロック回路の構成やクロック信号の供給方法は、半導体集積回路の設計上の重要な課題であると認識されている。
【０００３】
また、半導体集積回路では、配線がクロストークの影響を受けることも問題となる。配線がクロストークの影響を受けると、配線上を伝搬する信号の波形に歪みが生じ、回路が誤動作するなどの不具合が発生することがある。一般に、配線は、配線長が長いほどクロストークの影響を受けやすく、また、クロック経路上にある配線は、それ以外の配線よりも長くなる傾向がある。このため、クロック経路上にある配線は、それ以外の配線よりもクロストークの影響を受けやすいと言える。
【０００４】
半導体集積回路のクロストーク対策としては、例えば、耐クロストーク特性が優れた配線を使用して回路の配線を行う方法が考えられる。この方法では、幅の広い配線、配線間隔を空けた配線、シールドされた配線などが、耐クロストーク特性が優れた配線として使用される。また、これ以外の方法として、特許文献１には、半導体集積回路のレイアウト設計に際し、クロストークノイズの上限値を設定する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１８６９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体集積回路では、クロストーク対策に要するコストとその効果とは、トレードオフの関係にある。つまり、回路に十分なクロストーク対策を施すと、回路のコストが高くなり、逆に回路のコストを安く抑えると、クロストーク対策の効果が不十分になる。しかしながら、従来、半導体集積回路の配線方法に関して、適切なコストで効果的にクロストーク対策を行える配線方法は知られていない。
【０００６】
それ故に、本発明は、適切なコストで効果的にクロストーク対策を行える半導体集積回路の配線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】
【０００７】
上記課題を解決する発明は、クロック経路上にある配線に、使用可能な複数種類の配線のうちで耐クロストーク特性が最も優れた配線を割り当てて、回路の配線を行い、得られた配線結果が所定の判断基準を満たすか否かを判断し、配線結果が判断基準を満たさない場合には、クロック経路上にある配線のうちからクロック経路の下段にある配線を優先的に選択し、選択した配線を耐クロストーク特性が劣る配線に変更する、半導体集積回路の配線方法である。
【０００８】
この場合、配線結果について判断するときには、配線結果に基づきクロック経路上にある配線のリソース量を求め、求めたリソース量が所定の許容値以下であるか否かを判断してもよく、あるいは、配線結果に基づきクロストークが回路に与える影響度を求め、求めた影響度が所定の許容値以下であるか否かを判断してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
上記発明によれば、クロストークの影響を受けやすいクロック経路上にある配線の一部に、耐クロストーク特性の優れた配線を使用することにより、適切なコストで効果的にクロストーク対策を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体集積回路の設計方法を示すフローチャートである。図１に示す設計方法は、論理設計を終えた後の半導体集積回路に対して、配置処理および配線処理を行うものであり、典型的には、半導体集積回路の設計装置であるＥＤＡ（Electronic Design Automation）システムを用いて実行される。
【００１１】
図１に示す各ステップの詳細を説明するに先立ち、図１に示す設計方法に含まれる配線処理で使用される配線の種類について説明する。図１における配線処理では、複数種類の配線が使用される。より詳細には、配線は１以上の属性（例えば、配線幅、配線間隔、シールドの有無など）を有し、属性値が互いに異なる複数種類の配線が、使用可能な配線として予め用意される。以下、本実施形態では、例として、配線は、配線幅、配線間隔、および、シールドの有無の３個の属性を有し、配線幅は「１倍」および「２倍」、配線間隔は「１倍」および「３倍」、シールドの有無は「シールドなし」および「シールドあり」の各値を、他の属性値とは独立して取り得るものとする。この場合、全部で８種類の配線が予め用意されることになる。
【００１２】
これら８種類の配線には、耐クロストーク特性が相対的に劣る配線と、耐クロストーク特性が相対的に優れた配線とが含まれている。一般に、配線幅が狭い配線、配線間隔が狭い配線、および、シールドされていない配線は、耐クロストーク特性が相対的に劣り、配線幅が広い配線、配線間隔が広い配線、および、シールドされた配線は、耐クロストーク特性が相対的に優れている。本実施形態に当てはめると、配線幅１倍の配線、配線間隔１倍の配線、および、シールドなしの配線は、耐クロストーク特性が相対的に劣り、配線幅２倍の配線、配線間隔３倍の配線、および、シールドありの配線は、耐クロストーク特性が相対的に優れている。以下、上記８種類の配線のうち、耐クロストーク特性が最も劣る配線（配線幅１倍、配線間隔１倍、かつ、シールドなしの配線）を「通常配線」と呼び、耐クロストーク特性が最も優れている配線（配線幅２倍、配線間隔３倍、かつ、シールドありの配線）を「最強配線」と呼ぶ。
【００１３】
以下、図１に示す各ステップの詳細を説明する。図１に示す方法は、設計対象となる半導体集積回路についてネットリストが得られた段階で実行される。ネットリストには、設計対象回路に含まれるセルに関する情報と、セル間を接続する配線に関する情報とが含まれている。
【００１４】
図１に示す方法では、まず、予め定めた設計規則に従い、設計対象回路のネットリストに基づき、セルを所定の２次元領域内に配置する（ステップＳ１０１）。次に、ネットリストからクロックツリーを抽出し、クロック経路上にある配線を求める（ステップＳ１０２）。抽出されたクロックツリーは、例えば、図示しないステップでタイミング解析を行うときなどにも使用される。
【００１５】
次に、ステップＳ１０２で求めたクロック経路上にある配線に、配線時に使用する配線として、上記８種類の配線のうちから最強配線（配線幅２倍、配線間隔３倍、かつ、シールドありの配線）を割り当てる（ステップＳ１０３）。
【００１６】
次に、予め定めた設計規則に従い、設計対象回路のネットリストに基づき、セル間を配線する（ステップＳ１０４）。この際、クロック経路上にある配線は、ステップＳ１０３における割り当てに従い、最強配線を用いて配線される。なお、クロック経路上にある配線以外の配線のうち、セルの出力端子と入力端子とを接続する配線は、特段の理由がなければ、通常配線（配線幅１倍、配線間隔１倍、かつ、シールドなしの配線）を用いて配線される。
【００１７】
次に、ステップＳ１０４で得られた配線結果について、クロック経路上にある配線のリソース量を求める（ステップＳ１０５）。例えば、ステップＳ１０４で得られた配線結果において、クロック経路上にある配線が占める配線トラック数をＡ、クロック経路上にある配線をすべて通常配線に変更したときに、変更後の配線が占める配線トラック数をＢとした場合、ステップＳ１０５では、クロック経路上にある配線のリソース量として、値Ａ／Ｂが算出される。
【００１８】
次に、ステップＳ１０５で求めたリソース量が、所定の許容値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。求めたリソース量が許容値以下である場合には（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、処理は終了する。これに対して、求めたリソース量が許容値を超えている場合には（ステップＳ１０６のＮＯ）、処理はステップＳ１０７に進む。
【００１９】
後者の場合、クロック経路上にある配線のうちから、クロック経路の下段にある配線を優先的に選択し（ステップＳ１０７）、選択した配線を耐クロストーク特性が劣る配線に変更する（ステップＳ１０８）。ただし、ステップＳ１０８では、選択した配線を、当該配線と１個の属性のみが相違する配線に変更する。これにより、例えば、ステップＳ１０７で配線幅２倍の配線が選択された場合には、ステップＳ１０８では、変更後の配線として配線幅１倍の配線が使用される。また、ステップＳ１０７で配線間隔３倍の配線が選択された場合には、ステップＳ１０８では配線間隔１倍の配線が使用され、ステップＳ１０７でシールドありの配線が選択された場合には、ステップＳ１０８ではシールドなしの配線が使用される。
【００２０】
次に、処理はステップＳ１０５に進む。これにより、ステップＳ１０６においてリソース量が許容値以下であると判断されるまで、配線の選択、配線の変更、リソース量の算出、および、リソース量と許容値との比較の４つのステップが、繰り返し実行される。
【００２１】
以下、ステップＳ１０７およびＳ１０８における配線および属性の選択順序について説明する。上述したように、ステップＳ１０７では一の配線が選択され、ステップＳ１０８では選択された配線の一の属性が選択される。ステップＳ１０７における配線の選択では、クロックツリーの下段にある配線が、クロックツリーの上段にある配線よりも優先的に選択される。また、ステップＳ１０８における属性の選択では、属性値を耐クロストーク特性が劣るものに変更したときに、リソース量の削減の効果が大きい属性や、耐クロストーク特性が劣化する程度が少ない属性が、リソース量の削減の効果が小さい属性や、耐クロストーク特性が劣化する程度が大きい属性よりも優先的に選択される。
【００２２】
例として、本実施形態に係る設計方法を用いて、図２に示すクロックツリーを含む半導体集積回路を設計する場合を考える。図２に示すクロックツリーは、クロック端子１０から各フリップフロップ１４に至る各クロック経路上に、３個のバッファと３種類の配線とを有している。以下、これら３種類の配線を、クロック経路の上位にあるものから順に、第１レベルの配線１１、第２レベルの配線１２、および、第３レベルの配線１３と呼ぶ。これら３種類の配線は、上記８種類の配線のいずれかを用いて配線される。
【００２３】
この例では、ステップＳ１０７およびＳ１０８における配線および属性の選択順序として、例えば、図３に示す２とおりの順序のいずれかを使用することができる。まず、レベル優先による順序（図３（ａ））では、あるレベルの配線についてすべての属性が選択された後に、次のレベルの配線について一の属性が選択される。具体的には、レベル優先による順序によれば、第３レベルの配線１３のシールドの有無、第３レベルの配線１３の配線間隔、第３レベルの配線１３の配線幅、第２レベルの配線１２のシールドの有無、第２レベルの配線１２の配線間隔、…の順に、配線および属性が選択される。これに対して、属性優先による順序（図３（ｂ））では、すべてのレベルの配線についてある属性が選択された後に、各レベルの配線について次の属性が選択される。具体的には、属性優先による順序によれば、第３レベルの配線１３のシールドの有無、第２レベルの配線１２のシールドの有無、第１レベルの配線１１のシールドの有無、第３レベルの配線１３の配線間隔、第２レベルの配線１２の配線間隔、…の順に、配線および属性が選択される。なお、配線および属性の選択順序は、クロック経路の下位にある配線を優先的に選択する限り、上記以外の順序であってもよい。
【００２４】
以上に示すように、本実施形態に係る半導体集積回路の設計方法によれば、クロック経路上にある配線のリソース量を判断基準として、クロストークの影響を受けやすいクロック経路上にある配線の一部に、耐クロストーク特性の優れた配線を使用することにより、適切なコストで効果的にクロストーク対策を行うことができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る半導体集積回路の設計方法を示すフローチャートである。図４に示す設計方法は、第１の実施形態に係る設計方法と同様に、論理設計を終えた後の半導体集積回路に対して、配置処理および配線処理を行うものであり、典型的にはＥＤＡシステムを用いて実行される。
【００２６】
図４に示すステップのうち、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４、Ｓ２０７およびＳ２０８は、それぞれ、図１に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ１０７およびＳ１０８と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００２７】
本実施形態に係る設計方法では、ステップＳ２０４でセル間を配線した後に、ステップＳ２０４で得られた配線結果について、クロストークが回路に与える影響度を求める（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５では、例えば、クロストークが発生したときの、クロック経路上にある配線の遅延時間の変化量が、クロストークの影響度として算出される。具体的には、クロストークが発生したときに、配線の遅延時間が６％増加するなどの結果が算出される。
【００２８】
次に、ステップＳ２０５で求めた影響度が、所定の許容値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。求めた影響度が許容値以下である場合には（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、処理は終了する。これに対して、求めた影響度が許容値を超えている場合には（ステップＳ２０６のＮＯ）、処理はステップＳ２０７に進む。
【００２９】
これにより、図４に示す設計方法においても、第１の実施形態に係る設計方法（図１）と同様に、ステップＳ２０６においてクロストークの影響度が許容値以下であると判断されるまで、配線の選択、配線の変更、リソース量の算出、および、リソース量と許容値との比較の４つのステップが、繰り返し実行される。
【００３０】
以上に示すように、本実施形態に係る半導体集積回路の設計方法によれば、クロストークが回路に与える影響度を判断基準として、クロストークの影響を受けやすいクロック経路上にある配線の一部に、耐クロストーク特性の優れた配線を使用することにより、適切なコストで効果的にクロストーク対策を行うことができる。
【００３１】
なお、上記各実施形態では、クロック経路上にある配線のリソース量、あるいは、クロストークが回路に与える影響度を、配線の変更を行うか否かの判断基準として用いることとしたが、これに代えて、配置処理および配線処理を行った結果に基づき算出可能な任意の値を、上記判断基準として用いてもよい。例えば、クロック経路上にある配線のリソース量と、クロストークが回路に与える影響度とを組み合わせて、上記判断基準として用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の半導体集積回路の設計方法は、適切なコストで効果的にクロストーク対策を行えるという効果を奏するので、各種の半導体集積回路を設計するときに使用されるＥＤＡシステムなどに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体集積回路の設計方法のフローチャート
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体集積回路の設計方法を用いて設計される半導体集積回路に含まれるクロックツリーを示す図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体集積回路の設計方法における配線および属性の選択順序を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体集積回路の設計方法のフローチャート
【符号の説明】
【００３４】
１０…クロック端子
１１…第１レベルの配線
１２…第２レベルの配線
１３…第３レベルの配線
１４…フリップフロップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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