半導體集成電路以及開關布置和布線方法技術

本發明專利技術提供了一種半導體集成電路以及開關布置和布線方法。該半導體集成電路包括：電路塊，具有施加有電源電壓和參考電壓之一的第一電源線、內部電壓線以及連接在第一電源線和內部電壓線之間的電路單元；以及多個開關單元，每個包括電連接到內部電壓線的兩條電壓單元線、電連接到施加有電源電壓和參考電壓中的另一個的第二電源線的兩條電源單元線、電連接到開關控制線的控制單元線、以及電連接在內部電壓線和第二電源線之間的晶體管。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種具有開關單元的半導體集成電路以及一種開關布置和 布線方法，該開關單元控制向電路塊內的電路單元供電的電源通路的導通和 關斷。
技術介紹
MTCMOS (多閾值互補金屬氧化物半導體)技術是熟知的通過開關控 制對電路的電源的關斷以及解除關斷的技術。通常，為了避免伴隨電源電壓降低或元件小型化所導致的信號延遲，需 要降低邏輯電路等中作為設計值的晶體管的閾值電壓。當邏輯電路等中的晶 體管的閾值電壓低時，會產生高的泄漏電流。MTCMOS技術通過設計來比 邏輯電路等中的晶體管具有更高的閾值電壓的晶體管(電源開關)來關斷邏 輯電路等的泄漏電流通路，對于停止狀態的電路防止了不必要的功耗。在MTCMOS技術應用到電路塊時，在電路塊內提供稱作虛擬VDD線 和稱作虛擬GND線的內部電壓線。通過用于電源關斷和解除關斷的電源開 關，內部電壓線連接到全局實電源線(實VDD線)和實參考電壓線(實VSS 線)以建立電路塊外部的塊之間的連接。電源開關提供在三種位置，即反復啟動和停止的功能電路和實VDD線 之間的位置、功能電路和實VSS線之間的位置、以及同時在該兩個位置。 通常，PMOS晶體管用作VDD側的開關，而NMOS晶體管用作VSS線側 的開關。在MTCMOS應用塊中，功能電路的啟動和停止受MTCMOS未應用塊 內的電路的控制，在半導體集成電路啟動后該MTCMOS未應用塊一直設定 在運行狀態并提供有來自實VDD線和實VSS線的電源?？蛇x地，可以采用 這樣的構造控制MTCMOS應用塊中的功能電路的啟動和停止的控制信號 可以從半導體集成電路的外部端子輸入。電源開關可以通過MTCMOS應用塊內的單元來實現。更具體地，在MTCMOS應用塊內，可以為反相器(inverter )、 NAND電i 各、NOR電^各等 每個邏輯電路單元提供一個或多個電源開關，或者提供在由少數邏輯電路實 現的功能電路單元內，并可以提供沒有邏輯電路或功能電路的專用電源開關 單元。MTCMOS應用塊內的開關布置以下將被稱作"內部開關(SW)布置"， 而采用該布置的半導體集成電路以下將被稱作"內部SW布置型IC"。與內部SW布置型IC相反，已知一種半導體集成電路，在該半導體集 成電路中電源開關圍繞作為電源控制目標的電路塊布置(例如，見日本特開 2003-289245和日本特開2003-158189 (以下稱作專利文獻1 ))。該類型的開 關布置以下將被稱作"外部SW布置"，而采用該布置的半導體集成電^各以 下將被稱作"外部SW布置型IC"。外部SW布置使得能夠不依賴用于MTCMOS應用區(邏輯單元區)的 布局策略而自由確定用于"MTCMOS開關塊，，的布局策略。當定制整體 MTCMOS開關塊時，可以實現面積方面有利的布局。這樣，"MTCMOS開 關塊"適合于用作具有通用電路(例如，存儲器、CPU等)的電路塊的外部 開關，該通用電路作為電路塊的部分或全部，被稱作所謂的"宏"。
技術實現思路
另 一方面，外部SW布置要求根據MTCMOS開關塊的位置來單獨設計 開關單元。外部SW布置具有另一個缺點，不容易應對開關單元尺寸的改變 或者開關系統或開關多控制(switch multi-control)的數目的改變。例如，以上專利文獻1 ^^開了^:置在電路塊的四個邊或三個邊的電源開 關的圖形。然而，在設計該圖形時，具有所需柵極寬度(在與晶體管的溝道或四個邊中的每一個上，并單獨連接到外圍布線。這時，獨立設置并布線每 個電源開關。這樣，通過專利文獻l中公開的開關單元的布局，對于電源開 關的設計就需要較多的時間和成本，并且不容易改變設計。以上是MTCMOS開關特有的問題。然而，通常的晶體管也有如下的缺 點，當改變晶體管設置的位置時，在該位置連接到晶體管的布線和其他元件 變得不同，并且每次改變晶體管設置的位置時，都需要改變要連接到晶體管 的布線層。另外，當重新進行晶體管本身的設計時，設計耗費時間和成本， 除非圖形容易設計。6希望提供一種具有開關單元的半導體集成電路以及布置并布線該開關 的方法，該開關單元的構造使得能夠在短時間內容易地在電路塊外圍的四個 邊上進行(電源)開關的布置和布線。還希望提供一種半導體集成電路，包括晶體管，晶體管的圖形提供根據 晶體管設置的位置的高的布線使用自由度。根據本專利技術實施例的半導體集成電路包括電路塊和多個開關單元。具有在該電路塊內，該電路塊具有第一電源線、內部電壓線以及連接在 第 一 電源線和內部電壓線之間的電^各單元，該第 一 電源線施加有電源電壓和 參考電壓之一。多個開關單元每個包括都電連接到內部電壓線的兩條電壓單元線、都電 連接到第二電源線的兩條電源單元線、電連接到開關控制線的控制單元線、 以及電連接在內部電壓線和第二電源線之間的晶體管，并且該第二電源線施 加有電源電壓和參考電壓中的另 一個。在該半導體集成電路中，開關單元布置在電路塊的外圍的所有四個邊 上。在多個開關單元的每個中，控制單元線經過單元中心，并在一個方向上 設置，兩條電壓單元線布置為平行于控制單元線并在距離控制單元線相等的 位置處以控制單元線插在兩條電壓單元線之間而彼此平行，并且兩條電源單 元線布置為平行于控制單元線并在距離控制單元線相等的位置處以控制單 元線插在兩條電源單元線之間而彼此平行。本專利技術中的半導體集成電路優選包括多個單位晶體管，其中多個單位晶 體管彼此平行地連接在電壓單元線和電源單元線之間，多個單位晶體管的各個控制節點通過設置在X方向上的控制單元線而彼此連接，并且多個單位晶 體管形成關于經過控制單元線的圖形中心的X方向及正交于X方向的Y方 向都軸對稱的圖形。根據本專利技術實施例的開關布置和布線方法是一種布置并布線設置在電 路塊之外的多個開關的方法，在電路塊中，布置了內部電壓線以及施加有電 源電壓和參考電壓之一的第一電源線，并且電路單元連接在第一電源線和內 部電壓線之間。本布置方法包括以下步驟。(1 )形成開關單元的步驟設置晶體管，布置每條電連接到內部電壓 線的兩條電壓單元線、每條電連接到施加有電源電壓和參考電壓中的另一個 的第二電源線的兩條電源單元線、以及電連接到關于經過單元中心的X軸和Y軸都軸對稱的開關控制線的控制單元線中的每一條，并將該兩條電壓單元 線、兩條電源單元線和控制單元線中的每一條都連接到晶體管。(2) 形成開關塊的步驟以矩陣形式布置形成的開關單元并將預定的 開關單元連接到多條開關控制線的每一條。(3) 形成反轉開關塊的步驟在平行于X軸和Y軸之一的線上將在開 關塊上產生的數據鏡像反轉，或者在單元中心將開關塊上產生的數據旋轉 180度(反轉180度)。(4) 在已經設置的開關塊和反轉開關塊之間連接多條開關控制線和第 二電源線，并將電壓單元線連接到電路塊的內部電壓線的步驟。以上構造產生以下效果。在多個開關單元的每一個中，兩條電壓單元線、兩條電源單元線和控制 單元線在經過單元中心的控制單元線的兩側對稱布置。因此，當開關單元圖 形被鏡像反轉時，鏡像反轉之后的圖形關于單元線與初始圖形相同。即使開 關單元的上和下或者左和右被顛倒(旋轉180度)，初始圖形關于單元線也 保持相同。通常，在通過基于計算機CAD輔助裝置進行的半導體集成電路的圖形 設計中，圖形數據通過選擇本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體集成電路，包括：　電路塊，具有第一電源線、內部電壓線以及連接在所述第一電源線和所述內部電壓線之間的電路單元，對該第一電源線施加電源電壓和參考電壓之一；以及　多個開關單元，每個包括電連接到所述內部電壓線的兩條電壓單元線、 電連接到第二電源線的兩條電源單元線、電連接到開關控制線的控制單元線、以及電連接在所述內部電壓線和所述第二電源線之間的晶體管，向所述第二電源線施加所述電源電壓和所述參考電壓中的另一個；　其中所述開關單元布置在所述電路塊的外圍的所有四個邊 上，　在所述多個開關單元的每個中，所述控制單元線經過單元中心，并設置在一個方向上，　所述兩條電壓單元線布置為平行于所述控制單元線，并在距離所述控制單元線相等的位置處以所述控制單元線插在所述兩條電壓單元線之間而彼此平行，并且　 　所述兩條電源單元線布置為平行于所述控制單元線，并在距離所述控制單元線相等的位置處以所述控制單元線插在所述兩條電源單元線之間而彼此平行。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：本村哲夫，
申請(專利權)人：索尼株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]