JP2007286691A

JP2007286691A - 集積回路設計装置

Info

Publication number: JP2007286691A
Application number: JP2006110133A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Kimura; 村智寿木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2007-11-01
Also published as: US20070245274A1

Abstract

【課題】本発明は、集積回路の設計における精度及び効率を向上させることができる集積回路設計装置を提供する。
【解決手段】第１の回路図データのうち所望の配線及び素子に関する物理的な形状の情報を、配線及び素子の物理形状情報として入力するための入力部２０と、入力部において入力された物理形状情報に基づいて、物理形状情報を有する配線シンボル及び素子シンボルを生成することにより、マスクパターンに対応するようにして、配線シンボル及び素子シンボルを有する第２の回路図データを生成する回路図データ生成部３０と、第２の回路図データを用いて回路シミュレーションを実行する回路シミュレーション部４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、集積回路設計装置に関する。

集積回路の設計は、回路図を設計するための回路設計と、回路図に基づいてマスクパターン（レイアウトパターン）を設計するためのレイアウト設計と、レイアウト設計検証とを順次実行することにより行われ、その後、得られたマスクパターンを用いてマスクを製造する。

なお、レイアウト設計検証には、例えば、マスクパターンがデザインルールに合致しているか否かを検証するデザインルールチェック（ＤＲＣ）、回路図とマスクパターンとを比較する回路接続チェック（ＬＶＳ：Layout Versus Schematic）などがある。

ところで、集積回路を製造した後には、集積回路内における、各素子を接続するための配線に、例えば寄生抵抗、寄生容量、寄生インダクタンスなどの寄生素子が形成され、この寄生素子は、集積回路の動作に種々の影響を及ぼし、集積回路の誤動作を引き起こす場合もある。

このため、回路設計の段階で、実際の動作状態を予測する回路シミュレーションを行う際には、寄生素子の影響を考慮した回路シミュレーションを実行する方法が提案されている。かかる方法としては、例えば、入力される回路情報に基づいて、配線に形成される寄生素子のうち寄生抵抗の抵抗値と寄生容量の容量値とを算出し、これらを回路情報に付加した上で回路シミュレーションを実行する方法がある（例えば特許文献１参照）。

以下、この回路シミュレーションに関する文献名を記載する。
特開平１０−３４８９号公報

本発明は、集積回路の設計における精度及び効率を向上させることができる集積回路設計装置を提供する。

本発明の一態様による集積回路設計装置は、
第１の回路図データのうち所望の配線及び素子に関する物理的な形状の情報を、配線及び素子の物理形状情報として入力するための入力部と、
前記入力部において入力された前記物理形状情報に基づいて、前記物理形状情報を有する配線シンボル及び素子シンボルを生成することにより、マスクパターンに対応するようにして、前記配線シンボル及び前記素子シンボルを有する第２の回路図データを生成する回路図データ生成部と、
前記第２の回路図データを用いて回路シミュレーションを実行する回路シミュレーション部と
を備える。

本発明の集積回路設計装置によれば、集積回路の設計における精度及び効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１に、本発明の実施の形態による集積回路設計装置１０の構成を示す。この集積回路設計装置１０は、物理形状情報入力部２０と、回路図データ生成部３０と、回路シミュレーション部４０とを有する。

物理形状情報入力部２０は、オペレータが、回路図データのうち所望の配線（パス）及び素子に関する物理的な形状の情報を入力すると、これを配線及び素子の物理形状情報として回路図データ生成部３０に与える。

回路図データ生成部３０は、与えられた配線及び素子の物理形状情報に基づいて、後に生成されるマスクパターンに近似及び対応するように図形化された、物理形状情報を有する配線シンボル及び素子シンボルを生成する。この場合、回路図データ生成部３０は、生成された配線シンボル及び素子シンボルを配置及び配線することにより、マスクパターンに近似及び対応するように図形化された回路図データを生成し、これを回路シミュレーション部４０に出力する。

回路シミュレーション部４０は、この回路図データを用いて回路シミュレーションを実行することにより、実際の動作状態を予測して、製造される集積回路が所望の性能で動作するか否かについての確認を行う。

ここで、集積回路設計装置１０を用いて、配線シンボルを生成する場合について具体的に説明する。この場合、回路図データ生成部３０は、配線シンボルの種類として、物理形状情報を有する配線シンボルと物理形状情報を有しない配線シンボルとを用意し、オペレータがこれら２種類の配線シンボルうちいずれか一方を選択すると、当該選択された種類の配線シンボルを生成する。

また、回路図データ生成部３０は、配線シンボルの物理形状情報として、例えば配線層、配線幅、配線長、配線モデル、当該配線を伝送する信号の周波数、当該配線の位置などを用意する。これにより、回路図データ生成部３０は、配線シンボルの種類として、物理形状情報を有する配線シンボルが選択され、かつ所望の物理形状情報が入力された場合には、当該物理形状情報を有する配線シンボルを生成する。

例えば、回路図データ生成部３０は、オペレータの入力操作に応じて、図２に示す回路図データ上で、配線シンボルＩ１０Ａ〜Ｉ１０Ｅのうち、配線シンボルＩ１０Ａ〜Ｉ１０Ｃを、物理形状情報を有する配線シンボルとして選択すると共に、配線シンボルＩ１０Ｄ及びＩ１０Ｅを、物理形状情報を有しない配線シンボルとして選択する。

続いて、回路図データ生成部３０は、配線シンボルＩ１０Ａ〜Ｉ１０Ｃの物理形状情報がそれぞれ入力されると、図３に示すように、当該入力された物理形状情報を有する配線シンボルＩ２０Ａ〜Ｉ２０Ｃを生成する。

ところで、配線シンボルの物理形状情報のうち、配線層としては、例えば１層目、２層目、２層目と３層目の積層構造など、配線層の種類が入力される。配線幅としては、後に生成されるマスクパターンの配線の幅が入力される。配線長としては、当該配線の直線部分（セグメント）の長さが入力される。

配線モデルとしては、例えば図４に示すように、寄生容量によって形成される配線モデル（図４（ａ））、寄生抵抗及び寄生容量によって形成される配線モデル（図４（ｂ）及び（ｄ））、寄生抵抗、寄生容量及び寄生インダクタンスによって形成される配線モデル（図４（ｃ）及び（ｅ））の中から選択され、またＬ型形状（図４（ａ）〜（ｃ））及びΠ型形状（図４（ｅ）及び（ｄ））などの形状や、その段数を選択することも可能である。

また、図５に示すように、回路図データ生成部３０は、配線シンボルに分岐が存在する場合には、当該配線シンボルを複数の直線部分Ｉ３０Ａ〜Ｉ３０Ｃに分割し、当該分割された複数の直線部分Ｉ３０Ａ〜Ｉ３０Ｃ毎に物理形状情報を生成する。

従って、例えば図６に示すように、配線シンボルＩ４０のうち、直線部分Ｉ４０Ａ及びＩ４０Ｃが１層目に形成され、かつ直線部分Ｉ４０Ｂが２層目に形成され、配線シンボルＩ５０が１層目に形成されることにより、配線シンボルＩ４０及びＩ５０が交差するようにして形成される場合には、配線シンボルＩ４０を、１層目に形成される直線部分Ｉ４０Ａ及びＩ４０Ｃと、２層目に形成される直線部分Ｉ４０Ｂに分割し、当該分割された各直線部分毎に配線層の種類を入力する。

この場合、回路図データ生成部３０は、例えば配線層の種類など、配線シンボルの物理形状情報が入力されると、後に生成されるマスクパターンに対応するように、回路図データ上における配線シンボルの色及び図柄を選定し、モニタ（図示せず）に表示する。これにより、回路図データ上で概略レイアウト設計（フロアプラン）を行うことが可能となる。

また、図５に示すように、分岐が存在する配線シンボルの配線モデルを、当該配線シンボルの端部Ｔ１０〜Ｔ３０を端子とする多端子網モデルとして処理することも可能である。この多端子網モデルにおける信号の入出力特性は、例えばＳパラメータやＹパラメータなどの回路行列を用いて表現される。なお、回路行列を生成するためには、例えば多端子網モデルに対して電磁界解析を行う処理や、多端子網モデルに信号を入力しその測定結果を収集する処理などを行うことにより、ライブラリ（データベース）を予め生成しておく必要がある。

因みに、寄生素子の素子値、例えば寄生抵抗の抵抗値、寄生容量の容量値、寄生インダクタンスのインダクタンス値は、製造される集積回路の製造プロセスにおける各種条件に応じて予め設定された数値データに基づいて算出される。

かかる数値データとしては、例えば、配線層の抵抗率、絶縁膜の誘電率、単位面積あたりの抵抗値又は容量値などがある。また、インダクタンス値Ｌは、例えば、次式
Ｌ＝２ｌ｛ｌｎ［２ｌ／（ｗ＋ｔ）］＋０．５００４９＋（ｗ＋ｔ）／３ｌ｝
によって算出される。ここで、ｌは配線長、ｗは配線幅、ｔは配線厚である。なお、寄生素子の素子値は、例えば表皮効果によって変化するため、配線を伝送する信号の周波数に応じて補正される。

このように、本実施の形態による集積回路設計装置１０を用いて、配線シンボルを生成すれば、回路図データ上で、寄生素子の影響を考慮した回路シミュレーションを実行することができる。また、回路図データ上における配線シンボルに寄生素子を挿入しないことから、レイアウト設計検証において、回路図データとマスクパターンとを比較する回路接続チェック（ＬＶＳ）を行う際に、挿入された寄生素子を起因とするエラーが検出されることを回避することができる。

続いて、集積回路設計装置１０を用いて、素子シンボルを生成する場合について具体的に説明する。この場合、回路図データ生成部３０は、素子シンボルの物理形状情報として、例えば素子の種類、素子のパラメータ、半導体基板上における素子の位置、半導体基板上に形成される種々の構造（例えばウエル領域、電極、ガードリング（接合保護構造））などを用意する。

これにより、回路図データ生成部３０は、素子に関する所望の物理形状情報が入力されると、当該物理形状情報を有する素子シンボルを生成する。すなわち、回路図データ生成部３０は、物理形状情報のうち、素子の種類として、抵抗、キャパシタ、インダクタ、トランジスタなどが入力され、素子のパラメータとして、抵抗値、容量値、インダクタンス値、トランジスタの寸法などが入力されると、当該入力された物理形状情報に応じた大きさを有する素子シンボルを生成する。

例えば、回路図データ生成部３０は、オペレータの入力操作に応じて、図７に示す回路図データ上で、インダクタＥ１０及びＥ２０、キャパシタＥ３０、トランジスタＥ４０〜Ｅ６０、パッドＥ７０及びＥ８０の各素子に対して、物理形状情報がそれぞれ入力されると、図８に示すように、各素子Ｅ１０〜Ｅ８０に対応するようにして、物理形状情報を有する素子シンボルＳＥ１０〜ＳＥ８０を生成する。

かかる回路図データ（図８）における素子シンボルＳＥ１０〜ＳＥ８０は、後に生成されるマスクパターン（図９）における各素子パターンＭＥ１０〜ＭＥ８０に近似及び対応するように生成される。このように、本実施の形態による集積回路設計装置１０を用いて、素子シンボルを生成すれば、回路図データ上で概略レイアウト設計（フロアプラン）を行うことができる。

ここで、図１０（ａ）に、回路図データ（図８）における物理形状情報を有するインダクタの素子シンボルＳＥ１０を示し、図１０（ｂ）に、マスクパターン（図９）におけるインダクタのインダクタパターンＭＥ１０を示す。

この図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、インダクタの素子シンボルＳＥ１０においては、その端子の位置が、インダクタパターンＭＥ１０の端子の位置に対応するように形成され、また当該端子の配線層が、インダクタパターンＭＥ１０の端子の配線層の色及び図柄に対応するように生成される。

このように本実施の形態によれば、回路図データ上において、寄生素子の影響を考慮した回路シミュレーションと、概略レイアウト設計とを実行することができ、従って集積回路の設計における精度及び効率を向上させることができる。

なお上述の実施の形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、配線シンボルの物理形状情報として、配線の特性インピーダンス（寄生抵抗値）を例えば５０Ωなどに選定して入力することにより、配線の配線幅や、配線とグランド配線との間隔などを決定するようにしても良い。因みに、この場合、図１１に示すように、回路図データ上でグランド配線を生成する際には、当該配線がグランド配線であることを表示する。

また、物理形状情報を有する配線シンボルを生成するための配線としては、集積回路内における配線だけでなく、ボンディングワイヤ、パッケージにおけるリードフレームやピン、プリント基板上に実装される集積回路チップを接続するための配線などであっても良い。

また、製造ばらつきによって、配線に形成される寄生素子の素子値が変動することに対応するように、配線シンボルの物理形状情報に変動パラメータを導入するようにしても良い。この変動パラメータとしては、例えば寄生素子の素子値に一定の割合（例えば±１％）を乗算するものや、一定の値（例えば±５０ｎｍ）を加算するものなどがある。

本発明の実施の形態による集積回路設計装置の構成を示すブロック図である。回路図データの一例を示す説明図である。物理形状情報を有する配線シンボルによって形成された回路図データの一例を示す説明図である。配線モデルの一例を示す説明図である。分岐が存在する配線シンボルの一例を示す説明図である。交差するように形成された配線シンボルの一例を示す説明図である。回路図データの一例を示す説明図である。物理形状情報を有する素子シンボルによって形成された回路図データの一例を示す説明図である。マスクパターンの一例を示す説明図である。インダクタの素子シンボルとマスクパターンの一例を示す説明図である。配線シンボルとしてグランド配線が形成された場合における一例を示す説明図である。

符号の説明

１０集積回路設計装置
２０物理形状情報入力部
３０回路図データ生成部
４０回路シミュレーション部

Claims

第１の回路図データのうち所望の配線及び素子に関する物理的な形状の情報を、配線及び素子の物理形状情報として入力するための入力部と、
前記入力部において入力された前記物理形状情報に基づいて、前記物理形状情報を有する配線シンボル及び素子シンボルを生成することにより、マスクパターンに対応するようにして、前記配線シンボル及び前記素子シンボルを有する第２の回路図データを生成する回路図データ生成部と、
前記第２の回路図データを用いて回路シミュレーションを実行する回路シミュレーション部と
を備えることを特徴とする集積回路設計装置。
前記配線の物理形状情報は、配線層の種類、配線幅、配線長、配線の位置、配線モデルのうちのいずれか一つを少なくとも有することを特徴とする請求項１記載の集積回路設計装置。
前記回路図データ生成部は、前記配線シンボルとして、前記物理形状情報を有する前記配線シンボルと前記物理形状情報を有しない前記配線シンボルとを選択的に生成することを特徴とする請求項１記載の集積回路設計装置。
前記素子の物理形状情報は、素子の種類、素子のパラメータ、素子の位置、素子の構造のうちのいずれか一つを少なくとも有することを特徴とする請求項１記載の集積回路設計装置。
前記回路図データ生成部は、前記物理形状情報に応じた大きさを有する前記素子シンボルを生成することを特徴とする請求項１記載の集積回路設計装置。