JP4191986B2 - Method and apparatus for designing semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置(LSI)の設計方法及び設計装置に係り、詳しくは、LSIに最適な電源配線を設計するための設計方法ならびにその設計装置に関するものである。
【0002】
一般に、LSIの設計ではレイアウト設計が完了した段階で、その動作を保証する最低動作電圧の検証やタイミング検証等の各種検証を行う電源網解析が行われ、この電源網解析を終えてNGとなるLSIは再設計が行われる。こうした再設計はコストの上昇につながることから、設計の初期段階で最適な電源設計を行う必要がある。
【0003】
【従来の技術】
LSI設計では、電源配線に基づくIRドロップ値を許容値以下に抑える必要がある。一般に、LSIにて許容される最大IRドロップ値は、LSIの動作やタイミングを保証する最小電圧によって決定され、次式で表される。
【0004】
(最大IRドロップ)=(VDD電源電圧)−(最小電圧)
ここで、VDD電源電圧は、LSIに対してチップ内部(コア部)に供給される電源電圧であり、VDD電源電圧及び最小電圧は、LSI仕様上決定される値である。
【0005】
電源設計では、この最大IRドロップ値よりも、VDD電源側とVSS電源側とで生じるIRドロップ値の合計値が小さくなるように電源配線量を設定する必要がある。すなわち、LSI全体でのIRドロップ値IRdropは、VDD電源側で生じるIRドロップ値VDD-IRdropとVSS電源側で生じるIRドロップ値VSS-IRdropとによって、
(IRdrop)=(VDD-IRdrop)+(VSS-IRdrop)
で表され、このIRドロップ値IRdropが前述した最大IRドロップ値を超えないようにする必要がある。
【0006】
IRドロップ値IRdropが前記最大IRドロップ値を超えてしまう場合は、IRドロップ違反となり、LSIの誤動作の原因となる。このため、電源設計では、レイアウト設計が完了した段階で、電源網解析を実施してIRドロップ違反がないかどうかを確認し、違反個所がある場合には再度電源設計を行ってIRドロップ値IRdropが最大IRドロップ値を超えないようにしている。
【0007】
以下、従来のLSI設計手法を図8のフローチャートに従って説明する。
先ず、設計対象とするLSIの仕様に従って最大IRドロップ値を決定し(ステップ51)、次いで、電源本数(電源I/Oの数)ならびに配線層数を決定する(ステップ52a,52b)。尚、電源I/Oの抵抗値が配線層数に依存する場合においては、配線層数の決定は電源本数の決定と同時に行うのが一般的である。
【0008】
次に、LSIのチップサイズを決定し(ステップ53)、セルの配置領域等を設定するフロアプランを行った後(ステップ54)、コア部領域内における電源物量(単位面積当りの電源配線量)を決定する(ステップ55)。
【0009】
次に、決定した電源物量に基づきLSIの電源設計を行い(ステップ56)、セルの配置を行った後(ステップ57)、配置した各セル間の配線を行う(ステップ58)。ここで、各セル間の配線を行うことができない(NG)場合には、電源本数や配線層数、或いはチップサイズの変更等を行ってコア部領域内の電源物量を変更し、セルの配置/配線を再度やり直す。
【0010】
セルの配置/配線が完了すると、そのレイアウトに対して電源網解析が行われる(ステップ59)。この電源網解析では、タイミング検証やクロストーク検証等の各種検証とともに、IRドロップ値が前記最大IRドロップ値を超えていないかどうかが検証される(この検証手法として、例えば特許文献1参照)。
【0011】
ここで、IRドロップ違反がある場合には、前記と同様、コア部領域内の電源物量を変更(例えば配線幅を太くする等)して再度レイアウトを行い、その変更後のレイアウトに対して再度電源網解析を行うことにより、IRドロップ違反がないか否かを確認する。従来では、このような一連の処理を、目標とするIRドロップ値が達成されるまで繰り返すといった手法がとられていた。
【0012】
【特許文献1】
特開平10−321729号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の設計手法では、チップサイズや電源物量が経験則によって決定されるため、電源配線量(電源パターン)が過剰に設定されることや逆に不足するといったことが頻繁に生じていた。
【0014】
電源パターンが過剰に設定される原因としては、チップサイズが大きく見積もられていることなどが考えられるが、このような電源パターンの過剰な設定は、電源配線が冗長になり、最適な電源配線とすることができない。一方、電源パターンが不足する原因としては、電源物量の見積もり値が小さいことなどが考えられるが、このことは上述したIRドロップ違反を起こす原因となる。
【0015】
従来では、このようにチップサイズや電源物量が適切に見積もられないままで電源設計が行われるため、電源配線の最適化を行うことが困難であり、レイアウト設計後に電源網解析を実施した結果、電源パターンの過剰設定や不足が生じる可能性が高くなるという問題があった。その結果、LSIの再設計の回数が多くなり、設計時間の増長、延いては設計コストの上昇を招くという問題を有していた。
【0016】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は電源配線の最適化を容易に図ることのできる半導体集積回路装置の設計方法及び設計装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1,10に記載の発明によれば、単位面積当りの電源配線量が見積もられた電源物量に基づいて電源設計を行う設計装置による半導体集積回路装置の設計方法において、前記設計装置の実行するステップは、前記設計装置の備える中央処理装置が、それぞれ電気的に等価な特性を持つ複数の単位回路によってコア部を分割し、コア部領域内のIRドロップ値に対応する単位回路当りの抵抗値を算出するステップと、前記単位回路当りに設定される抵抗値と等価な電源配線量となる電源物量を算出するステップとを含む。これにより、レイアウト設計前に電源物量を高精度に見積もることが可能となり、電源配線の最適化を容易に図ることができる。また、これによれば、電源物量の過剰な設定や不足は抑止されるため、再設計回数を少なくして、設計時間の短縮化を図り、延いては設計コストを削減することができる。
【0018】
また、中央処理装置が、前記単位回路当りに設定される抵抗値と等価な電源配線量となる電源物量をあらかじめ算出し、電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じてテーブル化した電源物量テーブルを作成して該電源物量テーブルを記憶装置に格納し、該電源物量テーブルに基づいて電源物量を算出するようにした。これにより、前記単位回路当りの抵抗値に対応する電源物量を容易に見積もることが可能である。さらに、前記コア部領域内のIRドロップ値は、前記コア部で消費される消費電力と、前記コア部に供給される電源電圧と、コア部領域外のIRドロップ値を決定する複数の電源特性値とに基づいて設定される。これにより、目標とするコア部領域内のIRドロップ値を適宜調整しながら、電源物量を高精度に見積もることができる。
【0019】
請求項2に記載の発明によれば、前記複数の単位回路は、略十字状に接続された複数の抵抗よりなる抵抗網と該抵抗網の中心に接続された電流源とを含み、中央処理装置が、各電流源に、コア部で消費される消費電流を均等分割した等価な電流源をそれぞれ設定する。これにより、前記単位回路当りの抵抗値に基づいて電源物量を容易に見積もることができる。
【0021】
請求項3に記載の発明によれば、前記電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じて設定された各配線層毎の電源占有率が前記記憶装置に格納されるようにした。これにより、利用する各配線層に応じた最適な電源配線とすることができる。
【0022】
請求項4に記載の発明によれば、前記中央処理装置が、前記電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じて、各配線層の信号配線性を確保するように前記電源占有率の上限値を設定するようにした。これにより、信号配線性を確保しながら、電源物量を算出することができる。
【0023】
請求項5に記載の発明によれば、前記中央処理装置が、前記電源物量が前記電源占有率の上限値を上回る場合には、前記電源配線を割り当て可能とする配線層数を増加させる、或いは前記複数の電源特性値を調整して前記単位回路当りの抵抗値を高く設定するようにした。これにより、信号配線性が損なわれることを確実に防止して電源物量を算出することのできる設計手法とすることができる。
【0024】
請求項6に記載の発明によれば、前記中央処理装置が、前記電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じて、前記電源占有率の下限値をさらに設定するようにした。これにより、電源配線を割り当て可能な配線層を有効利用して、さらなる電源配線の最適化を図ることができる。
【0025】
請求項7に記載の発明によれば、前記中央処理装置が、前記電源物量が前記電源占有率の下限値を下回る場合には、前記電源配線を割り当て可能とする配線層数を減少させる、或いは前記複数の電源特性値を調整して前記単位回路当りの抵抗値を低く設定するようにした。これにより、電源配線の最適化を容易に図ることのできる設計手法とすることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図7に従って説明する。
図1は、VDD電源網の等価回路モデルを示す説明図である。尚、本実施形態では、VDD電源側で生じるIRドロップ値VDD-IRdropに基づいてVDD電源配線の電源配線量を算出する方法について述べるが、VSS電源側で生じるIRドロップ値VSS-IRdropに基づいて電源配線量を算出する場合についても同様な方法を適用することが可能である。
【0027】
図1に示すように、半導体集積回路装置(LSI)のチップ内部(以下、コア部という)11には、その各辺に沿って配置される図示しない複数の電源I/Oを介してVDD電源電圧12(図中、Vで示す)が供給される。コア部11は、単位回路としての複数のパワーユニット13により分割して構成される。
【0028】
ここで、コア部11にVDD電源電圧12が供給される各経路において、電源I/Oの抵抗Rio、ボンディングワイヤ抵抗Rb、パッケージ抵抗Rpとすると、これらの抵抗Rio,Rb,Rpは、各電源I/Oの配置位置に対応してVDD電源電圧12にそれぞれ直列接続されるものとして考えることができる。
【0029】
このとき、VDD電源側のIRドロップ値VDD-IRdropは次式で算出される。
(VDD-IRdrop)=(POWERcore/VDD/#IO)×(Rp+Rb+Rio)+(CORE-IRdrop)
但し、POWERcore :コア部消費電力
VDD :コア部電源電圧(上記VDD電源電圧12)
#IO :電源I/O数
Rp:パッケージ抵抗
Rb:ボンディングワイヤ抵抗
Rio :電源I/O抵抗
CORE-IRdrop :コア部IRドロップ値
である。
【0030】
ちなみに、コア部消費電力POWERcore 及びコア部電源電圧VDD は、LSIの回路構成に応じて仕様上決定される値であり、電源I/O数#IO ,パッケージ抵抗Rp,ボンディングワイヤ抵抗Rb及び電源I/O抵抗Rioは、それぞれコア部領域外のIRドロップ値を決定する電源特性値として与えられる。
【0031】
従って、VDD電源側のIRドロップ値VDD-IRdropは、以下の方法を用いて調整することが可能である。
(1)電源I/Oの数#IO 、つまり電源数を調整する。
(2)パッケージ抵抗Rpを調整する。
(3)ボンディングワイヤ抵抗Rbを調整する。
(4)電源I/Oの抵抗Rioを調整する。
(5)コア部IRドロップ値CORE-IRdrop を調整する。
【0032】
以下、上記(5)のコア部IRドロップ値CORE-IRdrop の調整方法について詳述する。
図2(a)に示すように、コア部11は、複数のパワーユニット13で分割して構成され、これらの各パワーユニット13は、図2(b)に示すように、略十字状に接続された複数の抵抗よりなる抵抗網13aと、その抵抗網13aの中心に接続された電流源13bとでモデル化される。
【0033】
各パワーユニット13の電流源13bには、コア部11で消費されるコア部消費電流(=コア部消費電力POWERcore /コア部電源電圧VDD )をパワーユニット数で均等分割した電流値と等価な電流源がそれぞれ設定される。すなわち、各パワーユニット13は、それぞれ電気的に同じ特性を持つ等価な領域として設定される。
【0034】
前記コア部IRドロップ値CORE-IRdrop は、このような複数のパワーユニット13により分割されたコア部11領域内の電源物量(単位面積当りの電源配線量)を変更することによって調整される。詳しくは、各パワーユニット13当りの合成抵抗値(以下、パワーユニット抵抗という)Rpuと等価な抵抗値を持つ電源物量を見積もることによって、目標とするVDD電源側のIRドロップ値VDD-IRdropが達成されるようにコア部IRドロップ値CORE-IRdrop を調整する。
【0035】
ここで、パワーユニット抵抗RpuとIRドロップ値VDD-IRdropとの関係について説明する。
図3に示すように、IRドロップ値VDD-IRdropは、パワーユニット抵抗Rpuの値に比例して変化し、その変化量はコア部11の消費電力値(コア部消費電力POWERcore )に応じて異なる。これにより、パワーユニット抵抗Rpuは、コア部消費電力POWERcore に応じて、目標とするIRドロップ値VDD-IRdrop(具体的にはコア部IRドロップ値CORE-IRdrop )に対応する値として設定される。
【0036】
例えば、「POWER1」,「POWER2」,「POWER3」(POWER3>POWER2>POWER1)の3種類のコア部消費電力POWERcore について考える。この場合、パワーユニット抵抗Rpuは、目標とする所定のIRドロップ値VDD-IRdropに対して、コア部消費電力POWERcore が小さいほど大きな値に設定する必要がある。従って、換言すれば、コア部消費電力POWERcore に応じて、パワーユニット抵抗Rpuの値を適宜設定することにより、目標とするIRドロップ値VDD-IRdropを実現することができる。
【0037】
尚、図3に示すパワーユニット抵抗RpuとIRドロップ値VDD-IRdropの対応関係(以下、IRドロップ特性という)はあらかじめ実験的に求められ、後述する自動設計装置の記憶装置内にデータファイルとして格納されている。
【0038】
次に、パワーユニット抵抗Rpuと電源物量との関係について説明する。
パワーユニット抵抗Rpuと等価な抵抗値を持つ電源物量は、図4(a)に示す電源物量テーブルに従って算出される。
【0039】
この電源物量テーブルには、あらかじめ電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じて複数種類のパワーユニット抵抗Rpuの値にそれぞれ対応する電源物量が記録されている。具体的には、電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じて設定した各配線層毎の電源占有率(各配線層にて単位面積当りに電源配線が占める割合)が記録され、それらの電源占有率にそれぞれ対応するパワーユニット13内のVDD電源配線数が記録されている。この電源物量テーブルは、前記と同様、後述する自動設計装置の記憶装置内にデータファイルとして格納されている。
【0040】
尚、図4(a)は、電源配線を割り当て可能とする配線層が7層である場合の5層〜7層(図においてM5〜M7)の配線層について、6種類のパワーユニット抵抗Rpuの値にそれぞれ対応する電源物量(各配線層における配線幅は固定)を例示するものである。
【0041】
通常、LSIは、電源配線を利用可能(割り当て可能)となる配線層数に応じて電源構造が異なる。すなわち、各配線層で使用されるVDD電源配線やVSS電源配線の配線幅や配線間隔は異なる。このため、利用する配線層数に応じて、各種のパワーユニット抵抗Rpuの値にそれぞれ対応する電源物量を各配線層毎にあらかじめ算出しテーブル化した電源物量テーブルを用いることで、コア部11領域内の電源物量を容易に算出することが可能である。
【0042】
ちなみに、前記電源占有率は、図4(b)に示すように、本実施形態ではパワーユニット13内に占める電源配線量(VDD電源配線及びVSS電源配線の配線量)の割合として表され、次式で算出される。
【0043】
電源占有率=n×2×(電源配線幅+電源配線間隔)/(パワーユニット幅)
但し、nはパワーユニット13内のVDD電源配線数とし、VDD電源配線とVSS電源配線の配線数は同一とする。
【0044】
ここで、電源物量と信号配線性との関係について述べる。
電源物量は、各配線層における信号配線性を考慮して見積もる必要がある。詳しくは、各配線層の信号配線性(信号配線を施す領域)が確保されるように電源占有率の上限値を設定し、この上限値を電源物量が上回る場合は、信号配線チャネルが不足すると判断する。
【0045】
この場合には、例えば配線層数を増やして電源配線を割り当て可能な層を増加させることによって、各層あたりの電源物量を抑える。これにより、各配線層における信号配線性が損なわれることを抑止することができる。
【0046】
ちなみに、このような電源占有率の上限値とは逆に、電源占有率の下限値を設定することによって、各配線層における電源物量の最適化を図ることができる。例えば、ある配線層における電源占有率の下限値を10%に設定し、この下限値を電源物量が下回る場合は、電源配線を割り当てる配線層数を減らすことによって、電源配線の最適化を図ることができる。
【0047】
次に、上記のようなVDD電源網の等価モデルを用いた電源設計処理を図5に示すフローチャートに従って説明する。
先ず、設計対象とするLSIの仕様に従って決定される最大IRドロップ値から、目標とするVDD電源側のIRドロップ値VDD-IRdropを決定する(ステップ21)。
【0048】
次に、チップを実装するパッケージを選択し(ステップ22)、次いで、電源本数(電源I/O数#IO )ならびに配線層数を決定する(ステップ23a,23b)。尚、電源I/O抵抗Rioが配線層数に依存する場合においては、配線層数の決定は電源本数の決定と同時に行うのが一般的であるが、後述するコア部11領域内における電源物量の見積り時に行うようにしてもよい(図において二点鎖線で示すステップ26)。
【0049】
次に、各ステップ21〜23a,23bでそれぞれ決定されたIRドロップ値VDD-IRdrop,コア部消費電力POWERcore ,コア部電源電圧VDD ,パッケージ抵抗Rp,ボンディングワイヤ抵抗Rb,電源I/O数#IO ,電源I/O抵抗Rioからコア部IRドロップ値CORE-IRdrop の目標値を決定する(ステップ24)。
【0050】
次に、コア部11をパワーユニット13により分割した等価回路モデル(図2参照)を作成し、上述したIRドロップ特性(図3参照)に従ってパワーユニット抵抗Rpuを算出する(ステップ25)。
【0051】
次に、ステップ25で算出したパワーユニット抵抗Rpuと等価な抵抗値を持つ電源物量を上述した電源物量テーブル(図4(a)参照)に従って見積もる(ステップ27)。
【0052】
そして、このステップ27で見積もった電源物量があらかじめ設定した電源占有率の上限値を上回っていないかどうか、或いは下限値を下回っていないかどうかを判断する(ステップ28)。
【0053】
ここで、ステップ28において、電源物量が所定の電源占有率の基準値(上限値或いは下限値)を満たしていない(NG)場合には配線層数を変更する(ステップ29)。
【0054】
具体的には、電源物量が電源占有率の上限値を上回っている場合には電源配線を割り当て可能とする配線層数を増加させ、逆に電源物量が電源占有率の下限値を下回っている場合には電源配線を割り当て可能とする配線層数を減少させる。そして、変更後の配線層数に対応する電源物量テーブルに従って再度電源物量を算出し、電源占有率の基準を満たしているか否かを再判断する。
【0055】
また、このステップ29において、配線層数の変更ができない(NG)場合にはステップ22あるいはステップ23aに移行し、パッケージ抵抗Rp,ボンディングワイヤ抵抗Rb,電源I/O数#IO ,電源I/O抵抗Rio等の各種電源特性値の変更を行う。
【0056】
具体的には、電源物量が電源占有率の上限値を上回っている場合には前記各種の電源特性値を調整してパワーユニット抵抗Rpuを高抵抗値に設定し、逆に電源物量が電源占有率の下限値を下回っている場合にはパワーユニット抵抗Rpuを低抵抗値に設定する。これにより、コア部IRドロップ値CORE-IRdrop の目標値を調整する。
【0057】
以下、ステップ27で決定した電源物量が所定の電源占有率の基準を満たすまで上記のような一連の処理を繰り返し行って電源設計を終了する。
このような電源設計処理が終了した後は、前記ステップ27で決定した電源物量に従って、図8に示すステップ56と同様にLSI電源設計を行い、さらに、ステップ57〜ステップ59と同様にセルの配置/配線を行った後、電源網解析を実施してLSI設計を終える。
【0058】
上記した電源設計処理では、目標とするIRドロップ値VDD-IRdropが達成される電源物量がLSIのレイアウト設計前にあらかじめ見積もられることにより、レイアウト設計後の電源網解析でIRドロップ違反が発生することはない。
【0059】
図6は、本実施形態の電源設計処理に係る具体例を示す説明図である。
ここでは、例えばチップ31内部におけるコア部32の各辺に沿って電源I/O33(電源I/O抵抗:Rio)がそれぞれ3つずつ配置される場合について説明する。上記したように、各電源I/O33の外側には、ボンディングワイヤ抵抗Rb,パッケージ抵抗Rpがそれぞれ直列に接続され、それらを介してコア部32にはVDD電源電圧34(図中、Vで示す)が供給される。
【0060】
今、このLSIにおいて、例えば、コア部消費電力POWERcore が1W、コア部電源電圧VDD が1.3V、LSIの動作を保証する最小電圧が1.2V、VDD電源側のIRドロップ値VDD-IRdropがLSI全体のIRドロップ値IRdropの50%を占めるとすると、IRドロップ値VDD-IRdropは、
(VDD-IRdrop)=(1.3−1.2)×0.5=0.05(V)
となる。
【0061】
従って、パッケージ抵抗Rp,ボンディングワイヤ抵抗Rb,電源I/O抵抗Rioの各抵抗値を可変とする場合、コア部IRドロップ値CORE-IRdrop の目標値は、
(CORE-IRdrop )≦0.05−1/1.3/(3×4)×(Rp+Rb+Rio)
となる。つまり、この条件式を満たすパワーユニット抵抗Rpuを算出して、その抵抗値から電源物量を見積もればよい。
【0062】
尚、上記のような本実施形態の電源設計処理は、図7に示すように、一般的なCAD(Computer Aided Design) 装置からなるコンピュータシステム(自動設計装置)を用いて行われる。コンピュータシステム41は、中央処理装置(以下、CPU)42、メモリ43、記憶装置44、表示装置45、入力装置46及びドライブ装置47を備え、それらはバス48を介して相互に接続されている。
【0063】
CPU42は、メモリ43を利用してプログラムを実行し、半導体記憶装置のレイアウト設計に必要な処理を実現する。このメモリ43としては、通常、キャッシュ・メモリ,システム・メモリ及びディスプレイ・メモリ等を含む。表示装置45は、レイアウト表示、パラメータ入力画面等の表示に用いられ、これには通常、CRT,LCD,PDP等が用いられる。入力装置46は、ユーザからの要求や指示、パラメータの入力に用いられ、これにはキーボード及びマウス装置等が用いられる。
【0064】
記憶装置44は、通常、磁気ディスク装置,光ディスク装置,光磁気ディスク装置等を含む。この記憶装置44には、本実施形態の電源設計処理を実現するためのプログラムデータ(以下、プログラム)や上述したIRドロップ特性(図3参照)及び電源物量テーブル(図4(a)参照)等の各種のデータファイル(以下、ファイル)が格納される。CPU42は、入力装置46による指示に応答してプログラムや各種ファイルに格納されるデータを適宜メモリ43へ転送し、それを逐次実行する。尚、記憶装置44は、データベースとしても使用される。
【0065】
CPU42が実行するプログラムは、記録媒体49にて提供される。ドライブ装置47は、記録媒体49を駆動し、その記憶内容にアクセスする。CPU42は、ドライブ装置47を介して記録媒体49からプログラムを読み出し、それを記憶装置44にインストールする。
【0066】
記録媒体49としては、メモリカード,フレキシブルディスク,光ディスク(CD-ROM,DVD-ROM,… ),光磁気ディスク(MO,MD,…)等、任意の記録媒体を使用することができる。尚、記録媒体49には、通信媒体を介してアップロード又はダウンロードされたプログラムを記録した媒体、ディスク装置を含む。
【0067】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)それぞれ電気的に同じ特性を持つ複数のパワーユニット13によりコア部11を分割した等価回路モデルが作成され、各種の電源特性値に基づいて、目標とするIRドロップ値に対応するパワーユニット抵抗Rpuが算出される。そして、このパワーユニット抵抗Rpuと等価な電源配線量となる電源物量が、電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じてあらかじめ作成された電源物量テーブルに従って見積もられる。これにより、レイアウト設計前に電源物量を高精度に見積もることが可能であり、電源パターンの過剰な設定や電源パターンの不足を防止して、電源配線の最適化を容易に図ることができる。
【0068】
(2)LSIの動作を保証するIRドロップ値IRdropの観点から電源物量を算出することによって、配線層数や電源I/O数等の電源設計で必要とされる各種電源量を高精度に見積もることが可能となる。さらには、チップサイズも一義的に決定されることから、LSI設計の作業工数を従来に比べて削減することができる。これにより、電源配線の最適化を図りながら、LSI設計時間の短縮化を図ることができる。
【0069】
(3)配線層数に応じて電源占有率の上限値を設定し、この上限値を電源物量が上回っていないかどうかを判断することで、信号配線性を確保しながら電源物量を見積もることができる。
【0070】
(4)配線層数に応じて電源占有率の下限値を設定し、この下限値を電源物量が下回っていないかどうかを判断することで、電源配線を割り当て可能とする各配線層を有効利用することのできる最適な電源物量を見積もることができる。
【0071】
(5)本実施形態では、レイアウト設計前にあらかじめ電源物量を高精度に見積もることで、設計後の電源網解析でIRドロップ違反が生じることはない。これにより、LSI再設計の回数を少なくして、設計コストの削減を図ることができる。
【0072】
(6)本実施形態では、電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じて複数種類のパワーユニット抵抗Rpuにそれぞれ対応する電源物量を算出しテーブル化した電源物量テーブルがあらかじめ作成されることにより、該テーブルに従って電源物量の見積もりを容易に行うことができる。
【0073】
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・パワーユニット抵抗Rpuと電源物量との関係を定めた電源物量テーブルの態様は、図4(a)に示すものに限定されない。
【0074】
・上記実施形態では、電源占有率の上限値及び下限値を、各配線層毎に必ずしも設定する必要はなく、電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じて適宜設定すればよい。
【0075】
上記実施形態の特徴をまとめると以下のようになる。
(付記1) 単位面積当りの電源配線量が見積もられた電源物量に基づいて電源設計を行う半導体集積回路装置の設計方法であって、
それぞれ電気的に等価な特性を持つ複数の単位回路によってコア部を分割し、コア部領域内のIRドロップ値に対応する単位回路当りの抵抗値を算出するステップと、
前記単位回路当りに設定される抵抗値と等価な電源配線量となる電源物量を算出するステップと
を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の設計方法。
(付記2) 前記コア部領域内のIRドロップ値は、
前記コア部で消費される消費電力と、前記コア部に供給される電源電圧と、コア部領域外のIRドロップ値を決定する複数の電源特性値とに基づいて設定されることを特徴とする付記1記載の半導体集積回路装置の設計方法。
(付記3) 前記複数の単位回路は、略十字状に接続された複数の抵抗よりなる抵抗網と該抵抗網の中心に接続された電流源とを含み、各電流源にはコア部で消費される消費電流を均等分割した等価な電流源がそれぞれ設定されることを特徴とする付記1又は2記載の半導体集積回路装置の設計方法。
(付記4) 前記単位回路当りに設定される抵抗値と等価な電源配線量となる電源物量をあらかじめ算出し、電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じてテーブル化した電源物量テーブルを作成し、該電源物量テーブルに基づいて電源物量を算出することを特徴とする付記1乃至3の何れか一記載の半導体集積回路装置の設計方法。
(付記5) 前記電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じて、各配線層毎に電源占有率を設定したことを特徴とする付記4記載の半導体集積回路装置の設計方法。
(付記6) 前記電源占有率は、前記単位回路当りに占める電源配線量の割合であることを特徴とする付記5記載の半導体集積回路装置の設計方法。
(付記7) 前記電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じて、各配線層の信号配線性を確保するように前記電源占有率の上限値を設定することを特徴とする付記5又は6記載の半導体集積回路装置の設計方法。
(付記8) 前記電源物量が前記電源占有率の上限値を上回る場合には、前記電源配線を割り当て可能とする配線層数を増加させる、或いは前記複数の電源特性値を調整して前記単位回路当りの抵抗値を高く設定することを特徴とする付記7記載の半導体集積回路装置の設計方法。
(付記9) 前記電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じて、前記電源占有率の下限値をさらに設定することを特徴とする付記5乃至8の何れか一記載の半導体集積回路装置の設計方法。
(付記10) 前記電源物量が前記電源占有率の下限値を下回る場合には、前記電源配線を割り当て可能とする配線層数を減少させる、或いは前記複数の電源特性値を調整して前記単位回路当りの抵抗値を低く設定することを特徴とする付記9記載の半導体集積回路装置の設計方法。
(付記11) 単位面積当りの電源配線量が見積もられた電源物量に基づいて電源設計を行う半導体集積回路装置の設計装置であって、
それぞれ電気的に等価な特性を持つ複数の単位回路によってコア部を分割し、コア部領域内のIRドロップ値に対応する単位回路当りの抵抗値を算出する手段と、
前記単位回路当りに設定される抵抗値と等価な電源配線量となる電源物量を算出する手段と
を備えることを特徴とする半導体集積回路装置の設計装置。
【0076】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、電源配線の最適化を容易に図ることのできる半導体集積回路装置の設計方法及び設計装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施形態のVDD電源網の等価回路モデルを示す説明図である。
【図2】 コア部をパワーユニットで分割した等価回路モデルを示す説明図であり、(a)はコア部の説明図、(b)はパワーユニットの説明図を示す。
【図3】 パワーユニット抵抗−IRドロップ特性を示す説明図である。
【図4】 パワーユニット抵抗と電源物量との関係を示す説明図であり、(a)は電源物量テーブルの説明図、(b)は電源占有率の説明図を示す。
【図5】 電源設計処理を示すフローチャートである。
【図6】 電源設計処理に係る具体例を示す説明図である。
【図7】 コンピュータシステムの概略構成図である。
【図8】 従来のLSI設計を示すフローチャートである。
【符号の説明】
11 コア部
13 単位回路としてのパワーユニット
Rpu 単位回路当りの抵抗値としてのパワーユニット抵抗
CORE-IRdrop コア部領域内のIRドロップ値としてのコア部IRドロップ値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device (LSI) design method and design apparatus, and more particularly to a design method and design apparatus for designing power supply wiring optimal for an LSI.
[0002]
In general, in the design of LSI, when layout design is completed, power supply network analysis for performing various verifications such as verification of the minimum operating voltage and timing verification for guaranteeing the operation is performed, and this power supply network analysis is completed to become NG. The LSI is redesigned. Since such redesign leads to an increase in cost, it is necessary to design an optimal power supply at the initial stage of design.
[0003]
[Prior art]
In LSI design, it is necessary to keep the IR drop value based on the power supply wiring below an allowable value. Generally, the maximum IR drop value allowed in an LSI is determined by the minimum voltage that guarantees the operation and timing of the LSI, and is expressed by the following equation.
[0004]
(Maximum IR drop) = (VDD supply voltage)-(minimum voltage)
Here, the VDD power supply voltage is a power supply voltage supplied to the inside of the chip (core unit) with respect to the LSI, and the VDD power supply voltage and the minimum voltage are values determined in the LSI specifications.
[0005]
In power supply design, it is necessary to set the amount of power supply wiring so that the total value of IR drop values generated on the VDD power supply side and the VSS power supply side is smaller than the maximum IR drop value. That is, the IR drop value IRdrop of the entire LSI is determined by the IR drop value VDD-IRdrop generated on the VDD power supply side and the IR drop value VSS-IRdrop generated on the VSS power supply side,
(IRdrop) = (VDD-IRdrop) + (VSS-IRdrop)
It is necessary to prevent the IR drop value IRdrop from exceeding the aforementioned maximum IR drop value.
[0006]
When the IR drop value IRdrop exceeds the maximum IR drop value, an IR drop violation occurs, causing a malfunction of the LSI. For this reason, in the power supply design, when the layout design is completed, a power supply network analysis is performed to check whether there is an IR drop violation. If there is a violation, the power supply design is performed again to determine the IR drop value IRdrop. Does not exceed the maximum IR drop value.
[0007]
Hereinafter, a conventional LSI design method will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the maximum IR drop value is determined according to the specifications of the LSI to be designed (step 51), and then the number of power supplies (the number of power supply I / Os) and the number of wiring layers are determined (
[0008]
Next, after determining the chip size of the LSI (step 53) and performing a floor plan for setting the cell placement area and the like (step 54), the amount of power supply in the core area (power supply wiring amount per unit area) Is determined (step 55).
[0009]
Next, the LSI power supply is designed based on the determined power supply quantity (step 56), the cells are arranged (step 57), and wiring between the arranged cells is performed (step 58). Here, when wiring between cells cannot be performed (NG), the power supply quantity in the core area is changed by changing the number of power supplies, the number of wiring layers, or the chip size, etc. / Redo wiring.
[0010]
When the placement / wiring of the cell is completed, the power supply network analysis is performed on the layout (step 59). In this power supply network analysis, it is verified whether or not the IR drop value exceeds the maximum IR drop value together with various verifications such as timing verification and crosstalk verification (see, for example, Patent Document 1).
[0011]
Here, if there is an IR drop violation, the power supply quantity in the core area is changed (for example, the wiring width is increased) and the layout is performed again, and the layout after the change is again performed, as described above. It is confirmed whether or not there is an IR drop violation by performing power supply network analysis. Conventionally, a method has been employed in which such a series of processing is repeated until a target IR drop value is achieved.
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-321729
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional design method as described above, since the chip size and the amount of power supply are determined by empirical rules, the amount of power supply wiring (power supply pattern) is frequently set or conversely insufficient. It was happening.
[0014]
The reason why the power supply pattern is excessively set may be that the chip size is estimated to be large. However, if the power supply pattern is excessively set, the power supply wiring becomes redundant and the optimal power supply wiring It can not be. On the other hand, the cause of the shortage of the power supply pattern may be that the estimated value of the power supply quantity is small, which causes the above-described IR drop violation.
[0015]
Conventionally, since power supply design is performed without properly estimating the chip size and power supply quantity in this way, it is difficult to optimize power supply wiring, and results of power supply network analysis after layout design There is a problem that there is a high possibility that an excessive setting or shortage of the power supply pattern will occur. As a result, there has been a problem that the number of times of redesign of the LSI increases, leading to an increase in design time and an increase in design cost.
[0016]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a design method and a design apparatus for a semiconductor integrated circuit device that can easily optimize power supply wiring.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first and tenth aspects of the present invention, the power supply design is performed based on the power supply quantity in which the power supply wiring amount per unit area is estimated. Depends on design equipment In a method for designing a semiconductor integrated circuit device, The step executed by the design apparatus is performed by a central processing unit included in the design apparatus. A step of dividing a core part by a plurality of unit circuits each having an electrically equivalent characteristic and calculating a resistance value per unit circuit corresponding to an IR drop value in the core part region, and is set for each unit circuit Calculating the amount of power supply that is equivalent to the amount of power supply wiring equivalent to the resistance value. As a result, it is possible to estimate the amount of power supply with high accuracy before designing the layout, and the power supply wiring can be easily optimized. Also, according to this, since excessive setting or shortage of the power supply quantity is suppressed, the number of redesigns can be reduced, the design time can be shortened, and the design cost can be reduced.
[0018]
Further, the central processing unit calculates in advance a power supply quantity that is equivalent to the power supply wiring quantity equivalent to the resistance value set per unit circuit, and the power supply quantity is tabulated according to the number of wiring layers to which power supply wiring can be assigned. A table is created, the power supply quantity table is stored in a storage device, and the power supply quantity is calculated based on the power supply quantity table. Thereby, it is possible to easily estimate the amount of power supply corresponding to the resistance value per unit circuit. further The IR drop value in the core part region is a plurality of power supply characteristic values that determine power consumption consumed in the core part, a power supply voltage supplied to the core part, and an IR drop value outside the core part region. And is set based on. Thereby, it is possible to estimate the power supply quantity with high accuracy while appropriately adjusting the IR drop value in the target core area.
[0019]
Claim 2 According to the invention described in (2), the plurality of unit circuits include a resistance network composed of a plurality of resistors connected in a substantially cross shape and a current source connected to the center of the resistance network, Central processing unit For each current source , Equivalent current source that equally divides the current consumed by the core The Set each You The As a result, the amount of power supply can be easily estimated based on the resistance value per unit circuit.
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
Claim 7 According to the invention described in The central processing unit is When the power supply quantity is below the lower limit value of the power supply occupancy rate, the number of wiring layers to which the power supply wiring can be assigned is reduced, or the plurality of power supply characteristic values are adjusted to adjust the resistance value per unit circuit. Was set low. As a result, it is possible to provide a design method that can easily optimize the power supply wiring.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit model of the VDD power supply network. In the present embodiment, a method of calculating the power supply wiring amount of the VDD power supply wiring based on the IR drop value VDD-IRdrop generated on the VDD power supply side will be described, but based on the IR drop value VSS-IRdrop generated on the VSS power supply side. A similar method can be applied when calculating the power supply wiring amount.
[0027]
As shown in FIG. 1, a VDD power supply is provided in a chip (hereinafter referred to as a core section) 11 of a semiconductor integrated circuit device (LSI) via a plurality of power supply I / Os (not shown) arranged along each side. A voltage 12 (indicated by V in the figure) is supplied. The
[0028]
Here, in each path through which the VDD
[0029]
At this time, the IR drop value VDD-IRdrop on the VDD power supply side is calculated by the following equation.
(VDD-IRdrop) = (POWERcore / VDD / # IO) x (Rp + Rb + Rio) + (CORE-IRdrop)
However, POWERcore: Core power consumption
VDD: Core power supply voltage (VDD
#IO: Number of power I / O
Rp: Package resistance
Rb: Bonding wire resistance
Rio: Power I / O resistance
CORE-IRdrop: Core IR drop value
It is.
[0030]
Incidentally, the core unit power consumption POWERcore and the core unit power supply voltage VDD are values determined by specifications according to the circuit configuration of the LSI. The number of power I / Os #IO, the package resistance Rp, the bonding wire resistance Rb, and the power source I The / O resistance Rio is given as a power supply characteristic value that determines an IR drop value outside the core region.
[0031]
Therefore, the IR drop value VDD-IRdrop on the VDD power supply side can be adjusted using the following method.
(1) Adjust the number of power I / Os #IO, that is, the number of power sources.
(2) The package resistance Rp is adjusted.
(3) The bonding wire resistance Rb is adjusted.
(4) The resistance Rio of the power supply I / O is adjusted.
(5) Adjust the core IR drop value CORE-IRdrop.
[0032]
Hereinafter, the adjustment method of the core part IR drop value CORE-IRdrop of the above (5) will be described in detail.
As shown in FIG. 2 (a), the
[0033]
The
[0034]
The core part IR drop value CORE-IRdrop is adjusted by changing the power supply quantity (the power supply wiring amount per unit area) in the
[0035]
Here, the relationship between the power unit resistance Rpu and the IR drop value VDD-IRdrop will be described.
As shown in FIG. 3, the IR drop value VDD-IRdrop changes in proportion to the value of the power unit resistance Rpu, and the amount of change varies depending on the power consumption value of the core unit 11 (core unit power consumption POWERcore). Thereby, the power unit resistance Rpu is set as a value corresponding to the target IR drop value VDD-IRdrop (specifically, the core part IR drop value CORE-IRdrop) according to the core part power consumption POWERcore.
[0036]
For example, consider three types of core power consumption POWERcore, “POWER1”, “POWER2”, “POWER3” (POWER3>POWER2> POWER1). In this case, the power unit resistance Rpu needs to be set to a larger value as the core power consumption POWERcore is smaller than the target predetermined IR drop value VDD-IRdrop. Therefore, in other words, the target IR drop value VDD-IRdrop can be realized by appropriately setting the value of the power unit resistance Rpu in accordance with the core unit power consumption POWERcore.
[0037]
The correspondence relationship between the power unit resistance Rpu and the IR drop value VDD-IRdrop (hereinafter referred to as IR drop characteristic) shown in FIG. 3 is experimentally obtained in advance and stored as a data file in the storage device of the automatic design device described later. ing.
[0038]
Next, the relationship between the power unit resistance Rpu and the power supply quantity will be described.
The power supply quantity having a resistance value equivalent to the power unit resistance Rpu is calculated according to the power supply quantity table shown in FIG.
[0039]
In this power supply quantity table, the power supply quantity corresponding to the values of a plurality of types of power unit resistances Rpu is recorded according to the number of wiring layers to which power supply wiring can be assigned in advance. Specifically, the power occupancy rate for each wiring layer set in accordance with the number of wiring layers to which power wiring can be assigned (ratio of power wiring per unit area in each wiring layer) is recorded. The number of VDD power supply lines in the
[0040]
FIG. 4A shows the values of six types of power unit resistances Rpu for the wiring layers of 5 to 7 layers (M5 to M7 in the figure) when there are 7 wiring layers to which power supply wiring can be assigned. The power supply quantity corresponding to each (the wiring width in each wiring layer is fixed) is illustrated.
[0041]
Normally, LSIs have different power supply structures depending on the number of wiring layers in which power supply wiring can be used (assigned). That is, the wiring width and the wiring interval of the VDD power supply wiring and the VSS power supply wiring used in each wiring layer are different. For this reason, according to the number of wiring layers to be used, a power supply quantity table corresponding to each value of various power unit resistances Rpu is calculated in advance for each wiring layer and used as a table, so that the area within the
[0042]
Incidentally, as shown in FIG. 4B, the power occupancy ratio is expressed as a ratio of the power wiring amount (VDD power wiring and VSS power wiring) in the
[0043]
Power occupancy = n x 2 x (power supply wiring width + (Power supply wiring interval) / (Power unit width)
However, n is the number of VDD power supply lines in the
[0044]
Here, the relationship between the power supply quantity and the signal wiring property will be described.
The amount of power supply needs to be estimated in consideration of signal wiring in each wiring layer. Specifically, the upper limit value of the power occupancy rate is set so that the signal wiring property of each wiring layer (the area where signal wiring is applied) is ensured, and if the power supply quantity exceeds this upper limit value, the signal wiring channel is insufficient. to decide.
[0045]
In this case, for example, by increasing the number of wiring layers and increasing the number of layers to which power supply wiring can be assigned, the amount of power supply per layer is suppressed. Thereby, it can suppress that the signal wiring property in each wiring layer is impaired.
[0046]
Incidentally, the power supply quantity in each wiring layer can be optimized by setting the lower limit value of the power supply occupancy ratio contrary to the upper limit value of the power supply occupancy ratio. For example, if the lower limit value of the power occupancy rate in a certain wiring layer is set to 10% and the power supply quantity falls below this lower limit value, the power wiring is optimized by reducing the number of wiring layers to which power wiring is allocated. Can do.
[0047]
Next, a power supply design process using the above-described equivalent model of the VDD power supply network will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, the target VDD power supply side IR drop value VDD-IRdrop is determined from the maximum IR drop value determined according to the specifications of the LSI to be designed (step 21).
[0048]
Next, a package for mounting a chip is selected (step 22), and then the number of power supplies (number of power I / Os #IO) and the number of wiring layers are determined (
[0049]
Next, the IR drop value VDD-IRdrop, the core part power consumption POWERcore, the core part power supply voltage VDD, the package resistance Rp, the bonding wire resistance Rb, the number of power supply I / Os #IO determined in the
[0050]
Next, an equivalent circuit model (see FIG. 2) in which the
[0051]
Next, the power supply quantity having a resistance value equivalent to the power unit resistance Rpu calculated in
[0052]
Then, it is determined whether or not the amount of power supply estimated in this
[0053]
Here, in
[0054]
Specifically, if the power supply quantity exceeds the upper limit value of the power occupancy rate, the number of wiring layers that can be assigned with power supply wiring is increased, and conversely, the power supply quantity is lower than the lower limit value of the power supply occupancy ratio. In such a case, the number of wiring layers to which power supply wiring can be assigned is reduced. Then, the power supply quantity is calculated again according to the power supply quantity table corresponding to the number of wiring layers after the change, and it is determined again whether or not the power occupancy standard is satisfied.
[0055]
In
[0056]
Specifically, when the power supply quantity exceeds the upper limit value of the power supply occupancy rate, the power unit resistance Rpu is set to a high resistance value by adjusting the various power supply characteristic values. When the value is below the lower limit value, the power unit resistance Rpu is set to a low resistance value. As a result, the target value of the core IR drop value CORE-IRdrop is adjusted.
[0057]
Thereafter, the above-described series of processing is repeatedly performed until the power supply quantity determined in
After such power supply design processing is completed, LSI power supply design is performed in the same manner as in
[0058]
In the power supply design process described above, the power supply quantity that achieves the target IR drop value VDD-IRdrop is estimated in advance before designing the layout of the LSI, so that an IR drop violation occurs in the power supply network analysis after the layout design. There is no.
[0059]
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a specific example relating to the power supply design process of the present embodiment.
Here, for example, a case where three power I / Os 33 (power I / O resistors: Rio) are arranged along each side of the core 32 in the
[0060]
Now, in this LSI, for example, the core power consumption POWERcore is 1 W, the core power supply voltage VDD is 1.3 V, the minimum voltage that guarantees the operation of the LSI is 1.2 V, and the IR drop value VDD-IRdrop on the VDD power supply side is Assuming 50% of the IR drop value IRdrop of the entire LSI, the IR drop value VDD-IRdrop is
(VDD-IRdrop) = (1.3-1.2) × 0.5 = 0.05 (V)
It becomes.
[0061]
Therefore, when the resistance values of the package resistance Rp, the bonding wire resistance Rb, and the power supply I / O resistance Rio are variable, the target value of the core IR drop value CORE-IRdrop is:
(CORE-IRdrop) ≦ 0.05−1 / 1.3 / (3 × 4) × (Rp + Rb + Rio)
It becomes. That is, the power unit resistance Rpu satisfying this conditional expression is calculated, and the power supply quantity may be estimated from the resistance value.
[0062]
Note that the power supply design process of the present embodiment as described above is performed using a computer system (automatic design apparatus) composed of a general CAD (Computer Aided Design) apparatus, as shown in FIG. The
[0063]
The
[0064]
The
[0065]
A program executed by the
[0066]
As the
[0067]
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) An equivalent circuit model in which the
[0068]
(2) By estimating the power supply quantity from the viewpoint of the IR drop value IRdrop that guarantees the operation of the LSI, various power supply quantities required for power supply design such as the number of wiring layers and the number of power supply I / Os are estimated with high accuracy. It becomes possible. Furthermore, since the chip size is also uniquely determined, the number of LSI design work steps can be reduced as compared with the prior art. Thereby, it is possible to shorten the LSI design time while optimizing the power supply wiring.
[0069]
(3) By setting the upper limit value of the power occupancy according to the number of wiring layers and judging whether or not the power supply quantity exceeds the upper limit value, it is possible to estimate the power supply quantity while ensuring signal wiring performance. it can.
[0070]
(4) Set the lower limit value of the power supply occupancy rate according to the number of wiring layers, and make effective use of each wiring layer that can allocate power supply wiring by judging whether the power supply quantity is below this lower limit value It is possible to estimate the optimum amount of power supply that can be performed.
[0071]
(5) In this embodiment, the power supply quantity is estimated with high accuracy before layout design, so that no IR drop violation occurs in the power network analysis after design. As a result, the number of LSI redesigns can be reduced, and the design cost can be reduced.
[0072]
(6) In the present embodiment, a power supply quantity table in which a power supply quantity corresponding to each of a plurality of types of power unit resistances Rpu is calculated and tabulated according to the number of wiring layers to which power supply wiring can be allocated is created in advance. The power supply quantity can be easily estimated according to the table.
[0073]
In addition, you may implement the said embodiment in the following aspects.
The mode of the power supply quantity table that defines the relationship between the power unit resistance Rpu and the power supply quantity is not limited to that shown in FIG.
[0074]
In the above embodiment, the upper limit value and the lower limit value of the power occupancy ratio do not necessarily need to be set for each wiring layer, and may be set as appropriate according to the number of wiring layers to which power wiring can be assigned.
[0075]
The characteristics of the above embodiment are summarized as follows.
(Supplementary note 1) A method for designing a semiconductor integrated circuit device, in which a power supply is designed based on an estimated amount of power supply wiring per unit area,
Dividing the core part by a plurality of unit circuits each having an electrically equivalent characteristic, and calculating a resistance value per unit circuit corresponding to an IR drop value in the core part region;
Calculating a power supply quantity that is equivalent to a power supply wiring amount equivalent to a resistance value set per unit circuit;
A method for designing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
(Supplementary Note 2) The IR drop value in the core region is
It is set based on power consumption consumed in the core part, power supply voltage supplied to the core part, and a plurality of power supply characteristic values that determine IR drop values outside the core part region. A method for designing a semiconductor integrated circuit device according to appendix 1.
(Supplementary Note 3) The plurality of unit circuits include a resistance network composed of a plurality of resistors connected in a substantially cross shape and a current source connected to the center of the resistance network, and each current source is consumed by a core portion. 3. The method of designing a semiconductor integrated circuit device according to appendix 1 or 2, wherein an equivalent current source obtained by equally dividing the consumed current is set.
(Supplementary Note 4) A power supply quantity table that is calculated in advance according to the number of wiring layers to which power supply wiring can be allocated is created by calculating in advance the power supply quantity that is equivalent to the resistance value set per unit circuit. The method of designing a semiconductor integrated circuit device according to any one of appendices 1 to 3, wherein the power supply quantity is calculated based on the power supply quantity table.
(Supplementary note 5) The method for designing a semiconductor integrated circuit device according to
(Supplementary Note 6) The method for designing a semiconductor integrated circuit device according to
(Additional remark 7) The upper limit value of the said power supply occupation rate is set so that the signal wiring property of each wiring layer may be ensured according to the number of wiring layers which can allocate the said power supply wiring. A method for designing a semiconductor integrated circuit device according to the description.
(Supplementary Note 8) When the power supply quantity exceeds the upper limit value of the power supply occupancy, the number of wiring layers to which the power supply wiring can be allocated is increased, or the plurality of power supply characteristic values are adjusted to adjust the unit circuit. 8. The method of designing a semiconductor integrated circuit device according to appendix 7, wherein the resistance value per unit is set high.
(Supplementary note 9) The semiconductor integrated circuit device according to any one of
(Supplementary Note 10) When the power supply quantity is below the lower limit value of the power supply occupancy rate, the number of wiring layers to which the power supply wiring can be assigned is reduced, or the plurality of power supply characteristic values are adjusted to adjust the unit circuit. 10. The method of designing a semiconductor integrated circuit device according to appendix 9, wherein the resistance value per contact is set low.
(Supplementary Note 11) A design apparatus for a semiconductor integrated circuit device that performs power supply design based on a power supply quantity in which an amount of power supply wiring per unit area is estimated,
Means for dividing a core part by a plurality of unit circuits each having an electrically equivalent characteristic, and calculating a resistance value per unit circuit corresponding to an IR drop value in the core part region;
Means for calculating a power supply quantity that is equivalent to a power supply wiring amount equivalent to a resistance value set per unit circuit;
An apparatus for designing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
[0076]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a design method and a design apparatus for a semiconductor integrated circuit device that can easily optimize power supply wiring.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an equivalent circuit model of a VDD power supply network according to an embodiment.
FIGS. 2A and 2B are explanatory views showing an equivalent circuit model in which a core portion is divided by a power unit. FIG. 2A is an explanatory view of the core portion, and FIG. 2B is an explanatory view of the power unit.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing power unit resistance-IR drop characteristics;
4A and 4B are explanatory diagrams showing a relationship between a power unit resistance and a power supply quantity, where FIG. 4A is an explanatory view of a power supply quantity table, and FIG. 4B is an explanatory view of a power supply occupation rate;
FIG. 5 is a flowchart showing a power supply design process.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a specific example related to a power supply design process.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a computer system.
FIG. 8 is a flowchart showing conventional LSI design.
[Explanation of symbols]
11 Core part
13 Power unit as unit circuit
Rpu Power unit resistance as a resistance value per unit circuit
CORE-IRdrop Core IR drop value as IR drop value in the core area
Claims (8)
前記設計装置の実行するステップは、
前記設計装置の備える中央処理装置が、それぞれ電気的に等価な特性を持つ複数の単位回路によってコア部を分割し、コア部領域内のIRドロップ値に対応する単位回路当りの抵抗値を算出するステップと、
前記中央処理装置が、前記単位回路当りに設定される抵抗値と等価な電源配線量となる電源物量をあらかじめ算出し、電源配線を割り当て可能とする配線層数に応じてテーブル化した電源物量テーブルを作成して該電源物量テーブルを記憶装置に格納し、該電源物量テーブルに基づいて電源物量を算出するステップと、を含み、
前記コア部領域内のIRドロップ値は、
前記コア部で消費される消費電力と、前記コア部に供給される電源電圧と、コア部領域外のIRドロップ値を決定する複数の電源特性値とに基づいて設定されることを特徴とする半導体集積回路装置の設計方法。A design method of a semiconductor integrated circuit device by a design device that performs power supply design based on an estimated amount of power supply wiring per unit area,
The step of executing the design apparatus includes:
The central processing unit included in the design apparatus divides the core part by a plurality of unit circuits each having an electrically equivalent characteristic, and calculates a resistance value per unit circuit corresponding to the IR drop value in the core part region. Steps,
The central processing unit calculates in advance a power supply quantity that is equivalent to a power supply wiring quantity equivalent to a resistance value set per unit circuit, and a power supply quantity table tabulated according to the number of wiring layers to which power supply wiring can be assigned create and store the power supply amount table in the storage device, it viewed including the steps of calculating the power amount based on the power supply amount table, a,
The IR drop value in the core area is
It is set based on power consumption consumed in the core part, power supply voltage supplied to the core part, and a plurality of power supply characteristic values that determine IR drop values outside the core part region. A method for designing a semiconductor integrated circuit device.
前記中央処理装置が、各電流源に、コア部で消費される消費電流を均等分割した等価な電流源をそれぞれ設定することを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置の設計方法。 2. The method of designing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the central processing unit sets an equivalent current source obtained by equally dividing the current consumption consumed by the core unit for each current source.
それぞれ電気的に等価な特性を持つ複数の単位回路によってコア部を分割し、コア部領域内のIRドロップ値に対応する単位回路当りの抵抗値を算出する手段と、 Means for dividing a core part by a plurality of unit circuits each having an electrically equivalent characteristic, and calculating a resistance value per unit circuit corresponding to an IR drop value in the core part region;
前記単位回路当りに設定される抵抗値と等価な電源配線量となる電源物量を算出する手 A method for calculating the amount of power supply equivalent to the amount of power supply wiring equivalent to the resistance value set per unit circuit. 段とStepped
を備えることを特徴とする半導体集積回路装置の設計装置。An apparatus for designing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
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