JP2002158284A - Method for analyzing substrate noise of semiconductor integrated circuit and analyzing device therefor - Google Patents

Method for analyzing substrate noise of semiconductor integrated circuit and analyzing device therefor

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JP2002158284A
JP2002158284A JP2000350249A JP2000350249A JP2002158284A JP 2002158284 A JP2002158284 A JP 2002158284A JP 2000350249 A JP2000350249 A JP 2000350249A JP 2000350249 A JP2000350249 A JP 2000350249A JP 2002158284 A JP2002158284 A JP 2002158284A
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substrate
contact
resistance
integrated circuit
semiconductor substrate
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JP2000350249A
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Junpei Nonaka
淳平 野中
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for solving the problem where the number of nodes of a model becomes very large for an extended period of simulation if correctly modeling the shapes of large numbers of minute substrate contacts in a substrate noise analysis which uses a semiconductor substrate model generated by mesh-division. SOLUTION: If a plurality of substrate contacts 105 are included in a single cell partitioned with cell border lines 202, a local voltage drop caused by a current concentration 203 near the contact is modeled using a contact equivalent resistor 204. Since a plurality of substrate contacts are allowed to be contained in a single cell, the entire chip is modeled by a rough mesh division for shorter simulation.

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、半導体集積回路の
解析技術に関し、特に、半導体集積回路中の寄生素子の
影響を含めた回路シミュレーションを行う半導体集積回
路の解析装置及び基板雑音解析方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for analyzing a semiconductor integrated circuit, and more particularly, to a semiconductor integrated circuit analyzing apparatus and a board noise analyzing method for performing a circuit simulation including an influence of a parasitic element in the semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路は、半導体基板上に回路
素子や配線が作りこまれた構造となっているため、アナ
ログ・ディジタル混載集積回路では、ディジタル回路ブ
ロックから発生するノイズが、半導体基板を介してアナ
ログ回路ブロックに伝わり、アナログ回路の性能を低下
させる。このように、半導体基板を伝達するノイズを
「サブストレートノイズ」と呼んでいる。アナログ・デ
ィジタル混載集積回路を設計する際には、このサブスト
レートノイズの影響も考慮しなければならない。
2. Description of the Related Art Since a semiconductor integrated circuit has a structure in which circuit elements and wiring are formed on a semiconductor substrate, in an analog / digital hybrid integrated circuit, noise generated from a digital circuit block causes a noise on the semiconductor substrate. Through the analog circuit block, thereby deteriorating the performance of the analog circuit. The noise transmitted through the semiconductor substrate is called "substrate noise". When designing an analog / digital hybrid integrated circuit, the influence of the substrate noise must be considered.

【0003】文献1(Makoto Nagata, Atsushi Iwat
a,“Substrate Noise SimulationTechniques for A
nalog-Digital Mixed LSI Design,”IEICE Transact
ion on Fundamentals, Vol.E82-A, No.2, pp.271-27
7, February 1999)では、サブストレートノイズ発生
原因として、ディジタル回路の状態遷移の際の充放電電
流によるグラウンド供給線の電位変動がサブストレート
コンタクトを経由して半導体基板に侵入する経路を挙げ
ている。
Reference 1 (Makoto Nagata, Atsushi Iwat
a, “Substrate Noise SimulationTechniques for A
nalog-Digital Mixed LSI Design, ”IEICE Transact
ion on Fundamentals, Vol.E82-A, No.2, pp.271-27
7, February 1999), as a cause of substrate noise, mentions the path through which the potential fluctuation of the ground supply line due to charge / discharge current at the time of digital circuit state transition enters the semiconductor substrate via the substrate contact. .

【0004】これに対し、文献2(Balshaz R.Stanisi
c, Nishath K.Verghese, Rob A.Rutenbar, L.Richard
Carleyand, David J.Allistot, "Addressing Substr
ateCoupling Mixed-Mode IC's: Simulation and Po
wer Distribution Synthesis, "IEEE Journal of
Solid-State Circuit, Vol.9, No.3, pp.226-238, Mar
ch 1994)では、図15に示す単位セルモデル101を
3次元的に接続して、図16のように、半導体基板10
4を表現し、「SPICE」に代表される回路シミュレータ
を用いて解析することの有効性が示されている。
On the other hand, reference 2 (Balshaz R. Stanisi)
c, Nishath K. Verghese, Rob A. Rutenbar, L. Richard
Carleyand, David J. Allistot, "Addressing Substr
ateCoupling Mixed-Mode IC's: Simulation and Po
wer Distribution Synthesis, "IEEE Journal of
Solid-State Circuit, Vol.9, No.3, pp.226-238, Mar
ch 1994), the unit cell models 101 shown in FIG. 15 are connected three-dimensionally, and as shown in FIG.
4 shows the effectiveness of analyzing using a circuit simulator represented by “SPICE”.

【0005】図15に示す単位セルモデル101は、7
個のノード102と、6個の抵抗要素103から構成さ
れている。ここで、102(C)は、ブロックの中心の
ノードであり、102(F1)は、ブロックの上側表面の
ノードであり、102(F2)は、ブロックの右側表面の
ノードであり、102(F3)は、手前側表面のノードで
あり、102(F4)は、左側表面のノードであり、10
2(F5)は、奥側表面のノードであり、102(F6)
は、底側表面のノードであり、103は、各ノード間の
抵抗要素を表している。
The unit cell model 101 shown in FIG.
It is composed of two nodes 102 and six resistance elements 103. Here, 102 (C) is a node at the center of the block, 102 (F1) is a node on the upper surface of the block, 102 (F2) is a node on the right surface of the block, and 102 (F3). ) Is a node on the front surface, 102 (F4) is a node on the left surface, and 10 (F4)
2 (F5) is a node on the back side surface, and 102 (F6)
Is a node on the bottom surface, and 103 represents a resistance element between each node.

【0006】抵抗要素103は、本来、抵抗成分と容量
成分から構成されるが、基板の抵抗率と誘電率から決ま
る誘電緩和時間が、回路の扱う信号の速度に比べて早い
場合には、容量成分を省略して、抵抗成分のみで近似す
ることが可能となる。
[0006] The resistance element 103 is essentially composed of a resistance component and a capacitance component. However, if the dielectric relaxation time determined by the resistivity and the dielectric constant of the substrate is faster than the speed of a signal handled by the circuit, the capacitance is reduced. By omitting the components, it is possible to approximate with only the resistance components.

【0007】また、抵抗要素103の抵抗値は、半導体
基板の抵抗率ρから、次式(1)より算出され、ウェ
ル、拡散、エピタキシャル層などに相当する部位では抵
抗率が異なるために、抵抗値もそれを反映したものとな
る。ここで、次式(1)のRx,Ry,Rzは、それぞ
れ、図15のx,y,z軸方向の抵抗要素103の抵抗
値を表している。
Further, the resistance value of the resistance element 103 is calculated from the resistivity ρ of the semiconductor substrate by the following equation (1). The value also reflects that. Here, Rx, Ry, and Rz in the following equation (1) represent the resistance values of the resistance element 103 in the x, y, and z axis directions in FIG.

【0008】Rx=ρ・dx/(2・dy・dz) Ry=ρ・dy/(2・dx・dz) Rz=ρ・dz/(2・dx・dy) … (1)Rx = ρ · dx / (2 · dy · dz) Ry = ρ · dy / (2 · dx · dz) Rz = ρ · dz / (2 · dx · dy) (1)

【0009】半導体基板モデル104は、単位セルモデ
ル101を複数個、図16に示すように立体的に接続す
ることで作成される。
A semiconductor substrate model 104 is created by connecting a plurality of unit cell models 101 three-dimensionally as shown in FIG.

【0010】このとき、図16の105はサブストレー
トコンタクトであり、周囲の半導体基板と異なる基板抵
抗率であるので、抵抗要素103の抵抗値を計算する際
の抵抗率ρを周囲の半導体基板と異なる値としてモデル
化を行う。
At this time, reference numeral 105 in FIG. 16 denotes a substrate contact having a substrate resistivity different from that of the surrounding semiconductor substrate. Model as different values.

【0011】次に、半導体基板モデル104を等価回路
に変換すると、図17に示した抵抗メッシュモデル10
7のような回路となる。
Next, when the semiconductor substrate model 104 is converted into an equivalent circuit, the resistance mesh model 10 shown in FIG.
7 is obtained.

【0012】抵抗メッシュモデル107のサブストレー
トコンタクトに相当する位置108に、ディジタル回路
からのノイズが印加されるように、ディジタル回路10
9と寄生抵抗110(共通インピーダンス)を接続し、
さらに、アナログトランジスタ111を接続して、サブ
ストレートノイズ解析モデル106を作成する。
At the position 108 corresponding to the substrate contact of the resistance mesh model 107, the digital circuit 10 is controlled so that noise from the digital circuit is applied.
9 and the parasitic resistance 110 (common impedance),
Further, the substrate noise analysis model 106 is created by connecting the analog transistor 111.

【0013】サブストレートノイズ解析モデル106を
用いて回路シミュレーションを行うことで、スイッチン
グの際にディジタル回路から発生し、サブストレートコ
ンタクトを経由して、半導体基板に侵入するノイズが、
アナログ回路の動作に与える影響を予測することが可能
となる。
By performing a circuit simulation using the substrate noise analysis model 106, noise generated from the digital circuit at the time of switching and entering the semiconductor substrate via the substrate contact is reduced.
The effect on the operation of the analog circuit can be predicted.

【0014】一方、文献3(特開平10−261004
号公報)には、抵抗メッシュの構造を改良することによ
り、サブストレート基板の解析のためのノード数を削減
する半導体集積回路解析装置が開示されている。文献3
には、抵抗要素、容量要素、誘導要素のうち少なくとも
一つの要素を用いて集積回路のサブストレート基板を、
少なくとも面に接続点としてのノードを持つ前記要素で
モデル化した単位立体の集合体として取り扱い、このモ
デル化した要素を用いて当該サブストレート基板を当該
集積回路を構成する線形素子、非線形素子とともに回路
シミュレータで動作特性解析する半導体集積回路解析装
置において、単位立体は立体の各面にのみ、ノードを配
置して隣接立体との接続のためのノードとしたモデル構
造の集合体としてデータ化し、このデータを用いて回路
シミュレータによる当該サブストレート基板の動作特性
解析処理を行うようにした構成が提案されている。
On the other hand, Document 3 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-261004)
Discloses a semiconductor integrated circuit analysis device that reduces the number of nodes for analyzing a substrate substrate by improving the structure of a resistance mesh. Reference 3
A substrate substrate of an integrated circuit using at least one of a resistive element, a capacitive element, and an inductive element,
The substrate is treated as an aggregate of unit solids modeled by the elements having nodes as connection points on at least the surface, and the substrate substrate is formed by using the modeled elements together with the linear elements and the non-linear elements constituting the integrated circuit. In a semiconductor integrated circuit analysis device that analyzes operation characteristics with a simulator, a unit solid is converted into data as a set of model structures in which nodes are arranged on each surface of the solid and nodes are used for connection with adjacent solids. There has been proposed a configuration in which an operation characteristic analysis process of the substrate substrate is performed by a circuit simulator using the above.

【0015】また、文献4(村坂 佳隆,永田 真,森
江 隆,岩田 穆,"F行列を用いたチップレベルの基
板雑音解析法" 信学技報ICD99-147,1999年9月)
には、多端子F行列を使用することにより、図17のモ
デルから、半導体基板内部のノードを削除し、表面のみ
にノードをもつ半導体基板モデルを作成したうえで、さ
らに行列操作により、解析対象外のノードを削除する方
法について記載されている。
Reference 4 (Yoshitaka Murasaka, Makoto Nagata, Takashi Morie, Atsushi Iwata, "A Chip-Level Substrate Noise Analysis Method Using F-Matrix", IEICE Tech., ICD99-147, September 1999)
17, the node inside the semiconductor substrate is deleted from the model of FIG. 17 by using the multi-terminal F matrix, and a semiconductor substrate model having nodes only on the surface is created. It describes how to delete outside nodes.

【0016】しかしながら、上記した従来の技術は下記
記載の問題点を有している。
[0016] However, the above-mentioned conventional technique has the following problems.

【0017】すなわち、上記の方法では、数μmオーダ
ーのサブストレートコンタクトの形状を忠実にモデル化
するためには、抵抗メッシュを微細化する必要がある。
すると、ノード数が莫大になり、チップ全体をモデル化
すること、及び、チップ全体のサブストレートノイズシ
ミュレーションが不可能になる、という問題が発生す
る。
That is, in the above method, in order to faithfully model the shape of the substrate contact on the order of several μm, it is necessary to make the resistance mesh fine.
Then, the number of nodes becomes enormous, and there arises a problem that modeling of the whole chip and substrate noise simulation of the whole chip become impossible.

【0018】また、特願2000−048219号(本
願出願時未公開)では、抵抗メッシュを部分的に細かく
し、F行列モデルを用いることで、シミュレーションの
際の演算規模を縮小する方法について記載されている
が、ロジック回路を構成する莫大な個数の回路素子の構
造を全て忠実にモデル化しようとすると、結果として、
行列演算の規模が大きくなりすぎ、モデルの作成が不可
能になる。
Japanese Patent Application No. 2000-048219 (not disclosed at the time of filing of the present application) describes a method of reducing the operation scale at the time of simulation by partially reducing a resistance mesh and using an F matrix model. However, if we try to faithfully model the structure of the huge number of circuit elements that make up the logic circuit, as a result,
The scale of the matrix operation becomes too large, making it impossible to create a model.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】本願発明者は、メッシ
ュ分割により作成した半導体基板のモデルを用いるサブ
ストレートノイズ解析において、莫大な個数の微小なサ
ブストレートコンタクトの形状を忠実にモデル化した場
合に、モデルのノード数が莫大となり、シミュレーショ
ンが長大となるという問題を解決するため、鋭意研究し
た結果、ノード数の少ないサブストレートノイズ解析モ
デルを作成可能とするための方法及び装置を創案するに
到った。
SUMMARY OF THE INVENTION In the substrate noise analysis using a semiconductor substrate model created by mesh division, the present inventor has found that when the shape of an enormous number of minute substrate contacts is faithfully modeled. In order to solve the problem that the number of nodes in the model becomes enormous and the simulation becomes long, intensive research has led to the creation of a method and apparatus for making it possible to create a substrate noise analysis model with a small number of nodes. Was.

【0020】本発明の課題は、莫大な個数の回路素子の
振る舞いを、粗い抵抗メッシュでモデル化することによ
り、半導体基板のモデルを作成する際にノード数の少な
いサブストレートノイズ解析モデルを作成可能とする方
法及び装置を提供することにある。
An object of the present invention is to model a behavior of an enormous number of circuit elements by using a coarse resistance mesh so that a substrate noise analysis model with a small number of nodes can be created when a semiconductor substrate model is created. To provide a method and apparatus.

【0021】また、本発明の課題は、シミュレーション
時間を短縮し、チップ全体のサブストレートノイズシミ
ュレーションを行う方法及び装置を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for shortening the simulation time and performing substrate noise simulation of the entire chip.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明は、半導体基板中の微小な三次元領域を接続点として
ノードを持つ単位立体として取り扱い、前記単位立体
は、抵抗要素、誘導要素、容量要素のうち少なくとも一
つの要素を用いてモデル化され、前記半導体基板を前記
単位立体の集合体として取り扱い、半導体集積回路を構
成する回路素子を、前記モデル化された半導体基板とと
もに回路シミュレータを用いて動作特性の解析を行う、
半導体集積回路の基板雑音解析方法において、サブスト
レートコンタクト近傍における電流集中により発生する
局所的な電圧降下を、抵抗素子でモデル化することによ
り、前記単位立体よりも寸法の小さなサブストレートコ
ンタクト構造をモデル化するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention for solving the above problems treats a minute three-dimensional region in a semiconductor substrate as a unit solid having nodes as connection points, and the unit solid includes a resistance element, an inductive element, Modeled using at least one of the capacitance elements, the semiconductor substrate is treated as an aggregate of the unit solids, and a circuit element constituting a semiconductor integrated circuit is used together with the modeled semiconductor substrate using a circuit simulator. Analysis of operating characteristics by
In a method of analyzing a substrate noise of a semiconductor integrated circuit, a local voltage drop caused by a current concentration near a substrate contact is modeled by a resistance element, thereby modeling a substrate contact structure smaller in size than the unit solid. It becomes something.

【0023】本発明においては、前記半導体基板表面の
微小なサブストレートコンタクト近傍における電流集中
が原因で発生する電圧降下をモデル化する抵抗素子の抵
抗値を、半球状の抵抗体でモデル化する。
In the present invention, the resistance value of the resistance element for modeling the voltage drop caused by the current concentration near the minute substrate contact on the surface of the semiconductor substrate is modeled by a hemispherical resistor.

【0024】また本発明は、機能ブロックごとに設計し
た回路ブロックを組み合わせることにより、全体の設計
を行った集積回路をモデル化する際に、前記単位立体の
境界を、前記回路ブロックの境界と一致させる、もので
ある。
According to the present invention, by combining circuit blocks designed for each functional block, the boundary of the unit solid is matched with the boundary of the circuit block when modeling an integrated circuit that has been designed as a whole. Let it be.

【0025】さらに、本発明は、前記半導体集積回路の
グラウンド電位変動に起因しサブストレートコンタクト
経由で前記半導体基板に侵入するノイズの波形を、前記
半導体集積回路のグラウンドをモデル化することによ
り、1ノードで表現可能とし、不要なノードを削除する
ことにより、半導体集積回路チップ全体を少数のノード
でモデル化する、ものである。
Further, the present invention provides a method for modeling the waveform of noise that enters the semiconductor substrate via a substrate contact due to a fluctuation in ground potential of the semiconductor integrated circuit by modeling the ground of the semiconductor integrated circuit. The entirety of the semiconductor integrated circuit chip is modeled with a small number of nodes by making it possible to express the nodes and removing unnecessary nodes.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。はじめに本発明の原理・作用について説明する。
本発明に係る半導体集積回路のサブストレートノイズ解
析方法は、多数のサブストレートコンタクトを1個のコ
ンタクト等価抵抗でマクロモデル化することにより、コ
ンタクト電位を1ノードで等価的に表現する。
Embodiments of the present invention will be described. First, the principle and operation of the present invention will be described.
In the substrate noise analysis method for a semiconductor integrated circuit according to the present invention, a large number of substrate contacts are macro-modeled with one contact equivalent resistance, so that the contact potential is equivalently represented by one node.

【0027】より具体的には、 ・上記コンタクト等価抵抗を、半球状の抵抗体でモデル
化する方法(図3)と、 ・上記コンタクト等価抵抗の抵抗値を、サブストレート
コンタクトの密度や分布の情報を用いて求める手段(図
8のS4)と、が用いられる。
More specifically, a method of modeling the contact equivalent resistance with a hemispherical resistor (FIG. 3); and a method of calculating the resistance value of the contact equivalent resistance using the density and distribution of the substrate contact. Means (S4 in FIG. 8) for obtaining using information.

【0028】さらに、本発明のマクロモデル化方法によ
り、ノードの少ないサブストレートノイズ解析モデルを
作成できることも特徴の一つである。
Another feature is that a substrate noise analysis model with few nodes can be created by the macro modeling method of the present invention.

【0029】より具体的には、 ・上記コンタクト等価抵抗と、格子状接続された抵抗素
子でモデル化された半導体基板のモデルを結合する方法
(図5)と、 ・サブストレートコンタクトを含む半導体基板のモデル
を作成する処理(図8のS9)を有する。
More specifically, a method (FIG. 5) for combining the above-mentioned contact equivalent resistance with a model of a semiconductor substrate modeled by a lattice-connected resistance element (FIG. 5); and a semiconductor substrate including a substrate contact. (S9 in FIG. 8).

【0030】さらに、サブストレートコンタクトを経由
して半導体基板に侵入するノイズは、集積回路のグラウ
ンド電位の変動に起因していることに着目し、回路のグ
ラウンドをモデル化することによりノードの少ないサブ
ストレートノイズ解析モデルを作成することも特徴の一
つである。
Further, paying attention to the fact that noise that enters the semiconductor substrate via the substrate contact is caused by fluctuations in the ground potential of the integrated circuit, modeling the ground of the circuit makes it possible to reduce the number of nodes in the substrate. One of the features is to create a straight noise analysis model.

【0031】より具体的には、 ・集積回路のグラウンドを格子状接続された抵抗素子で
モデル化する方法(図12)と、 ・グラウンドモデルに含まれる可観測でないノードを削
除する方法(図13のS16)と、を有する。
More specifically, a method of modeling the ground of the integrated circuit with a grid-connected resistance element (FIG. 12), and a method of deleting non-observable nodes included in the ground model (FIG. 13) S16).

【0032】さらに、上記グラウンドモデルに印加する
ノイズ波形を、消費電力解析ツールを用いて求めること
も特徴の一つである。
Another feature is that the noise waveform applied to the ground model is obtained by using a power consumption analysis tool.

【0033】より具体的には、 ・消費電力解析ツールを用いて求めたディジタル回路ブ
ロックの消費電流を電流源でモデル化し、サブストレー
トノイズ解析モデルにノイズ源として与える方法である
(図14参照)。
More specifically, a method is used in which the current consumption of a digital circuit block obtained by using a power consumption analysis tool is modeled by a current source and given to a substrate noise analysis model as a noise source (see FIG. 14). .

【0034】本発明は、多数のサブストレートコンタク
トを、1個のコンタクト等価抵抗でマクロモデル化す
る。このため、半導体基板をメッシュ分割によりモデル
化する際に、微小なサブストレートコンタクトの形状を
忠実にモデル化する必要がない。その結果、粗いメッシ
ュ分割でチップ全体をモデル化することができるため、
ノードの少ないサブストレートノイズ解析モデルを作成
することが可能である。
According to the present invention, a large number of substrate contacts are macro-modeled with one contact equivalent resistance. For this reason, when modeling a semiconductor substrate by mesh division, it is not necessary to faithfully model the shape of a minute substrate contact. As a result, the whole chip can be modeled by coarse mesh division,
It is possible to create a substrate noise analysis model with few nodes.

【0035】また、本発明は、集積回路のグラウンド
を、格子状に接続された抵抗素子でモデル化し、グラウ
ンドモデルに含まれる可観測でないノードを削除する。
サブストレートコンタクトを経由して半導体基板に侵入
するノイズは、集積回路のグラウンド電位の変動に起因
しているため、上記のようなモデルの簡略化を行うこと
ができる。これにより、サブストレートノイズ解析モデ
ルに含まれるノードの数をさらに削減することが可能で
ある。
Further, according to the present invention, the ground of the integrated circuit is modeled by resistance elements connected in a lattice, and non-observable nodes included in the ground model are deleted.
The noise that enters the semiconductor substrate via the substrate contact is caused by a change in the ground potential of the integrated circuit, so that the above-described model can be simplified. Thus, the number of nodes included in the substrate noise analysis model can be further reduced.

【0036】さらに本発明は、グラウンドモデルに印加
するノイズ波形を、好ましくは、消費電力解析ツールを
用いて求める。集積回路におけるグラウンド電位変動
は、ディジタル回路が状態遷移する際に発生するパルス
状の電流が原因であるが、ディジタル回路は、回路素子
数が莫大なために、通常の回路シミュレーションではシ
ミュレーションに長時間必要とすることが予想される。
これに対して、消費電力解析ツールは、ディジタル回路
の遷移回数に着目して消費電力を求めているため、短時
間でシミュレーションを行うことが可能である。本発明
の実施の形態について図面を参照して説明する。
Further, according to the present invention, the noise waveform applied to the ground model is preferably obtained by using a power consumption analysis tool. Ground potential fluctuations in integrated circuits are caused by pulse-like currents generated when digital circuits make state transitions.Digital circuits have a huge number of circuit elements and therefore require a long time for simulation in ordinary circuit simulations. It is expected to need.
On the other hand, the power consumption analysis tool calculates the power consumption by focusing on the number of transitions of the digital circuit, so that the simulation can be performed in a short time. An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0037】[第1の実施の形態]図1は、本発明の第
1の実施の形態のサブストレートノイズ解析方法におい
て用いられる半導体基板モデルを説明する図であり半導
体基板をメッシュ分割によりモデル化する際のメッシュ
分割方法を説明するための図である。
[First Embodiment] FIG. 1 is a diagram for explaining a semiconductor substrate model used in a substrate noise analysis method according to a first embodiment of the present invention. The semiconductor substrate is modeled by mesh division. FIG. 9 is a diagram for explaining a mesh division method when performing the mesh division.

【0038】図1を参照すると、本発明の第1の実施の
形態のサブストレートノイズ解析方法では、半導体基板
201を単位セルモデル101を用いて、メッシュ分割
する。
Referring to FIG. 1, in the substrate noise analysis method according to the first embodiment of the present invention, a semiconductor substrate 201 is divided into meshes using a unit cell model 101.

【0039】図16に示す従来のモデルでは、微細なサ
ブストレートコンタクトをモデル化するためには、メッ
シュ分割を微細化し、単位セルモデルの寸法をサブスト
レートコンタクトの寸法以下とする必要があった。
In the conventional model shown in FIG. 16, in order to model a fine substrate contact, it is necessary to make the mesh division fine and make the size of the unit cell model smaller than the size of the substrate contact.

【0040】これに対し、本発明の第1の実施の形態に
おいては、チップ全体のメッシュ分割の細かさを、シミ
ュレーションに用いるコンピュータの処理能力及び記憶
容量が許す範囲で、利用者が自由に決定できるものとす
る。メッシュ分割は、細かい方がシミュレーション精度
は向上するが、シミュレーション時間は長くなることか
ら、シミュレーションに用いるコンピュータの性能を考
慮して、シミュレーション時間が許容できる範囲内とな
るように、利用者がメッシュ分割の細かさを決定する。
On the other hand, in the first embodiment of the present invention, the user can freely determine the fineness of the mesh division of the entire chip as long as the processing capacity and the storage capacity of the computer used for the simulation allow. I can do it. The finer the mesh division, the better the simulation accuracy is, but the longer the simulation time, so the user must take into account the performance of the computer used for the simulation so that the simulation time is within the allowable range. Determine the fineness of

【0041】このようなメッシュ分割を行うと、図1に
示すように、半導体基板表面の部分に相当する1個の単
位セルモデル101(S)に、複数(多数)のサブスト
レートコンタクト105が含まれることになる。
When such a mesh division is performed, as shown in FIG. 1, a plurality of (many) substrate contacts 105 are included in one unit cell model 101 (S) corresponding to a portion of the semiconductor substrate surface. Will be.

【0042】このモデルでは、1セルに含まれる多数の
サブストレートコンタクトの電位を、1ノードで等価的
に表現する。この方法を、図2を参照して説明する。図
2(A)及び図2(B)は、サブストレートコンタクト
105近傍における半導体基板の断面を模式的に示す図
であり、図2(A)及び図2(B)において、202は
メッシュ分割線を表している。
In this model, the potentials of many substrate contacts included in one cell are equivalently represented by one node. This method will be described with reference to FIG. 2A and 2B are diagrams schematically showing a cross section of the semiconductor substrate in the vicinity of the substrate contact 105. In FIGS. 2A and 2B, reference numeral 202 denotes a mesh dividing line. Is represented.

【0043】図2(A)は、本発明の比較例として、図
16に示すような従来の方法でメッシュ分割を行った場
合を示しており、モデルで表現できるサブストレートコ
ンタクト105の最小寸法は、セルの寸法に等しい。
FIG. 2A shows, as a comparative example of the present invention, a case where mesh division is performed by a conventional method as shown in FIG. 16, and the minimum dimension of the substrate contact 105 that can be expressed by a model is as follows. , Equal to the cell dimensions.

【0044】図2(B)は、本発明の第1の実施の形態
に従い、図1のようなメッシュ分割を行っているため
に、1セルに、複数のサブストレートコンタクト105
が含まれる。なお、図2(B)には、1セル内に2個の
サブストレートコンタクト105が含まれているが、本
発明はかかる構成に限定されるものでないことは勿論で
ある。
FIG. 2B shows that a plurality of substrate contacts 105 are provided in one cell because the mesh is divided as shown in FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention.
Is included. In FIG. 2B, two substrate contacts 105 are included in one cell, but it is needless to say that the present invention is not limited to such a configuration.

【0045】サブストレートコンタクトは、半導体基板
にノイズが侵入する入口であるために、サブストレート
コンタクト近傍には、電流集中203が発生する。この
電流の密度は、サブストレートコンタクトからの距離の
2乗に反比例することから、サブストレートコンタクト
近傍では急峻な電圧降下が発生する。
Since the substrate contact is an entrance through which noise enters the semiconductor substrate, a current concentration 203 occurs near the substrate contact. Since the current density is inversely proportional to the square of the distance from the substrate contact, a sharp voltage drop occurs near the substrate contact.

【0046】図2(A)に示したように、モデル化可能
な最小寸法がセルの寸法と等しいモデルであれば、モデ
ルを等価回路に変換して、ノイズ源109と接続するこ
とにより、図2(C)に示すようなサブストレートノイ
ズ解析モデルが得られる。このモデルを用いて回路シミ
ュレーションを行うことにより、上記電圧降下の影響も
予測できる。
As shown in FIG. 2A, if the modelable minimum dimension is the same as the cell dimension, the model is converted into an equivalent circuit and connected to the noise source 109, thereby A substrate noise analysis model as shown in FIG. 2 (C) is obtained. By performing a circuit simulation using this model, the effect of the voltage drop can also be predicted.

【0047】一方、図2(B)に示すようなメッシュ分
割の場合、図2(C)に示すように、サブストレートコ
ンタクトに該当するノードに、ノイズ源109(ノイズ
源となるディジタル回路)を直接接続すると、サブスト
レートコンタクトの寸法に比べて、セルの寸法が大きい
ために、上記電圧降下を、モデルで表現することが出来
ない。
On the other hand, in the case of mesh division as shown in FIG. 2B, as shown in FIG. 2C, a noise source 109 (digital circuit serving as a noise source) is provided at a node corresponding to a substrate contact. When directly connected, the voltage drop cannot be represented by a model because the size of the cell is larger than the size of the substrate contact.

【0048】そこで、この実施の形態おいては、この電
圧降下の表現のために、図2(D)に示すようなサブス
トレートノイズ解析モデルを用いる。図2(D)では、
新たに、コンタクト等価抵抗204なる概念が導入され
ている。このコンタクト等価抵抗204は、上記電圧降
下を表現するためのものである。
Therefore, in this embodiment, a substrate noise analysis model as shown in FIG. 2D is used to represent this voltage drop. In FIG. 2D,
A concept of a contact equivalent resistance 204 is newly introduced. This contact equivalent resistance 204 is for expressing the voltage drop.

【0049】また、コンタクト等価抵抗204が導入さ
れたことにより、サブストレートコンタクトの電位は、
ノード205(ディジタル回路109と寄生抵抗110
(ロジック回路ブロックとグラウンドの間の共通インピ
ーダンス)とコンタクト等価抵抗204の接続点)で表
現されることとなり、半導体基板に注入されるノイズの
エネルギーは、コンタクト等価抵抗204によって絞ら
れたものとなる。
Further, by introducing the contact equivalent resistance 204, the potential of the substrate contact becomes
Node 205 (digital circuit 109 and parasitic resistance 110
(The common impedance between the logic circuit block and the ground) and the contact point of the contact equivalent resistance 204), and the energy of the noise injected into the semiconductor substrate is reduced by the contact equivalent resistance 204. .

【0050】従って、このコンタクト等価抵抗204に
より、電流集中に伴う電圧降下の影響のモデル化が可能
となる。
Therefore, the contact equivalent resistance 204 makes it possible to model the effect of voltage drop due to current concentration.

【0051】コンタクト等価抵抗の大きさの決定方法と
しては、様々な方法が適用可能である。ここでは、一例
として、コンタクト等価抵抗を、半球状抵抗でモデル化
する方法について説明する。
Various methods can be applied as a method for determining the magnitude of the contact equivalent resistance. Here, as an example, a method of modeling a contact equivalent resistance by a hemispherical resistance will be described.

【0052】図3は、サブストレートコンタクトへの電
流集中203と、この電流集中による電圧降下のモデル
化を説明するための説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the current concentration 203 on the substrate contact and the modeling of the voltage drop due to the current concentration.

【0053】図3に示す例では、サブストレートコンタ
クトを、半径aの半球状導体301としてモデル化して
いる。ここで、当該サブストレートコンタクトの近傍で
発生する電圧降下をVc、サブストレートコンタクトに
流れる電流をIとすると、このサブストレートコンタク
トのコンタクト等価抵抗Rcは、次式(2)であらわさ
れる。
In the example shown in FIG. 3, the substrate contact is modeled as a hemispherical conductor 301 having a radius a. Here, assuming that a voltage drop occurring near the substrate contact is Vc and a current flowing through the substrate contact is I, a contact equivalent resistance Rc of the substrate contact is expressed by the following equation (2).

【0054】Rc=Vc/I … (2)Rc = Vc / I (2)

【0055】このモデルでは、このコンタクト等価抵抗
Rcを、図3に示すように、サブストレートコンタクト
周囲に位置する半径bの半球状抵抗302でモデル化し
ている。半球状抵抗302の抵抗値Rsは、次式(3)
で表される。ただし、ρは半導体基板の抵抗率を表して
いる。
In this model, as shown in FIG. 3, the contact equivalent resistance Rc is modeled by a hemispherical resistor 302 having a radius b located around the substrate contact. The resistance value Rs of the hemispherical resistor 302 is given by the following equation (3).
It is represented by Here, ρ represents the resistivity of the semiconductor substrate.

【0056】 Rs=ρ/2π・(1/a−1/b) …(3)Rs = ρ / 2π · (1 / a−1 / b) (3)

【0057】次に、図4は、サブストレートコンタクト
の半径aが0.5μm、半導体基板の抵抗率ρが15Ω
cmの場合に、上式(3)を用いて、半球状抵抗302
の抵抗値Rsを求めた結果をグラフ表示したものであ
る。
Next, FIG. 4 shows that the radius a of the substrate contact is 0.5 μm and the resistivity ρ of the semiconductor substrate is 15Ω.
cm, the hemispherical resistance 302 is calculated using the above equation (3).
Is a graph showing the result of obtaining the resistance value Rs of FIG.

【0058】ここで、半球状抵抗302の寸法が無限に
大きい場合の抵抗値をRiとすると、その値は、次式
(4)となるが、図4より、概ねb=5μmのときに、 Rc=0.9Ri となることがわかる。
Here, when the resistance value when the size of the hemispherical resistor 302 is infinitely large is defined as Ri, the value is expressed by the following equation (4). From FIG. 4, when b is approximately 5 μm, It can be seen that Rc = 0.9Ri.

【0059】即ち、サブストレートコンタクトへの電流
集中による電圧降下の90%は、 b<10a である領域で発生しているといえる。
That is, it can be said that 90% of the voltage drop due to the current concentration on the substrate contact occurs in the region where b <10a.

【0060】Riは、半球状抵抗302の半径bを無限
大とした場合のRsの極限値である。
Ri is the limit value of Rs when the radius b of the hemispherical resistor 302 is infinite.

【0061】すなわち、 Ri= limb →∞ Rs = ρ/2πa =47.8kΩ …(4)[0061] In other words, Ri = lim b → ∞ Rs = ρ / 2πa = 47.8kΩ ... (4)

【0062】そこで、このモデルでは、サブストレート
コンタクトへの電流集中による電圧降下は、b<10a
である領域で発生していると考え、サブストレートコン
タクト一個あたりのコンタクト等価抵抗の抵抗値Rc
は、b=10aの半球状抵抗302の抵抗値とする。
Therefore, in this model, the voltage drop due to current concentration on the substrate contact is b <10a
And the resistance value Rc of the contact equivalent resistance per substrate contact
Is the resistance value of the hemispherical resistor 302 of b = 10a.

【0063】この抵抗値の計算式を、次式(5)に示
す。
The equation for calculating the resistance value is shown in the following equation (5).

【0064】 Rc=ρ/2π・(1/a−1/10a) =9ρ/(20πa) …(5)Rc = ρ / 2π · (1 / a−1 / 10a) = 9ρ / (20πa) (5)

【0065】次に、このコンタクト等価抵抗を、半導体
基板を表す抵抗メッシュと接続する方法について、図5
を参照して、詳細に説明する。
Next, a method for connecting this contact equivalent resistance to a resistance mesh representing a semiconductor substrate will be described with reference to FIG.
This will be described in detail with reference to FIG.

【0066】図5(A)は、基板表面側の面の中央に1
個のサブストレートコンタクト301が設けられている
単位セルモデルを示しており、202はセルの境界面で
ある。サブストレートコンタクト301とノード303
の間の抵抗値は、以下のように計算される。
FIG. 5A shows that the center of the surface on the substrate front side is
A unit cell model provided with a plurality of substrate contacts 301 is shown, and reference numeral 202 denotes a cell boundary surface. Substrate contact 301 and node 303
Is calculated as follows.

【0067】まず、問題を単純化するために、図5
(B)に示すように、半球状境界面304と境界面30
5を用いて、単位セルモデルを分割する。境界面305
は、半導体基板表面に平行な平面で、半球状境界面30
4と接している。この分割により、単位セルモデルは、
サブストレートコンタクト近傍領域306、セル中心ノ
ード近傍領域307、中間領域308の3領域に分けら
れる。
First, in order to simplify the problem, FIG.
As shown in (B), the hemispherical interface 304 and the interface 30
5, the unit cell model is divided. Interface 305
Is a plane parallel to the surface of the semiconductor substrate and has a hemispherical boundary surface 30.
It is in contact with 4. With this division, the unit cell model
The area is divided into three areas: a substrate contact area 306, a cell center node area 307, and an intermediate area 308.

【0068】すると、サブストレートコンタクト301
とノード303の間の抵抗値は、 ・サブストレートコンタクト301−半球状境界面30
4間の抵抗と、 ・半球状境界面304−境界面305間の抵抗と、 ・境界面305−ノード303間の抵抗と、が直列に接
続された場合の合成抵抗値と考えることができる。
Then, the substrate contact 301
The resistance between node and node 303 is: substrate contact 301-hemispherical interface 30
4, the resistance between the hemispherical boundary surface 304 and the boundary surface 305, and the resistance between the boundary surface 305 and the node 303 can be considered as a combined resistance value when the resistance is connected in series.

【0069】このとき、サブストレートコンタクト30
1−半球状境界面304間の抵抗がコンタクト等価抵抗
204に相当すると、前述したように、サブストレート
コンタクト近傍領域306の寸法rは、サブストレート
コンタクトの寸法の10倍となる。
At this time, the substrate contact 30
If the resistance between the 1-hemispherical boundary surface 304 corresponds to the contact equivalent resistance 204, the dimension r of the region 306 near the substrate contact becomes ten times the dimension of the substrate contact as described above.

【0070】また、サブストレートコンタクト301−
半球状境界面304間の抵抗値RC1は、次式(6)で
求められる。ただし、ρは半導体基板の抵抗率である。
The substrate contact 301-
The resistance value RC1 between the hemispherical boundary surfaces 304 is obtained by the following equation (6). Here, ρ is the resistivity of the semiconductor substrate.

【0071】RC1=9ρ/(20πr) … (6)RC1 = 9ρ / (20πr) (6)

【0072】次に、境界面305−ノード303間の抵
抗値の計算方法について説明する。
Next, a method of calculating a resistance value between the boundary surface 305 and the node 303 will be described.

【0073】境界面305−ノード303間の抵抗値R
H1は、図15の抵抗要素の抵抗値を、上式(1)から
求めるのと同様の要領で、次式(7)から計算される。
ただし、Aは単位セルモデルの断面積である。
Resistance value R between boundary surface 305 and node 303
H1 is calculated from the following equation (7) in the same manner as the resistance value of the resistance element in FIG. 15 is obtained from the above equation (1).
Here, A is the cross-sectional area of the unit cell model.

【0074】RH1=ρh/A … (7)RH1 = ρh / A (7)

【0075】次に、半球状境界面304−境界面305
間の抵抗について説明する。図6は、この領域を拡大し
た図であり、310はこの領域における電流の流れを示
している。
Next, the hemispherical boundary surface 304-boundary surface 305
The resistance between them will be described. FIG. 6 is an enlarged view of this region, and 310 indicates the flow of current in this region.

【0076】前述したように、サブストレートコンタク
トからの距離が、サブストレートコンタクト自体の寸法
の10倍である領域では、電圧降下は緩やかなものとな
る。従って、この中間領域308における電位の変化
は、サブストレートコンタクト近傍領域306と比較し
て、緩やかとなる。
As described above, in a region where the distance from the substrate contact is ten times the dimension of the substrate contact itself, the voltage drop becomes gentle. Accordingly, the change in the potential in the intermediate region 308 becomes gentler than that in the region 306 near the substrate contact.

【0077】また、図6に示すように、この中間領域3
08において電流が流れるパス310の長さは、セル中
心ノード近傍領域307と比較して短い。
Further, as shown in FIG.
At 08, the length of the path 310 through which the current flows is shorter than the area 307 near the cell center node.

【0078】従って、この中間領域308における電圧
降下は、サブストレートコンタクト近傍領域306、及
び、セル中心ノード近傍領域307と比較して小さいと
いえる。
Therefore, it can be said that the voltage drop in the intermediate region 308 is smaller than that in the region 306 near the substrate contact and the region 307 near the cell center node.

【0079】そこで、中間領域308における電圧降下
を0で近似し、半球状境界面304−境界面305間の
抵抗値は0とする。
Therefore, the voltage drop in the intermediate region 308 is approximated by 0, and the resistance between the hemispherical boundary surface 304 and the boundary surface 305 is set to 0.

【0080】また、中間領域308においては、隣接す
る単位セルモデルに流れ込む電流310(n)が存在す
るが、中間領域308の厚さrが、d/2と比較して十
分小さければ、その大きさは無視できる程小さいものと
みなせるので、この隣接セルに流れ込む電流310
(n)は0で近似する。
In the intermediate region 308, there is a current 310 (n) flowing into the adjacent unit cell model. If the thickness r of the intermediate region 308 is sufficiently smaller than d / 2, the size of the current 310 (n) becomes large. The current 310 flowing into this adjacent cell can be regarded as negligibly small.
(N) is approximated by 0.

【0081】以上のように、中間領域308の抵抗値を
0で近似することで、サブストレートコンタクト301
−ノード303間の抵抗値は、図5(C)のように、サ
ブストレートコンタクト近傍領域の抵抗204とセル中
心ノード近傍領域の抵抗309を直列接続した場合の合
成抵抗値として求めることができる。
As described above, by approximating the resistance value of the intermediate region 308 to 0, the substrate contact 301
The resistance value between the nodes 303 can be obtained as a combined resistance value when the resistor 204 in the region near the substrate contact and the resistor 309 in the region near the cell center node are connected in series as shown in FIG.

【0082】ここで、サブストレートコンタクト近傍領
域の抵抗204は、コンタクト等価抵抗と等しく、その
抵抗値は、上式(6)から求められる。
Here, the resistance 204 in the region near the substrate contact is equal to the contact equivalent resistance, and the resistance value is obtained from the above equation (6).

【0083】また、セル中心ノード近傍領域の抵抗30
9の抵抗値は、上式(7)から求められる。
The resistance 30 in the region near the cell center node is
The resistance value of 9 is obtained from the above equation (7).

【0084】以上で、コンタクト等価抵抗と、半導体基
板を表す抵抗メッシュの接続が可能となる。
As described above, it is possible to connect the contact equivalent resistance and the resistance mesh representing the semiconductor substrate.

【0085】次に、図5(D)に示すように、サブスト
レートコンタクトの位置が単位セルモデルの基板表面側
の面の中央から外れていた場合について説明する。
Next, a case where the position of the substrate contact is out of the center of the surface of the unit cell model on the substrate surface side as shown in FIG. 5D will be described.

【0086】図5(D)のように、単位セルモデルの基
板表面側の面の中央からずれた位置に設けられたサブス
トレートコンタクトからノイズが印加される場合、サブ
ストレートコンタクトから侵入する電流の一部が隣接す
る単位セルモデルに流入するようなモデルが、妥当とい
える。
As shown in FIG. 5D, when noise is applied from a substrate contact provided at a position deviated from the center of the surface of the unit cell model on the substrate surface side, the current intruding from the substrate contact is reduced. A model in which a part of the model flows into the adjacent unit cell model is appropriate.

【0087】しかしながら、モデルの簡略化のために、
隣接セルへの流入電流は、モデルから省略し、サブスト
レートコンタクト301とノード303の間の抵抗値
は、図5(C)のモデルと同じ方法で計算する。即ち、
サブストレートコンタクトが単位セルモデルの基板表面
側の面の中央に位置している場合と、中央から外れて位
置している場合で抵抗値は同じということになる。
However, to simplify the model,
The current flowing into the adjacent cell is omitted from the model, and the resistance between the substrate contact 301 and the node 303 is calculated in the same manner as in the model of FIG. That is,
The resistance value is the same when the substrate contact is located at the center of the surface of the unit cell model on the substrate front side and when it is located off the center.

【0088】この近似を行うと、サブストレートコンタ
クトが含まれるセルの近傍では、解析誤差が発生する可
能性があるが、当該セルに注入されるノイズのエネルギ
ーは正しくモデル化することができることから、サブス
トレートコンタクトから離れた位置のノイズは正しくシ
ミュレーションできる。
When this approximation is performed, an analysis error may occur in the vicinity of the cell including the substrate contact, but the energy of noise injected into the cell can be correctly modeled. Noise distant from the substrate contact can be simulated correctly.

【0089】次に、1個のセルに多数のサブストレート
コンタクトが含まれる場合について説明する。
Next, a case where one cell includes many substrate contacts will be described.

【0090】図7は、1個のセルに多数のサブストレー
トコンタクトが含まれる場合のモデル化方法を説明する
ための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a modeling method when one cell includes a large number of substrate contacts.

【0091】一般的に、半導体集積回路において、近接
した回路素子どうしは、グラウンド供給線を共有する構
成とされる場合が多い。
In general, in a semiconductor integrated circuit, it is often the case that adjacent circuit elements share a ground supply line.

【0092】サブストレートコンタクトは、グラウンド
供給線に接続されているので、近接したサブストレート
コンタクトどうしは、グラウンド供給線経由で導通して
いると考えることができる。
Since the substrate contact is connected to the ground supply line, it can be considered that adjacent substrate contacts are conductive through the ground supply line.

【0093】そこで、1セルに含まれるサブストレート
コンタクトどうしは、図7に示すように、導通してお
り、同じノイズ波形を半導体基板に対して注入するもの
とし、そのノイズ電圧波形は、ノード311で表現され
るものとする。
Therefore, as shown in FIG. 7, the substrate contacts included in one cell are conductive, and the same noise waveform is injected into the semiconductor substrate. Shall be represented by

【0094】一方、図5に示したように、半球状境界面
を用いて半導体基板を分割すると、図7に示すように、
サブスストレートコンタクト近傍領域306(1)、及
びサブスストレートコンタクト近傍領域306(2)、
セル中心ノード近傍領域307、中間領域308に分割
される。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the semiconductor substrate is divided using a hemispherical boundary surface, as shown in FIG.
A region 306 (1) near the substrate contact, a region 306 (2) near the substrate contact,
The area is divided into an area 307 near the cell center node and an intermediate area 308.

【0095】次に、図5を参照して説明したように、中
間領域308の抵抗を0で近似すると、ノード311と
ノード303の間の接続は、図7に示す等価回路で表現
される。
Next, as described with reference to FIG. 5, when the resistance of the intermediate region 308 is approximated by 0, the connection between the node 311 and the node 303 is expressed by an equivalent circuit shown in FIG.

【0096】図7の等価回路において、ノイズ源311
とノード303の間の抵抗値Reは、次式(8)から求
められる。なお、RC1は、サブストレートコンタクト
301−半球状境界面304間の抵抗値を表しており、
RH1は、境界面305−セル中心ノード303間の抵
抗値を示しており、nはコンタクト個数を表している。
抵抗値Reは、抵抗値RC1の抵抗がn本の並列接続さ
れたものと、抵抗値RH1の抵抗が直列接続された合成
抵抗値とされる。
In the equivalent circuit of FIG.
The resistance value Re between the node and the node 303 is obtained from the following equation (8). RC1 represents a resistance value between the substrate contact 301 and the hemispherical boundary surface 304.
RH1 indicates a resistance value between the boundary surface 305 and the cell center node 303, and n indicates the number of contacts.
The resistance value Re is a combined resistance value in which n resistances of the resistance RC1 are connected in parallel and a resistance of the resistance RH1 is connected in series.

【0097】Re=RC1/n+RH1 …(8)Re = RC1 / n + RH1 (8)

【0098】ただし、1セルに含まれるサブストレート
コンタクトどうしが近接しており、複数のサブストレー
トコンタクトのサブストレートコンタクト近傍領域30
6が重なる場合には、上式(8)は成立しない。
However, the substrate contacts included in one cell are close to each other, and the region 30 near the substrate contact of a plurality of substrate contacts is provided.
When 6 overlaps, the above equation (8) does not hold.

【0099】サブストレートコンタクト近傍領域306
が重なると、その周辺の電流密度が高くなり電圧降下は
より激しくなるため、ノード311−ノード303間の
抵抗値は、上式(8)による計算結果と比較して、高い
値となる。
Region 306 near substrate contact
Overlap, the current density in the vicinity increases and the voltage drop becomes more severe. Therefore, the resistance value between the node 311 and the node 303 becomes higher than the calculation result by the above equation (8).

【0100】以上のように、1セルに多数の基板コンタ
クトが含まれるようなメッシュ分割を行った場合におい
ても、サブストレートコンタクトどうしの間隔が大きい
場合には、コンタクト等価抵抗の概念を導入することに
よって、サブストレートコンタクト近傍の急峻な電圧降
下をモデル化することが可能となる。
As described above, even when mesh division is performed such that one cell includes a large number of substrate contacts, the concept of contact equivalent resistance should be introduced if the distance between substrate contacts is large. This makes it possible to model a steep voltage drop near the substrate contact.

【0101】また、この方法によれば、半導体集積回路
上に存在する莫大な個数のサブストレートコンタクトの
形状を全て忠実にモデル化する必要は無く、メッシュ分
割を粗くすることが可能になる。
Further, according to this method, it is not necessary to faithfully model all the shapes of an enormous number of substrate contacts existing on a semiconductor integrated circuit, and the mesh division can be made coarse.

【0102】従って、実用的な処理時間内でシミュレー
ション結果を得ることができる。また、上記文献4(村
坂 佳隆,永田 真,森江 隆,岩田 穆,"F行列を
用いたチップレベルの基板雑音解析法" 信学技報ICD99
-147,1999年9月)によれば、半導体基板内部に位
置するノードは、多端子F行列演算により削除すること
ができるため、この文献4に記載されている方法を併用
することにより、さらに短時間でシミュレーションを行
うことも可能である。
Therefore, a simulation result can be obtained within a practical processing time. Reference 4 (Yoshitaka Murasaka, Makoto Nagata, Takashi Morie, Atsushi Iwata, "A Chip-Level Substrate Noise Analysis Method Using F-Matrix", IEICE Tech.
-147, September 1999), a node located inside a semiconductor substrate can be deleted by multi-terminal F matrix operation. It is also possible to perform a simulation in a short time.

【0103】本発明に係る解析装置は、記憶装置、出力
装置、入力装置、演算装置等を備えたデータ処理装置か
ら構成され、半導体基板中の微小な三次元領域を接続点
としてノードを持つ単位立体として取り扱い、単位立体
(セル)は、抵抗要素、誘導要素、容量要素のうち少な
くとも一つの要素を用いてモデル化され、前記半導体基
板を前記単位立体の集合体として取り扱い、半導体集積
回路を構成する回路素子を、前記モデル化された半導体
基板とともに、シミュレーション手段により、動作特性
解析を行う解析装置が、記憶装置から半導体集積回路の
レイアウト情報を入力し、前記半導体基板に直接接続さ
れるサブストレートコンタクトを抽出する手段(図8の
S2)と、前記半導体基板の抵抗率、サブストレートコ
ンタクトの密度と分布、前記半導体基板のメッシュ分割
情報に基づき、サブストレートコンタクト近傍における
電流集中により発生する局所的な電圧降下をモデル化す
るコンタクト等価抵抗を算出する手段(図8のS4)
と、各セルのコンタクト等価抵抗とセルの抵抗メッシュ
を結合した半導体基板モデルを作成して記憶装置又は出
力装置に出力する手段(図8のS9)と、を備え、前記
作成された半導体基板モデルに対してノイズの影響を調
べるシミュレーションを実行する。
The analyzing apparatus according to the present invention comprises a data processing apparatus having a storage device, an output device, an input device, an arithmetic device, and the like, and is a unit having a node with a minute three-dimensional region in a semiconductor substrate as a connection point. Treated as a solid, a unit solid (cell) is modeled using at least one of a resistive element, an inductive element, and a capacitive element, and the semiconductor substrate is treated as an aggregate of the unit solid to constitute a semiconductor integrated circuit. A circuit device to be analyzed, together with the modeled semiconductor substrate, is analyzed by a simulation means. An analysis device for analyzing operation characteristics inputs layout information of the semiconductor integrated circuit from a storage device, and a substrate directly connected to the semiconductor substrate. Means for extracting a contact (S2 in FIG. 8), the resistivity of the semiconductor substrate, the density of the substrate contact, Fabric, based on said semiconductor meshing information of the substrate, means for calculating the contact equivalent resistance that models the local voltage drop caused by current concentration in the vicinity the substrate contact (S4 in FIG. 8)
Means for creating a semiconductor substrate model in which the contact equivalent resistance of each cell and the resistance mesh of the cell are combined and outputting the model to a storage device or an output device (S9 in FIG. 8). A simulation for examining the influence of noise is performed.

【0104】[実施例1]次に、本発明の第1の実施例
について図面を参照して詳細な説明を行う。前記した本
発明の第1の実施の形態では、多数の微細なサブストレ
ートコンタクトを1セルでマクロモデル化することによ
り、粗いメッシュ分割で半導体集積回路全体をモデル化
し、サブストレートノイズのシミュレーションを行って
いる。本発明の第1の実施例では、上記のようなモデル
を、半導体集積回路のレイアウトデータの情報を用いて
自動的に作成する方法について説明する。
[Embodiment 1] Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the first embodiment of the present invention, a large number of fine substrate contacts are macro-modeled in one cell to model the entire semiconductor integrated circuit by coarse mesh division and simulate substrate noise. ing. In the first embodiment of the present invention, a method for automatically creating a model as described above using information on layout data of a semiconductor integrated circuit will be described.

【0105】図8は、本発明の第1の実施例の処理の流
れを説明する図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the flow of processing according to the first embodiment of the present invention.

【0106】ステップS2で、レイアウト情報S1から
サブストレートコンタクトの分布と密度の情報S3を求
める。レイアウト情報S1は記憶装置に格納されている
ものを読み出す。
In step S2, information S3 of the distribution and density of the substrate contacts is obtained from the layout information S1. The layout information S1 is read out from the storage device.

【0107】半導体集積回路の断面構造を模式的に示す
と、一般的に、図9のような構成とされており、コンタ
クト401は、 ・半導体基板402に直接接続されている場合(401
(S))と、 ・Nウエル403に接続されている場合(401
(N))と、 ・基板402上に形成されているポリシリコン配線40
4に接続されている場合(401(P))等がある。
The cross-sectional structure of a semiconductor integrated circuit is schematically shown in FIG. 9 in general. The contact 401 is:
(S)), and when it is connected to the N-well 403 (401
(N)) a polysilicon wiring 40 formed on the substrate 402
4 (401 (P)).

【0108】本実施例では、半導体基板に直接接続され
ているコンタクト401(S)のみをノイズ源として想
定している。
In this embodiment, only the contact 401 (S) directly connected to the semiconductor substrate is assumed as a noise source.

【0109】そこで、ここでは半導体集積回路のレイア
ウトデータから、半導体基板に直接接続されているコン
タクト401(S)の情報のみを抽出し、その分布と密
度からコンタクト等価抵抗を求める。
Therefore, here, only the information of the contact 401 (S) directly connected to the semiconductor substrate is extracted from the layout data of the semiconductor integrated circuit, and the contact equivalent resistance is obtained from the distribution and density.

【0110】半導体集積回路のレイアウトデータは、ウ
エル、配線、コンタクト、ビア等の形状を、別々の層に
記録している。このため、図8のステップS2におい
て、レイアウトデータの層間で図形の論理演算処理を行
うことにより、半導体基板に直接接続されているサブス
トレートコンタクト401(S)のみの分布の情報を抽
出することができる。
In the layout data of a semiconductor integrated circuit, the shapes of wells, wirings, contacts, vias, etc. are recorded in separate layers. For this reason, in step S2 in FIG. 8, by performing a logical operation on the graphic between the layers of the layout data, it is possible to extract information on the distribution of only the substrate contact 401 (S) directly connected to the semiconductor substrate. it can.

【0111】次に、サブストレートコンタクトの分布と
密度の情報S3から、各セル毎のコンタクト等価抵抗S
5を算出する(ステップS4)。
Next, from the information S3 of the distribution and density of the substrate contact, the contact equivalent resistance S
5 is calculated (step S4).

【0112】コンタクト等価抵抗は、各セル毎に求める
ために、ここでメッシュ分割の情報S6が必要となる。
Since the contact equivalent resistance is obtained for each cell, mesh division information S6 is required here.

【0113】このとき、本実施例において、多数のサブ
ストレートコンタクトをコンタクト等価抵抗を用いてマ
クロモデル化するために、メッシュ分割は、前記第1の
実施の形態で説明したような粗い分割で十分であり、1
セルに多数のサブストレートコンタクトが含まれていて
もよい。
At this time, in the present embodiment, in order to macro-model a large number of substrate contacts using the contact equivalent resistance, coarse division as described in the first embodiment is sufficient for mesh division. And 1
A cell may include multiple substrate contacts.

【0114】また、サブストレートコンタクトの分布と
密度からコンタクト等価抵抗S5を求める方法は、前記
第1の実施の形態で説明したが、半導体基板の抵抗率S
7の情報が必要となる。
The method of obtaining the contact equivalent resistance S5 from the distribution and density of the substrate contacts has been described in the first embodiment.
7 information is required.

【0115】以上のように求められたコンタクト等価抵
抗S5に、図17の107のような抵抗メッシュS8
を、前記第1の実施の形態で説明した方法により結合し
(ステップS9)、半導体基板モデルS10が作成され
る。
The contact equivalent resistance S5 obtained as described above is added to a resistance mesh S8 as shown in FIG.
Are combined by the method described in the first embodiment (step S9), and a semiconductor substrate model S10 is created.

【0116】この半導体基板モデルS10は、図17の
ように、ノイズ源やアナログ回路を接続することによ
り、サブストレートノイズの影響のシミュレーションを
行うことができる。
The semiconductor substrate model S10 can simulate the influence of substrate noise by connecting a noise source and an analog circuit as shown in FIG.

【0117】また、このモデルは多数のサブストレート
コンタクトをコンタクト等価抵抗を用いてマクロモデル
化しているため、粗いメッシュ分割で半導体基板をモデ
ル化することができる。従って、ノードの少ない半導体
基板モデルが作成できるので、解析時間を短縮すること
ができる。
In this model, since a large number of substrate contacts are macro-modeled using contact equivalent resistances, a semiconductor substrate can be modeled by coarse mesh division. Therefore, a semiconductor substrate model with few nodes can be created, and the analysis time can be reduced.

【0118】[第2の実施の形態]次に、本発明の第2
の実施の形態について説明する。図10は、本発明の第
2の実施の形態を説明する図である。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. FIG. 10 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.

【0119】近時、集積回路の設計において、機能ブロ
ック単位で設計した回路ブロックを組み合わせることに
より、より大規模な回路を設計する階層的な回路設計手
法が主流となっている。
In recent years, in the design of integrated circuits, a hierarchical circuit design technique for designing a larger circuit by combining circuit blocks designed in units of functional blocks has become mainstream.

【0120】図10(A)は、別々に設計した回路ブロ
ック502(A)、502(B)、502(C)、50
2(D)を組み合わせて全体の設計を行った集積回路を
表している。このとき、一つの回路ブロック502内で
は、グラウンドは共有されている場合が多い。
FIG. 10A shows circuit blocks 502 (A), 502 (B), 502 (C) and 50 which are separately designed.
2 (D) shows an integrated circuit whose overall design is made. At this time, the ground is often shared in one circuit block 502.

【0121】サブストレートコンタクトは、グラウンド
供給線に接続されているので、一つの回路ブロック50
2に含まれるサブストレートコンタクトは、同じ波形の
ノイズを半導体基板に注入するといえる。逆に、異なる
回路ブロックでは、グラウンドは共有されていない場合
が多い。
Since the substrate contact is connected to the ground supply line, one circuit block 50
It can be said that the substrate contact included in No. 2 injects noise having the same waveform into the semiconductor substrate. Conversely, the ground is often not shared between different circuit blocks.

【0122】このチップの半導体基板モデルを作成する
際に、図10の503(1)に示す境界線を用いてメッ
シュ分割を行うと、セルが回路ブロック502の境界を
またぐ格好となり、1個のセルに複数の回路ブロックの
サブストレートコンタクトが含まれることになる。
When a semiconductor substrate model of this chip is created, if the mesh is divided using the boundary line shown by 503 (1) in FIG. The cell will include the substrate contacts of multiple circuit blocks.

【0123】例えば、図10(A)において、セル50
4は、回路ブロック502(C)と回路ブロック502
(D)のサブストレートコンタクトが含まれる。このと
き、異なる回路ブロックのグラウンド供給線は導通して
いないので、セル504には、回路ブロック502
(C)と回路ブロック502(D)のそれぞれのサブスト
レートコンタクトから、異なる波形のノイズが注入され
ることになる。
For example, in FIG.
4 is a circuit block 502 (C) and a circuit block 502
(D) substrate contact is included. At this time, since the ground supply lines of different circuit blocks are not conducting, the cell 504 contains the circuit block 502
Noise having different waveforms is injected from the respective substrate contacts of (C) and the circuit block 502 (D).

【0124】前記第1の実施の形態では、1個のセルに
多数のサブストレートコンタクトが含まれる場合、それ
らのサブストレートコンタクトどうしはグラウンド供給
線経由で導通しており、同じノイズ波形を半導体基板に
対して注入するものと仮定した。
In the first embodiment, when one cell includes a large number of substrate contacts, the substrate contacts are electrically connected to each other via a ground supply line, and the same noise waveform is applied to the semiconductor substrate. Was assumed to be injected.

【0125】しかし、図10のセル504のように、セ
ルが回路ブロック502の境界をまたいでしまうと、異
なる波形のノイズを発生するサブストレートコンタクト
が1セルに含まれることになる。
However, when the cell crosses the boundary of the circuit block 502 as in the cell 504 in FIG. 10, one cell includes a substrate contact that generates noise having a different waveform.

【0126】従って、図10(A)のようなメッシュ分
割は、前記第1の実施形態で説明した方法ではモデル化
できない。
Therefore, the mesh division as shown in FIG. 10A cannot be modeled by the method described in the first embodiment.

【0127】そこで、本発明の第2の実施の形態では、
半導体基板をメッシュ分割する際のメッシュ分割線を、
回路ブロックの境界と一致させることにより、上記問題
を解決する。
Therefore, in the second embodiment of the present invention,
The mesh dividing line when dividing the semiconductor substrate into meshes,
The above problem is solved by matching the boundary of the circuit block.

【0128】図10(B)は、メッシュ分割線503
(2)と回路ブロック502の境界が一致するように、
半導体基板のメッシュ分割を行った例を示す図である。
FIG. 10B shows a mesh dividing line 503.
(2) so that the boundary of the circuit block 502 coincides with
It is a figure showing the example which performed mesh division of a semiconductor substrate.

【0129】このとき、回路ブロックの角付近等、電位
分布が複雑になる可能性がある部分に関しては、メッシ
ュ分割を微細化した方が、解析精度が向上する。
At this time, for a portion where the potential distribution may be complicated, such as near a corner of a circuit block, the analysis accuracy is improved by making the mesh division finer.

【0130】[第3の実施の形態]次に、本発明の第3
の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図
11(A)は、本発明の第2の実施の形態で述べたよう
な、機能ブロック単位で設計した回路ブロックを組み合
わせることにより、全体の設計を行った集積回路を表し
ている。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 11A shows an integrated circuit whose overall design is made by combining circuit blocks designed in units of functional blocks as described in the second embodiment of the present invention.

【0131】回路ブロック502(E)、及び502
(F)のグラウンドは、それぞれグラウンド供給線50
7により、入出力パッド508に接続されており、ここ
からボンディングワイヤ等を用いて、集積回路の端子に
接続される。
Circuit blocks 502 (E) and 502
The ground of (F) is a ground supply line 50
7, the connection is made to the input / output pad 508, and from here to the terminal of the integrated circuit using a bonding wire or the like.

【0132】さて、図11(A)の集積回路を、図11
(B)に示すように、メッシュ分割した場合、回路ブロ
ック502(E)には、9つのセルが、回路ブロック5
02(F)には6つのセルが、それぞれ含まれることに
なる。
Now, the integrated circuit of FIG.
As shown in (B), when the mesh is divided, nine cells are included in the circuit block 502 (E).
02 (F) includes six cells.

【0133】回路ブロックには、多くのサブストレート
コンタクトが含まれ、それらサブストレートコンタクト
は半導体基板にノイズが侵入する経路であるため、シミ
ュレーションの際には、これら回路ブロックに該当する
セルには外部からセルにノイズを注入する必要がある。
The circuit block includes many substrate contacts, and these substrate contacts are paths through which noise enters the semiconductor substrate. Need to inject noise into the cell.

【0134】すなわち、回路ブロックに相当するセル一
つ一つに対して、図7に示すコンタクト等価抵抗20
4、ノイズ源109、寄生抵抗110を接続する必要が
ある。
That is, for each cell corresponding to a circuit block, the contact equivalent resistance 20 shown in FIG.
4. It is necessary to connect the noise source 109 and the parasitic resistance 110.

【0135】そのため、回路シミュレーションの際にノ
ード数が増え、シミュレーション時間が長くなる。
For this reason, the number of nodes increases during circuit simulation, and the simulation time becomes longer.

【0136】一方、上記文献4(村坂 佳隆,永田
真,森江 隆,岩田 穆,"F行列を用いたチップレベ
ルの基板雑音解析法" 信学技報ICD99-147,1999年
9月)によれば、外部から電流の出入りがないノードは
多端子F行列演算により削除可能である。
On the other hand, the above reference 4 (Yoshitaka Murasaka, Nagata
Shin, Takashi Morie, Atsushi Iwata, "Chip-Level Substrate Noise Analysis Method Using F-Matrix" IEICE Technical Report ICD99-147, September 1999). It can be deleted by F matrix operation.

【0137】そこで、回路ブロック内のグラウンド供給
線をモデル化し、そのモデルの1ノードからのみノイズ
を与えるようにすれば、他のノードは、チップ外部から
の電流の出入りを無くすることが可能となり、上記多端
子F行列による方法により、ノード数を削減することが
可能である。
Therefore, if the ground supply line in the circuit block is modeled and noise is applied only from one node of the model, the other nodes can eliminate the flow of current from outside the chip. The number of nodes can be reduced by the method using the multi-terminal F matrix.

【0138】本発明の第3の実施の形態は、上記のよう
に、回路ブロックのグラウンド供給線をモデル化し、そ
のモデルの1ノードからのみノイズを与えることによ
り、その他のノードの数を削除し、ノード数の小さい半
導体基板モデルを作成することにより、短時間でシミュ
レーションを行うことができる。
According to the third embodiment of the present invention, as described above, the ground supply line of the circuit block is modeled, and noise is given only from one node of the model, thereby eliminating the number of other nodes. By creating a semiconductor substrate model with a small number of nodes, simulation can be performed in a short time.

【0139】次に、回路ブロック内のグラウンド供給線
をモデル化する方法について、図12を参照して説明す
る。
Next, a method of modeling a ground supply line in a circuit block will be described with reference to FIG.

【0140】図12は、本発明の第3の実施の形態で用
いられる半導体基板モデルについて説明するための図で
ある。図12において、509はメッシュ分割された半
導体基板を表しており、204はコンタクト等価抵抗を
表している。
FIG. 12 is a view for explaining a semiconductor substrate model used in the third embodiment of the present invention. In FIG. 12, reference numeral 509 denotes a mesh-divided semiconductor substrate, and reference numeral 204 denotes a contact equivalent resistance.

【0141】前記第2の実施の形態で説明したように、
回路ブロック内では、グラウンド供給線は共有されてい
る場合が多い。一方、サブストレートコンタクトは、グ
ラウンド供給線に接続されており、グラウンド電位が変
動すると、それがノイズとなってサブストレートコンタ
クト経由で半導体基板に侵入する。
As described in the second embodiment,
The ground supply line is often shared in the circuit block. On the other hand, the substrate contact is connected to the ground supply line, and when the ground potential fluctuates, it becomes noise and penetrates the semiconductor substrate via the substrate contact.

【0142】従って、グラウンド供給線のモデル化は、
図12に示すように、等価コンタクト抵抗204の上側
ノード511を、グラウンド給電配線に相当する抵抗素
子512で格子状に接続することにより、モデル化でき
る。なお、このモデルにおけるコンタクト等価抵抗20
4及び配線抵抗512は、図15の単位セルモデル10
1で表現可能である。従って、コンタクト等価抵抗20
4及び配線抵抗512を含んだ半導体基板全体を、図1
7の107のような抵抗メッシュモデルで表現すること
もできる。
Therefore, the modeling of the ground supply line is as follows.
As shown in FIG. 12, the upper node 511 of the equivalent contact resistance 204 can be modeled by being connected in a grid by a resistance element 512 corresponding to a ground power supply wiring. Note that the contact equivalent resistance 20 in this model
4 and the wiring resistance 512 correspond to the unit cell model 10 in FIG.
1 can be expressed. Therefore, the contact equivalent resistance 20
1 and the entire semiconductor substrate including the wiring resistance 512 are shown in FIG.
7 can be represented by a resistance mesh model such as 107.

【0143】抵抗メッシュモデルは、外部から電流の出
入りが無いノードは削除することが可能である。図12
のモデルにおいては、ノイズを注入するノード513以
外のノードは、電流の出入りが無いためモデルから削除
することができる。不要ノードを削除する方法として
は、上記文献4(村坂 佳隆,永田 真,森江 隆,岩
田 穆,"F行列を用いたチップレベルの基板雑音解析
法" 信学技報ICD99-147,1999年9月)の多端子F
行列を用いた方法の他に、特開平10−261004号
公報に記載されている行列演算による方法を用いてもよ
い。
In the resistance mesh model, nodes from which current does not flow in / out can be deleted. FIG.
In the model of, nodes other than the node 513 into which the noise is injected can be deleted from the model because no current flows in and out. A method for removing unnecessary nodes is described in the above-mentioned reference 4 (Yoshitaka Murasaka, Makoto Nagata, Takashi Morie, Atsushi Iwata, "A Chip-Level Substrate Noise Analysis Method Using F-Matrix", IEICE Tech. September) Multi-terminal F
In addition to the method using a matrix, a method based on a matrix operation described in JP-A-10-261004 may be used.

【0144】また、図12に示すモデルでは、ノード5
13を観測点とし、ここからノイズを印加しているが、
このようにノイズを注入するノード513は、図11に
示すグラウンド供給配線507が接続されるポイント5
10に近い方が、モデルの特性が実物に近くなるので、
より望ましい。
Also, in the model shown in FIG.
13 is the observation point, and noise is applied from here.
The node 513 for injecting noise in this way is connected to the point 5 where the ground supply wiring 507 shown in FIG.
The closer to 10, the closer the characteristics of the model are to the real one,
More desirable.

【0145】[実施例2]前記第3の実施の形態では、
半導体集積回路のグラウンド給電線をモデル化し、グラ
ウンド給電線モデルの1点からノイズを印加することに
より、半導体基板モデルからノード数を削減する方法に
ついて説明した。本発明の第2の実施例では、上記のよ
うなモデルを、半導体集積回路のレイアウトデータの情
報、及び、回路ブロックの境界情報を用いて、自動的に
作成する方法について説明する。図13は、本発明の第
2の実施例の処理の流れを説明する図である。図13に
おいて、図8のステップと同一の処理には同一の参照符
号が付されている。以下では、図8に追加されたステッ
プについて説明する。
Example 2 In the third embodiment,
The method has been described in which the ground power supply line of the semiconductor integrated circuit is modeled and noise is applied from one point of the ground power supply line model to reduce the number of nodes from the semiconductor substrate model. In a second embodiment of the present invention, a method for automatically creating the above model using the information of the layout data of the semiconductor integrated circuit and the boundary information of the circuit block will be described. FIG. 13 is a diagram illustrating the flow of processing according to the second embodiment of this invention. 13, the same processes as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals. Hereinafter, steps added to FIG. 8 will be described.

【0146】まず、半導体集積回路では1つの回路ブロ
ックの中ではグラウンド給電系は共有されていることに
着目し、回路ブロックの境界情報S11を用いて、図1
2の512のような回路網により、グラウンド給電線を
モデル化する(ステップS14)。このとき、配線の抵
抗値の算出(ステップS12)に、配線の抵抗率S13
及びメッシュ分割情報S6が必要となる。
First, paying attention to the fact that the ground power supply system is shared in one circuit block in the semiconductor integrated circuit, the circuit shown in FIG.
The ground feeder is modeled by a network such as 512 of step 2 (step S14). At this time, the calculation of the wiring resistance (step S12) includes the wiring resistivity S13.
And mesh division information S6 are required.

【0147】次に、以上のように作成したグラウンド給
電線モデルS14を、第1の実施例で説明したコンタク
ト等価抵抗S5及び、抵抗メッシュS8と接続し(ステ
ップS9)、半導体基板モデルS10を作成する。この
とき、グラウンド給電線モデルS14は、本発明の第3
の実施の形態で説明したように、1ノードのみを観測点
として、他のノードはモデルから削除することが可能で
ある。
Next, the ground feed line model S14 created as described above is connected to the contact equivalent resistance S5 and the resistance mesh S8 described in the first embodiment (step S9), and a semiconductor substrate model S10 is created. I do. At this time, the ground feeder model S14 is the third feeder model of the present invention.
As described in the embodiment, only one node can be set as an observation point and other nodes can be deleted from the model.

【0148】そこで、次に、どのノードを観測点とする
かの情報S15を用いて、不要なノードの削除を行う
(ステップS16)。不要ノードを削除する方法として
は、上記文献4(村坂 佳隆,永田 真,森江 隆,岩
田 穆,"F行列を用いたチップレベルの基板雑音解析
法" 信学技報ICD99-147,1999年9月)の多端子F
行列を用いた方法及び、特開平10−261004号公
報に記載されている行列演算による方法が用いられる。
Then, unnecessary nodes are deleted using information S15 indicating which node is set as the observation point (step S16). A method for removing unnecessary nodes is described in the above-mentioned reference 4 (Yoshitaka Murasaka, Makoto Nagata, Takashi Morie, Atsushi Iwata, "A Chip-Level Substrate Noise Analysis Method Using F-Matrix", IEICE Tech. September) Multi-terminal F
A method using a matrix and a method using a matrix operation described in JP-A-10-261004 are used.

【0149】以上の手順により、図8の半導体基板モデ
ルS10と比較して、ノードが少ない半導体基板モデル
S17を作成することができる。半導体基板モデルS1
7は、図17に示すように、ノイズ源のディジタル回路
やアナログ回路を接続することにより、サブストレート
ノイズの影響のシミュレーションを行うことができるほ
か、S10のモデルと同じシミュレーション結果を、よ
り短時間で得ることができる。
According to the above procedure, a semiconductor substrate model S17 having fewer nodes than the semiconductor substrate model S10 of FIG. 8 can be created. Semiconductor substrate model S1
7 can simulate the effect of substrate noise by connecting a digital circuit or an analog circuit as a noise source, as shown in FIG. Can be obtained at

【0150】また、本発明の第2の実施の形態で説明し
たように、半導体基板をメッシュ分割する際に(ステッ
プS18)、本実施例で用いた回路ブロックの境界情報
S11を用い、メッシュ分割線を回路ブロックの境界と
一致させるようにしてもよい。
As described in the second embodiment of the present invention, when the semiconductor substrate is divided into meshes (step S18), the mesh division is performed using the circuit block boundary information S11 used in this embodiment. The lines may be aligned with the boundaries of the circuit blocks.

【0151】また、ディジタル回路が発生するノイズ波
形を別の方法で予め計算しておき、回路シミュレーショ
ンの際には、その結果をノード513にノイズとして印
加することにより、解析時間を短縮するようにしてもよ
い。
In addition, the noise waveform generated by the digital circuit is calculated in advance by another method, and the result of the simulation is applied to the node 513 as noise in a circuit simulation, so that the analysis time is reduced. You may.

【0152】本発明に係る解析装置は、半導体集積回路
の回路ブロックの境界情報を、配線の抵抗率、及び、メ
ッシュ分割情報を用いて、回路ブロックのグランド給電
線の配線抵抗を算出し、前記グラウンド給電線モデルを
作成する手段(図13のS13、S14)と、前記作成
されたグラウンド給電線モデルを、前記コンタクト等価
抵抗、及び、抵抗メッシュと接続し、半導体基板モデル
を作成する手段(図13のS9)と、を含み、どのノー
ドを観測点とするかの可観測ノード情報を入力装置から
入力し、前記半導体基板モデルから不要なノードの削除
を行い、ノード数の少ない半導体基板モデルを作成し記
憶装置又は出力装置に出力する手段(S16)と、を備
えて構成される。
The analysis apparatus according to the present invention calculates the wiring resistance of the ground power supply line of the circuit block by using the boundary information of the circuit block of the semiconductor integrated circuit and the wiring resistivity and the mesh division information. Means for creating a ground feed line model (S13 and S14 in FIG. 13), and means for connecting the created ground feed line model with the contact equivalent resistance and resistance mesh to create a semiconductor substrate model (FIG. 13 S9), the observable node information indicating which node is to be the observation point is input from the input device, and unnecessary nodes are deleted from the semiconductor substrate model. Means (S16) for creating and outputting to a storage device or an output device.

【0153】図14は、ディジタル回路から発生するノ
イズを電流源602でモデル化した例である。図14に
おいて、601は半導体基板モデルであり、110はロ
ジック回路ブロックとグラウンドの間の共通インピーダ
ンスであり、111はアナログトランジスタである。デ
ィジタル回路は素子数が莫大なため通常の回路シミュレ
ーションでは計算規模が莫大になる可能性があるが、例
えば特開平9−246389号公報等に提案されている
消費電力解析ツールを用いることにより、ディジタル回
路の状態遷移回数に基いて消費電流を予測するため、短
時間でシミュレーションを終えることができる。
FIG. 14 shows an example in which noise generated from a digital circuit is modeled by a current source 602. In FIG. 14, reference numeral 601 denotes a semiconductor substrate model, 110 denotes a common impedance between the logic circuit block and the ground, and 111 denotes an analog transistor. Since the number of elements in a digital circuit is enormous, there is a possibility that the calculation scale will be enormous in a normal circuit simulation. For example, by using a power consumption analysis tool proposed in Since the current consumption is predicted based on the number of state transitions of the circuit, the simulation can be completed in a short time.

【0154】[0154]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0155】本発明の第1の効果は、ノード数の少ない
サブストレートノイズ解析モデルを作成できる、という
ことである。
A first effect of the present invention is that a substrate noise analysis model with a small number of nodes can be created.

【0156】その理由は、本発明においては、半導体基
板をメッシュ分割によりモデル化する際に、微小なサブ
ストレートコンタクトの形状を忠実にモデル化する必要
がないために、粗いメッシュ分割でチップ全体をモデル
化することができる、ためである。また、本発明におい
ては、集積回路のグラウンドを格子状接続された抵抗素
子でモデル化することにより、グラウンドモデルに含ま
れる可観測でないノードを削除できる、ためである。
The reason is that in the present invention, when modeling a semiconductor substrate by mesh division, it is not necessary to faithfully model the shape of minute substrate contacts. Because it can be modeled. Further, in the present invention, by modeling the ground of the integrated circuit with the resistive elements connected in a grid pattern, non-observable nodes included in the ground model can be deleted.

【0157】本発明の第2の効果は、シミュレーション
を短時間で行うことができる、ということである。
A second effect of the present invention is that the simulation can be performed in a short time.

【0158】その理由は、本発明においては、サブスト
レートノイズシミュレーションにノードの少ない半導体
基板モデルを用いているためである。また、本発明にお
いては、ディジタル回路から発生するノイズ波形を、消
費電力解析ツールを用いて求める、ためである。ディジ
タル回路は素子数が莫大なために、ノイズ波形を回路シ
ミュレーションで求めると、シミュレーションに長時間
を必要とする場合が考えられるが、消費電力解析ツール
はディジタル回路の遷移回数に着目して消費電力を求め
るために、短時間でシミュレーションを行うことが可能
となる。
The reason is that, in the present invention, a semiconductor substrate model having few nodes is used for the substrate noise simulation. Also, in the present invention, the noise waveform generated from the digital circuit is obtained by using a power consumption analysis tool. Since the number of elements in a digital circuit is enormous, a long time may be required for the simulation when calculating the noise waveform by circuit simulation.However, the power consumption analysis tool focuses on the number of transitions of the digital circuit and the power consumption , The simulation can be performed in a short time.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態におけるモデル化方
法を説明する図であり、半導体基板をメッシュ分割によ
りモデル化する際のメッシュ分割方法を説明する図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating a modeling method according to a first embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a mesh division method when a semiconductor substrate is modeled by mesh division.

【図2】本発明の第1の実施の形態のモデル化方法にお
ける、コンタクト等価抵抗について説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a contact equivalent resistance in the modeling method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態のモデル化方法にお
ける、コンタクト等価抵抗の抵抗値算出方法を説明する
図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for calculating a contact equivalent resistance value in the modeling method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図3のモデルによる抵抗値の計算結果を表すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing a calculation result of a resistance value according to the model of FIG. 3;

【図5】図3のモデルで算出したコンタクト等価抵抗
と、半導体基板を表す抵抗メッシュの接続方法を説明す
る図である。
5 is a diagram illustrating a method of connecting a contact equivalent resistance calculated by the model of FIG. 3 and a resistance mesh representing a semiconductor substrate.

【図6】図5の領域308における電流の流れを示す図
である。
6 is a diagram showing a current flow in a region 308 of FIG.

【図7】本発明の第1の実施の形態のモデル化方法にお
いて、1セルに多数のサブストレートコンタクトが含ま
れる場合の、コンタクト等価抵抗の抵抗値算出方法を説
明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of calculating a contact equivalent resistance value when one cell includes a large number of substrate contacts in the modeling method according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施例の動作を説明する流れ図
である。
FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the first exemplary embodiment of the present invention.

【図9】半導体集積回路におけるサブストレートコンタ
クトの構造を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a structure of a substrate contact in a semiconductor integrated circuit.

【図10】本発明の第2の実施の形態におけるモデル化
方法を説明する図で、半導体基板をメッシュ分割により
モデル化する際のメッシュ分割方法を説明する図であ
る。
FIG. 10 is a diagram illustrating a modeling method according to a second embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a mesh division method when a semiconductor substrate is modeled by mesh division.

【図11】本発明の第3の実施形態におけるモデル化方
法を説明する図で、回路ブロックを組み合わせて全体の
設計を行った集積回路をモデル化する方法を説明する図
である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a modeling method according to a third embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a method of modeling an integrated circuit whose entire design has been performed by combining circuit blocks.

【図12】本発明の第3の実施形態におけるモデル化方
法を説明する図で、集積回路のグラウンド給電線をモデ
ル化することにより、モデルからノード数を削減する方
法を説明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a modeling method according to a third embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a method of reducing the number of nodes from a model by modeling a ground power supply line of an integrated circuit.

【図13】本発明の第2の実施例の動作を説明する流れ
図である。
FIG. 13 is a flowchart illustrating the operation of the second exemplary embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第2の実施例において、ディジタル
回路から発生するノイズを電流源でモデル化した例を示
す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example in which noise generated from a digital circuit is modeled by a current source in the second embodiment of the present invention.

【図15】従来より提案されている単位セルモデルを説
明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a conventionally proposed unit cell model.

【図16】従来より提案されている半導体基板のモデル
化方法を説明する図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a conventionally proposed method of modeling a semiconductor substrate.

【図17】従来より提案されているサブストレートノイ
ズ解析モデルを説明する図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a conventionally proposed substrate noise analysis model.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 単位セルモデル 102 ノード 103 抵抗要素 104 単位セルで表現された半導体基板モデル 105 サブストレートコンタクト 106 サブストレートノイズ解析モデル 107 抵抗メッシュ 108 サブストレートコンタクトに相当するノード 109 ディジタル回路 110 寄生抵抗(共通インピーダンス) 111 アナログトランジスタ 201 単位セルで表現された半導体基板モデルで、1
セルに多数のサブストレートコンタクトが含まれるモデ
ル 202 メッシュ分割線 203 サブストレートコンタクト近傍の電流集中 204 コンタクト等価抵抗 205 サブストレートコンタクト電位を表すノード 301 サブストレートコンタクトをモデル化する半球
状導体 302 半球状抵抗体 303 セル中心ノード 304 半球状境界面 305 境界面 306 サブストレートコンタクト近傍領域 307 セル中心近傍領域 308 中間領域 309 境界面305とノード303の間の抵抗 310 中間領域308における電流の流れ 401 コンタクト 402 半導体基板 403 Nウエル(Well) 404 ポリシリコン配線 405 導体配線 406 絶縁膜 502 回路ブロック 503 メッシュ分割線 504 回路ブロック境界に重なるセル 506 回路ブロックを組み合わせて全体の回路設計を
行った集積回路 507 グラウンド供給配線 508 入出力パッド 509 単位セルモデルで表現された半導体基板 510 回路ブロック中でグラウンド供給配線が接続さ
れるポイント 511 コンタクト等価抵抗の上側ノード 512 集積回路のグラウンド供給線の配線抵抗 513 観測ノード 601 単位セルモデルで表現された半導体基板 602 電流源でモデル化されたディジタル回路(ノイ
ズ源)
Reference Signs List 101 unit cell model 102 node 103 resistance element 104 semiconductor substrate model expressed by unit cell 105 substrate contact 106 substrate noise analysis model 107 resistance mesh 108 node corresponding to substrate contact 109 digital circuit 110 parasitic resistance (common impedance) 111 Analog transistor 201 A semiconductor substrate model represented by a unit cell.
Model including many substrate contacts in cell 202 Mesh dividing line 203 Current concentration near substrate contact 204 Contact equivalent resistance 205 Node representing substrate contact potential 301 Hemispherical conductor modeling substrate contact 302 Hemispherical resistance Body 303 Cell center node 304 Hemispherical boundary surface 305 Boundary surface 306 Substrate contact vicinity region 307 Cell center vicinity 308 Intermediate region 309 Resistance between boundary surface 305 and node 303 310 Current flow in intermediate region 308 Contact 402 Semiconductor Substrate 403 N-well 404 Polysilicon wiring 405 Conductor wiring 406 Insulating film 502 Circuit block 503 Mesh dividing line 504 Overlap with circuit block boundary Cell 506 Integrated circuit in which the entire circuit is designed by combining circuit blocks 507 Ground supply wiring 508 I / O pad 509 Semiconductor substrate 510 represented by unit cell model 510 Points to which ground supply wiring is connected in circuit block 511 Contact equivalent Upper node of resistor 512 Wiring resistance of ground supply line of integrated circuit 513 Observation node 601 Semiconductor substrate 602 expressed by unit cell model Digital circuit (noise source) modeled by current source

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板中の微小な三次元領域を接続点
としてノードを持つ単位立体として取り扱い、前記単位
立体は、抵抗要素、誘導要素、容量要素のうち少なくと
も一つの要素を用いてモデル化され、前記半導体基板を
前記単位立体の集合体として取り扱い、半導体集積回路
を構成する回路素子を、前記モデル化された半導体基板
とともに回路シミュレータを用いて動作特性解析を行
う、半導体集積回路の基板雑音解析方法において、 サブストレートコンタクト近傍における電流集中により
発生する局所的な電圧降下を、抵抗素子でモデル化する
ことにより、前記単位立体よりも寸法の小さなサブスト
レートコンタクト構造をモデル化する、ことを特徴とす
る半導体集積回路の基板雑音解析方法。
1. A small three-dimensional region in a semiconductor substrate is treated as a unit solid having nodes as connection points, and the unit solid is modeled using at least one of a resistance element, an inductive element, and a capacitance element. Treating the semiconductor substrate as an aggregate of the unit solid and performing an operation characteristic analysis on a circuit element constituting the semiconductor integrated circuit together with the modeled semiconductor substrate using a circuit simulator; In the analysis method, a local voltage drop caused by current concentration near the substrate contact is modeled by a resistance element, thereby modeling a substrate contact structure smaller in size than the unit solid. Substrate noise analysis method for a semiconductor integrated circuit.
【請求項2】前記半導体基板表面の微小なサブストレー
トコンタクト近傍における電流集中が原因で発生する電
圧降下をモデル化する抵抗素子の抵抗値を、半球状の抵
抗体でモデル化する、ことを特徴とする請求項1記載の
半導体集積回路の基板雑音解析方法。
2. The method according to claim 1, wherein a resistance value of a resistance element for modeling a voltage drop caused by a current concentration near a minute substrate contact on the surface of the semiconductor substrate is modeled by a hemispherical resistor. 2. The method for analyzing substrate noise of a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein
【請求項3】一つの前記単位立体に複数のサブストレー
トコンタクトが含まれる場合に、前記単位立体に含まれ
るサブストレートコンタクトの個数と等しい個数の前記
抵抗素子を並列接続した合成抵抗値を用いて、前記単位
立体に複数のサブストレートコンタクトが含まれる場合
におけるサブストレートコンタクト近傍の局所的な電圧
降下をモデル化する、ことを特徴とする請求項1記載の
半導体集積回路の基板雑音解析方法。
3. When one unit solid includes a plurality of substrate contacts, a combined resistance value in which the number of the resistive elements equal to the number of substrate contacts included in the unit solid is connected in parallel is used. 2. The method according to claim 1, further comprising modeling a local voltage drop in the vicinity of the substrate contact when the unit solid includes a plurality of substrate contacts.
【請求項4】前記半導体基板表面の多数の微小なサブス
トレートコンタクトを、少数の前記単位立体でモデル化
することにより、半導体集積回路チップ全体を少数のノ
ードでモデル化可能としている、ことを特徴とする請求
項1記載の半導体集積回路の基板雑音解析方法。
4. The semiconductor integrated circuit chip as a whole can be modeled with a small number of nodes by modeling a large number of minute substrate contacts on the surface of the semiconductor substrate with a small number of unit solids. 2. The method for analyzing substrate noise of a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein
【請求項5】半導体基板中の微小な三次元領域を、接続
点としてノードを持つ単位立体として取り扱い、前記単
位立体は、抵抗要素、誘導要素、容量要素のうち少なく
とも一つの要素を用いてモデル化され、前記半導体基板
を前記単位立体の集合体として取り扱い、半導体集積回
路を構成する回路素子を、前記モデル化された半導体基
板とともに回路シミュレータで動作特性解析する半導体
集積回路の基板雑音解析方法において、 機能ブロックごとに設計した回路ブロックを組み合わせ
ることにより、全体の設計を行った集積回路をモデル化
する際に、前記単位立体の境界を、前記回路ブロックの
境界と一致させる、ことを特徴とする半導体集積回路の
基板雑音解析方法。
5. A small three-dimensional region in a semiconductor substrate is treated as a unit solid having a node as a connection point, and the unit solid is modeled using at least one of a resistance element, an inductive element, and a capacitance element. And treating the semiconductor substrate as an aggregate of the unit solids, and analyzing a circuit element constituting the semiconductor integrated circuit together with the modeled semiconductor substrate in an operation characteristic by a circuit simulator. By combining circuit blocks designed for each functional block, the boundary of the unit solid is matched with the boundary of the circuit block when modeling an integrated circuit that has been designed as a whole. A substrate noise analysis method for a semiconductor integrated circuit.
【請求項6】半導体基板中の微小な三次元領域を、接続
点としてノードを持つ単位立体として取り扱い、前記単
位立体は抵抗要素、誘導要素、容量要素のうち少なくと
も一つの要素を用いてモデル化し、前記半導体基板を前
記単位立体の集合体として取り扱い、半導体集積回路を
構成する回路素子を、前記モデル化された半導体基板と
ともに回路シミュレータで動作特性解析を行う半導体集
積回路の基板雑音解析方法において、 前記半導体集積回路のグラウンド電位変動に起因しサブ
ストレートコンタクト経由で前記半導体基板に侵入する
ノイズの波形を、前記半導体集積回路のグラウンドをモ
デル化することにより、一ノードで表現可能とし、不要
なノードを削除することにより、半導体集積回路チップ
全体を少数のノードでモデル化する、ことを特徴とする
半導体集積回路の基板雑音解析方法。
6. A small three-dimensional region in a semiconductor substrate is treated as a unit solid having a node as a connection point, and the unit solid is modeled using at least one of a resistance element, an inductive element, and a capacitance element. A semiconductor integrated circuit substrate noise analysis method in which the semiconductor substrate is treated as an aggregate of the unit solid body, and the circuit elements constituting the semiconductor integrated circuit are subjected to operation characteristic analysis with a circuit simulator together with the modeled semiconductor substrate. By modeling the ground of the semiconductor integrated circuit, the waveform of the noise that enters the semiconductor substrate via the substrate contact due to the fluctuation of the ground potential of the semiconductor integrated circuit can be expressed by one node. To model the entire semiconductor integrated circuit chip with a small number of nodes A method for analyzing a substrate noise of a semiconductor integrated circuit.
【請求項7】前記グラウンドモデルに印加するノイズ波
形を、回路シミュレータの代わりに、ディジタル回路の
状態遷移回数に着目して消費電力を求める消費電力解析
手段によって求める、ことを特徴とする請求項6記載の
半導体集積回路の基板雑音解析方法。
7. The noise waveform applied to the ground model is obtained by power consumption analysis means for obtaining power consumption by paying attention to the number of state transitions of a digital circuit, instead of a circuit simulator. A method for analyzing substrate noise of a semiconductor integrated circuit as described in the above.
【請求項8】サブストレートコンタクト近傍における電
流集中により発生する局所的な電圧降下を、抵抗素子
(「コンタクト等価抵抗」という)でモデル化し、単位
立体(「セル」という)内の複数のサブストレートコン
タクトの電位が一つのノード電位で等価的に表現され
る、ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路の
基板雑音解析方法。
8. A local voltage drop generated by current concentration near a substrate contact is modeled by a resistance element (referred to as “contact equivalent resistance”), and a plurality of substrates in a unit solid body (referred to as a “cell”) are modeled. 2. The method according to claim 1, wherein the potential of the contact is equivalently represented by one node potential.
【請求項9】前記サブストレートコンタクトの電位が、
前記サブストレートコンタクトに対応する前記コンタク
ト等価抵抗と、前記半導体基板に形成されるロジック回
路と該ロジック回路とグラウンドの間の共通インピーダ
ンスとの共通接続点電位で表わされるサブストレートコ
ンタクト構造について、回路シミュレーションが行われ
る、ことを特徴とする請求項8記載の半導体集積回路の
基板雑音解析方法。
9. The potential of said substrate contact is:
Circuit simulation for a substrate contact structure represented by a potential at a common connection point of the contact equivalent resistance corresponding to the substrate contact and a common impedance between a logic circuit formed on the semiconductor substrate and the logic circuit and ground. 9. The method for analyzing substrate noise of a semiconductor integrated circuit according to claim 8, wherein:
【請求項10】前記コンタクト等価抵抗の抵抗値を半球
状抵抗体でモデル化し、 前記コンタクト等価抵抗を、前記半導体基板を表すセル
の抵抗メッシュと接続するにあたり、前記半球状抵抗体
の半球状境界面と、前記半導体基板表面に平行な平面よ
りなり前記半球状境界面と当接する境界面を用いて、一
つのセルを、複数の領域に分割し、 前記サブストレートコンタクトとセル中心ノード間の抵
抗値を、前記サブストレートコンタクトから前記ノード
の間の領域毎の抵抗の合成抵抗値とする、ことを特徴と
する請求項8記載の半導体集積回路の基板雑音解析方
法。
10. A model in which a resistance value of the contact equivalent resistance is modeled by a hemispherical resistor, and in connecting the contact equivalent resistance to a resistance mesh of a cell representing the semiconductor substrate, a hemispherical boundary of the hemispherical resistor. A single cell is divided into a plurality of regions by using a boundary surface formed of a plane and a plane parallel to the semiconductor substrate surface and in contact with the hemispherical boundary surface, and a resistance between the substrate contact and a cell center node is determined. 9. The substrate noise analysis method for a semiconductor integrated circuit according to claim 8, wherein the value is a combined resistance value of a resistance for each region between the substrate contact and the node.
【請求項11】前記セルを、各サブストレートコンタク
ト近傍領域と、セル中心ノード近傍領域と、前記サブス
トレートコンタクト近傍領域と前記セル中心ノード近傍
領域間の中間領域と、に分割する、ことを特徴とする請
求項10記載の半導体集積回路の基板雑音解析方法。
11. The cell is divided into a region near each substrate contact, a region near a cell center node, and an intermediate region between the region near the substrate contact and the region near the cell center node. The method for analyzing substrate noise of a semiconductor integrated circuit according to claim 10.
【請求項12】前記中間領域の抵抗値を0で近似するこ
とで、前記サブストレートコンタクトと前記セル中心ノ
ード間の抵抗値を、前記サブストレートコンタクト近傍
領域の抵抗と、前記セル中心ノード近傍領域の抵抗の合
成抵抗値として求める、ことを特徴とする請求項11記
載の半導体集積回路の基板雑音解析方法。
12. A resistance value between the substrate contact and the cell center node is reduced by approximating a resistance value of the intermediate region to zero. 12. The method for analyzing substrate noise of a semiconductor integrated circuit according to claim 11, wherein said method is obtained as a combined resistance value of said resistances.
【請求項13】一つのセル内に含まれる複数のサブスト
レートコンタクトどうしが、グラウンド供給線経由で導
通しており、 前記各サブストレートコンタクトに対応したコンタクト
等価抵抗の抵抗値を半球状抵抗体でモデル化し、 前記複数のコンタクト等価抵抗と、前記半導体基板に形
成されるロジック回路と該ロジック回路とグラウンドの
間の共通インピーダンスとの共通接続点電位をノイズ源
するノイズ波形が前記半導体基板に対して注入するもの
とし、 前記複数のサブストレートコンタクトのそれぞれに対応
したコンタクト等価抵抗の半球状抵抗体の半球状境界面
を用いて、複数のサブスストレートコンタクト近傍領域
と、セル中心ノード近傍領域と、前記複数のサブススト
レートコンタクト近傍領域とセル中心ノード近傍領域の
間の中間領域に分割し、 中間領域の抵抗を0で近似し、前記ノイズ源と前記セル
中心ノードの間の抵抗値を、各サブストレートコンタク
トごとのサブストレートコンタクトと半球状境界面間の
抵抗値を並列接続したものと、前記半球状境界面と前記
セル中心ノード間の抵抗値とを合成した合成抵抗値で表
す、ことを特徴とする請求項11記載の半導体集積回路
の基板雑音解析方法。
13. A plurality of substrate contacts included in one cell are electrically connected to each other via a ground supply line, and a resistance value of a contact equivalent resistance corresponding to each of the substrate contacts is determined by a hemispherical resistor. Modeling, the plurality of contact equivalent resistances, and a noise waveform that generates a noise at a common connection point potential between a logic circuit formed on the semiconductor substrate and a common impedance between the logic circuit and the ground, Using a hemispherical boundary surface of a hemispherical resistor having a contact equivalent resistance corresponding to each of the plurality of substrate contacts, a plurality of substrate contact vicinity regions, a cell center node vicinity region, and Between multiple substrate contact area and cell center node area The resistance in the intermediate area is approximated by 0, and the resistance between the noise source and the cell center node is calculated as the resistance between the substrate contact and the hemispherical boundary surface for each substrate contact. 12. The substrate noise analysis method for a semiconductor integrated circuit according to claim 11, wherein a parallel connection and a resistance value between the hemispherical boundary surface and the cell center node are represented by a combined resistance value.
【請求項14】半導体集積回路のレイアウト情報を入力
し、半導体基板に直接接続されているサブストレートコ
ンタクトの情報を抽出する第1のステップと、 サブストレートコンタクトの分布と密度の情報、前記半
導体基板の抵抗率、及び、前記半導体基板のメッシュ分
割情報から、サブストレートコンタクト近傍における電
流集中により発生する局所的な電圧降下をモデル化する
コンタクト等価抵抗を求める第2のステップと、 前記各セルのコンタクト等価抵抗にセルの抵抗メッシュ
を結合して半導体基板モデルを作成する第3のステップ
と、 を含み、前記メッシュ分割において一つのセルに複数の
サブストレートコンタクトを含む場合に、セル内の複数
のサブストレートコンタクトの電位は一つのノード電位
で等価的に表現され、 前記作成された半導体基板モデルに対して基板雑音解析
のためのシミュレーションを行う、ことを特徴とする半
導体集積回路の基板雑音解析方法。
14. A first step of inputting layout information of a semiconductor integrated circuit and extracting information of a substrate contact directly connected to a semiconductor substrate; information of distribution and density of the substrate contact; A second step of obtaining a contact equivalent resistance that models a local voltage drop caused by current concentration near a substrate contact from the resistivity of the semiconductor substrate and the mesh division information of the semiconductor substrate; and A third step of creating a semiconductor substrate model by combining a resistance mesh of a cell with an equivalent resistance, wherein a plurality of substrate contacts are included in one cell when one cell includes a plurality of substrate contacts in the mesh division. The potential of the straight contact is equivalently represented by one node potential, A substrate noise analysis method for a semiconductor integrated circuit, wherein a simulation for substrate noise analysis is performed on the created semiconductor substrate model.
【請求項15】前記第3のステップにおいて、請求項1
0乃至13のいずれか一に記載される前記コンタクト等
価抵抗を前記半導体基板を表す抵抗メッシュと接続する
方法により、前記各セルのコンタクト等価抵抗にセルの
抵抗メッシュを結合する、ことを特徴とする請求項14
記載の半導体集積回路の基板雑音解析方法。
15. The method according to claim 1, wherein in the third step,
A method of connecting the contact equivalent resistance described in any one of 0 to 13 to a resistance mesh representing the semiconductor substrate, wherein a cell resistance mesh is coupled to the contact equivalent resistance of each cell. Claim 14
A method for analyzing substrate noise of a semiconductor integrated circuit as described in the above.
【請求項16】前記半導体集積回路の回路ブロックの境
界情報と、配線の抵抗率、及び、メッシュ分割情報を用
いて、回路ブロックのグランド給電線の配線抵抗を算出
し、前記グランド給電線を格子状に接続された抵抗素子
でモデル化したグラウンド給電線モデルを作成する第4
のステップと、 前記作成されたグラウンド給電線モデルを、前記コンタ
クト等価抵抗、及び、抵抗メッシュと接続し、半導体基
板モデルを作成する第5のステップと、 を含む、ことを特徴とする請求項14又は15記載の半
導体集積回路の基板雑音解析方法。
16. A wiring resistance of a ground power supply line of a circuit block is calculated by using boundary information of a circuit block of the semiconductor integrated circuit, a wiring resistivity, and mesh division information, and the ground power supply line is gridded. To create a ground feed line model modeled by resistive elements connected in a 4th form
And a fifth step of connecting the created ground feed line model to the contact equivalent resistance and the resistance mesh to create a semiconductor substrate model. Or a substrate noise analysis method for a semiconductor integrated circuit according to 15.
【請求項17】前記グラウンド給電線モデルは、一つの
ノードのみを観測点として他のノードはモデルから削除
することが可能とされており、 どのノードを観測点とするかを示す可観測ノード情報を
用いて、前記作成された半導体基板モデルから不要なノ
ードの削除を行い、ノード数の少ない半導体基板モデル
を作成する第6のステップを含む、ことを特徴とする請
求項16記載の半導体集積回路の基板雑音解析方法。
17. The ground feeder model, wherein only one node is used as an observation point and other nodes can be deleted from the model, and observable node information indicating which node is used as an observation point. 17. A semiconductor integrated circuit according to claim 16, further comprising the step of: removing unnecessary nodes from the created semiconductor substrate model by using the above-mentioned method to create a semiconductor substrate model having a small number of nodes. Substrate noise analysis method.
【請求項18】前記半導体基板をメッシュ分割する際
に、前記回路ブロックの境界情報を用い、メッシュ分割
線を、前記回路ブロックの境界と一致させる、ことを特
徴とする請求項16又は17記載の半導体集積回路の基
板雑音解析方法。
18. The semiconductor device according to claim 16, wherein when dividing the semiconductor substrate into meshes, mesh division lines are made to coincide with the boundaries of the circuit blocks using boundary information of the circuit blocks. A substrate noise analysis method for a semiconductor integrated circuit.
【請求項19】半導体基板中の微小な三次元領域を接続
点としてノードを持つ単位立体(「セル」という)とし
て取り扱い、前記単位立体は、抵抗要素、誘導要素、容
量要素のうち少なくとも一つの要素を用いてモデル化さ
れ、前記半導体基板を前記単位立体の集合体として取り
扱い、半導体集積回路を構成する回路素子を、前記モデ
ル化された半導体基板とともに、シミュレーション手段
により、動作特性解析を行う、半導体集積回路解析装置
において、 記憶装置から半導体集積回路のレイアウト情報を入力
し、前記半導体基板に直接接続されるサブストレートコ
ンタクトを抽出する手段と、 前記半導体基板の抵抗率、サブストレートコンタクトの
密度と分布、前記半導体基板を分割するメッシュ分割情
報に基づき、サブストレートコンタクト近傍における電
流集中により発生する局所的な電圧降下をモデル化する
コンタクト等価抵抗を算出する手段と、 前記コンタクト等価抵抗とセルの抵抗メッシュを結合し
た半導体基板モデルを作成し記憶装置又は出力装置に出
力する手段と、 前記作成された半導体基板モデルに対して、基板雑音解
析を行うためのシミュレーションを実行する手段と、 を備えたことを特徴とする半導体集積回路解析装置。
19. A unit solid (referred to as a "cell") having a node with a minute three-dimensional region in a semiconductor substrate as a connection point, wherein the unit solid is at least one of a resistive element, an inductive element, and a capacitive element. Modeled using elements, treat the semiconductor substrate as an aggregate of the unit solid, and perform operation characteristic analysis on the circuit elements constituting the semiconductor integrated circuit, together with the modeled semiconductor substrate, by simulation means. In a semiconductor integrated circuit analyzer, means for inputting layout information of a semiconductor integrated circuit from a storage device and extracting a substrate contact directly connected to the semiconductor substrate; and a resistivity of the semiconductor substrate, a density of the substrate contact, Based on the distribution and mesh division information for dividing the semiconductor substrate, A means for calculating a contact equivalent resistance that models a local voltage drop generated by current concentration in the vicinity of the cell, and a semiconductor substrate model in which the contact equivalent resistance and the resistance mesh of the cell are combined to create a storage device or an output device. A semiconductor integrated circuit analyzing apparatus, comprising: an output unit; and a unit configured to execute a simulation for performing a substrate noise analysis on the created semiconductor substrate model.
【請求項20】前記サブストレートコンタクトの電位
が、前記サブストレートコンタクトに対応する前記コン
タクト等価抵抗と、前記半導体基板に形成されるロジッ
ク回路と該ロジック回路とグラウンドの間の共通インピ
ーダンスとの共通接続点電位で表わされ、前記複数のサ
ブストレートコンタクトの電位が一つのノード電位で等
価的に表現される、ことを特徴とする請求項19記載の
半導体集積回路解析装置。
20. A common connection between the potential of the substrate contact, the contact equivalent resistance corresponding to the substrate contact, and a logic circuit formed on the semiconductor substrate and a common impedance between the logic circuit and ground. 20. The semiconductor integrated circuit analyzer according to claim 19, wherein the potential is represented by a point potential, and the potentials of the plurality of substrate contacts are equivalently represented by one node potential.
【請求項21】前記コンタクト等価抵抗の抵抗値を半球
状抵抗体でモデル化し、 前記コンタクト等価抵抗をセルの抵抗メッシュと接続す
るにあたり、前記半球状抵抗体の半球状境界面と、前記
半導体基板表面に平行な平面よりなり前記半球状境界面
と当接する境界面を用いて一つのセルを複数の領域に分
割する手段と、 前記サブストレートコンタクトとセル中心ノード間の抵
抗値を、前記サブストレートコンタクトから前記ノード
の間の領域毎の抵抗の合成抵抗値として、前記コンタク
ト等価抵抗と抵抗メッシュを結合した半導体基板モデル
を生成する手段と、 を備えたことを特徴とする請求項19記載の半導体集積
回路解析装置。
21. Modeling the resistance value of the contact equivalent resistance with a hemispherical resistor, and connecting the contact equivalent resistance with a resistance mesh of a cell, the hemispherical boundary surface of the hemispherical resistor, and the semiconductor substrate. Means for dividing one cell into a plurality of regions by using a boundary surface formed of a plane parallel to the surface and abutting on the hemispherical boundary surface; and 20. A semiconductor according to claim 19, further comprising: means for generating a semiconductor substrate model in which the equivalent resistance of the contact and a resistance mesh are combined as a combined resistance value of the resistance of each region between a contact and the node. Integrated circuit analyzer.
【請求項22】前記半導体集積回路の回路ブロックの境
界情報と、配線の抵抗率、及び、メッシュ分割情報を用
いて、回路ブロックのグランド給電線の配線抵抗を算出
し、前記グランド給電線を格子状に接続された抵抗素子
でモデル化したグラウンド給電線モデルを作成する手段
と、 前記作成されたグラウンド給電線モデルを、前記コンタ
クト等価抵抗、及び、抵抗メッシュと接続し、半導体基
板モデルを作成する手段と、 を備えたことを特徴とする請求項19記載の半導体集積
回解析装置。
22. A wiring resistance of a ground power supply line of a circuit block is calculated using boundary information of a circuit block of the semiconductor integrated circuit, a wiring resistivity, and mesh division information, and the ground power supply line is divided into a grid. Means for creating a ground feed line model modeled by resistive elements connected in a shape, and connecting the created ground feed line model to the contact equivalent resistance and resistance mesh to create a semiconductor substrate model 20. The semiconductor integrated analysis device according to claim 19, comprising:
【請求項23】前記グラウンド給電線モデルは、一つの
ノードのみを観測点として他のノードはモデルから削除
することが可能とされており、 どのノードを観測点とするかを示す可観測ノード情報を
入力し、前記半導体基板モデルから不要なノードの削除
を行い、ノード数の少ない半導体基板モデルを作成し記
憶装置又は出力装置に出力する手段をさらに備えたこと
を特徴とする請求項22記載の半導体集積回解析装置。
23. The ground feed line model, wherein only one node is used as an observation point and other nodes can be deleted from the model, and observable node information indicating which node is used as an observation point. 23. The apparatus according to claim 22, further comprising: means for inputting a command, deleting unnecessary nodes from the semiconductor substrate model, creating a semiconductor substrate model with a small number of nodes, and outputting the model to a storage device or an output device. Semiconductor integrated analysis device.
【請求項24】前記回路ブロックの境界情報を用いて、
前記半導体基板のメッシュ分割線を、前記回路ブロック
の境界と一致させる手段を備えたことを特徴とする請求
項22記載の半導体集積回路解析装置。
24. Using the boundary information of the circuit block,
23. The semiconductor integrated circuit analysis device according to claim 22, further comprising means for matching a mesh dividing line of the semiconductor substrate with a boundary of the circuit block.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007134661A (en) * 2005-11-08 2007-05-31 Ar Tech:Kk Method of forming substrate-coupling equivalent circuit
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US9405873B2 (en) 2011-12-12 2016-08-02 Renesas Electronics Corporation Method for improved accuracy of a substrate parasitic-resistance extraction in a circuit simulation

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