JP3136563B2 - 回路解析装置 - Google Patents

回路解析装置

Info

Publication number
JP3136563B2
JP3136563B2 JP18548391A JP18548391A JP3136563B2 JP 3136563 B2 JP3136563 B2 JP 3136563B2 JP 18548391 A JP18548391 A JP 18548391A JP 18548391 A JP18548391 A JP 18548391A JP 3136563 B2 JP3136563 B2 JP 3136563B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
integrated circuit
circuit
operating temperature
calculated
analysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP18548391A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0513536A (ja
Inventor
幹雄 向井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP18548391A priority Critical patent/JP3136563B2/ja
Publication of JPH0513536A publication Critical patent/JPH0513536A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3136563B2 publication Critical patent/JP3136563B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題(図5〜図7) 課題を解決するための手段(図1〜図4) 作用(図1〜図4) 実施例(図1〜図6) (1)第1実施例(図1〜図3) (2)第2実施例(図4) (3)他の実施例 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は回路解析装置に関し、例
えば集積回路の動作状態を解析する場合に適用して好適
なものである。
【0003】
【従来の技術】従来、各種の制御回路は、種々の集積回
路によつて構成されており、この集積回路は種々の回路
素子、すなわちトランジスタ、抵抗、コンデンサ等を同
一チツプ上に集積することにより形成されている。この
ようなトランジスタ、抵抗等の種々の回路素子を集積し
てなる集積回路の動作状態を解析する場合、各回路素子
の動作温度をある一定の初期設定温度から変動しないも
のとし、集積回路の動作状態の直流特性および交流特性
を解析するようになされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが各回路素子は
回路素子を流れる電流や電圧が十分大きい場合熱を発生
し、例えば動作開始時20℃であつた温度が50℃〜70℃に
上昇する場合がある。このときドレイン電流IDは、図
5に示すように、ドレイン電圧VD が所定値までは自己
発熱効果がない場合のID −VD 特性(図6)と同様の
特性曲線を描くが、所定値以上になると徐々に減衰し始
め、自己発熱効果がないとした場合の値に対して電流特
性が変化するという問題があつた。
【0005】例えば図7に示すように、SOI(silico
n on insulator)やTFT(thin film transistor)構
造のように絶縁体1で周囲を囲まれているトランジスタ
2の場合、多結晶シリコンでなるゲート3の直下にシリ
コン酸化膜4を介して積層されているシリコン層のチヤ
ネル5、また高濃度N形領域であるソース6及びドレイ
ン7に生じた熱は周囲に伝導されず、トランジスタ2の
動作温度が上昇する。このときトランジスタ2の動作温
度が所定値を越えると、ドレイン電圧VD が一定にもか
かわらずドレイン電流ID は発熱効果がない場合の電流
値ID に対して減少し、動作特性の解析精度が劣化する
おそれがある。
【0006】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、自己発熱効果によつて変動する特性変化に応じて回
路装置の動作特性を解析することにより、回路装置の解
析精度を一段と向上させることができる回路解析装置を
提案しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め第1の発明においては、初期設定条件に基づき、集積
回路の動作特性を解析する回路解析装置において、初期
設定された集積回路の動作温度に基づいて、集積回路の
直流特性を解析し(ステツプSP1〜ステツプSP4及
びステツプSP11〜ステツプSP14)、直流特性の
解析結果に基づいて、集積回路の動作時における発熱量
及び放熱量を算出し(ステツプSP5及びステツプSP
15)、算出した発熱量及び放熱量を基に集積回路の動
作時における動作温度を示す補正動作温度を算出し(ス
テツプSP5及びステツプSP15)、算出した補正動
作温度に基づいて、再度集積回路の直流特性を解析する
ようにする(ステツプSP6〜ステツプSP10及びス
テツプSP16〜ステツプSP20)。また第2の発明
においては、初期設定条件に基づき、集積回路の動作特
性を解析する回路解析装置において、初期設定された集
積回路の動作温度に基づいて、集積回路の直流特性を解
析し(ステツプSP1〜ステツプSP4)、直流特性の
解析結果に基づいて、集積回路を構成する各回路素子の
動作時における発熱量及び放熱量をそれぞれ算出し(ス
テツプSP5)、算出した各回路素子の発熱量及び放熱
量を基に集積回路を構成する各回路素子の動作時におけ
る動作温度を示す補正動作温度をそれぞれ算出し(ステ
ツプSP5)、算出した各補正動作温度に基づいて、再
度集積回路の直流特性及び又は交流特性を解析するよう
にする(ステツプSP6〜ステツプSP10)。さらに
第3の発明においては、初期設定条件に基づき、集積回
路の動作特性を解析する回路解析装置において、初期設
定された集積回路の動作温度に基づいて、集積回路の直
流特性を解析し(ステツプSP11〜ステツプSP1
4)、直流特性の解析結果に基づいて、集積回路全体の
動作時における発熱量及び放熱量を算出し(ステツプS
P15)、算出した発熱量及び放熱量を基に集積回路全
体の動作時における動作温度を示す補正動作温度を算出
し(ステツプSP15)、算出した補正動作温度に基づ
いて、再度集積回路の直流特性及び又は交流特性を解析
するようにする(ステツプSP16〜ステツプSP2
0)。
【0008】
【作用】回路装置の動作特性を解析するとき、初期設定
条件に基づいて回路装置の直流特性を解析し(ステツプ
SP1〜ステツプSP4、ステツプSP11〜ステツプ
SP14)、解析結果より算出される回路装置及び又は
回路素子の発熱量に基づいて、回路装置及び又は回路素
子を再度直流解析及び又は交流解析する(ステツプSP
5〜ステツプSP10、ステツプSP15〜ステツプS
P20)ことにより、回路装置及び又は回路素子の自己
発熱効果を考慮した回路解析結果を得ることができ、回
路解析の精度を一段と向上することができる。
【0009】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0010】(1)第1実施例 シリコン酸化膜(SiO2 )等の絶縁体に島状に分離さ
れて形成されている回路素子2の場合、周囲が熱伝導率
の低い絶縁体1で囲まれているため、各回路素子に生じ
た熱は基板全体に拡散されない。これにより各回路素子
の動作温度はそれぞれ異なる動作温度に変化する。この
ため集積回路の動作状態を解析する場合、各回路素子ご
との動作温度求めた後、動作特性を再度解析することに
より、解析結果の精度を高めることができる。
【0011】このような解析処理を行う解析装置10
は、コンピユータでなり、図1に示すような解析処理手
順でなるアルゴリズムを実行することにより、解析対象
である集積回路11の動作状態をシミユレーシヨン解析
するようになされている。すなわち図1に示すように、
解析装置10はステツプSP1から当該第1の解析処理
に入り、ステツプSP2で解析対象である集積回路11
の動作温度TをT0 に初期設定する。解析装置10は
続くステツプSP3に移ると集積回路11の解析条件を
設定し、続くステツプSP4で予めステツプSP2で初
期設定された動作温度T0 に基づいて集積回路11の
動作状態を直流解析する。
【0012】解析装置10は、ステツプSP5に移る
と、解析結果に基づいてi番目の回路素子12iのドレ
イン電流ID(i)、ドレイン−ソース間電圧VDS(i) を順
に求める。このとき解析装置10は、各回路素子12i
ごとに温度上昇分ΔTi を求め、各回路素子12iの動
作温度Ti (=T0 +ΔTi )を求める。
【0013】ここで温度上昇分ΔTi は、絶縁体1で囲
まれたi番目の回路素子12iの厚さtbo、ソース部及
びドレイン部を含む回路素子全体の面積Ai (=li ×
i )(図2)及び絶縁体の熱伝導度κ0x(図3)を用
いて、次式
【数1】 で求められる。ここでli 及びwi は各回路素子12i
の長さ及び幅である。
【0014】解析装置10は、ステツプSP6に移る
と、新たに算出された各動作温度Ti に基づいて再度集
積回路11を直流解析し、ステツプSP7に移つて集積
回路11の交流解析をするかしないかを判別する。ここ
で肯定結果が得られると、解析装置10は続くステツプ
SP8において集積回路11全体としての交流特性を解
析してステツプSP9に移り、解析条件を現在の値に代
えて再設定するか否かを判別する。
【0015】これに対してステツプSP7で否定結果が
得られると、解析装置10は交流特性の解析をすること
なくステツプSP9に移る。ここで解析条件を代えて再
度集積回路11の動作状態を解析する場合、解析装置1
0はステツプSP3に戻つて上述の処理を繰り返し、各
回路素子12iの温度状態に基づいて再度動作特性を解
析する。これに対して否定結果が得られると、解析装置
10はステツプSP10に移つて当該処理を終了するよ
うになされている。
【0016】以上の構成において、解析装置10は、集
積回路11を構成する各回路素子12iがシリコンの熱
伝導度1.5 〔Watt/cm℃〕に対して0.014 〔Watt/cm
℃〕と熱伝導度の良くないシリコン酸化膜4で囲まれて
いる場合、ステツプSP2で設定された初期設定温度T
0 に基づいて各回路素子のドレイン電流ID 及びドレイ
ン−ソース電圧VD を求め、算出結果に基づいて各回路
素子12iの動作温度Ti を算出する。解析装置10
は、(1)式に基づいて各回路素子12iの動作温度を
初期設定値T0 と異なるそれぞれの動作温度Ti に補正
し、補正された動作温度Ti に基づいて集積回路11の
直流特性及び又は交流特性を解析する。
【0017】以上の構成によれば、集積回路11を構成
する回路素子12が絶縁体1で周囲を囲まれているため
各回路素子12iが発生する熱により各回路素子12i
ごとに動作温度が異なり、動作特性が変動する場合に
も、各回路素子12の動作特性に応じて集積回路11全
体の動作特性を解析することができることにより、解析
精度を一段と向上させることができ、従来に比して一段
と集積回路の設計精度を向上することができる。
【0018】(2)第2実施例 集積回路15を構成する回路素子16がMOS(metal
oxide semiconductor)型トランジスタやバイポーラト
ランジスタ等のようにシリコンチツプ上に形成されてい
る場合、各回路素子16iで発生する熱は短時間でチツ
プ全体に伝導するため、解析装置10は、チツプ全体と
しての温度変化を考慮して動作解析する。
【0019】このような解析処理を行う解析装置10
は、コンピユータでなり、図4に示すような解析処理手
順でなるアルゴリズムを実行することにより、解析対象
である集積回路15の動作状態をシミユレーシヨン解析
するようになされている。すなわち解析装置10は、図
4に示すように、ステツプSP11から当該第2の解析
処理に入り、ステツプSP12で解析対象である集積回
路15の動作温度TをT0 に初期設定する。解析装置
10は続くステツプSP13に移ると集積回路15の解
析条件を設定し、続くステツプSP14で予めステツプ
SP12で初期設定された動作温度T0 に基づいて集
積回路15の動作状態を直流解析する。
【0020】解析装置10は、ステツプSP15に移る
と、解析結果に基づいて集積回路15全体の全電流和I
tot 及び最大電源電圧Vmaxと最小電源電圧Vmin との
電圧差ΔVを求める。このとき解析装置10は、全電流
和Itot 及び電圧差ΔVに基づいてチツプ全体としての
新しい動作温度T(=T0 +ΔT)を求める。
【0021】ここで温度上昇分ΔTは、チツプの厚さΔ
c 、ICチツプの面積Ac 及びICチツプを取り囲む
パツケージの熱伝導度κthを用いて、次式
【数2】 で求められる。ここでパツケージの熱伝導度κthは、パ
ツケージが絶縁体1であるためシリコンチツプの熱伝導
度κchipより2桁ほど大きな値であり、熱伝導はパツケ
ージの熱伝導度κthによつて律速する。
【0022】解析装置10は、ステツプSP16に移る
と、新たに算出された動作温度Tに基づいて、再度集積
回路15を回路素子16の動作によつて生じる熱による
温度変化及び動作特性の変化を考慮して直流解析した
後、ステツプSP17に移つて集積回路15を交流解析
するかしないかを判別する。ここで肯定結果が得られる
と、解析装置10は続くステツプSP18において集積
回路15全体としての交流特性を解析してステツプSP
19に移り、解析条件を現在の値に代えて再設定するか
否かを判別する。
【0023】これに対してステツプSP17で否定結果
が得られると、解析装置10は交流特性の解析をするこ
となくステツプSP19に移る。ここで解析条件を代え
て再度集積回路15の動作状態を解析する場合、解析装
置10はステツプSP13に戻つて上述の処理を繰り返
し、各回路素子16の温度状態に基づいて再度動作状態
を解析する。これに対して否定結果が得られると、解析
装置10はステツプSP20に移つて当該処理を終了す
るようになされている。
【0024】以上の構成において、解析装置10は、集
積回路15を構成する各回路素子16がMOS型トラン
ジスタやバイポーラ素子である場合、ステツプSP12
で設定された初期設定温度T0 に基づいて解析される全
電流量Itot 及び最大電圧Vmax と最小電圧Vmin との
電圧差ΔVを求め、(2)式に基づいて集積回路16の
動作状態に応じた新たな動作温度Tを算出する。解析装
置10は、各回路素子16の動作温度を初期設定値T0
と異なる動作温度Tに補正すると、補正された動作温度
に基づいて集積回路15の直流特性及び又は交流特性を
解析する。
【0025】以上の構成によれば、熱伝導性に優れたシ
リコン上に形成される集積回路の動作特性を解析する場
合、ICチツプ全体としての温度変化に基づいて動作温
度を初期設定値から新たな温度に補正して動作特性を解
析することにより、解析精度を一段と向上させることが
でき、従来に比して一段と集積回路の設計精度を向上す
ることができる。
【0026】(3)他の実施例 なお上述の実施例においては、集積回路の動作特性を解
析する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
配線基板上に複数の集積回路等を配設してなる種々の回
路装置の動作特性を解析する場合にも広く適用し得る。
【0027】また上述の実施例においては、集積回路全
体としての動作特性を解析する場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、各回路素子ごとに動作特性を解
析するようにしても良い。
【0028】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、初期設定
値に基づいて集積回路及び又は回路素子の動作特性を直
流解析し、各回路素子が動作時に発生する発熱量に基づ
いて再度集積回路及び又は回路素子の現実の動作状態に
応じた動作特性を解析することにより、簡易な構成で動
作特性の解析精度を一段と向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による回路解析装置の第1の解析処理手
順を示すフローチヤートである。
【図2】回路素子の説明に供する略線的斜視図である。
【図3】熱伝導度の説明に供する図表である。
【図4】本発明による回路解析装置の第2の解析処理手
順を示すフローチヤートである。
【図5】自己発熱効果がある場合のID −VD 特性を示
す特性曲線図である。
【図6】自己発熱効果がない場合のID −VD 特性を示
す特性曲線図である。
【図7】絶縁体上に形成された回路素子の説明に供する
断面図である。
【符号の説明】
1……絶縁体、2……トランジスタ、3……ゲート、4
……シリコン酸化膜、5……チヤネル、6……ソース、
7……ドレイン、10……解析装置、11、15……集
積回路、12、16……回路素子。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】初期設定条件に基づき、集積回路の動作特
    性を解析する回路解析装置において、上記初期設定された上記集積回路の動作温度 に基づい
    て、上記集積回路の直流特性を解析し(ステツプSP1
    〜ステツプSP4及びステツプSP11〜ステツSP
    14)、 上記直流特性の解析結果に基づいて、上記集積回路の動
    作時における発熱量及び放熱量を算出し(ステツプSP
    5及びステツプSP15)、 上記算出した上記発熱量及び放熱量を基に上記集積回路
    の動作時における動作温度を示す補正動作温度を算出し
    (ステツプSP5及びステツプSP15)、 上記算出した上記補正動作温度 に基づいて、再度上記
    積回路の直流特性を解析する(ステツプSP6〜ステツ
    プSP10及びステツプSP16〜ステツプSP20)
    ことを特徴とする回路解析装置。
  2. 【請求項2】初期設定条件に基づき、集積回路の動作特
    性を解析する回路解析装置において、上記初期設定された上記集積回路の動作温度 に基づい
    て、上記集積回路の直流特性を解析し(ステツプSP1
    〜ステツプSP4)、 上記直流特性の解析結果に基づいて、上記集積回路を構
    成する各回路素子の動作時における発熱量及び放熱量を
    それぞれ算出し(ステツプSP5)、 上記算出した上記各回路素子の発熱量及び放熱量を基に
    上記集積回路を構成する上記各回路素子の動作時におけ
    る動作温度を示す補正動作温度をそれぞれ算出し(ステ
    ツプSP5)、 上記算出した上記各補正動作温度 に基づいて、再度上記
    集積回路の直流特性及び又は交流特性を解析する(ステ
    ツプSP6〜ステツプSP10)ことを特徴とする回路
    解析装置。
  3. 【請求項3】初期設定条件に基づき、集積回路の動作特
    性を解析する回路解析装置において、上記初期設定された上記集積回路の動作温度 に基づい
    て、上記集積回路の直流特性を解析し(ステツプSP1
    1〜ステツプSP14)、 上記直流特性の解析結果に基づいて、上記集積回路全体
    の動作時における発熱量及び放熱量を算出し(ステツプ
    SP15)、 上記算出した上記発熱量及び放熱量を基に上記集積回路
    全体の動作時における動作温度を示す補正動作温度を算
    出し(ステツプSP15)、 上記算出した上記補正動作温度 に基づいて、再度上記集
    積回路の直流特性及び又は交流特性を解析する(ステツ
    プSP16〜ステツプSP20)ことを特徴とする回路
    解析装置。
JP18548391A 1991-06-28 1991-06-28 回路解析装置 Expired - Fee Related JP3136563B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18548391A JP3136563B2 (ja) 1991-06-28 1991-06-28 回路解析装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18548391A JP3136563B2 (ja) 1991-06-28 1991-06-28 回路解析装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0513536A JPH0513536A (ja) 1993-01-22
JP3136563B2 true JP3136563B2 (ja) 2001-02-19

Family

ID=16171557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18548391A Expired - Fee Related JP3136563B2 (ja) 1991-06-28 1991-06-28 回路解析装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3136563B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0816310D0 (en) 2008-09-05 2008-10-15 Mtt Technologies Ltd Filter assembly
CN107107193B (zh) 2014-11-21 2020-02-18 瑞尼斯豪公司 增材制造设备和方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0513536A (ja) 1993-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Servati et al. Above-threshold parameter extraction and modeling for amorphous silicon thin-film transistors
US7685543B2 (en) Simulation apparatus and simulation method used to design characteristics and circuits of semiconductor device, and semiconductor device fabrication method
Jin et al. SOI thermal impedance extraction methodology and its significance for circuit simulation
Scholten et al. Noise modeling for RF CMOS circuit simulation
Wang et al. Self-heating and kink effects in a-Si: H thin film transistors
Jain et al. Modeling of effective thermal resistance in sub-14-nm stacked nanowire and FinFETs
Akturk et al. Device modeling at cryogenic temperatures: Effects of incomplete ionization
Kushwaha et al. RF modeling of FDSOI transistors using industry standard BSIM-IMG model
JP3269459B2 (ja) Misfetのオーバラップ長の測定方法、測定装置、抽出プログラムを記録した記録媒体
Jin et al. A physical thermal noise model for SOI MOSFET
JP3136563B2 (ja) 回路解析装置
TW530422B (en) MOS tunneling diode temperature sensor and the manufacturing method thereof
US6423604B1 (en) Determination of thermal resistance for field effect transistor formed in SOI technology
Sharma et al. Physical parameters based analytical IV model of long and short channel a-IGZO TFTs
Çelik-Butler et al. Channel length scaling of 1/f noise in 0.18 μm technology MDD n-MOSFETs
Mukherjee et al. Nanoscale Thermal Transport in Vertical Gate-All-Around Junctionless Nanowire Transistors—Part I: Experimental Methods
Muth et al. Bias temperature instability assessment of n-and p-channel MOS transistors using a polysilicon resistive heated scribe lane test structure
Mariniello et al. Underestimation of measured self‐heating in nanowires by using gate resistance technique
JP3175959B2 (ja) 半導体集積回路のシミュレーション方法
US9209167B2 (en) Determining threshold voltage variations in field effect transistors
JP2008053617A (ja) 電流モデル作成方法および電子回路
Molzer et al. Self heating simulation of multi-gate FETs
Hamlet et al. Modeling of circuits with strongly temperature dependent thermal conductivities for cryogenic CMOS
Tsai et al. An efficient analytical model for calculating trapped charge in amorphous silicon
Chauffleur et al. Non linear 3D electrothermal investigation on power MOS chips

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees