JP2002280454A - 半導体装置の設計方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディレイ計算やクロストークノイズ計算の精
度を向上し、クロストークによるディレイ変動の高精度
化とクロストークによる誤動作チェックの高精度化を実
現することができる半導体装置の設計方法を提供する。 【解決手段】 マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、高速・
高性能ＬＳＩなどの設計方法に適用され、ステップＳ１
０１〜Ｓ１１０に従い、配置・配線後の実負荷を考慮
し、総容量を使用してディレイ計算を行い、目標サイク
ル内転送が可能となるまで配置・配線、配線修正を繰り
返し、続いて実負荷およびクロストークを考慮し、総容
量を使用してディレイ計算を行い、目標サイクル内転送
が可能となるまで配線修正を繰り返し、さらに実負荷を
考慮し、総容量およびカップリング容量を使用してクロ
ストークノイズ量を計算し、誤動作が起こらなくなるま
で配線修正を繰り返し、この配置・配線後のデータをマ
スクデータとして使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の設計
技術に関し、特にＬＳＩ内の信号伝播遅延（ディレイ）
の計算において、このディレイ計算やクロストークノイ
ズ計算の精度を向上し、クロストークによるディレイ変
動の高精度化とクロストークによる誤動作チェックの高
精度化を可能とする半導体装置の設計方法に適用して有
効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、半
導体装置の設計において、ＬＳＩ内のディレイを計算す
るには配線の負荷容量を求める必要があり、この配線容
量の計算方法などに関する技術としては、たとえば特開
平８−１１０９１５号公報、特開平６−１２０３４３号
公報、特開平１１−９７５３９号公報、特開平１１−２
５９５４４号公報、特開平５−３４２３０５号公報に記
載される技術などが挙げられる。

【０００３】（１）特開平８−１１０９１５号公報に
は、パラレル率、クロス率を全ネットについて算出し、
頻度の高いパラレル率、クロス率を基に代表容量値を算
する技術が開示されている。

【０００４】（２）特開平６−１２０３４３号公報に
は、多数の想定されるパターンについて事前に容量計算
を行ってライブラリ化しておき、配線後にパターンマッ
チングを行って配線容量を求める技術が開示されてい
る。

【０００５】（３）特開平１１−９７５３９号公報に
は、各配線の同層または異層の平行または交差する配線
からクロストーク量（容量）を算出する技術が開示され
ている。

【０００６】（４）特開平１１−２５９５４４号公報に
は、隣接する配線との距離および交差する配線間隔によ
って分類される複数の周囲の状況に応じて容量係数を算
出する技術が開示されている。

【０００７】（５）特開平５−３４２３０５号公報に
は、平行／重なり部分から配線間容量を算出し、クロス
トークを検証する技術が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な配線容量の計算方法などに関する技術について、本発
明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなっ
た。

【０００９】（１）特開平８−１１０９１５号公報の技
術は、頻度の高いパラレル率、クロス率で代表値を求め
る技術であり、ネット、セグメント毎にパラレル率、ク
ロス率に応じた容量値を算出する技術ではない。また、
対グランド容量に加えて、隣接配線間のカップリング容
量がクロス率により変化することまでは考慮されていな
い。

【００１０】（２）特開平６−１２０３４３号公報の技
術は、パターンマッチングを行って配線容量を求める技
術であり、クロス率、パラレル率により周囲の配線をパ
ラメータ化して扱う技術ではなく、よってライブラリの
規模を小さくすることが難しい。また、実配線にライブ
ラリと同一のパターンがないと計算できず、予測がし易
くなるように関数化することには考慮されていない。

【００１１】（３）特開平１１−９７５３９号公報の技
術は、クロストーク量を求めるために使用する容量は平
行平板容量を基本としており、周囲の配線の疎密を考慮
した技術ではない。

【００１２】（４）特開平１１−２５９５４４号公報の
技術は、前記（２）特開平６−１２０３４３号公報の技
術と同様に、パターンマッチングを行って配線容量を求
める技術であり、クロス率、パラレル率により周囲の配
線をパラメータ化して扱う技術ではなく、よってライブ
ラリの規模を小さくすることが難しい。また、実配線に
ライブラリと同一のパターンがないと計算できず、予測
がし易くなるように関数化することには考慮されていな
い。

【００１３】（５）特開平５−３４２３０５号公報の技
術は、前記（３）特開平１１−９７５３９号公報の技術
と同様に、クロストーク量を求めるために使用する容量
は平行平板容量を基本としており、周囲の配線の疎密を
考慮した技術ではない。

【００１４】さらに、前記のようなディレイ計算などに
用いる配線容量の計算は、一般に着目している配線以外
を全てグランドと見なして総容量を計算しているが、ク
ロストークの影響を考慮する場合には、着目配線とノイ
ズ源となる並行配線との間のカップリング容量、および
それ以外の配線間をグランドと見なした対グランド容量
が必要となる。従来は、カップリング容量を求めていな
い、あるいは求めていても周囲の配線の疎密を考慮せず
に一定の値を仮定しており、クロストークによるディレ
イ変動や誤動作チェックの精度が確保されない。また、
カップリング容量を求めている場合でも、並行配線によ
る対グランド容量の増分を求めていないため、並行配線
を取り除いた場合の総容量を求めるには並行配線を除い
たネットリストを作成してから再度計算しなくてはなら
ない。

【００１５】このような周囲の配線の疎密を考慮した総
容量の計算、カップリング容量の計算は、チップの高集
積化に伴い配線の微細化が進んでいる近年において、特
に重要となっている。すなわち、配線の厚さ方向は配線
抵抗の増分を抑制するために平面方向ほどシュリンクし
ない。その結果、配線の断面のアスペクト比（縦／横）
は１ないしそれ以上となってきている。従来のように平
たい形状の配線では、平行平板容量の占める割合が大き
いため、配線層や配線間隔に応じたクロス容量単価、パ
ラレル容量単価を事前に求めておき、配線の重なり面
積、並行距離を乗じて、それぞれの容量を求める方法で
精度が保てる。しかし、アスペクト比が大きくなってき
ているために、パラレル容量単価は周囲のクロス配線の
疎密によって変化するといったように、隣接配線とクロ
ス配線が相互の容量値に影響を与えるようになってきて
いる。

【００１６】たとえば、前述した技術（たとえば特開平
６−１２０３４３号公報）のように、周囲の配線パター
ンをライブラリ化しておき、自動配置・配線後のレイア
ウトパターンに最も近いパターンを参照し、その容量を
探索するという方法があるが、ライブラリ化しておくパ
ターン数を多くしないと精度が出せない。また、登録パ
ターン数を多くすると、ライブラリ作成時間が数ヶ月と
いった非現実的な時間を要してしまうことになる。

【００１７】そこで、本発明者は、このようなパターン
マッチングを行う代わりに、着目配線（セグメント）に
対するパラレル率、クロス率というレイアウトから一意
に求められるパラメータを使用して容量値を登録してお
くことで、配線負荷によるディレイ計算値の高精度化、
クロストークによるディレイ変動の高精度化とクロスト
ークによる誤動作チェックの高精度化に有効となること
を見出した。

【００１８】そこで、本発明の目的は、ディレイ計算や
クロストークノイズ計算の精度を向上し、クロストーク
によるディレイ変動の高精度化とクロストークによる誤
動作チェックの高精度化を実現することができる半導体
装置の設計方法を提供するものである。

【００１９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。

【００２１】本発明は、前記目的を達成するために、デ
ィレイ計算に使用する対グランド容量、カップリング容
量を、周囲の配線の疎密をもとに高精度化して求める方
法を採用するものである。また、対グランド容量を、着
目配線が存在することによって生じる基本容量、クロス
配線によって生じるクロス容量増分、隣接配線によって
生じるパラレル容量増分に分けて定義するものである。
このために、クロス率を考慮してカップリング容量を求
め、またクロス率を考慮して隣接配線によるグランド容
量の増分値を求め、さらにクロス率を考慮した隣接配線
によるグランド容量の増分値を分けて持つことで、並行
配線を引き剥がしたときの対グランド容量をネットリス
トの変更なく求めるようにしたものである。

【００２２】すなわち、本発明による半導体装置の設計
方法は、配置・配線後の実負荷を考慮し、着目配線以外
の配線を全てグランドと見なしたときの総容量（Ｃｔｏ
ｔａｌ）を使用してディレイの計算を行い、目標サイク
ル内転送が可能か否かを判定し、目標サイクル内転送が
可能となるまで配置・配線を繰り返して行い、続いてこ
の配置・配線後の実負荷およびクロストークを考慮し、
総容量（Ｃｔｏｔａｌ）を使用してディレイの計算を行
い、目標サイクル内転送が可能か否かを判定し、目標サ
イクル内転送が可能となるまで配線修正を繰り返して行
い、さらにこの配置・配線後の実負荷を考慮し、総容量
（Ｃｔｏｔａｌ）、および着目配線と隣接配線との間の
カップリング容量（Ｃｐ）を使用してクロストークノイ
ズ量を計算し、誤動作が起こらないか否かを判定し、誤
動作が起こらなくなるまで配線修正を繰り返して行い、
最後にこの配置・配線後のデータをマスクデータとして
使用する、各ステップを有することを特徴とするもので
ある。

【００２３】さらに、前記半導体装置の設計方法におい
て、着目配線に対する隣接配線あり／なしのケースにつ
いて総容量（Ｃｔｏｔａｌ）に対する容量増分（ΔＣ
ｐ）を求めるステップを有し、隣接配線なしにおける容
量増分がない場合（ΔＣｐ＝０）でもネガティブスラッ
クを持つネットについては配置改善／配線経路改善の対
象とし、隣接配線なしにおける容量増分がない場合（Δ
Ｃｐ＝０）ではネガティブスラックを持たないが、隣接
配線ありにおける容量増分がある場合（ΔＣｐ＞０）で
はネガティブスラックを持つネットについては隣接配線
引き剥がしの対象とするようにしたものである。

【００２４】また、前記半導体装置の設計方法におい
て、単位長さ当たりの総容量はパラレル率、クロス率を
パラメータとしてテーブルに事前に登録しておき、また
単位長さ当たりのカップリング容量、単位長さ当たりの
容量増分はクロス率をパラメータとしてテーブルに事前
に登録しておき、配置・配線後のレイアウト情報から実
際のパラレル率、クロス率を算出し、この算出したパラ
レル率、クロス率に対応する単位長さ当たりの総容量、
クロス率に対応する単位長さ当たりのカップリング容
量、容量増分をテーブルから内外挿処理によって求め、
着目配線の長さを乗じて総容量（Ｃｔｏｔａｌ）、カッ
プリング容量（Ｃｐ）、容量増分（ΔＣｐ）を求めるよ
うにしたものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。

【００２６】まず、図１により、図２を参照しながら、
本発明の一実施の形態の半導体装置の設計方法の一例を
説明する。図１は半導体装置の設計方法を示すフロー
図、図２（ａ），（ｂ）は着目配線に対する隣接配線あ
り／なしのケースで求めたスラック分布を示す特性図で
ある。

【００２７】本実施の形態の半導体装置の設計方法は、
たとえばトランジスタを基本とし、このトランジスタの
組み合わせからなる複数のゲート回路を含むマイクロプ
ロセッサ、ＡＳＩＣ、高速・高性能ＬＳＩなどに適用さ
れ、以下の手順によりＬＳＩの設計が行われる。

【００２８】（１）ＬＳＩの仕様に基づいて、論理回路
の設計データを入力し、この設計データを合成して論理
回路を自動生成する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。

【００２９】（２）生成された論理回路について、目標
サイクル内転送が可能な論理になっているかをゲート段
数レベルでディレイ判定（１）する（ステップＳ１０
３）。このとき、負荷容量は、固定値もしくはネット形
状を平均像などで仮定した簡略モデルで計算する。この
ディレイ判定（１）の結果、目標サイクル内転送が可能
でない場合（ＮＧ）はステップＳ１０１の論理入力から
の処理を繰り返し、目標サイクル内転送が可能となった
ところでステップＳ１０４の処理に進む。

【００３０】（３）ＬＳＩの仕様に基づいて、論理回
路、さらにはＬＳＩの電気的特性を満たすように回路素
子、論理回路を自動配置し、さらに回路素子間および論
理回路間を自動配線する（ステップＳ１０４，Ｓ１０
５）。

【００３１】（４）配置・配線後の実負荷を考慮したモ
デルでディレイを計算し、目標サイクル内転送が可能か
をディレイ判定（２）する（ステップＳ１０６）。この
とき、着目配線に対する隣接配線あり／なしの２ケース
について、着目配線以外の配線を全てグランドと見なし
たときの総容量（Ｃｔｏｔａｌ）を求め、ディレイの計
算を行う。このディレイ計算については、たとえば特開
平８−６９９０号公報、特開平８−７７２４３号公報に
記載された手法などを用いることができる。この計算さ
れたディレイに関して、目標サイクル内転送が可能とな
るまで配置・配線、または配線修正を繰り返して実行す
る。

【００３２】たとえば、図２（ａ）に示すように、着目
配線に対する隣接配線なしにおける容量増分がない場合
（ΔＣｐ＝０）でもネガティブスラックを持つネット
（Ａ部分）については、配置改善／配線経路改善の対象
とし、ステップＳ１０５の配線からの処理、あるいはス
テップＳ１０４の配置からの処理を繰り返す。

【００３３】また、図２（ｂ）に示すように、着目配線
に対する隣接配線なしにおける容量増分がない場合（Δ
Ｃｐ＝０）ではネガティブスラックを持たないが、隣接
配線ありにおける容量増分がある場合（ΔＣｐ＞０）で
はネガティブスラックを持つネット（Ｂ部分）について
は、隣接配線引き剥がしの対象とし、隣接配線の引き剥
がしによる配線修正を行う（ステップＳ１０７）。

【００３４】（５）配置・配線後の実負荷およびクロス
トークを考慮したディレイ計算を行い、目標サイクル内
転送が可能かをディレイ判定（３）する（ステップＳ１
０８）。ここでは、着目配線以外の配線を全てグランド
と見なしたときの総容量（Ｃｔｏｔａｌ）を使用する。
このディレイ計算についての詳細は、図１２〜図１７な
どに基づいて後述する。このディレイ判定（３）の結
果、目標サイクル内転送が可能でない場合（ＮＧ）はス
テップＳ１０７の配線修正からの処理を繰り返し、目標
サイクル内転送が可能となったところでステップＳ１０
９の処理に進む。

【００３５】（６）配置・配線後の実負荷を使用して、
クロストークノイズ量を計算し、誤動作が起こらないか
をＳＩ（Ｓｉｇｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）判定する
（ステップＳ１０９）。このクロストークノイズ量の計
算には、着目配線以外の配線を全てグランドと見なした
ときの総容量（Ｃｔｏｔａｌ）、および着目配線と隣接
配線との間のカップリング容量（Ｃｐ）を使用する。こ
のクロストークノイズ量計算については、たとえば特開
平５−３４２３０５号公報に記載された手法などを用い
ることができる。このＳＩ判定の結果、誤動作が起こる
場合（ＮＧ）はステップＳ１０７の配線修正からの処理
を繰り返し、誤動作が起こらなくなったところでステッ
プＳ１１０の処理に進む。

【００３６】（７）以上により、目標サイクル内転送が
可能で、誤動作が起こらなくなるまで処理が繰り返され
た配置・配線後のデータをマスクデータとして使用する
（ステップＳ１１０）。このマスクデータを用いてマス
クを作成し、ウェハプロセス工程のフォトリソグラフィ
において、マスクに形成された論理回路のパターンをウ
ェハ上に転写し、各ウェハプロセス処理を施すことで、
論理回路が形成されたウェハを製造することができる。
さらに、このウェハは、たとえばチップ毎に切断された
後に組立工程を経てパッケージまたはモジュールとして
組み立てられる。なお、図１の半導体装置の設計方法を
示すフロー図においては、破線による枠内を一括し、タ
イミングドリブン／ＳＩ考慮の配置・配線ツールとする
こともできる。

【００３７】以上のような半導体装置の設計方法におい
て、高速・高精度ディレイ計算の分野では、ソースゲー
トからシンクゲートまでのディレイ計算を、ソースゲ
ート入力からソースゲート出力までのディレイ（Ｄ１）
と、ソースゲート出力からシンクゲート入力までのデ
ィレイ（Ｄ２）の２つに分けて行うことが一般的であ
る。

【００３８】ディレイ（Ｄ１）は、ソースゲートへの入
力信号波形、ソースゲートの負荷駆動力、ソースゲート
に接続した負荷（ネット全体の配線容量、配線抵抗、全
シンクゲートの入力容量）によって決まる。Ｄ１は一般
に回路負荷ディレイと呼ぶ。この回路負荷ディレイは、
ディレイ計算を行う対象のネットについて、レイアウト
情報から前記実負荷を算出し、その負荷容量に対応する
回路負荷ディレイを予め求めておいたソースゲートの負
荷特性に照らし合わせて、対応するディレイ値を求める
という手法で計算されるのが一般的である。また、ディ
レイ（Ｄ２）は、一般に配線抵抗ディレイと呼び、ソー
スゲートとシンクゲートの間の抵抗値とネット全体の負
荷容量との積に比例することが知られている。

【００３９】そこで、本実施の形態の半導体装置の設計
方法を用いることにより、回路負荷ディレイおよび配線
抵抗ディレイを計算する際の実負荷ディレイを高精度に
求めることができる。

【００４０】次に、図３〜図１１に基づいて、本発明の
一実施の形態である配線容量計算方法の一例を説明す
る。図３（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施の形態である
配線容量計算方法において、着目配線、隣接配線、クロ
ス配線が存在する場合を示す概念図、図４は本発明の一
実施の形態において、着目配線に対する隣接配線、クロ
ス配線のモデルを示す概略斜視図、図５（ａ）〜（ｃ）
は着目配線に対する隣接配線のモデルを示す概略断面図
（断面表記省略）、図６（ｉ）〜（ｉｖ）は着目配線に
対するクロス配線のモデルを示す概略断面図（断面表記
省略）、図７（ａ），（ｂ）は単位長さ当たりの容量計
算を示す説明図、図８は配線容量の隣接配線、クロス配
線の依存性を示す特性図、図９（ａ），（ｂ）は着目配
線の基準容量値、隣接配線による容量増分値、クロス配
線による容量増分値を示す説明図、図１０はセグメント
の容量計算を示す説明図、図１１はクロス率とパラレル
率との二次元テーブルを示す説明図である。

【００４１】まず、図３により、本実施の形態の配線容
量計算方法の概念の一例を説明する。本実施の形態の配
線容量計算方法は、たとえば隣接配線の有無、クロス率
を変化させた複数のモデルについて単位長さ当たりの容
量を求める。この各モデルの単位長さ当たりの容量の求
め方は、シミュレーション、ＴＥＧ（テストエレメント
グループ）による実測がある。

【００４２】クロス率の低い領域では、クロス率の増加
による単位長さ当たりの容量の増加率が高いが、クロス
率が高い領域ではクロス率の増加による単位長さ当たり
の容量の増加率は低い。また、隣接配線のないケースで
は、隣接配線のある場合に比べ、クロス率の増加による
単位長さ当たりの容量の増加率が高い。これは、周囲の
配線が疎であるときは周囲の配線の有無による電界の増
減が激しいが、周囲の配線が密であるときには電界は飽
和に近づいているため、周囲の配線の増減による電界の
増減は鈍くなるためである。

【００４３】たとえば、図３においては、（ａ）着目配
線１が単独に存在する場合、（ｂ）隣接配線２が存在す
る場合、（ｃ）上層のクロス配線３が存在する場合、
（ｄ）隣接配線２と上層のクロス配線３が存在する場合
をそれぞれ示す。（ｂ）隣接配線２が存在する場合は、
隣接配線２との間のパラレル容量（Ｃｐ２）が増えて総
容量（Ｃｇ２＋Ｃｐ２）は（ａ）の場合よりも増加する
が、対グランド容量は（ａ）の場合よりも減少する。
（ｃ）上層のクロス配線３が存在する場合は、このクロ
ス配線３との間のクロス容量（Ｃｃ３）が増えて総容量
（Ｃｇ３＋Ｃｃ３）は（ａ）の場合に対して増加する
が、対グランド容量は（ａ）の場合よりも減少する。
（ｄ）隣接配線２と上層のクロス配線３が存在する場合
は、クロス配線３との間のクロス容量（Ｃｃ４）が増え
て総容量（Ｃｇ４＋Ｃｐ４＋Ｃｃ４）は（ｂ）の場合に
対して増加するが、対グランド容量とパラレル容量は
（ｂ）の場合よりも減少する。また、隣接配線２との間
のパラレル容量（Ｃｐ４）が増えて総容量（Ｃｇ４＋Ｃ
ｐ４＋Ｃｃ４）は（ｃ）の場合に対して増加するが、対
グランド容量とクロス容量は（ｃ）の場合よりも減少す
る。

【００４４】よって、隣接配線２による容量増分（ΔＣ
ｐ）は、（ａ）の場合と（ｂ）の場合の差から求める
と、 ΔＣｐ２＝（Ｃｇ２＋Ｃｐ２）−Ｃｇ１ （ｃ）の場合と（ｄ）の場合の差から求めると、 ΔＣｐ４＝（Ｃｇ４＋Ｃｐ４＋Ｃｃ４）−（Ｃｇ３＋Ｃ
ｃ３）＜ΔＣｐ２ クロス配線３の有無（クロス率）によってΔＣｐは異な
る。すなわち、算出モデルによってΔＣｐは異なる。

【００４５】また、クロス配線３による容量増分（ΔＣ
ｃ）は、（ａ）の場合と（ｃ）の場合の差から求める
と、 ΔＣｃ３＝（Ｃｇ３＋Ｃｃ３）−Ｃｇ１ （ｂ）の場合と（ｄ）の場合の差から求めると、 ΔＣｃ４＝（Ｃｇ４＋Ｃｐ４＋Ｃｃ４）−（Ｃｇ２＋Ｃ
ｐ２）＜ΔＣｃ３ 隣接配線２の有無（パラレル率）によってΔＣｃは異な
る。すなわち、算出モデルによってΔＣｃは異なる。

【００４６】この関係を整理すると、 Ｃｇ１＞Ｃｇ２＞Ｃｇ４ Ｃｇ１＞Ｃｇ３＞Ｃｇ４ Ｃｐ２＞Ｃｐ４ Ｃｃ３＞Ｃｃ４ Ｃｇ１＜（Ｃｇ２＋Ｃｐ２）＜（Ｃｇ４＋Ｃｐ４＋Ｃｃ
４） Ｃｇ１＜（Ｃｇ３＋Ｃｃ３）＜（Ｃｇ４＋Ｃｐ４＋Ｃｃ
４） ΔＣｐ２＝（Ｃｇ２＋Ｃｐ２）−Ｃｇ１ ΔＣｃ３＝（Ｃｇ３＋Ｃｃ３）−Ｃｇ１ ΔＣｐ４＝（Ｃｇ４＋Ｃｐ４＋Ｃｃ４）−（Ｃｇ３＋Ｃ
ｃ３）＜ΔＣｐ２ ΔＣｃ４＝（Ｃｇ４＋Ｃｐ４＋Ｃｃ４）−（Ｃｇ２＋Ｃ
ｐ２）＜ΔＣｃ３ のようになる。

【００４７】続いて、前記のように求めた配線容量の隣
接配線２の有無、クロス配線３のクロス率依存性から、
Ｃｂａｓｅ、ΔＣｐａｒａ、ΔＣｃｒｏｓｓを求める。
Ｃｂａｓｅ、ΔＣｐａｒａ、ΔＣｃｒｏｓｓが定数を定
義する場合には、その目的に応じて値を定義する。たと
えば、容量計算値が確実に実際の容量値を上回るように
安全設計するためには、両側に隣接配線２がある状態の
クロス率の高い領域での傾きからΔＣｃｒｏｓｓを求
め、片側に隣接配線２がある状態との差分からΔＣｐａ
ｒａを求め、これらから逆算してＣｂａｓｅを求める。
また、配線密度の標準値に合わせたい場合には、目的と
する配線密度付近の傾きからΔＣｃｒｏｓｓを求めれば
よい。

【００４８】あるいは、前記のように求めた配線容量Ｃ
ｔｏｔａｌの隣接配線２の有無、クロス配線３のクロス
率依存性をそのままテーブル化あるいは関数化して定義
することもできる。この場合、前記のように目的に応じ
たＣｂａｓｅ、ΔＣｐａｒａ、ΔＣｃｒｏｓｓの定義方
法を変える必要はなく、どのような配線密度の場合にも
精度よく容量計算することができる。

【００４９】続いて、図４〜図１１により、具体的な着
目配線１に対する隣接配線２、クロス配線３のモデルの
一例において、配線容量計算方法の手順を説明する。

【００５０】（１）隣接配線２の有無、クロス配線３の
クロス率を変えたモデルについて、単位長さ当たりの配
線容量を求める。たとえば、隣接なし、片側隣接、両側
隣接について、それぞれクロス率０％、３３％、６７
％、１００％と変えて計１２種類のモデルを考える。こ
のクロス率は、許容された配線ピッチで最も密にクロス
配線が並んでいる状態をクロス率１００％として、仮に
ライン幅：スペース＝１：１であれば、クロス率１００
％では配線の占める面積比率は５０％を意味する。

【００５１】たとえば、図４においては、着目配線１に
対して隣接配線２、上層のクロス配線３がある例を示
し、隣接配線２の本数を変えたモデルとして、図５（図
４のＸ方向）のように（ａ）隣接なし、（ｂ）片側隣接
あり、（ｃ）両側隣接ありの３種を考え、また上層のク
ロス配線３のクロス率を変えたモデルとして、図６（図
４のＹ方向）のように（ｉ）０％、（ｉｉ）３３％、
（ｉｉｉ）６７％、（ｉｖ）１００％の４種を考え、こ
の組み合わせで１２種類のモデルを作成している。

【００５２】（２）前記（１）で求めた容量値のクロス
率に対する傾きからΔＣｃｒｏｓｓを、両側隣接と片側
隣接の差からΔＣｐａｒａを、これらから逆算しＣｂａ
ｓｅをそれぞれ求める。

【００５３】たとえば、図７において、単位長さ（１ｍ
ｍ）当たりの総容量（Ｃｔｏｔａｌ）計算方法は、対グ
ランド容量Ｃｇを１ｍｍ当たりに換算し、隣接配線２の
配線間容量Ｃｐを１ｍｍ当たりに換算し、クロス容量Ｃ
ｃをモデルと同じ密度でクロス配線３があった場合の１
ｍｍ当たりのクロス本数を算出（例：４本／１００μｍ
×１ｍｍ）し、クロス配線３の１本当たりの容量（Ｃ
ｃ）に乗じる。以上を合計し、１ｍｍ当たりの総容量Ｃ
ｔｏｔａｌを求める。

【００５４】 Ｃｔｏｔａｌ＝Ｃｇ／１００μｍ×１ｍｍ＋Ｃｐ／１００μｍ×１ｍｍ ＋Ｃｃ×４／１００μｍ×１ｍｍ・・・式１ この結果、隣接配線２の本数と上層のクロス配線３のク
ロス率を変えたモデルの単位長さ当たりの総容量Ｃｔｏ
ｔａｌをグラフにしたのが図８（前記図５（ａ） 〜
（ｃ）と前記図６（ｉ）〜（ｉｖ）に対応）である。こ
の図８から、クロス率の低い領域では、クロス率の増加
による単位長さ当たりの容量の増加率が高いが、クロス
率が高い領域ではクロス率の増加による単位長さ当たり
の容量の増加率は低いことが分かる。また、隣接配線の
ないケースでは、隣接配線のある場合に比べ、クロス率
の増加による単位長さ当たりの容量の増加率が高いこと
が分かる。

【００５５】この図８に基づいて、容量値のクロス率に
対する傾きからΔＣｃｒｏｓｓを求め、さらに両側隣接
と片側隣接の差からΔＣｐａｒａを求め、最後にこれら
から逆算しＣｂａｓｅを求める。これらの値は、図９に
おいて、（ａ）または（ｂ）のようにクロス率の取り方
で異なってくる。

【００５６】（３）ネットリストから着目配線１の信号
の長さ、隣接配線２の並行長、クロス配線３の配線長
（幅×本数）を求める。一般に配線はＸ方向とＹ方向を
異なる配線層で引くことが多く、ビアによって層を乗り
換える。配線層が異なると配線容量も異なる場合がある
ので、１つの信号をビアで区切った複数のセグメントと
して扱う。従って、セグメント単位に自身の長さ、隣接
並行長、クロス配線長（幅×本数）を求めるのが一般的
である。

【００５７】（４）Ｃｂａｓｅ×セグメント長＋ΔＣｐ
ａｒａ×並行長＋ΔＣｃｒｏｓｓ×クロス配線長によっ
て、セグメントの容量を求める。

【００５８】たとえば、図１０の例では、式２のように
なる。

【００５９】 Ｃｓｅｇ＝Ｃｂａｓｅ×Ｌｓｅｇ／１ｍｍ＋ΔＣｐａｒａ ×（Ｌｐ１＋Ｌｐ２）／１ｍｍ＋ΔＣｃｒｏｓｓ ×（Ｗ１×３＋Ｗ２×１）／１ｍｍ・・・式２ （５）前記（２）の代わりに、前記（１）で求めた容量
値から、そのままクロス率と隣接配線数（パラレル率）
の２次元テーブルを作成する。

【００６０】たとえば、図１１のように、縦方向にクロ
ス率の０％、３３％、６７％、１００％をとり、横方向
にパラレル率の０％（隣接なし）、１００％（片側隣
接）、２００％（両側隣接）をとり、各クロス率と各パ
ラレル率に対応する容量値を示したテーブルを作る。

【００６１】（６）ネットリストから着目配線１の長
さ、並行長（パラレル率）、クロス配線３のクロス率を
求める。一般に、配線はＸ方向とＹ方向を異なる配線層
で引くことが多く、ビアによって層を乗り換える。配線
層が異なると配線容量も異なる場合があるので、１つの
信号をビアで区切った複数のセグメントとして扱う。従
って、セグメント単位に自身の長さ、隣接並行長（パラ
レル率）、クロス率を求めるのが一般的である。

【００６２】たとえば、前記図１０の例では、パラレル
率、クロス率、αはそれぞれ式３〜式５のようになる。

【００６３】 パラレル率＝（Ｌｐ１＋Ｌｐ２）／Ｌｓｅｇ ・・・式３ クロス率＝（Ｗ１×３＋Ｗ２×１）／Ｌｓｅｇ／α・・・式４ α＝ライン幅／（ライン幅＋スペース幅） ・・・式５ （７）前記（６）で求めたパラレル率、クロス率をもと
に、セグメントの単位長さ当たりの容量を求め、それに
セグメントの長さを乗じてセグメントの容量を求める。
テーブル上にセグメントのパラレル率、クロス率がない
場合には、該当する値を囲む点からの内挿処理、あるい
は該当する値に近い２点からの外挿処理によって求め
る。この内外挿処理は、線形補間、ｎ次式補間する。

【００６４】（８）前記（５）の代わりに、前記（１）
で求めた容量値から、クロス率とパラレル率の２変数に
よる関数の近似式を求める。

【００６５】（９）前記（６）で求めたパラレル率、ク
ロス率をもとに、前記（８）の近似式からセグメントの
単位長さ当たりの容量を求め、セグメント長を乗じて、
セグメントの容量を求める。

【００６６】以上の配線容量計算方法において、各クロ
ス率と各パラレル率に対応する容量値はテーブルとして
ライブラリ化され、またはクロス率とパラレル率の２変
数を持つ関数としてライブラリ化され、このライブラリ
化されたテーブルまたは関数は所定の形式にて表したデ
ータで、たとえばＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み
取り可能な記憶媒体に記憶されて用いられる。そして、
ＬＳＩの設計者は、コンピュータからなる設計システム
上で、このコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶
されたデータを用いてＬＳＩの設計を実行することがで
きる。

【００６７】よって、ＬＳＩの設計における配線容量計
算方法では、ＬＳＩ内のディレイ計算として、クロス
率、パラレル率毎に数点の容量値を求め、ライブラリ化
することで、配線による寄生容量を高速・高精度に求め
ることができる。また、ライブラリを用意するためのシ
ミュレーションは、たとえば１配線種（配線層、幅、ピ
ッチ）につき、２０点程度で可能である。この結果、寄
生容量計算の高精度化に伴い、信号伝播時間の計算精度
を向上させることができる。

【００６８】以上においては、ディレイ計算に使用す
る、対グランド容量を周囲の配線の疎密をもとに高精度
化して求める方法を説明したが、以下においては、この
方法に加えて、カップリング容量も周囲の配線の疎密を
反映して計算する方法を説明する。さらに、対グランド
容量を、着目配線が存在することによって生じる基本容
量、クロス配線によって生じるクロス容量増分、並行配
線によって生じるパラレル容量増分に分けて定義する。

【００６９】次に、図１８〜図２３に基づいて、本発明
の一実施の形態である、対グランド容量、カップリング
容量を考慮したディレイ計算方法の一例を説明する。図
１８（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態であるディ
レイ計算方法において、着目配線、隣接配線が存在する
場合を示す概念図、図１９は本発明の一実施の形態にお
いて、クロス率に対する総容量の依存性を示す特性図、
図２０はクロス率に対するカップリング容量の依存性を
示す特性図、図２１はクロス率に対するノイズの依存性
を示す特性図、図２２はディレイ計算方法において、設
計手順を示すフロー図、図２３は容量テーブルを示す説
明図である。

【００７０】まず、図１８〜図２１により、本実施の形
態の、対グランド容量、カップリング容量を考慮したデ
ィレイ計算方法の概念の一例を説明する。

【００７１】（１１）レイアウトルールなどで規定され
た最小ピッチ配線のような規則的なピッチ配線におい
て、隣接配線の密度、クロス配線の密度を変えたいくつ
かのモデルについて、着目配線以外の配線を全てグラン
ドと見なしたときの単位長さ当たりの総容量（Ｃｔｏｔ
ａｌ）、および隣接配線との間の単位長さ当たりのカッ
プリング容量（Ｃｐ）を求める。また、クロス配線密度
を変えたいくつかのモデルで、隣接配線ありとなしでの
Ｃｔｏｔａｌの差分を求め、容量増分（ΔＣｐ）とす
る。

【００７２】たとえば、図１８（ａ）の例では、着目配
線１以外はグランドと見なしたときの容量の合計値を総
容量（Ｃｔｏｔａｌ）に使用する。

【００７３】Ｃｔｏｔａｌ（ａ）＝Ｃｇ（ａ） また、図１８（ｂ）の例では、着目配線１に対して隣接
配線２によってＣｔｏｔａｌが増える分を容量増分（Δ
Ｃｐ）とし、また着目配線１と隣接配線２との間との容
量はカップリング容量（Ｃｐ）とする。Ｃｐ≠ΔＣｐで
ある（Ｃｐ＞ΔＣｐ）。

【００７４】 Ｃｔｏｔａｌ（ｂ）＝Ｃｇ（ｂ）＋Ｃｐ（ｂ） ΔＣｐ（ｂ）＝Ｃｔｏｔａｌ（ｂ）−Ｃｔｏｔａｌ（ａ） ＝Ｃｇ（ｂ）＋Ｃｐ（ｂ）−Ｃｇ（ａ） Ｃｇ（ａ）＞Ｃｇ（ｂ）なので、ΔＣｐ（ｂ）＜Ｃｐ（ｂ） （１２）単位長さ当たりの総容量（Ｃｔｏｔａｌ）をパ
ラレル率、クロス率をパラメータとし、また単位長さ当
たりのカップリング容量（Ｃｐ）をクロス率をパラメー
タとし、さらに単位長さ当たりの容量増分（ΔＣｐ）を
クロス率をパラメータとして、それぞれテーブルに事前
に登録しておき、ライブラリとして保存する。

【００７５】たとえば、図１９の例において、ディレイ
計算用に使用するＣｔｏｔａｌは、周囲の配線の疎密に
よって変化する。このため、クロス率、パラレル率をパ
ラメータとした単位長さ当たりの容量を定義し、実際の
ネットリストから求めたクロス率、パラレル率からテー
ブルのルックアップなどによって単位長さ当たりの容量
を求め、並行配線の長さを乗ずることによってＣｔｏｔ
ａｌが求まる。

【００７６】また、このときΔＣｐはパラレル率１００
％と０％の差により求められ、クロス率によって値が変
化し、従ってΔＣｐはクロス率をパラメータとした単位
長さ当たりの容量で定義することにより、実際のネット
リストから求めたクロス率からテーブルのルックアップ
などによって単位長さ当たりの容量を求め、並行配線の
長さを乗ずることによってΔＣｐが求まる。

【００７７】さらに、図２０の例において、クロストー
クノイズ計算用に使用するＣｐもまた、クロス率によっ
て値が変化する。従って、Ｃｐはクロス率をパラメータ
とした単位長さ当たりの容量で定義し、実際のネットリ
ストから求めたクロス率からテーブルのルックアップな
どによって単位長さ当たりの容量を求め、並行配線の長
さを乗ずることによってＣｐが求まる。

【００７８】同様に、前述したように、クロストークノ
イズ電圧計算に使用する対グランド容量（Ｃｇ）もクロ
ス率によって値が変化し、従ってＣｇもクロス率をパラ
メータとした単位長さ当たりの容量で定義することがで
きる。

【００７９】以上のように定義される、カップリング容
量（Ｃｐ）、対グランド容量（Ｃｇ）に関して、たとえ
ば図２１の例のように、クロストークノイズの発生量は
Ｃｐ／Ｃｇに依存しているため（たとえば特開平５−３
４２３０５号公報で言及）、クロス率の低いところでは
Ｃｐ／Ｃｇが大きく、ノイズ量も大きくなる。従来のよ
うにクロス率を考慮していない計算では、クロストーク
ノイズを見誤る可能性、たとえばクロス率５０％におけ
るＣｐ、Ｃｇを標準として使用していた場合、実際のネ
ットリスト上で着目配線に対するクロス率が０％であっ
たとすると、Ｃｐ／Ｃｇを過小評価してしまうことにな
り、クロストークノイズによる誤動作を見逃してしまう
恐れがあったが、本発明によりノイズ発生量をより正確
に見積もることが可能となる。

【００８０】続いて、図２２、図２３により、本実施の
形態の、対グランド容量、カップリング容量を考慮した
ディレイ計算方法における設計手順を説明する。

【００８１】（２１）配置・配線を行い、その後、作成
されたネットリストから配線形状を分析する（ステップ
Ｓ５１，Ｓ５２）。この配線形状分析では、各配線の並
行配線、上下層クロス配線の情報を集める。

【００８２】（２２）ネットリストから、着目配線の長
さとパラレル率、クロス率を求める（ステップＳ５
３）。パラレル率とは隣接配線長の合計値を着目配線の
配線長で割った値で、クロス率とは許容された配線ピッ
チで最も密にクロス配線が並んでいる状態をクロス率１
００％として、仮にライン幅：スペース＝１：１であれ
ば、クロス率１００％では配線の占める面積比率は５０
％を意味する。

【００８３】（２３）求めたパラレル率、クロス率の組
み合わせに対応する単位長さ当たりの総容量（Ｃｔｏｔ
ａｌ）、クロス率に対応する単位長さ当たりのカップリ
ング容量（Ｃｐ）、容量増分（ΔＣｐ）を、事前に登録
しておいたライブラリから内外挿処理により、このライ
ブラリに保存されたＣｔｏｔａｌのテーブル２１、ΔＣ
ｐのテーブル２２、Ｃｐのテーブル２３の各容量テーブ
ルのルックアップによって求める（ステップＳ５４）。

【００８４】たとえば、図２３の例では、配線プロセス
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），・・・に応じた容量テーブル
が作成され、ライブラリ化されている。各配線プロセス
毎に、各配線層毎のＣｔｏｔａｌのテーブル２１、ΔＣ
ｐのテーブル２２、Ｃｐのテーブル２３を持つ。たとえ
ば、配線プロセス（Ａ）においては、第１金属配線層
（Ｍ１層）のＣｔｏｔａｌのテーブル２１に、０％、１
００％、２００％のパラレル率と、０％、２５％、５０
％、７５％、１００％のクロス率に対する各容量値が格
納されている。さらに、ΔＣｐのテーブル２２、Ｃｐの
テーブル２３には、０％、２５％、５０％、７５％、１
００％のクロス率に対する各容量値が格納されている。

【００８５】また、配線プロセス（Ａ）の第２金属配線
層（Ｍ２層）、第３金属配線層（Ｍ３層）、・・・のＣ
ｔｏｔａｌ、ΔＣｐ、Ｃｐのテーブルについても同様で
ある。さらに、配線プロセス（Ｂ），（Ｃ），・・・に
ついても、配線プロセス（Ａ）と同様のＣｔｏｔａｌ、
ΔＣｐ、Ｃｐのテーブルが設けられている。

【００８６】（２４）求めた単位長さ当たりのＣｔｏｔ
ａｌ、ΔＣｐ、Ｃｐに、着目配線（セグメント）の長さ
を乗じて、セグメント単位の総容量（Ｃｔｏｔａｌ）、
容量増分（ΔＣｐ）、カップリング容量（Ｃｐ）を求め
る（ステップＳ５５）。ここで、全てのセグメントを計
算したか判定し（ステップＳ５６）、全てのセグメント
を計算し終えるまでステップＳ５２からの処理を繰り返
す。

【００８７】（２５）全てのセグメントの総容量（Ｃｔ
ｏｔａｌ）、容量増分（ΔＣｐ）、カップリング容量
（Ｃｐ）の計算が終了したら、ディレイの計算へ進む
（ステップＳ５７）。このディレイの計算については、
たとえば特開平８−６９９０号公報、特開平８−７７２
４３号公報に記載された手法などを用いることができ
る。このとき、容量増分（ΔＣｐ）はその値を０と書い
たライブラリに差し替えることにより、配置、着目配線
はそのままの状態で並行配線だけを削除したときのディ
レイ値を計算することができる。

【００８８】以上の対グランド容量、カップリング容量
を考慮したディレイ計算方法においては、並行する配線
の配線層、配線幅、配線間のスペースにより異なる各特
性の組み合わせ毎のディレイ変動値や、各種設計パラメ
ータがライブラリ化され、このライブラリ化されたディ
レイ変動値などは前記と同様に所定の形式にて表したデ
ータでコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶さ
れ、この記憶媒体に記憶されたデータを用いてＬＳＩの
設計を実行することができる。

【００８９】よって、ＬＳＩの設計における、対グラン
ド容量、カップリング容量を考慮したディレイ計算方法
では、カップリング容量は二つの配線の厚さ、距離、絶
縁体の誘電率のみならず、周囲の配線の有無（疎密）に
よって変化するので、周囲の配線（上下層のクロス配
線）の存在比率とカップリング容量の関係を事前に決め
ておくことで、周囲の配線の疎密に応じたカップリング
容量の計算を高速に行うことができる。また、対グラン
ド容量を成分に分けて定義しておくことにより、配線制
御によって並行配線を全て取り除いた場合の性能見積も
りをライブラリの変更だけで容易に推定することが可能
となる。

【００９０】この結果、製品として、設計段階でクロス
トークの影響度を正確に知ることが可能となり、チップ
の高速性能を最大限に引き出す設計を行うことができ
る。また、隣接配線引き剥がしなどの配線制御後のチッ
プの最大性能を予測できるため、配線修正を行う以前に
論理段数や配置で決まるポテンシャル性能を知ることが
できる。

【００９１】すなわち、配線の微細化、高速化に伴い、
クロストークの影響は今後ますます深刻になることが予
想され、これによるディレイ変動の見積もりならびに誤
動作のポテンシャルのあるネットの検出について、より
精度を高める必要がある。被害ネットと加害ネット間の
カップリング容量がクロストーク量を決めているため、
これを正確に求めることが、すなわち上記の精度を上げ
ることにつながる。

【００９２】さらに、配線の混雑しているところではカ
ップリング容量が減少し、クロストークの影響が減少す
る一方、配線が空いている領域ではカップリング容量が
大きく増大し、クロストークの影響が増大する。従っ
て、周囲の配線の混雑度に応じてカップリング容量を正
確に求める必要がある。

【００９３】また、並行配線がある場合の総容量（Ｃｔ
ｏｔａｌ）は並行配線がない場合の総容量よりも大きい
が、その差はカップリング容量よりも小さい。そこで、
並行配線によって増える総容量を容量増分（ΔＣｐ）と
して定義しておけば、ΔＣｐ＝０としたライブラリに差
し替えることで並行配線がなくなったときの総容量の予
測が実際に並行配線を引き剥がさなくてもできる。これ
により、配線修正をする前に最高でどこまで性能を向上
できるかの予測が容易に可能となる。

【００９４】次に、図１２〜図１７に基づいて、本発明
の一実施の形態であるクロストークディレイ計算方法の
一例を説明する。図１２は本発明の一実施の形態である
クロストークディレイ計算方法において、設計手順を示
すフロー図、図１３は本発明の一実施の形態において、
図１２に続く設計手順を示すフロー図、図１４は他の設
計手順を示すフロー図、図１５は図１４に続く他の設計
手順を示すフロー図、図１６（ａ）〜（ｃ）はタイミン
グの計算を示す説明図、図１７はタイミングの判定を示
す説明図である。

【００９５】まず、図１２、図１３により、クロストー
クディレイ計算方法の一例において、設計手順を説明す
る。このクロストークディレイの計算においては、予め
クロストークによるディレイ変動値のテーブル、関数テ
ーブルを用意しておく。｛着目配線と並行する配線の
配線層、配線幅の組み合わせ、配線間のスペース｝、ま
たは｛並行している配線間の容量、被ノイズ信号配線
のその他の容量（対グランド、上下層のクロス配線容
量）、ノイズ源信号配線のその他の容量、被ノイズ信号
配線の抵抗、ノイズ源信号配線の抵抗などの特性｝、毎
に並行配線位置と並行長に対応したディレイ変動値を定
義する。

【００９６】（３１）配置・配線を行い、その後、作成
されたネットリストから配線形状を分析する（ステップ
Ｓ１，Ｓ２）。この配線形状分析では、各配線の並行配
線、上下層クロス配線の情報を集める。

【００９７】（３２）予め用意されたライブラリに登録
された容量・抵抗単価と、前記（３１）の配線形状分析
をもとに、ディレイ要因（Ｒ：配線抵抗・Ｃ：配線容
量）を抽出する（ステップＳ３）。

【００９８】（３３）予め用意された関数テーブルと、
前記（３１）で求めた並行配線情報をもとに、クロスト
ークによるディレイ変動値（Δｔｐｄ）を算出する（ス
テップＳ４）。ここで、全てのネットの処理が終了した
か判定し（ステップＳ５）、終了するまでステップＳ２
からの処理を繰り返す。

【００９９】（３４）フリップフロップまたはポートを
始点として、ネットをトレースし、フリップフロップま
たはポートからゲートまでのディレイ値、およびクロス
トークディレイ変動を起こすタイミングを計算する（ス
テップＳ６〜Ｓ８）。すなわち、各ゲートのフリップフ
ロップを始点とした動作時刻を求める。

【０１００】（３５）各並行配線について、それぞれの
ソースゲートの動作時刻が、ディレイ変動に影響するタ
イミング内にあるかどうかを判定する。この判定方法は
後述する。ここで、フリップフロップのポートが終点か
判定し（ステップＳ９）、終点となるまでステップＳ７
からの処理を繰り返す。

【０１０１】（３６）パスディレイに、タイミングを考
慮したクロストークによるディレイ変動値を加算する
（ステップＳ１０）。すなわち、ディレイ変動に影響す
る並行配線によるΔｔｐｄだけ加算して、パスディレイ
を求める。

【０１０２】（３７）セットアップなどを加算する（ス
テップＳ１１）。ここで、全てのフリップフロップまた
はポートを始点に選んだか判定し（ステップＳ１２）、
全て選ぶまでステップＳ６からの処理を繰り返す。

【０１０３】（３８）全てのパスディレイは目標値以内
か判定し（ステップＳ１３）、以内のときは処理を終了
する。パスディレイが目標値に入らないときは、ディレ
イオーバー要因を分析する（ステップＳ１４）。

【０１０４】（３９）クロストークディレイ対策で目標
値達成が可能か判定し（ステップＳ１５）、達成可能な
ときは、パスのうち、変動が大きいものについて以下の
処理を行う。たとえば、着目配線（Δｔｐｄが大きいネ
ット）の配線形態の修正、隣接配線（ノイズ源ネット）
形態の修正、着目配線と隣接配線間にシールド配線の配
置、またはゲートを挿入するなどしてタイミングをずら
す対策を行い、クロストークによるディレイ変化を低減
する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１からの
処理に戻る。

【０１０５】（４０）クロストークディレイ対策で目標
値を達成できないときは、さらに設計上位の論理修正な
どを行う（ステップＳ１７）。そして、ステップＳ１か
らの処理に戻る。

【０１０６】続いて、図１４、図１５により、クロスト
ークディレイ計算方法における他の設計手順を説明す
る。この設計手順においては、設計時間を短縮したり、
簡単にするために、前記図１２、図１３に比べて対象の
パスを抽出してディレイ変動値を計算する方法が採られ
ている。

【０１０７】ステップＳ２１〜Ｓ２９は前記ステップＳ
１〜Ｓ９に、ステップＳ３１，Ｓ３２は前記ステップＳ
１１，Ｓ１２に、ステップＳ３６〜Ｓ４０は前記ステッ
プＳ１３〜Ｓ１７に、それぞれ対応し、処理内容は同じ
である。前記と異なるステップのみを以下に説明する。

【０１０８】（４１）ステップＳ３０では、パスディレ
イに、クロストークによるディレイ変動値を加算する。
すなわち、ここではタイミングを考慮していない。

【０１０９】（４２）ステップＳ３３では、目標マシン
サイクルをオーバーしているパスを抽出する。そして、
クロストークによるディレイ変動値（Δｔｐｄ）が大き
いネットを抽出し、この抽出したネットを対象にタイミ
ングを考慮してクロストークによるディレイ変動値を再
計算する（ステップＳ３４，Ｓ３５）。以降、ステップ
Ｓ３６からの処理を同様に行う。

【０１１０】続いて、図１６により、クロストークディ
レイ計算方法におけるタイミングの計算方法を説明す
る。クロストークによりディレイに影響を受けるタイミ
ングは、着目ネット１１、隣接ネット１２のソースゲー
ト出力点ディレイおよびライズ時間ｔｒ／フォール時間
ｔｆと、着目ネット側の配線ディレイによって、以下の
ように計算する。

【０１１１】 −｛ｔｒ（隣）／２＋ｔｆ（着）／２｝≦｛ｔ（ａ２）−ｔ（ｖ２）｝ ≦｛ｔｒ（隣）／２｝・・・式６ 図１６（ａ）において、着目ネット１１の各ノードｖ
１，ｖ２，ｖ３、隣接ネット１２の各ノードａ１，ａ
２，ａ３の電圧がしきい値電圧Ｖｔｈを横切る時刻をｔ
（ノード）とする。ただし、ネット内のノードａ２，ｖ
２のディレイを求めるには多くの時間／メモリを必要と
するため、ｔ（ａ１），ｔ（ｖ１）と配線ディレイから
以下のように求めることもできる。

【０１１２】並行位置により、着目ネット１１のノード
ｖ２の時刻ｔ（ｖ２）、隣接ネット１２のノードａ２の
時刻ｔ（ａ２）は変動するが、以下の範囲に入る。

【０１１３】 ｔ（ｖ１）≦ｔ（ｖ２）≦ｔ（ｖ３）＝ｔ（Ｖ１）＋ｔｐｄＲ（着） ・・・式７ ｔ（ａ１）≦ｔ（ａ２）≦ｔ（ａ３）＝ｔ（ａ１）＋ｔｐｄＲ（隣） ・・・式８ ただし、ｔｐｄＲは配線ディレイを示す。隣接ネット１
２がファンアウト≧２（シングルゲートが複数）の場合
は、ｍａｘ配線ディレイをｔｐｄＲ（隣）とする。

【０１１４】着目ネット１１側のディレイに影響が出る
（ｔ（ａ１）−ｔ（ｖ１））の範囲は、図１６（ｂ）と
式７，８から、 −｛ｔｒ（隣）／２＋ｔｆ（隣）／２＋ｔｐｄＲ（隣）｝ ≦｛ｔ（ａ１）−ｔ（ｖ１）｝ ≦｛ｔｒ（隣）／２＋ｔｐｄＲ（着）｝・・・式９ 係数（α，β、γ、δ）を用いて、以下のように記述す
ることもできる。アーリー側は、 −｛α×ｔｆ（着）＋β×ｔｒ（隣）＋γ×ｔｐｄＲ（着）＋δ ×ｔｐｄＲ（隣）｝≦｛ｔ（ａ１）−ｔ（ｖ１）｝・・・式１０ ディレイ側は、 ｛ｔ（ａ１）−ｔ（ｖ１）｝≦｛α×ｔｆ（着）＋β×ｔｒ（隣） ＋γ×ｔｐｄＲ（着）＋δ×ｔｐｄＲ（隣）｝・・・式１１ ただし、係数（α，β、γ、δ）はアーリー側／ディレ
イ側、およびＭＡＸディレイ計算用／ＭＩＮディレイ計
算用別にそれぞれ異なる値を定義することができる。

【０１１５】計算に使用するｔｒ／ｔｆ（信号の立ち上
がり／立ち下がり時間）の組み合わせは、ＭＡＸディレ
イ計算時、着目ネット１１のフォールに対して隣接ネッ
ト１２のライズ、着目ネット１１のライズに対して隣接
ネット１２のフォールとする。ＭＩＮディレイ計算時、
着目ネット１１のフォールに対して隣接ネット１２のフ
ォール、着目ネット１１のライズに対して隣接ネット１
２のライズとする。

【０１１６】前記式１０，１１で求めた範囲をＮＧ範囲
とし、以下の判定基準でＮＧになる隣接ネット１２から
受けるクロストークディレイばらつきのみを加算し、Ｏ
Ｋとなる隣接ネット１２から受けるクロストークディレ
イばらつきは加算しない。

【０１１７】また、変形例として、ＮＧ／ＯＫの０／１
判定ではなく、ｔ（ａ２）−ｔ（ｖ２）に対するΔｔｐ
ｄのテーブルまたは関数を定義することも可能である
（図１６（ｃ） に対応したテーブルまたは関数）。

【０１１８】続いて、図１７により、クロストークディ
レイ計算方法におけるタイミングの判定方法を説明す
る。始点となるフリップフロップから着目／隣接ネット
に到達する複数の経路が存在し、経路により各ネットの
動作時刻は異なるので、最も速く信号が到達する経路を
ＭＩＮ ＰＡＴＨとし、最も遅く信号が到達する経路を
ＭＡＸ ＰＡＴＨとする。

【０１１９】図１７において、ＭＡＸディレイ計算で
は、着目ネット１１のＭＡＸ ＰＡＴＨを考えた場合
に、アーリー側のタイミングＴＥとディレイ側のタイミ
ングＴＤとの間がＮＧ範囲となる。よって、隣接ネット
１２は、ＭＡＸ ＰＡＴＨのタイミングＴｍａｘ、ＭＩ
Ｎ ＰＡＴＨのタイミングＴｍｉｎとした場合に、判定
基準は、 Ｔｍａｘ≧ＴＥ ＡＮＤ Ｔｍｉｎ≦ＴＤ・・・式１２ の関係が成り立つときはＮＧと判定し、それ以外のとき
はＯＫと判定する。

【０１２０】すなわち、隣接ネット１２のタイミングＴ
ｍｉｎ，Ｔｍａｘを見た場合に、着目ネット１１のタイ
ミングＴＥよりアーリー側にＴｍｉｎ，Ｔｍａｘがある
隣接ネット１２、着目ネット１１のタイミングＴＤより
ディレイ側にＴｍｉｎ，Ｔｍａｘがある隣接ネット１２
はＯＫとなり、タイミングＴＥとタイミングＴＤとの間
にＴｍｉｎ、Ｔｍａｘまたは両方がある隣接ネット１２
はＮＧとなる。また、着目ネット１１のタイミングＴＥ
よりアーリー側にＴｍｉｎがあり、タイミングＴＤより
ディレイ側にＴｍａｘがある隣接ネット１２についても
ＮＧと判定する。

【０１２１】一方、ＭＩＮディレイ計算では、着目ネッ
ト１１のＭＩＮ ＰＡＴＨを考えた場合のアーリー側の
タイミングＴＥ’と、ディレイ側のタイミングＴＤ’が
ＮＧ範囲となる。以下は前記ＭＡＸディレイと同様であ
る。

【０１２２】以上のクロストークディレイ計算方法にお
いては、並行する配線の配線層、配線幅、配線間のスペ
ースにより異なる各特性の組み合わせ毎のディレイ変動
値や、各種設計パラメータがライブラリ化され、このラ
イブラリ化されたディレイ変動値などは前記と同様に所
定の形式にて表したデータでコンピュータ読み取り可能
な記憶媒体に記憶され、この記憶媒体に記憶されたデー
タを用いてＬＳＩの設計を実行することができる。

【０１２３】よって、ＬＳＩの設計におけるクロストー
クディレイ計算方法では、ＬＳＩ内のディレイ計算とし
て、実際にディレイ変動を引き起こすクロストークノイ
ズのみを考慮するので、ディレイ予測時の余分なマージ
ンを削ることができる。すなわち、関数テーブルに定義
されたディレイ変動を発生するのは、被害側の信号の動
作時間前後の特定時間内に加害側の信号が動作したとき
に限られるため、その特定時間以外で動作する加害側の
信号による影響は考慮する必要がない。実際にディレイ
変動に影響するノイズだけを考慮するので、従来方法に
よるディレイ変動値よりも小さくなり、マージンが減
る。この結果、性能（動作速度）向上、消費電力低減を
図ることができる。

【０１２４】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【０１２５】たとえば、前記配線容量計算方法において
は、隣接配線の距離が異なる場合、ΔＣｐの比をパラレ
ル率に換算して用いたり、また上下のクロス配線による
容量は別々にテーブルを持ち、最後に合計することも可
能である。

【０１２６】また、クロストークディレイ計算方法にお
いては、修正が必要な着目配線・隣接配線をレイアウト
ツールの中で強調表示を行ったり、修正が必要な着目配
線・隣接配線以外の配線情報はフリーズした状態で、自
動で再配線を行うことも可能である。

【０１２７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０１２８】（１）半導体装置の設計方法において、周
囲の配線の疎密から、並行する二配線間のカップリング
容量、および並行配線によって総容量が増加した容量増
分を計算することで、ディレイ計算、クロストークノイ
ズ計算の精度を向上し、クロストークによるディレイ変
動と誤動作チェックの高精度化を実現することができ
る。この結果、半導体装置の性能を高めることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の半導体装置の設計方法
を示すフロー図である。

【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態の半導
体装置の設計方法において、着目配線に対する隣接配線
あり／なしのケースで求めたスラック分布を示す特性図
である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施の形態である
配線容量計算方法において、着目配線、隣接配線、クロ
ス配線が存在する場合を示す概念図である。

【図４】本発明の一実施の形態において、着目配線に対
する隣接配線、クロス配線のモデルを示す概略斜視図で
ある。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施の形態におい
て、着目配線に対する隣接配線のモデルを示す概略断面
図（断面表記省略）である。

【図６】（ｉ）〜（ｉｖ）は本発明の一実施の形態にお
いて、着目配線に対するクロス配線のモデルを示す概略
断面図（断面表記省略）である。

【図７】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態におい
て、単位長さ当たりの容量計算を示す説明図である。

【図８】本発明の一実施の形態において、配線容量の隣
接配線、クロス配線の依存性を示す特性図である。

【図９】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態におい
て、着目配線の基準容量値、隣接配線による容量増分
値、クロス配線による容量増分値を示す説明図である。

【図１０】本発明の一実施の形態において、セグメント
の容量計算を示す説明図である。

【図１１】本発明の一実施の形態において、クロス率と
パラレル率との二次元テーブルを示す説明図である。

【図１２】本発明の一実施の形態であるクロストークデ
ィレイ計算方法において、設計手順を示すフロー図であ
る。

【図１３】本発明の一実施の形態であるクロストークデ
ィレイ計算方法において、図１２に続く設計手順を示す
フロー図である。

【図１４】本発明の一実施の形態であるクロストークデ
ィレイ計算方法において、他の設計手順を示すフロー図
である。

【図１５】本発明の一実施の形態であるクロストークデ
ィレイ計算方法において、図１４に続く他の設計手順を
示すフロー図である。

【図１６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施の形態にお
いて、タイミングの計算を示す説明図である。

【図１７】本発明の一実施の形態において、タイミング
の判定を示す説明図である。

【図１８】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態であ
る、対グランド容量、カップリング容量を考慮したディ
レイ計算方法において、着目配線、隣接配線が存在する
場合を示す概念図である。

【図１９】本発明の一実施の形態において、クロス率に
対する総容量の依存性を示す特性図である。

【図２０】本発明の一実施の形態において、クロス率に
対するカップリング容量の依存性を示す特性図である。

【図２１】本発明の一実施の形態において、クロス率に
対するノイズの依存性を示す特性図である。

【図２２】本発明の一実施の形態である、対グランド容
量、カップリング容量を考慮したディレイ計算方法にお
いて、設計手順を示すフロー図である。

【図２３】本発明の一実施の形態において、容量テーブ
ルを示す説明図である。

【符号の説明】

１ 着目配線 ２ 隣接配線 ３ クロス配線 １１ 着目ネット １２ 隣接ネット ２１ テーブル（Ｃｔｏｔａｌ） ２２ テーブル（ΔＣｐ） ２３ テーブル（Ｃｐ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｆ 17/50 ６６６ Ｇ０６Ｆ 17/50 ６６８Ｍ ６６８ Ｈ０１Ｌ 21/82 Ｗ Ｃ Ｆターム(参考） 5B046 AA08 BA06 JA03 5F064 BB10 DD02 EE02 EE03 EE08 EE15 EE16 EE22 EE26 EE43 EE46 EE47 HH09 HH10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配置・配線後の実負荷を考慮し、着目配
   線以外の配線を全てグランドと見なしたときの総容量
   （Ｃｔｏｔａｌ）を使用してディレイの計算を行い、目
   標サイクル内転送が可能か否かを判定し、目標サイクル
   内転送が可能となるまで配置・配線を繰り返して行う第
   １ステップと、 前記第１ステップにおける配置・配線後の実負荷および
   クロストークを考慮し、前記総容量（Ｃｔｏｔａｌ）を
   使用してディレイの計算を行い、目標サイクル内転送が
   可能か否かを判定し、目標サイクル内転送が可能となる
   まで配線修正を繰り返して行う第２ステップと、 前記第２ステップにおける配置・配線後の実負荷を考慮
   し、前記総容量（Ｃｔｏｔａｌ）、および前記着目配線
   と隣接配線との間のカップリング容量（Ｃｐ）を使用し
   てクロストークノイズ量を計算し、誤動作が起こらない
   か否かを判定し、誤動作が起こらなくなるまで配線修正
   を繰り返して行う第３ステップと、 前記第３ステップにおける配置・配線後のデータをマス
   クデータとして使用する第４ステップと、を有すること
   を特徴とする半導体装置の設計方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の設計方法に
   おいて、 前記第１ステップは、前記着目配線に対する隣接配線あ
   り／なしのケースについて前記総容量（Ｃｔｏｔａｌ）
   に対する容量増分（ΔＣｐ）を求めるステップをさらに
   有し、 前記隣接配線なしにおける容量増分がない場合（ΔＣｐ
   ＝０）でもネガティブスラックを持つネットについては
   配置改善／配線経路改善の対象とし、 前記隣接配線なしにおける容量増分がない場合（ΔＣｐ
   ＝０）ではネガティブスラックを持たないが、前記隣接
   配線ありにおける容量増分がある場合（ΔＣｐ＞０）で
   はネガティブスラックを持つネットについては隣接配線
   引き剥がしの対象とすることを特徴とする半導体装置の
   設計方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体装置の設計方法に
   おいて、 前記総容量（Ｃｔｏｔａｌ）を求める際は、 前記着目配線に対する全ての容量を対グランドと見なし
   た単位長さ当たりの総容量をパラレル率、クロス率をパ
   ラメータとしてテーブルに事前に登録しておき、 前記配置・配線後のレイアウト情報から実際のパラレル
   率、クロス率を算出し、この算出したパラレル率、クロ
   ス率に対応する単位長さ当たりの総容量を前記テーブル
   から内外挿処理によって求め、前記着目配線の長さを乗
   じて前記総容量（Ｃｔｏｔａｌ）を求めることを特徴と
   する半導体装置の設計方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体装置の設計方法に
   おいて、 前記テーブルに登録するパラレル率、クロス率をパラメ
   ータとした単位長さ当たりの総容量は、前記隣接配線の
   密度およびクロス配線の密度を変えた任意の数のモデル
   について求めることを特徴とする半導体装置の設計方
   法。
5. 【請求項５】 請求項２記載の半導体装置の設計方法に
   おいて、 前記カップリング容量（Ｃｐ）を求める際は、 前記着目配線と前記隣接配線との間の単位長さ当たりの
   カップリング容量を前記着目配線に対するクロス率をパ
   ラメータとしてテーブルに事前に登録しておき、 前記配置・配線後のレイアウト情報から実際のクロス率
   を算出し、この算出したクロス率に対応する単位長さ当
   たりのカップリング容量を前記テーブルから内外挿処理
   によって求め、前記着目配線の長さを乗じて前記カップ
   リング容量（Ｃｐ）を求めることを特徴とする半導体装
   置の設計方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の半導体装置の設計方法に
   おいて、 前記テーブルに登録するクロス率をパラメータとした単
   位長さ当たりのカップリング容量は、前記隣接配線の密
   度およびクロス配線の密度を変えた任意の数のモデルに
   ついて求めることを特徴とする半導体装置の設計方法。
7. 【請求項７】 請求項２記載の半導体装置の設計方法に
   おいて、 前記容量増分（ΔＣｐ）を求める際は、 前記総容量（Ｃｔｏｔａｌ）のうち、前記隣接配線によ
   って増加した単位長さ当たりの容量増分をクロス率をパ
   ラメータとしてテーブルに事前に登録しておき、 前記配置・配線後のレイアウト情報から実際のクロス率
   を算出し、この算出したクロス率に対応する単位長さ当
   たりの容量増分を前記テーブルから内外挿処理によって
   求め、前記着目配線の長さを乗じて前記容量増分（ΔＣ
   ｐ）を求めることを特徴とする半導体装置の設計方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の半導体装置の設計方法に
   おいて、 前記テーブルに登録するクロス率をパラメータとした単
   位長さ当たりの容量増分は、クロス配線の密度を変えた
   任意の数のモデルについて求めることを特徴とする半導
   体装置の設計方法。
9. 【請求項９】 請求項２記載の半導体装置の設計方法に
   おいて、 前記総容量（Ｃｔｏｔａｌ）に含まれる対グランド容量
   は、前記着目配線が存在することによって生じる基本容
   量と、クロス配線によって生じるクロス容量増分と、隣
   接配線によって生じるパラレル容量増分とに分けて定義
   することを特徴とする半導体装置の設計方法。
10. 【請求項１０】 請求項３、４、５、６、７または８記
    載の半導体装置の設計方法において、 前記着目配線および前記隣接配線は、配線断面のアスペ
    クト比が１ないしそれ以上であることを特徴とする半導
    体装置の設計方法。