最終更新 2026-10-19

スタンダードセルとは(標準セル)

Standard Cell

スタンダードセル(標準セル)とは、インバータやNAND、フリップフロップなどの論理の機能ごとに、レイアウトをあらかじめ作っておいた基本の部品の回路です。デジタルのチップの多くは、論理合成と配置配線でこのセルを大量に並べてつなぐことで作られます。セルの高さはトラック数で表され、低くするほど密度が上がります。

目次7項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 設備の製造メーカー
  5. 関連用語
  6. 比較・違いを学ぶ
  7. 出典・参考資料

定義・解説

スタンダードセル(標準セル)とは、論理回路の設計で使う、あらかじめ作っておいた基本の部品の回路のことです。インバータ、NAND、NOR、フリップフロップ、加算器などの論理の機能ごとに、トランジスタの配置と配線を決めたレイアウトが用意されており、それらを集めたものをセルライブラリと呼びます。デジタルのチップのほとんどは、このセルを何百万、何十億個と並べてつなぐことで作られています。

設計の流れでは、まずハードウェア記述言語で書いた回路を、論理合成のツールがセルの組み合わせに変換します。次に配置配線のツールが、セルをチップの上に並べ、セルどうしを配線でつなぎます。すべてのセルは高さがそろえてあり、横に並べると電源とグラウンドの線がつながるように作られているため、レンガを積むように隙間なく並べられます。セルライブラリは、ファウンドリやIPの会社が、プロセスごとにPDKと一緒に提供します。

セルの高さは、配線の線が何本入るか(トラック数)で表され、メタルピッチ×トラック数で決まります。かつての9トラックから、7.5、6、5トラックへと低くなってきました。セルを小さくすることは、ロジックの密度を上げる最も直接的な方法で、FinFETのフィンの本数を減らす、配線の構造を工夫する、電源の線をウェハの裏側に移す(裏面電源)といった技術が、セルの高さを下げるために使われています。

図解

RTL設計、論理合成、セルの配置、配線の順に進むスタンダードセルを使ったデジタル設計の流れ
セルライブラリはプロセスごとにPDKと一緒に提供される。

よくある質問(FAQ)

スタンダードセルのトラック数とは何ですか?
セルの高さの中に、最も細かい配線の層の線が何本入るかを表す数です。セルの高さはメタルピッチ×トラック数で決まり、9トラック、7.5トラック、6トラックのように表します。トラック数が少ないほどセルが低く小さくなり、同じ面積により多くの回路を入れられます。
スタンダードセルの高さがそろっているのはなぜですか?
高さをそろえておくと、セルを横一列に並べたときに、上下の端にある電源とグラウンドの線が自動的につながり、レンガのように隙間なく並べられるからです。配置配線のツールが大量のセルを効率よく並べるために欠かせない約束事です。

設備の製造メーカー

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比較・違いを学ぶ

出典・参考資料

  1. 東京エレクトロン nanotec museum「半導体用語集:スタンダードセル」(2026/10/19 確認)
  2. imec「Logic technology scaling options for 2nm and beyond」(2026/10/19 確認)