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JPH09213808A - Clock distribution circuit - Google Patents

Clock distribution circuit

Info

Publication number
JPH09213808A
JPH09213808A JP8306623A JP30662396A JPH09213808A JP H09213808 A JPH09213808 A JP H09213808A JP 8306623 A JP8306623 A JP 8306623A JP 30662396 A JP30662396 A JP 30662396A JP H09213808 A JPH09213808 A JP H09213808A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clock
wiring
clock signal
distribution circuit
buffer
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.)
Granted
Application number
JP8306623A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3035501B2 (en
Inventor
Masahiko Toyonaga
昌彦 豊永
Hisato Yoshida
久人 吉田
Michiaki Muraoka
道明 村岡
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co 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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8306623A priority Critical patent/JP3035501B2/en
Publication of JPH09213808A publication Critical patent/JPH09213808A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3035501B2 publication Critical patent/JP3035501B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the wiring area by employing a small-area structure of a clock wiring which has a forward wiring extending from one end point to a loop point and a backward wiring extending backward from the loop point to a free end, and then driving the end point of the forward wiring by a clock buffer. SOLUTION: A clock wiring has a forward wiring 3 extending from an output terminal A of a clock buffer 1 via the vicinity of flip-flops 11, 12, 13 to a loop point B, and a backward wiring 4 extending from the loop point B along the forward wiring 3 to a free end C. A clock branch circuit 21 receives clock signals from a point P1 on the forward wiring 3 and a point P2 on the backward wiring 4. When the sum of time integral values of both clock signals is equal to a time integral value for one pulse of one of the clock signals, the clock branch circuit 21 supplies the transitive clock signal to the flip-flop 11. Similarly, a clock branch circuit 22 receives clock signals from a point P1' and a point P2', and supplies the transitive clock signal to the flip-flops 12, 13.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、同期式の順序回路
において複数の記憶要素へクロック信号を分配するため
のクロック分配回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clock distribution circuit for distributing a clock signal to a plurality of storage elements in a synchronous sequential circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】同期式の順序回路は、クロック信号に同
期して動作するフリップフロップ、遅延素子などの記憶
要素を有する論理回路である。このような同期式の順序
回路を搭載したLSI(大規模集積回路)では、チップ
上に分散する全ての記憶要素にクロック信号を最小の時
間差で分配しなければならない。クロック信号の時間差
はクロックスキューと呼ばれており、ゼロ・クロックス
キューのクロック分配回路が求められている。
2. Description of the Related Art A synchronous sequential circuit is a logic circuit having storage elements such as flip-flops and delay elements which operate in synchronization with a clock signal. In an LSI (Large Scale Integrated Circuit) equipped with such a synchronous sequential circuit, a clock signal must be distributed to all storage elements distributed on a chip with a minimum time difference. The time difference between clock signals is called clock skew, and a clock distribution circuit with zero clock skew is required.

【0003】周知のグリッド方式のクロック分配回路
は、主にゲートアレイで用いられ、チップ全面にメッシ
ュ状にクロック配線を敷設し、チップ周辺又はメッシュ
中央に配したクロックバッファでメッシュ状の配線を駆
動するものであるが、クロック配線に付く静電容量が大
きくなる難点があった。また、周知のツリー方式のクロ
ック分配回路は、クロックバッファを始点すなわち根と
し、各フリップフロップを枝の端点とするツリー構造の
クロック配線を構成し、各分岐点において両側の部分木
のクロック信号の遅延がバランスするように補助バッフ
ァを挿入するものであるが、設計や調整が難しいという
問題があった。
A well-known grid type clock distribution circuit is mainly used in a gate array. Clock wiring is laid in a mesh shape on the entire surface of the chip, and the mesh wiring is driven by a clock buffer arranged around the chip or in the center of the mesh. However, there is a problem in that the electrostatic capacitance attached to the clock wiring becomes large. Further, a well-known tree-type clock distribution circuit forms a clock wiring having a tree structure in which a clock buffer is used as a starting point, that is, a root, and each flip-flop is used as an end point of a branch. The auxiliary buffer is inserted so that the delays are balanced, but there is a problem that it is difficult to design and adjust.

【0004】特開平4−229634号公報には、上記
各方式の問題を解決したクロック分配回路として、チッ
プ上に互いに隣接した2本のクロック配線を各々ループ
を描くように並行敷設し、一方のクロック配線の一方の
端部を1個のクロックバッファで、他方のクロック配線
の反対側の端部を他のクロックバッファでそれぞれ駆動
するようにした回路が開示されている。任意の位置で2
本のクロック配線にクロック分岐回路を接続し、該クロ
ック分岐回路で両配線上のクロック信号を混合してバッ
ファするようになっている。遅延差を有する2つのクロ
ック信号を混合して得られたクロック信号をフリップフ
ロップへ供給するようにしたことにより、クロックスキ
ューを低減できるとされている。開示されたクロック分
岐回路は、両配線上のクロック信号の中間電圧を得るた
めの2本の抵抗と、各々該中間電圧が印加されたゲート
を有するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジス
タとで構成されており、両トランジスタからなるCMO
Sインバータから、混合されたクロック信号が取り出さ
れるようになっている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 4-229634, as a clock distribution circuit that solves the problems of the above-mentioned methods, two clock wirings adjacent to each other are laid in parallel on a chip so as to draw a loop, and one of them is laid in parallel. A circuit is disclosed in which one end of a clock wiring is driven by one clock buffer and the other end of the other clock wiring is driven by another clock buffer. 2 at any position
A clock branch circuit is connected to the clock wiring of the book, and the clock branch circuit mixes and buffers the clock signals on both wirings. It is said that clock skew can be reduced by supplying a clock signal obtained by mixing two clock signals having a delay difference to the flip-flop. The disclosed clock branch circuit is composed of two resistors for obtaining an intermediate voltage of a clock signal on both wirings, and a PMOS transistor and an NMOS transistor each having a gate to which the intermediate voltage is applied. CMO consisting of both transistors
The mixed clock signal is taken out from the S inverter.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記特開平4−229
634号公報に開示されたクロック分配回路は、2本の
クロック配線で二重のループを構成するものであったの
で、配線の占める面積が大きくなる問題があった。ま
た、そのクロック分岐回路は、2本の配線上のクロック
信号が各々抵抗を介してPMOSトランジスタ及びNM
OSトランジスタの共通ゲートに印加される構成であっ
たので、雑音の影響を受けやすいという問題があった。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the clock distribution circuit disclosed in Japanese Patent No. 634, since two clock wirings form a double loop, there is a problem that the area occupied by the wirings becomes large. Further, in the clock branch circuit, the clock signals on the two wires are respectively connected to the PMOS transistor and the NM via the resistors.
Since it is applied to the common gate of the OS transistor, there is a problem that it is easily affected by noise.

【0006】本発明の目的は、低減された配線面積を有
するクロック分配回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a clock distribution circuit having a reduced wiring area.

【0007】本発明の他の目的は、雑音に強いクロック
分配回路を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a clock distribution circuit resistant to noise.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第1のクロック
分配回路は、1つの端点から折り返し点まで達する往配
線と、該折り返し点から往配線に沿って逆行して自由端
まで達する復配線とを有するクロック配線の小面積構造
を採用し、往配線の端点をクロックバッファで駆動する
ようにしたものである。しかも、往配線上の第1のクロ
ック信号の時間積分値と復配線上の第2のクロック信号
の時間積分値との和が一方のクロック信号の1パルス分
の時間積分値と等しくなった時点で第3のクロック信号
を遷移させる機能を有するクロック分岐回路を採用し
た。
According to a first clock distribution circuit of the present invention, a forward wiring that reaches from one end point to a turning point and a return wiring that goes backward from the turning point along the forward wiring and reaches a free end. The small area structure of the clock wiring having the above is adopted, and the end point of the outgoing wiring is driven by the clock buffer. Moreover, when the sum of the time integrated value of the first clock signal on the forward wiring and the time integrated value of the second clock signal on the backward wiring becomes equal to the time integrated value of one pulse of one clock signal. A clock branch circuit having a function of transiting the third clock signal is adopted.

【0009】本発明の第1のクロック分配回路によれ
ば、クロックバッファが往配線の端点へ原クロック信号
を供給する。往配線上の第1のクロック信号は原クロッ
ク信号に対して遅延を有し、復配線上の第2のクロック
信号は第1のクロック信号より大きい遅延を有する。ク
ロック分岐回路は、遅延差を有する第1及び第2のクロ
ック信号の各々の時間積分値に応答して第3のクロック
信号を遷移させる。したがって、クロック配線上のいず
れの位置から第1及び第2のクロック信号を取り出そう
とも、原クロック信号に対する第3のクロック信号の遅
延は一定である。つまり、クロックスキューが低減され
る。しかも、信号の時間積分値の利用により、耐雑音性
能が向上する。
According to the first clock distribution circuit of the present invention, the clock buffer supplies the original clock signal to the end point of the outgoing line. The first clock signal on the forward wiring has a delay with respect to the original clock signal, and the second clock signal on the backward wiring has a delay larger than that of the first clock signal. The clock branch circuit transitions the third clock signal in response to the time integration value of each of the first and second clock signals having the delay difference. Therefore, the delay of the third clock signal with respect to the original clock signal is constant no matter where the first and second clock signals are taken out from on the clock wiring. That is, the clock skew is reduced. Moreover, the noise resistance performance is improved by using the time integral value of the signal.

【0010】本発明の第2のクロック分配回路は、クロ
ックバッファの出力端子から最も遠い記憶要素まで達す
る最長経路の主配線と、各々他の記憶要素まで達する複
数の枝配線とを有するクロック配線の小面積構造を採用
し、主配線のクロック信号の遅延と複数の枝配線の各々
のクロック信号の遅延とが等しくなるように、複数の枝
配線の各々の一部を高抵抗配線層又は高容量配線層で構
成したものである。
A second clock distribution circuit of the present invention is a clock wiring having a main wiring of the longest path that reaches the farthest storage element from the output terminal of the clock buffer, and a plurality of branch wirings that reach other storage elements. Adopting a small area structure, a part of each of the plurality of branch wirings has a high resistance wiring layer or a high capacitance so that the delay of the clock signal of the main wiring is equal to the delay of each clock signal of the plurality of branch wirings. It is composed of a wiring layer.

【0011】本発明の第2のクロック分配回路によれ
ば、最長経路である主配線の遅延と同じ遅延を各枝配線
が有するように各枝配線の配線インピーダンスを選択す
ることにより、クロックスキューが低減される。しか
も、LSIの設計に際して、記憶素子、クロック配線な
どの配置配線の完了後に配線インピーダンスを調整でき
る利点がある。
According to the second clock distribution circuit of the present invention, by selecting the wiring impedance of each branch wiring so that each branch wiring has the same delay as the delay of the main wiring which is the longest path, the clock skew is reduced. Will be reduced. In addition, in designing an LSI, there is an advantage that the wiring impedance can be adjusted after the placement and wiring of the storage element, the clock wiring, etc. are completed.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るクロック分配
回路の具体例について、図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific examples of the clock distribution circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明のクロック分配回路の構成
例を示すブロック図である。図1において、1は、同期
式の順序回路を構成する多数のフリップフロップを有す
るレイアウト領域を示している。説明を簡略化するため
に、レイアウト領域1の中に3個のフリップフロップ1
1,12,13が図示されている。2は、外部クロック
信号CLKをそのまま原クロック信号としてレイアウト
領域1の中へ導入するためのクロックバッファである。
クロック配線は、クロックバッファ1の出力端子Aから
フリップフロップ11,12,13の近傍を経由して折
り返し点Bまで達する往配線3と、折り返し点Bから往
配線3に沿って逆行して自由端Cまで達する復配線4と
を有する。21は1個のフリップフロップ11の近傍に
配置されたクロック分岐回路であり、22は他の2個の
フリップフロップ12,13の近傍に配置されたクロッ
ク分岐回路である。一方のクロック分岐回路21は、往
配線3上の点P1と復配線4上の点P2との双方からそ
れぞれクロック信号を受け取り、両クロック信号の各々
の時間積分値の和が一方のクロック信号の1パルス分の
時間積分値と等しくなった時点で遷移するクロック信号
を、フリップフロップ11へ供給するものである。他方
のクロック分岐回路22は、往配線3上の点P1′と復
配線4上の点P2′との双方からそれぞれクロック信号
を受け取り、両クロック信号の各々の時間積分値の和が
一方のクロック信号の1パルス分の時間積分値と等しく
なった時点で遷移するクロック信号を、フリップフロッ
プ12,13へ供給するものである。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a clock distribution circuit of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a layout area having a large number of flip-flops that form a synchronous sequential circuit. In order to simplify the explanation, three flip-flops 1 are provided in the layout area 1.
1, 12, 13 are shown. Reference numeral 2 is a clock buffer for introducing the external clock signal CLK as it is into the layout area 1 as an original clock signal.
The clock wiring includes a forward wiring 3 that reaches the turning point B from the output terminal A of the clock buffer 1 via the vicinity of the flip-flops 11, 12, and 13, and a free end that runs backward from the turning point B along the forward wiring 3. It has a return wiring 4 which reaches to C. Reference numeral 21 is a clock branch circuit arranged near one flip-flop 11, and 22 is a clock branch circuit arranged near the other two flip-flops 12 and 13. One clock branch circuit 21 receives clock signals from both the point P1 on the forward wiring 3 and the point P2 on the return wiring 4, and the sum of the time integrated values of both clock signals is the sum of one clock signal. A clock signal that transitions when it becomes equal to the time integrated value for one pulse is supplied to the flip-flop 11. The other clock branch circuit 22 receives clock signals from both the point P1 'on the forward wiring 3 and the point P2' on the return wiring 4, and the sum of the time integrated values of both clock signals is one clock. The clock signal that transitions when it becomes equal to the time integrated value of one pulse of the signal is supplied to the flip-flops 12 and 13.

【0014】図1において、点P1及びP2はクロック
バッファ1の出力端子Aに近く、点P1′及びP2′は
折り返し点Bに近いものとする。点P1におけるクロッ
ク信号は、クロックバッファ1の出力端子Aにおける原
クロック信号に対して遅延を有する。点P1、P1′、
P2′、P2の順に、原クロック信号に対するクロック
信号の遅延が大きくなる。
In FIG. 1, points P1 and P2 are close to the output terminal A of the clock buffer 1, and points P1 'and P2' are close to the folding point B. The clock signal at the point P1 has a delay with respect to the original clock signal at the output terminal A of the clock buffer 1. Points P1, P1 ',
The delay of the clock signal with respect to the original clock signal increases in the order of P2 ′ and P2.

【0015】図2は、図1中のクロック分岐回路21の
内部構成例を示す回路図である。図2において、IN1
は往配線3の上の点P1におけるクロック信号(第1の
クロック信号)を入力するための第1の入力端子、IN
2は復配線4の上の点P2におけるクロック信号(第2
のクロック信号)を入力するための第2の入力端子、O
UTはフリップフロップ11へクロック信号(第3のク
ロック信号)を供給するための出力端子である。第1の
クロック信号は、バッファ31及び逆流防止用のダイオ
ード32を介して内部ノード(その電圧をVINとす
る。)へ供給される。第2のクロック信号は、バッファ
33及び逆流防止用のダイオード34を介して同内部ノ
ードへ供給される。同内部ノードと出力端子OUTとの
間には、他のバッファ35が介在している。また、同内
部ノードと接地との間には、コンデンサ36及びNMO
Sトランジスタ37が並列に介在している。NMOSト
ランジスタ37のゲートは、抵抗38を介して出力端子
OUTに接続されている。図1中の他のクロック分岐回
路22の内部構成も同様である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal configuration example of the clock branch circuit 21 in FIG. In FIG. 2, IN1
Is a first input terminal for inputting a clock signal (first clock signal) at a point P1 on the forward wiring 3, IN
2 is a clock signal at the point P2 on the return wiring 4 (second
Second input terminal for inputting the clock signal
UT is an output terminal for supplying a clock signal (third clock signal) to the flip-flop 11. The first clock signal is supplied to the internal node (whose voltage is VIN) via the buffer 31 and the diode 32 for preventing backflow. The second clock signal is supplied to the internal node via the buffer 33 and the backflow prevention diode 34. Another buffer 35 is interposed between the internal node and the output terminal OUT. Further, a capacitor 36 and an NMO are provided between the internal node and the ground.
The S transistor 37 is interposed in parallel. The gate of the NMOS transistor 37 is connected to the output terminal OUT via the resistor 38. The internal configuration of the other clock branch circuit 22 in FIG. 1 is also the same.

【0016】図3は、図2のクロック分岐回路21の動
作を示すタイミングチャート図である。第1の入力端子
IN1に供給される第1のクロック信号は、パルス幅T
を有し、かつ原クロック信号に対して遅延DLP1を有
するものとする。該第1のクロック信号の1パルス分の
時間積分値は、S1+S2である。また、第2の入力端
子IN2に供給される第2のクロック信号は、原クロッ
ク信号に対して遅延DLP2を有するものとする。ここ
に、DLP1<DLP2である。第1のクロック信号が
“L”レベルから“H”レベルへと立ち上がると、バッ
ファ31及びダイオード32を介してコンデンサ36の
充電が始まり、内部ノードの電圧VINが0Vから上昇
し始める。その後、第2のクロック信号が“L”レベル
から“H”レベルへと立ち上がると、バッファ33及び
ダイオード34を介したコンデンサ36の充電が加わ
り、内部ノードの電圧VINが急速に上昇し始める。そ
して、第2のクロック信号の時間積分値がS2になった
時点で、内部ノードの電圧VINがバッファ35のしき
い値電圧Vtを越える。つまり、時刻TSにおいて、第
1のクロック信号の時間積分値S1と第2のクロック信
号の時間積分値S2との和が一方のクロック信号の1パ
ルス分の時間積分値S1+S2に達し、出力端子OUT
から出力される第3のクロック信号が“L”レベルから
“H”レベルへと遷移する。このようにして第3のクロ
ック信号が立ち上がると、抵抗38を介してNMOSト
ランジスタ37のゲートに“H”レベルの電圧が印加さ
れるので、該NMOSトランジスタ37がターンオンす
る。この結果、コンデンサ36の放電が開始する。ただ
し、第1及び第2のクロック信号のうちのいずれか一方
が“H”レベルを保持している間はコンデンサ36の充
電が継続されるので、内部ノードの電圧VINが直ちに
バッファ35のしきい値電圧Vtを下回ることはない。
図3では、時刻TEにおいて、内部ノードの電圧VIN
がバッファ35のしきい値電圧Vtを下回り、出力端子
OUTから出力される第3のクロック信号が“H”レベ
ルから“L”レベルへと遷移している。第3のクロック
信号のパルス幅は、NMOSトランジスタ37の特性を
変えることにより調整できる。
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the clock branch circuit 21 of FIG. The first clock signal supplied to the first input terminal IN1 has a pulse width T
And a delay DLP1 with respect to the original clock signal. The time integrated value of one pulse of the first clock signal is S1 + S2. Further, the second clock signal supplied to the second input terminal IN2 has a delay DLP2 with respect to the original clock signal. Here, DLP1 <DLP2. When the first clock signal rises from the "L" level to the "H" level, charging of the capacitor 36 starts via the buffer 31 and the diode 32, and the voltage VIN of the internal node starts to rise from 0V. After that, when the second clock signal rises from the "L" level to the "H" level, the capacitor 36 is charged through the buffer 33 and the diode 34, and the voltage VIN at the internal node starts to rise rapidly. Then, when the time integration value of the second clock signal reaches S2, the voltage VIN of the internal node exceeds the threshold voltage Vt of the buffer 35. That is, at time TS, the sum of the time integrated value S1 of the first clock signal and the time integrated value S2 of the second clock signal reaches the time integrated value S1 + S2 of one pulse of one clock signal, and the output terminal OUT
The third clock signal output from the output terminal transits from the "L" level to the "H" level. When the third clock signal rises in this way, the "H" level voltage is applied to the gate of the NMOS transistor 37 via the resistor 38, so that the NMOS transistor 37 turns on. As a result, the discharge of the capacitor 36 starts. However, since the capacitor 36 is continuously charged while one of the first and second clock signals holds the “H” level, the voltage VIN of the internal node immediately increases the threshold voltage of the buffer 35. It does not fall below the value voltage Vt.
In FIG. 3, at time TE, the voltage VIN of the internal node
Falls below the threshold voltage Vt of the buffer 35, and the third clock signal output from the output terminal OUT transits from "H" level to "L" level. The pulse width of the third clock signal can be adjusted by changing the characteristics of the NMOS transistor 37.

【0017】さて、図3から判るように、一方のクロッ
ク分岐回路21において、原クロック信号に対する第3
のクロック信号の遅延DLは、 DL=DLP2+{T−(DLP2−DLP1)}/2 …(1) で表わされる。同様に、他方のクロック分岐回路22に
おいて、原クロック信号に対する出力クロック信号の遅
延DL′は、 DL′=DLP2′+{T−(DLP2′−DLP1′)}/2 …(2) で表わされる。ここに、DLP1′は原クロック信号に
対する往配線3の上の点P1′におけるクロック信号の
遅延であり、DLP2′は原クロック信号に対する復配
線4の上の点P2′におけるクロック信号の遅延であ
る。
As can be seen from FIG. 3, in one clock branch circuit 21, the third clock signal for the original clock signal is used.
The delay DL of the clock signal is expressed by DL = DLP2 + {T- (DLP2-DLP1)} / 2 (1). Similarly, in the other clock branch circuit 22, the delay DL 'of the output clock signal with respect to the original clock signal is represented by DL' = DLP2 '+ {T- (DLP2'-DLP1')} / 2 (2). . Here, DLP1 'is the delay of the clock signal at the point P1' on the forward wiring 3 with respect to the original clock signal, and DLP2 'is the delay of the clock signal at the point P2' on the return wiring 4 with respect to the original clock signal. .

【0018】図1において、クロックバッファ2の出力
端子Aから折り返し点Bまでの往配線3の長さを10m
m、折り返し点Bから復配線の自由端Cまでの復配線4
の長さを10mm、折り返し点Bから点P1及びP2ま
での往配線3及び復配線4の各々の長さを8mm、折り
返し点Bから点P1′及びP2′までの往配線3及び復
配線4の各々の長さを2mmとする。また、往配線3及
び復配線4は、各々線幅0.8μmのアルミニウム配線
であるものとし、その単位長さ当たりの抵抗を120Ω
/mm、その単位長さ当たりの静電容量を0.1pF/
mm(すなわち10-4nF/mm)とする。このとき、
近似的に、 DLP1=(120×2)×(10-4×20)=0.4
8ns DLP1′=(120×8)×(10-4×20)=1.
92ns DLP2′=(120×12)×(10-4×20)=
2.88ns DLP2=(120×18)×(10-4×20)=4.
32ns である。T=6.0nsとすると、上記の式(1)及び
(2)より、 DL=4.32+{6.0−(4.32−0.48)}
/2=5.4ns DL′=2.88+{6.0−(2.88−1.9
2)}/2=5.4ns となる。
In FIG. 1, the length of the outgoing wiring 3 from the output terminal A of the clock buffer 2 to the turning point B is 10 m.
m, return wiring 4 from the turning point B to the free end C of the return wiring 4
Is 10 mm, the length of each of the forward wiring 3 and the return wiring 4 from the turning point B to the points P1 and P2 is 8 mm, and the forward wiring 3 and the returning wiring 4 from the turning point B to the points P1 ′ and P2 ′ The length of each is 2 mm. Further, each of the forward wiring 3 and the backward wiring 4 is an aluminum wiring having a line width of 0.8 μm, and the resistance per unit length thereof is 120Ω.
/ Mm, the capacitance per unit length is 0.1 pF /
mm (that is, 10 −4 nF / mm). At this time,
Approximately, DLP1 = (120 × 2) × (10 −4 × 20) = 0.4
8 ns DLP1 ′ = (120 × 8) × (10 −4 × 20) = 1.
92 ns DLP2 ′ = (120 × 12) × (10 −4 × 20) =
2.88 ns DLP2 = (120 × 18) × (10 −4 × 20) = 4.
32 ns. If T = 6.0 ns, then from the above equations (1) and (2), DL = 4.32 + {6.0− (4.32−0.48)}
/2=5.4 ns DL '= 2.88 + {6.0- (2.88-1.9)
2)} / 2 = 5.4 ns.

【0019】以上の数値例の説明から明らかなように、
折り返し点Bから任意の距離L(0<L<10mm)の
位置で往配線3から取り出した第1のクロック信号と復
配線4から取り出した第2のクロック信号とを図2の構
成を有するクロック分岐回路に入力すれば、原クロック
信号に対して一定の遅延5.4nsを有する第3のクロ
ック信号が得られる。つまり、図1のクロック分配回路
によれば、近似的にゼロ・クロックスキューを実現でき
る。また、クロック配線の折り返し構造を採用したの
で、前記従来の二重ループの場合に比べて配線面積が低
減される。しかも、往配線3の上のクロック信号の時間
積分値と復配線4の上のクロック信号の時間積分値とを
利用してクロックスキューを低減するように各クロック
分岐回路21,22の中にコンデンサ36を導入したの
で、雑音に強いクロック分配回路を実現できる。
As is clear from the above description of the numerical examples,
A clock having the configuration shown in FIG. 2 is provided with a first clock signal extracted from the forward wiring 3 and a second clock signal extracted from the return wiring 4 at an arbitrary distance L (0 <L <10 mm) from the turning point B. When input to the branch circuit, a third clock signal having a constant delay of 5.4 ns with respect to the original clock signal is obtained. That is, according to the clock distribution circuit of FIG. 1, approximately zero clock skew can be realized. Further, since the folded structure of the clock wiring is adopted, the wiring area is reduced as compared with the case of the conventional double loop. Moreover, capacitors are provided in the clock branch circuits 21 and 22 so as to reduce the clock skew by using the time integral value of the clock signal on the forward wiring 3 and the time integral value of the clock signal on the backward wiring 4. Since 36 is introduced, a clock distribution circuit that is resistant to noise can be realized.

【0020】なお、図1中の往配線3及び復配線4は、
複数のフリップフロップ11,12,13の近傍を経由
して点Bまで達する1本の幅広クロック配線をその長手
方向に2分割することによって、容易に得られる。
The forward wiring 3 and the backward wiring 4 in FIG.
This is easily obtained by dividing one wide clock wiring reaching the point B via the vicinity of the plurality of flip-flops 11, 12, 13 into two in the longitudinal direction thereof.

【0021】図4の回路は、図1のクロック分配回路の
折り返し点Bの近傍においてクロック配線上に補助バッ
ファ41を挿入してなるものである。この補助バッファ
41の挿入により、クロック配線の静電容量は半減す
る。つまり、補助バッファ41の中の遅延を0.5ns
とすると、近似的に、 DLP1=(120×2)×(10-4×10)=0.2
4ns DLP1′=(120×8)×(10-4×10)=0.
96ns DLP2′=(120×10)×(10-4×10)+
0.5+(120×2)×(10-4×10)=1.94
ns DLP2=(120×10)×(10-4×10)+0.
5+(120×8)×(10-4×10)=2.66ns である。T=6.0nsとすると、上記の式(1)及び
(2)より、 DL=2.66+{6.0−(2.66−0.24)}
/2=4.5ns DL′=1.94+{6.0−(1.94−0.9
6)}/2=4.5ns となる。
The circuit of FIG. 4 is constructed by inserting an auxiliary buffer 41 on the clock wiring in the vicinity of the turning point B of the clock distribution circuit of FIG. By inserting the auxiliary buffer 41, the capacitance of the clock wiring is halved. That is, the delay in the auxiliary buffer 41 is set to 0.5 ns.
Then, approximately, DLP1 = (120 × 2) × (10 −4 × 10) = 0.2
4 ns DLP1 ′ = (120 × 8) × (10 −4 × 10) = 0.
96 ns DLP2 ′ = (120 × 10) × (10 −4 × 10) +
0.5+ (120 × 2) × (10 −4 × 10) = 1.94
ns DLP2 = (120 × 10) × (10 −4 × 10) +0.
5+ (120 × 8) × (10 −4 × 10) = 2.66 ns. If T = 6.0 ns, then from the above equations (1) and (2), DL = 2.66 + {6.0− (2.66−0.24)}
/2=4.5 ns DL '= 1.94 + {6.0- (1.94-0.9)
6)} / 2 = 4.5 ns.

【0022】つまり、図4のクロック分配回路によれ
ば、折り返し点Bから任意の距離L(0<L<10m
m)の位置で往配線3から取り出した第1のクロック信
号と復配線4から取り出した第2のクロック信号との利
用により、原クロック信号に対して一定の遅延4.5n
sを有する第3のクロック信号が得られる。しかも、第
3のクロック信号の遅延は図1の場合の遅延5.4ns
に比べて低減される。
That is, according to the clock distribution circuit of FIG. 4, an arbitrary distance L (0 <L <10 m from the turning point B is obtained.
At the position m), the use of the first clock signal extracted from the forward wiring 3 and the second clock signal extracted from the return wiring 4 causes a constant delay of 4.5 n with respect to the original clock signal.
A third clock signal with s is obtained. Moreover, the delay of the third clock signal is 5.4 ns in the case of FIG.
It is reduced compared to.

【0023】なお、折り返し点Bから任意の距離D(0
<D<10mm)の位置において、往配線3の上に第1
の補助バッファを、復配線4の上に第2の補助バッファ
をそれぞれ挿入しても、図4の場合と同様の効果があ
る。
An arbitrary distance D (0
At the position of <D <10 mm)
Even if the second auxiliary buffers are inserted on the sub-wiring 4 respectively, the same effect as in the case of FIG. 4 can be obtained.

【0024】図5の回路は、図1のクロック分配回路の
往配線3と復配線4との間にアース線5を挟み込んでな
るものである。外部クロック信号CLKの周波数が高い
場合でも、アース線5のシールド効果により、往配線3
と復配線4との間のクロック信号の干渉を防止できる。
また、アース線5は、雑音の影響を緩和したり、高周波
数時の配線インピーダンスの増大を抑制したりする効果
をも有する。
The circuit shown in FIG. 5 comprises a ground wire 5 sandwiched between the forward wiring 3 and the backward wiring 4 of the clock distribution circuit shown in FIG. Even if the frequency of the external clock signal CLK is high, due to the shielding effect of the ground wire 5, the forward wiring 3
It is possible to prevent the interference of the clock signal between the return wiring 4 and the return wiring 4.
The ground wire 5 also has the effect of reducing the influence of noise and suppressing the increase of wiring impedance at high frequencies.

【0025】なお、図5中の往配線3、復配線4及びア
ース線5は、複数のフリップフロップ11,12,13
の近傍を経由して点Bまで達する1本の幅広クロック配
線をその長手方向に3分割し、その中央の配線を接地す
ることによって、容易に得られる。
The forward wiring 3, the return wiring 4 and the ground wire 5 in FIG. 5 are composed of a plurality of flip-flops 11, 12, 13.
It can be easily obtained by dividing one wide clock wiring reaching the point B via the vicinity of to the three in the longitudinal direction and grounding the central wiring.

【0026】図6の回路は、外部クロック信号CLKの
周波数を低減したクロック信号をクロックバッファ2へ
供給するための分周器45と、各クロック分岐回路2
1,22の出力クロック信号の周波数を外部クロック信
号CLKと同じ周波数まで上げるための周波数アップコ
ンバータ51,52とを、図1のクロック分配回路に付
加してなるものである。
The circuit of FIG. 6 has a frequency divider 45 for supplying a clock signal having a reduced frequency of the external clock signal CLK to the clock buffer 2 and each clock branch circuit 2.
Frequency up converters 51 and 52 for increasing the frequency of the output clock signals 1 and 22 to the same frequency as the external clock signal CLK are added to the clock distribution circuit of FIG.

【0027】図7は、図6中の分周器45の内部構成例
を示す回路図である。図7において、CIN1は外部ク
ロック信号CLKを入力するための入力端子、COUT
1は1/2分周されたクロック信号をクロックバッファ
2へ供給するための出力端子である。図7の分周器45
は1個のJKフリップフロップ60で構成されており、
そのJ入力端子及びK入力端子は電源VDDに、そのク
ロック入力端子は該分周器45の入力端子CIN1に、
そのQ出力端子は該分周器45の出力端子COUT1に
それぞれ接続されている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an internal configuration example of the frequency divider 45 in FIG. In FIG. 7, CIN1 is an input terminal for inputting an external clock signal CLK, COUT
Reference numeral 1 is an output terminal for supplying a clock signal whose frequency is divided by ½ to the clock buffer 2. Frequency divider 45 of FIG.
Is composed of one JK flip-flop 60,
The J input terminal and the K input terminal are connected to the power supply VDD, the clock input terminal is connected to the input terminal CIN1 of the frequency divider 45,
The Q output terminals are respectively connected to the output terminals COUT1 of the frequency divider 45.

【0028】図8は、図7の分周器45の動作を示すタ
イミングチャート図である。入力端子CIN1に供給さ
れる外部クロック信号CLKが“H”レベルから“L”
レベルへ遷移する毎に、出力端子COUT1からクロッ
クバッファ2へ供給されるクロック信号が遷移する。つ
まり、外部クロック信号CLKの周波数を1/2に低減
したクロック信号がクロックバッファ2へ供給される。
したがって、1/2分周されたクロック信号が往配線3
及び復配線4の上を伝幡することとなる。
FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the frequency divider 45 of FIG. The external clock signal CLK supplied to the input terminal CIN1 changes from "H" level to "L"
The clock signal supplied from the output terminal COUT1 to the clock buffer 2 makes a transition each time the level changes to the level. That is, the clock signal obtained by reducing the frequency of the external clock signal CLK by half is supplied to the clock buffer 2.
Therefore, the clock signal whose frequency is divided by ½ is applied to the forward wiring 3
And it will be transmitted on the return wiring 4.

【0029】図9は、図6中の周波数アップコンバータ
51の内部構成例を示す回路図である。図9において、
CIN2はクロック分岐回路21から供給されたクロッ
ク信号を入力するための入力端子、COUT2は周波数
が逓倍されたクロック信号をフリップフロップ11へ供
給するための出力端子である。入力端子CIN2に供給
されたクロック信号は、排他的論理和ゲート61の第1
の入力端子に与えられるとともに、抵抗62を介して該
排他的論理和ゲート61の第2の入力端子に与えられ
る。また、排他的論理和ゲート61の第2の入力端子と
接地との間には、コンデンサ63が介在している。排他
的論理和ゲート61の出力端子は、該周波数アップコン
バータ51の出力端子COUT2に接続されている。図
6中の他の周波数アップコンバータ52の内部構成も同
様である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing an internal configuration example of the frequency up converter 51 in FIG. In FIG.
CIN2 is an input terminal for inputting a clock signal supplied from the clock branch circuit 21, and COUT2 is an output terminal for supplying a clock signal having a frequency multiplied to the flip-flop 11. The clock signal supplied to the input terminal CIN2 is the first signal of the exclusive OR gate 61.
And the second input terminal of the exclusive OR gate 61 via the resistor 62. Further, a capacitor 63 is interposed between the second input terminal of the exclusive OR gate 61 and the ground. The output terminal of the exclusive OR gate 61 is connected to the output terminal COUT2 of the frequency up converter 51. The internal configuration of the other frequency up-converter 52 in FIG. 6 is also the same.

【0030】図10は、図9の周波数アップコンバータ
51の動作を示すタイミングチャート図である。入力端
子CIN2の電圧が“L”レベルであり、かつコンデン
サ63の充電電圧が0Vであるとき、出力端子COUT
2の電圧は“L”レベルである。入力端子CIN2の電
圧が“L”レベルから“H”レベルへと立ち上がると、
抵抗62を介してコンデンサ63の充電が始まる。とこ
ろが、コンデンサ63の端子電圧はゆっくりと立ち上が
るので、出力端子COUT2の電圧は“L”レベルから
“H”レベルへと立ち上がる。やがてコンデンサ63の
充電電圧が“H”レベルに達すると、出力端子COUT
2の電圧は“H”レベルから“L”レベルへと立ち下が
る。次に、入力端子CIN2の電圧が“H”レベルから
“L”レベルへと立ち下がると、抵抗62を介してコン
デンサ63の放電が始まる。ところが、コンデンサ63
の端子電圧はゆっくりと立ち下がるので、出力端子CO
UT2の電圧は“L”レベルから“H”レベルへと立ち
上がる。やがてコンデンサ63の端子電圧が“L”レベ
ルに達すると、出力端子COUT2の電圧は“H”レベ
ルから“L”レベルへと立ち下がり、元の状態に戻る。
以上の動作の繰り返しにより、クロック分岐回路21か
ら供給されたクロック信号の周波数を2倍に上げたクロ
ック信号、すなわち外部クロック信号CLKの周波数と
同じ周波数を有するクロック信号がフリップフロップ1
1へ供給される。
FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the frequency up converter 51 shown in FIG. When the voltage of the input terminal CIN2 is “L” level and the charging voltage of the capacitor 63 is 0V, the output terminal COUT
The voltage of 2 is "L" level. When the voltage of the input terminal CIN2 rises from "L" level to "H" level,
Charging of the capacitor 63 starts via the resistor 62. However, since the terminal voltage of the capacitor 63 rises slowly, the voltage of the output terminal COUT2 rises from "L" level to "H" level. When the charging voltage of the capacitor 63 reaches the “H” level, the output terminal COUT
The voltage of 2 falls from "H" level to "L" level. Next, when the voltage of the input terminal CIN2 falls from the "H" level to the "L" level, the capacitor 63 starts discharging through the resistor 62. However, the capacitor 63
The output voltage of the output terminal CO
The voltage of UT2 rises from "L" level to "H" level. When the terminal voltage of the capacitor 63 eventually reaches the “L” level, the voltage of the output terminal COUT2 falls from the “H” level to the “L” level and returns to the original state.
By repeating the above-described operation, the clock signal obtained by doubling the frequency of the clock signal supplied from the clock branch circuit 21, that is, the clock signal having the same frequency as the frequency of the external clock signal CLK becomes the flip-flop 1.
1 is supplied.

【0031】図6のクロック分配回路によれば、高周波
数のクロック信号が広範囲に伝幡することがないため、
該回路の消費電力が低減される効果がある。
According to the clock distribution circuit of FIG. 6, since the high frequency clock signal does not spread over a wide range,
This has the effect of reducing the power consumption of the circuit.

【0032】図11は、本発明のクロック分配回路の他
の構成例を示すブロック図である。図11において、1
は、同期式の順序回路を構成する多数のフリップフロッ
プを有するレイアウト領域を示している。説明を簡略化
するために、レイアウト領域1の中に4個のフリップフ
ロップ11,12,13,14が図示されている。2
は、外部クロック信号CLKをそのまま原クロック信号
としてレイアウト領域1の中へ導入するためのクロック
バッファである。クロック配線は、クロックバッファ1
の出力端子Aから最も遠いフリップフロップ12,13
まで達する最長経路の主配線6と、各々主配線6の上か
ら枝分かれして他のフリップフロップ11,14まで達
する複数の枝配線7,8とを有する。主配線6は、例え
ばその全てがアルミニウム配線層で構成されている。こ
の主配線6のクロック信号の遅延と各枝配線7,8のク
ロック信号の遅延とが等しくなるように、枝配線7,8
の各々の一部は、例えばポリシリコンからなる高抵抗配
線層73,76で、他の一部はアルミニウム配線層でそ
れぞれ構成されている。図11中の71、72、74及
び75は、アルミニウム配線層と高抵抗配線層73,7
6との接続のためのコンタクトを示している。
FIG. 11 is a block diagram showing another configuration example of the clock distribution circuit of the present invention. In FIG. 11, 1
Shows a layout area having a large number of flip-flops that form a synchronous sequential circuit. In order to simplify the description, four flip-flops 11, 12, 13, 14 are shown in the layout area 1. 2
Is a clock buffer for introducing the external clock signal CLK as it is into the layout area 1 as an original clock signal. Clock wiring is clock buffer 1
Furthest from the output terminal A of the flip-flops 12, 13
It has a main wiring 6 of the longest path reaching to and a plurality of branch wirings 7 and 8 branched from the main wiring 6 to reach the other flip-flops 11 and 14, respectively. The main wiring 6, for example, is entirely formed of an aluminum wiring layer. The branch wirings 7 and 8 are arranged so that the delay of the clock signal on the main wiring 6 and the delay of the clock signal on the branch wirings 7 and 8 are equal.
Part of each of the above is formed of high resistance wiring layers 73 and 76 made of, for example, polysilicon, and the other is formed of an aluminum wiring layer. Reference numerals 71, 72, 74 and 75 in FIG. 11 denote aluminum wiring layers and high resistance wiring layers 73, 7 respectively.
6 shows a contact for connection with 6.

【0033】図12は、図11のクロック分配回路の自
動設計のためのフローチャート図である。ステップ10
1では、レイアウト領域1の中にクロックバッファ2、
フリップフロップ11,12,13,14などを配置
し、かつ主配線6及び枝配線7,8を有するクロック配
線の経路を決定する。この時点では、クロック配線が全
てアルミニウム配線層で構成されているものとして取り
扱う。ステップ102では、クロックバッファ1の出力
端子Aからクロック配線の経路のうちの最も遠いフリッ
プフロップ12,13まで達する最長経路の主配線6を
探索する。ステップ103では、探索された主配線6の
クロック信号の遅延、すなわちクロック最大遅延Tmを
計算する。この最大遅延Tmは、主配線6の長さ、単位
長さ当たりの抵抗、及び、単位長さ当たりの静電容量に
依存している。そして、各枝配線7,8のクロック信号
の遅延が最大遅延Tmと等しくなるように、各枝配線
7,8の所要の抵抗値が求められる。ステップ104で
は、求められた抵抗値を実現するように、各枝配線7,
8の一部を高抵抗配線層73,76に乗り換える処理を
施す。具体的には、クロックバッファ1の出力端子Aに
近い枝配線8では、長い高抵抗配線層76が選択され、
かつ元のアルミニウム配線層と該高抵抗配線層76との
接続のためのコンタクト74,75が生成される。ま
た、クロックバッファ1の出力端子Aから遠い枝配線7
では、短い高抵抗配線層73が選択され、かつ元のアル
ミニウム配線層と該高抵抗配線層73との接続のための
コンタクト71,72が生成される。ステップ105で
は、以上のようにして得られた配置配線の結果を出力す
る。
FIG. 12 is a flow chart for automatic design of the clock distribution circuit of FIG. Step 10
1, the clock buffer 2 in the layout area 1,
Flip-flops 11, 12, 13, 14 and the like are arranged, and the route of the clock wiring having the main wiring 6 and the branch wirings 7, 8 is determined. At this point, the clock wiring is treated as if it is entirely composed of an aluminum wiring layer. In step 102, the main wiring 6 of the longest route from the output terminal A of the clock buffer 1 to the furthest flip-flops 12 and 13 of the routes of the clock wiring is searched. In step 103, the delay of the clock signal of the searched main wiring 6, that is, the maximum clock delay Tm is calculated. This maximum delay Tm depends on the length of the main wiring 6, the resistance per unit length, and the electrostatic capacitance per unit length. Then, the required resistance value of each branch wiring 7 and 8 is obtained so that the delay of the clock signal of each branch wiring 7 and 8 becomes equal to the maximum delay Tm. In step 104, each branch wiring 7, so as to realize the obtained resistance value,
A process of changing a part of 8 to the high resistance wiring layers 73 and 76 is performed. Specifically, in the branch wiring 8 near the output terminal A of the clock buffer 1, the long high resistance wiring layer 76 is selected,
Moreover, contacts 74 and 75 for connecting the original aluminum wiring layer and the high resistance wiring layer 76 are formed. Further, the branch wiring 7 far from the output terminal A of the clock buffer 1
Then, the short high resistance wiring layer 73 is selected, and the contacts 71 and 72 for connecting the original aluminum wiring layer and the high resistance wiring layer 73 are generated. In step 105, the placement and routing result obtained as described above is output.

【0034】図11のクロック分配回路によれば、主配
線6と複数の枝配線7,8とを有するクロック配線の小
面積構造で、容易にゼロ・クロックスキューを実現でき
る。なお、主配線6のクロック信号の遅延と各枝配線
7,8のクロック信号の遅延とが等しくなるように、図
11中の高抵抗配線層73,76をそれぞれ高容量配線
層に置き換えてもよい。
According to the clock distribution circuit of FIG. 11, zero clock skew can be easily realized with the small area structure of the clock wiring having the main wiring 6 and the plurality of branch wirings 7 and 8. The high resistance wiring layers 73 and 76 in FIG. 11 may be replaced with high capacitance wiring layers so that the delay of the clock signal of the main wiring 6 and the delay of the clock signal of the branch wirings 7 and 8 become equal. Good.

【0035】図13は、図11中の高抵抗配線層73に
代わる高容量配線層を示す平面図である。図14は、図
13中の高容量配線層81の断面構造を示している。図
14において、91は半導体基板、92は高誘電率4.
0を有するSiO2 膜、93は低誘電率3.3〜3.8
を有するSiOF膜である。半導体基板91の上にSi
2 膜92が、該SiO2 膜92の上に高容量配線層8
1を構成するアルミニウム配線層がそれぞれ形成されて
いる。更に、同半導体基板91の上にSiOF膜93
が、該SiOF膜93の上に枝配線7を構成するアルミ
ニウム配線層がそれぞれ形成されている。SiO2 膜9
2は、SiOF膜93に比べて薄く形成される。枝配線
7と高容量配線層81との間はコンタクト71,72に
よって接続されている。
FIG. 13 is a plan view showing a high capacity wiring layer which replaces the high resistance wiring layer 73 in FIG. FIG. 14 shows a cross-sectional structure of the high capacity wiring layer 81 in FIG. In FIG. 14, 91 is a semiconductor substrate, 92 is a high dielectric constant 4.
SiO 2 film having 0, 93 has a low dielectric constant of 3.3 to 3.8.
Is a SiOF film having Si on the semiconductor substrate 91
The O 2 film 92 is formed on the SiO 2 film 92 by the high-capacity wiring layer 8
The aluminum wiring layers that form the element 1 are formed. Further, the SiOF film 93 is formed on the semiconductor substrate 91.
However, aluminum wiring layers that form the branch wiring 7 are formed on the SiOF film 93. SiO 2 film 9
2 is formed thinner than the SiOF film 93. The branch wiring 7 and the high capacity wiring layer 81 are connected by contacts 71 and 72.

【0036】図13及び図14の構造によれば、高容量
配線層81と半導体基板91との間の単位長さ当たりの
静電容量は、枝配線7と半導体基板91との間の単位長
さ当たりの静電容量より大きい。しかも、前者の静電容
量の値は、SiO2 膜92の厚みを調整することによっ
て調整することができる。具体的には、枝配線がクロッ
クバッファの出力端子に近ければ近いほど、高容量配線
層の下のSiO2 膜の厚みが小さく設定される。
According to the structure shown in FIGS. 13 and 14, the capacitance per unit length between the high capacity wiring layer 81 and the semiconductor substrate 91 is equal to the unit length between the branch wiring 7 and the semiconductor substrate 91. It is larger than the capacitance per hit. Moreover, the former capacitance value can be adjusted by adjusting the thickness of the SiO 2 film 92. Specifically, the closer the branch wiring is to the output terminal of the clock buffer, the smaller the thickness of the SiO 2 film below the high capacity wiring layer is set.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明のクロ
ック分配回路によれば、クロック配線の折り返し構造を
採用したので、配線面積が低減される。しかも、往配線
上のクロック信号の時間積分値と復配線上のクロック信
号の時間積分値とを利用してクロックスキューを低減し
たので、雑音に強いクロック分配回路を提供することが
できる。
As described above, according to the clock distribution circuit of the present invention, since the folded structure of the clock wiring is adopted, the wiring area can be reduced. Moreover, since the clock skew is reduced by using the time integration value of the clock signal on the forward wiring and the time integration value of the clock signal on the backward wiring, it is possible to provide a clock distribution circuit resistant to noise.

【0038】また、本発明の他のクロック分配回路によ
れば、主配線と複数の枝配線とを有するトリー構造のク
ロック配線を採用して、枝配線の各々の一部を高抵抗配
線層又は高容量配線層で構成することによってクロック
スキューを低減したので、配線面積が低減される。
Further, according to another clock distribution circuit of the present invention, a clock wiring having a tree structure having a main wiring and a plurality of branch wirings is adopted, and a part of each branch wiring is provided with a high resistance wiring layer or Since the clock skew is reduced by using the high capacity wiring layer, the wiring area is reduced.

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

【図1】本発明のクロック分配回路の構成例を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a clock distribution circuit of the present invention.

【図2】図1中のクロック分岐回路の内部構成例を示す
回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal configuration example of a clock branch circuit in FIG.

【図3】図2のクロック分岐回路の動作を示すタイミン
グチャート図である。
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the clock branch circuit of FIG.

【図4】本発明のクロック分配回路の他の構成例を示す
ブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing another configuration example of the clock distribution circuit of the present invention.

【図5】本発明のクロック分配回路の更に他の構成例を
示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing still another configuration example of the clock distribution circuit of the present invention.

【図6】本発明のクロック分配回路の更に他の構成例を
示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing still another configuration example of the clock distribution circuit of the present invention.

【図7】図6中の分周器の内部構成例を示す回路図であ
る。
7 is a circuit diagram showing an internal configuration example of a frequency divider in FIG.

【図8】図7の分周器の動作を示すタイミングチャート
図である。
FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the frequency divider of FIG.

【図9】図8中の周波数アップコンバータの内部構成例
を示す回路図である。
9 is a circuit diagram showing an internal configuration example of the frequency up-converter in FIG.

【図10】図9の周波数アップコンバータの動作を示す
タイミングチャート図である。
10 is a timing chart showing the operation of the frequency upconverter shown in FIG.

【図11】本発明のクロック分配回路の更に他の構成例
を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing still another configuration example of the clock distribution circuit of the present invention.

【図12】図11のクロック分配回路の自動設計のため
のフローチャート図である。
12 is a flow chart diagram for automatic design of the clock distribution circuit of FIG.

【図13】図11中の高抵抗配線層に代わる高容量配線
層を示す平面図である。
13 is a plan view showing a high-capacity wiring layer which replaces the high-resistance wiring layer in FIG.

【図14】図13の XIV−XIV 断面図である。14 is a sectional view taken along the line XIV-XIV of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レイアウト領域 2 クロックバッファ 3 往配線(クロック配線) 4 復配線(クロック配線) 5 アース線 6 主配線(クロック配線) 7,8 枝配線(クロック配線) 11〜14 フリップフロップ(記憶要素) 21,22 クロック分岐回路 31,33,35 バッファ 32,34 ダイオード 36 コンデンサ 37 NMOSトランジスタ 38 抵抗 41 補助バッファ 45 分周器 51,52 周波数アップコンバータ 71,72,74,75 コンタクト 73,76 高抵抗配線層 81 高容量配線層 91 半導体基板 92 SiO2 膜 93 SiOF膜1 layout area 2 clock buffer 3 forward wiring (clock wiring) 4 return wiring (clock wiring) 5 ground wire 6 main wiring (clock wiring) 7, 8 branch wiring (clock wiring) 11-14 flip-flop (storage element) 21, 22 clock branch circuit 31, 33, 35 buffer 32, 34 diode 36 capacitor 37 NMOS transistor 38 resistance 41 auxiliary buffer 45 frequency divider 51, 52 frequency up-converter 71, 72, 74, 75 contact 73, 76 high resistance wiring layer 81 High-capacity wiring layer 91 Semiconductor substrate 92 SiO 2 film 93 SiOF film

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同期式の順序回路において複数の記憶要
素へクロック信号を分配するためのクロック分配回路で
あって、 1つの端点から前記複数の記憶要素の近傍を経由して折
り返し点まで達する往配線と、前記折り返し点から前記
往配線に沿って逆行して自由端まで達する復配線とを有
するクロック配線と、 供給されたクロック信号に応じて前記往配線の端点へ原
クロック信号を供給するためのクロックバッファと、 各々前記複数の記憶要素のうちの対応する記憶要素の近
傍に配置され、前記原クロック信号に対して遅延を有す
る前記往配線上の第1のクロック信号と、該第1のクロ
ック信号より大きい遅延を有する前記復配線上の第2の
クロック信号とをそれぞれ受け取り、かつ各々前記第1
のクロック信号の時間積分値と前記第2のクロック信号
の時間積分値との和が一方のクロック信号の1パルス分
の時間積分値と等しくなった時点で遷移する第3のクロ
ック信号を前記対応する記憶要素へ供給するための複数
のクロック分岐回路とを備えたことを特徴とするクロッ
ク分配回路。
1. A clock distribution circuit for distributing a clock signal to a plurality of storage elements in a synchronous sequential circuit, wherein the clock signal reaches from one end point to a turnaround point via the vicinity of the plurality of storage elements. A clock wiring having a wiring and a return wiring that goes backward from the folding point along the forward wiring and reaches a free end, and supplies an original clock signal to an end point of the forward wiring according to a supplied clock signal Clock buffer, a first clock signal on the forward wiring, which is arranged in the vicinity of a corresponding storage element of the plurality of storage elements and has a delay with respect to the original clock signal; A second clock signal on the return line having a delay greater than a clock signal, respectively, and each of the first clock signal
Corresponding to the third clock signal which transits when the sum of the time integrated value of the clock signal and the time integrated value of the second clock signal becomes equal to the time integrated value of one pulse of one clock signal. And a plurality of clock branch circuits for supplying the clock elements to the storage element.
【請求項2】 請求項1記載のクロック分配回路におい
て、 前記複数のクロック分岐回路の各々は、 1個のコンデンサと、 前記往配線上の第1のクロック信号に応じて前記コンデ
ンサを充電するための手段と、 前記復配線上の第2のクロック信号に応じて前記コンデ
ンサを充電するための手段と、 前記コンデンサの充電電圧が所定の電圧に達した時点で
前記第3のクロック信号を遷移させるための手段とを備
えたことを特徴とするクロック分配回路。
2. The clock distribution circuit according to claim 1, wherein each of the plurality of clock branch circuits charges one capacitor, and charges the capacitor according to a first clock signal on the outgoing line. Means for charging the capacitor in response to the second clock signal on the return wiring, and for transitioning the third clock signal when the charging voltage of the capacitor reaches a predetermined voltage. And a clock distribution circuit.
【請求項3】 請求項2記載のクロック分配回路におい
て、 前記複数のクロック分岐回路の各々は、前記遷移した第
3のクロック信号に応じて前記コンデンサを放電させる
ための手段を更に備えたことを特徴とするクロック分配
回路。
3. The clock distribution circuit according to claim 2, wherein each of the plurality of clock branch circuits further includes means for discharging the capacitor in response to the transitioned third clock signal. Characteristic clock distribution circuit.
【請求項4】 請求項1記載のクロック分配回路におい
て、 前記クロック配線の折り返し点の近傍において該クロッ
ク配線上に挿入された補助バッファを更に備えたことを
特徴とするクロック分配回路。
4. The clock distribution circuit according to claim 1, further comprising an auxiliary buffer inserted on the clock wiring in the vicinity of a turning point of the clock wiring.
【請求項5】 請求項1記載のクロック分配回路におい
て、 前記クロック配線の往配線と復配線との間に挟み込まれ
たアース線を更に備えたことを特徴とするクロック分配
回路。
5. The clock distribution circuit according to claim 1, further comprising a ground wire sandwiched between the forward wiring and the backward wiring of the clock wiring.
【請求項6】 請求項1記載のクロック分配回路におい
て、 供給された外部クロック信号の周波数を低減したクロッ
ク信号を前記クロックバッファへ供給するための分周器
と、 各々前記複数のクロック分岐回路と対応する記憶要素と
の間に介在し、前記第3のクロック信号の周波数を前記
外部クロック信号と同じ周波数まで上げるための複数の
周波数アップコンバータとを更に備えたことを特徴とす
るクロック分配回路。
6. The clock distribution circuit according to claim 1, wherein a frequency divider for supplying a clock signal having a reduced frequency of the supplied external clock signal to the clock buffer, and a plurality of clock branch circuits, respectively. A clock distribution circuit further comprising a plurality of frequency up-converters interposed between corresponding storage elements for increasing the frequency of the third clock signal to the same frequency as the external clock signal.
【請求項7】 同期式の順序回路において複数の記憶要
素へクロック信号を分配するためのクロック分配回路で
あって、 クロック信号を供給するための出力端子を有するクロッ
クバッファと、 前記クロックバッファの出力端子から前記複数の記憶要
素のうちの最も遠い記憶要素まで達する最長経路の主配
線と、各々他の記憶要素まで達する複数の枝配線とを有
するクロック配線とを備え、 前記主配線のクロック信号の遅延と前記複数の枝配線の
各々のクロック信号の遅延とが等しくなるように、前記
複数の枝配線の各々の一部はインピーダンス調整層で構
成されたことを特徴とするクロック分配回路。
7. A clock distribution circuit for distributing a clock signal to a plurality of storage elements in a synchronous sequential circuit, the clock buffer having an output terminal for supplying the clock signal, and the output of the clock buffer. A main wiring of the longest path reaching a farthest storage element from the terminals to the farthest storage element; and a clock wiring having a plurality of branch wirings each reaching other storage elements, the clock signal of the main wiring A clock distribution circuit, wherein a part of each of the plurality of branch wirings is configured by an impedance adjusting layer so that the delay and the delay of the clock signal of each of the plurality of branch wirings become equal.
【請求項8】 請求項7記載のクロック分配回路におい
て、 前記インピーダンス調整層は、他の部分より高い抵抗値
を有する層で構成されたことを特徴とするクロック分配
回路。
8. The clock distribution circuit according to claim 7, wherein the impedance adjustment layer is composed of a layer having a higher resistance value than other portions.
【請求項9】 請求項7記載のクロック分配回路におい
て、 前記インピーダンス調整層は、他の部分より高い容量値
を有する層で構成されたことを特徴とするクロック分配
回路。
9. The clock distribution circuit according to claim 7, wherein the impedance adjustment layer is composed of a layer having a higher capacitance value than other portions.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6417557B1 (en) 1999-05-13 2002-07-09 Nec Corporation Semiconductor device having a capacitance adjustment section
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