(57)【要約】【課題】配線経路の確保が困難であり配線層のみでの修正が要求される場合においてもクロストークノイズを改善する。【解決手段】スタンダードセル領域に電源配線間容量セルがあらかじめ分散配置された半導体集積回路において、配置配線後に配線遅延解析（Ｓ４）およびスタティックタイミング解析（Ｓ５）を行って信号遷移が同時に起こる第１のネット組を抽出し、前記第１のネット組に対してクロストーク解析（Ｓ６）を実施して遅延変動が所定の遅延変動許容値を超えている第２のネット組を抽出し（Ｓ７）、前記第２のネット組においてクロストークノイズを与える側の配線のスルーレートを緩めるために必要な対策容量値を見積もり（Ｓ８、Ｓ９）、この配線における容量の合計値が前記対策容量値に達するまで電源配線間容量セルを電源から切り離してこの配線に接続する（Ｓ１０、Ｓ１１）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタンダードセル領域に電源配線間容量セルがあらかじめ分散配置された半導体集積回路において、配置配線後に配線遅延解析およびスタティックタイミング解析を行って信号遷移が同時に起こる第１のネット組を抽出し、前記第１のネット組に対してクロストーク解析を実施して遅延変動が所定の遅延変動許容値を超えている第２のネット組を抽出し、前記第２のネット組においてクロストークノイズを与える側の配線のスルーレート（信号の遷移速度）を緩めるために必要なクロストークノイズ対策容量値を見積もり、前記クロストークノイズを与える側の配線における容量の合計値が前記クロストークノイズ対策容量値に達するまで前記電源配線間容量セルを電源から切り離して前記クロストークノイズを与える側の配線に接続するクロストークノイズ軽減方法。
【請求項２】
前記電源配線間容量セルは前記スタンダードセル領域に均等に分散配置され、配置配線後の前記スタンダードセル領域の空き領域に前記電源配線間容量セルを追加配置する請求項１記載のクロストークノイズ軽減方法。
【請求項３】
電源から切り離して前記クロストークノイズを与える側の配線に接続する前記電源配線間容量セルとして、前記クロストークノイズを与える側の配線上に存在する前記電源配線間容量セルを優先して選択し、前記クロストークノイズを与える側の配線に近接する順に前記電源配線間容量セルを選択する請求項１記載のクロストークノイズ軽減方法。
【請求項４】
前記第２のネット組においてクロストークノイズを受ける側の配線の遅延変動が前記所定の遅延変動許容値に達するときの、前記クロストークノイズを与える側の配線のスルーレートと、前記クロストークノイズを受ける側の配線のスルーレートと、前記第２のネット組の配線間容量との関係を示すデータを用いて前記クロストークノイズを与える側の配線のスルーレートの許容値を決定し、前記クロストークノイズを与える側の配線のスルーレートと、前記クロストークノイズを与える側の配線における容量の合計値と、駆動素子能力との関係を示すデータを用いて前記クロストークノイズ対策容量値を見積もる請求項１記載のクロストークノイズ軽減方法。
【請求項５】
前記電源配線間容量セルは並列接続されたＮ型ＭＯＳトランジスタとＰ型ＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜で形成された請求項１記載のクロストークノイズ軽減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路におけるクロストークノイズを軽減するための設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩ加工の微細化に伴い、古典的な課題である隣接配線のクロストークノイズの対策が一段と難しくなっている。クロストークノイズは隣接する配線の一方の信号変化が配線間容量を介して他方の信号に影響を及ぼすもので、平行配線長が長く配線間容量が大きい場合や一方の信号変化が急激な場合に発生しやすくなる。そのため、クロストークノイズを削減するには、隣接配線の配線間容量を小さくするか、あるいはノイズを与える側の信号変化を緩くする必要がある。
【０００３】
図１１、図１２、図１３は配線間容量を削減するための従来技術を示している。図１１では、クロストークノイズを与える側の駆動素子１２１からの配線２０１と、クロストークノイズを受ける側の駆動素子１２２からの配線２０２が隣接しているため、配線２０２を配線２０３に引きなおし、配線間距離を大きくすることで配線間容量を削減している。図１２では、配線２０１と配線２０２が隣接しているため、配線２０２を上位配線層２０５から下位配線層２０６に移し、配線２０４として引きなおすことにより配線間容量を削減している（例えば、特許文献１参照）。図１３では、隣接する配線２０１と配線２０２の間にシールド配線２０７を引くことにより配線間容量を削減している。また、クロストークノイズを与える側の信号変化を緩くするための従来技術として、クロストークノイズを与える側の駆動素子能力を小さくして信号変化を弱めることで他方の配線の信号に与えるクロストークノイズを削減する方法がある。
【特許文献１】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】
【０００４】
しかしながら、従来のクロストークノイズを削減する方法は以下のような問題がある。まず、隣接配線の配線間容量を小さくする方法は、隣接配線間距離を大きくする、あるいは別配線層に配線を移す、あるいはシールド配線を実施するなど、隣接するどちらかの配線経路を変更する必要がある。そのため、クロストークノイズ発生箇所の周辺の配線が混雑している場合は、配線経路を変更するための配線領域を十分確保することができず、クロストークノイズの改善が困難になるという問題が発生する。実際に、クロストークノイズの発生する配線は平行配線長が長い場合が多く、クロストークノイズの改善のために配線変更用の配線領域が全て確保される可能性は低い場合が多い。
【０００５】
また、クロストークノイズを与える側の駆動素子能力を小さくして信号変化を緩くする方法は、隣接配線の経路を変更する必要が殆ど無いため、周辺の配線が混雑している場合でも改善が可能である。しかし、駆動素子能力の変更に伴い駆動素子の基板部分のレイアウト形状も変更される場合が多く、基板部分の形状を固定したまま配線層のみでレイアウト修正を行うことが要求される場合は、この方法によるクロストークノイズの改善は不可能になる。
【０００６】
本発明は、クロストークノイズ改善のための配線経路の確保が困難であり、配線層のみでの修正が要求される場合においても、クロストークノイズを改善することができるクロストークノイズ軽減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】
本発明は、スタンダードセル領域に電源配線間容量セルがあらかじめ分散配置された半導体集積回路において、配置配線後に配線遅延解析およびスタティックタイミング解析を行って信号遷移が同時に起こる第１のネット組を抽出し、前記第１のネット組に対してクロストーク解析を実施して遅延変動が所定の遅延変動許容値を超えている第２のネット組を抽出し、前記第２のネット組においてクロストークノイズを与える側の配線のスルーレート（信号の遷移速度）を緩めるために必要なクロストークノイズ対策容量値を見積もり、クロストークノイズを与える側の配線における容量の合計値が前記クロストークノイズ対策容量値に達するまで電源配線間容量セルを電源から切り離してクロストークノイズを与える側の配線に接続するものである。
【０００８】
上記構成によれば、クロストーク解析により抽出された対策が必要なネット組に対してクロストークノイズ対策容量値が見積もられ、その見積値に達するまで電源配線間容量セルが電源から切り離されてクロストークノイズを与える側の配線に接続され、配線の付加容量が増大することで急激な信号変化が緩みクロストークノイズが低減される。その際に、配置配線終了後に電源配線間容量セルに対する接続を行うのみであるため、基板部分のセル形状を変更することなく配線層のみでの修正が可能になる。これにより、配線混雑により配線領域の確保が困難な場合にも容易に修正を実施することができるようになる。
【０００９】
本発明において、前記電源配線間容量セルは前記スタンダードセル領域に均等に分散配置され、配置配線後の前記スタンダードセル領域の空き領域に前記電源配線間容量セルを追加配置するものである。
【００１０】
上記構成によれば、スタンダードセルの自動配線機能に影響を与えない程度の割合で電源配線間容量セルをあらかじめ均等に分散配置し、通常の配置配線の終了後にスタンダードセル領域の空き領域に可能な限り電源配線間容量セルが配置するため、電源配線間容量セルがスタンダードセル領域に満遍なく配置されることになり、本発明のクロストークノイズ軽減方法の実施が容易になる。
【００１１】
本発明において、電源から切り離してクロストークノイズを与える側の配線に接続する電源配線間容量セルとして、クロストークノイズを与える側の配線上に存在する電源配線間容量セルを優先して選択し、クロストークノイズを与える側の配線に近接する順に電源配線間容量セルを選択するものである。
【００１２】
上記構成によれば、クロストークノイズを与える側の配線における容量の合計値が前記クロストークノイズ対策容量値に達するまで、電源配線間容量セルを電源から切り離してクロストークノイズを与える側の配線に接続する処理が最短の配線追加で実施できる。
【００１３】
本発明において、前記第２のネット組においてクロストークノイズを受ける側の配線の遅延変動が前記所定の遅延変動許容値に達するときの、前記クロストークノイズを与える側の配線のスルーレートと、前記クロストークノイズを受ける側の配線のスルーレートと、前記第２のネット組の配線間容量との関係を示すデータを用いて前記クロストークノイズを与える側の配線のスルーレートの許容値を決定し、前記クロストークノイズを与える側の配線のスルーレートと、前記クロストークノイズを与える側の配線における容量の合計値と、駆動素子能力との関係を示すデータを用いて前記クロストークノイズ対策容量値を見積もるものである。
【００１４】
上記構成によれば、クロストークノイズを与える側の配線のスルーレートと、前記クロストークノイズを受ける側の配線のスルーレートと、前記第２のネット組の配線間容量との関係を示すデータと、クロストークノイズを与える側の配線のスルーレートと、前記クロストークノイズを与える側の配線における容量の合計値と、駆動素子能力との関係を示すデータとを、例えば１変数をパラメータとする２変数の関係を示すチャートなどの形式であらかじめ用意することにより、クロストークノイズを与える側の配線におけるクロストークノイズ対策容量値の見積もりを容易に行うことができる。
【００１５】
本発明において、前記電源配線間容量セルは並列接続されたＮ型ＭＯＳトランジスタとＰ型ＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜で形成されたものである。
【００１６】
上記構成によれば、スタンダードセル領域の信号レベルの範囲においてほぼ一定の容量値となる良好な特性の電源配線間容量セルが得られるため、クロストークノイズの低減を効率よく行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クロストーク解析により抽出された対策が必要なネット組に対して、必要な容量値に達するまで電源配線間容量セルが電源から切り離されてクロストークノイズを与える側の配線に接続されることで、配線の付加容量が増大して急激な信号変化が緩みクロストークノイズが低減される。その際に、配置配線終了後に電源配線間容量セルに対する接続を行うのみであるため、基板部分のセル形状を変更することなく配線層のみでの修正が可能となることで、配線混雑により配線領域の確保が困難な場合にも容易にクロストークノイズ低減対策を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態に係るクロストークノイズ軽減方法の実施手順を示すフロー図である。図１において、ステップＳ１では配置配線前に電源配線間容量セルがスタンダードセル領域に均等に分散されるように配置する。これにより、クロストークノイズがどこで発生しても、近傍にノイズ改善用の電源配線間容量セルが配置されることになる。電源配線間容量セル均等配置後は、ステップＳ２で通常の配置配線を実施する。配置配線後、ステップＳ３でスタンダードセルが配置されなかった領域に再度電源配線間容量セルを配置する。その後、ステップＳ４において配線遅延解析を行う。
【００１９】
配線遅延解析結果より抽出した各配線遅延値の計算結果から、ステップＳ５でスタティックタイミング解析手段により、隣接し、かつその間にカップリング容量が存在するネット組に対して信号遷移が同時に生ずるネットを抽出し、ステップＳ６で信号遷移が同時に生ずるネットに対してクロストーク解析を実施する。ステップＳ７ではクロストーク解析結果で遅延変動が許容値を超えているかを判定し、超えている場合は、ステップＳ８においてクロストークノイズを与える側の配線に対してクロストークノイズを回避するためのスルーレート（ｓｌｅｗ  ｒａｔｅ：信号の遷移速度）を見積もり、ステップＳ９でそのスルーレートを実現するために配線に付加することが必要な容量を見積もる。この容量見積もり後、ステップＳ１０で、電源配線間容量セルの容量の合計がクロストークノイズ回避に必要な容量に達するまで、クロストークノイズを与える側のネットに近い順に電源配線間容量セルを検索する。検索した電源配線間容量セルに対して、ステップＳ１１の電源配線間容量接続の自動処理で、電源配線間容量セルのＶＤＤ側の接続を切り離し、クロストークノイズを与える側の配線に接続しなおす。ステップＳ８からステップＳ１１までのクロストークノイズ改善を実施した後、再度ステップＳ４の配線遅延解析に戻り、クロストークノイズが改善されたことを確認する。
【００２０】
図２はステップＳ１における電源配線間容量セルの初期配置方法を示す図である。このように、配置配線前に電源配線間容量セル１０１がスタンダードセル領域１０２に均等に分散配置されるようにする。これにより、クロストークノイズがどこで発生しても、近傍の電源配線間容量セルを用いてクロストークノイズ改善を行うことが可能になる。
【００２１】
図３はステップＳ３の処理後の最終的な電源配線間容量セル配置状態を示す図であり、配置配線後にスタンダードセル領域１０２の空き領域に電源配線間容量セル１０３が挿入された様子を示している。
【００２２】
図４はステップＳ８におけるクロストークノイズ回避のためのスルーレート算出に用いるチャートである。図４において、特性４０１は、配線間容量がある値Ａ１である場合に、クロストークを受ける側の遅延変動が遅延変動基準値を超えるときのクロストークを受ける側のスルーレートとクロストークを与える側のスルーレートの関係を示している。他の配線間容量Ａ２、Ａ３、Ａ４に対しても、特性４０２、４０３、４０４により同様の関係が示される。この関係はクロストーク解析で算出される配線間容量と配線遅延解析で算出されるスルーレートの値から統計をとって算出する。クロストークノイズが発生した場合は、この関係チャートにより改善に必要なスルーレートを見積もる。
【００２３】
図５はステップＳ９におけるクロストークノイズ回避のための容量算出に用いるチャートである。図５において、特性４１１はある駆動能力Ｂ１に対する配線容量とスルーレートの関係を示している。他の駆動能力Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４に対しても、特性４１２、４１３、４１４により同様の関係が示される。この関係は駆動能力毎に配線遅延解析で算出されるスルーレートと配線容量の統計から算出する。この関係チャートからクロストークノイズ改善に必要な容量値を見積もる。
【００２４】
図６はステップＳ１０におけるクロストークノイズを与える側の配線２０１に接続する電源配線間容量セルの検索方法を示す図である。図６において、まず、クロストークノイズが発生した配線２０１上に存在する電源配線間容量セル１１１〜１１２を検索する。これらの電源配線間容量セルだけでクロストークノイズの改善が可能ならば検索を終了するが、容量が足りない場合は、配線２０１に最も近接する電源配線間容量セル１１３から、配線２０１に近い順に電源配線間容量セル１１４、１１５、１１６と検索を進め、合計容量がクロストークノイズ改善に必要な容量に達するまで検索を続ける。検索が完了した後は、検索した電源配線間容量セルを配線２０１に接続する。
【００２５】
図７はステップＳ１１におけるクロストークノイズを与える側の配線２０１への電源配線間容量セル１３１の接続方法を示す図である。まず、電源配線間容量セル１３１のＶＤＤ側の配線２１１をＶＤＤから切り離し、修正配線２１２により配線２０１に接続しなおす。
【００２６】
図８は本発明によるクロストークノイズ改善例を示す図である。クロストークノイズ発生時はクロストークノイズを与える配線の波形３０１の急激な信号変化により、受ける側の波形３０２の立ち上がりが遅くなっている。クロストークノイズを与える配線に対し電源配線間容量セルを接続することにより、クロストークノイズを与える配線の信号波形３０１が緩くなり波形３０３に変化する。これによりクロストークノイズを受ける側の配線へのクロストークノイズが軽減され、信号３０２の立ち上がりが早くなり波形３０４に変化している。
【００２７】
図９はクロストーク対策に用いる電源配線間容量セルの構造を示す図である。電源配線間容量セルはＮ型のＭＯＳトランジスタ５０１とＰ型のＭＯＳトランジスタ５０２のゲート酸化膜で形成され、双方のトランジスタが並列になるように組み合わせる。
【００２８】
図１０は電源配線間容量セルのＣＶ特性を示す図である。Ｎ型のＭＯＳトランジスタのＣＶ特性５１１とＮ型のＭＯＳトランジスタのＣＶ特性５１２を合せたときの特性５１３が、信号のＬレベル５１４からＨレベル５１５まで常に一定になるようにする。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のクロストークノイズ軽減方法は、クロストークノイズ低減の際に、配置配線終了後に電源配線間容量セルに対する接続を行うのみであるため、基板部分のセル形状を変更することなく配線層のみでの修正が可能となることで、配線混雑により配線領域の確保が困難な場合にも容易にクロストークノイズ低減対策を実施することができるという効果を有し、半導体集積回路におけるクロストークノイズを軽減するための設計方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るクロストークノイズ軽減方法を示すフロー図。
【図２】電源配線間容量セルの初期配置を示す図。
【図３】電源配線間容量セルの空き領域への配置を示す図。
【図４】クロストークノイズ回避のためのスルーレート算出に用いるチャート。
【図５】クロストークノイズ回避のための容量算出に用いるチャート。
【図６】信号配線に接続する電源配線間容量セルの検索方法を示す図。
【図７】信号配線への電源配線間容量セルの接続方法を示す図。
【図８】クロストークノイズ改善例を示す図。
【図９】電源配線間容量セルの構造を示す図。
【図１０】電源配線間容量セルのＣＶ特性を示す図。
【図１１】配線距離変更により配線間容量を削減する従来技術を示す図。
【図１２】配線層変更により配線間容量を削減する従来技術を示す図。
【図１３】シールド配線により配線間容量を削減する従来技術を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
Ｓ１  電源配線間容量セル均等配置
Ｓ２  配置配線
Ｓ３  電源配線間容量セル空き領域配置
Ｓ４  配線遅延解析
Ｓ５  同時信号遷移ネット抽出
Ｓ６  クロストーク解析
Ｓ７  遅延変動基準値との比較
Ｓ８  クロストークノイズ回避スルーレート算出
Ｓ９  クロストークノイズ回避容量算出
Ｓ１０  電源配線間容量セル検索
Ｓ１１  電源配線間容量セル接続
１０１、１０３、１１１〜１１９、１３１  電源配線間容量セル
１０２  スタンダードセル領域
１２１  クロストークノイズを与える側の駆動素子
１２２  クロストークノイズを受ける側の駆動素子
２０１  クロストークノイズを与える側の配線
２０２  クロストークノイズを受ける側の配線
２０３、２０４  クロストークノイズ改善後の配線
２０５  上位配線層
２０６  下位配線層
２０７  シールド配線
２１１  電源配線間容量セルのＶＤＤ側配線
２１２  電源配線間容量セルの修正配線
３０１  クロストークノイズを与える配線の信号波形
３０２  クロストークノイズを受ける配線の信号波形
３０３  クロストークノイズを与える配線の改善後信号波形
３０４  クロストークノイズを受ける配線の改善後信号波形
４０１〜４０４  配線間容量をパラメータとするスルーレート特性の関係
４１１〜４１４  駆動能力をパラメータとするスルーレート対容量特性
５０１  Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
５０２  Ｐ型ＭＯＳトランジスタ
５１１  Ｎ型ＭＯＳトランジスタのＣＶ特性
５１２  Ｐ型ＭＯＳトランジスタのＣＶ特性
５１３  ＭＯＳトランジスタ容量のＣＶ特性
５１４  信号Ｌレベル
５１５  信号Ｈレベル
【図１】
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【図２】
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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３】
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