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JPH08287136A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH08287136A
JPH08287136A JP7115330A JP11533095A JPH08287136A JP H08287136 A JPH08287136 A JP H08287136A JP 7115330 A JP7115330 A JP 7115330A JP 11533095 A JP11533095 A JP 11533095A JP H08287136 A JPH08287136 A JP H08287136A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
width
gate
integrated circuit
logic integrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7115330A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidehiro Okada
英宏 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP7115330A priority Critical patent/JPH08287136A/en
Publication of JPH08287136A publication Critical patent/JPH08287136A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細化・大容量化の著しい高速論理集積回路
装置等に適した配線設計方法を実現し、その高速化なら
びにチップサイズの縮小を図る。 【構成】 ゲートアレイ等の高速論理集積回路装置等に
含まれる信号経路のうち特に比較的長距離にわたって配
置されるブロック間信号線等を、例えば図2(e)に示
されるように、そのソースゲートG1側四分の三の区間
に設けられ配線チャネルの基本ピッチpの例えば3倍つ
まり3pを配線幅とする幅広配線と、そのシンクゲート
G2側の四分の一の区間に設けられ基本ピッチpを配線
幅とする通常幅配線とからなる組合せ配線とする。これ
により、全区間が配線幅配線とされる場合に比較して、
ブロック間信号線等の伝達遅延時間を同等又は短縮しつ
つ、その平均的な所要配線チャネル数を削減する。
(57) [Abstract] [Purpose] To realize a wiring design method suitable for high-speed logic integrated circuit devices, etc., which are extremely miniaturized and have large capacities, and to speed up the process and reduce the chip size. Constitution: Among the signal paths included in a high speed logic integrated circuit device such as a gate array, especially the inter-block signal lines arranged over a relatively long distance, as shown in FIG. A wide wiring having a wiring width that is, for example, three times the basic pitch p of the wiring channel, that is, 3p, which is provided in a three-quarter section on the gate G1 side, and a basic pitch provided in a one-fourth section on the sink gate G2 side. A combination wiring including a normal width wiring having a wiring width p is used. With this, compared to the case where the entire width is set to the wiring width,
The average number of required wiring channels is reduced while equalizing or shortening the transmission delay time of signal lines between blocks.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置に関し、例
えば、バイポーラトランジスタ(以下、トランジスタと
略称する)を基本素子とする高速論理集積回路装置なら
びにその信号経路の配線設計に利用して特に有効な技術
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and is particularly effective when used for a high-speed logic integrated circuit device having a bipolar transistor (hereinafter abbreviated as a transistor) as a basic element and its signal path wiring design. It is about technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】トランジスタをその基本素子とするゲー
トアレイ等の高速論理集積回路装置がある。また、高速
論理集積回路装置等の回路素子及び配線等の配置をコン
ピュータによって自動的に設計するための自動配置配線
設計システムがある。
2. Description of the Related Art There is a high speed logic integrated circuit device such as a gate array having a transistor as its basic element. Further, there is an automatic placement and routing design system for automatically designing the placement of circuit elements and wiring of a high speed logic integrated circuit device or the like by a computer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】高速論理集積回路装置
等の配置設計に供される従来の自動配置配線設計システ
ムにおいて、電源供給経路等の直流配線を除く大半の信
号経路は、配線チャネルの基本ピッチの1/2をその配
線幅とするいわゆる通常幅配線からなり、特に良好な伝
達特性が必要となるクロック信号線や比較的長距離にわ
たって引き回されるブロック間信号線等には、通常配線
の複数倍の配線幅を有する幅広配線が割り当てられる。
つまり、従来の自動配置配線設計システムでは、使用さ
れる配線種は異なるものの、クロック信号線やブロック
間信号線を含む信号経路のすべての区間が同一の配線幅
とされる訳であって、その配線幅が中途で意図的に変化
されることはない。このことは、さほど微細化・大規模
化されない従来の高速論理集積回路装置等では問題とな
らなかったが、微細化・大規模化が著しい近年では必ず
しも最適解とはならず、高速論理集積回路装置等の高速
化及びチップサイズの縮小に制約を与えていることが本
願発明者等によって明らかとなった。
In the conventional automatic placement and routing design system used for placement design of high-speed logic integrated circuit devices and the like, most signal paths except DC wiring such as power supply paths are the basis of wiring channels. It is composed of a so-called normal width wiring having a wiring width of ½ of the pitch, and a normal wiring is used for a clock signal line which requires particularly good transmission characteristics and a block-to-block signal line which is routed over a relatively long distance. A wide wiring having a wiring width that is a multiple of the wiring width is assigned.
That is, in the conventional automatic placement and routing design system, although different wiring types are used, all sections of the signal path including the clock signal line and the inter-block signal line have the same wiring width. The wiring width is not intentionally changed midway. This has not been a problem in conventional high-speed logic integrated circuit devices, etc., which are not miniaturized or scaled up so much, but in recent years when the miniaturization or scale-up is remarkable, it is not always an optimum solution, and high-speed logic integrated circuits It has been clarified by the inventors of the present application that there are restrictions on the speedup of the device and the reduction of the chip size.

【0004】この発明の目的は、微細化・大規模化の著
しい高速論理集積回路装置等に適した配線設計方法を提
供することにある。この発明の他の目的は、高速論理集
積回路装置等の高速化を図り、そのチップサイズを縮小
することにある。
An object of the present invention is to provide a wiring design method suitable for a high-speed logic integrated circuit device or the like which is remarkably miniaturized and has a large scale. Another object of the present invention is to increase the speed of a high-speed logic integrated circuit device or the like and reduce the chip size thereof.

【0005】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、ゲートアレイ等の高速論理集
積回路装置等に含まれる信号経路のうち特に比較的長距
離にわたって引き回されるブロック間信号線等を、その
ソースゲート側に設けられ配線チャネルの基本ピッチの
所定数倍を配線幅とする幅広配線と、そのシンクゲート
側に設けられ基本ピッチを配線幅とする通常幅配線とを
その延長方向に所定比率で組み合わせて構成する。
The outline of the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, among the signal paths included in a high-speed logic integrated circuit device such as a gate array, the inter-block signal lines, which are routed over a relatively long distance, are provided on the source gate side thereof and have a predetermined basic pitch of the wiring channels. A wide wiring having a wiring width of several times and a normal width wiring provided on the sink gate side and having a basic pitch as the wiring width are combined at a predetermined ratio in the extension direction.

【0007】[0007]

【作用】上記した手段によれば、その全区間が幅広配線
からなる場合に比較して、ブロック間信号線等の伝達遅
延時間を同等とし又は短縮しつつ、その平均的な所要配
線チャネル数を削減することができる。この結果、微細
化・大規模化の著しい高速論理集積回路装置等に適した
配線設計方法を実現し、高速論理集積回路装置等の高速
化ならびにチップサイズの縮小を図ることができる。
According to the above means, the average required number of wiring channels can be reduced while making the transmission delay time of the signal lines between blocks equal or shorter than the case where the entire section is composed of wide wiring. Can be reduced. As a result, it is possible to realize a wiring design method suitable for a high-speed logic integrated circuit device or the like which is extremely miniaturized and large-scaled, and it is possible to increase the speed of the high-speed logic integrated circuit device and reduce the chip size.

【0008】[0008]

【実施例】図1には、この発明が適用された高速論理集
積回路装置(半導体装置)に含まれる信号経路の一実施
例の構成図が示されている。また、図2には、図1のソ
ースゲートG1及びシンクゲートG2間の各種接続形態
を説明するための一実施例の接続図が示され、図3に
は、各種接続形態のレイアウトイメージを説明するため
の一実施例の概念図が示されている。さらに、図4に
は、図2の各種接続形態の一実施例の等価回路図が示さ
れ、図5には、各種接続形態の配線長と伝達遅延時間と
の間の関係を説明するための一実施例の特性図が示され
ている。これらの図をもとに、この実施例の高速論理集
積回路装置の基本構成と接続形態ならびにその特徴につ
いて説明する。なお、図1の各回路素子は、高速論理集
積回路装置の図示されない他の回路素子とともに、公知
のバイポーラ集積回路の製造技術によって単結晶シリコ
ンのような1個の半導体基板上に形成される。また、図
5の特性図は、本願発明者等が比較的大きな駆動能力の
ゲートを対象にコンピュータによるシミュレーションを
実施した結果として得られたものである。
1 is a block diagram showing an embodiment of a signal path included in a high speed logic integrated circuit device (semiconductor device) to which the present invention is applied. 2 shows a connection diagram of an embodiment for explaining various connection forms between the source gate G1 and the sink gate G2 of FIG. 1, and FIG. 3 describes layout images of the various connection forms. A conceptual diagram of an embodiment for doing so is shown. Further, FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of one embodiment of the various connection forms of FIG. 2, and FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the wiring length and the transmission delay time of the various connection forms. A characteristic diagram of one embodiment is shown. Based on these figures, the basic configuration and connection form of the high-speed logic integrated circuit device of this embodiment and its features will be described. Each circuit element shown in FIG. 1 is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known bipolar integrated circuit manufacturing technique together with other circuit elements (not shown) of the high speed logic integrated circuit device. Further, the characteristic diagram of FIG. 5 is obtained as a result of the computer simulation performed by the inventors of the present application for a gate having a relatively large driving capability.

【0009】図1において、この実施例の高速論理集積
回路装置は、その入力ノードに図示されない前段回路の
出力信号つまり入力信号Siを受けるソースゲートG1
と、その配線幅及び配線長がそれぞれW及びLとされソ
ースゲートG1の出力信号を伝達する信号経路つまり配
線WLと、この配線WLを介して伝達されるソースゲー
トG1の出力信号をもとに所定の出力信号Soを形成し
て高速論理集積回路装置の図示されない後段回路に伝達
するシンクゲートG2とを含む。
In FIG. 1, the high-speed logic integrated circuit device of this embodiment has a source gate G1 which receives at its input node the output signal of the preceding stage circuit (not shown), that is, the input signal Si.
Based on the signal path, that is, the wiring WL that transmits the output signal of the source gate G1 and the wiring width and the wiring length of which are W and L, respectively, and the output signal of the source gate G1 transmitted through this wiring WL. And a sync gate G2 for forming a predetermined output signal So and transmitting it to a not-shown subsequent circuit of the high speed logic integrated circuit device.

【0010】ここで、ソースゲートG1は、特に制限さ
れないが、差動トランジスタT1及びT2を中心とする
カレントスイッチ回路と、トランジスタT3及び抵抗R
3からなるエミッタフォロア回路とを含む。このうち、
トランジスタT1及びT2のコレクタは、対応する抵抗
R1又はR2を介して接地電位GNDに結合され、その
共通結合されたエミッタは、所定の定電流源S1を介し
て電源電圧VEEに結合される。また、トランジスタT
1のベースは、ソースゲートG1の入力ノードに結合さ
れて入力信号Siが供給され、トランジスタT2のベー
スには、所定の基準電圧VBBが供給される。さらに、
トランジスタT2のコレクタは、エミッタフォロア回路
を構成するトランジスタT3のベースに結合され、トラ
ンジスタT3のエミッタは、ソースゲートG1の出力ノ
ードに結合される。
Here, the source gate G1 is not particularly limited, but a current switch circuit centered on the differential transistors T1 and T2, a transistor T3 and a resistor R.
And an emitter follower circuit composed of three. this house,
The collectors of transistors T1 and T2 are coupled to ground potential GND via corresponding resistors R1 or R2, and their commonly coupled emitters are coupled to power supply voltage VEE via a predetermined constant current source S1. Also, the transistor T
The base of 1 is coupled to the input node of the source gate G1 to be supplied with the input signal Si, and the base of the transistor T2 is supplied with a predetermined reference voltage VBB. further,
The collector of the transistor T2 is coupled to the base of the transistor T3 forming the emitter follower circuit, and the emitter of the transistor T3 is coupled to the output node of the source gate G1.

【0011】これにより、ソースゲートG1の出力信号
は、入力信号Siが基準電圧VBBより高いハイレベル
とされるとき、接地電位GNDよりエミッタフォロア回
路を構成するトランジスタT3のベースエミッタ電圧分
だけ低いハイレベルとされ、入力信号Siが基準電圧V
BBより低いロウレベルとされるとき、定電流源S1の
電流値と抵抗R2の抵抗値とによって決まるロウレベル
よりさらにトランジスタT3のベースエミッタ電圧分だ
け低い所定のロウレベルとされる。なお、シンクゲート
G2は、ソースゲートG1と同一構成とされ、ソースゲ
ートG1の出力信号に従って出力信号Soを選択的に所
定のハイレベルとする。
As a result, the output signal of the source gate G1 has a high level lower than the ground potential GND by the base-emitter voltage of the transistor T3 constituting the emitter follower circuit when the input signal Si is at a high level higher than the reference voltage VBB. And the input signal Si is set to the reference voltage V
When the low level is lower than BB, the predetermined low level is lower than the low level determined by the current value of the constant current source S1 and the resistance value of the resistor R2 by the base-emitter voltage of the transistor T3. The sink gate G2 has the same configuration as the source gate G1 and selectively sets the output signal So to a predetermined high level according to the output signal of the source gate G1.

【0012】次に、ソースゲートG1及びシンクゲート
G2間に設けられる配線WLは、図2に示される例えば
5種の接続形態を採りうる。すなわち、その第1は、図
2(a)として示されるように、配線チャネルの基本ピ
ッチpを配線幅Wとするいわゆる通常幅配線による接続
形態であり、その第2は、図2(b)として示されるよ
うに、基本ピッチpの例えば3倍つまり3pを配線幅W
とする幅広配線による接続形態である。この実施例にお
いて、ソースゲートG1及びシンクゲートG2間の配線
長Lは、配線長の単位として想定した基本配線長gの4
倍つまり4gとされ、図2(a)及び(b)の接続形態
では、配線長4gの全区間において同一配線幅とされ
る。また、この実施例の高速論理集積回路装置を設計対
象とする自動配置配線設計システムでは、図3に示され
るように、基本ピッチpで配線チャネルが想定され、こ
れらの配線チャネルに沿って配線の配置が行われる。
Next, the wiring WL provided between the source gate G1 and the sink gate G2 can take, for example, five types of connection forms shown in FIG. That is, as shown in FIG. 2 (a), the first is a connection mode by a so-called normal width wiring in which the basic pitch p of the wiring channels is the wiring width W, and the second is a connection form. As shown by, for example, 3 times the basic pitch p, that is, 3p is set to the wiring width W.
It is a connection form using wide wiring. In this embodiment, the wiring length L between the source gate G1 and the sink gate G2 is 4 which is the basic wiring length g assumed as a unit of the wiring length.
In other words, in the connection form of FIGS. 2A and 2B, the wiring width is the same in all sections having a wiring length of 4 g. Further, in the automatic placement / wiring design system for which the high-speed logic integrated circuit device of this embodiment is designed, wiring channels are assumed at the basic pitch p as shown in FIG. 3, and wiring is performed along these wiring channels. The placement is done.

【0013】したがって、図2(a)の通常幅配線は、
図3(a)として示されるように、基本ピッチpからな
る配線チャネルの一つを専有して配置され、その両端は
所定の接続配線を介してソースゲートG1の出力ノード
G1out又はシンクゲートG2の入力ノードG2in
にそれぞれ結合される。また、図2(b)の幅広配線
は、図3(b)として示されるように、三つの配線チャ
ネルつまりは配線間スペースを含めて通常幅配線の2本
分を専有して配置され、その両端は同様に所定の接続用
配線を介してソースゲートG1の出力ノードG1out
又はシンクゲートG2の入力ノードG2inにそれぞれ
結合される。この結果、図2(a)の接続形態を等価回
路で表すと、図4(a)として示されるように、その全
区間が通常幅配線の単位抵抗値Rn及び単位容量値Cn
からなる直並列回路となり、図2(b)の接続形態は、
図4(b)として示されるように、その全区間が幅広配
線の単位抵抗値Rb及び単位容量値Cbからなる直並列
回路となる。
Therefore, the normal width wiring shown in FIG.
As shown in FIG. 3A, one of the wiring channels having the basic pitch p is exclusively arranged, and both ends thereof are connected to the output node G1out of the source gate G1 or the sink gate G2 via predetermined connection wirings. Input node G2in
Respectively combined with. As shown in FIG. 3B, the wide wiring shown in FIG. 2B is arranged so as to occupy three wiring channels, that is, two wirings having a normal width including a space between the wirings. Both ends are similarly connected to the output node G1out of the source gate G1 via a predetermined connection wiring.
Alternatively, they are respectively coupled to the input node G2in of the sink gate G2. As a result, when the connection form of FIG. 2A is represented by an equivalent circuit, as shown in FIG. 4A, the entire section has the unit resistance value Rn and the unit capacitance value Cn of the normal width wiring.
2B is a serial-parallel circuit composed of
As shown in FIG. 4B, the entire section is a serial / parallel circuit including the unit resistance value Rb and the unit capacitance value Cb of the wide wiring.

【0014】一方、接続形態の第3は、図2(c)とし
て示されるように、その延長方向のソースゲートG1に
近い四分の一の配線長L1つまりgが基本ピッチの3倍
つまり3pを配線幅W1とする幅広配線(第1の配線)
からなり、シンクゲートG2に近い残り四分の三の配線
長L2つまり3gが基本ピッチpを配線幅W2とする通
常幅配線(第2の配線)からなる言わば1:3の組合せ
配線による接続形態である。また、その第4は、図2
(d)として示されるように、そのソースゲートG1に
近い二分の一の配線長L1つまり2gが3pを配線幅W
1とする幅広配線からなり、シンクゲートG2に近い二
分の一の配線長L2つまり2gがpを配線幅W2とする
通常幅配線からなる1:1の組合せ配線による接続形態
である。さらに、その第5は、図2(e)として示され
るように、そのソースゲートG1に近い四分の三の配線
長L1つまり3gが3pを配線幅W1とする幅広配線か
らなり、シンクゲートG2に近い四分の一の配線長L2
つまりgがpを配線幅W2とする通常幅配線からなる
3:1の組合せ配線による接続形態である。
On the other hand, in the third connection form, as shown in FIG. 2C, the wiring length L1 of one quarter, that is, g close to the source gate G1 in the extension direction is three times the basic pitch, that is, 3p. Wide wiring with the wiring width W1 (first wiring)
And the wiring length L2 of the remaining three quarters close to the sink gate G2, that is, 3g is a normal width wiring (second wiring) having the basic pitch p as the wiring width W2, so to speak, a connection form by a 1: 3 combination wiring Is. The fourth is shown in FIG.
As shown in (d), the half of the wiring length L1 close to the source gate G1, that is, 2g is 3p, and the wiring width W is 3p.
This is a connection form of 1: 1 combination wiring, which is a wide wiring having a width of 1 and a wiring width L2 that is a half of the wiring close to the sink gate G2, that is, 2g is a normal width wiring having a wiring width W2. Further, as shown in FIG. 2 (e), the fifth is a three-quarter wiring length L1 close to the source gate G1, that is, a wide wiring having a wiring width W1 of 3g at 3g, and a sink gate G2. Wiring length L2 close to 1/4
In other words, g is a connection form of 3: 1 combination wiring, which is a normal width wiring having a wiring width W2 of p.

【0015】このうち、図2(c)の組合せ配線は、図
3(c)として示されるように、そのソースゲートG1
の出力ノードG1outに近い四分の一が三つの配線チ
ャネルを専有して配置され、シンクゲートG2の入力ノ
ードG2inに近い残り四分の三が一つの配線チャネル
を専有して配置される。また、図2(d)の組合せ配線
は、図3(d)として示されるように、そのソースゲー
トG1の出力ノードG1outに近い二分の一が三つの
配線チャネルを専有して配置され、シンクゲートG2の
入力ノードG2inに近い残り二分の一が一つの配線チ
ャネルを専有して配置される。さらに、図2(e)の組
合せ配線は、図3(e)として示されるように、そのソ
ースゲートG1の出力ノードG1outに近い四分の三
が三つの配線チャネルを専有して配置され、シンクゲー
トG2の入力ノードG2inに近い残り四分の一が一つ
の配線チャネルを専有して配置される。
Among them, the combination wiring of FIG. 2C has its source gate G1 as shown in FIG. 3C.
Of the output node G1out is occupied by three wiring channels, and the other three quarters of the sink gate G2 near the input node G2in are occupied by one wiring channel. In the combination wiring of FIG. 2D, as shown in FIG. 3D, one half of the source gate G1 close to the output node G1out is arranged exclusively for three wiring channels, and the sink gate is formed. The other half, which is close to the input node G2in of G2, is arranged so as to occupy one wiring channel. Further, in the combination wiring of FIG. 2 (e), as shown in FIG. 3 (e), three-quarters of the source gate G1 near the output node G1out are arranged so as to occupy three wiring channels and sink. The remaining quarter near the input node G2in of the gate G2 is arranged exclusively for one wiring channel.

【0016】これらのことから、図2(c)の組合せ配
線を等価回路で表すと、図4(c)として示されるよう
に、その四分の一の区間が幅広配線の単位抵抗値Rb及
び単位容量値Cbからなる直並列回路となり、残り四分
の三の区間が通常幅配線の単位抵抗値Rn及び単位容量
値Cnからなる直並列回路となる。また、図2(d)の
組合せ配線は、図4(d)として示されるように、その
二分の一の区間が幅広配線の単位抵抗値Rb及び単位容
量値Cbからなる直並列回路となり、残り二分の一の区
間が通常幅配線の単位抵抗値Rn及び単位容量値Cnか
らなる直並列回路となる。さらに、図2(e)の組合せ
配線は、図4(e)として示されるように、その四分の
三の区間が幅広配線の単位抵抗値Rb及び単位容量値C
bからなる直並列回路となり、残り四分の一の区間が通
常幅配線の単位抵抗値Rn及び単位容量値Cnからなる
直並列回路となる。
From the above, when the combination wiring of FIG. 2C is represented by an equivalent circuit, as shown in FIG. 4C, a quarter of the section is the unit resistance value Rb of the wide wiring and The serial-parallel circuit has the unit capacitance value Cb, and the remaining three-quarters section is the serial-parallel circuit having the unit resistance value Rn and the unit capacitance value Cn of the normal width wiring. As shown in FIG. 4D, the combination wiring of FIG. 2D is a serial-parallel circuit in which one half of the section is composed of the unit resistance value Rb and the unit capacitance value Cb of the wide wiring, and the rest. A half section is a serial / parallel circuit having a unit resistance value Rn and a unit capacitance value Cn of the normal width wiring. Further, in the combination wiring of FIG. 2E, as shown in FIG. 4E, three-quarters of the section has a unit resistance value Rb and a unit capacitance value C of the wide wiring.
The serial-parallel circuit is composed of b, and the remaining quarter is a serial-parallel circuit composed of the unit resistance value Rn and the unit capacitance value Cn of the normal width wiring.

【0017】周知のように、ソースゲートG1の入力ノ
ードを起点としシンクゲートG2の入力ノードを終点と
する信号経路の伝達遅延時間は、ソースゲートG1の入
力ノードから出力ノードまでの遅延時間つまり回路負荷
遅延と、ソースゲートG1の出力ノードからシンクゲー
トG2の入力ノードまでの遅延時間つまり配線抵抗遅延
との和として得られる。また、回路負荷遅延の値は、ソ
ースゲートG1の負荷駆動能力とその出力ノードに結合
される負荷容量つまり配線WLの配線容量及びシンクゲ
ートG2の入力容量の和とにより決定され、配線抵抗遅
延の値は、主に配線WLの配線抵抗及び配線容量の積に
より決定される。さらに、配線WLの厚さ方向の構造が
一定であるとすれば、配線幅Wに対して単位抵抗値Rn
は反比例また単位容量値Cnは正比例し、配線抵抗遅延
は、配線長の2乗に比例する。しかし、各配線には、そ
の配線幅Wに関係なくほぼ同じ値のフリンジ容量が結合
されるため、配線幅Wの縮小に対する配線容量の減少の
度合は次第に緩やかなものとなる。このため、配線幅W
の縮小は、その一方で配線容量から決まる回路負荷遅延
の値を徐々に小さくはするが、その他方で配線抵抗遅延
の値を急速に大きくさせ、見掛け上配線抵抗の影響を支
配的に受ける形となる。
As is well known, the transmission delay time of the signal path starting from the input node of the source gate G1 and ending at the input node of the sink gate G2 is the delay time from the input node of the source gate G1 to the output node, that is, the circuit. It is obtained as the sum of the load delay and the delay time from the output node of the source gate G1 to the input node of the sink gate G2, that is, the wiring resistance delay. The value of the circuit load delay is determined by the load driving capability of the source gate G1 and the load capacitance coupled to its output node, that is, the sum of the wiring capacitance of the wiring WL and the input capacitance of the sink gate G2, and the value of the wiring resistance delay The value is mainly determined by the product of the wiring resistance and the wiring capacitance of the wiring WL. Further, assuming that the structure of the wiring WL in the thickness direction is constant, the unit resistance value Rn with respect to the wiring width W is
Is inversely proportional, the unit capacitance value Cn is directly proportional, and the wiring resistance delay is proportional to the square of the wiring length. However, since the fringe capacitance having substantially the same value is coupled to each wiring regardless of the wiring width W, the degree of reduction of the wiring capacitance with respect to the reduction of the wiring width W becomes gradually gradual. Therefore, the wiring width W
On the other hand, while reducing the value of the circuit load delay, which is determined by the wiring capacitance, gradually increases the value of the wiring resistance delay on the other side, apparently it is predominantly affected by the wiring resistance. Becomes

【0018】ここで、本願発明者等は、比較的駆動能力
の大きなゲートについて図2の各種接続形態の遅延時間
特性を求めるシミュレーションを行い、図5の結果を得
た。すなわち、その全区間が通常幅配線からなる図2
(a)の接続形態では、前記理由から、配線長のほぼ2
乗に比例して伝達遅延時間が大きくなり、その値は、図
5に点線で示されるように、配線抵抗による影響を支配
的に受けて他の接続形態よりも全体的に大きくなる。ま
た、その全区間が幅広配線からなる図2(b)の接続形
態では、図5に太い実線で示されるように、図2(a)
の接続形態に比較して全体的に伝達遅延時間が小さくな
り、配線長が長くなるに従ってその差は大きくなる。一
方、その幅広配線からなる比率が比較的小さい図2
(c)及び(d)の接続形態では、図5に細い実線で示
されるように、その伝達遅延時間が図2(a)の接続形
態に比べて全体的に小さく、図2(b)の接続形態に比
べると大きくなるが、特に幅広配線と通常幅配線の比率
が3:1とされる図2(e)の接続形態では、図2
(b)に比べても同等となり又は小さくなる。
Here, the inventors of the present application performed a simulation for obtaining delay time characteristics of various connection configurations of FIG. 2 for a gate having a relatively large driving ability, and obtained the results of FIG. That is, the entire section is composed of normal width wiring.
In the connection form of (a), the wiring length is almost 2 for the above reason.
The transmission delay time increases in proportion to the power of the power, and its value is generally larger than that of other connection forms due to the influence of the wiring resistance, as shown by the dotted line in FIG. Further, in the connection form of FIG. 2B in which the entire section is composed of wide wiring, as shown by a thick solid line in FIG.
The transmission delay time becomes smaller as a whole as compared with the connection form of No. 1, and the difference becomes larger as the wiring length becomes longer. On the other hand, the ratio of the wide wiring is relatively small in FIG.
In the connection configurations of (c) and (d), as shown by the thin solid line in FIG. 5, the transmission delay time is generally smaller than that in the connection configuration of FIG. Although it is larger than that of the connection form, particularly in the connection form of FIG. 2E in which the ratio of the wide wiring and the normal width wiring is 3: 1,
It is equal to or smaller than that of (b).

【0019】ところで、図2(e)の接続形態は、前述
のように、そのソースゲートG1の出力ノードに近い四
分の三が二つの配線チャネルを専有して配置され、シン
クゲートG2の入力ノードに近い残り四分の一が一つの
配線チャネルを専有して配置される。言い換えるなら
ば、図2(e)の接続形態は、そのシンクゲートG2の
入力ノードに近い四分の一の区間が一つの配線チャネル
を専有するだけで配置することができ、これによって伝
達遅延時間を縮小しつつ、その平均的な所要配線チャネ
ル数を削減することができる。この結果、微細化・大規
模化の著しい高速論理集積回路装置に適した配線設計方
法を実現し、高速論理集積回路装置の高速化ならびにチ
ップサイズの縮小を図ることができるものとなる。
By the way, in the connection form of FIG. 2 (e), as described above, three-quarters close to the output node of the source gate G1 are arranged so as to occupy two wiring channels, and the input of the sink gate G2 is set. The remaining one-quarter of the nodes are arranged to occupy one wiring channel. In other words, the connection form of FIG. 2 (e) can be arranged such that the quarter section near the input node of the sink gate G2 occupies only one wiring channel, which results in the transmission delay time. It is possible to reduce the average number of required wiring channels while reducing the number. As a result, it is possible to realize a wiring design method suitable for a high-speed logic integrated circuit device which is remarkably miniaturized and has a large scale, and it is possible to increase the speed of the high-speed logic integrated circuit device and reduce the chip size.

【0020】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)ゲートアレイ等の高速論理集積回路装置等に含ま
れる信号経路のうち特に比較的長距離にわたって引き回
されるブロック間信号線等を、そのソースゲート側に設
けられ配線チャネルの基本ピッチの所定数倍を配線幅と
する幅広配線と、そのシンクゲート側に設けられ基本ピ
ッチを配線幅とする通常幅配線とをその延長方向に所定
比率で組み合わせて構成することで、その全体が幅広配
線からなる場合に比較してブロック間信号線等の伝達遅
延時間を同等とし又は短縮しつつ、その平均的な所要配
線チャネル数を削減できるという効果が得られる。 (2)上記(1)項により、微細化・大規模化の著しい
高速論理集積回路装置等に適した配線設計方法を実現で
きるという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項により、高速論理集積
回路装置等の高速化ならびにチップサイズの縮小を図る
ことができるという効果が得られる。
The operational effects obtained from the above embodiments are as follows. That is, (1) the inter-block signal line or the like that is routed over a relatively long distance among the signal paths included in a high-speed logic integrated circuit device such as a gate array is provided on the source gate side of the wiring channel A wide wiring having a wiring width that is a predetermined number of times the pitch and a normal width wiring that has the basic pitch as the wiring width and is provided on the sink gate side are combined at a predetermined ratio in the extension direction, so that the entire As compared with the case of using wide wiring, it is possible to obtain the effect that the average number of required wiring channels can be reduced while making the transmission delay time of the inter-block signal line or the like equal or shorter. (2) According to the above item (1), it is possible to obtain an effect that a wiring design method suitable for a high-speed logic integrated circuit device or the like that is extremely miniaturized and has a large scale can be realized. (3) According to the above items (1) and (2), it is possible to obtain an effect that the high speed logic integrated circuit device and the like can be speeded up and the chip size can be reduced.

【0021】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、ソースゲートG1及びシンクゲート
G2は、複数の入力ノードを持つことができるし、その
具体的回路構成や電源電圧の極性ならびにトランジスタ
の導電型等は、種々の実施形態を採りうる。図2におい
て、各組合せ配線における幅広配線及び通常幅配線の配
線幅ならびにその比率は、任意に設定できる。また、組
み合わせ配線を構成する配線種の数は、特に幅広配線及
び通常幅配線の2種に限定されない。図3において、幅
広配線の配線幅は実質的に広ければよく、例えばその中
間に配線間スペースを挟むものであってもよい。また、
この実施例では、ソースゲートG1の出力ノードG1o
utならびにシンクゲートG2の入力ノードG2inに
対する接続配線がともに下方に引き出されているが、そ
の方向は特にこの発明に制約を与えるものではない。さ
らに、配線チャネルの基本ピッチpは、隣接する配線層
間の配線間スペースを交互に設け得るよう同一のピッチ
を採っているが、例えば単一層であるためその必要がな
い場合にはこの限りではない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in FIG. 1, the source gate G1 and the sink gate G2 can have a plurality of input nodes, and the specific circuit configuration, the polarity of the power supply voltage, the conductivity type of the transistor, and the like are various embodiments. sell. In FIG. 2, the wiring width and the ratio of the wide wiring and the normal width wiring in each combination wiring can be set arbitrarily. Further, the number of wiring types forming the combination wiring is not particularly limited to two types of wide wiring and normal width wiring. In FIG. 3, the wiring width of the wide wiring has only to be substantially wide, and for example, a space between the wirings may be sandwiched between them. Also,
In this embodiment, the output node G1o of the source gate G1
The connection wirings for both ut and the input node G2in of the sink gate G2 are drawn out downward, but the direction thereof does not particularly limit the present invention. Further, the basic pitch p of the wiring channels is set to the same pitch so that the inter-wiring spaces between the adjacent wiring layers can be alternately provided, but this is not the case unless it is necessary because it is a single layer. .

【0022】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるバイ
ポーラトランジスタを基本素子とする高速論理集積回路
装置ならびにそのブロック間信号線に適用した場合につ
いて説明したが、それに限定されるものではなく、例え
ば、比較的長距離にわたって配置される各種信号線やM
OSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジス
タ)等を基本素子とする各種の論理集積回路装置ならび
にこれを含むコンピュータ等にも適用できる。この発明
は、少なくとも比較的長距離にわたって引き回される配
線を含む半導体装置ならびにこのような半導体装置を含
むシステムに広く適用できる。
In the above description, the invention mainly made by the present inventor is applied to a high-speed logic integrated circuit device having a bipolar transistor as a basic element and its inter-block signal line, which is the field of application of the invention. However, the present invention is not limited to this, and for example, various signal lines and M arranged over a relatively long distance can be used.
The present invention can also be applied to various logic integrated circuit devices including OSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistors) as basic elements and computers including the same. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to at least a semiconductor device including a wiring routed over a relatively long distance and a system including such a semiconductor device.

【0023】[0023]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、ゲートアレイ等の高速論理
集積回路装置等に含まれる信号経路のうち特に比較的長
距離にわたって引き回されるブロック間信号線等を、そ
のソースゲート側に設けられ配線チャネルの基本ピッチ
の所定数倍を配線幅とする幅広配線と、そのシンクゲー
ト側に設けられ基本ピッチを配線幅とする通常幅配線と
をその延長方向に所定比率で組み合わせて構成すること
で、その全体が幅広配線からなる場合に比較して、ブロ
ック間信号線等の伝達遅延時間を同等とし又は短縮しつ
つ、その平均的な所要配線チャネル数を削減することが
できる。この結果、微細化・大規模化の著しい高速論理
集積回路装置等に適した配線設計方法を実現でき、これ
によって高速論理集積回路装置等の高速化ならびにチッ
プサイズの縮小を図ることができる。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, among the signal paths included in a high-speed logic integrated circuit device such as a gate array, the inter-block signal lines, which are routed over a relatively long distance, are provided on the source gate side thereof and have a predetermined basic pitch of the wiring channels. A wide wiring with a wiring width of several times and a normal width wiring with the basic pitch as the wiring width provided on the sink gate side are combined at a predetermined ratio in the extension direction, so that the entire wiring becomes wider. In comparison with the above case, the average number of required wiring channels can be reduced while equalizing or shortening the transmission delay time of the signal lines between blocks and the like. As a result, it is possible to realize a wiring designing method suitable for a high-speed logic integrated circuit device or the like that is extremely miniaturized and large-scaled, and thereby it is possible to speed up the high-speed logic integrated circuit device and reduce the chip size.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明が適用された高速論理集積回路装置に
含まれる信号経路の一実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a signal path included in a high speed logic integrated circuit device to which the present invention is applied.

【図2】図1のソースゲート及びシンクゲート間の各種
接続形態を説明するための一実施例を示す接続図であ
る。
FIG. 2 is a connection diagram showing an embodiment for explaining various connection forms between the source gate and the sink gate of FIG.

【図3】図2の各種接続形態のレイアウトイメージを説
明するための一実施例を示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example for explaining layout images of various connection forms of FIG.

【図4】図2の各種接続形態の一実施例を示す等価回路
図である。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing an example of various connection forms of FIG.

【図5】図2の各種接続形態の配線長と伝達遅延時間と
の間の関係を説明するための一実施例を示す特性図であ
る。
5 is a characteristic diagram showing an example for explaining a relationship between a wiring length and a transmission delay time in various connection forms of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Si・・・入力信号、So・・・・出力信号、G1・・
・ソースゲート、G2・・・シンクゲート、T1〜T3
・・・バイポーラトランジスタ、S1・・・定電流源、
R1〜R3・・・抵抗、WL・・・配線。p・・・チャ
ネル基本ピッチ、g・・・基本配線長。G1out・・
・ソースゲートG1の出力ノード、G2in・・・シン
クゲートG2の入力ノード。Rn・・・通常幅配線の単
位抵抗値、Rb・・・幅広配線の単位抵抗値、Cn・・
・通常幅配線の単位容量値、Cb・・・幅広配線の単位
容量値。
Si ... Input signal, So ... Output signal, G1 ...
・ Source gate, G2 ... Sink gate, T1 to T3
... Bipolar transistor, S1 ... Constant current source,
R1 to R3 ... Resistance, WL ... Wiring. p: channel basic pitch, g: basic wiring length. G1out ...
An output node of the source gate G1, G2in ... An input node of the sink gate G2. Rn ... Unit resistance value of normal width wiring, Rb ... Unit resistance value of wide wiring, Cn ...
-Unit capacitance value of normal width wiring, Cb ... Unit capacitance value of wide wiring.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 実質的な配線幅の異なる配線がその延長
方向に所定の比率で組み合わされてなる信号経路を具備
することを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising a signal path formed by combining wirings having substantially different wiring widths in a predetermined ratio in the extension direction thereof.
【請求項2】 上記信号経路は、ソースゲート側に設け
られる比較的広い配線幅の第1の配線と、シンクゲート
側に設けられる比較的狭い配線幅の第2の配線とからな
るものであることを特徴とする請求項1の半導体装置。
2. The signal path includes a first wiring having a relatively wide wiring width provided on the source gate side and a second wiring having a relatively narrow wiring width provided on the sink gate side. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 上記第1の配線は、配線用チャネルの基
本ピッチの所定数倍をその配線幅とするものであり、上
記第2の配線は、上記基本ピッチをその配線幅とするも
のであることを特徴とする請求項2の半導体装置。
3. The first wiring has a wiring width which is a predetermined multiple of a basic pitch of wiring channels, and the second wiring has the basic pitch as its wiring width. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor device is present.
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