JP2010272020A - Apparatus and program for support of circuit design - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路の回路設計を支援する技術に関する。 The present invention relates to a technique for supporting circuit design of a semiconductor integrated circuit.
従来、半導体集積回路の回路設計では、ＳＰＩＣＥ（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）系回路シミュレータが一般に利用されている。 Conventionally, SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) circuit simulators are generally used in circuit design of semiconductor integrated circuits.
ＳＰＩＣＥ系回路シミュレータを用いた回路設計においては、シミュレーションに使用する各素子のモデル精度が、回路の設計精度に大きく影響することになる。現状では、そのモデル精度が実素子の特性に追随しないことが原因となって、設計段階では仕様を満足していても、試作品では仕様を満足しなくなることが少なくない。その結果、試作を繰り返しながら製品化することにもなっている。 In circuit design using a SPICE system circuit simulator, the model accuracy of each element used for the simulation greatly affects the circuit design accuracy. At present, due to the fact that the model accuracy does not follow the characteristics of the actual element, even if the specifications are satisfied at the design stage, the prototypes often fail to satisfy the specifications. As a result, it is also planned to commercialize the product while repeating trial production.
各素子のモデルの中でも、ＭＯＳＦＥＴは、回路中において様々なジオメトリ（寸法やマルチフィンガー等のレイアウト構造）やバイアスで使用されており、回路設計精度に大きな影響を与えることになる。そのため、ＭＯＳＦＥＴのモデル精度を向上させるため、新規モデルの開発等が活発に行われている。しかしながら、あらゆる回路条件と要求される素子特性に対して、実素子とモデルの乖離をゼロにすることは実際問題としては不可能である。そのため、ＳＰＩＣＥ系回路シミュレーションで得られた回路特性のシミュレーション結果と実回路での回路特性に乖離が生じることとなり、この点が、ＳＰＩＣＥ系回路シミュレーションに基づいた回路設計の障害となっている。 Among the models of each element, the MOSFET is used in various geometries (dimensions, layout structures such as multi-finger) and biases in the circuit, which greatly affects circuit design accuracy. For this reason, new models are being actively developed to improve the MOSFET model accuracy. However, in practice, it is impossible to make the difference between the actual element and the model zero for all circuit conditions and required element characteristics. For this reason, there is a discrepancy between the simulation result of the circuit characteristics obtained by the SPICE system circuit simulation and the circuit characteristics of the actual circuit, and this is an obstacle to the circuit design based on the SPICE system circuit simulation.
なお、特開２００４−８６５４６号公報には、従来の回路シミュレーションでは考慮されていなかった電子素子に加わる応力の影響をパラメータに加味することにより、精度の向上を図った回路シミュレーション方法が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-86546 discloses a circuit simulation method for improving accuracy by taking into account the influence of stress applied to an electronic element, which has not been taken into account in conventional circuit simulation. Yes.
本発明の目的は、実素子とモデルとの特性乖離情報を提供する回路設計支援装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a circuit design support apparatus that provides characteristic deviation information between an actual element and a model.
本発明に係る回路設計支援装置は、素子特性の測定データが、測定時の条件と対応付けられて格納されている特性データベースと、設計対象回路の回路シミュレーションを行う回路シミュレーション部と、前記特性データベースに格納されているデータ及び前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、指定された素子特性の推定値を算出する特性推定値算出部と、前記特性推定値算出部によって算出された推定値と、前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、前記指定された素子特性についての特性乖離情報を出力する特性乖離情報出力部とを備えることを特徴とする。 A circuit design support apparatus according to the present invention includes a characteristic database in which element characteristic measurement data is stored in association with measurement conditions, a circuit simulation unit that performs circuit simulation of a circuit to be designed, and the characteristic database. On the basis of the data stored in and the simulation result by the circuit simulation unit, a characteristic estimation value calculation unit that calculates an estimated value of the specified element characteristic, an estimation value calculated by the characteristic estimation value calculation unit, And a characteristic divergence information output unit that outputs characteristic divergence information about the specified element characteristic based on a simulation result by the circuit simulation unit.
この場合において、前記特性推定値算出部は、指定された条件に基づいて、前記特性データベースから、前記指定された条件近傍の複数の条件における複数の測定データを取得し、当該複数の測定データについて内挿法又は外挿法を用いることにより、指定された素子特性の推定値を算出するようにしてもよいし、前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、前記特性データベースから、前記シミュレーション結果近傍の複数の条件における複数の測定データを取得し、当該複数の測定データについて内挿法又は外挿法を用いることにより、指定された素子特性の推定値を算出するようにしてもよいし、指定された条件及び前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、前記特性データベースから、前記指定された条件及び前記シミュレーション結果近傍の複数の条件における複数の測定データを取得し、当該複数の測定データについて内挿法又は外挿法を用いることにより、指定された素子特性の推定値を算出するようにしてもよい。 In this case, the characteristic estimated value calculation unit acquires a plurality of measurement data in a plurality of conditions in the vicinity of the specified condition from the characteristic database based on the specified conditions, and the plurality of measurement data An estimated value of the specified element characteristic may be calculated by using an interpolation method or an extrapolation method, or based on a simulation result by the circuit simulation unit, from the characteristic database, the vicinity of the simulation result By acquiring a plurality of measurement data under a plurality of conditions, and using the interpolation method or the extrapolation method for the plurality of measurement data, the estimated value of the specified element characteristic may be calculated. Based on the determined conditions and the simulation result by the circuit simulation unit. From the specified conditions and a plurality of measurement data in a plurality of conditions near the simulation result, and by using the interpolation method or extrapolation method for the plurality of measurement data, estimation of the specified element characteristics A value may be calculated.
以上の場合において、前記特性乖離情報出力部は、前記推定値と前記シミュレーション結果との誤差を計算して、特性乖離情報として出力するようにしてもよいし、前記推定値及び前記シミュレーション結果を、特性乖離情報として出力するようにしてもよい。 In the above case, the characteristic divergence information output unit may calculate an error between the estimated value and the simulation result, and output the difference as characteristic divergence information. You may make it output as characteristic deviation information.
本発明に係るプログラムは、回路設計を支援するためのプログラムであって、素子特性の測定データが、測定時の条件と対応付けられて格納されている特性データベースを備えたコンピュータを、設計対象回路の回路シミュレーションを行う回路シミュレーション部、前記特性データベースに格納されている測定データ及び前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、指定された素子特性の推定値を算出する特性推定値算出部、及び、前記特性推定値算出部によって算出された推定値と、前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、前記指定された素子特性についての特性乖離情報を出力する特性乖離情報出力部として機能させるためのプログラムである。 A program according to the present invention is a program for supporting circuit design, and includes a computer having a characteristic database in which element characteristic measurement data is stored in association with measurement conditions. A circuit simulation unit that performs the circuit simulation, a characteristic estimation value calculation unit that calculates an estimated value of the specified element characteristic based on the measurement data stored in the characteristic database and the simulation result by the circuit simulation unit, and A program for functioning as a characteristic divergence information output unit that outputs characteristic divergence information about the specified element characteristic based on the estimated value calculated by the characteristic estimated value calculation unit and a simulation result by the circuit simulation unit It is.
この場合において、前記特性推定値算出部は、指定された条件に基づいて、前記特性データベースから、前記指定された条件近傍の複数の条件における複数の測定データを取得し、当該複数の測定データについて内挿法又は外挿法を用いることにより、指定された素子特性の推定値を算出するようにしてもよいし、前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、前記特性データベースから、前記シミュレーション結果近傍の複数の条件における複数の測定データを取得し、当該複数の測定データについて内挿法又は外挿法を用いることにより、指定された素子特性の推定値を算出するようにしてもよいし、指定された条件及び前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、前記特性データベースから、前記指定された条件及び前記シミュレーション結果近傍の複数の条件における複数の測定データを取得し、当該複数の測定データについて内挿法又は外挿法を用いることにより、指定された素子特性の推定値を算出するようにしてもよい。 In this case, the characteristic estimated value calculation unit acquires a plurality of measurement data in a plurality of conditions in the vicinity of the specified condition from the characteristic database based on the specified conditions, and the plurality of measurement data An estimated value of the specified element characteristic may be calculated by using an interpolation method or an extrapolation method, or based on a simulation result by the circuit simulation unit, from the characteristic database, the vicinity of the simulation result By acquiring a plurality of measurement data under a plurality of conditions, and using the interpolation method or the extrapolation method for the plurality of measurement data, the estimated value of the specified element characteristic may be calculated. Based on the determined conditions and the simulation result by the circuit simulation unit. From the specified conditions and a plurality of measurement data in a plurality of conditions near the simulation result, and by using the interpolation method or extrapolation method for the plurality of measurement data, estimation of the specified element characteristics A value may be calculated.
また、上記プログラムにおいて、前記特性乖離情報出力部は、前記推定値と前記シミュレーション結果との誤差を計算して、特性乖離情報として出力するようにしてもよいし、前記推定値及び前記シミュレーション結果を、特性乖離情報として出力するようにしてもよい。 In the above program, the characteristic deviation information output unit may calculate an error between the estimated value and the simulation result and output the error as characteristic deviation information, or the estimated value and the simulation result may be output. Alternatively, it may be output as characteristic deviation information.
なお、上記プログラムは、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ）等の可搬記録媒体や、各種ネットワークを介して頒布することができる。 The program can be distributed via a portable recording medium such as an optical disk (for example, CD-ROM or DVD-ROM) or various networks.
本発明によれば、実素子とモデルとの特性乖離情報が提供されるので、回路設計者等は、当該特性乖離情報に基づいて、設計対象となる回路の回路定数やジオメオリやトポロジ等の変更を行うことが可能となり、実動作において仕様を満足する回路の設計が容易になる。 According to the present invention, characteristic divergence information between an actual element and a model is provided, so that a circuit designer or the like can change a circuit constant, a geometry, a topology, or the like of a circuit to be designed based on the characteristic divergence information. This makes it easy to design a circuit that satisfies the specifications in actual operation.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明による回路設計支援装置の機能構成を示す図である。本発明による回路設計支援装置は、ハードウェアとしてのワークステーションその他のコンピュータと、当該コンピュータ上で動作するソフトウェアとしてのプログラムによって構成される。ハードウェアとしてのコンピュータは、ＣＰＵ（中央処理装置）、メインメモリ（主記憶装置）、ハードディスク装置（補助記憶装置）、入力装置、出力装置等を備える。入力装置は、例えば、キーボードや、マウスその他のポインティングデバイス等によって構成され、出力装置は、例えば、ＣＲＴ表示装置やＬＣＤ表示装置等の表示装置、レーザプリンタやインクジェットプリンタ等の印刷装置等によって構成される。 FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of a circuit design support apparatus according to the present invention. The circuit design support apparatus according to the present invention is configured by a workstation or other computer as hardware and a program as software operating on the computer. A computer as hardware includes a CPU (central processing unit), a main memory (main storage device), a hard disk device (auxiliary storage device), an input device, an output device, and the like. The input device is composed of, for example, a keyboard, a mouse or other pointing device, and the output device is composed of, for example, a display device such as a CRT display device or an LCD display device, or a printing device such as a laser printer or an inkjet printer. The
同図に示すように、本発明による回路設計支援装置１００は、特性データベース１１０と、回路シミュレーション部１２０と、特性推定値算出部１３０と、入力部１４０と、特性乖離情報出力部１５０とを備える。各部１２０〜１５０の機能は、基本的に、回路設計支援装置１００を構成するコンピュータにおいて、ＣＰＵが、メインメモリにロードされたプログラムを実行することによって実現される。 As shown in the figure, the circuit design support apparatus 100 according to the present invention includes a characteristic database 110, a circuit simulation unit 120, a characteristic estimated value calculation unit 130, an input unit 140, and a characteristic deviation information output unit 150. . The functions of the units 120 to 150 are basically realized by the CPU executing the program loaded in the main memory in the computer constituting the circuit design support apparatus 100.
特性データベース１１０は、半導体メーカ等によって測定されたＴＥＧ（Test Element Group）の素子特性の測定値から構築されるものであり、回路設計支援装置１００を構成するコンピュータが備えるハードディスク装置に格納される。 The characteristic database 110 is constructed from measured values of element characteristics of a TEG (Test Element Group) measured by a semiconductor manufacturer or the like, and is stored in a hard disk device included in a computer constituting the circuit design support apparatus 100.
半導体を開発・製造する企業では、ＳＰＩＣＥ系回路シミュレータ用に、ＭＯＳＦＥＴ等の素子のＳＰＩＣＥモデルを作成して提供しているが、そのＳＰＩＣＥモデルを作成するため、対象となる半導体プロセスについて、所定のＴＥＧを用意して、その素子特性（電流電圧特性、容量特性、周波数特性、温度特性等）を測定している。なお、ＴＥＧは、通常、いくつかの代表的な寸法で構成されており、実際に回路に使用される全ての寸法及び構造について用意されることはない。また、バイアスや温度等の条件についても、代表的な値で測定がされており、回路が使用されるすべての条件で測定されることはない。 A company that develops and manufactures semiconductors creates and provides SPICE models of elements such as MOSFETs for SPICE-based circuit simulators. In order to create the SPICE model, a predetermined semiconductor process for a target semiconductor process is provided. A TEG is prepared and its element characteristics (current voltage characteristics, capacity characteristics, frequency characteristics, temperature characteristics, etc.) are measured. It should be noted that the TEG is usually configured with some typical dimensions, and is not prepared for all dimensions and structures actually used in the circuit. Also, conditions such as bias and temperature are measured with typical values, and are not measured under all conditions in which the circuit is used.
特性データベース１１０では、ＴＥＧの素子特性（電流電圧特性、容量特性、周波数特性、温度特性等）を測定した際の条件（素子の寸法、フィンガー数、素子並列数、バイアス、温度等）と、ＴＥＧの素子特性の測定値とが、適宜対応付けられて格納されている。 In the characteristic database 110, conditions (element dimensions, number of fingers, element parallel number, bias, temperature, etc.) when measuring element characteristics (current voltage characteristics, capacity characteristics, frequency characteristics, temperature characteristics, etc.) of the TEG, and the TEG The measured values of the element characteristics are stored in association with each other as appropriate.
回路シミュレーション部１２０は、通常のＳＰＩＣＥ系回路シミュレータと同様の機能を有するものであり、その内部に、シミュレーション用のモデルライブラリを有している。また、回路シミュレーション部１２０に対しては、入力部１４０を介して、回路設計者が指定した回路条件（回路ネットリスト、寸法、フィンガー構造、素子並列数、バイアス条件など）が予め与えられている。 The circuit simulation unit 120 has the same function as a normal SPICE system circuit simulator, and has a model library for simulation therein. In addition, circuit conditions (circuit netlist, dimensions, finger structure, element parallel number, bias conditions, etc.) designated by the circuit designer are given in advance to the circuit simulation unit 120 via the input unit 140. .
特性推定値算出部１３０は、特性データベース１１０に格納されたデータ及び回路シミュレーション部１２０によるシミュレーション結果に基づいて、素子特性の推定値（特性推定値）を算出するものである。特性推定値算出部１３０は、回路設計者が指定した回路条件（回路ネットリスト、寸法、フィンガー構造、素子並列数、バイアス条件など）に応じた素子特性（電流、相互コンダクタンス、オン抵抗、出力抵抗、出力コンダクタンス、歪み、容量、遅延時間、周波数特性、雑音特性など）を、特性データベース１１０に格納されたデータ及び回路シミュレーション部１２０のシミュレーション結果から、内挿法と外挿法により計算する。特性推定値算出部１３０によって算出される特性推定値は、一般に、ＳＰＩＣＥ系シミュレータの計算結果よりも更に実物の素子特性に近いものとなる。 The characteristic estimated value calculation unit 130 calculates an element characteristic estimated value (characteristic estimated value) based on the data stored in the characteristic database 110 and the simulation result by the circuit simulation unit 120. The characteristic estimated value calculation unit 130 is a device characteristic (current, transconductance, on-resistance, output resistance) according to circuit conditions (circuit netlist, dimensions, finger structure, number of parallel elements, bias conditions, etc.) specified by the circuit designer. Output conductance, distortion, capacitance, delay time, frequency characteristic, noise characteristic, etc.) are calculated by interpolation and extrapolation from the data stored in the characteristic database 110 and the simulation result of the circuit simulation unit 120. The characteristic estimated value calculated by the characteristic estimated value calculating unit 130 is generally closer to the actual element characteristic than the calculation result of the SPICE system simulator.
入力部１４０は、回路設計支援装置１００を構成するコンピュータが備える入力装置を介して、回路設計支援装置１００に対するユーザの指示や必要なデータ等を入力するためのものである。 The input unit 140 is for inputting a user instruction, necessary data, and the like to the circuit design support device 100 via an input device provided in a computer constituting the circuit design support device 100.
特性乖離情報出力部１５０は、特性推定値算出部１３０による算出結果及び回路シミュレーション部１２０によるシミュレーション結果から特性乖離情報を求めて、当該特性乖離情報を回路設計支援装置１００を構成するコンピュータが備える出力装置を介して外部に出力するものである。例えば、回路設計支援装置１００を構成するコンピュータにおいて、表示装置の画面に特性乖離情報を表示させたり、印刷装置を介して、特性乖離情報を用紙に印刷したりする。特性乖離情報の出力形式としては、例えば、特性推定値算出部１３０による算出結果（推定値）と、回路シミュレーション部１２０によるシミュレーション結果（シミュレーション値）との誤差を、推定値及びシミュレーション値の両方あるいはいずれか一方と共に表示等することや、（誤差を表示等することなく）推定値とシミュレーション値とを並べて表示等することが考えられる。また、特性乖離情報を出力する際、推定値とシミュレーション値との乖離が予め定められた値より大きいものについては、目立つように、他のものと区別が付くような態様で（例えば、色を変えて）表示等することも考えられる。 The characteristic divergence information output unit 150 obtains characteristic divergence information from the calculation result by the characteristic estimation value calculation unit 130 and the simulation result by the circuit simulation unit 120, and outputs the characteristic divergence information included in the computer constituting the circuit design support apparatus 100. It is output to the outside through the device. For example, in the computer constituting the circuit design support apparatus 100, the characteristic deviation information is displayed on the screen of the display device, or the characteristic deviation information is printed on a sheet via the printing apparatus. As an output format of the characteristic deviation information, for example, an error between a calculation result (estimation value) by the characteristic estimation value calculation unit 130 and a simulation result (simulation value) by the circuit simulation unit 120 may be both an estimated value and a simulation value or It is conceivable to display with any one of them, or to display the estimated value and the simulation value side by side (without displaying the error). Further, when the characteristic deviation information is output, the deviation between the estimated value and the simulation value is larger than a predetermined value so that the characteristic deviation information can be distinguished from others (for example, the color It is also possible to display it.
図２は、回路設計支援装置１００における処理の流れを説明するためのフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart for explaining the flow of processing in the circuit design support apparatus 100.
同図に示すように、まず、ユーザ（回路設計者等）によって、入力部１４０を介して、特性乖離情報の出力対象とする素子特性が指定される（Ｓ２０１）。例えば、ユーザは、電流、相互コンダクタンス、オン抵抗、出力抵抗、出力コンダクタンス、歪み、容量、遅延時間、周波数特性、雑音特性などの中から、実素子とモデルとの誤差を確認したい特性を指定する。 As shown in the figure, first, an element characteristic for which characteristic deviation information is to be output is designated by a user (circuit designer or the like) via the input unit 140 (S201). For example, the user specifies the characteristic for which the error between the actual element and the model is to be confirmed from among current, transconductance, on-resistance, output resistance, output conductance, distortion, capacitance, delay time, frequency characteristics, noise characteristics, etc. .
次に、ユーザによって、入力部１４０を介して、特性乖離情報の出力対象とする素子（対象素子）が指定される（Ｓ２０２）。この時、ユーザは、必要に応じて、設計対象回路を構成するすべての素子を指定することもできるし、設計対象回路を構成する一部（例えば、一つ）の素子を指定することもできる。 Next, the user designates an element (target element) as an output target of the characteristic deviation information via the input unit 140 (S202). At this time, the user can designate all elements constituting the circuit to be designed as necessary, or can designate a part (for example, one element) constituting the circuit to be designed. .
次に、回路シミュレーション部１２０によって、予めユーザによって指定された回路条件（回路ネットリスト、寸法、フィンガー数、素子並列数、バイアス条件等）において、ユーザによって指定された対象素子について、ユーザによって指定された素子特性のシミュレーションが実行される（Ｓ２０３）。 Next, in the circuit conditions (circuit netlist, dimensions, number of fingers, number of elements parallel, bias condition, etc.) specified by the user in advance by the circuit simulation unit 120, the target element specified by the user is specified by the user. A simulation of the element characteristics is executed (S203).
次に、特性推定値算出部１３０によって、回路シミュレーション部１２０によるシミュレーション結果、及び、特性データベース１１０に格納されたデータに基づいて、ユーザが指定した素子特性の推定値が算出される（Ｓ２０４）。例えば、まず、ユーザによって指定された条件（例えば、特定の設計寸法）近傍の条件の測定値を、複数（少なくとも２つ）の条件（例えば、２つのＴＥＧ寸法）について、特性データベース１１０から取得し、取得された複数の条件（例えば、２つのＴＥＧ寸法）における測定値に関して内挿法及び外挿法を用いることにより、ユーザによって指定された条件（例えば、特定の設計寸法）における素子特性（特性推定値）を算出する。 Next, the estimated value of the element characteristic specified by the user is calculated by the estimated characteristic value calculation unit 130 based on the simulation result by the circuit simulation unit 120 and the data stored in the characteristic database 110 (S204). For example, first, measurement values of conditions in the vicinity of conditions specified by the user (for example, specific design dimensions) are acquired from the characteristic database 110 for a plurality of (at least two) conditions (for example, two TEG dimensions). , By using interpolation and extrapolation methods for the measured values in a plurality of acquired conditions (eg, two TEG dimensions), the device characteristics (characteristics) in the conditions (eg, specific design dimensions) specified by the user Estimated value) is calculated.
次に、特性乖離情報出力部１５０によって、特性乖離情報が出力される（Ｓ２０５）。例えば、ユーザが指定した素子特性について、回路シミュレーション部１２０によるシミュレーション結果（シミュレーション値）と、特性推定値算出部１３０による算出結果（推定値）との差（誤差値）が求められ、ユーザが指定した素子の素子特性についてのシミュレーション値と推定値と誤差値とが並んで、表示装置の画面に表示される。 Next, the characteristic deviation information output unit 150 outputs characteristic deviation information (S205). For example, for element characteristics specified by the user, a difference (error value) between a simulation result (simulation value) by the circuit simulation unit 120 and a calculation result (estimation value) by the characteristic estimation value calculation unit 130 is obtained and specified by the user. A simulation value, an estimated value, and an error value for the element characteristic of the selected element are displayed side by side on the screen of the display device.
次に、回路設計支援装置１００の動作について具体例に基づいて説明する。 Next, the operation of the circuit design support apparatus 100 will be described based on a specific example.
図３は、設計対象となる回路の例を示す図である。ここでは、同図に示した回路を構成する素子３０１のドレイン電流の特性乖離情報を出力する場合について説明する。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a circuit to be designed. Here, a case will be described in which the characteristic deviation information of the drain current of the element 301 constituting the circuit shown in FIG.
図４は、ＴＥＧとして用意されている寸法（チャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌ）の例を示す図である。同図において黒丸で示されている寸法（Ｗ／Ｌ）がＴＥＧとして用意されている寸法であって、これらの寸法について各種素子特性が測定されている。また、同図において星印で示されている寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）が回路設計者が指定した寸法である。寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）は、例えば、回路ネットリスト中で指定されている。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of dimensions (channel width W and channel length L) prepared as a TEG. In the drawing, dimensions (W / L) indicated by black circles are dimensions prepared as TEGs, and various element characteristics are measured for these dimensions. In addition, the dimension (Wz / Lz) indicated by an asterisk in the figure is a dimension designated by the circuit designer. The dimension (Wz / Lz) is specified in the circuit net list, for example.
図３に示した回路の回路設計者が、回路設計支援装置１００を利用して、素子３０１のドレイン電流について特性乖離情報を確認しようとする場合、まず、回路設計者は、入力部１４０を介して、特性乖離情報の出力対象とする素子特性として、ドレイン電流を指定すると共に（Ｓ２０１）、特性乖離情報の出力対象とする素子として、素子３０１を指定する（Ｓ２０２）。 When the circuit designer of the circuit shown in FIG. 3 uses the circuit design support apparatus 100 to check the characteristic divergence information regarding the drain current of the element 301, first, the circuit designer uses the input unit 140. Thus, the drain current is specified as the element characteristic for which the characteristic deviation information is output (S201), and the element 301 is specified as the element for which the characteristic deviation information is output (S202).
以上のようにして、特性乖離情報の出力対象が特定されると、次に、回路シミュレーション部１２０が、図３に示した回路について回路シミュレーションを実行する（Ｓ２０３）。その結果、素子３０１の電圧（Ｖｄ，Ｖｇ，Ｖｓ）とドレイン電流（Id_SPICE）のシミュレーション結果が得られ、ノード電位差（Ｖｇｓ＝Ｖｇ−Ｖｓ，Ｖｄｓ＝Ｖｄ−Ｖｓ）が計算される。 As described above, when the output target of the characteristic deviation information is specified, the circuit simulation unit 120 next executes circuit simulation for the circuit shown in FIG. 3 (S203). As a result, a simulation result of the voltage (Vd, Vg, Vs) and drain current (Id_SPICE) of the element 301 is obtained, and the node potential difference (Vgs = Vg−Vs, Vds = Vd−Vs) is calculated.
次に、特性推定値算出部１３０が、回路シミュレーション部１２０によるシミュレーション結果、及び、特性データベース１１０に格納されたデータに基づいて、素子３０１のドレイン電流の推定値を算出する（Ｓ２０４）。そのため、まず、特性推定値算出部１３０は、特性データベース１１０を検索して、回路設計者が指定した寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）に近いＴＥＧ寸法を見つけ出す。例えば、図４に示した例では、回路設計者が指定した寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）４０１は、寸法（Ｗｘ／Ｌｘ）４０２と寸法（Ｗｙ／Ｌｙ）４０３の中間に位置しているので、この２つの寸法（Ｗｘ／Ｌｘ），（Ｗｙ／Ｌｙ）が、特性推定値算出部１３０によって、ユーザが指定した寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）に近いＴＥＧ寸法として見つけ出される。 Next, the characteristic estimated value calculation unit 130 calculates the estimated value of the drain current of the element 301 based on the simulation result by the circuit simulation unit 120 and the data stored in the characteristic database 110 (S204). Therefore, first, the characteristic estimated value calculation unit 130 searches the characteristic database 110 to find a TEG dimension close to the dimension (Wz / Lz) designated by the circuit designer. For example, in the example shown in FIG. 4, the dimension (Wz / Lz) 401 specified by the circuit designer is located between the dimension (Wx / Lx) 402 and the dimension (Wy / Ly) 403. The two dimensions (Wx / Lx) and (Wy / Ly) are found by the characteristic estimation value calculation unit 130 as TEG dimensions close to the dimension (Wz / Lz) specified by the user.
次に、特性推定値算出部１３０は、見つかった２つの寸法（Ｗｘ／Ｌｘ），（Ｗｙ／Ｌｙ）のそれぞれについての電流電圧データを、特性データベース１１０から取得する。この時、特性推定値算出部１３０は、回路シミュレーション部１２０によるシミュレーション結果から得られたノード電位差Ｖｇｓ近傍の電流電圧データを、特性データベース１１０から取得する。例えば、シミュレーション結果から得られたノード電位差Ｖｇｓが１．８Ｖであり、特性データベース１１０には、各寸法について、Ｖｇｓ＝０〜５Ｖまで１Ｖ刻みに電流電圧データが格納されているとすると、シミュレーション結果から得られたノード電位差Ｖｇｓ（＝１．８Ｖ）近傍の電流電圧データとして、Ｖｇｓ＝１Ｖの時の電流電圧データとＶｇｓ＝２Ｖの時の電流電圧データとが、特性データベース１１０から取得される。 Next, the characteristic estimated value calculation unit 130 acquires current voltage data for each of the two found dimensions (Wx / Lx) and (Wy / Ly) from the characteristic database 110. At this time, the characteristic estimated value calculation unit 130 acquires current voltage data in the vicinity of the node potential difference Vgs obtained from the simulation result by the circuit simulation unit 120 from the characteristic database 110. For example, assuming that the node potential difference Vgs obtained from the simulation result is 1.8 V, and the current voltage data is stored in the characteristic database 110 in increments of 1 V from Vgs = 0 to 5 V for each dimension. As the current voltage data in the vicinity of the node potential difference Vgs (= 1.8 V) obtained from the above, current voltage data when Vgs = 1 V and current voltage data when Vgs = 2 V are acquired from the characteristic database 110.
図５及び図６は、特性データベース１１０から取得される電流電圧データの例を示すグラフである。図５は、寸法（Ｗｘ／Ｌｘ）における電流電圧データの例を示しており、点列５０１がＶｇｓ＝１Ｖの時の電流電圧データを示し、点列５０２がＶｇｓ＝２Ｖの時の電流電圧データを示している。同様に、図６は、寸法（Ｗｙ／Ｌｙ）における電流電圧データの例を示しており、点列６０１がＶｇｓ＝１Ｖの時の電流電圧データを示し、点列６０２がＶｇｓ＝２Ｖの時の電流電圧データを示している。なお、図５及び図６において実線で示したグラフは、ＳＰＩＣＥ系シミュレータのシミュレーション結果を示している。図５及び図６に示されているように、シミュレーション結果と実測値との間には乖離が生じている。 5 and 6 are graphs showing examples of current-voltage data acquired from the characteristic database 110. FIG. FIG. 5 shows an example of current-voltage data in the dimension (Wx / Lx), showing current-voltage data when the point sequence 501 is Vgs = 1V, and current-voltage data when the point sequence 502 is Vgs = 2V. Is shown. Similarly, FIG. 6 shows an example of current-voltage data in the dimension (Wy / Ly), showing current-voltage data when the point sequence 601 is Vgs = 1V, and when the point sequence 602 is Vgs = 2V. Current voltage data is shown. 5 and 6 indicate the simulation results of the SPICE simulator. As shown in FIGS. 5 and 6, there is a difference between the simulation result and the actual measurement value.
次に、特性推定値算出部１３０は、２つの寸法（Ｗｘ／Ｌｘ），（Ｗｙ／Ｌｙ）のそれぞれについて、特性データベース１１０から取得された電流電圧データから、回路シミュレーション部１２０によるシミュレーション結果から得られたノード電位差Ｖｄｓにおける電流値を生成する。例えば、シミュレーション結果から得られたノード電位差Ｖｄｓが２．５Ｖであるとすると、特性データベース１１０から取得されたＶｇｓ＝１Ｖの時の電流電圧データ及びＶｇｓ＝２Ｖの時の電流電圧データのそれぞれから、Ｖｄｓ＝２．５Ｖの時の電流値を、各寸法（Ｗｘ／Ｌｘ），（Ｗｙ／Ｌｙ）について、内挿法等により求める。 Next, the characteristic estimated value calculation unit 130 obtains each of the two dimensions (Wx / Lx) and (Wy / Ly) from the simulation result by the circuit simulation unit 120 from the current voltage data acquired from the characteristic database 110. A current value at the obtained node potential difference Vds is generated. For example, if the node potential difference Vds obtained from the simulation result is 2.5 V, current voltage data at Vgs = 1 V and current voltage data at Vgs = 2 V acquired from the characteristic database 110 are respectively The current value when Vds = 2.5 V is obtained for each dimension (Wx / Lx) and (Wy / Ly) by an interpolation method or the like.
次に、特性推定値算出部１３０は、各寸法（Ｗｘ／Ｌｘ），（Ｗｙ／Ｌｙ）について生成された電流値から、回路設計者が指定した寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）における電流値を求める。 Next, the characteristic estimated value calculation unit 130 obtains a current value at a dimension (Wz / Lz) designated by the circuit designer from the current value generated for each dimension (Wx / Lx) and (Wy / Ly).
図７は、各寸法（Ｗｘ／Ｌｘ），（Ｗｙ／Ｌｙ）について生成された電流値から、回路設計者が指定した寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）における電流値を求める方法を説明するための図である。同図における丸印７０１及び７０２はそれぞれ、寸法（Ｗｘ／Ｌｘ）におけるＶｇｓ＝１Ｖ及びＶｇｓ＝２Ｖの時の電流値を示し、丸印７０３及び７０４はそれぞれ、寸法（Ｗｙ／Ｌｙ）におけるＶｇｓ＝１Ｖ及びＶｇｓ＝２Ｖの時の電流値を示している。 FIG. 7 is a diagram for explaining a method of obtaining a current value at a dimension (Wz / Lz) designated by a circuit designer from current values generated for each dimension (Wx / Lx) and (Wy / Ly). is there. Circles 701 and 702 in the figure indicate current values when Vgs = 1 V and Vgs = 2 V in the dimension (Wx / Lx), respectively, and circles 703 and 704 indicate Vgs = in the dimension (Wy / Ly), respectively. Current values when 1V and Vgs = 2V are shown.
特性推定値算出部１３０は、まず、各寸法（Ｗｘ／Ｌｘ），（Ｗｙ／Ｌｙ）について生成された電流値７０１〜７０４から、各寸法（Ｗｘ／Ｌｘ），（Ｗｙ／Ｌｙ）について、シミュレーション結果から得られたノード電位差Ｖｇｓ＝１．８Ｖにおける電流値を求める。すなわち、寸法（Ｗｘ／Ｌｘ）について生成された電流値７０１及び７０２を線形補間することにより、Ｖｇｓ＝１．８Ｖにおける電流値７１１を求め、寸法（Ｗｙ／Ｌｙ）について生成された電流値７０３及び７０４を線形補間することにより、Ｖｇｓ＝１．８Ｖにおける電流値７１２を求める。 The characteristic estimation value calculation unit 130 first simulates each dimension (Wx / Lx), (Wy / Ly) from the current values 701 to 704 generated for each dimension (Wx / Lx), (Wy / Ly). The current value at the node potential difference Vgs = 1.8V obtained from the result is obtained. That is, the current values 701 and 702 generated for the dimension (Wx / Lx) are linearly interpolated to obtain the current value 711 at Vgs = 1.8 V, and the current values 703 generated for the dimension (Wy / Ly) and A current value 712 at Vgs = 1.8 V is obtained by linearly interpolating 704.
次に、特性推定値算出部１３０は、寸法（Ｗｘ／Ｌｘ）について求められた電流値７１１と、寸法（Ｗｙ／Ｌｙ）について求められた電流値７１２とから、回路設計者が指定した寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）における電流値を求める。例えば、図４に示した例では、回路設計者が指定した寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）４０１は、寸法（Ｗｘ／Ｌｘ）４０２と寸法（Ｗｙ／Ｌｙ）４０３との中間に位置していることから、寸法（Ｗｘ／Ｌｘ）について求められた電流値７１１と、寸法（Ｗｙ／Ｌｙ）について求められた電流値７１２との中間値を、寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）における電流値７１３として求める。 Next, the characteristic estimation value calculation unit 130 determines the dimension (C) specified by the circuit designer from the current value 711 obtained for the dimension (Wx / Lx) and the current value 712 obtained for the dimension (Wy / Ly). The current value at (Wz / Lz) is obtained. For example, in the example illustrated in FIG. 4, the dimension (Wz / Lz) 401 specified by the circuit designer is located between the dimension (Wx / Lx) 402 and the dimension (Wy / Ly) 403. An intermediate value between the current value 711 obtained for the dimension (Wx / Lx) and the current value 712 obtained for the dimension (Wy / Ly) is obtained as the current value 713 in the dimension (Wz / Lz).
なお、ここでは、まず、各寸法（Ｗｘ／Ｌｘ），（Ｗｙ／Ｌｙ）について、シミュレーション結果から得られたノード電位差Ｖｇｓ＝１．８Ｖにおける電流値を求め、各寸法（Ｗｘ／Ｌｘ），（Ｗｙ／Ｌｙ）について求められた電流値から、回路設計者が指定した寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）における電流値を求めるようにしていたが、まず、Ｖｇｓ＝１Ｖの時及びＶｇｓ＝２Ｖの時のそれぞれについて、回路設計者が指定した寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）における電流値を求め、Ｖｇｓ＝１Ｖの時及びＶｇｓ＝２Ｖの時のそれぞれについて求められた寸法（Ｗｚ／Ｌｚ）における電流値を線形補間することにより、シミュレーション結果から得られたノード電位差Ｖｇｓ＝１．８Ｖにおける電流値を求めるようにしてもよい。 Here, first, for each dimension (Wx / Lx), (Wy / Ly), a current value at a node potential difference Vgs = 1.8 V obtained from the simulation result is obtained, and each dimension (Wx / Lx), ( The current value at the dimension (Wz / Lz) specified by the circuit designer is obtained from the current value obtained for Wy / Ly). First, when Vgs = 1V and when Vgs = 2V, respectively. , The current value at the dimension (Wz / Lz) specified by the circuit designer is obtained, and the current value at the dimension (Wz / Lz) obtained for each of Vgs = 1V and Vgs = 2V is linearly interpolated. Thus, the current value at the node potential difference Vgs = 1.8 V obtained from the simulation result may be obtained.
以上のようにして、特性推定値算出部１３０によってドレイン電流の推定値が算出されると、次に、特性乖離情報出力部１５０によって、算出された推定値と、シミュレーション値との差が計算され、特性乖離情報として、シミュレーション値及び推定値と共に、回路設計支援装置１００が備える表示装置の画面に表示等される（Ｓ２０５）。 When the estimated value of the drain current is calculated by the characteristic estimated value calculation unit 130 as described above, the difference between the calculated estimated value and the simulation value is then calculated by the characteristic deviation information output unit 150. The characteristic deviation information is displayed on the screen of the display device included in the circuit design support apparatus 100 together with the simulation value and the estimated value (S205).
以上述べたように、本発明による回路設計支援装置１００によれば、表示装置の画面等に、ユーザが指定した素子について、実素子の特性とシミュレーション結果との乖離（誤差）を示す特性乖離情報が提示されるので、回路設計者は、提示された特性乖離情報を参考に、設計対象となる回路の回路定数や、ジオメトリや、トポロジ等を変更することが可能となり、試作を無駄に繰り返すことなく、所望の特性を有する回路を設計することが可能となる。 As described above, according to the circuit design support device 100 of the present invention, the characteristic divergence information indicating the divergence (error) between the actual element characteristic and the simulation result for the element specified by the user on the screen of the display device or the like. Therefore, the circuit designer can change the circuit constant, geometry, topology, etc. of the circuit to be designed with reference to the presented characteristic deviation information, and repeat the trial production wastefully. Therefore, it is possible to design a circuit having desired characteristics.
１００ 回路設計支援装置
１１０ 特性データベース
１２０ 回路シミュレーション部
１３０ 特性推定値算出部
１４０ 入力部
１５０ 特性乖離情報出力部
３０１ 特性乖離情報の出力対象素子
４０１ 回路設計者が指定した寸法（設計寸法）
４０２，４０３ ＴＥＧ寸法
５０１，５０２，６０１，６０２ 電流電圧データ
７０１〜７０４，７１１〜７１３ 電流値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Circuit design support apparatus 110 Characteristic database 120 Circuit simulation part 130 Characteristic estimated value calculation part 140 Input part 150 Characteristic deviation information output part 301 Target element of characteristic deviation information 401 The dimension (design dimension) designated by the circuit designer
402,403 TEG dimensions 501,502,601,602 Current voltage data 701-704,711-713 Current value
Claims (12)
設計対象回路の回路シミュレーションを行う回路シミュレーション部と、
前記特性データベースに格納されているデータ及び前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、指定された素子特性の推定値を算出する特性推定値算出部と、
前記特性推定値算出部によって算出された推定値と、前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、前記指定された素子特性についての特性乖離情報を出力する特性乖離情報出力部と
を備えることを特徴とする回路設計支援装置。 A characteristic database in which element characteristic measurement data is stored in association with measurement conditions;
A circuit simulation unit that performs circuit simulation of the circuit to be designed;
Based on the data stored in the characteristic database and the simulation result by the circuit simulation unit, a characteristic estimated value calculation unit that calculates an estimated value of a specified element characteristic;
A characteristic divergence information output unit that outputs characteristic divergence information about the specified element characteristic based on an estimated value calculated by the characteristic estimation value calculation unit and a simulation result by the circuit simulation unit. A circuit design support device.
ことを特徴とする請求項１に記載の回路設計支援装置。 The characteristic estimated value calculation unit acquires a plurality of measurement data in a plurality of conditions in the vicinity of the specified condition from the characteristic database based on the specified condition, and an interpolation method or the plurality of measurement data The circuit design support apparatus according to claim 1, wherein an estimated value of the specified element characteristic is calculated by using an extrapolation method.
ことを特徴とする請求項１に記載の回路設計支援装置。 The characteristic estimation value calculation unit acquires a plurality of measurement data under a plurality of conditions in the vicinity of the simulation result from the characteristic database based on a simulation result by the circuit simulation unit, and an interpolation method for the plurality of measurement data The circuit design support apparatus according to claim 1, wherein the estimated value of the specified element characteristic is calculated by using an extrapolation method.
ことを特徴とする請求項１に記載の回路設計支援装置。 The characteristic estimation value calculation unit obtains a plurality of measurement data under a plurality of conditions in the vicinity of the specified condition and the simulation result from the characteristic database based on the specified condition and a simulation result by the circuit simulation unit. The circuit design support apparatus according to claim 1, wherein an estimated value of the specified element characteristic is calculated by using an interpolation method or an extrapolation method for the plurality of measurement data.
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路設計支援装置。 5. The circuit design support according to claim 1, wherein the characteristic deviation information output unit calculates an error between the estimated value and the simulation result, and outputs the difference as characteristic deviation information. apparatus.
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路設計支援装置。 5. The circuit design support apparatus according to claim 1, wherein the characteristic deviation information output unit outputs the estimated value and the simulation result as characteristic deviation information.
設計対象回路の回路シミュレーションを行う回路シミュレーション部、
前記特性データベースに格納されている測定データ及び前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、指定された素子特性の推定値を算出する特性推定値算出部、及び、
前記特性推定値算出部によって算出された推定値と、前記回路シミュレーション部によるシミュレーション結果に基づいて、前記指定された素子特性についての特性乖離情報を出力する特性乖離情報出力部
として機能させるためのプログラム。 A program for supporting circuit design, comprising: a computer having a characteristic database in which element characteristic measurement data is stored in association with measurement conditions;
A circuit simulation unit that performs circuit simulation of the circuit to be designed,
Based on the measurement data stored in the characteristic database and the simulation result by the circuit simulation unit, a characteristic estimated value calculation unit that calculates an estimated value of the specified element characteristic; and
A program for functioning as a characteristic divergence information output unit that outputs characteristic divergence information about the specified element characteristic based on the estimated value calculated by the characteristic estimated value calculation unit and a simulation result by the circuit simulation unit .
ことを特徴とする請求項７に記載のプログラム。 The characteristic estimated value calculation unit acquires a plurality of measurement data in a plurality of conditions in the vicinity of the specified condition from the characteristic database based on the specified condition, and an interpolation method or the plurality of measurement data The program according to claim 7, wherein the estimated value of the specified element characteristic is calculated by using an extrapolation method.
ことを特徴とする請求項７に記載のプログラム。 The characteristic estimation value calculation unit acquires a plurality of measurement data under a plurality of conditions in the vicinity of the simulation result from the characteristic database based on a simulation result by the circuit simulation unit, and an interpolation method for the plurality of measurement data Alternatively, the estimated value of the designated element characteristic is calculated by using an extrapolation method.
ことを特徴とする請求項７に記載のプログラム。 The characteristic estimation value calculation unit obtains a plurality of measurement data under a plurality of conditions in the vicinity of the specified condition and the simulation result from the characteristic database based on the specified condition and a simulation result by the circuit simulation unit. The program according to claim 7, wherein the estimated value of the specified element characteristic is calculated by using an interpolation method or an extrapolation method for the plurality of measurement data.
ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載のプログラム。 The program according to any one of claims 7 to 10, wherein the characteristic deviation information output unit calculates an error between the estimated value and the simulation result, and outputs the difference as characteristic deviation information.
ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載のプログラム。 The said characteristic deviation information output part outputs the said estimated value and the said simulation result as characteristic deviation information, The program as described in any one of Claims 7-10 characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009124597A JP2010272020A (en) | 2009-05-22 | 2009-05-22 | Apparatus and program for support of circuit design |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9037441B2 (en) | 2011-03-29 | 2015-05-19 | Rohm Co., Ltd. | Macro model of operational amplifier and circuit design simulator using the same |
-
2009
- 2009-05-22 JP JP2009124597A patent/JP2010272020A/en not_active Withdrawn
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