JP3746699B2 - 半導体集積回路の解析システム - Google Patents
半導体集積回路の解析システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP3746699B2 JP3746699B2 JP2001305706A JP2001305706A JP3746699B2 JP 3746699 B2 JP3746699 B2 JP 3746699B2 JP 2001305706 A JP2001305706 A JP 2001305706A JP 2001305706 A JP2001305706 A JP 2001305706A JP 3746699 B2 JP3746699 B2 JP 3746699B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- duty
- logic circuit
- basic cell
- circuit
- 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
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/30—Circuit design
- G06F30/32—Circuit design at the digital level
- G06F30/33—Design verification, e.g. functional simulation or model checking
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/30—Circuit design
- G06F30/36—Circuit design at the analogue level
- G06F30/367—Design verification, e.g. using simulation, simulation program with integrated circuit emphasis [SPICE], direct methods or relaxation methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、アナログ回路シミュレータと論理回路シミュレータを用いて、大規模なシステムにおけるトランジスタのデューティを求める半導体集積回路の解析システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路の設計時には、トランジスタのデューティを必要とする場合が多々あり、主なものとしては、信頼性の問題を解決する際に必要とされる。ここで、トランジスタのデューティとは、トランジスタがある所定の時間内にある特定のバイアス状態にある割合である。ある特定のバイアス状態は、解析しようとする内容に応じて任意に設定されるものである。
【0003】
そこで従来、トランジスタのデューティを求めるには、HSPICE等に代表されるアナログ回路のシミュレータを用いてシミュレーションを行い、回路をダイナミックに解析してトランジスタのデューティを求める方法があった。しかし、この方法は、トランジスタが4万〜5万個程度の規模の回路では可能であるが、SOC(システム・オン・チップ)のような1000万ゲート/1チップの大規模なシステムに適用することは極めて困難であった。
【0004】
一方従来、論理回路の解析には、Verilog-XL等に代表される論理回路シミュレータが用いられていた。この論理回路シミュレータにおいては、大規模な回路の論理動作の解析は可能であった。しかし、論理回路シミュレータは、論理回路を構成する構成要素となる例えばナンド(NAND)ゲートやオア(NOR )ゲート等の各々の基本セルのデューティを求めることは可能であるが、その基本ゲートを構成している例えばFET(電界効果トランジスタ)等のトランジスタのデューティを求めることはできなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来のアナログ回路シミュレータにおいては、大規模な回路におけるトランジスタのデューティを求めることは極めて困難であった。また従来の論理回路シミュレータにおいては、大規模な論理回路の解析は可能であるが、トランジスタのデューティを求めることはできなかった。したがって、アナログ回路シミュレータ又は論理回路シミュレータのいずれのシミュレータにあっても、大規模な論理回路におけるトランジスタのデューティを求めることができないという不具合を招いていた。
【0006】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大規模な論理回路におけるトランジスタのデューティを容易に求めることができる半導体集積回路の解析システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、課題を解決する手段は、解析しようとする論理回路の論理回路レベルでのネットリストと、前記論理回路を論理解析する際の入力信号となる入力ベクトルを受けて、前記論理回路の論理シミュレーションを行い、シミュレーション結果として前記論理回路を構成する基本セルのデューティ(素子活性化率)を得る論理回路シミュレータと、前記基本セルのアナログ回路レベルでのネットリストと、前記基本セルをアナログ解析する際の入力信号となる入力ベクトルを受けて、前記基本セルのアナログ回路シミュレーションを行い、シミュレーション結果として前記基本セルを構成するトランジスタの基本セルレベルでのデューティを得るアナログ回路シミュレータと、前記論理回路シミュレータで得られたシミュレーション結果と、前記アナログ回路シミュレータで得られたシミュレーション結果を受けて、両シミュレーション結果を合成し、前記論理回路レベルでのトランジスタのデューティを求める合成モジュールとを有することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いてこの発明の実施形態を説明する。
【0009】
図1はこの発明の一実施形態に係る半導体集積回路の解析システムの構成を示す図である。図1において、この実施形態の解析システムは、論理回路シミュレータ1、アナログ回路シミュレータ2、合成モジュール3を備えて構成されている。論理回路シミュレータ1は、解析対象となるSOCレベルの大規模な論理回路のネットリストと、解析時の入力となる論理回路入力ベクトルを入力し、これらの入力にしたがって論理回路の論理シミュレーションを実施する。このシミュレーションの結果、論理回路のそれぞれの基本セルのデューティが求められる。すなわち、基本セルに与えられた入力信号の状態が、単位サイクルの間にどの程度の割合で基本セルに与えられていたかを求める。ここでいう単位サイクルとは、設計者が決定するデューティ解析に必要な(通常典型的な回路動作と思われる)入力波形を必要時間だけ指定したものをいう。
【0010】
BT(Bias Temperature)ストレス解析やTDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown )解析においては、基本セルが例えば2入力のNANDゲートにおいて、4通りの2入力(00、01、10、11)が与えられた場合には、単位サイクルの間にそれぞれの入力が印加されていた期間の割合を基本セルのデューティとして求める。だだし、ホットキャリア(HC)解析においては、入力状態の遷移割合をデューティとする。BTストレスやTDDB解析は、どの状態にどれだけいたかでよいが、ホットキャリア解析は入力状態の遷移割合が重要となる。例えば2入力のNANDゲートにおいて、4通りの2入力(00、01、10、11)が、例えば(00→01)が10%、(00→10)が15%、(00→11)が5%、(01→00)が10%のようになる。このように、論理シミュレーションによって求められたそれぞれの基本セルのデューティは、合成モジュール3に与えられる。
【0011】
アナログ回路シミュレータ2は、解析対象となる大規模な論理回路における基本セルの回路構成を示すアナログ回路ネットリストと、基本セルを構成するトランジスタにある特定のバイアス状態を実現し、解析時の入力となるアナログ回路入力ベクトルを入力し、これらの入力にしたがってアナログ回路のアナログシミュレーションを実施する。このようなシミュレーションは、論理回路を構成する基本セルに対応して行われる。このシミュレーションの結果、基本セルを構成するトランジスタのデューティが求められる。すなわち、単位サイクルの間にトランジスタがある特定のバイアス状態にある割合が求められる。このある特定のバイアス状態は、後述するように解析の内容に応じて任意に設定されるものである。このように、アナログシミュレーションによって求められたトランジスタのデューティは、合成モジュール3に与えられる。
【0012】
合成モジュール3は、論理回路シミュレータ1から与えられた基本セルのデューティと、アナログ回路シミュレータ2から与えられたトランジスタのデューティとを合わせて、大規模な全体の回路レベルとしてのトランジスタのデューティを求める。合成モジュール3は、論理回路シミュレータ1で求められた全体の回路のそれぞれの基本セルのデューティに、アナログ回路シミュレータで求められた対応する基本セルのトランジスタのデューティを対応させ、トランジスタに設定された特定のバイアス状態にある時のデューティと、トランジスタが設定された特定のバイアス状態となるように入力が与えられた時の基本セルのデューティとの積をとり、この値を大規模な全体の回路レベルとしてのトランジスタのデューティとして出力する。
【0013】
例えば、基本セルAのトランジスタT1が、単位サイクルの間に設定された特定のバイアス状態にある割合のデューティが例えばaであることがアナログ回路シミュレータ2で求められ、トランジスタT1が設定された特定のバイアス状態となるように入力が与えられた時の基本セルAのデューティが例えばbであることが論理回路シミュレータ1で求められた場合には、それぞれのデューティの積(a×b)が合成モジュール3で求められ、この積(a×b)の値がトランジスタのデューティとして与えられる。
【0014】
このように、それぞれの基本セルのデューティは論理回路シミュレータ1により求め、基本セルを構成するトランジスタのデューティはアナログ回路シミュレータ2により求め、それぞれ求められたデューティを合成して、トランジスタの最終的なデューティを求めるようにしたので、SOCのような極めて大規模な回路のトランジスタのデューティを全体の回路レベルで容易に求めることが可能となる。回路には、クリティカルパスと呼ばれるタイミング的に厳しい回路パスが必ず存在する。設計者は、どのパスまでケアするかを決定する。これらの決定されたパスについてのみ本解析を行うことによって設計の効率よい検証が可能となる。これにより、大規模回路の回路設計におけるトランジスタの信頼性を容易に解析することができるようになる。
【0015】
次に、この発明の他の実施形態を説明する。
【0016】
この実施形態の特徴とするところは、図1に示す解析システムをFETのホットキャリアの解析に適用したことにある。
【0017】
従来、FETのホットキャリアの問題を取り扱うツールにおいて、アナログ回路シミュレーションを使用するものとしては例えばBERT(バート)と呼ばれているツール名のものが知られ、論理回路シミュレーションを利用するものとしては例えばGLACIRE(グレイシャー)と呼ばれているツール名のものが知られていた。これらのツールにおいて、FETのホットキャリアの問題を正確に解析するには、実回路動作中にFETがどの程度ホットキャリアの注入の起こり易いバイアス状態にあるかを正確に見積もる必要がある。しかし、従来の技術の欄でも述べたように、アナログ回路シミュレータでは、解析できる回路規模に限界があり、一方論理回路シミュレータでは、トランジスタレベルでのデューティが扱えなかった。
【0018】
そこで、この実施形態では、トランジスタの特定のバイアス状態として、ホットキャリアによりトランジスタに劣化が生じ、しきい値(VT )の変動やコンダクタンスの劣化が生じ易くなるバイアス状態、例えばVGS(ゲート・ソース間電圧)>VT (しきい値)、かつVDS(ドレイン・ソース間電圧)≧VGSとなるバイアス状態に設定し、前述した実施形態の解析システムを実行する。これにより、ホットキャリアの信頼性解析に必要な実回路動作におけるトランジスタのデューティを、SOCレベルの大規模なシステムにおいて求めることが可能となる。
【0019】
次に、この発明のさらに他の実施形態を説明する。
【0020】
この実施形態の特徴とするところは、図1に示す解析システムをFETのBT(Bias Temperature)ストレス解析に適用したことにある。図1に示す解析システムをこのストレス解析に適用するために、この実施形態では、トランジスタの特定のバイアス状態として、図2に示すように、FETにBTストレスが生じるバイアス状態に設定する。すなわち、図2(a)に示すPチャネルのFETの場合には、ゲート電位を−Vdd(Vdd=電源電圧)、ソース電位、ドレイン電位ならびに基板電位をそれぞれ0Vに設定し、同図(b)に示すNチャネルFETの場合には、ゲート電位を+Vdd、ソース電位、ドレイン電位ならびに基板電位をそれぞれ0Vに設定し、前述した実施形態の解析システムを実行する。これにより、BTストレスの信頼性解析に必要な実回路動作におけるトランジスタのデューティを、SOCレベルの大規模なシステムにおいて求めることが可能となる。
【0021】
次に、この発明のさらに他の実施形態を説明する。
【0022】
この実施形態の特徴とするところは、図1に示す解析システムをFETのTDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown )解析に適用したことにある。FETのTDDB特性は、ゲート酸化膜の面積及びゲート端子への印加電圧の関数として求められる。したがって、図1に示す解析システムをこのストレス解析に適用するために、この実施形態では、トランジスタの特定のバイアス状態として、単位サイクルの間にゲート端子に電源電圧あるいは電源電圧以上のゲート電圧を印加されるように設定し、前述した実施形態の解析システムを実行する。トランジスタのレイアウトデータから得られたゲート酸化膜の面積ならびに解析システムの実行結果とから、TDDBの信頼性解析に必要な実回路動作におけるトランジスタのデューティを、SOCレベルの大規模なシステムにおいて求めることが可能となる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、論理シミュレータにより求められた基本セルのデューティと、アナログ回路シミュレータにより求められた基本セルを構成するトランジスタのデューティとを合わせ、全体の回路レベルでのトランジスタのデューティを求めるようにしたので、大規模な論理回路におけるトランジスタのデューティを容易に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る半導体集積回路の解析システムの構成を示す図である。
【図2】BTストレス解析におけるFETのバイアス条件を示す図である。
【符号の説明】
1 論理回路シミュレータ
2 アナログ回路シミュレータ
3 合成モジュール
Claims (4)
- 解析しようとする論理回路の論理回路レベルでのネットリストと、前記論理回路を論理解析する際の入力信号となる入力ベクトルを受けて、前記論理回路の論理シミュレーションを行い、シミュレーション結果として前記論理回路を構成する基本セルのデューティを得る論理回路シミュレータと、
前記基本セルのアナログ回路レベルでのネットリストと、前記基本セルをアナログ解析する際の入力信号となる入力ベクトルを受けて、前記基本セルのアナログ回路シミュレーションを行い、シミュレーション結果として前記基本セルを構成するトランジスタの基本セルレベルでのデューティを得るアナログ回路シミュレータと、
前記論理回路シミュレータで得られたシミュレーション結果と、前記アナログ回路シミュレータで得られたシミュレーション結果を受けて、両シミュレーション結果を合成し、前記論理回路レベルでのトランジスタのデューティを求める合成モジュールと
を有することを特徴とする半導体集積回路の解析システム。 - 前記トランジスタのデューティを求める際の、前記トランジスタの特定のバイアス状態は、前記トランジスタにおいてホットキャリアの注入が起こりやすいバイアス状態に設定されてなる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路の解析システム。 - 前記トランジスタのデューティを求める際の、前記トランジスタの特定のバイアス状態は、ソース電位、ドレイン電位、基板電位が0Vにバイアスされ、ゲート電位が正又は負の電源電位にバイアスされてなる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路の解析システム。 - 前記トランジスタのデューティを求める際の、前記トランジスタの特定のバイアス状態は、ゲート電位が電源電圧又は電源電圧以上にバイアスされてなる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路の解析システム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001305706A JP3746699B2 (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 半導体集積回路の解析システム |
US10/259,500 US6829752B2 (en) | 2001-10-01 | 2002-09-30 | Duty analysis system for a semiconductor integrated circuit and duty analysis method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001305706A JP3746699B2 (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 半導体集積回路の解析システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003108623A JP2003108623A (ja) | 2003-04-11 |
JP3746699B2 true JP3746699B2 (ja) | 2006-02-15 |
Family
ID=19125455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001305706A Expired - Fee Related JP3746699B2 (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 半導体集積回路の解析システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6829752B2 (ja) |
JP (1) | JP3746699B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4500338B2 (ja) | 2007-10-04 | 2010-07-14 | シャープ株式会社 | テストパターン評価方法及びテストパターン評価装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5553002A (en) * | 1990-04-06 | 1996-09-03 | Lsi Logic Corporation | Method and system for creating and validating low level description of electronic design from higher level, behavior-oriented description, using milestone matrix incorporated into user-interface |
US5623418A (en) * | 1990-04-06 | 1997-04-22 | Lsi Logic Corporation | System and method for creating and validating structural description of electronic system |
US5598344A (en) * | 1990-04-06 | 1997-01-28 | Lsi Logic Corporation | Method and system for creating, validating, and scaling structural description of electronic device |
US5446676A (en) * | 1993-03-29 | 1995-08-29 | Epic Design Technology Inc. | Transistor-level timing and power simulator and power analyzer |
US5727187A (en) * | 1995-08-31 | 1998-03-10 | Unisys Corporation | Method of using logical names in post-synthesis electronic design automation systems |
US5768145A (en) * | 1996-06-11 | 1998-06-16 | Lsi Logic Corporation | Parametrized waveform processor for gate-level power analysis tool |
US6152612A (en) * | 1997-06-09 | 2000-11-28 | Synopsys, Inc. | System and method for system level and circuit level modeling and design simulation using C++ |
US6577992B1 (en) * | 1999-05-07 | 2003-06-10 | Nassda Corporation | Transistor level circuit simulator using hierarchical data |
-
2001
- 2001-10-01 JP JP2001305706A patent/JP3746699B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-09-30 US US10/259,500 patent/US6829752B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6829752B2 (en) | 2004-12-07 |
US20030126568A1 (en) | 2003-07-03 |
JP2003108623A (ja) | 2003-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Johnson et al. | Models and algorithms for bounds on leakage in CMOS circuits | |
Keller et al. | A compact transregional model for digital CMOS circuits operating near threshold | |
US20070007996A1 (en) | A Method and Apparatus for Reducing Leakage in Integrated Circuits | |
US20090094013A1 (en) | Two-step simulation methodology for aging simulations | |
KR19980064044A (ko) | 핫캐리어 열화 추정방법 | |
Turgis et al. | A novel macromodel for power estimation in CMOS structures | |
US7336104B2 (en) | Multiple-output transistor logic circuit | |
JP3746699B2 (ja) | 半導体集積回路の解析システム | |
Cherkauer et al. | Channel width tapering of serially connected MOSFET's with emphasis on power dissipation | |
Mottaghi et al. | Aging mitigation in FPGAs considering delay, power, and temperature | |
Rosselló et al. | A compact gate-level energy and delay model of dynamic CMOS gates | |
Shieh et al. | Design of low-power domino circuits using multiple supply voltages | |
US20050139915A1 (en) | Recording medium for recording simulation model data for semiconductor circuit and method of simulating semiconductor circuit | |
Reyserhove et al. | Efficient Design of Variation-Resilient Ultra-Low Energy Digital Processors | |
JP2003150663A (ja) | 半導体集積回路の評価方法 | |
US7409649B2 (en) | System and method for automatically calculating parameters of an MOSFET | |
Ramireddy et al. | A novel power-aware and high performance full adder cell for ultra-low power designs | |
Altieri et al. | Towards on-line estimation of BTI/HCI-induced frequency degradation | |
US20030188276A1 (en) | Method and apparatus for identifying switching race conditions in a circuit design | |
US6606733B2 (en) | Method and system for finding static NAND and NOR gates within a circuit and identifying the constituent FETs each gate | |
An et al. | Simulation study of aging in CMOS binary adders | |
Dalpasso et al. | A Boolean model for delay fault testing of emerging digital technologies based on ambipolar devices | |
Garcia-Mere et al. | Aging Modeling and Simulation of the Gate Switching Instability Degradation in SiC MOSFETs | |
Teng et al. | iRULE: Fast hot-carrier reliability diagnosis using macro-models | |
Van Santen | Degradation Models and Optimizations for CMOS Circuits |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050816 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051014 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051115 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051124 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101202 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111202 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121202 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |