(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のクロック信号の変化に応答して値が変化する第１の信号を伝搬する第１の信号線と、
上記第１の信号線と平行に配置され、上記第１のクロック信号の変化に応答して値が変化する第２の信号を伝搬する第２の信号線と、
上記第１の信号線と上記第２の信号線との間に配置され、第２のクロック信号の変化に応答して値が変化する第３の信号を伝搬する第３の信号線と、
を含み、
上記第１のクロック信号と上記第２のクロック信号とが２相クロックを構成する、
クロストーク防止回路。
【請求項２】
請求項１に記載のクロストーク防止回路であって、
上記第２の信号線に隣接して平行に配置され、上記第２のクロック信号の変化に応答して値が変化する第４の信号を伝搬する第４の信号線を更に含み、
上記第２の信号線が上記第３の信号線と上記第４の信号線の間に位置する、
クロストーク防止回路。
【請求項３】
第１のクロック信号に応答して値が変化する信号をそれぞれ伝搬し、互いに平行に配置された複数の第１信号線と、
第２のクロック信号に応答して値が変化する信号をそれぞれ伝搬し、互いに平行に配置された複数の第２信号線と、
を含み、
上記第１信号線と上記第２信号線とが互いに隣接するように、上記第１信号線と上記第２信号線とが交互に配置され、
上記第１のクロック信号と上記第２のクロック信号とが２相クロックを構成する、
クロストーク防止回路。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載のクロストーク防止回路であって、
上記第１のクロック信号がマスタクロックであり、上記第２のクロック信号がスレーブクロックである、クロストーク防止回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路におけるクロストークの影響を少なくする回路に関するものであり、特に、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、ＩＣ、その他の半導体装置などにおけるクロストークの影響を少なくする、またはクロストークの影響を除去するクロストーク防止回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路として、半導体装置に形成された回路、たとえば、ディジタル信号処理回路（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、メモリ回路などについて述べる。
半導体装置においては微細化と動作速度の高速化が種々試みられている。しかしながら、そのような回路において、信号線における信号伝搬の遅延に起因する高速化への障害に遭遇する。
【０００３】
信号線における信号伝搬の遅延は主として配線抵抗と、半導体装置、たとえば、メタル酸化膜半導体装置（ｍｏｓデバイス）における寄生容量（寄生静電容量）、配線容量（配線静電容量）から決まる。
配線静電容量を主に支配するのは、０．８μｍ程度までの製造プロセスでは配線−半導体基板間の静電容量であった。しかし、微細加工が進むにつれて半導体装置における隣接する配線相互の間の距離が短くなり、隣接する配線相互における静電容量が無視できなくなり、０. ６μｍ以後の製造プロセスにおいては最小のピッチで配線した場合、隣接する配線相互間の静電容量が全静電容量の９０％以上を占めるまでになっている。
【０００４】
配線間静電容量の増加によりクロストークが増加する。クロストークの増加は信号遅延を増大させる。このようなクロストークに起因する信号遅延は種々の問題を惹起させる。
たとえば、クロストークがクロック配線に起こると、クロックの遅延に起因するパフォーマンスの悪化が起こることがあり、また、２相クロックにおいては２相クロック相互にスキュー（位相ずれ）が生じる可能性がある。
また、バスラインにクロストークが起こると、クロストークによる遅延がＩＣの動作速度を制限する。換言すれば、クロストークがＩＣの動作速度を決定しているともいえる。
その他の電子回路においても上述したと同様のクロストークに起因するスキュー、動作速度の低下、パルス信号の歪みによる誤動作などの問題が起こる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そのようなクロストークの防止方法としては、一般的には種々の試みがなされている。たとえば、隣接する２本の配線を離す方法かあるが、微細化が進む半導体装置、半導体回路においては、その面積が増大するので適用できない。
【０００６】
他の一般的な方法は、遮蔽（シールド）をとる方法である。しかしながら、シールドを施すと、シールド施工に面積が必要となる。
シールド施工に新たな面積を必要とすることは、微細化、集積度を一層向上させる半導体装置、ＩＣなどには適用できない。
【０００７】
したがって、本発明は、微細化、集積度向上に影響を与えない方法で、クロストークを減少または除去する回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記課題を解決し、クロストークを減少また除去する、本発明のクロストーク防止回路を述べる。
【０００９】
本発明によれば、第１のクロック信号の変化に応答して値が変化する第１の信号を伝搬する第１の信号線と、上記第１の信号線と平行に配置され、上記第１のクロック信号の変化に応答して値が変化する第２の信号を伝搬する第２の信号線と、上記第１の信号線と上記第２の信号線との間に配置され、第２のクロック信号の変化に応答して値が変化する第３の信号を伝搬する第３の信号線とを含み、上記第１のクロック信号と上記第２のクロック信号とが２相クロックを構成する、クロストーク防止回路が提供される。
【００１０】
好ましくは、本発明のクロストーク防止回路は、上記第２の信号線に隣接して平行に配置され、上記第２のクロック信号の変化に応答して値が変化する第４の信号を伝搬する第４の信号線を更に含み、上記第２の信号線が上記第３の信号線と上記第４の信号線の間に位置する。
【００１１】
また、本発明によれば、第１のクロック信号に応答して値が変化する信号をそれぞれ伝搬し、互いに平行に配置された複数の第１信号線と、第２のクロック信号に応答して値が変化する信号をそれぞれ伝搬し、互いに平行に配置された複数の第２信号線とを含み、上記第１信号線と上記第２信号線とが互いに隣接するように、上記第１信号線と上記第２信号線とが交互に配置され、上記第１のクロック信号と上記第２のクロック信号とが２相クロックを構成する、クロストーク防止回路が提供される。
【００１２】
好ましくは、上記第１のクロック信号がマスタクロックであり、上記第２のクロック信号がスレーブクロックである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
第１実施の形態
本発明のクロストーク防止回路の第１の実施の形態として、ＤＳＰ、ＩＣなどの半導体装置（半導体デバイス）における演算制御ユニット（ＣＰＵ）の内部クロックとして用いる２相クロック回路に適用した場合を例示する。
ＣＰＵの内部クロックとして、マスタクロック１ｍｔ、このマスタクロック１ｍｔと所定の位相差があるスレーブクロック１ｓｔとの２相のクロックの他、マスタクロック１ｍｔが動作しないテスト時に動作して回路のテストを行うために用いるテストクロック１ｔｔの３系統のクロックが設けられている場合について例示する。
マスタクロック１ｍｔとスレーブクロック１ｓｔとは半導体デバイスが動作時に活性状態のクロックであり、テストクロック１ｔｔは半導体デバイスの通常動作時には接地されて通常動作に影響を与えないようにされている。
【００１５】
マスタクロック１ｍｔ、スレーブクロック１ｓｔ、テストクロック１ｔｔの３本の配線は、通常、ＣＰＵ全体にほぼ平行に布線（配線）されている。通常は、図１に図解したように、マスタクロック１ｍｔ用の配線ｌ１とスレーブクロック１ｓｔ用の配線ｌ２とが隣接して配設されている。そのため、マスタクロック１ｍｔとスレーブクロック１ｓｔとが相互にクロストークの影響を受ける。
このクロストークの影響がどの程度であるかを知るため、本願発明者は、静電容量のみを考慮した簡単なモデルを用意し、シミュレーションモデル「ｓｐｉｃｅ」によるシミュレーションを行った。
【００１６】
図１はクロストークの影響を考慮しない理想的な状態における、マスタクロック１ｍｔ用の配線ｌ１とスレーブクロック１ｓｔ用の配線ｌ２とが隣接して平行して布線され、それぞれドライバ回路ＤＲ１、ＤＲ２を介してマスタクロック１ｍｔ、スレーブクロック１ｓｔを伝搬するクロック供給回路（２相クロック回路）の回路図である。配線ｌ１、ｌ２にはそれぞれ配線静電容量Ｃl1、Ｃl2が存在する。
図２は図１とは異なり、クロストークの影響を考慮した状態における、マスタクロック１ｍｔ用の配線ｌ１とスレーブクロック１ｓｔ用の配線ｌ２とが隣接して平行して布線され、それぞれドライバ回路ＤＲ１、ＤＲ２を介してマスタクロック１ｍｔ、スレーブクロック１ｓｔを伝搬する回路図である。配線ｌ１、ｌ２、ｌ３との間に、配線間静電容量ＣC が存在する。
【００１７】
図３は種々のクロストークのモードを図解した図である。
クロストークには、ＤＣ電圧のよるＤＣクロストーク、片側からのＡＣ電圧によるＡＣ−１クロストーク、両側からのＡＣによるＡＣ−２クロストークとがある。
上述したように、近年のＬＳＩの微細化により配線部のクロストークに因る信号線における遅延が問題となっている。これを解決するために隣接する配線の動作タイミングや位相を考慮した設計などを行わないと、クロストークによる信号の伝搬遅延は最大で４６％も増加することが解かってきた。図４にその概要を示した。例えばマスターフェーズで変化する信号をリバーラウトすると、ある任意の信号がハイからロウに変化するときに、両側の信号線がロウからハイに変化する場合、近年の超ＬＳＩの微細化における配線ピッチの減少による線間容量の比率の増加に伴うカップリングによる遅延が大きな問題となってきた。
図４は静電容量を介して電気的に接続される隣接する回路からのクロストークの発生を図解する図であり、遅延時間の増加につながるダイナミック動作時のカップリング電圧の値を求める式とモデルを示す。
【００１８】
図５（Ａ）〜（Ｃ）はクロストークを受ける信号（クロストークレシーバ）の信号遷移状態と隣接するクロストークソース１，２の変化（変化タイミング）によってクロストークレシーバがいかに影響を受けるかを分析した結果を図解したグラフである。
クロストークは図３〜図５に図解したように、種々の要因で種々の形態のクロストークを受けることになる。
しかしながら、まず、比較的簡単な図１および図２に図解した回路についてシミュレーション条件と結果を下記に述べる。
【００１９】
シミュレーション条件と結果
図２に図解したクロストークを考慮したモデルについて述べる。マスタクロック１ｍｔおよびスレーブクロック１ｓｔの配線静電容量の９０％が、配線ｌ１、ｌ２の配線静電容量Ｃl1、Ｃl2であるとし、片側の４５％を隣接する配線ｌ１−ｌ２相互間のクロストークの要因となる配線間静電容量ＣC として配線間ｌ１−ｌ２に加えた。
これと、図１に示すクロストークの影響が無い場合のモデルを用いて、これにマスタクロック１ｍｔ、スレーブクロック１ｓｔのノンオーバーラップ期間（アイソレーション）が０. ４ｎｓ〜０. ７ｎｓ間でのクロックを入力したとして、下記に述べるシミュレーション結果を得た。
【００２０】
図６はマスタクロック１ｍｔの立ち上がり時間の特性図である。横軸はアイソレーションを示し、縦軸は立ち上がり時間を示す。破線は図１に示したクロストークの影響がないと仮定したときの曲線であり、実線は図２に示したクロストークの影響がある場合の曲線である。
図７はマスタクロック１ｍｔの立ち下がり時間の特性図である。横軸はアイソレーションを示し、縦軸は立ち下がり時間を示す。破線は図１に示したクロストークの影響がないと仮定したときの曲線であり、実線は図２に示したクロストークの影響がある場合の曲線である。
【００２１】
図８はマスタクロック１ｍｔの立ち上がりから見たゲート遅延時間の特性図である。横軸はアイソレーションを示し、縦軸は遅延時間を示す。破線は図１に示したクロストークの影響がないと仮定したときの曲線であり、実線は図２に示したクロストークの影響がある場合の曲線である。
【００２２】
図６〜図８において、立上り時間は、波形が定常状態値の１０％から９０％に変化する時間を測定した。ゲート遅延時間は入力の５０％レベルから出力の５０％レベルの時間差とした。
これらの結果からいえることは、アイソレーションが小さくなるにつれて、クロストークの影響により遅延時間が増加しているということである。アイソレーションが０. ４ｎｓでのゲート遅延時間は、クロストークの影響がない場合に比べて０. ０８ｎｓ増加している。この時の波形を図９に示した。
【００２３】
図９はマスタクロック１ｍｔとスレーブクロック１ｓｔとの配線間のクロストークを考慮した場合とクロストークを考慮しない場合の信号変化を図解したグラフである。
曲線ＣＶ１１ＲはＣＶ１２Ｆのクロストークの影響がある場合の立ち上がり特性を示す曲線である。
曲線ＣＶ２１Ｒはクロストークの影響がない場合の立ち上がり特性を示す曲線である。
クロストークの影響がある場合のマスタクロック１ｍｔの出力（曲線ＣＶ１１Ｒ）はクロストークの影響により、−０. ２Ｖまで下がった後立ち上がっている。このためにクロストークの影響がない場合に比べ波形が遅れている。次に立ち下がりを見てみると（曲線ＣＶ１２Ｆ）、前述の結果の通り５０％のレベルではほとんど差がないが、０. ２Ｖ付近から大きくひきずられ０Ｖに下がるまでに０. １ｎ以上もかかっている。これが立下がり時間に大きく影響している。
このようなクロストークの影響により、マスタクロック１ｍｔとスレーブクロック１ｓｔとの間にスキューが発生する。
【００２４】
クロストーク改善方法
上述した波形の歪みによるクロックの立ち上がり、立ち下がりの遅延の増加を防ぐための回路を図１０に例示する。
図１０は本発明の第１実施の形態のクロストーク防止回路図である。
図１０に図解したクロストーク防止回路は、ドライバ回路ＤＲ１が接続された配線ｌ１にマスタクロック１ｍｔが伝搬し、ドライバ回路ＤＲ２が接続された配線ｌ２にスレーブクロック１ｓｔが伝搬するが、これら配線ｌ１とｌ２との間に、ドライバ回路ＤＲ３が接続された配線ｌ３を布線してテストクロック１ｔｔを伝搬させる回路である。配線ｌ１、ｌ２、ｌ３にはそれぞれ配線静電容量Ｃl1、Ｃl2、Ｃl3が存在し、配線ｌ１、ｌ３、ｌ２の間には配線相互間静電容量ＣC1、ＣC2が存在している。
【００２５】
上述したように、ＣＰＵの内部クロックとして、マスタクロック１ｍｔ、このマスタクロック１ｍｔと所定の位相差があるスレーブクロック１ｓｔとの２相のクロックの他、マスタクロック１ｍｔが動作しないテスト時に動作して回路のテストを行うために用いるスキャンテストクロック１ｔｔの３系統のクロックが設けられている。
マスタクロック１ｍｔ、スレーブクロック１ｓｔ、テストクロック１ｔｔの３本のメインクロック配線ｌ１、ｌ２、ｌ３は、通常、ＣＰＵ全体にほぼ平行に布線（配線）されている。通常は、図１または図２に図解したように、マスタクロック１ｍｔ用の配線ｌ１とスレーブクロック１ｓｔ用の配線ｌ２とが隣接して配設されているが、本実施の形態においては、配線ｌ１とｌ２との間にテストクロック１ｔｔ用の配線ｌ３を布線して、シールド線の役割をも持たせ、マスタクロック１ｍｔとスレーブクロック１ｓｔとのクロストークを防止して、信号遅延と波形歪みを防止することを意図している。
【００２６】
図１０の回路では、テストクロック１ｔｔ用の配線ｌ３を、マスタクロック１ｍｔ用の配線ｌ１とスレーブクロック１ｓｔ用の配線ｌ２との間に布線し、シールド線の役割を持たせているので、半導体デバイスにおける面積増加は起こらないという利点がある。
マスタクロック１ｍｔとスレーブクロック１ｓｔとは半導体デバイスが動作時に活性状態のクロックであり、テストクロック１ｔｔは半導体デバイスの通常動作時には接地されて通常動作に影響を与えないから、配線ｌ３によるシールド効果が大きい。
【００２７】
しかしながら、テストクロック１ｔｔ用の配線ｌ３を、マスタクロック１ｍｔおよびスレーブクロック１ｓｔ用の配線ｌ１、ｌ２と隣接させ、かつ、これらの間に布線した場合、テスト時に動作するテストクロック１ｔｔとスレーブクロック１ｓｔとの間にクロストークが発生する。
本実施の形態においては、好ましくは、配線１２、１３の信号レベルの安定性を高めるため、ドライバ回路ＤＲ３を構成しているＰチャネルトランジスタの電流駆動能力を抑え、Ｎチャネルトランジスタの電流駆動能力高める。
このようなドライバ回路ＤＲ３のＰ／Ｎトランジスタ幅の変更（長さは一定）は、テストクロック１ｔｔの低速化を惹起させるが、テストクロック１ｔｔは、マスタクロック１ｍｔおよびスレーブクロック１ｓｔと異なり、テスト動作に使用するのみであるから、低速になっても大きな問題は起きない。テストクロック１ｔｔの立ち上がりを遅らせ、スレーブクロック１ｓｔの立ち下がりとの間に通常動作時よりも大きなアイソレーションをとることにより、クロストークよるスキューを防止している。
【００２８】
図１０のクロストーク防止回路について、図１および図２の回路と同様に、「ＳＰＩＣＥ」によるなシミュレーションを行った結果を述べる。
図１１はマスタクロック１ｍｔの立ち上がり時間の特性図である。横軸はアイソレーションを示し、縦軸は立ち上がり時間を示す。曲線ＣＶ３１はクロストークの影響があるときの特性結果を示し、曲線ＣＶ３２はクロストークの影響がないときの特性結果を示し、曲線ＣＶ３３はテストクロック１ｔｔ用配線ｌ３をシールド用として布線しドライバ回路ＤＲ３は通常の状態のままのときの特性結果を示し、曲線ＣＶ３４はテストクロック１ｔｔ用配線ｌ３をシールド用として布線しドライバ回路ＤＲ３のＰ／Ｎトランジスタ幅の比を１：１にした場合の特性結果を示す。
図１２はマスタクロック１ｍｔの立ち下がり時間の特性図である。横軸はアイソレーションを示し、縦軸は立ち下がり時間を示す。曲線ＣＶ４１はクロストークの影響があるときの特性結果を示し、曲線ＣＶ４２はクロストークの影響がないときの特性結果を示し、曲線ＣＶ４３はテストクロック１ｔｔ用配線ｌ３をシールド用として布線しドライバ回路ＤＲ３は通常の状態のままのときの特性結果を示し、曲線ＣＶ４４はテストクロック１ｔｔ用配線ｌ３をシールド用として布線しドライバ回路ＤＲ３のＰ／Ｎトランジスタ幅の比を１：１にした場合の特性結果を示す。
【００２９】
第１実施例
上述した第１実施の形態の第１の実施例を述べる。
表１は実際の設計で用いたドライバ回路ＤＲ１〜ＤＲ３の出力トランジスタのサイズとＰ／Ｎトランジスタ幅の比を例示したものである。尚、トランジスタの長さＬは何れも０．６μｍである。
【００３０】
【表１】
0004560846.tif 000002
【００３１】
テストクロック１ｔｔの配線ｌ３に接続されるドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎトランジスタ幅の比を１：１にした。
テストクロック１ｔｔの動作は低下するが、クロストークの観点からは、テストクロック１ｔｔ用配線ｌ３のドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎトランジスタ幅の比は１：１またはその近傍が望ましい。
【００３２】
第２実施例
上述した第１実施の形態の第２実施例を述べる。
図１３は図１０に図解したクロストーク防止回路の実施例としての回路図である。なお、この回路例はドライバ回路（バッファ回路）ＤＲ１〜ＤＲ３、特に、ドライバ回路ＤＲ３の限界を調べるための回路例である。
図１３においては下記のように条件を設定した。
（１）  配線ｌ１、ｌ２、ｌ３の配線静電容量Ｃl1、Ｃl2、Ｃl3：１．１ｐＦ、１．１ｐＦ、０．２ｐＦ
（２）配線相互間静電容量ＣC1、ＣC2：０．９ｐＦ、０．９ｐＦ
（３）ドライバ回路ＤＲ１の出力トランジスタのＰ／Ｎトランジスタ幅の比（Ｌは０．６μｍ）
８０μｍ／４０μｍ＝２：１
ドライバ回路ＤＲ２の出力トランジスタのＰ／Ｎトランジスタ幅の比（Ｌは０．６μｍ）
８０μｍ／４０μｍ＝２：１
ドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎトランジスタ幅の比（Ｌは０．６μｍ）
８０μｍ／？（各種）
【００３３】
図１３の回路について、ドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎトランジスタ幅の比（Ｌは０．６μｍ）を種々変化させて、シミュレーションした結果を下記に述べる。
【００３４】
図１４はドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎトランジスタ幅の比（Ｌは０．６μｍ）を８０μｍ／２μｍ＝４０：１とし、配線ｌ２にスレーブクロック１ｓｔのみを印加したときの信号波形図である。
図１５はドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎトランジスタ幅の比を８０μｍ／２μｍ＝４０：１とし、配線ｌ１にマスタクロック１ｍｔを印加し、配線ｌ２にスレーブクロック１ｓｔを印加したときの信号波形図である。
図１６はドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎトランジスタ幅の比を８０μｍ／４μｍ＝２０：１とし、配線１２にスレーブクロック１ｓｔを印加し、配線１３にテストクロック１ｔｔを印加したときの信号波形図である。
テストクロック１ｔｔ用配線ｌ３のドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎトランジスタ幅の比が大きいとき、隣接する配線たとえば、ｌ１とｌ３、ｌ３とｌ２とはクロストークの影響を受ける。
【００３５】
図１７は図１３においてテストクロック１ｔｔの配線ｌ３をシールドとして用いた場合のマスタクロック１ｍｔへのクロストークの影響を示すグラフである。
アイソレーションは０．４５ｎｓである。
図１８は図１３においてテストクロック１ｔｔの配線ｌ３をシールドとして用いた場合のスレーブクロック１ｓｔへのクロストークの影響を示すグラフである。アイソレーションは０．４５ｎｓである。
図１９は図１３においてシールドとして用いたテストクロック１ｔｔの配線ｌ３へのクロストークの影響を示すグラフである。アイソレーションは０．４５ｎｓである。
【００３６】
第２実施の形態
本発明の第２実施の形態としてバス配線回路について述べる。
第１実施の形態として、マスタクロック１ｍｔ、スレーブクロック１ｓｔおよびテストクロック１ｔｔの配線ｌ１、ｌ２、ｌ３について述べたが、本発明はその他の種々の分野、たとえば、半導体デバイスにおけるバスラインのクロストーク問題においても有効に適用できる。
バスがまとまって配線された場合、同じタイミングで値が変化するので、あるバスラインとその両側を走るバスラインとにおける信号の遷移が反対方向に変化する場合、中央を走るバスラインは両側のバスラインとのクロストークにより影響を受ける。下記のその詳細を述べる。
【００３７】
図２０はクロストークを考慮しない場合のバス配線回路であり、図２１はクロストークを考慮した場合のバス配線回路である。
ｓｍｔ１〜ｓｍｔ３はマスタクロックで値が変化するバスを意味する。
バスはマスタークロックで値が変化するものとし、配線約１００００μｍ相当の容量をつけ、クロックのシミュレーションと同様にｓｐｉｃｅによるシミュレーションを行った。その結果を表２と図２３に示す。
【００３８】
【表２】
0004560846.tif 000003
【００３９】
図２２はクロストークのバス配線への影響を示すグラフである。
中央のマスタクロックｓｍｔ２の出力はクロストークの影響により−０. ２Ｖ辺りまで下がった後に立ち上がる。そのため立ち上がりからのゲート遅延時間は０. ３ｎｓ以上も増加してしまう。また立ち下がりは緩やかになり立ち下がり時間は約０. ４ｎｓも増加している。
【００４０】
そこで、図２３に示す回路を考える。図２３は本発明の第２実施の形態としてのバス配線回路の回路図である。
記号ｓｓｔ１，ｓｓｔ２はスレーブクロックで値が変化するバスとする。スレーブクロックで値が変化するバスｓｓｔ１をマスタクロックで値が変化するバスｓｍｔ１とバスｓｍｔ２との間に挿入し、スレーブクロックで値が変化するバスｓｓｔ２をマスタクロックで値が変化するバスｓｍｔ２とバスｓｍｔ３との間に挿入している。すなわち、第１実施の形態と同様、スレーブクロックで値が変化するバスｓｓｔ１、ｓｓｔ２をシールドとして布線することで、クロストークによる影響を防ぐ。この結果、表３と図２４に示す結果が得られた。
【００４１】
【表３】
0004560846.tif 000004
【００４２】
図２４はクロストークのバス配線への影響を示すグラフである。
表３および図２４の結果から、立ち上がり時間、立ち下がり時間にわずかに影響が残るが、ゲート遅延時間はクロストークの影響がない場合と全くかわっていないことがわかる。つまり、マスタクロックで値が変化するバスｓｍｔと、スレーブクロックで値が変化するバスｓｓｔ間のクロストークはゲート遅延時間に影響を及ぼさず、バスｓｓｔはシールドとして充分にクロストークの問題を改善している。
【００４３】
第３実施例
第２実施の形態の実施例（第３実施例）を下記に述べる。
図２５はスレーブクロックの変化によって値が変化するバスをシールドとして用いた場合のマスタクロックの変化によって値か変化するバスｓｍｔ２への影響を示すグラフである。
図２６はスレーブクロックの変化によって値が変化するバスをシールドとして用いた場合のマスタクロックの変化によって値か変化するバスｓｍｔ１への影響を示すグラフである。
図２７はシールドとして用いたスレーブクロックの変化によって値が変化するバスへの影響を示すグラフである。
これらの結果からも、マスタクロックで値が変化するバスｓｍｔと、スレーブクロックで値が変化するバスｓｓｔ間のクロストークはゲート遅延時間に影響を及ぼさず、バスｓｓｔはシールドとして充分にクロストークの問題を改善している。
【００４４】
面積の考察
表４は上述した第１実施の形態および第２実施の形態の面積増加がないことを示した表である。
【００４５】
【表４】
0004560846.tif 000005
【００４６】
一方、従来のように、クロストーク対策として、（１）スペースを広げる方法と、（２）シールドを別途設ける方法がある。
配線間のスペースを広げることによって改善した場合、１６ｂｉｔのバスについては２４３μｍも面積が広がってしまうので、このような配線をすることは現実には考えられない。
また、シールド用の配線の追加は本発明において述べてたように非常に効果的ではあるが、新たなシールド用の配線の布線を行うと追加した分面積が増加する。
本発明はこのような面積増加を考えることなくクロストーク問題を改善できるという利点を有する。すなわち、本発明は面積を増加させないという利点をも有している。
【００４７】
本発明のクロストーク防止回路として、第１実施の形態としてクロック供給回路、および第２実施の形態としてバス配線回路を例示したが、本発明は上述した実施の形態に限定されず、上述したと同様の他の分野にも適用できる。
下記に他のクロストーク防止回路について述べる。
【００４８】
第３実施の形態
本発明のクロストーク防止回路の第３実施の形態について述べる。
上述したように、近年のＬＳＩの微細化により配線部のクロストークに因る信号線における遅延が問題となっている。これを解決するために隣接する配線の動作タイミングや位相を考慮した設計などを行わないと、ＤＳＰのようなデータパスのクロストークによる信号の伝搬遅延は、グリッチによるゲート部遅延を含め、最大で４６％も増加することが解かってきた。図３にその概要を示した。
例えばマスターフェーズで変化する信号をリバーラウトすると、ある任意の信号がハイからロウに変化するときに、両側の信号線がロウからハイに変化する場合、近年の超ＬＳＩの微細化における配線ピッチの減少による線間容量の比率の増加に伴うカップリングによる遅延が大きな問題となってきた。図４に遅延時間の増加につながるカップリング電圧の値を求める式とモデルを示す。
【００４９】
従来、メタル配線においては、リソグラフィとメタルのグレインサイズ（約１μｍ）以下の配線が実施されていない時代において、クロストークを防止する為のシールドラインの追加は、単にオーバーヘッドとなり面積増加となっていた。
しかし最近の０. ５μｍ以下の配線幅を用いる０. ３５μｍクラスの半導体デバイス製造プロセスにおいて、メタルのピークカレント密度は２倍になる。
この性質を利用すれば、面積増加を抑えながら、クロストークによる遅延やファンクション不良の問題を完全に除去できる。
本発明の第３の実施の形態はこの知見に基づく。すなわち、第３実施の形態は、クロストークの問題を解決するために近年の微細化ＶＬＳＩにおけるエレクトロマイグレーション（ＥＭ）のガイドラインを考慮に入れた新しい設計手法に関する配線技術に関する。
【００５０】
従来、図２８に図解したように、電源やグランドライン及び信号線は、それぞれ一本のある任意の幅をもって配置配線していた。この幅は接続されるモジュールの消費する平均電流、ピーク電流、ＲＭＳ電流、および抵抗部における電圧降下の解析により決定されていた。しかし、実際はほとんどの場合において配線幅はピーク電流によって決定されている。
メタル配線の幅が０. ５μｍ以下の場合、メタルのグレインサイズ（粒界）が１μｍであることから、エレクトロマイグレーションの耐性が飛躍的に向上する。その結果、ピーク電流が従来の２倍まで許容されている。
したがって０. ５μｍ以下の幅の配線を電源やグランド及び信号線、その他に用いるとレイアウトの面積が優位になることが予想される。
前述した様にメタル配線の幅は、ほとんどの場合でこのピーク電流で決定されることから、第３実施の形態においては、この性質を利用して面積増加がなく、配線の動作位相などを気にすることなくクロストークをシールド効果により完全に除去する事が可能な配線方法を提案する。
配線の動作フェーズを考慮した設計ではその検証と影響の正確な把握は困難であり、最悪ケースにおける想定のもとに設計を進める為、過剰品質による面積増加や、設計、検証に要する時間を大幅に費やしてきた。本発明の実施の形態を採用すれば、クロストークの影響がないため、これらの問題点をすべて解消でき、電気的にも最高の条件を実現できるため高速化設計に向いている。
【００５１】
図２９に第３実施の形態としての、エレクトロマイグレーションを考慮したクロストーク防止のための信号配線図を示す。
図２９において、メタル配線の幅が０. ５μｍ以下となると、エレクトロマイグレーションの耐性が２倍に向上するため、電源Ｖddの配線、グラウンドＧｎｄの配線幅は、図２８に図解した例に比較して、１／２にできる為、幅が０. ５μｍ、スペース０. ５μｍのプロセスにおいてはスペースにより相殺されるので面積増加が無い。
しかし、ＷＲ（Ｗｉｄｔｈ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｆａｃｔｏｒ）に対する影響は、図２９に図解したように、配線を分割することにより増大するので、例えば０．３５μｍプロセスでは０. ０３５μｍ／ｓｉｄｅなので１６本のバスに本発明を応用したとき最悪ケースで１６Ｘ（０. ０３５Ｘ２）＝１. １２５μｍとなり０. ５μｍの配線にして約２本分の増加を必要とする。しかし０. ５μｍのシールド兼、電源グランドは１６本のバスの両側に０. ５μｍで配線したとすると１７本となり、ＷＲ補強用の２本と合わせると１９×０. ５μｍ＝９. ５μｍの合計幅にしかならない為、実使用上のこれらの幅はもっと太いものが要求されるため、２本の増加分はほとんどの場合において増加とならない。
【００５２】
ラウティングツールを使ってこの様な配線をすることにおける障害は低く、エレクトロマイグレーションのグレインサイズよりも小さい幅で電源、グランド、その他の配線を形成することによるエレクトロマイグレーションの耐性が２倍に向上すると言う電気的性質を利用し面積増加がなく、また、クロストークによるファンクション、従来の高速なスタテックタイミングシミュレーションによる検証、最悪ケースを想定した過剰品質設計のない設計が可能となる。
【００５３】
第４実施の形態
本発明の第４実施の形態について述べる。
図３０は第４実施の形態の例示である。
図３０は第３実施の形態の応用例を示しており、図２９において平面方向にエレクトロマイグレーションを考慮して電源ラインとグランドラインを、０．５μｍの幅にして分散配置する例を示したが、図３０は第１層のメタル配線と第３層のメタル配線とについて、同じ層のメタル配線をクロストークが減少するように、図２９に図解のように配線するとともに、高さ方向についてもクロストークが減少するように配置した例を示す。
すなわち、第４実施の形態は３次元的に、エレクトロマイグレーションを考慮した配線を行う例を示している。
【００５４】
本発明のクロストーク防止回路として、２つの形態について述べたが、本発明は上述した形態に限定されず、上述したと同様の他の分野にも適用できる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の第１の観点によれば、面積を増大させずに、クロストークの影響を少なくすることができる。
また本発明は特別の高度な技術が要求されないので、容易に実施できる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の第２の観点によれば、エレクトロマイグレーションの性質を利用して、面積増加を抑えながら、クロストークによる遅延やファンクション不良の問題を完全に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はクロストークの影響を考慮しない理想的な状態における、マスタクロック１ｍｔ用の配線ｌ１とスレーブクロック１ｓｔ用の配線ｌ２とが隣接して平行して布線され、それぞれドライバ回路ＤＲ１、ＤＲ２を介してマスタクロック１ｍｔ、スレーブクロック１ｓｔを伝搬する回路図である。
【図２】図２は図１とは異なり、クロストークの影響を考慮した状態における、マスタクロック１ｍｔ用の配線ｌ１とスレーブクロック１ｓｔ用の配線ｌ２とが隣接して平行して布線され、それぞれドライバ回路ＤＲ１、ＤＲ２を介してマスタクロック１ｍｔ、スレーブクロック１ｓｔを伝搬する回路図である。
【図３】  図３は種々のクロストークのモードを図解した図である。
【図４】  図４は静電容量を介して電気的に接続される隣接する回路からのクロストークの発生を図解する図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）はクロストークを受ける信号（クロストークレシーバ）の信号遷移状態と隣接するクロストークソース１，２の変化（変化タイミング）によってクロストークレシーバがいかに影響を受けるかを分析した結果を図解したグラフである。
【図６】図６は図２におけるマスタクロック１ｍｔの立ち上がり時間の特性図である。
【図７】図７は図２におけるマスタクロック１ｍｔの立ち下がり時間の特性図である。
【図８】図８は図２におけるマスタクロック１ｍｔの立ち上がりから見たゲート遅延時間の特性図である。
【図９】図９は図２におけるマスタクロック１ｍｔとスレーブクロック１ｓｔとの配線間のクロストークを考慮した場合とクロストークを考慮しない場合の信号変化を図解したグラフである。
【図１０】図１０は本発明の第１実施の形態のクロストーク防止回路図である。
【図１１】図１１は図１０におけるマスタクロック１ｍｔの立ち上がり時間の特性図である。
【図１２】図１２は図１０におけるマスタクロック１ｍｔの立ち下がり時間の特性図である。
【図１３】図１３は図１１に図解したクロストーク防止回路の実施例としての回路図である。
【図１４】図１４図１３おいてドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎ比を８０μｍ／２μｍ＝４０：１とし、配線ｌ２にスレーブクロック１ｓｔのみを印加したときの信号波形図である。
【図１５】図１５は図１３においてドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎ比を８０μｍ／２μｍ＝４０：１とし、配線ｌ１にマスタクロック１ｍｔを印加し、配線ｌ２にスレーブクロック１ｓｔを印加したときの信号波形図である。
【図１６】図１６は図１３においてドライバ回路ＤＲ３の出力トランジスタのＰ／Ｎ比を８０μｍ／４μｍ＝２０：１とし、配線１２にスレーブクロック１ｓｔを印加し、配線１３にテストクロック１ｔｔを印加したときの信号波形図である。
【図１７】図１７は図１３においてテストクロック１ｔｔの配線ｌ３をシールドとして用いた場合のマスタクロック１ｍｔへのクロストークの影響を示すグラフである。
【図１８】図１８は図１３においてテストクロック１ｔｔの配線ｌ３をシールドとして用いた場合のスレーブクロック１ｓｔへのクロストークの影響を示すグラフである。
【図１９】図１９は図１３においてシールドとして用いたテストクロック１ｔｔの配線ｌ３へのクロストークの影響を示すグラフである。
【図２０】図２０は第２実施の形態としてのクロストークを考慮しない場合のバス配線回路である。
【図２１】図２１は第２実施の形態としてのクロストークを考慮した場合のバス配線回路である。
【図２２】図２２はクロストークのバス配線への影響を示すグラフである。
【図２３】図２３は本発明の第２実施の形態としてのバス配線回路の回路図である。
【図２４】図２４はクロストークのバス配線への影響を示すグラフである。
【図２５】図２５はスレーブクロックの変化によって値が変化するバスをシールドとして用いた場合のマスタクロックの変化によって値か変化するバスｓｍｔ２への影響を示すグラフである。
【図２６】図２６はスレーブクロックの変化によって値が変化するバスをシールドとして用いた場合のマスタクロックの変化によって値か変化するバスｓｍｔ１への影響を示すグラフである。
【図２７】図２７はシールドとして用いたスレーブクロックの変化によって値が変化するバスへの影響を示すグラフである。
【図２８】図２８は従来の配線図である。
【図２９】図２９に第３実施の形態としての、エレクトロマイグレーションを考慮したクロストーク防止のための信号配線図を示す。
【図３０】図３０は第４実施の形態の例示である。
【符号の説明】
ｌ１、ｌ２、ｌ３・・配線
ＤＲ１〜ＤＲ３・・ドライバ回路
【図１】
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【図２】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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