JP2003308355A - System and method for simulation, and computer software - Google Patents

System and method for simulation, and computer software

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JP2003308355A
JP2003308355A JP2002110507A JP2002110507A JP2003308355A JP 2003308355 A JP2003308355 A JP 2003308355A JP 2002110507 A JP2002110507 A JP 2002110507A JP 2002110507 A JP2002110507 A JP 2002110507A JP 2003308355 A JP2003308355 A JP 2003308355A
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JP
Japan
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forward bias
voltage value
simulation
bias voltage
transistor element
Prior art date
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Application number
JP2002110507A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Kiyoi
栄信 清井
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten an analysis time, and to allow processing without bringing increase of a voltage data accompanied to increase in a scale of a circuit serving as an analytical object. <P>SOLUTION: This simulation system provided with a circuit diagram 11, an input signal data 12, a DC analysis part 13, a transient analysis part 14, a threshold voltage data 15, a voltage value verification part 16 and a verified result outputting part 17 has a means for extracting an element name of a transistor element of which the forward bias voltage comes to a threshold bias voltage value or more, and for extracting the forward bias voltage value, a means for determining whether the forward bias voltage value reaches to an extreme value or not, and a means for outputting the forward bias voltage value and a simulation time when the forward bias voltage value reaches to the extreme value, and for outputting attribute information of the extracted transistor element, as a simulation result. The those means are carried out during execution of transient analysis. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、シミュレーション
システム及びシミュレーション方法並びにコンピュータ
・ソフトウエアであり、半導体記憶装置の設計に用いら
れる半導体記憶装置等のPN接合順方向電流による過電
流箇所検出用回路シミュレーションに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simulation system, a simulation method, and computer software, which is a circuit simulation for detecting an overcurrent location by a PN junction forward current in a semiconductor memory device used for designing a semiconductor memory device. Regarding

【0002】[0002]

【従来技術】半導体記憶装置のPN接合順方向電流によ
る過電流箇所検出用回路シミュレーションシステムは、
設計した半導体記憶装置で必要となる動作条件下で装置
内のトランジスタ素子のPN接合が順バイアス状態にな
って回路動作上想定しなかった電流が流れることを生産
前に事前に検出し動作不具合を未然に防ぐ事を目的とす
るシステムである。従来の回路シミュレーションシステ
ムはレイアウト設計により作成されたレイアウトデータ
ベースと回路設計された回路データベースとの比較を行
い、両者の一致がとれた後、回路データベースに基づい
て回路シミュレーションのDC解析により回路の直流動
作点を求める。回路シミュレーションにより回路の直流
動作点を得た後、回路を構成する素子の端子間の電圧値
を求め、その電圧値が所定の耐圧を超えていないかどう
かを検証する。図9は従来の検証装置を示すブロック図
であり、特開平4−283942号公報、特開平7−7
4262号公報等に開示されている。図9のレイアウト
パターンデータ81は半導体装置の回路のレイアウトパ
ターンデータであり、回路図データ82はこの回路を構
成する素子名、素子特性、素子間の接続情報等からなる
回路図データである。回路接続検証部83は、レイアウ
トパタンデータ81と回路図データ82との回路接続の
比較及びレイアウトパタンデータ81と回路図データ8
2との回路接続の比較を行い、レイアウトパタンデータ
81と回路図データ82における素子間の接続仕様を満
足している事を検証した上で、レイアウトパタンデータ
81と回路図データ82から検証対象になる素子の図形
を抽出する。一方、回路図データ82に基づいて半導体
記憶装置の回路解析を、回路シミュレーションを用いて
DC解析部85で行い、各配線の電圧値を求めて各配線
の電圧データ86へ格納する。予めレイヤ間耐圧定義フ
ァイル87に用意しておいた耐圧値を保持している許容
値と各配線の電圧データ86を図9のレイヤ間耐圧検証
手段90で比較し、比較結果を検証結果データ91とし
て出力する。一方、半導体記憶装置のPN接合順方向電
流による過電流箇所検出用回路シミュレーションシステ
ムでは、回路の直流動作点から計算される回路を構成す
る素子の端子間の電位差だけではなく、半導体記憶装置
で考えられる全ての動作条件での回路を構成する素子の
端子間の電位差に関するデータが必要になる。このため
には半導体記憶装置で考えられる動作条件を時系列に並
べた入力信号に対する半導体記憶装置の回路の各端子の
電位を時系列に計算したシミュレーション結果から、回
路を構成する素子の端子間電位差を求める必要がある。
回路シミュレーションではこの解析を過渡解析と呼ぶ。
過渡解析で半導体記憶装置の回路の全端子の電位を求め
て出力する。出力した端子の電位から回路を構成する素
子の内PN接合を構成すると考えられるトランジスタの
ソース端子、またはドレイン端子とバックゲート端子の
間の電位差を各時刻について求める。求めた電位差の中
でPN接合の順方向バイアスの状態にある時刻とその時
刻での電位差を選択し、予め設定した電位差よりも大き
い状態にある時刻とその時刻での電位差を出力する。上
記手順を図10に示す。図10のステップS201から
S210は回路シミュレーションでの過渡解析を実施す
る処理手順を示したものである。過渡解析では各時刻で
の解を求めるために数値積分手法が用いられる。
2. Description of the Related Art A circuit simulation system for detecting an overcurrent portion by a PN junction forward current of a semiconductor memory device
Under the operating conditions required for the designed semiconductor memory device, the PN junction of the transistor element in the device becomes a forward bias state, and an unexpected current flows for the circuit operation is detected in advance before the production, and the malfunction is detected. It is a system whose purpose is to prevent it. The conventional circuit simulation system compares the layout database created by the layout design with the circuit database designed by the circuit design, and after both match, the DC operation of the circuit is performed by the DC analysis of the circuit simulation based on the circuit database. Ask for points. After obtaining the DC operating point of the circuit by circuit simulation, the voltage value between the terminals of the elements forming the circuit is obtained, and it is verified whether or not the voltage value exceeds a predetermined withstand voltage. FIG. 9 is a block diagram showing a conventional verification device, which is disclosed in JP-A-4-283942 and JP-A-7-7.
No. 4262 is disclosed. The layout pattern data 81 of FIG. 9 is layout pattern data of the circuit of the semiconductor device, and the circuit diagram data 82 is circuit diagram data including element names, element characteristics, connection information between elements, and the like that configure this circuit. The circuit connection verification unit 83 compares the circuit connection between the layout pattern data 81 and the circuit diagram data 82, and the layout pattern data 81 and the circuit diagram data 8
2 is compared with the circuit connection, and it is verified that the connection specifications between the elements in the layout pattern data 81 and the circuit diagram data 82 are satisfied, and then the layout pattern data 81 and the circuit diagram data 82 are subject to verification. The figure of the element is extracted. On the other hand, the circuit analysis of the semiconductor memory device based on the circuit diagram data 82 is performed by the DC analysis unit 85 using the circuit simulation, and the voltage value of each wiring is obtained and stored in the voltage data 86 of each wiring. The inter-layer withstand voltage verification means 90 of FIG. 9 compares the allowable value holding the withstand voltage value prepared in advance in the inter-layer withstand voltage definition file 87 with the voltage data 86 of each wiring, and the comparison result is the verification result data 91. Output as. On the other hand, in the circuit simulation system for detecting an overcurrent portion by the PN junction forward current of the semiconductor memory device, not only the potential difference between the terminals of the elements constituting the circuit calculated from the DC operating point of the circuit but also the semiconductor memory device is considered. Data relating to the potential difference between the terminals of the elements constituting the circuit under all the operating conditions required is required. To this end, the potential difference between the terminals of the elements forming the circuit is calculated from the simulation result of time-series calculation of the potential of each terminal of the circuit of the semiconductor memory device with respect to the input signal in which the operating conditions considered in the semiconductor memory device are arranged in time series. Need to ask.
In circuit simulation, this analysis is called transient analysis.
The potential of all terminals of the circuit of the semiconductor memory device is obtained by transient analysis and output. The potential difference between the source terminal or the drain terminal and the back gate terminal of the transistor, which is considered to form the PN junction of the elements forming the circuit, is calculated from the output terminal potential at each time. Among the obtained potential differences, the time when the PN junction is in the forward bias state and the potential difference at that time are selected, and the time when the potential difference is larger than the preset potential difference and the potential difference at that time are output. The above procedure is shown in FIG. Steps S201 to S210 of FIG. 10 show a processing procedure for performing the transient analysis in the circuit simulation. In the transient analysis, the numerical integration method is used to find the solution at each time.

【0003】この手法を用いる従来技術の処理フローに
ついて、図10を用いて説明する。ステップS201に
て既に解析が終了した時刻の解を一時的に保持する。こ
の値を用いてステップS203で新しく求めるべき時刻
での解を計算する。求められた新しい時刻での解と既に
解析が終了した時刻の解を用いてステップS205にて
数値積分の手法により反復計算を行い、新しい時刻での
解を更新する。この過程でステップS206に示すよう
にトランジスタ等の非線形特性を持つ素子については、
ニュートン法等により線形化を行い、線形連立方程式を
解く事で解を求める。求められた解があらかじめ回路シ
ミュレーションにて定められた許容誤差範囲内ならば、
新しい時刻での解は収束したと考えられて計算は終了す
る。計算された解は、回路シミュレーション内で予め出
力されることが指定されている解のみステップS209
にてファイルとして出力される。これらの作業を回路シ
ミュレーションで予め指定された時間分だけ行い、回路
シミュレーションは終了する。ステップS209で出力
された結果は、従来フローではシミュレーション結果デ
ータ92に保持される。特に半導体記憶装置の回路内で
発生するPN接合順方向電流による過電流箇所を検出す
るためには、シミュレーションを実施する回路の全ての
配線の全時刻における過渡解析結果をシミュレーション
結果データ92に出力する必要がある。シミュレーショ
ン結果データ92を入力として、図10のステップS3
01からS305に示す後処理プログラムにて半導体記
憶装置の回路内で発生するPN接合順方向電流による過
電流箇所を検出する。検出するにあたり、図10のシミ
ュレーション結果データ92に保持されている回路の各
配線のシミュレーション結果からステップS301によ
りトランジスタ素子の端子に接続されている配線の過渡
解析結果を抽出する。その結果からステップS302に
てトランジスタ素子のソース端子やドレイン端子とバッ
クゲート端子の間の電位差を計算する。この計算された
値をステップS303にて予め設定されている閾値電圧
値と比較して順バイアス条件を満足する場合、ステップ
S305にて出力し、満足しない場合次のトランジスタ
素子の端子に接続されている配線の過渡解析結果を抽出
するステップS301に戻る。上記工程を回路シミュレ
ーションで予め指定された過渡解析時間分実施して順バ
イアス箇所データ93として出力する。上記過程では、
シミュレーション結果データ92に出力すべき過渡解析
の解析結果は、解析の対象となる全回路分が必要にな
り、回路規模が増大するに従いそのデータ量が大きくな
る。半導体記憶装置で考えられる全ての動作条件での検
証を行うためには、ステップS201からS210の工
程とステップS301からS305の工程を回路シミュ
レーションで予め指定された過渡解析時間分実施する必
要がある。
A conventional process flow using this method will be described with reference to FIG. In step S201, the solution at the time when the analysis has already been completed is temporarily held. Using this value, a solution at a newly obtained time is calculated in step S203. Using the solution at the new time obtained and the solution at the time when the analysis has already been completed, iterative calculation is performed by the numerical integration method in step S205, and the solution at the new time is updated. In this process, as shown in step S206, for an element having a non-linear characteristic such as a transistor,
The solution is obtained by performing linearization by Newton's method and solving the linear simultaneous equations. If the obtained solution is within the allowable error range that was previously determined by circuit simulation,
The solution at the new time is considered to have converged and the calculation ends. Only the solutions that are specified to be output in advance in the circuit simulation are calculated in step S209.
Is output as a file at. These operations are performed for the time designated in advance by the circuit simulation, and the circuit simulation ends. The result output in step S209 is held in the simulation result data 92 in the conventional flow. In particular, in order to detect an overcurrent location due to the PN junction forward current generated in the circuit of the semiconductor memory device, the transient analysis result at all times of all wirings of the circuit to be simulated is output to the simulation result data 92. There is a need. With the simulation result data 92 as an input, step S3 in FIG.
The post-processing program shown from 01 to S305 detects an overcurrent location due to the PN junction forward current generated in the circuit of the semiconductor memory device. Upon detection, the transient analysis result of the wiring connected to the terminal of the transistor element is extracted from the simulation result of each wiring of the circuit held in the simulation result data 92 of FIG. 10 in step S301. From the result, the potential difference between the source terminal and the drain terminal of the transistor element and the back gate terminal is calculated in step S302. If this calculated value is compared with the preset threshold voltage value in step S303 and the forward bias condition is satisfied, it is output in step S305, and if it is not satisfied, it is connected to the terminal of the next transistor element. The process returns to step S301 for extracting the result of transient analysis of existing wiring. The above steps are performed for a transient analysis time designated in advance by circuit simulation, and output as forward bias point data 93. In the above process,
The analysis result of the transient analysis that should be output to the simulation result data 92 requires all the circuits to be analyzed, and the data amount increases as the circuit scale increases. In order to perform verification under all possible operating conditions in the semiconductor memory device, it is necessary to perform steps S201 to S210 and steps S301 to S305 for a transient analysis time designated in advance by circuit simulation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4−283942号公報、特開平7−74262号公報
等に開示されている従来技術の場合、過電流箇所の検出
等に用いられる回路シミュレーションでの解析はDC解
析に限られており、出力される検証結果データも直流動
作的に不具合を発生させる可能性のある電圧値である。
従来技術は、半導体記憶装置を構成するトランジスタ素
子の耐圧、エレクトロマイグレーションを検出する場合
には有効であるが、半導体記憶装置で想定される各種動
作条件下で装置内のトランジスタ素子のPN接合が順方
向にバイアスされて回路動作上想定しなかった電流が流
れ、それが原因でラッチアップ等の現象が発生すること
を検出する機能を持っていない。
However, in the case of the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-283942, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-74262, etc., in the circuit simulation used for detection of an overcurrent location, etc. The analysis is limited to DC analysis, and the verification result data that is output is also a voltage value that may cause a malfunction in DC operation.
The conventional technique is effective in detecting the withstand voltage and electromigration of the transistor elements constituting the semiconductor memory device, but the PN junction of the transistor elements in the device is normally operated under various operating conditions assumed in the semiconductor memory device. It does not have a function to detect the occurrence of a phenomenon such as latch-up, which is biased in the direction and causes an unexpected current to flow in circuit operation.

【0005】従来の回路シミュレーションにおいても、
PN接合順方向電流による過電流箇所の検出は過渡解析
を用いることで可能であるが、半導体記憶装置内の回路
規模が増大するに従い、回路シミュレーションの過渡解
析に必要となる時間とそれに続く電圧値検証手段での解
析に必要となる時間が増大する。加えて電圧値検証手段
で検出に使用する回路シミュレーションの結果である各
配線の電圧データファイルの大きさは検証すべき半導体
記憶装置の回路規模の増大や検証すべき回路動作条件の
多様化により増大する。従来の回路シミュレーションの
過渡解析による手法では、回路シミュレーションによっ
て作成される過渡解析結果データファイルの大きさが増
大する結果として検証作業を行う計算機の許容するデー
タの大きさの上限を超えるために、自動抽出機能を付加
しなければ検証できなくなる。
Even in the conventional circuit simulation,
It is possible to detect the overcurrent location by the PN junction forward current by using the transient analysis. However, as the circuit scale in the semiconductor memory device increases, the time required for the transient analysis of the circuit simulation and the subsequent voltage value. The time required for analysis by the verification means increases. In addition, the size of the voltage data file of each wiring, which is the result of the circuit simulation used for detection by the voltage value verification means, increases due to the increase in the circuit scale of the semiconductor memory device to be verified and the diversification of the circuit operating conditions to be verified. To do. In the conventional method based on transient analysis of circuit simulation, the size of the transient analysis result data file created by circuit simulation increases, and as a result, the maximum size of data permitted by the computer performing verification work is exceeded. Verification cannot be performed unless an extraction function is added.

【0006】本発明は、従来技術の問題を解決するもの
であり、半導体記憶装置内の全トランジスタ素子を対象
にして発生する可能性のある順バイアス状態を回路シミ
ュレーションの過渡解析内で各トランジスタ素子の端子
間電圧を比較して予め設定しておいた閾値を超えた場合
について検出する事が可能とし、また、従来技術では解
析に要していた手順を回路シミュレーションの過渡解析
内に組み込む事により、解析時間の短縮を図り、かつ解
析対象になる回路規模の増大に伴う電圧データの増大を
伴うことなく処理が可能なシミュレーションシステム及
びシミュレーション方法並びにコンピュータ・ソフトウ
エアを提供することを目的とする。
The present invention solves the problems of the prior art, in which the forward bias state that may occur for all the transistor elements in the semiconductor memory device is detected in the transient analysis of the circuit simulation in each transistor element. It is possible to detect the case of exceeding the preset threshold value by comparing the voltage between the terminals of, and by incorporating the procedure required for analysis in the conventional technology into the transient analysis of circuit simulation. It is an object of the present invention to provide a simulation system, a simulation method, and computer software capable of shortening the analysis time and capable of processing without increasing the voltage data accompanying the increase in the circuit scale to be analyzed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明では、多電源を内
部で処理する半導体回路に対して入力信号に対する時間
的な過渡解析を回路シミュレーション手法を用いて行う
際に、過渡解析の数値積分計算で用いられる過去の時刻
でのトランジスタ素子のソース端子、ドレイン端子とバ
ックゲート端子間の電圧値と予め回路シミュレーション
実行前に設定される閾値電圧を比較する手段をもつ。上
記で比較した結果該当するトランジスタ素子が順バイア
ス状態である場合、その素子名と素子の極性情報(Nチ
ャネル型あるいはPチャネル型トランジスタ)を格納し
ておく。過渡解析が進行し新たな時刻での過渡解析結果
が算出された後、上記で順バイアス状態であると判断さ
れたトランジスタ素子について新たに計算されたソース
端子、ドレイン端子とバックゲート端子間の電圧値と、
過渡解析計算のために保持されていた過去の時刻でのト
ランジスタ素子のソース端子、ドレイン端子とバックゲ
ート端子間の電圧値の差分をとり、その値が概ね一致す
る状態、すなわち順バイアス電圧値が極値に達した場
合、その極値である電圧値とその発生時刻を保持する手
段をもつ。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, when a semiconductor circuit that internally processes multiple power supplies is used to perform temporal transient analysis of an input signal using a circuit simulation method, a numerical integration calculation of transient analysis is performed. In the past, there is a means for comparing the voltage value between the source terminal, the drain terminal and the back gate terminal of the transistor element at the past time with the threshold voltage set before the execution of the circuit simulation. As a result of the above comparison, when the corresponding transistor element is in the forward bias state, the element name and element polarity information (N-channel type or P-channel type transistor) are stored. The voltage between the source terminal, drain terminal, and back gate terminal newly calculated for the transistor element judged to be in the forward bias state after the transient analysis progresses and the transient analysis result at the new time is calculated. Value and
The difference between the voltage values of the source terminal, drain terminal, and back gate terminal of the transistor element at the past time, which was held for the transient analysis calculation, is taken, and the values are almost the same, that is, the forward bias voltage value is When the extreme value is reached, it has means for holding the voltage value that is the extreme value and the time of occurrence thereof.

【0008】これらの情報を過渡解析進行時にファイル
へ出力することで、順バイアス状態になるトランジスタ
素子の名称、順バイアス電圧値、順バイアス状態が発生
した時刻のみを過渡解析時間内に行う事ができる。この
ことにより従来手法や従来シミュレーションシステムで
は一旦半導体回路の全てのシミュレーション情報を出力
し、過渡解析が終了した後で後処理工程により、トラン
ジスタ端子間の電圧値を計算し、予め設定しておいた閾
値電圧と比較した後順バイアス状態を決定する手法に比
べて、本発明手法を用いた回路シミュレーションプログ
ラムやシミュレーションシステムでは作業に必要な時間
や必要なデータサイズが最小限で済む。
By outputting these pieces of information to a file while the transient analysis is in progress, only the name of the transistor element in the forward bias state, the forward bias voltage value, and the time when the forward bias state occurs can be performed within the transient analysis time. it can. As a result, in the conventional method and the conventional simulation system, all the simulation information of the semiconductor circuit is once output, and after the transient analysis is completed, the voltage value between the transistor terminals is calculated by the post-processing step and set in advance. Compared with the method of determining the forward bias state after comparing with the threshold voltage, the circuit simulation program and the simulation system using the method of the present invention require the minimum work time and data size.

【0009】本発明は、回路図データ、入力信号デー
タ、DC解析部、過渡解析部、閾値電圧データ、電圧値
検証部及び検証結果出力部を備え、多電源を有する半導
体回路への入力に対する該半導体回路動作の過渡解析を
行うシミュレーションシステムであって、シミュレーシ
ョン時刻での前記半導体回路を構成するトランジスタ素
子内のPN接合に印加される電圧が順バイアスであり、
かつ、該順バイアス電圧値が閾値電圧値以上となるトラ
ンジスタ素子の属性情報とその順バイアス電圧値を抽出
する手段と、抽出した順バイアス電圧値が極値に達した
かを判定する手段と、極値に達したと判定した順バイア
ス電圧値とそのシミュレーション時刻及び抽出したトラ
ンジスタ素子の属性情報をシミュレーション結果として
出力する手段とを有し、そして、前記各手段がそれぞれ
半導体回路を構成するトランジスタ素子内のPN接合に
印加される順バイアス電圧値の演算処理を含む過渡解析
の実行中になされる手段であるシミュレーションシステ
ムである。
The present invention includes circuit diagram data, input signal data, a DC analysis unit, a transient analysis unit, threshold voltage data, a voltage value verification unit and a verification result output unit, and is applied to an input to a semiconductor circuit having multiple power supplies. A simulation system for performing transient analysis of semiconductor circuit operation, wherein a voltage applied to a PN junction in a transistor element forming the semiconductor circuit at a simulation time is a forward bias,
Further, means for extracting the attribute information of the transistor element and the forward bias voltage value of which the forward bias voltage value is equal to or higher than the threshold voltage value, and means for determining whether the extracted forward bias voltage value has reached the extreme value, A forward bias voltage value determined to have reached an extreme value, a simulation time thereof, and a means for outputting the extracted attribute information of the transistor element as a simulation result, and each of the means forms a semiconductor circuit. 3 is a simulation system that is a means that is performed during execution of a transient analysis including a calculation process of a forward bias voltage value applied to a PN junction in the inside.

【0010】また、本発明は、前記順バイアス電圧値が
極値に達したかを判定する手段が、シミュレーション時
刻を進める毎にシミュレーション時刻での順バイアス電
圧値と抽出した順バイアス電圧値とを比較し、両順バイ
アス電圧の電圧差が概同一であり、かつ、概同一の電圧
差を発生したトランジスタ素子が抽出したトランジスタ
素子と一致するかにより極値に達したかを判定する手段
であるシミュレーションシステムである。
Further, according to the present invention, the means for determining whether the forward bias voltage value has reached the extremal value determines the forward bias voltage value at the simulation time and the extracted forward bias voltage value each time the simulation time advances. It is a means for determining whether the extreme value has been reached by comparing and comparing the voltage difference between the two forward bias voltages and the transistor element that has generated substantially the same voltage difference with the extracted transistor element. It is a simulation system.

【0011】そして、本発明は、前記シミュレーション
結果として出力するトランジスタ素子の属性情報は、ト
ランジスタ素子の固有名及びトランジスタ素子の極性情
報を含むシミュレーションシステムである。
The present invention is the simulation system in which the attribute information of the transistor element output as the simulation result includes the unique name of the transistor element and the polarity information of the transistor element.

【0012】更に、本発明は、前記多電源を有する半導
体回路が半導体記憶装置であるシミュレーションシステ
ムである。
Furthermore, the present invention is a simulation system in which the semiconductor circuit having multiple power supplies is a semiconductor memory device.

【0013】また、本発明は、多電源を有する半導体回
路への入力に対する該半導体回路動作の過渡解析を行う
シミュレーション方法において、シミュレーション時刻
での半導体回路を構成するトランジスタ素子内のPN接
合に印加される電圧が順バイアスであり、かつ、該順バ
イアス電圧が所定の電圧値以上となるトランジスタ素子
の属性情報とその順バイアス電圧値を抽出するステップ
と、シミュレーション時刻を進める毎にシミュレーショ
ン時刻での順バイアス電圧値と抽出した順バイアス電圧
値とを比較するステップと、比較した両順バイアス電圧
の電圧差が概同一であり、かつ、概同一の電圧差を発生
したトランジスタ素子が抽出したトランジスタ素子と一
致するかを判定するステップと、一致すると判定したと
きの順バイアス電圧値とシミュレーション時刻及び抽出
したトランジスタ素子の属性情報をシミュレーション結
果として出力するステップとを有し、そして、前記各ス
テップがそれぞれ半導体回路を構成するトランジスタ素
子内のPN接合に印加される順バイアス電圧値の演算処
理を含む過渡解析を実行中になされるステップであるシ
ミュレーション方法である。
Further, according to the present invention, in a simulation method for performing transient analysis of the operation of a semiconductor circuit having inputs to a semiconductor circuit having multiple power sources, a PN junction in a transistor element forming the semiconductor circuit at a simulation time is applied. Voltage is a forward bias, and the step of extracting the attribute information of the transistor element and the forward bias voltage value of which the forward bias voltage is equal to or higher than a predetermined voltage value, and the order at the simulation time every time the simulation time advances. A step of comparing the bias voltage value with the extracted forward bias voltage value; and a transistor element extracted by a transistor element that has a voltage difference between the compared forward bias voltages that is approximately the same and that has generated a substantially identical voltage difference. The step of judging whether they match and the forward bias voltage when it judges that they match. A value, a simulation time, and a step of outputting the extracted attribute information of the transistor element as a simulation result, and each of the steps includes a forward bias voltage value applied to a PN junction in the transistor element forming the semiconductor circuit. The simulation method is a step that is performed during the execution of the transient analysis including the calculation process.

【0014】そして、本発明は、多電源を有する半導体
回路への入力に対する前記半導体回路動作の過渡解析を
行うシミュレーションシステムに使用されるコンピュー
タ・プログラムであって、シミュレーション時刻での半
導体回路を構成するトランジスタ素子内のPN接合に印
加される電圧が順バイアスであり、かつ、該順バイアス
電圧が所定の電圧値以上となるトランジスタ素子の属性
情報とその順バイアス電圧値を抽出する機能と、シミュ
レーション時刻を進める毎にシミュレーション時刻での
順バイアス電圧値と抽出した順バイアス電圧値とを比較
する機能と、該両順バイアス電圧の電圧差が概同一であ
り、かつ、概同一の電圧差を発生したトランジスタ素子
が抽出したトランジスタ素子と一致するかを判定する機
能と、一致すると判定したときの順バイアス電圧値とシ
ミュレーション時刻及び抽出したトランジスタ素子の属
性情報をシミュレーション結果として出力する機能と
を、ただし、前記各機能がそれぞれ半導体回路を構成す
るトランジスタ素子内のPN接合に印加される順バイア
ス電圧値の演算処理を含む過渡解析を実行中になされる
これらの機能を、コンピュータに実現させるプログラム
からなるコンピュータ読込可能なコンピュータ・ソフト
ウエアである。
The present invention is a computer program used in a simulation system for performing transient analysis of the operation of the semiconductor circuit with respect to inputs to the semiconductor circuit having multiple power supplies, which constitutes the semiconductor circuit at a simulation time. The voltage applied to the PN junction in the transistor element is a forward bias, and the attribute information of the transistor element in which the forward bias voltage is a predetermined voltage value or more and the function of extracting the forward bias voltage value, and the simulation time The function of comparing the forward bias voltage value at the simulation time with the extracted forward bias voltage value each time the process is advanced, and the voltage difference between the two forward bias voltages is almost the same, and the almost same voltage difference is generated. If it matches with the function that determines whether the transistor element matches the extracted transistor element The forward bias voltage value at the time of setting, the simulation time, and the function of outputting the extracted attribute information of the transistor element as a simulation result, provided that each of the functions is applied to the PN junction in the transistor element forming the semiconductor circuit. It is computer-readable computer software including a program that causes a computer to realize these functions performed while executing a transient analysis including a calculation process of a forward bias voltage value.

【0015】以上のように本発明に従えば、回路の時間
的な過渡応答を計算する中で検出に必要な解析を別途実
施する必要や、全ての回路シミュレーション結果が判明
した後で検出を行うという作業の必要がなく、順バイア
ス状態による不具合が発生している箇所を特定する事が
可能になる。
As described above, according to the present invention, it is necessary to separately perform an analysis required for detection in calculating the temporal transient response of the circuit, or to perform the detection after all the circuit simulation results are known. It is possible to identify the location where the problem due to the forward bias state has occurred without the need for such work.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明のシミュレーションシステム及びシミュレ
ーション方法を具体化した実施例について、図1〜図8
を用いて説明する。図1は、実施例のシミュレーション
システムを説明するブロック図である。図2は、実施例
のシミュレーションシステムによる過渡解析における処
理フローの説明図である。図3は、実施例のシミュレー
ションシステムによる順バイアス状態の説明図である。
図4は、実施例のシミュレーションシステムによるトラ
ンジスタの順バイアス状態を検出する方法を説明する図
である。図5は、実施例のシミュレーションシステムに
よる順バイアス箇所を検出する回路の一例の説明図であ
る。図6は、実施例のシミュレーションシステムによる
回路の過渡解析結果の説明図である。図7は、実施例の
シミュレーションシステムによるトランジスタの端子間
電圧と検出例の説明図である。図8は、実施例のシミュ
レーションシステムによる順バイアス箇所の検出結果例
の説明図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. 1 to 8 for an embodiment embodying the simulation system and the simulation method of the present invention.
Will be explained. FIG. 1 is a block diagram illustrating a simulation system according to an embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram of a processing flow in transient analysis by the simulation system of the embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram of a forward bias state by the simulation system of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of detecting a forward bias state of a transistor by the simulation system of the embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of a circuit that detects a forward bias portion by the simulation system of the embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram of the transient analysis result of the circuit by the simulation system of the embodiment. FIG. 7 is an explanatory diagram of a voltage between terminals of a transistor and a detection example by the simulation system of the embodiment. FIG. 8 is an explanatory diagram of an example of the detection result of the forward biased portion by the simulation system of the embodiment.

【0017】実施例を説明する。本実施例のシミュレー
ションシステムは、例えばコンピュータからなり、図1
に示すように、回路図データ11、入出力信号データ1
2、DC解析部13、過渡解析部14、閾値電圧データ
15、電圧値検証部16及び検証結果出力部17を有し
ており、検出結果データ18を作成する。そして、本実
施例の回路シミュレーションシステムは、シミュレーシ
ョン時刻での半導体回路を構成するトランジスタ素子内
のPN接合に印加される電圧が順バイアスであり、か
つ、順バイアス電圧が閾値電圧値以上となるトランジス
タ素子の属性情報とその順バイアス電圧値を抽出する手
段と、抽出した順バイアス電圧値が極値に達したかを判
定する手段と、極値に達したと判定した順バイアス電圧
値とそのシミュレーション時刻及び抽出したトランジス
タ素子の属性情報をシミュレーション結果として出力す
る手段とを有し、そして、各手段がそれぞれ半導体回路
を構成するトランジスタ素子内のPN接合に印加される
順バイアス電圧値の演算処理を含む過渡解析の実行中に
なされる手段である。
An example will be described. The simulation system of the present embodiment is composed of, for example, a computer and is shown in FIG.
As shown in, the circuit diagram data 11 and the input / output signal data 1
2. It has a DC analysis unit 13, a transient analysis unit 14, a threshold voltage data 15, a voltage value verification unit 16 and a verification result output unit 17, and creates detection result data 18. Then, the circuit simulation system of the present embodiment is a transistor in which the voltage applied to the PN junction in the transistor element forming the semiconductor circuit at the simulation time is forward bias and the forward bias voltage is equal to or higher than the threshold voltage value. A means for extracting the attribute information of the element and its forward bias voltage value, a means for determining whether the extracted forward bias voltage value has reached an extreme value, a forward bias voltage value determined to have reached an extreme value, and its simulation And means for outputting the time and the extracted attribute information of the transistor element as a simulation result, and each means calculates the forward bias voltage value applied to the PN junction in the transistor element forming the semiconductor circuit. It is a means to be performed during the execution of the transient analysis including.

【0018】そして、順バイアス電圧値が極値に達した
かを判定する手段は、シミュレーション時刻を進める毎
にシミュレーション時刻での順バイアス電圧値と抽出し
た順バイアス電圧値とを比較し、両順バイアス電圧の電
圧差が概同一であり、かつ、概同一の電圧差を発生した
トランジスタ素子が抽出したトランジスタ素子と一致す
るかにより極値に達したかを判定する手段である。
The means for determining whether the forward bias voltage value has reached the extreme value compares the forward bias voltage value at the simulation time with the extracted forward bias voltage value each time the simulation time advances, and the forward bias voltage value and the forward bias voltage value are extracted. The bias voltage difference is substantially the same, and it is a means for determining whether the extreme value has been reached or not depending on whether the transistor element that has generated the substantially same voltage difference matches the extracted transistor element.

【0019】本実施例のシミュレーションシステムにお
いて、半導体記憶装置の回路を構成する素子名、素子特
性、素子間の接続情報等からなる回路図データ11を用
いて直流動作点解析をDC解析部13にて行い、その結
果を初期電圧値として用いて回路の時間的な過渡応答を
過渡解析部14にて計算する。過渡解析部14は入力信
号データ12に対する回路図データ11の各解析時刻で
の電圧値が計算され保持されていく。計算される電圧値
の中で各解析時刻での電圧値として回路図データ11を
構成するトランジスタ素子のソースとバックゲート間の
電圧値、ドレインとバックゲートの電圧値はトランジス
タ素子のソース、ドレイン、バックゲートの端子の電圧
値から計算することができる。計算された値はNMOS
トランジスタ素子の場合バックゲートに対してソースや
ドレインに負の電圧値が印加された場合にはバックゲー
トとソースやドレイン間のダイオードに順バイアス状態
が発生したと考えられる。また、PMOSトランジスタ
の場合バックゲートに対してソースやドレインに正の電
圧値が印加された場合にはバックゲートとソースやドレ
イン間のダイオードに順バイアス状態が発生したと考え
られる。上記過渡解析部14で上記順バイアス条件を満
足する状態になり、与えられる閾値電圧データ15と比
較して、上記過渡解析部14での解析結果に基づいて計
算されたバックゲートとソースやドレイン間の順バイア
ス電圧値の絶対値が閾値電圧データの絶対値よりも大き
ければ、トランジスタ素子を区別するためにつけられた
素子名、順バイアス電圧値、発生時刻を検出結果データ
18として出力する。
In the simulation system of this embodiment, a DC operating point analysis is performed by the DC analysis unit 13 using the circuit diagram data 11 including the element name, element characteristics, connection information between elements, etc., which form the circuit of the semiconductor memory device. Then, the transient analysis unit 14 calculates the temporal transient response of the circuit using the result as the initial voltage value. The transient analysis unit 14 calculates and holds the voltage value of the circuit diagram data 11 with respect to the input signal data 12 at each analysis time. Among the calculated voltage values, the voltage value between the source and the back gate of the transistor element forming the circuit diagram data 11 as the voltage value at each analysis time, and the voltage value of the drain and the back gate are the source and drain of the transistor element, It can be calculated from the voltage value at the terminal of the back gate. Calculated value is NMOS
In the case of a transistor element, when a negative voltage value is applied to the source or drain with respect to the back gate, it is considered that a forward bias state has occurred in the diode between the back gate and the source or drain. Further, in the case of a PMOS transistor, when a positive voltage value is applied to the source or drain with respect to the back gate, it is considered that a forward bias state has occurred in the diode between the back gate and the source or drain. The transient analysis unit 14 enters a state in which the forward bias condition is satisfied, and compared with the given threshold voltage data 15, the back gate and the source or drain calculated based on the analysis result of the transient analysis unit 14 are connected. If the absolute value of the forward bias voltage value of is larger than the absolute value of the threshold voltage data, the element name, the forward bias voltage value, and the generation time, which are given to distinguish the transistor elements, are output as the detection result data 18.

【0020】本実施例における上記の処理過程はすべて
過渡解析中に実施されるため、従来技術のように一旦回
路シミュレーションした結果を再度解析して検出する場
合と比較して短時間で処理が実行される。また、解析す
べき回路規模が増大しても、本発明の回路シミュレーシ
ョンシステムから出力される検出結果データは回路全て
の過渡解析結果を含まず、検証結果出力部17では電圧
値検証部16の条件を満足するデータのみが出力される
ので、検証作業を行う計算機の許容するデータ大きさの
上限を超えることはない。
Since the above-described processing steps in this embodiment are all performed during the transient analysis, the processing is executed in a shorter time than in the case where the result of circuit simulation is once again analyzed and detected as in the prior art. To be done. Further, even if the scale of the circuit to be analyzed increases, the detection result data output from the circuit simulation system of the present invention does not include the transient analysis results of all the circuits, and the verification result output unit 17 uses the conditions of the voltage value verification unit 16 for verification. Since only the data satisfying the above is output, the upper limit of the data size allowed by the computer performing the verification work will not be exceeded.

【0021】本実施例における上記過程についての詳細
なアルゴリズムを以下に示す。回路シミュレーションに
て過渡解析を行う場合、新たな時刻での回路の各端子の
電位や回路網を流れる電流を計算するためには回路網に
ついてのキルヒホッフの法則や素子の特性に加えて、キ
ャパシタ成分やインダクタ成分の特性に関係する時間に
ついての微分関係を考慮した時間に関する常微分方程式
を解く必要がある。回路シミュレーションでは一般的に
この常微分方程式を解く場合、新たな時刻での解を求め
るためにその時刻までの解を利用して数値積分公式によ
り解くことになる。つまり、過渡解析では時刻Tでの解
を求めるために時刻Tまでに計算した解を利用する。こ
のために回路シミュレーションではこの時刻Tまでに計
算した解が一時的に回路シミュレータでは保持されてい
る。本実施例ではその一時的に保持されている時刻Tま
での解に着目して、その解と予め与えられた閾値とを比
較することで、まずPN接合が順バイアス状態になって
いるかを判断し、順バイアス条件に該当する素子にフラ
グをたてる。数値積分公式により計算された現在時刻で
の解を求める。新時刻での解について予め順バイアス条
件に該当する素子のフラグがたっている場合にのみ、数
値積分時に計算に使用している既時刻の解と新時刻の解
の差分を参照し、その差分がゼロになる点、すなわち順
バイアス状態として電圧値が極大になる点の時刻および
電圧値を順バイアス箇所データとして出力する。上記の
フローの一例を図2に示す。図2の太枠で囲まれた部分
(ステップ番号S102、S103、S112、S11
3及び20)が本実施例による順バイアス状態検出のた
めに追加した部分である。追加部分以外は図10の回路
シミュレーションの過渡解析処理と基本的には同じであ
る。これは図1の過渡解析部14と電圧値検証部16の
間の処理を詳細に説明したものである。具体的には、図
2のステップS102にて、一時保持されていた既に解
析が終了した時刻での解とシミュレーション前に予め設
定しておいた閾値とを比較して順バイアス条件を満たす
場合にはその該当する素子にフラグを付けておく。過渡
解析で或る時刻での解析が終了する時、このフラグの有
無を判断材料として、フラグが付加されていれば、図2
のステップS113でフラグの付加されている素子の情
報を順バイアス箇所データ20として出力する。このよ
うにして本実施例では一連の過渡解析の計算の中で使用
される値を使い、回路シミュレーションを行う全回路の
PN接合について閾値を越えて順バイアス状態になる状
態のみを検出することができる。また、この過程では従
来技術のように全回路の端子の電圧情報をシミュレーシ
ョン結果データとして出力する必要はないため、シミュ
レーションを行う回路規模やシミュレーション結果デー
タの大きさにも依存せずに必要な情報を得ることができ
る。また、図10の太枠(ステップ番号S301〜S3
05及び93)に示す従来技術のようにシミュレーショ
ン結果データについて後処理工程を追加する必要なく、
その部分の処理が短縮できる。
A detailed algorithm for the above process in this embodiment is shown below. When performing transient analysis by circuit simulation, in order to calculate the potential of each terminal of the circuit at a new time and the current flowing through the network, in addition to Kirchhoff's law about the network and the characteristics of the element, the capacitor component It is necessary to solve the ordinary differential equation with respect to time in consideration of the differential relation with respect to time related to the characteristics of the inductor component. In circuit simulation, when solving this ordinary differential equation, in order to find a solution at a new time, the solution up to that time is used to solve by a numerical integration formula. That is, in the transient analysis, the solution calculated by the time T is used to obtain the solution at the time T. Therefore, in the circuit simulation, the solution calculated by the time T is temporarily held in the circuit simulator. In this embodiment, attention is paid to the temporarily held solution until time T, and the solution is compared with a threshold value given in advance to determine whether the PN junction is in the forward bias state. Then, a flag is set to the element corresponding to the forward bias condition. Find the solution at the current time calculated by the numerical integration formula. For the solution at the new time, refer to the difference between the solution at the existing time and the solution at the new time used in the calculation during numerical integration only when the flag of the element that corresponds to the forward bias condition is set in advance. The time at which the voltage value becomes zero, that is, the point at which the voltage value reaches a maximum in the forward bias state, and the voltage value are output as the forward bias point data. An example of the above flow is shown in FIG. The part surrounded by the thick frame in FIG. 2 (step numbers S102, S103, S112, S11
3 and 20) is a part added for detecting the forward bias state according to the present embodiment. Except for the additional portion, it is basically the same as the transient analysis processing of the circuit simulation of FIG. This is a detailed description of the processing between the transient analysis unit 14 and the voltage value verification unit 16 in FIG. Specifically, in step S102 of FIG. 2, if the forward bias condition is satisfied by comparing the temporarily held solution at the time when the analysis has already ended with the threshold value set in advance before the simulation. Flags the corresponding element. When the analysis is completed at a certain time in the transient analysis, the presence or absence of this flag is used as a judgment material, and if the flag is added,
In step S113, the information of the element to which the flag is added is output as the forward bias location data 20. In this way, in this embodiment, the values used in the series of transient analysis calculations can be used to detect only the state in which the PN junctions of all circuits for which circuit simulation is performed exceed the threshold value and are in the forward bias state. it can. Moreover, in this process, it is not necessary to output the voltage information of the terminals of all the circuits as the simulation result data as in the conventional technique. Can be obtained. In addition, the thick frame of FIG. 10 (step numbers S301 to S3
05 and 93), there is no need to add a post-processing step to the simulation result data as in the prior art.
The processing of that part can be shortened.

【0022】上記のアルゴリズムを用いた本実施例のシ
ミュレーションシステムを用いて回路シミュレーション
の過渡解析を実施し、順バイアス状態を検出した検証例
を図3に示す。半導体記憶装置内で負電圧を取り扱う回
路がある場合、図3に示すように基板上に2重の拡散に
より形成されたウエル領域を作成して、そのウエル内に
トランジスタ素子を作る。一般的には外側のウエル領域
N−wellには正の電位が与えられる。この電位は図
3の端子A21から与えられ基板との間に逆バイアス状
態を作る。その内側のウエル領域P−wellには負の
電位が与えられる。この電位は図3の端子E25から与
えられ、外側のウエル領域N−wellとの間に逆バイ
アス状態をつくる。通常端子E25にはトランジスタ素
子の他端子である図3の端子B22、端子C23、端子
D24よりも負の電位が与えられる。
FIG. 3 shows a verification example in which the transient analysis of the circuit simulation is carried out by using the simulation system of this embodiment using the above algorithm, and the forward bias state is detected. When there is a circuit for handling a negative voltage in the semiconductor memory device, a well region formed by double diffusion is formed on the substrate as shown in FIG. 3, and a transistor element is formed in the well. Generally, a positive potential is applied to the outer well region N-well. This potential is applied from the terminal A21 in FIG. 3 and creates a reverse bias state with the substrate. A negative potential is applied to the well region P-well inside thereof. This potential is applied from the terminal E25 in FIG. 3 and creates a reverse bias state with the outer well region N-well. The normal terminal E25 is applied with a negative potential more than the terminals B22, C23 and D24 of FIG. 3, which are the other terminals of the transistor element.

【0023】しかし、外部回路からのノイズや回路の動
作条件により図3の端子E25の電位が図3の端子B2
2や端子D24よりも電位が高くなることがある。この
ような状態の時、このトランジスタ素子は順バイアス状
態になり、端子D24または端子B22から端子E25
へ向かい順方向電流が流れ、トランジスタ素子としての
正常動作を行わなくなる。上記の状況を検出するために
半導体記憶措置の回路に対して回路シミュレーションに
て過渡解析を実施する。過渡解析の各時刻にて計算され
たトランジスタ素子の各端子の電位を比較する。図4は
トランジスタ素子の端子間の電位差の時間変化の一例を
表したグラフである。このグラフは図3の端子E25と
端子D24の間の電位差の時間変化をあらわしたグラフ
である。回路シミュレーションの過渡解析では、回路シ
ミュレーション開始前にあらかじめ設定しておいた図4
の電位差VTH35を超える電位差が端子Eと端子Dの
間に生じた場合、その電位差の時間変化を調べて電位差
が最大になる時点での電圧値と時刻を記録する。図4に
示すグラフの場合にはP1点31での電位差であるV
(P1)とその電位差が発生した時刻であるT1がシミュ
レーション結果として記録される。また、検出されたP
1点での電圧V(P1)31とシミュレーション開始前に
あらかじめ設定しておいた図4の電位差VNOISE3
3から計算される値(V(P1)+VNOISE)と値
(V(P1)−VNOISE)内の電圧で発生する順バイ
アス電圧の極大点である図4のP2点32はノイズ信号
だと認識され、シミュレーション結果には残らない。図
5は順バイアス箇所を検出する回路の一例である。半導
体記憶装置では図5に示すように負電圧を信号として取
り扱う回路があり、本回路例は或る負電圧を印加してい
たA点に対してある時刻に0Vへスイッチする回路例で
あり、回路シミュレーションを行うために外部回路を定
電圧電源V1〜V3に置き換えたもので、主回路は2つ
のトランジスタM1、M2から構成されている。図5に
て「−5V→0V」、「0V→−5V」、「−5V→−1V
→0V」と記述されているのは夫々、或る時刻で定電圧
電源V1とV2が−5V、定電圧電源V3が0Vである
とき、主回路のA点の電圧は−5Vである事を示す。そ
の後、定電圧電源V1とV2が0V、定電圧電源V3が
−5Vに変化したとき、主回路のA点の電圧は−1Vか
ら0Vへ徐々に変化していく事を示す。図3及び図4で
示した手法と図2に示すアルゴリズムを用いて回路に含
まれるトランジスタに対して順バイアス条件の検出を行
う。
However, the potential of the terminal E25 shown in FIG. 3 is changed to the terminal B2 shown in FIG. 3 due to noise from an external circuit and operating conditions of the circuit.
2 and the terminal D24 may have a higher potential. In such a state, the transistor element is in the forward bias state, and the terminal D24 or the terminal B22 to the terminal E25 is connected.
A forward current flows toward and does not operate normally as a transistor element. In order to detect the above situation, a transient analysis is performed on the circuit of the semiconductor memory device by circuit simulation. The potential of each terminal of the transistor element calculated at each time of the transient analysis is compared. FIG. 4 is a graph showing an example of the time change of the potential difference between the terminals of the transistor element. This graph is a graph showing the time change of the potential difference between the terminals E25 and D24 of FIG. In the transient analysis of the circuit simulation, FIG.
When a potential difference exceeding the potential difference VTH35 of 1 occurs between the terminal E and the terminal D, the time change of the potential difference is examined and the voltage value and time at the time when the potential difference becomes maximum are recorded. In the case of the graph shown in FIG. 4, V which is the potential difference at P1 point 31
(P1) and T1, which is the time when the potential difference occurs, are recorded as a simulation result. Also, the detected P
The voltage V (P1) 31 at one point and the potential difference VNOISE3 of FIG.
The point P2 32 in FIG. 4, which is the maximum point of the forward bias voltage generated by the voltage within the value (V (P1) + VNOISE) and the value (V (P1) -VNOISE) calculated from 3, is recognized as a noise signal. , Simulation results do not remain. FIG. 5 shows an example of a circuit that detects a forward bias portion. In a semiconductor memory device, there is a circuit that handles a negative voltage as a signal as shown in FIG. 5, and this circuit example is a circuit example that switches to 0 V at a certain time with respect to point A to which a certain negative voltage is applied. The external circuit is replaced with constant voltage power supplies V1 to V3 to perform a circuit simulation, and the main circuit is composed of two transistors M1 and M2. In FIG. 5, "-5V → 0V", "0V → -5V", "-5V → -1V"
→ 0V "means that when the constant voltage power supplies V1 and V2 are -5V and the constant voltage power supply V3 is 0V at a certain time, the voltage at the point A of the main circuit is -5V. Show. After that, when the constant voltage power supplies V1 and V2 change to 0V and the constant voltage power supply V3 changes to -5V, the voltage at the point A of the main circuit gradually changes from -1V to 0V. The forward bias condition is detected for the transistors included in the circuit by using the method shown in FIGS. 3 and 4 and the algorithm shown in FIG.

【0024】図6は図5の回路に対して過渡解析を行い
図5に示す各端子の電位を計算した結果の一例であり、
A点の電位41、B点及びC点の電位42、D点の電位
43を示している。
FIG. 6 is an example of the result of calculating the potential of each terminal shown in FIG. 5 by performing transient analysis on the circuit of FIG.
The potential 41 at point A, the potential 42 at point B and point C, and the potential 43 at point D are shown.

【0025】本実施例のシステムでトランジスタのバッ
クゲートとソース及びドレインの間の電位差と予めあた
えられていた閾値電圧を用いて順バイアス状態を計算す
る様子を図7に示す。図7ではトランジスタM1とM2
について過渡解析中に図2のステップS101で示され
るように夫々バックゲートとソース、ドレイン間の電位
差が与えられる。この値が予め設定しておいた閾値であ
る−2Vを超えた点で図2のステップS102、S10
3での処理がされてトランジスタM1、M2にフラグが
付加される。
FIG. 7 shows how the forward bias state is calculated using the potential difference between the back gate and the source and drain of the transistor and the threshold voltage given in advance in the system of this embodiment. In FIG. 7, transistors M1 and M2
Regarding the above, during the transient analysis, the potential difference between the back gate, the source, and the drain is given as shown in step S101 of FIG. At the point where this value exceeds the preset threshold value -2V, steps S102 and S10 in FIG.
Then, the flag is added to the transistors M1 and M2.

【0026】その後過渡解析が進み、順バイアス状態で
の電位差が過渡解析の差分計算にて極大値であると判断
された時、図2のステップS113を用いて、その時刻
と電圧値、順バイアス状態になった素子に関する情報を
ファイルに記録する。図7の例の場合、本システムに予
め2Vの値を設定しておき、それを超える電位差がトラ
ンジスタM1やM2に発生した場合、その極大値が保持
されるので図7から24ナノ秒の時刻で−4.8Vが記
録される。
After that, the transient analysis proceeds, and when it is determined that the potential difference in the forward bias state is the maximum value in the difference calculation of the transient analysis, the time, the voltage value, and the forward bias are calculated by using step S113 in FIG. Record information about the device in a state in a file. In the case of the example in FIG. 7, a value of 2 V is set in advance in the present system, and when a potential difference exceeding that value occurs in the transistors M1 and M2, the maximum value is held, so that the time of 24 nanoseconds from FIG. Then -4.8V is recorded.

【0027】図8は本システムが出力する順バイアス箇
所の検出結果例51〜55である。図8の出力結果例の
中ではトランジスタM1とM2で夫々一回順バイアス状
態が検出されていることを示す。出力結果51には順バ
イアス状態になったトランジスタ素子名を示す。出力結
果52には各トランジスタの極性がN型であるのかP型
であるのかを示す。出力結果53には各トランジスタの
ソース端子側で順バイアス状態になっているのか、ドレ
イン端子側で順バイアス状態になっているのかを示す。
出力結果54では順バイアス状態の極大時の時刻を示
す。出力結果55には順バイアス状態の極大時の順バイ
アス電圧を示す。
FIG. 8 shows detection result examples 51 to 55 of the forward bias portion output by this system. In the output result example of FIG. 8, the forward bias state is detected once in each of the transistors M1 and M2. The output result 51 shows the transistor element name in the forward bias state. The output result 52 shows whether the polarity of each transistor is N-type or P-type. The output result 53 shows whether the source terminal side of each transistor is in the forward bias state or the drain terminal side is in the forward bias state.
The output result 54 shows the time at the maximum of the forward bias state. The output result 55 shows the forward bias voltage at the maximum in the forward bias state.

【0028】本実施例のシミュレーションシステムによ
り、半導体記憶装置内の全トランジスタ素子を対象にし
て発生する可能性のある順バイアス状態を回路シミュレ
ーションの過渡解析内で各トランジスタ素子の端子間電
圧を比較して予め設定しておいた閾値を超えた場合につ
いて検出する事が可能とし、また、従来技術では解析に
要していた手順を回路シミュレーションの過渡解析内に
組み込む事により、解析時間の短縮を図り、かつ解析対
象になる回路規模の増大に伴う電圧データの増大を伴う
ことなく処理することができる。
With the simulation system of this embodiment, the forward bias state that may occur for all the transistor elements in the semiconductor memory device is compared with the terminal voltage of each transistor element in the transient analysis of the circuit simulation. It is possible to detect when the threshold value that has been set in advance is exceeded, and the analysis time can be shortened by incorporating the procedure required for analysis in the conventional technology into the transient analysis of circuit simulation. Moreover, the processing can be performed without increasing the voltage data due to the increase in the circuit scale to be analyzed.

【0029】なお、上記実施例ではシミュレーションシ
ステムを説明したが、シミュレーション時刻での半導体
回路を構成するトランジスタ素子内のPN接合に印加さ
れる電圧が順バイアスであり、かつ、該順バイアス電圧
が所定の電圧値以上となるトランジスタ素子の属性情報
とその順バイアス電圧値を抽出する機能と、シミュレー
ション時刻を進める毎にシミュレーション時刻での順バ
イアス電圧値と抽出した順バイアス電圧値とを比較する
機能と、該両順バイアス電圧の電圧差が概同一であり、
かつ、概同一の電圧差を発生したトランジスタ素子が抽
出したトランジスタ素子と一致するかを判定する機能
と、一致すると判定したときの順バイアス電圧値とシミ
ュレーション時刻及び抽出したトランジスタ素子の属性
情報をシミュレーション結果として出力する機能とを、
ただし、各機能がそれぞれ半導体回路を構成するトラン
ジスタ素子内のPN接合に印加される順バイアス電圧値
の演算処理を含む過渡解析を実行中になされるこれらの
機能を、コンピュータに実現させるプログラム又はこの
プログラムを格納した記録媒体(例えば、CD−RO
M)を使用することにより、コンピュータを本発明のシ
ミュレーションシステムとすることが可能である。
Although the simulation system has been described in the above embodiment, the voltage applied to the PN junction in the transistor element forming the semiconductor circuit at the time of simulation is forward bias, and the forward bias voltage is predetermined. And a function of extracting the attribute information of the transistor element that is equal to or higher than the voltage value of the forward bias voltage value, and a function of comparing the forward bias voltage value at the simulation time with the extracted forward bias voltage value each time the simulation time advances. , The voltage difference between the two forward bias voltages is approximately the same,
In addition, the function of determining whether the transistor elements that generate approximately the same voltage difference match the extracted transistor elements, and the forward bias voltage value and the simulation time when it is determined that they match, and the attribute information of the extracted transistor elements are simulated. The function to output as a result,
However, a program that causes a computer to realize these functions performed while performing a transient analysis including a calculation process of a forward bias voltage value applied to a PN junction in a transistor element that configures a semiconductor circuit A recording medium storing a program (for example, a CD-RO
By using M), the computer can be used as the simulation system of the present invention.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体記
憶装置内の全トランジスタ素子を対象にして発生する可
能性のある順バイアス状態を回路シミュレーションの過
渡解析内で各トランジスタ素子の端子間電圧を比較して
予め設定しておいた閾値を超えた場合について検出する
事が可能とし、また、従来技術では解析に要していた手
順を回路シミュレーションの過渡解析内に組み込む事に
より、解析時間の短縮を図り、かつ解析対象になる回路
規模の増大に伴う電圧データの増大を伴うことなく処理
が可能なシミュレーションシステム及びシミュレーショ
ン方法を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the forward bias state that may occur for all the transistor elements in the semiconductor memory device is detected between the terminals of each transistor element in the transient analysis of the circuit simulation. It is possible to compare the voltages and detect when the voltage exceeds a preset threshold value.In addition, by incorporating the procedure required for analysis in the conventional technology into the transient analysis of circuit simulation, the analysis time can be reduced. It is possible to obtain a simulation system and a simulation method capable of reducing the number of times, and capable of processing without increasing the voltage data accompanying the increase in the circuit scale to be analyzed.

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

【図1】 実施例のシミュレーションシステムを説明す
るブロック図。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a simulation system according to an embodiment.

【図2】 実施例のシミュレーションシステムによる過
渡解析における処理フローの説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a processing flow in transient analysis by the simulation system of the embodiment.

【図3】 実施例のシミュレーションシステムによる順
バイアス状態の説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a forward bias state by the simulation system of the embodiment.

【図4】 実施例のシミュレーションシステムによるト
ランジスタの順バイアス状態を検出する方法を説明する
図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of detecting a forward bias state of a transistor by a simulation system according to an embodiment.

【図5】 実施例のシミュレーションシステムによる順
バイアス箇所を検出する回路の一例の説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of a circuit that detects a forward bias point by the simulation system according to the embodiment.

【図6】 実施例のシミュレーションシステムによる回
路の過渡解析結果の説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a transient analysis result of a circuit by the simulation system of the embodiment.

【図7】 実施例のシミュレーションシステムによるト
ランジスタの端子間電圧と検出例の説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a voltage between terminals of a transistor and a detection example by the simulation system of the embodiment.

【図8】 実施例のシミュレーションシステムによる順
バイアス箇所の検出結果例の説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an example of a detection result of a forward bias portion by the simulation system of the embodiment.

【図9】 従来技術のシミュレーションシステムを説明
するブロック図。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a conventional simulation system.

【図10】 従来技術による過渡解析における処理フ
ローの説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a processing flow in transient analysis according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 回路図データ 12 入出力信号データ 13 DC解析部 14 過渡解析部 15 閾値電圧データ 16 電圧値検証部 17 検証結果出力部 18 検出結果データ 19 シミュレーション結果データ 20 順バイアス箇所データ 21 負電圧を取り扱うトランジスタの外側の拡散によ
るウエル領域に電位を与える端子 22 トランジスタのソースに電位を与える端子 23 トランジスタのゲートに電位を与える端子 24 トランジスタのドレインに電位を与える端子 25 負電圧を取り扱うトランジスタの内側の拡散によ
るウエル領域に電位を与える端子 26、29 順バイアス状態として検出される点 27 ノイズとして検出されない点 28 ノイズとして順バイアス状態を検出しない電圧値
範囲 35 順バイアス状態として検出する閾値
11 circuit diagram data 12 input / output signal data 13 DC analysis unit 14 transient analysis unit 15 threshold voltage data 16 voltage value verification unit 17 verification result output unit 18 detection result data 19 simulation result data 20 forward bias point data 21 transistor handling negative voltage By applying the potential to the well region by the diffusion outside the terminal 22 By applying the potential to the source of the transistor 23 By applying the potential to the gate of the transistor 24 By applying the potential to the drain of the transistor 25 By the diffusion inside the transistor that handles negative voltage Terminals 26 and 29 for applying a potential to the well region Point 27 detected as the forward bias state 27 Point not detected as the noise 28 Voltage value range 35 that the forward bias state is not detected as the noise 35 Threshold value detected as the forward bias state

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回路図データ、入力信号データ、DC解
析部、過渡解析部、閾値電圧データ、電圧値検証部及び
検証結果出力部を備え、多電源を有する半導体回路への
入力に対する該半導体回路動作の過渡解析を行うシミュ
レーションシステムであって、 シミュレーション時刻での前記半導体回路を構成するト
ランジスタ素子内のPN接合に印加される電圧が順バイ
アスであり、かつ、該順バイアス電圧値が閾値電圧値以
上となるトランジスタ素子の属性情報とその順バイアス
電圧値を抽出する手段と、抽出した順バイアス電圧値が
極値に達したかを判定する手段と、極値に達したと判定
した順バイアス電圧値とそのシミュレーション時刻及び
抽出したトランジスタ素子の属性情報をシミュレーショ
ン結果として出力する手段とを有し、そして、前記各手
段がそれぞれ半導体回路を構成するトランジスタ素子内
のPN接合に印加される順バイアス電圧値の演算処理を
含む過渡解析の実行中になされる手段であることを特徴
とするシミュレーションシステム。
1. A semiconductor circuit including circuit diagram data, input signal data, a DC analysis unit, a transient analysis unit, a threshold voltage data, a voltage value verification unit and a verification result output unit, and the semiconductor circuit with respect to an input to a semiconductor circuit having multiple power supplies. A simulation system for performing transient analysis of operation, wherein a voltage applied to a PN junction in a transistor element forming the semiconductor circuit at a simulation time is forward bias, and the forward bias voltage value is a threshold voltage value. The above-mentioned attribute information of the transistor element and means for extracting the forward bias voltage value thereof, means for determining whether the extracted forward bias voltage value has reached the extreme value, and forward bias voltage determined to have reached the extreme value And a means for outputting the value, its simulation time, and the extracted attribute information of the transistor element as a simulation result. , Simulation system, wherein each means is a means that is made during the execution of the transient analysis including calculation of the forward bias voltage applied to the PN junction in the transistor element constituting the semiconductor circuit, respectively.
【請求項2】 前記順バイアス電圧値が極値に達したか
を判定する手段が、シミュレーション時刻を進める毎に
シミュレーション時刻での順バイアス電圧値と抽出した
順バイアス電圧値とを比較し、両順バイアス電圧の電圧
差が概同一であり、かつ、概同一の電圧差を発生したト
ランジスタ素子が抽出したトランジスタ素子と一致する
かにより極値に達したかを判定する手段である請求項1
記載のシミュレーションシステム。
2. The means for determining whether the forward bias voltage value has reached an extreme value compares the forward bias voltage value at the simulation time with the extracted forward bias voltage value each time the simulation time advances, and 3. A means for determining whether an extreme value has been reached by determining whether or not the voltage difference of the forward bias voltage is substantially the same and the transistor element that has generated the substantially the same voltage difference matches the extracted transistor element.
The described simulation system.
【請求項3】 前記シミュレーション結果として出力す
るトランジスタ素子の属性情報は、トランジスタ素子の
固有名及びトランジスタ素子の極性情報を含む請求項1
又は2に記載のシミュレーションシステム。
3. The attribute information of the transistor element output as the simulation result includes a proper name of the transistor element and polarity information of the transistor element.
Or the simulation system according to 2.
【請求項4】 前記多電源を有する半導体回路が半導体
記憶装置である請求項1〜3のいずれか1項に記載のシ
ミュレーションシステム。
4. The simulation system according to claim 1, wherein the semiconductor circuit having the multiple power supplies is a semiconductor memory device.
【請求項5】 多電源を有する半導体回路への入力に対
する該半導体回路動作の過渡解析を行うシミュレーショ
ン方法において、 シミュレーション時刻での半導体回路を構成するトラン
ジスタ素子内のPN接合に印加される電圧が順バイアス
であり、かつ、該順バイアス電圧が所定の電圧値以上と
なるトランジスタ素子の属性情報とその順バイアス電圧
値を抽出するステップと、シミュレーション時刻を進め
る毎にシミュレーション時刻での順バイアス電圧値と抽
出した順バイアス電圧値とを比較するステップと、比較
した両順バイアス電圧の電圧差が概同一であり、かつ、
概同一の電圧差を発生したトランジスタ素子が抽出した
トランジスタ素子と一致するかを判定するステップと、
一致すると判定したときの順バイアス電圧値とシミュレ
ーション時刻及び抽出したトランジスタ素子の属性情報
をシミュレーション結果として出力するステップとを有
し、そして、前記各ステップがそれぞれ半導体回路を構
成するトランジスタ素子内のPN接合に印加される順バ
イアス電圧値の演算処理を含む過渡解析を実行中になさ
れるステップであることを特徴とするシミュレーション
方法。
5. In a simulation method for performing transient analysis of the operation of a semiconductor circuit with respect to inputs to a semiconductor circuit having multiple power supplies, a voltage applied to a PN junction in a transistor element forming a semiconductor circuit at a simulation time is a forward voltage. A step of extracting the attribute information of the transistor element that is a bias and the forward bias voltage is equal to or higher than a predetermined voltage value and the forward bias voltage value, and the forward bias voltage value at the simulation time each time the simulation time advances. The step of comparing the extracted forward bias voltage value and the compared forward bias voltage value have substantially the same voltage difference, and
A step of determining whether the transistor element that has generated the substantially same voltage difference matches the extracted transistor element;
A forward bias voltage value when it is determined that they coincide with each other, a simulation time, and a step of outputting the extracted attribute information of the transistor element as a simulation result, and each step includes a PN in the transistor element forming the semiconductor circuit. A simulation method, which is a step performed during a transient analysis including a calculation process of a forward bias voltage value applied to a junction.
【請求項6】 多電源を有する半導体回路への入力に対
する前記半導体回路動作の過渡解析を行うシミュレーシ
ョンシステムに使用されるコンピュータ・プログラムで
あって、 シミュレーション時刻での半導体回路を構成するトラン
ジスタ素子内のPN接合に印加される電圧が順バイアス
であり、かつ、該順バイアス電圧が所定の電圧値以上と
なるトランジスタ素子の属性情報とその順バイアス電圧
値を抽出する機能と、シミュレーション時刻を進める毎
にシミュレーション時刻での順バイアス電圧値と抽出し
た順バイアス電圧値とを比較する機能と、該両順バイア
ス電圧の電圧差が概同一であり、かつ、概同一の電圧差
を発生したトランジスタ素子が抽出したトランジスタ素
子と一致するかを判定する機能と、一致すると判定した
ときの順バイアス電圧値とシミュレーション時刻及び抽
出したトランジスタ素子の属性情報をシミュレーション
結果として出力する機能とを、ただし、前記各機能がそ
れぞれ半導体回路を構成するトランジスタ素子内のPN
接合に印加される順バイアス電圧値の演算処理を含む過
渡解析を実行中になされるこれらの機能を、コンピュー
タに実現させるプログラムからなるコンピュータ読込可
能なコンピュータ・ソフトウエア。
6. A computer program used in a simulation system for performing transient analysis of the operation of the semiconductor circuit with respect to inputs to a semiconductor circuit having multiple power supplies, the method comprising: The voltage applied to the PN junction is forward-biased, and the attribute information of the transistor element in which the forward-biased voltage is equal to or higher than a predetermined voltage value and the function of extracting the forward-biased voltage value, and each time the simulation time advances The function of comparing the forward bias voltage value at the simulation time with the extracted forward bias voltage value, and the transistor element which has the substantially same voltage difference between the two forward bias voltages and has the substantially same voltage difference is extracted. Function to determine whether it matches with the transistor element that has been And a function of outputting the attribute information of the bias voltage and the simulation time and the extracted transistor element as a simulation result, however, PN in transistor elements each function constituting a semiconductor circuit, respectively
Computer-readable computer software consisting of a program that causes a computer to perform these functions performed while performing a transient analysis including a calculation process of a forward bias voltage value applied to a junction.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013114512A (en) * 2011-11-29 2013-06-10 Chuo Univ Circuit simulation method, circuit simulation device and circuit simulation program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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