JP2009252140A - Cell delay library and method of creating the same, and delay analysis method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance precision of a delay model that a cell delay library provides. <P>SOLUTION: A method of creating a cell delay library for statistical STA is provided. The creation method comprises steps of: (A) providing a delay model (linear function) which gives cell delay values depending on the variation in a model parameter of a transistor which constitutes a cell; (B) performing a circuit simulation using a plurality of simulation points of the model parameter to calculate a plurality of cell delay values that correspond to the plurality of respective simulation points; (C) determining a constant term and a sensitivity coefficient of the delay model by moment-matching the plurality of cell delay values with the delay model; and (D) creating the cell delay library which provides the constant term and the sensitivity coefficient. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路の設計における統計的STAに関する。特に、本発明は、統計的STAで用いられるセル遅延ライブラリ、その作成方法、それを用いた遅延解析方法、及びそれを用いた半導体集積回路の設計・製造方法に関する。   The present invention relates to statistical STAs in the design of semiconductor integrated circuits. In particular, the present invention relates to a cell delay library used in statistical STAs, a method for creating the same, a delay analysis method using the same, and a method for designing and manufacturing a semiconductor integrated circuit using the cell delay library.

近年、LSIの微細化・大規模化に伴い、製造ばらつき(プロセスばらつき)が増大している。素子の製造ばらつきは遅延値のばらつきを招き、それは歩留まり等に大きな影響を与える。従って、設計段階において製造ばらつきをあらかじめ考慮して、遅延値の見積もりや解析を行うことが重要である。そのような遅延解析技術として、一般に静的タイミング解析(STA:Static Timing Analysis)が知られている。その中でも、製造ばらつきを統計的に考慮することにより解析精度を高めたSTAが、「統計的STA(Statistical Static Timing Analysis)」である(特許文献1、特許文献2、特許文献3、非特許文献1参照)。   In recent years, with the miniaturization and large scale of LSI, manufacturing variation (process variation) has increased. Variations in device manufacturing lead to variations in delay values, which greatly affects yield and the like. Therefore, it is important to estimate and analyze the delay value in consideration of manufacturing variations in the design stage. As such a delay analysis technique, static timing analysis (STA) is generally known. Among them, an STA whose analysis accuracy is improved by statistically considering manufacturing variation is “Statistical Static Timing Analysis (STA)” (Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Non-Patent Document). 1).

統計的STAでは、素子の製造ばらつきに応じた遅延値の変動が見積もられる。例えば、ある論理セルの遅延値Dは、当該論理セルを構成するトランジスタのモデルパラメータ(ゲート長、ゲート幅、移動度等)のばらつきに依存して変動する。あるモデルパラメータXのノミナル値(設計値)はXnomであり、ノミナル値Xnomからのばらつきは確率変数Xvarで与えられるとする(X=Xnom+Xvar)。他のモデルパラメータに関しても、ノミナル値や確率変数が定義される。このとき、当該セルの遅延値Dは、近似的に、次の式(1)で表されるような各ばらつき変数の一次線形関数で与えられる。   In the statistical STA, the variation of the delay value according to the manufacturing variation of the element is estimated. For example, the delay value D of a certain logic cell varies depending on variations in the model parameters (gate length, gate width, mobility, etc.) of the transistors constituting the logic cell. It is assumed that the nominal value (design value) of a certain model parameter X is Xnom, and the variation from the nominal value Xnom is given by a random variable Xvar (X = Xnom + Xvar). For other model parameters, nominal values and random variables are defined. At this time, the delay value D of the cell is approximately given by a linear function of each variation variable as expressed by the following equation (1).

式(1):
D=D0+α・Xvar+・・・
Formula (1):
D = D0 + α · Xvar + ...

式(1)において、D0は定数項であり、典型的には全てのモデルパラメータがノミナル値である場合のセル遅延値(ノミナル遅延値Dnom)である。α・Xvarは、モデルパラメータXがノミナル値XnomからXvarだけ変動した場合のセル遅延値の変動量である。つまり、モデルパラメータXのばらつきXvarに応答して、セル遅延値Dはα・Xvarだけ変動する。αは「感度係数」と呼ばれている。他のモデルパラメータのばらつきに関しても同様である。   In Expression (1), D0 is a constant term, and is typically a cell delay value (nominal delay value Dnom) when all model parameters are nominal values. α · Xvar is a variation amount of the cell delay value when the model parameter X varies from the nominal value Xnom by Xvar. That is, in response to the variation Xvar of the model parameter X, the cell delay value D varies by α · Xvar. α is called a “sensitivity coefficient”. The same applies to variations in other model parameters.

図1は、上記式(1)で表される一次線形関数を概念的に示している。ここでは簡単のため、1つのモデルパラメータXだけを考える。図1において、横軸はばらつきXvar(あるいはモデルパラメータX)を示し、縦軸はセル遅延値Dを示している。図1中の点P1は、ノミナル条件を示すノミナル点であり、点P2は、あるばらつき条件を示すばらつき点である。これらノミナル点P1とばらつき点P2を結ぶ直線が、上記式(1)で与えられる一次線形関数を示している。また、その直線の傾きが感度係数αである。   FIG. 1 conceptually shows a linear function expressed by the above formula (1). Here, for simplicity, only one model parameter X is considered. In FIG. 1, the horizontal axis indicates the variation Xvar (or model parameter X), and the vertical axis indicates the cell delay value D. A point P1 in FIG. 1 is a nominal point indicating a nominal condition, and a point P2 is a variation point indicating a certain variation condition. A straight line connecting the nominal point P1 and the variation point P2 represents a linear linear function given by the above equation (1). The slope of the straight line is the sensitivity coefficient α.

図1を参照して、感度係数αの決定方法を説明する。まず、SPICEシミュレーションを通して当該セルのノミナル遅延値Dnomが算出される。このとき、全てのモデルパラメータはノミナル値に設定される。次に、モデルパラメータXがノミナル値Xnomから所定の変動量ΔXだけ変動した場合のセル遅延値D(Xnom+ΔX)が、SPICEシミュレーションを通して算出される。このとき、モデルパラメータXはXnom+ΔXに設定され、他のモデルパラメータはノミナル値に設定される。そして、ノミナル遅延値Dnom、セル遅延値D(Xnom+ΔX)及び変動量ΔXを用いることにより、感度係数αが次の式(2)により算出される。   A method for determining the sensitivity coefficient α will be described with reference to FIG. First, the nominal delay value Dnom of the cell is calculated through SPICE simulation. At this time, all model parameters are set to nominal values. Next, a cell delay value D (Xnom + ΔX) when the model parameter X changes from the nominal value Xnom by a predetermined change amount ΔX is calculated through SPICE simulation. At this time, the model parameter X is set to Xnom + ΔX, and the other model parameters are set to nominal values. Then, by using the nominal delay value Dnom, the cell delay value D (Xnom + ΔX), and the fluctuation amount ΔX, the sensitivity coefficient α is calculated by the following equation (2).

式(2):
α=(D(Xnom+ΔX)−Dnom)/ΔX
Formula (2):
α = (D (Xnom + ΔX) −Dnom) / ΔX

このように、感度係数αは、直線近似により、単純にノミナル点P1とばらつき点P2を結ぶ直線の傾きとして決定される。他のモデルパラメータに関する感度係数も同様に決定される。全ての感度係数が決まると、上記式(1)の一次線形関数が定まる。この一次線形関数は、以下「遅延モデル」と参照される。但し、遅延モデルはあくまで近似的である。実際のセル遅延値Dはばらつきに対して、例えば図1中の破曲線で示されるように応答する。遅延モデルは、実際の応答に対する単純な直線近似により得られている。   Thus, the sensitivity coefficient α is simply determined as a slope of a straight line connecting the nominal point P1 and the variation point P2 by linear approximation. Sensitivity coefficients for other model parameters are determined similarly. When all the sensitivity coefficients are determined, the linear function of the above equation (1) is determined. This linear function is hereinafter referred to as a “delay model”. However, the delay model is only approximate. The actual cell delay value D responds to the variation, for example, as shown by the broken curve in FIG. The delay model is obtained by a simple linear approximation to the actual response.

あるセルの遅延モデルを決定する処理は、「キャラクタライズ」と呼ばれている。セルのキャラクタライズの結果得られた遅延モデルは、統計的STAで利用するためにライブラリとして提供される。より詳細には、各セルに関してノミナル遅延値Dnom及び感度係数(α等)がライブラリとして提供される。そのようなライブラリは、以下「セル遅延ライブラリ」と参照される。統計的STAでは、このセル遅延ライブラリを用いることによって、製造ばらつきを統計的に考慮した遅延解析が実施される。   The process of determining a delay model for a certain cell is called “characterizing”. The delay model obtained as a result of cell characterization is provided as a library for use in statistical STAs. More specifically, for each cell, a nominal delay value Dnom and a sensitivity coefficient (such as α) are provided as a library. Such a library is hereinafter referred to as a “cell delay library”. In the statistical STA, by using this cell delay library, a delay analysis that statistically considers manufacturing variations is performed.

特開2004−252831号公報JP 2004-252831 A 特開2007−183932号公報JP 2007-183932 A 特開2007−233550号公報JP 2007-233550 A 統計的遅延解析技術(Statistical Static Timing Analysis Technology),FUJITSU.58,3,p.267−273(05,2007)Statistical Static Timing Analysis Technology, FUJITSU. 58, 3, p. 267-273 (05, 2007)

従来のセル遅延ライブラリにおいて、遅延モデルの精度は必ずしも十分ではなかった。その理由としては、主に次の2つが挙げられる。   In the conventional cell delay library, the accuracy of the delay model is not always sufficient. There are mainly two reasons for this.

第1の理由は、例えば図1で示されたように、感度係数が単純にノミナル点P1とばらつき点P2を結ぶ直線の傾きとして算出されていることである。このような算出方法では、統計的な観点が欠如しており、統計量に誤差が発生する。つまり、遅延モデルが実際の応答を十分な精度で再現しているとは言えない。   The first reason is that, for example, as shown in FIG. 1, the sensitivity coefficient is simply calculated as the slope of a straight line connecting the nominal point P1 and the variation point P2. Such a calculation method lacks a statistical viewpoint, and an error occurs in the statistics. In other words, it cannot be said that the delay model reproduces the actual response with sufficient accuracy.

第2の理由は、感度係数の算出にあたり、素子の製造ばらつきの種類が考慮されていないことである。素子の製造ばらつきは、位置やパターンなどに関係なく発生する「ランダムばらつき」と、チップの平均値のばらつき、つまりチップ間のばらつきである「D2D(Die-to-Die)ばらつき」におおまかに分けられる。D2Dばらつきはチップ内では定数であり、ランダムばらつきはチップ内で確率変数として振る舞う。D2Dばらつきはチップ内では定数であるため、直列のセルではその効果は代数的な和として現れる。一方、ランダムばらつきはチップ内で確率変数となるため、その効果は統計的な和、つまり分散の和として現れる。このように、ランダムばらつきとD2Dばらつきは特性が異なるため、それらを一緒に扱うことは好ましくない。ところが従来のキャラクタライズでは、ランダムばらつきとD2Dばらつきの区別なく感度係数が算出されていた。そして、従来のセル遅延ライブラリにおいては、ランダムばらつきに対する感度係数とD2Dばらつきに対する感度係数に、同じ値が用いられていた。従って、遅延モデルが実際の応答を十分に再現しているとは言えない。   The second reason is that the type of manufacturing variation of the element is not taken into account in calculating the sensitivity coefficient. Device manufacturing variations are roughly divided into “random variations” that occur regardless of position and pattern, and “D2D (Die-to-Die) variations” that are variations in the average value of chips, that is, variations between chips. It is done. D2D variation is a constant within the chip, and random variation behaves as a random variable within the chip. Since the D2D variation is constant in the chip, the effect appears as an algebraic sum in series cells. On the other hand, since random variation becomes a random variable within the chip, its effect appears as a statistical sum, that is, the sum of variances. Thus, since random variation and D2D variation have different characteristics, it is not preferable to handle them together. However, in the conventional characterization, the sensitivity coefficient is calculated without distinguishing between random variation and D2D variation. In the conventional cell delay library, the same value is used for the sensitivity coefficient for random variations and the sensitivity coefficient for D2D variations. Therefore, it cannot be said that the delay model sufficiently reproduces the actual response.

このように、従来のセル遅延ライブラリが提供する遅延モデルの精度は十分ではない。従って、その遅延モデルを用いる統計的STAの解析精度も十分でなくなる。セル遅延ライブラリが提供する遅延モデルの精度をより高めることが望まれる。   Thus, the accuracy of the delay model provided by the conventional cell delay library is not sufficient. Therefore, the statistical accuracy of statistical STAs using the delay model is not sufficient. It is desired to further improve the accuracy of the delay model provided by the cell delay library.

本発明の第1の観点において、統計的STA用のセル遅延ライブラリの作成方法が提供される。その作成方法は、(A)セルを構成するトランジスタのモデルパラメータに依存するセル遅延値を与える遅延モデルを提供するステップを含む。ここで、遅延モデルは、モデルパラメータのばらつきの一次線形関数で表され、ばらつきの係数は感度係数である。更に、作成方法は、(B)モデルパラメータの複数のシミュレーション点を用いて回路シミュレーションを行い、複数のシミュレーション点のそれぞれに対応する複数のセル遅延値を算出するステップと、(C)複数のセル遅延値と遅延モデルとのモーメントマッチングにより、遅延モデルの定数項及び感度係数を決定するステップと、(D)決定された感度係数を少なくとも提供するセル遅延ライブラリを作成するステップと、を含む。   In a first aspect of the present invention, a method for creating a cell delay library for statistical STAs is provided. The creation method includes (A) providing a delay model that provides a cell delay value depending on model parameters of transistors constituting the cell. Here, the delay model is expressed by a linear function of model parameter variation, and the variation coefficient is a sensitivity coefficient. Further, the creation method includes (B) calculating a plurality of cell delay values corresponding to each of the plurality of simulation points by performing a circuit simulation using a plurality of simulation points of the model parameter, and (C) a plurality of cells. Determining a constant term and a sensitivity coefficient of the delay model by moment matching between the delay value and the delay model; and (D) creating a cell delay library that provides at least the determined sensitivity coefficient.

本発明の第2の観点において、統計的STA用のセル遅延ライブラリが提供される。セル遅延ライブラリは、定数と、第1感度係数と、第1感度係数と異なる第2感度係数と、を含む。セル遅延値は、セルを構成するトランジスタのモデルパラメータのランダムばらつき及びチップ間ばらつきの一次線形関数で表される。その一次線形関数は、上記定数を定数項として有し、ランダムばらつき及びチップ間ばらつきを変数として含む。同じモデルパラメータに関するランダムばらつき及びチップ間ばらつきの係数が、それぞれ第1感度係数及び第2感度係数である。   In a second aspect of the invention, a cell delay library for statistical STAs is provided. The cell delay library includes a constant, a first sensitivity coefficient, and a second sensitivity coefficient different from the first sensitivity coefficient. The cell delay value is expressed by a linear function of random variation of model parameters of transistors constituting the cell and variation between chips. The linear function has the above constant as a constant term and includes random variation and chip-to-chip variation as variables. Coefficients of random variation and chip-to-chip variation regarding the same model parameter are the first sensitivity coefficient and the second sensitivity coefficient, respectively.

本発明の第3の観点において、上記セル遅延ライブラリを用いて統計的STAを実施する遅延解析方法が提供される。   In a third aspect of the present invention, a delay analysis method for performing statistical STA using the cell delay library is provided.

本発明の第4の観点において、半導体集積回路の製造方法が提供される。その製造方法は、(a)半導体集積回路を設計するステップと、(b)上記セル遅延ライブラリを用いて統計的STAを実施し、設計された半導体集積回路の遅延検証を行うステップと、(c)遅延検証の結果がパスとなった後に、半導体集積回路を製造するステップと、を含む。   In a fourth aspect of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit is provided. The manufacturing method includes (a) designing a semiconductor integrated circuit, (b) performing statistical STA using the cell delay library, and performing delay verification of the designed semiconductor integrated circuit, (c) And a step of manufacturing a semiconductor integrated circuit after the result of the delay verification is a pass.

本発明によれば、セル遅延ライブラリが提供する遅延モデル(感度係数)の精度が向上する。従って、そのセル遅延ライブラリを用いる統計的STAの解析精度も向上する。結果として、製造される半導体集積回路の歩留まりも向上する。   According to the present invention, the accuracy of the delay model (sensitivity coefficient) provided by the cell delay library is improved. Therefore, the analysis accuracy of the statistical STA using the cell delay library is also improved. As a result, the yield of the manufactured semiconductor integrated circuit is also improved.

添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る統計的STA用のセル遅延ライブラリ、その作成方法、及びそれを用いた半導体集積回路の設計・製造方法を説明する。   With reference to the accompanying drawings, a cell delay library for statistical STAs according to an embodiment of the present invention, a method for producing the library, and a method for designing and manufacturing a semiconductor integrated circuit using the library will be described.

1.製造ばらつきとセル遅延値
素子の製造ばらつきは大まかに、図2に示される「ランダムばらつき」と「D2D(Die-to-Die)ばらつき」の2つに分けられる。ランダムばらつきは、1つのチップの中で位置やパターンなどに関係なく発生するばらつきである。ランダムばらつきとして、例えば、不純物濃度のばらつきに起因する閾値電圧のばらつきが挙げられる。一方、D2Dばらつきはチップ間のばらつきであり、あるチップでの平均値と他のチップでの平均値の差として定義される。D2Dばらつきは、あるウエハの面内でプロセス特性の変化の傾向があることや、異なるウエハ間ではプロセス特性に若干差があることから生じる。ランダムばらつきはチップ内で確率変数として振る舞い、一方、D2Dばらつきはチップ内では定数である。D2Dばらつきはチップ内では定数であるため、直列のセルではその効果は代数的な和として現れる。一方、ランダムばらつきはチップ内で確率変数となるため、その効果は統計的な和、つまり分散の和として現れる。このように、ランダムばらつきとD2Dばらつきは特性が異なっている。
1. Manufacturing Variation and Cell Delay Value Manufacturing variation of the element is roughly divided into two, “random variation” and “D2D (Die-to-Die) variation” shown in FIG. Random variations are variations that occur regardless of position, pattern, etc. in one chip. As the random variation, for example, variation in threshold voltage caused by variation in impurity concentration can be cited. On the other hand, D2D variation is variation between chips, and is defined as a difference between an average value in one chip and an average value in another chip. D2D variation is caused by the tendency of process characteristics to change within the plane of a certain wafer, and the difference in process characteristics between different wafers. Random variation behaves as a random variable within the chip, while D2D variation is a constant within the chip. Since the D2D variation is constant in the chip, the effect appears as an algebraic sum in series cells. On the other hand, since random variation becomes a random variable within the chip, its effect appears as a statistical sum, that is, the sum of variances. Thus, the random variation and the D2D variation have different characteristics.

ある論理セルの遅延値Dは、当該論理セルを構成するトランジスタのモデルパラメータ(ゲート長、ゲート幅、移動度等)のばらつきに依存して変動する。以下、2種類のモデルパラメータX,Yを例に挙げて説明する。モデルパラメータの種類が増えても同じ議論が適用される。ランダムばらつきとD2Dばらつきを別々に考慮すると、モデルパラメータX,Yは、次の式(3)のように表される。   The delay value D of a certain logic cell varies depending on variations in the model parameters (gate length, gate width, mobility, etc.) of the transistors constituting the logic cell. Hereinafter, two types of model parameters X and Y will be described as examples. The same argument applies as the number of model parameters increases. When the random variation and the D2D variation are considered separately, the model parameters X and Y are expressed as the following equation (3).

式(3):
X=Xnom+XRAND+XD2D
Y=Ynom+YRAND+YD2D
Formula (3):
X = Xnom + X RAND + X D2D
Y = Ynom + Y RAND + Y D2D

Xnomは、モデルパラメータXのノミナル値(設計値)である。XRANDは、モデルパラメータXのノミナル値Xnomからのランダムばらつきを示す確率変数である。XD2Dは、モデルパラメータXのノミナル値XnomからのD2Dばらつきを示す確率変数である。Ynomは、モデルパラメータYのノミナル値(設計値)である。YRANDは、モデルパラメータYのノミナル値Ynomからのランダムばらつきを示す確率変数である。YD2Dは、モデルパラメータYのノミナル値YnomからのD2Dばらつきを示す確率変数である。このとき、当該セルの遅延値Dは、近似的に、次の式(4)で表されるような各ばらつき変数の一次線形関数で表される。 Xnom is a nominal value (design value) of the model parameter X. X RAND is a random variable indicating a random variation from the nominal value Xnom of the model parameter X. X D2D is a random variable indicating the D2D variation from the nominal value Xnom of the model parameter X. Ynom is a nominal value (design value) of the model parameter Y. Y RAND is a random variable indicating random variation from the nominal value Ynom of the model parameter Y. Y D2D is a random variable indicating the D2D variation from the nominal value Ynom of the model parameter Y. At this time, the delay value D of the cell is approximately expressed by a linear function of each variation variable as expressed by the following equation (4).

式(4):
D=D0+DRAND+DD2D
RAND=α・XRAND+α・YRAND
D2D=β・XD2D+β・YD2D
Formula (4):
D = D0 + D RAND + D D2D
D RAND = α X・ X RAND + α Y・ Y RAND
D D2D = β X · X D2D + β Y · Y D2D

式(4)において、D0は一次線形関数の定数項である。DRANDは、ランダムばらつきXRAND、YRANDに起因するセル遅延値Dの変動である。αは、モデルパラメータXのランダムばらつきXRANDに対する感度係数であり、αは、モデルパラメータYのランダムばらつきYRANDに対する感度係数である。ランダムばらつきに関する感度係数α、αは、まとめて「感度係数α」と参照される場合がある。遅延変動DRANDは、ランダムばらつきXRAND、YRANDの一次線形結合で与えられる。一方、DD2Dは、D2DばらつきXD2D、YD2Dに起因するセル遅延値Dの変動である。βは、モデルパラメータXのD2DばらつきXD2Dに対する感度係数であり、βは、モデルパラメータYのD2DばらつきYD2Dに対する感度係数である。D2Dばらつきに関する感度係数β、βは、まとめて「感度係数β」と参照される場合がある。遅延変動DD2Dは、D2DばらつきXD2D、YD2Dの一次線形結合で与えられる。 In Expression (4), D0 is a constant term of a linear function. D RAND is a variation in the cell delay value D caused by random variations X RAND and Y RAND . α X is a sensitivity coefficient for the random variation X RAND of the model parameter X, and α Y is a sensitivity coefficient for the random variation Y RAND of the model parameter Y. The sensitivity coefficients α X and α Y related to random variations may be collectively referred to as “sensitivity coefficient α”. The delay variation D RAND is given by a linear combination of random variations X RAND and Y RAND . On the other hand, D D2D is a variation in the cell delay value D caused by the D2D variation X D2D , Y D2D . β X is a sensitivity coefficient for the D2D variation X D2D of the model parameter X, and β Y is a sensitivity coefficient for the D2D variation Y D2D of the model parameter Y. The sensitivity coefficients β X and β Y related to the D2D variation may be collectively referred to as “sensitivity coefficient β”. The delay variation D D2D is given by a linear linear combination of D2D variations X D2D and Y D2D .

式(4)に示されるように、セル遅延値Dは、モデルパラメータ(X,Y)のばらつき(XRAND、XD2D、YRAND、YD2D)の一次線形関数として与えられる。式(4)で表される一次線形関数が、当該セルに関する「遅延モデル」である。当該セルのキャラクタライズにおいては、適切な感度係数α、β及び定数項D0が決定され、それにより遅延モデルが決定される。 As shown in Expression (4), the cell delay value D is given as a linear function of the model parameter (X, Y) variation (X RAND , X D2D , Y RAND , Y D2D ). The linear function expressed by the equation (4) is a “delay model” for the cell. In characterization of the cell, appropriate sensitivity coefficients α and β and a constant term D0 are determined, thereby determining a delay model.

2.セルのキャラクタライズ
図3は、本実施の形態に係るキャラクタライズの処理フローを概念的に示している。キャラクタライズにおいては、各種情報を用いることにより、遅延モデルの定数項D0や感度係数α、βが算出される。その結果、定数項D0や感度係数α、βを提供するセル遅延ライブラリDLIBが作成される。
2. Cell Characterization FIG. 3 conceptually shows a characterization process flow according to the present embodiment. In characterization, the constant term D0 and sensitivity coefficients α and β of the delay model are calculated by using various types of information. As a result, the cell delay library DLIB providing the constant term D0 and the sensitivity coefficients α and β is created.

ランダムばらつきとD2Dばらつきは特性が異なるため、それらを一緒に扱うことは好ましくない。よって、本実施の形態のキャラクタライズでは、ランダムばらつきとD2Dばらつきが区別して扱われる。そのため、ランダムばらつきに対する感度係数αとD2Dばらつきに対する感度係数βは、それぞれ別の手法で算出される。以下、図3を参照し、本実施の形態におけるキャラクタライズ手法を詳しく説明する。   Since random variation and D2D variation have different characteristics, it is not preferable to handle them together. Therefore, in the characterization of the present embodiment, random variation and D2D variation are distinguished from each other. Therefore, the sensitivity coefficient α for random variation and the sensitivity coefficient β for D2D variation are calculated by different methods. Hereinafter, the characterization method in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.

2−1.ステップS10
まず、キャラクタライズ処理に必要な各種情報が提供される。その情報とは、セル情報1、モデルパラメータ情報2、シミュレーション点情報3、遅延モデル情報4等である。
2-1. Step S10
First, various information necessary for the characterization process is provided. The information includes cell information 1, model parameter information 2, simulation point information 3, delay model information 4, and the like.

(セル情報1)
セル情報1は、SPICEシミュレーションに必要なセルに関する情報を与える。例えば、セル情報1は、セルの回路構成を示すセルネットリスト(SPICEネットリスト)を含む。また、セル情報1は、負荷容量(Cload)やスルーレート(Slew)のテーブルを含んでいてもよい。これらセル情報1は、通常のキャラクタライズで用いられる一般的な情報である。
(Cell information 1)
Cell information 1 gives information related to a cell necessary for SPICE simulation. For example, the cell information 1 includes a cell net list (SPICE net list) indicating the circuit configuration of the cell. The cell information 1 may include a table of load capacity (Cload) and slew rate (Slew). The cell information 1 is general information used in normal characterization.

(モデルパラメータ情報2)
モデルパラメータ情報2は、セルに含まれるトランジスタのモデルパラメータ(ゲート長、ゲート幅、移動度等)に関する情報を与える。モデルパラメータ情報2は、各モデルパラメータのノミナル値(Xnom,Ynom等)を含む。また、モデルパラメータ情報2は、ばらつきを考慮するモデルパラメータX,Yに関する確率分布情報(ばらつき情報)を含む。
(Model parameter information 2)
Model parameter information 2 gives information on model parameters (gate length, gate width, mobility, etc.) of the transistors included in the cell. The model parameter information 2 includes nominal values (Xnom, Ynom, etc.) of each model parameter. Further, the model parameter information 2 includes probability distribution information (variation information) regarding the model parameters X and Y taking into account variation.

例えば図4は、モデルパラメータXのランダムばらつきXRANDの確率分布f(XRAND)を概念的に示している。図4に示されるように、ランダムばらつきXRANDはある分布を有している。典型的には、その確率分布f(XRAND)は、平均値0、標準偏差σXRANDの正規分布N(0,σXRAND)で与えられる。その場合、確率分布情報としては、平均値0及び標準偏差σXRANDが与えられる。D2DばらつきXD2Dに関しても同様に、平均値0及び標準偏差σXD2Dが与えられる。他のモデルパラメータYに関しても同様に、平均値0及び標準偏差σYRAND、σYD2Dが与えられる。このような確率分布情報は、実測や仕様に基づいて決定される。 For example, FIG. 4 conceptually shows the probability distribution f (X RAND ) of the random variation X RAND of the model parameter X. As shown in FIG. 4, the random variation X RAND has a certain distribution. Typically, the probability distribution f (X RAND ) is given by a normal distribution N (0, σX RAND ) with an average value of 0 and a standard deviation σX RAND . In this case, the average value 0 and the standard deviation σX RAND are given as the probability distribution information. Similarly, the average value 0 and the standard deviation σX D2D are given to the D2D variation X D2D . Similarly, the average value 0 and standard deviations σY RAND and σY D2D are given for the other model parameters Y. Such probability distribution information is determined based on actual measurements and specifications.

(シミュレーション点情報3)
シミュレーション点情報3は、モデルパラメータX、Yに関してノミナル値Xnom、Ynomからずれた複数のシミュレーション点SPを与える。図5は、複数のシミュレーション点SPの一例を概念的に示している。横軸はモデルパラメータXを表し、縦軸はモデルパラメータYを表し、原点はノミナル条件を表している。例えば、シミュレーション点SPは、SP1(x,0)、SP3(0,y)、SP5(−x,0)及びSP7(0,−y)を含んでいる。また、シミュレーション点SPは、複数種のモデルパラメータX,Yの両方が同時にばらつくSP2(x,y)、SP4(−x,y)、SP6(−x,−y)及びSP8(x,−y)を含んでいてもよい。尚、シミュレーション点SPの数や位置は、後述されるモーメントマッチングで用いられる高次近似式の次数や必要な精度に基づいて決定される。
(Simulation point information 3)
The simulation point information 3 gives a plurality of simulation points SP deviated from the nominal values Xnom and Ynom with respect to the model parameters X and Y. FIG. 5 conceptually shows an example of a plurality of simulation points SP. The horizontal axis represents the model parameter X, the vertical axis represents the model parameter Y, and the origin represents the nominal condition. For example, the simulation points SP include SP1 (x 1 , 0), SP3 (0, y 1 ), SP5 (−x 1 , 0), and SP7 (0, −y 1 ). The simulation points SP are SP2 (x 2 , y 2 ), SP4 (−x 2 , y 2 ), SP6 (−x 2 , −y 2 ), and both of which the plural types of model parameters X and Y vary simultaneously. SP8 (x 2, -y 2) may be contained. Note that the number and position of the simulation points SP are determined based on the order of a higher-order approximation formula used in moment matching described later and the required accuracy.

(遅延モデル情報4)
遅延モデル情報4は、上記式(4)で表される遅延モデルの関数形を与える。この遅延モデル中の定数項D0、感度係数α及びβを求め、遅延モデルを決定することがキャラクタライズの目的である。
(Delay model information 4)
The delay model information 4 gives the function form of the delay model expressed by the above equation (4). The purpose of characterization is to obtain a constant term D0 and sensitivity coefficients α and β in the delay model and determine the delay model.

2−2.ステップS20
ステップS20では、回路シミュレーション(SPICE)を通して、モデルパラメータがノミナル値である場合のノミナル遅延値Dnomが算出される。そのため、SPICEには、セル情報1や各モデルパラメータのノミナル値(Xnom、Ynom等)が入力される。そのノミナル値を用いてSPICEシミュレーションを実行することより、ノミナル遅延値Dnomが算出される。
2-2. Step S20
In step S20, a nominal delay value Dnom when the model parameter is a nominal value is calculated through circuit simulation (SPICE). Therefore, cell information 1 and nominal values (Xnom, Ynom, etc.) of each model parameter are input to SPICE. By executing the SPICE simulation using the nominal value, the nominal delay value Dnom is calculated.

2−3.ステップS30
ステップS30では、回路シミュレーション(SPICE)を通して、モデルパラメータX,Yがばらついた場合のセル遅延値が算出される。そのために、SPICEには、セル情報1及びシミュレーション点情報3が入力される。シミュレーション点情報3により与えられる複数のシミュレーション点SP1〜SP8を用いることにより、SPICEシミュレーションが実行される。その結果、複数のシミュレーション点SP1〜SP8のそれぞれに対応する複数のセル遅延値DS1〜DS8が算出される。例えば、セル遅延値DS1は、モデルパラメータXがノミナル値Xnomからxだけ変動した場合のセル遅延値である。また、セル遅延値DS2は、モデルパラメータXがノミナル値Xnomからxだけ変動し、且つ、モデルパラメータYがノミナル値Ynomからyだけ変動した場合のセル遅延値である。このように、シミュレーション点SPを適切に設定することにより、複数種のモデルパラメータが同時にばらついた時のセル遅延値を算出することもできる。ステップS30の結果、複数のシミュレーション点SP1〜SP8と算出された複数のセル遅延値DS1〜DS8との対応関係を示すシミュレーション結果情報が作成される。
2-3. Step S30
In step S30, the cell delay value when the model parameters X and Y vary is calculated through circuit simulation (SPICE). For this purpose, cell information 1 and simulation point information 3 are input to SPICE. By using a plurality of simulation points SP1 to SP8 given by the simulation point information 3, a SPICE simulation is executed. As a result, a plurality of cell delay values DS1 to DS8 corresponding to the plurality of simulation points SP1 to SP8 are calculated. For example, cell delay value DS1 is a cell delay value when the model parameter X varies by x 1 from the nominal value Xnom. The cell delay value DS2, the model parameter X varies by x 2 from the nominal value Xnom, and a cell delay value when the model parameter Y varies by y 2 from the nominal value Ynom. Thus, by appropriately setting the simulation point SP, it is possible to calculate a cell delay value when a plurality of types of model parameters vary at the same time. As a result of step S30, simulation result information indicating the correspondence between the plurality of simulation points SP1 to SP8 and the calculated cell delay values DS1 to DS8 is created.

2−4.ステップS40
ステップS40では、ランダムばらつきに対する遅延モデルが決定される。ここでは、ランダムばらつきだけが考慮され、D2Dばらつきは考慮されない。従って、遅延モデルは、次の式(5)で表される。
2-4. Step S40
In step S40, a delay model for random variation is determined. Here, only random variations are considered, and D2D variations are not considered. Therefore, the delay model is expressed by the following equation (5).

式(5):
D=F1(XRAND,YRAND
=DR+α・XRAND+α・YRAND
Formula (5):
D = F1 (X RAND , Y RAND )
= DR + α X • X RAND + α Y • Y RAND

式(5)において、DRは一次線形関数の定数項である。本実施の形態によれば、ステップS30で算出された複数のセル遅延値DS1〜DS8と式(5)で表される遅延モデルF1とのモーメントマッチングにより、ランダムばらつきに対する感度係数α(α、α)及び定数項DRが決定される。ここで、モーメントマッチングとは、セル遅延値DS1〜DS8に関するモーメント量(平均値、分散)と遅延モデルF1に関するモーメント量(平均値、分散)をできるだけ一致させることを意味する。つまり、統計的な観点から、統計量の誤差が小さくなるようにシミュレーション結果と遅延モデルとのマッチングが行われる。その結果、統計的な精度が考慮された感度係数αが得られる。 In Equation (5), DR is a constant term of a linear function. According to the present embodiment, the sensitivity coefficient α (α X , R X) with respect to random variations is obtained by moment matching between the plurality of cell delay values DS1 to DS8 calculated in step S30 and the delay model F1 represented by the equation (5). α Y ) and the constant term DR are determined. Here, the moment matching means that the moment amount (average value, variance) related to the cell delay values DS1 to DS8 and the moment amount (average value, variance) related to the delay model F1 are matched as much as possible. That is, from a statistical point of view, the simulation result and the delay model are matched so that the error of the statistic becomes small. As a result, a sensitivity coefficient α in which statistical accuracy is considered is obtained.

図6は、本実施の形態におけるステップS40の詳細を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing details of step S40 in the present embodiment.

(ステップS41)
まず、ステップS30で得られた複数のセル遅延値DS1〜DS8を所定の近似式でフィッティングする。その近似式は、セル遅延値DをランダムばらつきXRAND、YRANDの関数として与える多項式である。本実施の形態では、例えば次の式(6)で表されるような高次多項式F2が用いられる。
(Step S41)
First, the plurality of cell delay values DS1 to DS8 obtained in step S30 are fitted with a predetermined approximate expression. The approximate expression is a polynomial that gives the cell delay value D as a function of random variations X RAND and Y RAND . In the present embodiment, for example, a high-order polynomial F2 represented by the following equation (6) is used.

式(6):
D=F2(XRAND,YRAND
=bXX・XRAND +bXY・XRAND・YRAND+bYY・YRAND +b・XRAND+b・YRAND+b0
Formula (6):
D = F2 (X RAND , Y RAND )
= B XX · X RAND 2 + b XY · X RAND · Y RAND + b YY · Y RAND 2 + b X · X RAND + b Y · Y RAND + b0

この高次多項式F2、複数のシミュレーション点SP1〜SP8、及びシミュレーションで得られた複数のセル遅延値DS1〜DS8に基づく最小自乗法により、係数bXX、bXY、bYY、b、bを決定することができる。具体的には、シミュレーション点SP1〜SP8のそれぞれを高次多項式F2に代入することにより得られるセル遅延値と、シミュレーションで得られたセル遅延値DS1〜DS8との誤差が最小となるように、高次多項式F2の各パラメータが決定される。 Coefficients b XX , b XY , b YY , b x , b Y are obtained by the least square method based on the high-order polynomial F2, the plurality of simulation points SP1 to SP8, and the plurality of cell delay values DS1 to DS8 obtained by the simulation. Can be determined. Specifically, the error between the cell delay value obtained by substituting each of the simulation points SP1 to SP8 into the high-order polynomial F2 and the cell delay values DS1 to DS8 obtained by the simulation is minimized. Each parameter of the high-order polynomial F2 is determined.

式(6)で表される高次多項式F2は、式(5)で表される遅延モデルF1(一次線形関数)よりも実際の応答に近い。また、式(6)で表される高次多項式F2は、複数種のモデルパラメータ同士の積に比例する成分“bXY・XRAND・YRAND”を含んでいることに留意されたい。このような成分は、複数種のモデルパラメータによるセル遅延値Dへの「交互作用」を意味する。つまり、高次多項式F2は、セル遅延値Dに対する交互作用を含んでいる。 The higher-order polynomial F2 expressed by the equation (6) is closer to the actual response than the delay model F1 (first-order linear function) expressed by the equation (5). It should be noted that the high-order polynomial F2 represented by the equation (6) includes a component “b XY · X RAND · Y RAND ” that is proportional to the product of a plurality of types of model parameters. Such a component means an “interaction” on the cell delay value D by a plurality of types of model parameters. That is, the high-order polynomial F2 includes an interaction with the cell delay value D.

(ステップS42)
ステップS42では、ステップS41で決定された高次多項式F2とモデルパラメータ情報2で与えられる確率分布情報が用いられる。それら高次多項式F2と確率分布情報に基づく分散解析により、セル遅延値Dの分布のモーメント量(平均値E1、分散V1)を算出することができる。
(Step S42)
In step S42, probability distribution information given by the high-order polynomial F2 and model parameter information 2 determined in step S41 is used. The moment amount (average value E1, variance V1) of the distribution of the cell delay value D can be calculated by a variance analysis based on the higher-order polynomial F2 and the probability distribution information.

図7は、ステップS42における処理を概念的に示している。ここでは簡単のため、1次元のモデルパラメータXだけを考える。図7中のグラフ(a)は、ステップS41で決定された高次多項式F2(XRAND)を示している。横軸はランダムばらつきXRANDであり、縦軸はセル遅延値Dである。グラフ(b)は、図4と同じであり、ランダムばらつきXRANDの確率分布f(XRAND)を示している。横軸はランダムばらつきXRANDであり、縦軸は確率密度である。セル遅延値Dを与える高次多項式F2(XRAND)とランダムばらつきXRANDの確率分布f(XRAND)を組み合わせることにより、セル遅延値Dの確率分布G2(D)が得られる。図7中のグラフ(c)は、その確率分布G2(D)を示している。横軸はセル遅延値Dであり、縦軸は確率密度である。高次多項式が用いられるため、確率分布G2(D)の形状は非対称となる。この確率分布G2(D)の平均値が「第1平均値E1」であり、その分散が「第1分散V1」である。 FIG. 7 conceptually shows the process in step S42. Here, for simplicity, only the one-dimensional model parameter X is considered. A graph (a) in FIG. 7 shows the high-order polynomial F2 (X RAND ) determined in step S41. The horizontal axis is the random variation X RAND and the vertical axis is the cell delay value D. The graph (b) is the same as FIG. 4 and shows the probability distribution f (X RAND ) of the random variation X RAND . The horizontal axis is random variation X RAND , and the vertical axis is probability density. The probability distribution G2 (D) of the cell delay value D is obtained by combining the high-order polynomial F2 (X RAND ) that gives the cell delay value D and the probability distribution f (X RAND ) of the random variation X RAND . A graph (c) in FIG. 7 shows the probability distribution G2 (D). The horizontal axis is the cell delay value D, and the vertical axis is the probability density. Since a high-order polynomial is used, the shape of the probability distribution G2 (D) is asymmetric. The average value of the probability distribution G2 (D) is “first average value E1”, and the variance is “first variance V1”.

本実施の形態では、ランダムばらつきXRAND、YRANDの確率分布情報として平均値0及び標準偏差σXRAND、σYRANDが与えられる(E(XRAND)=0、E(YRAND)=0、V(XRAND)=σXRAND 、V(YRAND)=σYRAND )。この場合、第1平均値E1及び第1分散V1は、それぞれ次の式(7)及び式(8)で与えられる。第1平均値E1及び第1分散V1を簡単に算出することができ、好適である。 In the present embodiment, average value 0 and standard deviations σX RAND and σY RAND are given as probability distribution information of random variations X RAND and Y RAND (E (X RAND ) = 0, E (Y RAND ) = 0, V (X RAND ) = σX RAND 2 , V (Y RAND ) = σY RAND 2 ). In this case, the first average value E1 and the first variance V1 are given by the following equations (7) and (8), respectively. The first average value E1 and the first variance V1 can be easily calculated, which is preferable.

式(7):
E1=E(G2(D))
=E(F2(XRAND:N(0,σXRAND),YRAND:N(0,σYRAND)))
=bXX・E(XRAND )+bXY・E(XRANDRAND)+bYY・E(YRAND )+b・E(XRAND)+b・E(YRAND)+b0
=bXX・V(XRAND)+bYY・V(YRAND)+b0
=bXX・σXRAND +bYY・σYRAND +b0
Formula (7):
E1 = E (G2 (D))
= E (F2 (X RAND : N (0, σX RAND ), Y RAND : N (0, σY RAND )))
= B XX · E (X RAND 2 ) + b XY · E (X RAND Y RAND ) + b YY · E (Y RAND 2 ) + b X · E (X RAND ) + b Y · E (Y RAND ) + b 0
= B XX · V (X RAND ) + b YY · V (Y RAND ) + b0
= B XX · σX RAND 2 + b YY · σY RAND 2 + b0

式(8):
V1=V(G2(D))
=bXX ・V(XRAND )+bXY ・V(XRANDRAND)+bYY ・V(YRAND )+b ・V(XRAND)+b ・V(YRAND)+b0
Formula (8):
V1 = V (G2 (D))
= B XX 2 · V (X RAND 2 ) + b XY 2 · V (X RAND Y RAND ) + b YY 2 · V (Y RAND 2 ) + b X 2 · V (X RAND ) + b Y 2 · V (Y RAND ) + B0

(ステップS43)
ステップS43では、上記式(5)で表される遅延モデル(一次線形関数)F1とモデルパラメータ情報2で与えられる確率分布情報が用いられる。それら遅延モデルF1と確率分布情報に基づく分散解析により、セル遅延値Dの分布のモーメント量(平均値E2、分散V2)を算出することができる。
(Step S43)
In step S43, the probability distribution information given by the delay model (primary linear function) F1 and the model parameter information 2 expressed by the above equation (5) is used. By the analysis of variance based on the delay model F1 and the probability distribution information, the moment amount (average value E2, variance V2) of the distribution of the cell delay value D can be calculated.

図8は、ステップS43における処理を概念的に示している。ここでは簡単のため、1次元のモデルパラメータXだけを考える。図8中のグラフ(a)は、遅延モデルF1(XRAND)を示している。横軸はランダムばらつきXRANDであり、縦軸はセル遅延値Dである。グラフ(b)は、図4と同じであり、ランダムばらつきXRANDの確率分布f(XRAND)を示している。横軸はランダムばらつきXRANDであり、縦軸は確率密度である。セル遅延値Dを与える遅延モデルF1(XRAND)とランダムばらつきXRANDの確率分布f(XRAND)を組み合わせることにより、セル遅延値Dの確率分布G1(D)が得られる。図8中のグラフ(c)は、その確率分布G1(D)を示している。横軸はセル遅延値Dであり、縦軸は確率密度である。遅延モデルは一次線形関数であるため、確率分布G1(D)の形状は対称となる。この確率分布G1(D)の平均値が「第2平均値E2」であり、その分散が「第2分散V2」である。 FIG. 8 conceptually shows the process in step S43. Here, for simplicity, only the one-dimensional model parameter X is considered. The graph (a) in FIG. 8 shows the delay model F1 (X RAND ). The horizontal axis is the random variation X RAND and the vertical axis is the cell delay value D. The graph (b) is the same as FIG. 4 and shows the probability distribution f (X RAND ) of the random variation X RAND . The horizontal axis is random variation X RAND , and the vertical axis is probability density. The probability distribution G1 (D) of the cell delay value D is obtained by combining the delay model F1 (X RAND ) that gives the cell delay value D and the probability distribution f (X RAND ) of the random variation X RAND . A graph (c) in FIG. 8 shows the probability distribution G1 (D). The horizontal axis is the cell delay value D, and the vertical axis is the probability density. Since the delay model is a linear function, the probability distribution G1 (D) has a symmetrical shape. The average value of the probability distribution G1 (D) is “second average value E2”, and the variance thereof is “second variance V2”.

現段階では、定数項DR及び感度係数α、αは未定である。従って、第2平均値E2及び第2分散V2は、定数項DR及び感度係数α、αの関数となる。定数項DRや感度係数α、αが変われば、第2平均値E2及び第2分散V2も変わり得る。 At this stage, the constant term DR and the sensitivity coefficients α X and α Y are not yet determined. Accordingly, the second average value E2 and the second variance V2 are functions of the constant term DR and the sensitivity coefficients α X and α Y. If the constant term DR and the sensitivity coefficients α X and α Y change, the second average value E2 and the second variance V2 can also change.

本実施の形態では、ランダムばらつきXRAND、YRANDの確率分布情報として平均値0及び標準偏差σXRAND、σYRANDが与えられる(E(XRAND)=0、E(YRAND)=0、V(XRAND)=σXRAND 、V(YRAND)=σYRAND )。この場合、第2平均値E2及び第2分散V2は、それぞれ次の式(9)及び式(10)で与えられる。第2平均値E2及び第2分散V2を簡単に算出することができ、好適である。 In the present embodiment, average value 0 and standard deviations σX RAND and σY RAND are given as probability distribution information of random variations X RAND and Y RAND (E (X RAND ) = 0, E (Y RAND ) = 0, V (X RAND ) = σX RAND 2 , V (Y RAND ) = σY RAND 2 ). In this case, the second average value E2 and the second variance V2 are given by the following equations (9) and (10), respectively. The second average value E2 and the second variance V2 can be easily calculated, which is preferable.

式(9):
E2=E(G1(D))
=E(F1(XRAND:N(0,σXRAND),YRAND:N(0,σYRAND)))
=DR+α・E(XRAND)+α・E(YRAND
=DR
Formula (9):
E2 = E (G1 (D))
= E (F1 (X RAND : N (0, σX RAND ), Y RAND : N (0, σY RAND )))
= DR + α X · E (X RAND ) + α Y · E (Y RAND )
= DR

式(10):
V2=V(G1(D))
=α ・V(XRAND)+α ・V(YRAND
=α ・σXRAND +α ・σYRAND
Formula (10):
V2 = V (G1 (D))
= Α X 2 · V (X RAND ) + α Y 2 · V (Y RAND )
= Α X 2 · σX RAND 2 + α Y 2 · σY RAND 2

式(9)、式(10)から明らかなように、第2平均値E2及び第2分散V2は、定数項DRや感度係数α、αの関数となる。 As is clear from the equations (9) and (10), the second average value E2 and the second variance V2 are functions of the constant term DR and the sensitivity coefficients α X and α Y.

(ステップS44)
ステップS44では、モーメントマッチングが行われる。つまり、ステップS42で算出されたモーメント量(E1、V1)とステップS43で算出されたモーメント量(E2、V2)とのマッチングが行われる。第2平均値E2と第2分散V2は定数項DRや感度係数α、αの関数であるため、このモーメントマッチングにより感度係数α、αを決定することができる。
(Step S44)
In step S44, moment matching is performed. That is, matching is performed between the moment amount (E1, V1) calculated in step S42 and the moment amount (E2, V2) calculated in step S43. Since the second average value E2 and the second variance V2 are functions of the constant term DR and the sensitivity coefficients α X and α Y , the sensitivity coefficients α X and α Y can be determined by this moment matching.

図9は、ステップS44における処理を概念的に示している。ここでは簡単のため、1次元のモデルパラメータXだけを考える。図9中のグラフ(a)は、上述の高次多項式F2(XRAND)及び遅延モデルF1(XRAND)を示している。横軸はランダムばらつきXRANDであり、縦軸はセル遅延値Dである。一方、グラフ(b)は、上述のセル遅延値Dの確率分布G2(D)及びG1(D)を示している。横軸はセル遅延値Dであり、縦軸は確率密度である。遅延モデルF1の定数項DRや感度係数(傾き)αが変化すると、それに応じて確率分布G1(D)の第2平均値E2及び第2分散V2が変わる。よって、第2平均値E2と第1平均値E1との誤差、及び、第2分散V2と第1分散V1との誤差が小さくなるような定数項DRや感度係数αを探索することができる。 FIG. 9 conceptually shows the process in step S44. Here, for simplicity, only the one-dimensional model parameter X is considered. The graph (a) in FIG. 9 shows the high-order polynomial F2 (X RAND ) and the delay model F1 (X RAND ). The horizontal axis is the random variation X RAND and the vertical axis is the cell delay value D. On the other hand, the graph (b) shows the probability distributions G2 (D) and G1 (D) of the cell delay value D described above. The horizontal axis is the cell delay value D, and the vertical axis is the probability density. When the constant term DR and sensitivity coefficient (slope) alpha X delay model F1 is changed, the second average value E2 and the second distributed V2 of the probability distribution G1 (D) varies accordingly. Therefore, it is possible to search for a constant term DR and a sensitivity coefficient α X that reduce an error between the second average value E2 and the first average value E1 and an error between the second variance V2 and the first variance V1. .

例えば、上記式(7)〜(10)の例の場合、モーメントマッチングの条件は、次の式(11)で与えられる。   For example, in the case of the above formulas (7) to (10), the moment matching condition is given by the following formula (11).

式(11):
E1=E2=DR
V1=V2=α ・σXRAND +α ・σYRAND
Formula (11):
E1 = E2 = DR
V1 = V2 = α X 2 · σX RAND 2 + α Y 2 · σY RAND 2

第1平均値E1と第2平均値E2が一致する条件で、定数項DRを決定することができる。また、第1分散V1と第2分散V2が一致する条件で、感度係数α、αを決定することができる。尚、モーメントマッチングだけでは、感度係数α、αが一意に定まらない可能性がある。上記式(11)から明らかなように、例えば感度係数が“−α”の場合もモーメントマッチングの条件は満たされる。図9には、傾きが“−α”である一次線形関数F1’(XRAND)も示されている。一次線形関数F1(XRAND)の第2分散V2が第1分散V1と一致するとき、一次線形関数F1’(XRAND)の分散も第1分散V1と一致する。 The constant term DR can be determined under the condition that the first average value E1 and the second average value E2 match. Further, the sensitivity coefficients α X and α Y can be determined under the condition where the first variance V1 and the second variance V2 are the same. Note that the sensitivity coefficients α X and α Y may not be uniquely determined only by moment matching. As is clear from the above equation (11), for example, the moment matching condition is also satisfied when the sensitivity coefficient is “−α X ”. FIG. 9 also shows a linear function F1 ′ (X RAND ) having a slope of “−α X ”. When the second variance V2 of the linear linear function F1 (X RAND ) matches the first variance V1, the variance of the linear linear function F1 ′ (X RAND ) also matches the first variance V1.

そこで、本実施の形態によれば、モーメントマッチングと共に最小自乗法を併用することによって、感度係数α、αが一意に定められる。具体的には、遅延モデルF1(XRAND、YRAND)を用いることによって、上述の複数のシミュレーション点SP1〜SP8のそれぞれに対応するセル遅延値DF1〜DF8が算出される。算出されたセル遅延値DF1〜DF8と、既出のステップS30で算出されたセル遅延値DS1〜DS8との誤差が最小となる条件は、次の式(12)で表される。 Therefore, according to the present embodiment, sensitivity coefficients α X and α Y are uniquely determined by using the least square method together with moment matching. Specifically, by using the delay model F1 (X RAND , Y RAND ), cell delay values DF1 to DF8 corresponding to the plurality of simulation points SP1 to SP8 are calculated. A condition that minimizes the error between the calculated cell delay values DF1 to DF8 and the cell delay values DS1 to DS8 calculated in the above-described step S30 is expressed by the following equation (12).

式(12):
Σ(DFi−DSi):最小
Formula (12):
Σ i (DFi-DSi) 2 : minimum

そして、式(11)で与えられるモーメントマッチングの条件に加えて、式(12)で与えられる条件を満たす感度係数α、αが求められる。そのような条件を満たす感度係数α、αは、例えばラグランジュの未定乗数法に基づいて決定することができる。このようにして、モーメントマッチングの条件を満たし、且つ、シミュレーション結果に最も近くなる感度係数α、αが一意に決定される。 Then, in addition to the moment matching condition given by Expression (11), sensitivity coefficients α X and α Y satisfying the condition given by Expression (12) are obtained. The sensitivity coefficients α X and α Y satisfying such conditions can be determined based on, for example, Lagrange's undetermined multiplier method. In this way, sensitivity coefficients α X and α Y that satisfy the moment matching condition and are closest to the simulation result are uniquely determined.

2−5.ステップS50
ステップS50では、D2Dばらつきに対する遅延モデルが決定される。ここでは、D2Dばらつきだけが考慮され、ランダムばらつきは考慮されない。従って、遅延モデルは、次の式(13)で表される。
2-5. Step S50
In step S50, a delay model for D2D variation is determined. Here, only D2D variation is considered, and random variation is not considered. Therefore, the delay model is expressed by the following equation (13).

式(13):
D=DD+β・XD2D+β・YD2D
Formula (13):
D = DD + β X · X D2D + β Y · Y D2D

式(13)において、DDは一次線形関数の定数項である。本実施の形態によれば、ステップS30で得られたシミュレーション結果と式(13)で表される遅延モデルが用いられ、最小自乗法により定数項DD及び感度係数β、βが決定される。具体的には、式(13)の遅延モデルを用いることによって、上述の複数のシミュレーション点SP1〜SP8のそれぞれに対応するセル遅延値DD1〜DD8が算出される。そして、算出されたセル遅延値DD1〜DD8と、既出のステップS30で算出されたセル遅延値DS1〜DS8との誤差が最小となるように、定数項DD及び感度係数β、βが決定される。このように、定数項DD及び感度係数β、βは、最小自乗法を用いることにより、遅延モデルがSPICEシミュレーション結果となるべく一致するように決定される。 In Expression (13), DD is a constant term of a linear function. According to the present embodiment, the simulation result obtained in step S30 and the delay model represented by the equation (13) are used, and the constant term DD and the sensitivity coefficients β X and β Y are determined by the least square method. . Specifically, cell delay values DD1 to DD8 corresponding to the plurality of simulation points SP1 to SP8 are calculated by using the delay model of Expression (13). Then, the constant term DD and the sensitivity coefficients β X and β Y are determined so that the error between the calculated cell delay values DD1 to DD8 and the cell delay values DS1 to DS8 calculated in step S30 is minimized. Is done. As described above, the constant term DD and the sensitivity coefficients β X and β Y are determined by using the least square method so that the delay model matches the SPICE simulation result as much as possible.

2−6.ステップS60
以上の処理により得られたノミナル遅延値Dnom、定数項DR、感度係数α、定数項DD及び感度係数βを用いることにより、セル遅延ライブラリDLIBが作成される。ランダムばらつきの感度係数αとしては、ステップS40の処理により得られたものが用いられる。D2Dばらつきの感度係数βとしては、ステップS50の処理により得られたものが用いられる。式(4)で表される遅延モデルの定数項D0としては、次の様々な候補が考えられる。
2-6. Step S60
The cell delay library DLIB is created by using the nominal delay value Dnom, the constant term DR, the sensitivity coefficient α, the constant term DD, and the sensitivity coefficient β obtained by the above processing. As the random variation sensitivity coefficient α, the sensitivity coefficient α obtained by the process of step S40 is used. As the sensitivity coefficient β of the D2D variation, the one obtained by the process of step S50 is used. As the constant term D0 of the delay model expressed by the equation (4), the following various candidates are conceivable.

(候補1)ステップS40で得られた定数項DR
(候補2)ステップS50で得られた定数項DD
(候補3)定数項DRと定数項DDの加重平均
(候補4)ステップS20で得られたノミナル遅延値Dnom
(Candidate 1) Constant term DR obtained in step S40
(Candidate 2) Constant term DD obtained in step S50
(Candidate 3) Weighted average of constant term DR and constant term DD (Candidate 4) Nominal delay value Dnom obtained in step S20

例えば、ランダムばらつきがD2Dばらつきよりもドミナントである場合、候補1の定数項DRを定数項D0として用いることが考えられる。一方、D2Dばらつきがランダムばらつきよりもドミナントである場合、候補2の定数項DDを定数項D0として用いることが考えられる。ランダムばらつきとD2Dばらつきが同程度である場合は、定数項DRと定数項DDの加重平均を定数項D0として用いることが妥当である。また、ノミナル遅延値Dnomを定数項D0として用いることもできる。   For example, when the random variation is more dominant than the D2D variation, the candidate 1 constant term DR may be used as the constant term D0. On the other hand, when the D2D variation is more dominant than the random variation, it is conceivable to use the candidate 2 constant term DD as the constant term D0. When the random variation and the D2D variation are approximately the same, it is appropriate to use the weighted average of the constant term DR and the constant term DD as the constant term D0. Also, the nominal delay value Dnom can be used as the constant term D0.

図10は、作成されるセル遅延ライブラリDLIBを概念的に示している。図10に示されるように、セル遅延ライブラリDLIBは、セル毎に定数項D0、感度係数α、α、β、βを提供する。また、1つのセルに関して、様々な負荷容量CloadやスルーレートSlew毎に定数項D0、感度係数α、α、β、βが決定され、セル遅延ライブラリDLIBに記録されてもよい。 FIG. 10 conceptually shows the cell delay library DLIB to be created. As shown in FIG. 10, the cell delay library DLIB provides a constant term D0 and sensitivity coefficients α X , α Y , β X , β Y for each cell. In addition, for one cell, the constant term D0 and the sensitivity coefficients α X , α Y , β X , and β Y may be determined for each of various load capacities Cload and slew rates Slew, and recorded in the cell delay library DLIB.

本実施の形態に係るセル遅延ライブラリDLIBは、既存のセル遅延ライブラリと同じフォーマットを有する。既存のセル遅延ライブラリと異なる点は、同じモデルパラメータに関する感度係数αと感度係数βが互いに異なっていることである。例えば、モデルパラメータXに関して、ランダムばらつきの感度係数αとD2Dばらつきの感度係数βは互いに異なっている。それは、セルのキャラクタライズにおいてランダムばらつきとD2Dばらつきが別々に扱われ、感度係数αと感度係数βがそれぞれ別の手法により算出されたからである。 The cell delay library DLIB according to the present embodiment has the same format as the existing cell delay library. The difference from the existing cell delay library is that the sensitivity coefficient α and the sensitivity coefficient β for the same model parameter are different from each other. For example, regarding the model parameter X, the sensitivity coefficient α X of random variation and the sensitivity coefficient β X of D2D variation are different from each other. This is because random variation and D2D variation are handled separately in cell characterization, and sensitivity coefficient α and sensitivity coefficient β are calculated by different methods.

3.効果
既出の図1で示された手法によれば、感度係数は、単純にノミナル点P1とばらつき点P2を結ぶ直線の傾きとして算出される。このような算出方法では、統計的な観点が欠如しており、統計量に誤差が発生する。つまり、遅延モデルが実際の応答を十分な精度で再現しているとは言えない。
3. Effect According to the technique shown in FIG. 1, the sensitivity coefficient is simply calculated as the slope of a straight line connecting the nominal point P1 and the variation point P2. Such a calculation method lacks a statistical viewpoint, and an error occurs in the statistics. In other words, it cannot be said that the delay model reproduces the actual response with sufficient accuracy.

本実施の形態によれば、統計的な観点から、統計量の誤差が小さくなるようにシミュレーション結果と遅延モデルとのマッチングが行われる。このモーメントマッチングにより、統計的な精度が十分考慮された定数項D0及び感度係数αが算出される。従って、得られる遅延モデルは、実際の応答を十分な精度で再現することができる。   According to the present embodiment, the simulation result and the delay model are matched so as to reduce the error of the statistic from a statistical viewpoint. By this moment matching, a constant term D0 and a sensitivity coefficient α with sufficient statistical accuracy taken into account are calculated. Therefore, the obtained delay model can reproduce the actual response with sufficient accuracy.

また、本実施の形態では、シミュレーション結果は高次多項式F2(式(6)参照)を用いて近似される。その高次多項式F2は、一次線形関数である遅延モデルよりも実際の応答に近い。本実施の形態では、モーメント量の観点から、遅延モデルを高次多項式F2に一致させている。これにより、高次の遅延モデルと同様の平均及びばらつき精度を、1次の遅延モデルで実現することができる。このことも、遅延モデルの精度の向上に寄与する。   In the present embodiment, the simulation result is approximated using a high-order polynomial F2 (see Expression (6)). The higher order polynomial F2 is closer to the actual response than the delay model which is a linear function. In the present embodiment, the delay model is matched with the high-order polynomial F2 from the viewpoint of the moment amount. As a result, the same average and variation accuracy as the higher-order delay model can be realized by the first-order delay model. This also contributes to improving the accuracy of the delay model.

また、高次多項式F2が用いられる場合、複数種のモデルパラメータによるセル遅延値Dへの交互作用を考慮することができる。すなわち、交互作用の効果を考慮して感度係数α及び定数項D0を求めることができる。このことも、遅延モデルの精度の向上に寄与する。   Further, when the high-order polynomial F2 is used, the interaction with the cell delay value D by a plurality of types of model parameters can be considered. That is, the sensitivity coefficient α and the constant term D0 can be obtained in consideration of the effect of interaction. This also contributes to improving the accuracy of the delay model.

更に、本実施の形態によれば、感度係数の算出にあたり、ランダムばらつきとD2Dばらつきが区別して扱われる。ランダムばらつきとD2Dばらつきは特性が異なるため、ランダムばらつきに関する感度係数αとD2Dばらつきに関する感度係数βはそれぞれに適した手法で算出されることが好ましい。本実施の形態によれば、ランダムなばらつきに関する感度係数αは、その確率分布を考慮したモーメントマッチングによって決定される。一方、何らかの傾向を有するD2Dばらつきに関する感度係数βは、シミュレーション結果により近くなる最小自乗法によって決定される。結果として、同じモデルパラメータに関する感度係数αと感度係数βは互いに異なることになる。そのような異なる感度係数α、βを含む遅延モデルは、実際の応答をよりよく再現することができる。   Furthermore, according to the present embodiment, when calculating the sensitivity coefficient, random variation and D2D variation are distinguished from each other. Since the random variation and the D2D variation have different characteristics, it is preferable that the sensitivity coefficient α related to the random variation and the sensitivity coefficient β related to the D2D variation are calculated by a method suitable for each. According to the present embodiment, the sensitivity coefficient α related to random variation is determined by moment matching considering the probability distribution. On the other hand, the sensitivity coefficient β related to the D2D variation having some tendency is determined by the least square method that is closer to the simulation result. As a result, the sensitivity coefficient α and the sensitivity coefficient β for the same model parameter are different from each other. Such a delay model including different sensitivity coefficients α and β can better reproduce the actual response.

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、セル遅延ライブラリDLIBが提供する遅延モデルの精度が向上する。従って、そのセル遅延ライブラリを用いる統計的STAの解析精度も向上する。結果として、製造される半導体集積回路の歩留まりも向上する。   As described above, according to the present embodiment, the accuracy of the delay model provided by the cell delay library DLIB is improved. Therefore, the analysis accuracy of the statistical STA using the cell delay library is also improved. As a result, the yield of the manufactured semiconductor integrated circuit is also improved.

4.LSIの設計、製造方法
LSIの設計は、コンピュータを用いることにより行われる。図11は、LSIを設計するための設計システム10(コンピュータシステム)の構成を概略的に示すブロック図である。設計システム10は、記憶装置20、プロセッサ30、入力装置40、及び出力装置50を備えている。記憶装置20としてはRAMやHDDが例示される。入力装置40としてはマウスやキーボードが例示される。出力装置50としては、ディスプレイが例示される。
4). LSI Design and Manufacturing Method LSI design is performed by using a computer. FIG. 11 is a block diagram schematically showing a configuration of a design system 10 (computer system) for designing an LSI. The design system 10 includes a storage device 20, a processor 30, an input device 40, and an output device 50. Examples of the storage device 20 include RAM and HDD. Examples of the input device 40 include a mouse and a keyboard. An example of the output device 50 is a display.

記憶装置20には、上述のセル情報1、モデルパラメータ情報2、シミュレーション点情報3、遅延モデル情報4及びセル遅延ライブラリDLIBが格納される。更に、記憶装置20には、ネットリストNETやレイアウトデータLAYが格納される。ネットリストNETは、設計回路のセル間の接続等を示す設計データである。レイアウトデータLAYは、設計回路のレイアウトを示す設計データである。   The storage device 20 stores the cell information 1, model parameter information 2, simulation point information 3, delay model information 4, and cell delay library DLIB described above. Furthermore, the storage device 20 stores a netlist NET and layout data LAY. The netlist NET is design data indicating connections between cells of the design circuit. The layout data LAY is design data indicating the layout of the design circuit.

キャラクタライズプログラム100、シミュレーションプログラム110、設計プログラム200及び統計的STAプログラム300は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムである。これらプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。プロセッサ30は、これらプログラムを実行することによってLSIの設計処理を実現する。   The characterization program 100, the simulation program 110, the design program 200, and the statistical STA program 300 are software programs executed by a computer. These programs may be recorded on a computer-readable recording medium. The processor 30 implements LSI design processing by executing these programs.

図12は、本実施の形態に係るLSIの設計・製造方法を概略的に示すフローチャートである。図11及び図12を参照して、本実施の形態に係るLSIの設計・製造方法を説明する。   FIG. 12 is a flowchart schematically showing an LSI design / manufacturing method according to the present embodiment. An LSI design / manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

(ステップS100)
キャラクタライズプログラム100は、上述のキャラクタライズ処理を実行し、セル遅延ライブラリDLIBを作成する。このとき、キャラクタライズプログラム100は、記憶装置20から必要な情報(セル情報1、モデルパラメータ情報2、シミュレーション点情報3、遅延モデル情報4)を読み出し、また、シミュレーションプログラム110を適宜用いる。シミュレーションプログラム110は、SPICEである。本実施の形態に係るキャラクタライズ手法により、高精度の遅延モデルを提供するセル遅延ライブラリDLIBが作成される。
(Step S100)
The characterization program 100 executes the characterization process described above and creates the cell delay library DLIB. At this time, the characterization program 100 reads necessary information (cell information 1, model parameter information 2, simulation point information 3, delay model information 4) from the storage device 20, and uses the simulation program 110 as appropriate. The simulation program 110 is SPICE. The cell delay library DLIB that provides a highly accurate delay model is created by the characterization method according to the present embodiment.

(ステップS200)
設計プログラム200は、所望の回路の設計を行い、ネットリストNETやレイアウトデータLAYを作成する。この回路設計方法は、一般的な方法である。
(Step S200)
The design program 200 designs a desired circuit and creates a netlist NET and layout data LAY. This circuit design method is a general method.

(ステップS300)
統計的STAプログラム300は、セル遅延ライブラリDLIB、ネットリストNET、レイアウトデータLAY等を用いることにより、統計的STAを実施する。本実施の形態に係るセル遅延ライブラリDLIBは、既存のセル遅延ライブラリと同じフォーマットを有する。よって、統計的STAプログラム300も、既存の統計的STAプログラムで構わない。統計的STAでは、製造ばらつきを統計的に考慮することにより、設計回路の遅延解析・遅延検証が行われる。モデルパラメータの製造ばらつきに関する情報は、モデルパラメータ情報2から得られる。本実施の形態に係るセル遅延ライブラリDLIBは、高精度の遅延モデル(感度係数)を提供している。従って、そのセル遅延ライブラリを用いる統計的STAの解析精度も向上する。
(Step S300)
The statistical STA program 300 performs the statistical STA by using the cell delay library DLIB, the netlist NET, the layout data LAY, and the like. The cell delay library DLIB according to the present embodiment has the same format as the existing cell delay library. Therefore, the statistical STA program 300 may also be an existing statistical STA program. In the statistical STA, delay analysis / delay verification of a design circuit is performed by statistically considering manufacturing variation. Information relating to manufacturing variation of model parameters is obtained from model parameter information 2. The cell delay library DLIB according to the present embodiment provides a highly accurate delay model (sensitivity coefficient). Therefore, the analysis accuracy of the statistical STA using the cell delay library is also improved.

(ステップS400)
統計的STAによる遅延検証の結果がフェイルであった場合(ステップS400;No)、処理はステップS200に戻る。そして、設計回路のレイアウト等が修正される。遅延検証の結果がパスになると(ステップS400;Yes)、設計回路のレイアウトが決定する。
(Step S400)
When the result of the delay verification by the statistical STA is failure (step S400; No), the process returns to step S200. Then, the layout of the design circuit is corrected. When the result of the delay verification becomes a pass (step S400; Yes), the layout of the design circuit is determined.

(ステップS500)
決定されたレイアウトに基づいて、設計回路が製造される。本実施の形態によれば、遅延解析・遅延検証が高精度で行われている。従って、製造される半導体集積回路の歩留まりも向上する。
(Step S500)
A design circuit is manufactured based on the determined layout. According to the present embodiment, delay analysis and delay verification are performed with high accuracy. Therefore, the yield of manufactured semiconductor integrated circuits is also improved.

以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

図1は、一般的な遅延モデル及び感度係数の求め方を説明するための概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining how to obtain a general delay model and sensitivity coefficient. 図2は、ランダムばらつきとD2Dばらつきを示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing random variation and D2D variation. 図3は、本発明の実施の形態に係るキャラクタライズの処理フローを示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a processing flow of characterization according to the embodiment of the present invention. 図4は、本実施の形態におけるモデルパラメータの確率分布の一例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an example of the probability distribution of model parameters in the present embodiment. 図5は、本実施の形態におけるシミュレーション点の一例を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of simulation points in the present embodiment. 図6は、本実施の形態におけるランダムばらつきに関する感度係数αの決定方法を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a method for determining the sensitivity coefficient α relating to random variation in the present embodiment. 図7は、本実施の形態におけるステップS42における処理を示す概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram showing the processing in step S42 in the present embodiment. 図8は、本実施の形態におけるステップS43における処理を示す概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram showing the processing in step S43 in the present embodiment. 図9は、本実施の形態におけるステップS44における処理を示す概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing the processing in step S44 in the present embodiment. 図10は、本実施の形態に係るセル遅延ライブラリを示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram showing the cell delay library according to the present embodiment. 図11は、本実施の形態に係る設計システムの構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram schematically showing the configuration of the design system according to the present embodiment. 図12は、本実施の形態に係る半導体集積回路の設計・製造方法を概略的に示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart schematically showing a method for designing and manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 セル情報
2 モデルパラメータ情報
3 シミュレーション点情報
4 遅延モデル情報
10 設計システム
20 記憶装置
30 プロセッサ
40 入力装置
50 出力装置
100 キャラクタライズプログラム
110 シミュレーションプログラム
200 設計プログラム
300 統計的STAプログラム
DLIB セル遅延ライブラリ
NET ネットリスト
LAY レイアウトデータ
1 cell information 2 model parameter information 3 simulation point information 4 delay model information 10 design system 20 storage device 30 processor 40 input device 50 output device 100 characterization program 110 simulation program 200 design program 300 statistical STA program DLIB cell delay library NET net List LAY Layout data

Claims (12)

統計的STA用のセル遅延ライブラリの作成方法であって、
(A)セルを構成するトランジスタのモデルパラメータに依存するセル遅延値を与える第1遅延モデルを提供するステップと、
ここで、前記第1遅延モデルは、前記モデルパラメータのばらつきの一次線形関数で表され、前記第1遅延モデルの定数項は第1定数項であり、前記ばらつきの係数は第1感度係数であり、
(B)前記モデルパラメータの複数のシミュレーション点を用いて回路シミュレーションを行い、前記複数のシミュレーション点のそれぞれに対応する複数のセル遅延値を算出するステップと、
(C)前記複数のセル遅延値と前記第1遅延モデルとのモーメントマッチングにより、前記第1定数項及び前記第1感度係数を決定するステップと、
(D)少なくとも前記決定された第1感度係数を提供するセル遅延ライブラリを作成するステップと
を含む
セル遅延ライブラリの作成方法。
A method for creating a cell delay library for statistical STAs, comprising:
(A) providing a first delay model that provides a cell delay value depending on a model parameter of a transistor constituting the cell;
Here, the first delay model is represented by a linear function of the variation of the model parameter, the constant term of the first delay model is a first constant term, and the coefficient of variation is a first sensitivity coefficient. ,
(B) performing a circuit simulation using a plurality of simulation points of the model parameter, and calculating a plurality of cell delay values corresponding to each of the plurality of simulation points;
(C) determining the first constant term and the first sensitivity coefficient by moment matching between the plurality of cell delay values and the first delay model;
(D) creating a cell delay library that provides at least the determined first sensitivity coefficient. A method for creating a cell delay library.
請求項1に記載のセル遅延ライブラリの作成方法であって、
前記(C)ステップは、
(C1)前記複数のシミュレーション点及び前記複数のセル遅延値を用いることにより、セル遅延値を前記ばらつきの関数として与える近似式を最小自乗法で決定するステップと、
(C2)前記近似式と前記モデルパラメータの確率分布情報から得られるセル遅延値の分布の平均値及び分散を、第1平均値及び第1分散としてそれぞれ算出するステップと、
(C3)前記第1遅延モデルと前記確率分布情報から得られるセル遅延値の分布の平均値及び分散を、第2平均値及び第2分散としてそれぞれ算出するステップと、
(C4)前記第2平均値が前記第1平均値と一致する条件で、前記第1定数項を決定するステップと、
(C5)少なくとも前記第2分散が前記第1分散と一致する条件で、前記第1感度係数を決定するステップと
を含む
セル遅延ライブラリの作成方法。
A method for creating a cell delay library according to claim 1,
The step (C) includes:
(C1) determining an approximate expression that gives a cell delay value as a function of the variation by a least square method by using the plurality of simulation points and the plurality of cell delay values;
(C2) calculating an average value and a variance of cell delay value distribution obtained from the approximate expression and the probability distribution information of the model parameter, respectively, as a first average value and a first variance;
(C3) calculating an average value and a variance of cell delay value distribution obtained from the first delay model and the probability distribution information as a second average value and a second variance, respectively;
(C4) determining the first constant term under the condition that the second average value matches the first average value;
(C5) A method of creating a cell delay library, comprising: determining the first sensitivity coefficient under a condition that at least the second variance matches the first variance.
請求項2に記載のセル遅延ライブラリの作成方法であって、
前記(C5)ステップにおいて、更に前記複数のシミュレーション点と前記第1遅延モデルから算出されるセル遅延値と、前記(B)ステップで算出された前記複数のセル遅延値との誤差が最小となる条件で、前記第1感度係数が決定される
セル遅延ライブラリの作成方法。
A method for creating a cell delay library according to claim 2,
In the step (C5), the error between the cell delay values calculated from the plurality of simulation points and the first delay model and the cell delay values calculated in the step (B) is minimized. A method for creating a cell delay library, wherein the first sensitivity coefficient is determined under conditions.
請求項2又は3に記載のセル遅延ライブラリの作成方法であって、
前記近似式は、高次多項式である
セル遅延ライブラリの作成方法。
A method for creating a cell delay library according to claim 2 or 3,
The approximation formula is a high-order polynomial method for creating a cell delay library.
請求項4に記載のセル遅延ライブラリの作成方法であって、
前記複数のシミュレーション点は、複数種類のモデルパラメータが同時にノミナル値からずれている点を含み、
前記高次多項式は、前記複数種類のモデルパラメータ同士の積に比例する成分を含む
セル遅延ライブラリの作成方法。
A method for creating a cell delay library according to claim 4,
The plurality of simulation points include a point where a plurality of types of model parameters are simultaneously deviated from a nominal value,
The high-order polynomial includes a component proportional to a product of the plurality of types of model parameters.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のセル遅延ライブラリの作成方法であって、
セル遅延値は、前記モデルパラメータのランダムばらつき及びチップ間ばらつきに依存し、
前記第1遅延モデルは、前記ランダムばらつきに関する遅延モデルである
セル遅延ライブラリの作成方法。
A method for creating a cell delay library according to any one of claims 1 to 5,
The cell delay value depends on the random variation of the model parameter and the variation between chips,
The method of creating a cell delay library, wherein the first delay model is a delay model related to the random variation.
請求項6に記載のセル遅延ライブラリの作成方法であって、
更に、
(X)前記チップ間ばらつきに関する第2遅延モデルを提供するステップと、
ここで、前記第2遅延モデルは、前記モデルパラメータのチップ間ばらつきの一次線形関数で表され、前記第2遅延モデルの定数項は第2定数項であり、前記チップ間ばらつきの係数は第2感度係数であり、
(Y)前記複数のシミュレーション点及び前記第2遅延モデルから算出されるセル遅延値と、前記(B)ステップで算出された前記複数のセル遅延値との誤差が最小となるように、前記第2感度係数及び前記第2定数項を決定するステップと
を含み、
前記セル遅延ライブラリは、少なくとも前記決定された第1感度係数及び第2感度係数を提供する
セル遅延ライブラリの作成方法。
A method for creating a cell delay library according to claim 6,
Furthermore,
(X) providing a second delay model for the inter-chip variation;
Here, the second delay model is represented by a linear function of the model parameter variation between chips, the constant term of the second delay model is a second constant term, and the coefficient of variation between chips is a second coefficient. Sensitivity coefficient,
(Y) so that an error between the cell delay values calculated from the plurality of simulation points and the second delay model and the cell delay values calculated in the step (B) is minimized. Determining two sensitivity coefficients and the second constant term;
The cell delay library provides at least the determined first sensitivity coefficient and second sensitivity coefficient. A method of creating a cell delay library.
請求項7に記載のセル遅延ライブラリの作成方法であって、
更に、
(Z)前記決定された第1定数項及び第2定数項に基づいて、セル遅延値を与える遅延モデルの定数項を決定するステップ
を含み、
前記セル遅延ライブラリは、前記決定された定数項、前記第1感度係数及び前記第2感度係数を提供する
セル遅延ライブラリの作成方法。
A method for creating a cell delay library according to claim 7,
Furthermore,
(Z) determining a constant term of a delay model giving a cell delay value based on the determined first constant term and second constant term;
The cell delay library provides the determined constant term, the first sensitivity coefficient, and the second sensitivity coefficient. A method of creating a cell delay library.
請求項8に記載のセル遅延ライブラリの作成方法であって、
前記定数項は、前記第1定数項、前記第2定数項、前記第1定数項と前記第2定数項の加重平均のうちいずれかである
セル遅延ライブラリの作成方法。
A method for creating a cell delay library according to claim 8,
The method of creating a cell delay library, wherein the constant term is any one of the first constant term, the second constant term, and a weighted average of the first constant term and the second constant term.
統計的STA用のセル遅延ライブラリであって、
定数と、
第1感度係数と、
前記第1感度係数と異なる第2感度係数と
を含み、
セル遅延値は、セルを構成するトランジスタのモデルパラメータのランダムばらつき及びチップ間ばらつきの一次線形関数で表され、
前記一次線形関数は、前記定数を定数項として有し、前記ランダムばらつき及び前記チップ間ばらつきを変数として含み、
同じモデルパラメータに関する前記ランダムばらつき及び前記チップ間ばらつきの係数が、それぞれ前記第1感度係数及び前記第2感度係数である
セル遅延ライブラリ。
A cell delay library for statistical STAs,
Constants,
A first sensitivity coefficient;
A second sensitivity coefficient different from the first sensitivity coefficient,
The cell delay value is expressed by a linear function of random variation and inter-chip variation of model parameters of transistors constituting the cell,
The linear function has the constant as a constant term, and includes the random variation and the inter-chip variation as variables,
The cell delay library, wherein the random variation coefficient and the chip-to-chip variation coefficient related to the same model parameter are the first sensitivity coefficient and the second sensitivity coefficient, respectively.
セル遅延ライブラリを用いて統計的STAを実施する遅延解析方法であって、
前記セル遅延ライブラリは、
定数と、
第1感度係数と、
前記第1感度係数と異なる第2感度係数と
を含み、
セル遅延値は、セルを構成するトランジスタのモデルパラメータのランダムばらつき及びチップ間ばらつきの一次線形関数で表され、
前記一次線形関数は、前記定数を定数項として有し、前記ランダムばらつき及び前記チップ間ばらつきを変数として含み、
同じモデルパラメータに関する前記ランダムばらつき及び前記チップ間ばらつきの係数が、それぞれ前記第1感度係数及び前記第2感度係数である
遅延解析方法。
A delay analysis method for performing statistical STA using a cell delay library, comprising:
The cell delay library is:
Constants,
A first sensitivity coefficient;
A second sensitivity coefficient different from the first sensitivity coefficient,
The cell delay value is expressed by a linear function of random variation and inter-chip variation of model parameters of transistors constituting the cell,
The linear function has the constant as a constant term, and includes the random variation and the inter-chip variation as variables,
The delay analysis method, wherein the random variation coefficient and the inter-chip variation coefficient related to the same model parameter are the first sensitivity coefficient and the second sensitivity coefficient, respectively.
(a)半導体集積回路を設計するステップと、
(b)セル遅延ライブラリを用いて統計的STAを実施し、前記設計された半導体集積回路の遅延検証を行うステップと、
(c)前記遅延検証の結果がパスとなった後に、前記半導体集積回路を製造するステップと
を含み、
前記セル遅延ライブラリは、
定数と、
第1感度係数と、
前記第1感度係数と異なる第2感度係数と
を含み、
セル遅延値は、セルを構成するトランジスタのモデルパラメータのランダムばらつき及びチップ間ばらつきの一次線形関数で表され、
前記一次線形関数は、前記定数を定数項として有し、前記ランダムばらつき及び前記チップ間ばらつきを変数として含み、
同じモデルパラメータに関する前記ランダムばらつき及び前記チップ間ばらつきの係数が、それぞれ前記第1感度係数及び前記第2感度係数である
半導体集積回路の製造方法。
(A) designing a semiconductor integrated circuit;
(B) performing statistical STA using a cell delay library and performing delay verification of the designed semiconductor integrated circuit;
(C) after the result of the delay verification becomes a pass, manufacturing the semiconductor integrated circuit, and
The cell delay library is:
Constants,
A first sensitivity coefficient;
A second sensitivity coefficient different from the first sensitivity coefficient,
The cell delay value is expressed by a linear function of random variation and inter-chip variation of model parameters of transistors constituting the cell,
The linear function has the constant as a constant term, and includes the random variation and the inter-chip variation as variables,
The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, wherein the random variation coefficient and the inter-chip variation coefficient related to the same model parameter are the first sensitivity coefficient and the second sensitivity coefficient, respectively.
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