JP2011145971A - Method of designing semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体集積回路の電源パッドの配置を決定するためのTATをより短縮した半導体集積装置の設計方法を提供する。
【解決手段】半導体集積回路の設計方法としてのCAD設計ツール5は、半導体チップに電源電位を供給する電源パッドの供給可能電流量に基づき、各電源パッドに対し、それぞれ供給する電力の基準値となる電力基準値としての消費電力基準値を設定し、半導体チップ領域を、当該領域が消費電力基準値以下の消費電力の分割領域となるまで分割し、半導体チップの内部回路に電源電位を供給する電源配線のうち、分割領域としての確定エリアの中心に最も近い電源配線の上に電源パッドを配置する。
【選択図】図2A design method of a semiconductor integrated device in which TAT for determining the arrangement of power supply pads of a semiconductor integrated circuit is further shortened.
A CAD design tool 5 as a method for designing a semiconductor integrated circuit includes a reference value of power supplied to each power supply pad based on the amount of current that can be supplied to the power supply pad that supplies a power supply potential to a semiconductor chip. The power consumption reference value is set as a power reference value, and the semiconductor chip area is divided until the area becomes a power consumption divided area equal to or lower than the power consumption reference value, and the power supply potential is supplied to the internal circuit of the semiconductor chip. A power supply pad is arranged on the power supply wiring that is closest to the center of the defined area as the divided area.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は半導体集積回路の設計方法に関し、特にボンディングワイヤを用いた半導体集積回路の設計方法に関する。 The present invention relates to a method for designing a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a method for designing a semiconductor integrated circuit using bonding wires.
半導体分野において、ボンディングワイヤを用いた半導体集積回路がある。このような半導体集積回路は、特に安価な民生分野に用いられる。ボンディングワイヤを用いた半導体集積回路は、半導体チップと基板とを有し、半導体チップ上には電源パッドおよび電極パッドを有し、基板上にはボンディングリードを有する。そして、ボンディングリード及び電源パッドの間と、電源パッド及び電極パッドの間とをボンディングワイヤで接続する。ボンディングワイヤで接続することにより、半導体チップにボンディングリード及び電源パッドを介し、電源電圧が印加される構成となっている。 In the semiconductor field, there are semiconductor integrated circuits using bonding wires. Such a semiconductor integrated circuit is used in the consumer field which is particularly inexpensive. A semiconductor integrated circuit using a bonding wire has a semiconductor chip and a substrate, a power supply pad and an electrode pad on the semiconductor chip, and a bonding lead on the substrate. Then, the bonding lead and the power supply pad and the power supply pad and the electrode pad are connected by a bonding wire. By connecting with a bonding wire, a power supply voltage is applied to the semiconductor chip via a bonding lead and a power supply pad.
昨今では、半導体チップ内部回路の多機能化により、半導体チップに高機能で消費電力が大きいブロックと、低機能で消費電力が小さいブロックとが混在している。このようにブロック間で消費電力に差がある半導体チップでは、チップの領域により消費電力に偏りが生じ、一部の回路に電源の供給不足が発生する可能性がある。そのため、電源パッドの配置には、安定した電力供給を行うよう考慮する必要がある。また、安定した電力供給のためには、電源配線上に生じる電圧降下(IR-Drop)を考慮して電源パッドを配置する必要がある。 Nowadays, due to the multi-functionality of the semiconductor chip internal circuits, the semiconductor chip has a mixture of blocks with high functionality and high power consumption and blocks with low functionality and low power consumption. As described above, in a semiconductor chip having a difference in power consumption between blocks, there is a possibility that the power consumption is biased depending on the area of the chip, resulting in insufficient supply of power to some circuits. Therefore, it is necessary to consider the stable power supply when arranging the power supply pads. For stable power supply, it is necessary to arrange power pads in consideration of a voltage drop (IR-Drop) generated on the power wiring.
以上のように、パッドの配置の決定は、各ブロックへの安定した電力供給およびIR−Dropを考慮しなければならない。これにより、電源パッドの配置を決定するためのTAT(turn around time)が増大し、結果、半導体集積回路の全体の開発期間の長期化を招くため、電源パッドの配置を決定するためのTATを短くする必要性が高まってきた。 As described above, the determination of the pad arrangement must take into account stable power supply to each block and IR-Drop. As a result, the TAT (turn around time) for determining the arrangement of the power supply pads is increased, and as a result, the overall development period of the semiconductor integrated circuit is prolonged. Therefore, the TAT for determining the arrangement of the power supply pads is increased. The need for shortening has increased.
特許文献1には、半導体集積回路のIR−Dropを抑制する半導体装置における電極の配置方法を提供する技術が開示されている。
図14は、特許文献1に記載の半導体集積回路の電極配置方法を示すフローチャートである。まず、初期設定として、ボンディングパッド位置を算出するために必要な情報を入力する。この情報は、半導体チップのサイズ及び半導体チップの周辺に配置する電源パッド位置及び配置個数などを有する。さらに、後述する終了条件(点数及びシミュレートループ数)、限界IR−Drop値、アセンブリ制約及び入れ替え確率などの諸条件を必要に応じて適宜有する。さらに限界IR−Drop値及びアセンブリ制約などに対する重要度数をも適宜入力することができる(ステップS111)。
FIG. 14 is a flowchart showing the electrode arrangement method of the semiconductor integrated circuit described in
次に、半導体チップ中央部をメッシュ状に分割し(ステップS112)、縦、横の線が交差した位置をボンディングパッド配置の候補点とし、予め定められた数の電極パッドを一義的にランダム配置する(ステップS113)。この場合のメッシュの間隔は、パラメータによる固定値でも良いし、作業者が個別に指定する値でも良い。また、この際に、アセンブリ制約(特にボンディングワイヤ長)を考慮してある程度の範囲を絞り込んでボンディングパッド配置位置を限定することもできる。すなわち電源パッドに対してボンディングワイヤ長を考慮することによって、半導体チップ上において電極パッドを配置できる領域を太線枠で囲まれた領域(特許文献1の図4参照)内に予め限定することができる。 Next, the central portion of the semiconductor chip is divided into meshes (step S112), and a position where the vertical and horizontal lines intersect is set as a candidate point for bonding pad arrangement, and a predetermined number of electrode pads are uniquely arranged randomly. (Step S113). In this case, the mesh interval may be a fixed value based on a parameter, or may be a value designated individually by an operator. At this time, it is also possible to limit the bonding pad arrangement position by narrowing a certain range in consideration of assembly constraints (particularly the bonding wire length). That is, by considering the bonding wire length with respect to the power supply pad, the area where the electrode pad can be arranged on the semiconductor chip can be limited in advance to the area surrounded by the thick line frame (see FIG. 4 of Patent Document 1). .
また、ボンディングワイヤの最大・最小ルール値およびワイヤの平面配置角度などのアセンブリ制約を入力することで各電源パッドからボンディングワイヤを張ることができる範囲(概ね扇状になる)に限定することで、半導体チップ上において電極パッドを配置できる領域を、扇状の枠で囲まれた領域内に予め限定することができる(特許文献1の図5参照)。なお、ワイヤの平面配置角度を入力するのは、チップ周辺に近い場所に内部ボンディングパッドを配置してもIR−Dropの改善効果は少ないので、おおよそ90度くらいの角度を範囲とすることで、候補点とすることができる。このように候補点をあらかじめ絞り込むことは、処理時間の短縮につながる利点もある。 In addition, by inputting assembly constraints such as the maximum and minimum rule values of the bonding wire and the plane arrangement angle of the wire, the semiconductor can be limited to a range in which the bonding wire can be stretched from each power supply pad (generally fan-shaped). A region where the electrode pad can be arranged on the chip can be limited in advance to a region surrounded by a fan-shaped frame (see FIG. 5 of Patent Document 1). Note that the plane layout angle of the wire is input because the IR-Drop improvement effect is small even if the internal bonding pad is disposed near the periphery of the chip, so that the angle is set to about 90 degrees. Can be a candidate point. In this way, narrowing down candidate points in advance has the advantage of shortening the processing time.
次に、現時点でのボンディングパッド位置における電圧降下の情報をIR−Drop解析ツールを使用して計算を行う(ステップS114)。このIR−Drop解析ツールは市販されている。なお、予め所定数の電極パッドを半導体チップ上に配置した状態で、IR−Drop解析ツールによって半導体チップ上の電位分布を算出する。したがって、その後の電極パッドの配置変更に際して最初に配置した電極パッドの形態を参照することができ、電極パッドの配置変更を簡易に行うことができるようになる。 Next, information on the voltage drop at the bonding pad position at the present time is calculated using the IR-Drop analysis tool (step S114). This IR-Drop analysis tool is commercially available. Note that the potential distribution on the semiconductor chip is calculated by the IR-Drop analysis tool in a state where a predetermined number of electrode pads are arranged on the semiconductor chip in advance. Therefore, it is possible to refer to the form of the electrode pad initially arranged when the electrode pad arrangement is changed thereafter, and the electrode pad arrangement can be easily changed.
次に、IR−Drop解析ツールによって得た半導体チップ上の電圧降下の最大値や平均値の情報を点数計算グラフに基づく計算式を使って点数化を行う。あらかじめ入力されたIR−Drop限界値を超えた場合は、その電極パッド位置が採用されないように100点を100倍くらいしたような大きな値となるようにする。最大値、平均値の点数は、あらかじめ入力された重要度数を掛けたものを各項目の点数とする(ステップS115)。 Next, information on the maximum value and average value of the voltage drop on the semiconductor chip obtained by the IR-Drop analysis tool is scored using a calculation formula based on a score calculation graph. When the IR-Drop limit value input in advance is exceeded, the electrode pad position is set to a large value obtained by multiplying 100 points by 100 times so that the electrode pad position is not adopted. The points of the maximum value and the average value are obtained by multiplying the importance degree inputted in advance and the score of each item (step S115).
次に、半導体チップ周辺部の電源パッドから、ボンディングワイヤとチップ内電源配線を経由する測定点までの経路と、半導体チップ中央部の電極パッドからチップ内電源配線のみを経由する測定点までの経路とにおける抵抗値を測定点において計算する(ステップS116)。抵抗値は、単位長さ当たりの抵抗値をボンディングワイヤ、チップ内配線のそれぞれをライブラリとして用意し、単位長さ当たりの抵抗値にボンディングワイヤ長やチップ内配線長(直線距離)を掛けて計算する。 Next, the path from the power supply pad at the periphery of the semiconductor chip to the measurement point via the bonding wire and the power supply wiring in the chip, and the path from the electrode pad at the center of the semiconductor chip to the measurement point via only the power supply wiring in the chip The resistance value at and is calculated at the measurement point (step S116). The resistance value is calculated by preparing the resistance value per unit length as a library for each bonding wire and chip wiring, and multiplying the resistance value per unit length by the bonding wire length or chip wiring length (linear distance). To do.
次に、測定点での計算結果より抵抗値の平均値、最大値の情報を点数計算グラフに基づく計算式を使って点数化を行う。最大値、平均値の点数は、あらかじめ入力された重要度数を掛けたものを各項目の点数とする(ステップS117)。 Next, based on the calculation result at the measurement point, the average value and the maximum value of the resistance value are scored using a calculation formula based on the score calculation graph. The maximum value and the average value are multiplied by the importance level inputted in advance, and the score of each item is set (step S117).
次に現時点でのボンディングパッド位置の状態で、周辺の電源パッドとチップ中央部の電極パッド間をボンディングワイヤで接続し、アセンブリ制約に関するルール判定を行う。判定内容の例としては、ボンディングワイヤ長やボンディングワイヤ間距離などについて判定を行う(ステップS118)。ボンディングワイヤ長は、周辺パッド側の電源パッドの中心から、チップ内部パッドの中心までの直線距離を計算する。ボンディングワイヤ間距離は、チップ周辺パッドからチップ内部パッドへのボンディングワイヤの最短距離を計算する。 Next, in the state of the bonding pad position at the present time, the peripheral power supply pad and the electrode pad at the center of the chip are connected by a bonding wire, and the rule determination regarding the assembly constraint is performed. As an example of the determination content, a determination is made regarding the bonding wire length, the distance between bonding wires, and the like (step S118). The bonding wire length is calculated by calculating the linear distance from the center of the power supply pad on the peripheral pad side to the center of the chip internal pad. As the distance between bonding wires, the shortest distance of the bonding wire from the chip peripheral pad to the chip internal pad is calculated.
次に、ボンディングワイヤ長の結果をルール値にあてはめ、点数計算グラフに基づく計算式を使って点数化を行う(ステップS119)。アセンブリ制約の項目では、ルール値の範囲外でのアセンブリは不可能であるので、100点を100倍くらいしたような大きな値となるようにする。 Next, the result of the bonding wire length is applied to the rule value and scored using a calculation formula based on the score calculation graph (step S119). In the assembly constraint item, since assembly outside the range of the rule value is impossible, the value is set to a large value obtained by multiplying 100 points by 100 times.
同様に、ボンディングワイヤ間距離の結果をルール値にあてはめ、点数計算グラフに基づく計算式を使って点数化を行う(ステップS119)。ワイヤ間距離は、間隔が近い場合のみアセンブリ不可能となるため測定結果がルール値以下の場合は、100点を100倍くらいしたような大きな値となるようにする。
Similarly, the result of the distance between bonding wires is applied to the rule value, and scored using a calculation formula based on the score calculation graph (step S119). The inter-wire distance cannot be assembled only when the distance is short. Therefore, when the measurement result is less than the rule value, the distance between the wires is set to a large value such as 100
ボンディングワイヤ長、ボンディングワイヤ間隔についても最大値、平均値の点数は、あらかじめ入力された重要度数を掛けたものを各項目の点数とする。IR−Drop、抵抗値、アセンブリ制約の各項目で計算した点数を合計し、総合点数を算出する(ステップS119)。この総合点数は、点数表として表すことができる。 Regarding the bonding wire length and bonding wire interval, the maximum value and the average value are obtained by multiplying the importance number inputted in advance and the score of each item. The total points are calculated by adding the points calculated for each item of IR-Drop, resistance value, and assembly constraint (step S119). This total score can be expressed as a score table.
総合点数がステップS111で入力された点数に到達した場合は、処理を終了し、上述したシミュレーションによって得た結果に基づいて電極パッドを半導体チップ上に配置する(ステップS123)。一方、総合点数がステップS111に入力された点数に到達していない場合は、ステップS31に戻って再度電極パッドを再配列し、同様にステップS32からS20までの操作を行う。この場合、2回目以降で計算された点数が、前回のものと比較して改善されていればボンディングパッドの位置を確定し、そうでなければ入れ替えたボンディングパッド位置を元に戻すようにする(ステップS121)。 When the total score reaches the score input in step S111, the process is terminated, and the electrode pad is arranged on the semiconductor chip based on the result obtained by the simulation described above (step S123). On the other hand, when the total score has not reached the score input in step S111, the process returns to step S31 to rearrange the electrode pads again, and similarly, the operations from step S32 to S20 are performed. In this case, if the number of points calculated after the second time is improved as compared with the previous one, the position of the bonding pad is determined, and if not, the replaced bonding pad position is returned to the original ( Step S121).
総合点数が小さいほど良い結果であると言えるので、前回の結果より小さい点数であれば現在のパッド位置および総合点数を記憶し、そうでなければ前回のパッド位置に戻すようにする。あらかじめ入れ替え確率(パッド位置を戻すか否か決定する確率)が指定されている場合は、点数が改善されていない場合であっても指定された確率で現在のパッド位置と総合点数を記憶する。入れ替え確率を0%にすることで、改善されない場合は必ずパッド位置を元に戻すようにすることも可能である。点数があらかじめ入力された終了点数に達した場合は、そのパッド位置を最終結果として出力する。 It can be said that the smaller the total score is, the better the result is. Therefore, if the score is smaller than the previous result, the current pad position and the total score are stored. Otherwise, the previous pad position is returned. If the replacement probability (probability for determining whether to return the pad position) is specified in advance, the current pad position and the total score are stored with the specified probability even if the score is not improved. By setting the replacement probability to 0%, it is possible to always return the pad position to the original if it is not improved. When the score reaches the pre-input end score, the pad position is output as the final result.
また、終了点数の指定によっては、永遠に点数未達で上記の繰り返しのシミュレーションが無限ループになってしまう可能性もあるので、終了条件として最大ループ数も指定できるようにする。ループ回数が指定ループ数に達した場合は、処理を終了し、一番点数が良かった(小さかった)ボンディングパッド位置を最終結果として出力する(ステップS122)。 Further, depending on the designation of the end point, there is a possibility that the number of points will not be reached forever, and the above-mentioned repeated simulation may become an infinite loop. Therefore, the maximum number of loops can be designated as the end condition. If the number of loops reaches the specified number of loops, the process is terminated, and the bonding pad position with the best (smallest) score is output as the final result (step S122).
なお、ステップS31〜S120の得られたデータと点数グラフなどは、記憶され、必要に応じて表示装置等に表示されるようになっている。また、ステップS122を経て最終的に得たデータ(電極パッドの配置形態)は、出力装置に出力される(ステップS123)。 The data obtained in steps S31 to S120, the score graph, and the like are stored and displayed on a display device or the like as necessary. Further, the data finally obtained through step S122 (electrode pad arrangement form) is output to the output device (step S123).
なお、特許文献1の実施形態では、半導体チップのIR−Dropと、電源パッド、電極パッド、電源パッド及び電極パッドを接続するボンディングワイヤ、並びに電極パッドに電気的に接続された半導体チップ内の電源配線に起因した抵抗値と、半導体装置のアセンブリ制約とをこの順に評価解析し、点数化しているが、評価解析の順序は適宜に変化させることもできる。例えば、抵抗値の評価解析の後にIR−Dropの評価解析を行い、アセンブリ制約の評価解析を行うこともできる。さらには、アセンブリ制約の評価解析の後に、IR−Dropの評価解析及び抵抗値の評価解析を行うことができる。
In the embodiment of
特許文献1に記載の技術では、チップ中央部にランダムにボンディングパッドを配置する。しかしながら、消費電力の分布に偏りがある半導体集積回路では、定められた数の電極パッドをランダム配置すると、一部の電極パッドに消費電力が集中する。それにより、設計上の許容限界値を超えたIR−Dropが発生する可能性があり、その際、何度もイタレーションを繰り返すため、電源パッドの配置を決定するためのTATが長期化するという問題がある。
In the technique described in
本発明にかかる半導体集積回路の設計方法は、半導体チップに電源電位を供給する電源パッドの供給可能電流量に基づき、各電源パッドに対し、それぞれ供給する電力の基準値となる電力基準値を設定し、半導体チップ領域を、当該領域が電力基準値以下の消費電力の分割領域となるまで分割し、半導体チップの内部回路に電源電位を供給する電源配線のうち、分割領域の中心に最も近い電源配線の上に電源パッドを配置する。これにより、電源パッドの数および配置をより容易に決定することができる。 The method for designing a semiconductor integrated circuit according to the present invention sets a power reference value as a reference value of power to be supplied to each power supply pad based on the amount of current that can be supplied to the power supply pad that supplies the power supply potential to the semiconductor chip. The power supply line that divides the semiconductor chip area until the area becomes a divided area of power consumption equal to or lower than the power reference value, and supplies the power supply potential to the internal circuit of the semiconductor chip. A power pad is placed on the wiring. Thereby, the number and arrangement of the power supply pads can be determined more easily.
本発明によれば、半導体集積回路の電源パッドの配置を決定するためのTATをより短縮した半導体集積装置の設計方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a design method of a semiconductor integrated device in which TAT for determining the arrangement of power supply pads of a semiconductor integrated circuit is further shortened.
本発明の実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、CPU、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。また、以下の図面に示す各装置の構成は、例えば記憶装置に読み込まれたプログラムをコンピュータ(PCや携帯端末装置等)上で実行することにより実現される。また、これらのプログラムは、CD−ROMや光ディスク等の情報記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされることになる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. Each element described in the drawings as a functional block for performing various processes can be configured by a CPU, a memory, and other circuits in terms of hardware, and a program loaded in the memory in terms of software. Etc. Therefore, it is understood by those skilled in the art that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof, and is not limited to any one. In addition, the configuration of each device illustrated in the following drawings is realized by, for example, executing a program read into a storage device on a computer (such as a PC or a portable terminal device). Further, these programs are stored in an information storage medium such as a CD-ROM or an optical disk, or distributed via a network such as the Internet and installed in a computer.
図1は、本実施の形態にかかるシステムの構成を示す図である。本実施の形態にかかるシステムは、エンジニアリングワークステーションなどのコンピュータ装置1と記録媒体3を有するサーバ2とを有し、当該サーバ2は、インターネット4などのネットワークを介してコンピュータ装置1に接続されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a system according to the present embodiment. The system according to the present embodiment includes a
記録媒体3には、実行プログラム、並びにモデル式及びモデルパラメータ等が格納され、サーバ2内に保持されている。記録媒体3は、更に、CAD設計ツール5(回路エディタやレイアウトエディタ等)を有する。このCAD設計ツール5は、ネットワーク4を介してコンピュータ装置1にダウンロードされる。ダウンロードされたCAD設計ツール5はコンピュータ装置1のローカルなハードディスクあるいはメモリなどにストアされて、このCAD設計ツール5を使用して半導体集積回路を設計することができる。回路エディタおよびレイアウトエディタは回路作成ツール(回路エディタ:回路Edit(er))とレイアウト作成ツール(レイアウトEdit(er))のである。また、回路作成ツールはRTL(Register transfer level)設計および回路合成ツールなどを含む。レイアウト作成ツールは素子設計および自動結線ツールなどを含む。
The recording medium 3 stores an execution program, model formulas, model parameters, and the like and is held in the
本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法においては、設計上の許容限界値を超えたIR−Dropの発生を防止するものである。このため、先ず、半導体集積回路(半導体チップ)に電源電位を供給する電源パッドの供給可能電流量に基づき、各電源パッドに対し、それぞれ供給する電力の基準値となる電力基準値としての消費電力基準値を設定する。次に、半導体チップ領域を、その領域が消費電力基準値以下の消費電力の分割領域(確定エリア)となるまで分割していく。分割が終了したら、半導体チップの内部回路に電源電位を供給する電源配線のうち、確定エリアの中心に最も近い電源配線の上に電源パッドを配置する。このように、半導体チップのエリアを消費電力基準値以下の消費電力となるまで分割することにより、特定の電源パッドに電流が集中することを防止し、より容易に電源パッドの数と位置を決定することができる。 In the method of designing a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment, the occurrence of IR-Drop exceeding a design allowable limit value is prevented. Therefore, first, based on the amount of current that can be supplied to the power supply pad that supplies the power supply potential to the semiconductor integrated circuit (semiconductor chip), the power consumption as a power reference value that is the reference value of the power supplied to each power supply pad. Set the reference value. Next, the semiconductor chip area is divided until the area becomes a power consumption division area (determined area) equal to or lower than the power consumption reference value. When the division is completed, the power supply pad is arranged on the power supply wiring closest to the center of the determined area among the power supply wirings for supplying the power supply potential to the internal circuit of the semiconductor chip. In this way, by dividing the area of the semiconductor chip until the power consumption is less than the power consumption reference value, it is possible to prevent current from concentrating on a specific power supply pad and more easily determine the number and position of the power supply pads. can do.
以下、本実施の形態にかかる半導体集積回路の設計方法について更に詳細に説明する。図2は、本実施の形態にかかる半導体チップの設計方法を示すフローチャートである。まず、1つの電源パッドに供給することができる電力量に基づき、消費電力基準値を設定する(ステップS21)。 Hereinafter, the design method of the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment will be described in more detail. FIG. 2 is a flowchart showing a semiconductor chip design method according to this embodiment. First, a power consumption reference value is set based on the amount of power that can be supplied to one power supply pad (step S21).
次に、半導体チップの内部回路へ電源電位を供給する電源配線のうち、最も単位面積当たりの抵抗値が小さいもの(以下ρSの小さい電源配線という。)の配線方向とは略直交する方向に、半導体チップのエリア(以下チップエリアという。)を2分割する(ステップS22)。 Next, among the power supply wirings for supplying the power supply potential to the internal circuit of the semiconductor chip, the one having the smallest resistance value per unit area (hereinafter referred to as power supply wiring having a small ρS) is arranged in a direction substantially orthogonal to the wiring direction. A semiconductor chip area (hereinafter referred to as a chip area) is divided into two (step S22).
チップエリアを分割したエリアであって、エリア内の消費電力が消費電力基準値を超えるもの(更に分割が必要なもの)を未確定エリア(第1の領域)とし、エリア内の消費電力が消費電力基準値内となったエリアを確定エリア(分割領域)ということとする。ここでは、上述の2分割した後のエリア(以下、1/2エリア)が未確定エリアである場合について説明する。 The chip area is divided into areas where the power consumption in the area exceeds the power consumption reference value (further need to be divided) as the unconfirmed area (first area), and power consumption in the area is consumed. The area within the power reference value is referred to as a confirmed area (divided area). Here, a case will be described in which the area after the above-mentioned two division (hereinafter referred to as ½ area) is an undetermined area.
次に、上記1/2エリアの消費電力が消費電力基準値内に納まるよう、ρSの小さい電源配線とは略平行な方向に1/2エリアを複数個に分割する(ステップS23)。これにより、全未確定エリアを確定エリアとする。そして、各確定エリア内に配置されるρSの小さい電源配線のうち、中心に最も近いρSの小さい電源配線上に電源パッドを配置する(ステップS24)。 Next, the ½ area is divided into a plurality of parts in a direction substantially parallel to the power supply wiring having a small ρS so that the power consumption of the ½ area falls within the power consumption reference value (step S23). As a result, all unconfirmed areas are determined areas. Then, the power supply pads are arranged on the power supply wiring with the small ρS closest to the center among the power supply wirings with the small ρS arranged in each fixed area (step S24).
ここで、ρSの小さい電源配線に電源パッドを配置する場合、電源配線の配線方向に対して略平行な辺側から当該電源配線までの距離は、電源配線がチップエリア中心に位置する場合に長くなる。したがって、ボンディングワイヤ長が長くなりアセンブリの基準を満足できない問題が発生する。しかし、ρSの小さい電源配線の方向とは直交する方向の2辺側からであれば、電源配線がチップエリア中心に位置した場合であっても、電源パッドを周縁部に配置することができ、ボンディングワイヤの長さを短くすることができる。 Here, when the power supply pad is arranged on the power supply wiring having a small ρS, the distance from the side substantially parallel to the wiring direction of the power supply wiring to the power supply wiring is long when the power supply wiring is located at the center of the chip area. Become. As a result, the length of the bonding wire becomes long and the assembly standard cannot be satisfied. However, from the two sides in the direction orthogonal to the direction of the power supply wiring with a small ρS, even when the power supply wiring is located at the center of the chip area, the power supply pad can be arranged at the peripheral portion, The length of the bonding wire can be shortened.
言い換えれば、電源パッドを配置する際は、なるべくチップエリア周縁部に配置することが好ましい。チップエリア中心部に電源パッドを配置すると、ボンディングワイヤが長くなり、アセンブリの基準を満足できない場合があるためである。 In other words, when arranging the power supply pad, it is preferable to arrange it at the periphery of the chip area as much as possible. This is because if the power supply pad is arranged at the center of the chip area, the bonding wire becomes long and the assembly standard may not be satisfied.
これに対し、本実施の形態にかかる設計方法においては、先ず、チップエリアを、ρSの小さい電源配線に直交する方向で2分割している。したがって、2分割したエリアは、いずれもρSの小さい電源配線に対して直交する辺を有する。この辺側からのρSの小さい電源配線上の電源パッドへの距離は、チップエリアの1/2未満となるため、ボンディングワイヤ長を短くすることができる。 On the other hand, in the design method according to the present embodiment, first, the chip area is divided into two in the direction orthogonal to the power supply wiring having a small ρS. Therefore, each of the two divided areas has a side perpendicular to the power supply wiring having a small ρS. Since the distance from the side to the power supply pad on the power supply wiring with small ρS is less than ½ of the chip area, the bonding wire length can be shortened.
さらに、ρSの小さい電源配線上に電源パッドを配置することにより、ρSの小さい電源配線と基板とを電源パッドを通じて接続することができる。このため、ρSの小さい電源配線を使って内部回路に電源供給することで、内部回路に効率よく電源電位を供給できる。 Furthermore, by arranging the power supply pad on the power supply wiring having a small ρS, the power supply wiring having a small ρS and the substrate can be connected through the power supply pad. For this reason, the power supply potential can be efficiently supplied to the internal circuit by supplying power to the internal circuit using the power supply wiring having a small ρS.
次に、半導体チップ分割方法についてさらに詳細に説明する。図3は、半導体チップのチップエリアの分割方法の詳細を示すフローチャートである。図4は、半導体集積回路を示す図である。半導体集積回路10は、半導体チップ42と、パッケージ43とを有する。半導体チップ42は、内部回路に電源電位を供給するための複数のρSの小さい電源配線L01、及びパッケージと半導体チップ42とを接続する為の電源パッド44を有する。また、パッケージ43は、半導体チップ42とパッケージ43を接続するためのボンディングリード45を有する。半導体集積回路10は、電源パッド44およびボンディングリード45をボンディングワイヤで接続することにより、半導体チップ42内の内部回路に電力を供給する。
Next, the semiconductor chip dividing method will be described in more detail. FIG. 3 is a flowchart showing details of a method of dividing the chip area of the semiconductor chip. FIG. 4 is a diagram showing a semiconductor integrated circuit. The semiconductor integrated
図5乃至図7は、チップエリアを示す図である。図中、黒太破線で示す領域が現在処理中のエリアであることを示す。また、各エリア内の()で示す数字は当該エリアにおける消費電力を示すものとする。さらに、チップエリアには、ρSの小さい電源配線が紙面縦方向に配線されているものとする。また、チップエリア全体の消費電力を700とし、消費電力基準値を100とする。すなわち、本処理においては、チップエリアを、そのエリア内の消費電力が100未満となるように分割する。 5 to 7 are diagrams showing a chip area. In the figure, an area indicated by a thick black broken line indicates an area currently being processed. In addition, the numbers indicated by () in each area indicate power consumption in the area. Furthermore, it is assumed that a power supply wiring having a small ρS is wired in the vertical direction on the chip area. Further, the power consumption of the entire chip area is set to 700, and the power consumption reference value is set to 100. That is, in this process, the chip area is divided so that the power consumption in the area is less than 100.
図5(a)は、未確定エリアを示す図である。まず、図5(a)に示すように、黒太破線で示す選択エリアA01(チップエリア全体)を処理対象エリアとし、当該選択エリアA01を、ρSの小さい電源配線に直交する方向に2分割して1/2エリアC01と1/2エリアC02とする(ステップS30)。 FIG. 5A shows an unconfirmed area. First, as shown in FIG. 5A, a selection area A01 (entire chip area) indicated by a thick black broken line is a processing target area, and the selection area A01 is divided into two in a direction orthogonal to the power supply wiring having a small ρS. To 1/2 area C01 and 1/2 area C02 (step S30).
次に、各1/2エリアC01、C02における消費電力を算出する。本例においては、紙面上側の1/2エリアC01の消費電力は375、紙面下側の1/2エリアC02の消費電力は325であったとする。 Next, power consumption in each ½ area C01, C02 is calculated. In this example, it is assumed that the power consumption of the ½ area C01 on the upper side of the paper is 375 and the power consumption of the ½ area C02 on the lower side of the paper is 325.
さらに、この両方のエリアにのうちどちらか一方の1/2エリアを選択し、分割処理の対象エリアである選択エリアA02とする(ステップS31)。本例では、図5(b)に示すように、まず1/2エリアC01を選択し、選択エリアA02とする。 Further, either one of the two areas is selected as both of these areas and set as a selection area A02 that is an area to be divided (step S31). In this example, as shown in FIG. 5B, first, the ½ area C01 is selected and set as the selection area A02.
次に、分割数Nの初期値として、選択エリアを分割する数を2分割(N=2)に設定し(ステップS32)、選択エリアA02を、ρSの小さい電源配線の配線方向と平行な方向に分割数N=2で均等に分割する(ステップS33)。図5(b)に示すように、選択エリアA02は分割数N=2で均等にエリアC03とC04に分割されている。 Next, as the initial value of the division number N, the number of division of the selection area is set to two divisions (N = 2) (step S32), and the selection area A02 is set in a direction parallel to the wiring direction of the power supply wiring having a small ρS Are equally divided by the division number N = 2 (step S33). As shown in FIG. 5B, the selection area A02 is equally divided into areas C03 and C04 with a division number N = 2.
次に、均等に分割されたエリア毎の消費電力計算を(例えば左のエリアから順番に)実施し、消費電力基準値内か判定する(ステップS34)。ここで、エリアC03の消費電力が75、エリアC04の消費電力が300であるとする。 Next, the power consumption calculation for each equally divided area is performed (for example, in order from the left area), and it is determined whether the power consumption is within the power consumption reference value (step S34). Here, it is assumed that the power consumption of the area C03 is 75 and the power consumption of the area C04 is 300.
消費電力基準値内であれば、該未確定エリアを確定エリアとしてコンピュータ装置1のローカルなハードディスクあるいはメモリに格納されている確定フラグを立てる(ステップS35)。消費電力基準値外であれば、未確定エリアなので確定フラグは立てない(ステップS34:No)。図5(b)では、エリアC03が確定エリアと判定され、エリアC04が未確定エリアと判定される。
If it is within the power consumption reference value, the confirmation flag stored in the local hard disk or memory of the
次に、ステップS33で分割した全てのエリアについて消費電力基準値内かの判別が実施されたかを判定(ステップS37)し、消費電力基準値内かの判別が実施されていないエリアがあった場合(ステップS37:No)、消費電力基準値内かの判別が実施されていないエリアを選択(ステップS36)し、ステップS34に戻って、選択されたエリア内の消費電力を算出し、分割した全てのエリアが確定エリアか未確定エリアかを決定する。 Next, it is determined whether all areas divided in step S33 are determined to be within the power consumption reference value (step S37), and if there is an area where it is not determined whether the area is within the power consumption reference value (Step S37: No), an area that is not determined whether it is within the power consumption reference value is selected (Step S36), and the process returns to Step S34 to calculate the power consumption in the selected area, and all the divided areas Determine whether the area is a confirmed area or an unconfirmed area.
次に、分割したすべてのエリアの消費電力基準値内かの判別が実施されていた場合、未確定エリアを繰り返し分割する。具体的には、図5(b)のエリアC04を再度分割数N=2で分割する。図6(a)はチップエリアを分割した図である。図6(a)は、エリアC04を分割対象の選択エリアA03とし、選択エリアA03をエリアC05およびエリアC06に分割して、ぞれぞれの消費電力が150であったことを示す。 Next, when it is determined whether all the divided areas are within the power consumption reference value, the uncertain area is repeatedly divided. Specifically, the area C04 in FIG. 5B is divided again with the division number N = 2. FIG. 6A shows the chip area divided. FIG. 6A shows that the area C04 is a selection area A03 to be divided, the selection area A03 is divided into an area C05 and an area C06, and each power consumption is 150.
図6(a)のエリアC05およびエリアC06のように、未確定エリアを分割した複数の領域のうち、電力基準値以上の消費電力の未確定エリアが複数あり、かつそれらが隣接している場合、当該隣接している複数の未確定エリアを統合し、当該統合された複数の未確定エリアを、当該統合された領域の数に、1を加算した数でさらに分割する。 When there are a plurality of unconfirmed areas of power consumption equal to or higher than the power reference value among a plurality of areas obtained by dividing the unconfirmed area, such as area C05 and area C06 in FIG. 6A, and they are adjacent to each other. Then, the plurality of adjacent unconfirmed areas are integrated, and the plurality of integrated unconfirmed areas are further divided by the number obtained by adding 1 to the number of the integrated regions.
すなわち、分割したすべてのエリアの消費電力基準値内かの判別が実施されていた場合、(ステップS37:Yes)、確定したエリアを除き、隣接する未確定エリアを1つに結合する(ステップS38)。ステップS33でN分割した未確定エリアのうち、確定したエリアがあったかを判定(ステップS39)し、1つも確定したエリアがなかった場合(ステップS39:No)、分割数を1つ繰り上げ(N=N+1)細分化を行う(ステップS41)。ステップS39で、ステップS33でN分割した未確定エリアのうち、確定したエリアがあった場合(ステップS39:Yes)、ステップS40ですべてのエリアが確定したか判定し、すべてのエリアが確定した場合は処理を終了する(ステップS40:Yes)。すべてのエリアが確定していない場合(ステップS40:No)、再度ステップS31に戻る。 That is, when it is determined whether the power consumption reference value is within all the divided areas (step S37: Yes), adjacent unconfirmed areas are combined into one except for the confirmed area (step S38). ). It is determined whether there is a confirmed area among the unconfirmed areas divided into N in step S33 (step S39). If no area is confirmed (step S39: No), the division number is incremented by one (N = N + 1) Segmentation is performed (step S41). In step S39, if there is a confirmed area among the unconfirmed areas divided into N in step S33 (step S39: Yes), it is determined whether all areas are confirmed in step S40, and all areas are confirmed. Ends the process (step S40: Yes). When all the areas are not confirmed (step S40: No), the process returns to step S31 again.
図6(a)のエリアC05およびC06の消費電力は150であり、消費電力基準値である100より大きいのでエリアは確定しない(ステップS34:No)。 The power consumption in the areas C05 and C06 in FIG. 6A is 150, which is larger than 100, which is the power consumption reference value, so the area is not fixed (No in step S34).
エリアが確定しなかったため、ステップS38で隣接する未確定エリアを1つに統合し、もとの選択エリアA03の状態に戻す。ステップS39で確定エリアが1つもなかったのでステップS41に進み、分割数Nを1つ増やしN=3となる。 Since the area has not been confirmed, adjacent unconfirmed areas are integrated into one in step S38, and the original selection area A03 is restored. Since there is no fixed area in step S39, the process proceeds to step S41, where the division number N is increased by 1, and N = 3.
次いで、ステップS33に進み、選択エリアA03を3分割する。図6(b)は選択エリアA03を3分割した場合を示す図である。選択エリアA03を3分割した左のエリアC07の消費電力が100となり、消費電力基準値100以下なので、ステップS35に進み、確定フラグを立てて確定エリアC07となる。
Next, the process proceeds to step S33, and the selection area A03 is divided into three. FIG. 6B is a diagram illustrating a case where the selection area A03 is divided into three. Since the power consumption of the left area C07 obtained by dividing the selection area A03 into three is 100 and is equal to or less than the power
次に、ステップS36で次のエリアを選択し、選択エリアA03を3分割した真ん中のエリアC08の消費電力が100となり、消費電力基準値100以下なので、ステップS35に進み、確定フラグを立てて確定エリアC08となる。同様にして、エリアC09も消費電力が100なので、確定フラグを立てて確定エリアC09となる。ステップS40において、すべてのエリアが確定していないため(ステップS40:No)、ステップS31に戻り、未確定エリアC02を選択して選択エリアA04とする。以降選択エリアA04も同様の処理を行い全てのエリアがその消費電力が100以下の確定エリアになれば処理を終了する。
Next, in step S36, the next area is selected, and the power consumption of the middle area C08 obtained by dividing the selection area A03 into 100 is 100, which is less than the power
図7(a)は分割されたチップエリアを示す。図7(a)は、チップエリアの上半分が確定エリアC03、C07、C08、C09の4分割され、下半分は確定エリアC10、C11、C12、C13に分割されている。図7(b)は、図7(a)の確定したエリアに対し、全確定エリアの中心にパッドPA1を仮配置した図である。 FIG. 7A shows a divided chip area. In FIG. 7A, the upper half of the chip area is divided into four divided areas C03, C07, C08, and C09, and the lower half is divided into fixed areas C10, C11, C12, and C13. FIG. 7B is a diagram in which a pad PA1 is provisionally arranged at the center of all the confirmed areas with respect to the confirmed area in FIG. 7A.
次に、電源パッドの配置の決定方法について説明する。電源パッドは、ρSが小さい電源配線のうち、確定エリアの中心に最も近いものの上に配置する。そして、チップエリアが、少なくとも半導体の構造上の制約に基づき、電源パッドが配置できない配置禁止領域を有する場合、電源パッドを配置する際は、ρSが小さい電源配線上であって、かつ配置禁止領域以外の領域に配置する。図8は、電源パッドの配置を決定する動作を示すフローチャートである。図8は、図2のステップS24の詳細を示すフローチャートであって、ステップS23において消費電力基準値以下まで分割された各エリアに対し、電源パッドの配置を決定する処理を示す。 Next, a method for determining the arrangement of the power supply pads will be described. The power supply pad is arranged on the power supply wiring having a small ρS that is closest to the center of the fixed area. When the chip area has an arrangement prohibition area where the power supply pad cannot be arranged based on at least the restrictions on the structure of the semiconductor, when the power supply pad is arranged, it is on the power supply wiring having a small ρS and the arrangement prohibition area. Place it in an area other than. FIG. 8 is a flowchart showing an operation for determining the arrangement of the power supply pads. FIG. 8 is a flowchart showing details of step S24 in FIG. 2, and shows processing for determining the arrangement of the power supply pads for each area divided to the power consumption reference value or less in step S23.
まず、図1のステップS23にてエリアの分割が終了し、各確定エリアの中心にパッドを仮配置する(ステップS51)。次に、各仮配置したパッドについて順次、各仮配置したパッドの近傍にあるρSの小さい電源配線上に移動する(ステップS52)。電源パッドが配置された場所がボンディングワイヤの配線不可能領域等によるパッド配置禁止のエリアかの確認を行い(ステップS53)、パッド配置禁止エリア以外である場合(ステップS53:Yes)、パッドの位置を決定して処理を終了する。 First, in step S23 of FIG. 1, the division of the area is completed, and a pad is temporarily arranged at the center of each fixed area (step S51). Next, each temporarily placed pad is sequentially moved onto the power supply wiring with a small ρS in the vicinity of each temporarily placed pad (step S52). It is confirmed whether the place where the power supply pad is placed is an area where the pad placement is prohibited due to the bonding wire non-routable area or the like (step S53). If the area is outside the pad placement prohibited area (step S53: Yes), the position of the pad To end the process.
パッド配置禁止のエリアの場合(ステップS53:No)、ρSの小さい電源配線上を、パッド配置可能エリアまで移動する(ステップS54)。全てのパッドをパッド配置可能エリアまで移動したら、終了する。 In the case of the pad placement prohibited area (step S53: No), the power supply wiring having a small ρS is moved to the pad placement possible area (step S54). When all the pads have been moved to the area where the pads can be arranged, the process ends.
図9は、半導体チップ42gを示す図である。半導体チップ42gは、ρSの小さい電源配線L01と、配置禁止領域AX1とを有し、確定エリアC03、C07〜C13に分割されている。また、パッドPF1は、移動後の最終パッド位置に電源パッドが配置された状態を示す。半導体チップ42gは、仮配置したパッドPA1を、ステップS52で近傍のρSの小さい電源配線L01上に移動させ、かつ、当該パッドが仮配置された位置がパッド配置禁止エリアAX1の場合、ステップS54で、ρSの小さい電源配線上をパッド配置可能エリアまで移動したものである。
FIG. 9 is a diagram showing a
本実施の形態においては、電源パッドの消費電力基準値を設定して、チップ内部のエリアをρSの小さい電源配線と直角方向に2分割し、エリア内を消費電力基準値に納まるようにρSの小さい電源配線とは平行方向に複数のエリアにさらに分割して電源パッドを配置するため、一部の電源パッドに消費電力が集中しない。よって設計上の許容限界値を超えたIR−Dropが発生せず、半導体集積回路の電源パッド配置のために何度もイタレーションを繰り返さないので、TATを短くすることができる。 In this embodiment, the power consumption reference value of the power supply pad is set, and the area inside the chip is divided into two in the direction perpendicular to the power supply wiring having a small ρS, so that the area of ρS can be accommodated in the power consumption reference value. Since the power supply pads are further divided into a plurality of areas in parallel with the small power supply wiring, power consumption is not concentrated on some power supply pads. Therefore, IR-Drop exceeding the design allowable limit value does not occur, and the iteration is not repeated many times for the power supply pad arrangement of the semiconductor integrated circuit, so that TAT can be shortened.
本発明の実施の形態2
本実施の形態における半導体集積回路の設計方法は、図2のステップS23において、チップ内部のエリアをρSの小さい電源配線と直角方向に2分割したエリアを電源配線と略平行する方向に繰り返し分割して分割領域とする換わりに、半導体チップの内部回路の構成に基づき、当該2分割した領域(以下、1/2エリア)に対し、分割可能な最小単位の領域である最小エリア(最小領域)を設定し、最小エリアの消費電力の総和が電力基準値としての消費電力判定値に近い値であって、当該消費電力判定値以下になるまで当該最小領域を1/2エリア内で統合する処理工程を有する。
In step S23 of FIG. 2, the semiconductor integrated circuit design method according to the present embodiment repeatedly divides an area inside the chip into two in a direction perpendicular to the power supply wiring having a small ρS in a direction substantially parallel to the power supply wiring. Instead of the divided area, the minimum area (minimum area), which is the smallest unit area that can be divided, is divided into the divided area (hereinafter referred to as 1/2 area) based on the internal circuit configuration of the semiconductor chip. A processing step of setting and integrating the minimum area in the ½ area until the sum of the power consumption in the minimum area is close to the power consumption determination value as the power reference value and is equal to or less than the power consumption determination value Have
また、消費電力判定値を求める際、チップ内部のエリアをρSの小さい電源配線と直角方向に2分割したエリアの消費電力をW0、電力基準値としての消費電力基準値をW1、最小エリアの消費電力のうち最大の消費電力をWM、としたとき、チップ内部のエリアをρSの小さい電源配線と直角方向に2分割したエリアとし、消費電力判定値W2=W0/N0とする。そして、確定エリアを求める際、最小エリアを順次統合した統合領域としての確定エリアの消費電力が消費電力判定値W2近傍になるまで順次統合する。 Further, when determining the power consumption judgment value, the power consumption of the area in which the area inside the chip is divided into two in the direction perpendicular to the power supply wiring with small ρS is W 0 , the power consumption reference value as the power reference value is W 1 , and the minimum area When the maximum power consumption is W M , the area inside the chip is divided into two areas perpendicular to the power supply wiring with a small ρS, and the power consumption determination value W 2 = W 0 / N 0 To do. Then, when obtaining a definite area, sequential power consumption of the defined areas as integrated integrated area is sequentially integrated until the power determination value W 2 near consumes minimal area.
さらに、最小エリアを統合する際は、基準となる最小エリアに対し、電源配線の配線方向を長辺とする矩形領域となるよう、当該最小エリアを統合する。 Further, when integrating the minimum areas, the minimum areas are integrated so as to form a rectangular area having a long side in the wiring direction of the power supply wiring with respect to the reference minimum area.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図10は、半導体チップを消費電力基準値以下のエリアに分割する方法を示すフローチャートである。本実施の形態においては、図2のステップS23の処理に換わり、この図10に示す処理を実施する。その他の処理は、図2に示す処理と同様である。なお、本実施の形態においても、半導体チップ80の消費電力を700とし、消費電力基準値を100とし、且つ、ρSの小さい電源配線が、図8と同様に縦方向に配線されているものとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 10 is a flowchart showing a method of dividing a semiconductor chip into areas below the power consumption reference value. In the present embodiment, the process shown in FIG. 10 is performed in place of the process in step S23 of FIG. Other processes are the same as those shown in FIG. In the present embodiment, the power consumption of the
図11乃至図13は、半導体チップ80を示す図である。図11(a)のエリアC01、C02、図11(b)のC22、図12(a)のC24が未確定エリアであり、図11(b)のエリアC21、図12(a)のC23、図12(b)のC25、C26、図13(a)のC27〜C30が確定エリアである。実施の形態1と同様に、図の()内の数字は消費電力を表す。
11 to 13 are diagrams showing the
本実施の形態では、半導体チップ内部のエリア内の消費電力を、消費電力基準値以下にするまで分割するが、実施の形態1と異なり、1/2エリア内の消費電力及びその分割数に基づき、電源パッドから供給する平均消費電力を求め、当該平均消費電力値以下になるように領域を端から順番に決定する。 In the present embodiment, the power consumption in the area inside the semiconductor chip is divided until the power consumption is equal to or lower than the power consumption reference value. However, unlike the first embodiment, the power consumption in the ½ area and the number of divisions are based on the power consumption. The average power consumption supplied from the power supply pad is obtained, and the region is determined in order from the end so as to be equal to or less than the average power consumption value.
まず、予め分割する最小エリアの面積を設定(ステップS61)する。次に、図2のステップS22にて2分割された未確定エリアに対して、一方の未確定エリアを選択して選択エリアとする(ステップS62)。図11(a)のC01を選択し、図10(b)の選択エリアA2とする。 First, the area of the minimum area to be divided in advance is set (step S61). Next, one unconfirmed area is selected as the selected area for the unconfirmed area divided into two in step S22 of FIG. 2 (step S62). C01 in FIG. 11 (a) is selected to be a selection area A2 in FIG. 10 (b).
次に、選択エリアA12を最小単位の領域(面積)を有する最小エリアで分割して個々の最小エリア毎の消費電力を算出する(ステップS63)。次に、チップ内部のエリアをρSの小さい電源配線と直交する方向に2分割したエリアの消費電力をW0、電力基準値としての消費電力基準値をW1、最小エリアの消費電力のうち最大の消費電力をWM、としたとき、分割数N0=消費電力W0/(消費電力基準値W1−消費電力WM)とする(ステップS64)。分割数N0の少数点以下を切り上げた数が分割数Nとなる(ステップS65)。図11(a)では、未確定エリアC01の消費電力を375とし、ステップS64にて算出した最小エリア毎の消費電力の中で最大消費電力WMを1とした場合、未確定エリアC01の消費電力375を、消費電力基準値100−1(最小エリアの最大消費電力)=99で割ると、分割数N0=375/99≒3.7が求められる(ステップS64)。次に、分割数N0は、小数点以下を切り上げたものを必要な分割数Nとする(ステップS65)。よって、分割数Nは4となる。
Next, the selection area A12 is divided into the minimum areas having the minimum unit area (area), and the power consumption for each minimum area is calculated (step S63). Next, the power consumption of the area divided into two in the direction orthogonal to the power supply wiring with small ρS is W 0 , the power consumption reference value as the power reference value is W 1 , and the maximum of the power consumption of the minimum area when the power consumption of the W M, and the division number N 0 = power W 0 / (power consumption levels W 1 - power W M) to (step S64). The number obtained by rounding up the number of divisions N 0 or less is the division number N (step S65). Figure 11 (a), the power consumption of undetermined area C01 and 375, if set to 1 the maximum power consumption W M in the power consumption of the minimum area each calculated in step S64, the consumption of undetermined area C01 When the
次に、消費電力判定値W2=未確定エリアの消費電力W0/分割数Nとし、消費電力判定値W2を算出する(ステップS66)。消費電力判定値W2は、未確定エリアC01の消費電力を分割数4で割った値93.75となる。以上のようにして消費電力判定値W2が求められる。このようにして求められた消費電力判定値W2かそれ以上の値となるまで最小エリアを統合することにより、未確定エリアを適切に分割することができ、各電源パッドの消費電力をほぼ均等にすることができる。 Next, the power consumption determination value W 2 is calculated by setting the power consumption determination value W 2 = the power consumption W 0 of the undetermined area / the number N of divisions (step S66). Power determination value W 2 is a value 93.75 divided by the power consumption of undetermined area C01 division number 4. Consumption power determination value W 2 obtained as described above. By integrating the minimum areas until the power consumption determination value W2 obtained in this way becomes a value equal to or greater than 2 , the undecided area can be appropriately divided, and the power consumption of each power supply pad is almost equal. Can be.
選択エリア内の未確定エリアについて、例えば左端の最小エリアを判定エリアに設定(ステップS67)し、判定エリア内の消費電力が消費電力判定値の値W2以下か判定(ステップS68)し、消費電力判定値W2の値以下であれば、他の最小エリアが判定エリアに隣接し、かつ結合して当該判定エリアが拡大可能か判定し(ステップS70)、拡大が可能であれば、順次隣接する最小エリアと判定エリアを結合して判定エリアを拡大(するステップS70)。ここで、判定エリアは選択エリア内でのみ拡大するように、隣接する最小エリアを選択する必要があるため、選択エリア外の最小エリアと結合しないようにする必要がある。 For undetermined area within the selected area, for example, set the left minimum area of the determination area (step S67), determines whether the power consumption in the determination area less than the value W 2 of power determination value (step S68), consumption if less than the value of the power determination value W 2, other minimum area is adjacent to the determined area, and bound the determination area is determined whether it is possible to enlarge (step S70), expanding possible, sequentially adjacent The determination area is expanded by combining the minimum area and the determination area (step S70). Here, since it is necessary to select the adjacent minimum area so that the determination area expands only within the selection area, it is necessary not to combine with the minimum area outside the selection area.
統合したエリア内の消費電力が消費電力判定値W2を超えたら確定フラグを立てて確定エリアとする(ステップS69)。図11(b)では選択エリアA2の左端の最小エリアを基準として判定エリアを拡大していき、消費電力が94以上になった時点で確定フラグを立てて確定エリアC21とする。ここで、消費電力判定値W2を求める際、(未確定エリアの消費電力W0)/(消費電力基準値W1−最小エリアの最大消費電力基準値WM)で求められたN0の少数点以下をさらに切り上げてNとし、消費電力判定値W2=W0/N0としている。そのため、消費電力判定値W2は(消費電力基準値W1−最小エリアの最大消費電力基準値WM)より大きくなることはなく、さらに、1つの電源パッドに供給することができる電力量に基づき設定された消費電力基準値を超えることはない。つまり、最小エリアを順次統合する際、ステップS69では、消費電力が消費電力判定基準値以上であるかを判定するのみでよい。 The power consumption of integrated within the area is a definite area make a determination flag Once beyond the power determination value W 2 (step S69). In FIG. 11B, the determination area is enlarged with the minimum area at the left end of the selection area A2 as a reference, and when the power consumption becomes 94 or more, a confirmation flag is set to be the confirmation area C21. Here, when determining the power determination value W 2, (power W 0 of undetermined area) / - of N 0 obtained in (power consumption levels W 1 Maximum power consumption levels W M of the minimum area) The number below the decimal point is further rounded to N, and the power consumption determination value W 2 = W 0 / N 0 is set. Therefore, the power consumption determination value W 2 does not become larger than (power consumption reference value W 1 −maximum power consumption reference value W M of the minimum area), and further, the power consumption can be supplied to one power supply pad. It does not exceed the power consumption reference value set based on this. That is, when sequentially integrating the minimum areas, it is only necessary to determine whether the power consumption is equal to or higher than the power consumption determination reference value in step S69.
次に、ステップS62で選択したエリア内に未確定エリアがあるか判定し(ステップS73)、未確定エリアがある場合、確定エリアの右隣の最小エリアを判定エリアに再度設定(ステップS74)し、ステップS67の後にある判定処理に移行する。例えば図12(a)では確定エリアC21の右隣の最小エリアを判定エリアとして拡大していき、消費電力が94になった時点で確定フラグを立てて確定エリアC23としたことを示している。 Next, it is determined whether there is an undetermined area in the area selected in step S62 (step S73). If there is an undetermined area, the minimum area to the right of the confirmed area is set again as the determination area (step S74). Then, the process proceeds to a determination process after step S67. For example, FIG. 12A shows that the minimum area to the right of the confirmation area C21 is expanded as a determination area, and when the power consumption reaches 94, a confirmation flag is set to be the confirmation area C23.
また、判定エリア内の消費電力が消費電力判定値W2以下であり(ステップS68:No)、判定エリアに結合する最小エリアがない場合(ステップS70:No)、残りの未確定エリアを判定エリアと結合して確定フラグを立てて確定エリアとする(ステップS72)。図11(b)では、確定エリアC25の右隣の最小エリアを判定エリアとして拡大していく。ここで、判定エリアは消費電力が93だが、統合するエリアがなくなったので確定フラグを立てて確定エリアC26とする。 Furthermore, it is power dissipation in the determination area less power determination value W 2 (step S68: No), if there is no minimum area to bind to the determination area (Step S70: No), the determination area remaining undetermined area And a confirmation flag is set to establish a confirmation area (step S72). In FIG. 11B, the minimum area on the right side of the confirmed area C25 is expanded as a determination area. Here, the power consumption of the determination area is 93, but since there are no areas to be integrated, a confirmation flag is set to a confirmation area C26.
次に選択した全てのエリアが確定したか判定(ステップS75)し、全てのエリアが確定していない場合は、ステップS62に戻り、全てのエリアが確定するまで繰り返し、全てのエリアが確定したら終了する。 Next, it is determined whether all the selected areas have been confirmed (step S75). If all the areas have not been confirmed, the process returns to step S62 and is repeated until all the areas are confirmed. To do.
図13(a)は、選択エリアA12が確定エリアC21、C23、C25、C26の4分割で確定し、選択エリアA13も同様の処理で、確定エリアC27、C28、C29、C30の4つに分割されたことを示す図である。また図13(b)は、全確定エリアの中心にパッドPA1を仮配置したこと例を示す図である。 In FIG. 13A, the selection area A12 is confirmed by four divisions of the decision areas C21, C23, C25, and C26, and the selection area A13 is divided into four decision areas C27, C28, C29, and C30 by the same process. It is a figure which shows having been done. FIG. 13B is a diagram showing an example in which the pad PA1 is provisionally arranged at the center of all the confirmed areas.
本発明の実施の形態2では、1/2エリア内の消費電力及びその分割数に基づき、1つの電源パッドにより供給する平均消費電力を求め、平均消費電力を消費電力判定値に設定することにより、各電源パッドから供給する消費電力をより均等にすることができる。
In
本実施の形態では、実施の形態1と同様に、一部の電源パッドに消費電力が集中せず、それにより設計上の許容限界値を超えたIR−Dropが発生することがないので、何度もイタレーションを繰り返さず、パッド配置決定のためのTATを短くすることができる。 In the present embodiment, as in the first embodiment, the power consumption is not concentrated on a part of the power supply pads, so that IR-Drop exceeding the design allowable limit value does not occur. Iteration can be repeated and the TAT for determining the pad arrangement can be shortened.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 コンピュータ装置
2 サーバ
3 記録媒体
4 インターネット
5 CAD設計ツール
C01〜C13、C21〜C30 エリア
A01〜A04 選択エリア
A11〜A13 選択エリア
PA1 パッド
42 半導体チップ
43 パッケージ
44 電源パッド
45 ボンディングリード
80 半導体チップ
L01 電源配線
PF1 パッド
DESCRIPTION OF
Claims (13)
半導体チップ領域を、当該領域が前記電力基準値以下の消費電力の分割領域となるまで分割し、
前記半導体チップの内部回路に電源電位を供給する電源配線のうち、前記分割領域の中心に最も近い電源配線の上に前記電源パッドを配置する半導体集積回路の設計方法。 Based on the amount of current that can be supplied to the power supply pad that supplies the power supply potential to the semiconductor chip, a power reference value that is a reference value for the power supplied to each power supply pad is set.
Dividing the semiconductor chip area until the area becomes a divided area of power consumption below the power reference value,
A method for designing a semiconductor integrated circuit, wherein the power supply pad is arranged on a power supply wiring closest to the center of the divided region among power supply wirings for supplying a power supply potential to an internal circuit of the semiconductor chip.
前記半導体チップ領域を、前記半導体チップの内部回路へ電源電位を供給する電源配線の方向とは略直交する方向に分割して第1の領域とし、
前記第1の領域を、前記第1の領域の消費電力が前記電力基準値以下になるまで、前記電源配線と略平行する方向に繰り返し分割して前記分割領域とし、
前記分割領域の中心に最も近い前記電源配線上に、前記電源パッドを配置する請求項1記載の半導体集積回路の設計方法。 When dividing the semiconductor chip region into a plurality of,
Dividing the semiconductor chip region into a first region by dividing the semiconductor chip region in a direction substantially orthogonal to a direction of a power supply wiring for supplying a power supply potential to an internal circuit of the semiconductor chip;
The first region is repeatedly divided in a direction substantially parallel to the power supply wiring until the power consumption of the first region is equal to or less than the power reference value, and is set as the divided region.
The method for designing a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the power supply pad is arranged on the power supply wiring closest to the center of the divided region.
当該統合された複数の前記分割された第1の領域を、当該統合された領域の数に、1を加算した数でさらに分割する請求項1又は2記載の半導体集積回路の設計方法。 When the first area is repeatedly divided, if there are a plurality of areas of power consumption equal to or higher than the power reference value among the plurality of areas obtained by dividing the first area, and the adjacent areas are adjacent to each other Integrating multiple areas
3. The method of designing a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the plurality of integrated first regions are further divided by a number obtained by adding 1 to the number of the integrated regions.
前記半導体チップの内部回路の構成に基づき、当該第1の領域を分割可能な最小単位の領域である最小領域を設定し、
前記最小領域の消費電力の総和が前記電力基準値に近い値であって当該電力基準値以下になるまで当該最小領域を統合して前記分割領域とする請求項1又は2記載の半導体集積回路の設計方法。 Instead of repeatedly dividing the first region in a direction substantially parallel to the power supply wiring to be the divided region,
Based on the configuration of the internal circuit of the semiconductor chip, a minimum area that is a minimum unit area that can be divided into the first area is set,
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the minimum area is integrated into the divided area until the total power consumption of the minimum area is a value close to the power reference value and equal to or less than the power reference value. Design method.
前記分割領域を求める際、前記最小領域を順次統合した統合領域の消費電力が前記消費電力判定値W2近傍になるまで順次統合して前記分割領域とする請求項6記載の半導体集積回路の設計方法。 When the power consumption of the entire semiconductor chip is W 0 , the power reference value is W 1 , and the maximum power consumption of the minimum area is W M , the number of divisions N 0 = W 0 / (W 1 −W M ), Power consumption judgment value W 2 = W 0 / N 0 ,
Wherein when obtaining the divided regions, the design of the semiconductor integrated circuit according to claim 6, wherein the power consumption of the minimum regions sequentially integrated integrated area is to the power determination value W sequentially integrated to the divided region to 2 becomes close Method.
基準となる前記最小領域に対し、前記電源配線の配線方向を長辺とする矩形領域となるよう、当該最小領域を統合する請求項6又は7記載の半導体集積回路の設計方法。 When integrating the minimum area,
8. The method of designing a semiconductor integrated circuit according to claim 6, wherein the minimum area is integrated so as to be a rectangular area having a long side in the wiring direction of the power supply wiring with respect to the reference minimum area.
前記半導体チップに電位を供給するためのパッケージと、を有し、
前記半導体チップは、
内部回路と、
前記内部回路に電位を供給するための電源配線と、
前記電源配線とパッケージとを接続するための電源パッドと、を有し、
前記電源パッドには、前記半導体チップに電源電位を供給する供給可能電流量に基づき、供給する電力の基準値となる電力基準値が設定され、
前記電源パッドは、前記半導体チップ領域を、当該領域が前記電力基準値以下の消費電力の分割領域となるまで分割し、前記半導体チップの内部回路に電源電位を供給する電源配線のうち、前記分割領域の中心に最も近い電源配線の上に配置される半導体集積回路。 A semiconductor chip;
A package for supplying a potential to the semiconductor chip,
The semiconductor chip is
Internal circuitry,
Power supply wiring for supplying a potential to the internal circuit;
A power supply pad for connecting the power supply wiring and the package,
A power reference value that is a reference value of power to be supplied is set on the power supply pad, based on the amount of current that can be supplied to supply power to the semiconductor chip.
The power supply pad divides the semiconductor chip area until the area becomes a divided area of power consumption equal to or lower than the power reference value, and among the power supply wiring for supplying a power supply potential to an internal circuit of the semiconductor chip, A semiconductor integrated circuit disposed on a power supply wiring closest to the center of the region.
前記半導体チップ領域を、前記半導体チップの内部回路へ電源電位を供給する電源配線の方向とは略直交する方向に分割して第1の領域とし、
前記第1の領域を、前記第1の領域の消費電力が前記電力基準値以下になるまで、前記電源配線と略平行する方向に繰り返し分割して前記分割領域としたとき、
前記電源パッドは、前記分割領域の中心に最も近い前記電源配線上に配置される請求項9記載の半導体集積回路。 When dividing the semiconductor chip region into a plurality of,
Dividing the semiconductor chip region into a first region by dividing the semiconductor chip region in a direction substantially orthogonal to a direction of a power supply wiring for supplying a power supply potential to an internal circuit of the semiconductor chip;
When the first region is repeatedly divided in a direction substantially parallel to the power supply wiring until the power consumption of the first region is equal to or less than the power reference value,
The semiconductor integrated circuit according to claim 9, wherein the power supply pad is disposed on the power supply wiring closest to the center of the divided region.
前記半導体チップの内部回路の構成に基づき、当該第1の領域を分割可能な最小単位の領域である最小領域を設定し、
前記最小領域の消費電力の総和が前記電力基準値に近い値であって当該電力基準値以下になるまで当該最小領域を統合して前記分割領域とする請求項9又は10記載の半導体集積回路。 Instead of repeatedly dividing the first region in a direction substantially parallel to the power supply wiring to be the divided region,
Based on the configuration of the internal circuit of the semiconductor chip, a minimum area that is a minimum unit area that can be divided into the first area is set,
11. The semiconductor integrated circuit according to claim 9, wherein the minimum areas are integrated into the divided area until the total power consumption of the minimum area is a value close to the power reference value and equal to or less than the power reference value.
前記分割領域は、前記最小領域を順次統合した統合領域の消費電力が前記消費電力判定値W2近傍になるまで順次統合されたものである請求項12記載の半導体集積回路。 When the power consumption of the entire semiconductor chip is W 0 , the power reference value is W 1 , and the maximum power consumption of the minimum area is W M , the number of divisions N 0 = W 0 / (W 1 −W M ), Power consumption judgment value W 2 = W 0 / N 0 ,
The divided region, a semiconductor integrated circuit according to claim 12, wherein the power consumption of the minimum regions sequentially integrated integrated region are those that are sequentially integrated until the neighboring power determination value W 2.
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| CN117272882B (en) * | 2023-11-23 | 2024-02-23 | 井芯微电子技术(天津)有限公司 | Chip design method and device for balancing power pin voltage difference and electronic product |
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