JP3336996B2 - 回路シミュレーション装置及び記録媒体 - Google Patents
回路シミュレーション装置及び記録媒体Info
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Description
SI)の設計後等に行われる回路設計の適否の判断に好
適な回路シミュレーション装置及び回路シミュレーショ
ンプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記
録媒体に関し、特に、一定のカップリング容量を対地容
量とみなして処理の高速化を図った回路シミュレーショ
ン装置及び回路シミュレーションプログラムを記録した
コンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
び高集積化に伴い、その中の配線間隔が狭められてい
る。配線間隔が狭くなることにより、配線間の寄生容量
が大きくなってしまう。特に、配線間隔が0.35μm
程度となると、クロストークノイズが大きくなり、その
遅延時間及び消費電力への影響が大きくなる。図14は
クロストークノイズの影響を模式的に示す図であって、
(a)は伝送すべき信号を示すタイミングチャート、
(b)は実際に伝送される信号を示すタイミングチャー
トである。
Aに10n秒間隔でハイとロウとを繰り返す信号が流
れ、配線Bに20n秒間隔でハイとロウとを繰り返す信
号が流れる場合、図14(b)に示すように、両信号が
同時に立ち上がる際には、立ち上がりが早くなる。ま
た、配線Aを流れる信号と配線Bを流れる信号とが逆方
向に変化する際には、立ち上がり又は立ち下がりが遅く
なる。この結果、デューティ比が変動し、装置が誤動作
することがある。
いてシミュレーションが行われている。配線間の寄生容
量のシミュレーション装置が、例えば特開平6−243
193号公報に開示されている。図15は特開平6−2
43193号公報に開示された従来の回路シミュレーシ
ョン装置を示すブロック図である。
析対象の回路の論理的な接続情報を格納する論理的接続
情報記憶手段101、解析対象の回路の物理的な接続情
報を格納する物理的接続情報記憶手段102及びシミュ
レーションに使用されるテストパターンを格納するテス
トパターン情報記憶手段103が設けられている。ま
た、論理的接続情報記憶手段101、物理的接続情報記
憶手段102及びテストパターン情報記憶手段103に
格納された各情報に基づいて配線における信号の遅延を
解析する遅延解析手段104が設けられている。更に、
遅延解析手段104による解析結果を格納する遅延解析
結果記憶手段105が設けられている。
理的接続情報記憶手段102に格納された各情報に基づ
いて解析対象の配線に対してそれに近接した配線の信号
の変化のタイミングを検出するタイミング情報検出手段
106が設けられている。更に、タイミング情報検出手
段106により検出されたタイミング情報を格納するタ
イミング情報記憶手段107が設けられている。そし
て、タイミング情報記憶手段107、論理的接続情報記
憶手段101及び物理的接続情報記憶手段102に格納
された各情報に基づいて解析対象の配線にどの程度のク
ロストークノイズが漏れ込むかを解析するクロストーク
ノイズ解析手段108が設けられている。
ーション装置を使用してクロストークノイズのシミュレ
ーションを行う際には、配線間のカップリング容量は全
てそのまま考慮されており、10万個程度の素子に対す
るシミュレーションであれば、高い精度を得ることが可
能である。
マスクデータに基づいて回路中の抵抗素子及び容量素子
を実用的な時間で1000万個程度リストアップするこ
とがレイアウト・パラシティック・エクストラクション
(LPE:Layout Parasitic Extraction)等の方法に
より可能となっているが、前述の回路シミュレーション
装置でこのような数の素子に対してシミュレーションを
行うことができないという問題点がある。
にしたままで、回路を構成する抵抗と容量の数を減らす
ことができるRC縮退ツールが実用化されており、LP
Eによってリストアップした容量が接地電極に対する容
量である対地容量であれば、容量及び抵抗の総数を実効
的に1/100程度まで減らすことが可能であるが、容
量がカップリング容量であると、容量及び抵抗の総数を
実効的に1/10程度までしか減らすことができない。
素子は、容量が対地容量であれば10万個程度まで減ら
すことができるが、容量がカップリング容量であれば1
00万個程度に減らすことができるだけである。前者の
場合であれば、実用的な時間内でシミュレーションを行
うことは可能であるが、後者の場合には、シミュレーシ
ョンに非常に長い時間が必要とされ、実用的ではない。
量のように固定されたものとみなしてシミュレーション
を行えば、所要時間を短縮することは可能であるが、こ
の場合には、その精度が低下してしまう。
のであって、高い精度を保持したまま処理を高速化する
ことができる回路シミュレーション装置及び回路シミュ
レーションプログラムを記録したコンピュータ読み取り
可能な記録媒体を提供することを目的とする。
レーション装置は、2つの信号が所定の時間差内で同時
動作する対をなす配線と2つの信号が前記時間差内で同
時動作しない対をなす配線との識別を行う識別手段と、
この識別手段により2つの信号が前記時間差内で同時動
作しないと判断された配線間のカップリング容量を対地
容量とみなし、前記識別手段により2つの信号が前記時
間差内で同時動作すると判断された配線間のカップリン
グ容量をそのままカップリング容量として解析対象であ
る回路の動作を検証する検証手段と、を有することを特
徴とする。
が前記時間差内で同時動作しないと判断された配線間の
容量を対地容量とみなして回路の動作の検証を行うの
で、処理が高速化される。また、2つの信号が所定の時
間差内で同時動作する配線間の容量はカップリング容量
のままとして検証が行われるので、高い精度が確保され
る。
は、前記回路内の前記カップリング容量の全てを対地容
量とみなして前記配線を流れる信号の波形を求める予備
検証手段と、この予備検証手段により求められた信号の
波形に関連づけて2つの信号の電位が所定のしきい値に
達した時刻の差を検出する時刻差検出手段と、前記時刻
の差と所定の時刻差とを比較する比較手段と、を有する
ことができる。
ラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
は、2つの信号が所定の時間差内で同時動作する対をな
す配線と2つの信号が前記時間差内で同時動作しない対
をなす配線との識別を行う手順と、2つの信号が前記時
間差内で同時動作しない配線間のカップリング容量を対
地容量とみなし、2つの信号が前記時間差内で同時動作
すると判断された配線間のカップリング容量をそのまま
カップリング容量として解析対象である回路の動作を検
証する手順と、をコンピュータに実行させることを特徴
とする。
手順は、前記回路内の前記カップリング容量の全てを対
地容量とみなして前記配線を流れる信号の波形を求める
手順と、この手順により求められた信号の波形に関連づ
けて2つの信号の電位が所定のしきい値に達した時刻の
差を検出する手順と、前記時刻の差と所定の時刻差とを
比較する手順と、を有することができる。
作するとは、所定の時間差内で両信号がハイからロウ又
はロウからハイに変化するというように、信号のレベル
が変化することをいう。
べく、鋭意実験研究を重ねた結果、信号の同時動作が行
われる配線間のカップリング容量をそのままカップリン
グ容量として取り扱い、同時動作が行われない配線間の
カップリング容量を対地容量として取り扱うことによ
り、高い精度で高速の回路シミュレーションを行うこと
ができることを見い出した。
ップリング容量を対地容量として取り扱うことによる消
費電力への影響について説明する。図1(a)は2本の
配線間のカップリング容量をカップリング容量として取
り扱うモデル(カップリングモデル)を示す回路図、
(b)は2本の配線間のカップリング容量を対地容量と
して取り扱うモデル(対地モデル)を示す模式図であ
る。図2(a)乃至(d)は種々の入力信号の波形を示
すグラフ図である。また、図3(a)及び(b)は夫々
図2(a)に示す信号が入力されたときのカップリング
モデル及び対地モデルにおける電流の経路を示す模式
図、図4(a)及び(b)は夫々図2(b)に示す信号
が入力されたときのカップリングモデル及び対地モデル
における電流の経路を示す模式図、図5(a)及び
(b)は夫々図2(c)に示す信号が入力されたときの
カップリングモデル及び対地モデルにおける電流の経路
を示す模式図、図6(a)及び(b)は夫々図2(d)
に示す信号が入力されたときのカップリングモデル及び
対地モデルにおける電流の経路を示す模式図である。
ロウからハイに変化する際に、配線Bの電位がロウのま
まである場合、カップリングモデルでは、図3(a)に
示すように電流が流れ、このときの消費電力は(CV2
/2)となる。一方、対地モデルでは、図3(b)に示
すように電流が流れ、このときの消費電力は(CV2/
2)となる。
ロウからハイに変化する際に、配線Bの電位がハイのま
まである場合、カップリングモデルでは、図4(a)に
示すように電流が流れ、このときの消費電力は(CV2
/2)となる。一方、対地モデルでは、図4(b)に示
すように電流が流れ、このときの消費電力は(CV2/
2)となる。
ロウからハイに変化する際に、配線Bの電位もロウから
ハイに変化する場合、カップリングモデルでは、図5
(a)に示すように、配線間に電流は流れないので、こ
のときの消費電力は0である。一方、対地モデルでは、
図5(b)に示すように電流が流れ、このときの消費電
力は(CV2)となる。
ロウからハイに変化する際に、配線Bの電位がハイから
ロウに変化する場合、カップリングモデルでは、図6
(a)に示すように電流が流れ、このときの消費電力は
(2CV2)となる。なお、この場合には、キャパシタ
の容量がミラー効果により(2C)にみえる。一方、対
地モデルでは、図6(b)に示すように電流が流れ、こ
のときの消費電力は(CV2)となる。
ように、同時動作が行われない場合には、カップリング
モデルと対地モデルとで消費電力は一致している。図2
(c)又は(d)に示すように、同時動作が行われる場
合には、それらの消費電力は相違している。
プリング容量を対地容量として取り扱うことによる動作
遅延への影響について説明する。図7(a)及び(b)
はいずれも図2(a)に示す信号が入力されたときの動
作遅延を示すグラフ図、図8(a)及び(b)はいずれ
も図2(b)に示す信号が入力されたときの動作遅延を
示すグラフ図、図9(a)及び(b)はいずれも図2
(c)に示す信号が入力されたときの動作遅延を示すグ
ラフ図、図10(a)及び(b)はいずれも図2(d)
に示す信号が入力されたときの動作遅延を示すグラフ図
である。
ロウからハイに変化する際に、配線Bの電位がロウのま
まである場合、カップリングモデルでは、図7(a)に
示すように、配線A及びBの双方に遅延が生じ、対地モ
デルでは、図7(b)に示すように、配線Aのみに遅延
が生じる。これらの全体的な相違は小さく、対地モデル
として取り扱うことによる影響は小さい。
ロウからハイに変化する際に、配線Bの電位がハイのま
まである場合、カップリングモデルでは、図8(a)に
示すように、配線A及びBの双方に遅延が生じ、対地モ
デルでは、図8(b)に示すように、配線Aのみに遅延
が生じる。これらの全体的な相違は小さく、対地モデル
として取り扱うことによる影響は小さい。
ロウからハイに変化する際に、配線Bの電位もロウから
ハイに変化する場合、カップリングモデルでは、図9
(a)に示すように、配線A及びBの双方に遅延は生じ
ないが、対地モデルでは、図9(b)に示すように、配
線A及びBの双方に遅延が生じる。これらの全体的な相
違は大きく、対地モデルとして取り扱うことによる影響
が大きい。
ロウからハイに変化する際に、配線Bの電位がハイから
ロウに変化する場合、カップリングモデルでは、図10
(a)に示すように、配線A及びBの双方に遅延が生
じ、対地モデルでは、図10(b)に示すように、カッ
プリングモデルよりも小さな遅延が配線A及びBの双方
に生じる。これらの全体的な相違は大きく、対地モデル
として取り扱うことによる影響が大きい。
し、2本の配線で同時動作が行われない場合には、カッ
プリング容量を対地容量として取り扱っても、影響は小
さく、シミュレーションの精度はほとんど低下しない。
ーション装置について、添付の図面を参照して具体的に
説明する。図11は本発明の第1の実施例に係る回路シ
ミュレーション装置を示すブロック図である。
1には、クロストークノイズの解析対象である回路内の
カップリング容量を全て対地容量として解析対象である
回路のシミュレーションを行う対地容量付回路シミュレ
ーション部2が設けられている。更に、対地容量付回路
シミュレーション部2によるシミュレーション結果に基
づいて所定の基準により各カップリング容量の両端の配
線における信号が同時動作するものであるか否かを判断
する同時動作信号検出部3が設けられている。
同時動作信号検出部3により信号が同時動作していない
と判断された配線間のカップリング容量を対地容量のま
まとし、同時動作していると判断された配線間のカップ
リング容量を対地容量付回路シミュレーション部2によ
り設定された対地容量からカップリング容量に戻すカッ
プリング容量選択的付加部4が設けられている。このカ
ップリング容量選択的付加部4により、同時動作してい
ないと判断された配線にのみ、図2(b)に示すよう
に、カップリング容量と同等の大きさの対地容量が寄生
しているものと設定される。
カップリング容量選択的付加部4により一部にカップリ
ング容量が設定され一部に対地容量が設定された回路の
シミュレーションを行うクロストークノイズ付回路シミ
ュレーション部5が設けられている。
例の回路シミュレーション装置1の動作について説明す
る。図12(a)は対地容量付回路シミュレーション部
2の動作を示す模式図、(b)は同時動作信号検出部3
の動作を示す模式図である。
ストラクション(LPE:Layout Parasitic Extractio
n)等により、クロストークノイズの解析対象である回
路内の配線容量及び抵抗を抽出しておく。この配線容量
及び抵抗が抽出された回路内の全てのカップリング容量
を、図12(a)に示すように、対地容量付回路シミュ
レーション部1が対地容量とみなして回路シミュレーシ
ョンを行う。
11と配線12との間にカップリング容量C1が存在す
る場合、カップリング容量C1の替わりに配線11及び
配線12の各ノードに対地容量C2を設定する。なお、
対地容量C2の容量値は、カップリング容量C1のそれ
と同等である。また、図12(a)には、配線11及び
12の種々の位置における信号の波形を示している。図
12(a)中の左側における波形が角張っているのに対
し右側における波形が丸まっているのは、カップリング
容量C1により遅延が生じているためである。
(b)のような信号の波形が得られる。そして、同時動
作信号検出部3が、このような波形に基づいて所定の基
準により各カップリング容量の両端の配線における信号
が同時動作するものであるか否かを判断する。
先ず、例えばハイレベルとロウレベルとの中間レベルを
しきい値vjudgeとし、各位置における信号がしき
い値vjudgeとなる時刻を検出し、この時刻を要素
とする配列を作成する。次いで、カップリング容量相互
の配列をマージした後、2本の配線11及び12間で各
動作におけるしきい値vjudgeとなる時刻の差(t
diff1、tdiff2、・・・)を測定する。一
方、予め2本の配線における動作を同時動作とみなす時
間差tjudgeを設定しておく。そして、時刻の差の
最小値と時間差tjudgeとを比較し最小値の方が小
さければ、その2本の配線における信号が同時動作する
ものと判断する。
が同時動作すると判断されたカップリング容量に対し、
カップリング容量選択的付加部4が対地容量からカップ
リング容量に戻す。なお、信号が同時動作していないと
判断されたカップリング容量に対しては、対地容量が設
定されたままとする。
レーション部5が信号の同時動作が行われる配線間にカ
ップリング容量が設定され信号の同時動作が行われない
配線間に対地容量が設定された回路のシミュレーション
を行う。
ング応答と対地容量の応答とは同等である。また、対地
容量に設定された場合のシミュレーション速度は、連立
方程式の計算量が減るので、カップリング容量に設定さ
れた場合のそれより5倍程度速い。従って、本実施例の
シミュレーション装置によれば、従来のものと比して単
位時間当たりの処理量が増大するので、精度を高く保持
したまま多くのシミュレーションを行うことが可能であ
る。
果、クロストークノイズが大きく間隔を広げる等の改善
の必要がある配線間に対して警告を発するアラーム装置
を設けておくことが望ましい。この警告に基づいて、回
路の設計変更を行い、警告がなくなるまで回路シミュレ
ーションと設計変更とを繰り返すことにより、信頼性が
高い集積回路を得ることが可能となる。
の判断方法が異なる第2の実施例について説明する。図
13は本発明の第2の実施例における同時動作の判断方
法を示す図であって、(a)は2本の配線における信号
の配列を示すタイミングチャート、(b)は各信号の解
析方法を示す模式図である。
示す2本の配線における信号に対し、例えば0.1n秒
間に、それらが変化していれば「1」を設定し、それら
が変化していなければ「0」を設定する。そして、図1
3(b)に示すように、配線11に対する配列TA
(n)及び配線12に対する配列TB(B)を作成す
る。更に、これらの積をとることにより、配列TAB
(n)を作成する。
の和をとり、この和が0である場合には2本の配線にお
ける信号は同時動作していないと判断し、図13(b)
に示すように、和が0を超えている場合には同時動作し
ていると判断する。他の動作は、第1の実施例と同様で
ある。
していない2本の配線に対しては対地容量が設定されて
シミュレーションが行われるので、高速化が可能であ
る。
検出する時間は、特に0.1n秒に限定されるものでは
ない。
又は第2の実施例における方法に限定されるものではな
い。
は、例えばそれらのカップリング容量が5%以上となっ
ているものに限定してもよい。即ち、一方の配線の容量
の5%以上の容量が他方の配線に存在している一組の配
線に対してのみ判断を行うようにしてもよい。
2つの信号が前記時間差内で同時動作しないと判断され
た配線間の容量を対地容量とみなして回路の動作の検証
を行う検証手段を設けているので、処理を高速化するこ
とができる。また、2つの信号が所定の時間差内で同時
動作する配線間の容量はカップリング容量のままとして
検証を行うので、高い精度を確保することができる。こ
の結果、大規模の回路シミュレーションを高精度かつ高
速で行うことができる。
(b)は対地モデルを示す模式図である。
すグラフ図である。
が入力されたときのカップリングモデル及び対地モデル
における電流の経路を示す模式図である。
が入力されたときのカップリングモデル及び対地モデル
における電流の経路を示す模式図である。
が入力されたときのカップリングモデル及び対地モデル
における電流の経路を示す模式図である。
が入力されたときのカップリングモデル及び対地モデル
における電流の経路を示す模式図である。
信号が入力されたときの動作遅延を示すグラフ図であ
る。
信号が入力されたときの動作遅延を示すグラフ図であ
る。
信号が入力されたときの動作遅延を示すグラフ図であ
る。
す信号が入力されたときの動作遅延を示すグラフ図であ
る。
ション装置を示すブロック図である。
2の動作を示す模式図、(b)は同時動作信号検出部3
の動作を示す模式図である。
断方法を示す図であって、(a)は2本の配線における
信号の配列を示すタイミングチャート、(b)は各信号
の解析方法を示す模式図である。
であって、(a)は伝送すべき信号を示すタイミングチ
ャート、(b)は実際に伝送される信号を示すタイミン
グチャートである。
従来の回路シミュレーション装置を示すブロック図であ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 2つの信号が所定の時間差内で同時動作
する対をなす配線と2つの信号が前記時間差内で同時動
作しない対をなす配線との識別を行う識別手段と、この
識別手段により2つの信号が前記時間差内で同時動作し
ないと判断された配線間のカップリング容量を対地容量
とみなし、前記識別手段により2つの信号が前記時間差
内で同時動作すると判断された配線間のカップリング容
量をそのままカップリング容量として解析対象である回
路の動作を検証する検証手段と、を有することを特徴と
する回路シミュレーション装置。 - 【請求項2】 前記識別手段は、前記回路内の前記カッ
プリング容量の全てを対地容量とみなして前記配線を流
れる信号の波形を求める予備検証手段と、この予備検証
手段により求められた信号の波形に関連づけて2つの信
号の電位が所定のしきい値に達した時刻の差を検出する
時刻差検出手段と、前記時刻の差と所定の時刻差とを比
較する比較手段と、を有することを特徴とする請求項1
に記載の回路シミュレーション装置。 - 【請求項3】 2つの信号が所定の時間差内で同時動作
する対をなす配線と2つの信号が前記時間差内で同時動
作しない対をなす配線との識別を行う手順と、2つの信
号が前記時間差内で同時動作しない配線間のカップリン
グ容量を対地容量とみなし、2つの信号が前記時間差内
で同時動作すると判断された配線間のカップリング容量
をそのままカップリング容量として解析対象である回路
の動作を検証する手順と、をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする回路シミュレーションプログラムを記
録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項4】 前記識別を行う手順は、前記回路内の前
記カップリング容量の全てを対地容量とみなして前記配
線を流れる信号の波形を求める手順と、この手順により
求められた信号の波形に関連づけて2つの信号の電位が
所定のしきい値に達した時刻の差を検出する手順と、前
記時刻の差と所定の時刻差とを比較する手順と、を有す
ることを特徴とする請求項3に記載の回路シミュレーシ
ョンプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な
記録媒体。
Priority Applications (2)
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JP13634499A JP3336996B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 回路シミュレーション装置及び記録媒体 |
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