JP3908172B2 - シミュレーション方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置を構成するＣＭＯＳ論理回路セルの特性を正確に算出するために必要なセル情報を作成するセル情報作成装置に用いられるシミュレーション方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
近年、ＬＳＩの設計においては、多様化するユーザの要求に応じてＣＭＯＳ論理回路セルを設計している。その設計された論理回路セルが仕様を満足しているか否かの判断は、論理回路セルの特性により判断する手法が用いられている。また、ＬＳＩの開発期間の短縮が要求されていることから、論理回路セルの特性を正確に、かつ短時間で算出することが要求されている。
【０００３】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩの設計において、ユーザの仕様に応じてＣＭＯＳ論理回路セルを設計している。従って、ＬＳＩが仕様通りに作成されているかを検証するためには、各論理回路セルが仕様を満たしているかどうかを判断する必要がある。その判断のためには、各論理回路セルの特性を算出し、その特性によって各論理回路セルが仕様と満たしているかどうかを判断する手法が用いられている。
【０００４】
論理回路セルの主な特性としては、論理回路セルの外部入力ピンから外部出力ピンまでの信号の遅延時間がある。この遅延時間を得るためには、論理回路セルの１つの外部入力ピンのみの信号の変化によって外部出力ピンの信号が変化する時の外部入力ピンと外部出力ピンの信号変化を示すパスをセル情報として抽出する。この抽出したセル情報に基づいて回路シミュレーションを実行し、そのシミュレーション結果に基づいて論理回路セルの遅延時間を算出する。
【０００５】
一方、論理回路セルのなかには、外部入力ピンの信号の変化に対して、複数の外部出力ピンの信号が変化する時、それらの信号が変化するまでの時間が異なる場合がある。このような論理回路セルにおいては、外部入力ピンの信号の変化に対して、信号が変化する外部出力ピン毎にパスをセル情報として抽出する。
【０００６】
また、論理回路セルのなかには、外部入力ピンの信号の変化に対して、他の外部入力ピンの状態に基づいて信号が変化する外部出力ピンが異なる場合がある。このような論理回路セルにおいては、外部入力ピンと外部出力ピンのパスと、他の外部入力ピンの状態を示すコンディションとをセル情報として抽出する。
【０００７】
そして、この抽出したセル情報に基づいて回路シミュレーションを実行し、そのシミュレーション結果に基づいて論理回路セルの遅延時間を算出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、論理回路セルには、組合せ回路セルと順序回路セルとがある。組合せ回路セルは、アンド回路等のゲートの組み合わせにより形成された論理回路セルであって、外部入力ピンの信号の変化に応じて外部出力ピンの信号が変化する。従って、組合せ回路セルのパス・コンディションを抽出する場合には、ゲートの接続を示すネット情報や、真理値表、ブール演算等に基づいて容易にパス・コンディションを抽出することが可能であった。そして、抽出したパス・コンディションに基づいて回路シミュレーションを実行して遅延時間を算出したり、実際に作成したＬＳＩをテスタ上で動作させて動作検証が行われていた。
【０００９】
一方、順序回路セルは、その内部に記憶素子（メモリ）を持っていて、外部入力ピンの信号の変化に対して、その信号の変化とメモリに保持された状態とに基づいて外部出力ピンの信号が変化する。例えば、図１８に示すように、順序回路セルとしてＤ形フリップフロップセル（以下、ＤＦＦセルという）５０がある。このＤＦＦセル５０の場合、外部入力ピンＤ，ＣＫにＬレベルの信号を入力すると、メモリＭ１，Ｍ２がＬレベルの場合には外部出力ピンＱからＬレベル、外部出力ピンＸＱからＨレベルの信号を出力する。しかし、メモリＭ１がＬレベル、メモリＭ２がＨレベルの場合，ＤＦＦセル５０は外部出力ピンＱからＨレベル、外部出力ピンＸＱからＬレベルの信号を出力する。
【００１０】
そのため、順序回路セルにおいては、ネット情報等により容易にパス・コンディションを抽出することができなかった。従って、順序回路セルにおいては、設計者が論理回路図面を見ながら人手で真理値表を作成していた。また、順序回路セルのパス・コンディションは、設計者が論理回路図面の外部出力ピンから信号をたどっていって全ての組合せを抽出していた。そのため、順序回路セルの真理値表を作成したり、全てのパス・コンディションを抽出するのに非常に時間がかかっていた。
【００１１】
また、設計者が人手で真理値表を作成したり、パス・コンディションを抽出しているので、真理値表が間違っていたり、全てのパス・コンディションを抽出することができないことがある。すると、論理上では仕様通りに動作したＬＳＩが、実際に作成したＬＳＩをテスタ上で動作させてみて初めて順序回路セルの回路の間違いを発見する場合があった。また、順序回路セルの遅延時間が論理上と異なってＬＳＩが仕様通りに動作しない場合があった。
【００１２】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は順序回路セルの真理値表及びパス・コンディションのセル情報を正確に、かつ短時間で作成することのできるセル情報作成装置に用いられるシミュレーション方法及びその装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、回路内で使用されている素子の電源部、信号入力部、信号出力部にそれぞれ設定された電源部ネット、信号入力部ネット、信号出力部ネットを含むネットテーブルと、前記回路内で使用されているＭＯＳトランジスタ毎に、ドレイン側ネット及びソース側ネットを設定したＭＯＳトランジスタ結線テーブルとを予め作成しておき、電荷の移動が収束したことを判断する収束判定レベルと前記電荷量を信号論理値に変換するしきい値とを入力する入力情報読み込み手段と、前記電荷量を電圧とみなして、前記電源部ネットに前記電源部電圧相当の電荷を設定するとともに、前記信号入力部ネットに前記信号入力部電圧相当の電荷を設定する電荷供給手段と、前記ＭＯＳトランジスタの前記ソース側ネットと前記ドレイン側ネットとの間で前記電荷を移動させる電荷移動手段と、該移動後の電荷量を、前記ソース側ネット及び前記ドレイン側ネットにそれぞれ設定する制御手段と、各ネット毎の電荷の変化量と前記収束判定レベルとを比較して電荷の移動が収束したかどうかを判定する収束判定手段と、電荷の移動が収束した後、前記出力部ネットの電荷量を前記しきい値に従って信号論理値に変換して出力する信号変換手段とから構成される。
【００１４】
従って、請求項１に記載の発明によれば、電源部ネット、信号入力部ネット、信号出力部ネットを含むネットテーブルと、ドレイン側ネット及びソース側ネットを設定したＭＯＳトランジスタ結成テーブルと、が入力され、ネットに電源部電圧又は信号入力部電圧に基づいた電荷量の電荷が設定される。その電荷は、ソース側ネットとドレイン側ネットとの間で移動された後、ネット毎の電荷量が信号論理値に変換され出力される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜図１８に従って説明する。図２は、本発明を適用したセル情報作成装置のシステム構成を示す模式図である。セル情報作成装置１はＣＡＤ（ComputerAidedDesign）装置からなり、セル情報作成装置１を構成する中央処理装置（以下、ＣＰＵという）２、メモリ３、磁気ディスク４、キーボード５、プリンタ６、及びＣＲＴ等の表示器７は、システムバス８により互いに接続されている。
【００１６】
ＣＰＵ２は、キーボード５の操作により、メモリ３に記憶された所定の処理プログラムに基づいてセル情報作成処理を実行するようになっている。処理プログラムは、図１に示すステップ（以下、単にＳという）１からＳ６により構成されている。Ｓ１は真理値表作成部（真理値表作成手段）であって、Ｓ２〜Ｓ４により構成されている。
【００１７】
Ｓ２はメモリ部モニター真理値表作成部であって、第１の真理値表作成手段としてのメモリ部モニター真理値表作成手段である。ＣＰＵ２は、ネット情報１１を読み込み、順序回路セルの外部入力ピンの信号とメモリ部のレベルとを、Ｈレベル又はＬレベルのセット信号を供給して強制的にセットする初期化を行なう。このとき、ＨレベルとＬレベルとの組合せにより、複数のパターンで外部入力ピンの信号とメモリ部とにセットする。そして、メモリ部に供給する信号を解除した場合、メモリ部の状態が外部入力ピンの信号の影響で変化するか、または変化しないかを検出する。そして、セット信号を供給した場合の外部入力ピン、メモリ部、外部出力ピンの状態と、セット信号の供給を解除した場合のメモリ部、外部出力ピンの状態とを示す第１の真理値表としてのメモリ部モニター真理値表を作成する。
【００１８】
このとき、ＣＰＵ２は、Ｓ５の電荷シミュレーション部（電荷シミュレーション手段）を実行し、セット信号を供給した場合の外部出力ピンの状態と、セット信号の供給を解除した場合のメモリ部，外部出力ピンの状態を求める。
【００１９】
Ｓ３はイニシャルパターン真理値表作成部であって、第２の真理値表作成手段としてのイニシャルパターン真理値表作成手段である。ＣＰＵ２は、Ｓ２において作成したメモリ部モニター真理値表を入力する。そして、ＣＰＵ２は、その入力した真理値表に基づいて順序回路セル内のメモリ部の信号が衝突しない安定した状態を検出し、第２の真理値表としてのイニシャルパターン真理値表を作成する。例えば、Ｓ２において供給したセット信号によるメモリ部の状態がＨレベルであって、外部入力ピンの信号によるメモリ部の状態がＬレベルのときがある。この場合、メモリ部においてＨレベルとＬレベルが衝突し、セット信号の供給を解除すると、メモリ部は初期状態であるＨレベルからＬレベルに変化する。このようなＨレベルとＬレベルとが衝突していないパターンをメモリ部モニター真理値表から抽出し、イニシャルパターン真理値表を作成する。
【００２０】
Ｓ４は出力部モニター真理値表作成部であって、第３の真理値表作成手段としての出力部モニター真理値表作成手段である。ＣＰＵ２は、Ｓ３において作成したイニシャルパターン真理値表を入力する。そして、ＣＰＵ２は、その入力した真理値表に基づいて外部入力ピンの信号の変化と、その変化したときの外部入力ピンの信号の変化及びメモリの信号レベルを抽出し、第３の真理値表としての出力部モニター真理値表を作成する。このとき、ＣＰＵ２は、Ｓ２と同様に、Ｓ５の電荷シミュレーション部を実行し、順序回路セルを構成するＭＯＳトランジスタの各部の信号レベルを確定する。そして、イニシャルパターン真理値表１３を作成すると、その作成した真理値表１３を磁気ディスク４へ書き込み、Ｓ６へ移る。
【００２１】
Ｓ６はパス・コンディション抽出部であって、パス・コンディション抽出手段である。ＣＰＵ２は、Ｓ４において作成したイニシャルパターン真理値表１３を入力する。ＣＰＵ２は、入力した真理値表１３に基づいて外部入力ピンの信号の変化に応じて外部出力ピンの信号が変化するパスと、そのパスにおける他の外部入力ピンとメモリ部の状態のコンディションとを抽出し、パス・コンディションデータ１４として磁気ディスク４へ書き込む。そして、データ１４の書き込みを終了すると、ＣＰＵ２は、セル情報作成処理を終了する。
【００２２】
メモリ３には、ＣＰＵ２が実行する前記プログラムが磁気ディスク４から読み出されて記憶されている。また、メモリ３には、当該プログラムデータの実行に必要な各種データが予め記憶されるとともに、当該プログラムデータに基づくＣＰＵ２の処理結果等が一時的に記憶されるようになっている。
【００２３】
磁気ディスク４には、図１に示すようなネット情報１１，電荷シミュレーション制御情報（以下、単に制御情報という）１２，真理値表１３，パス・コンディション１４が格納されている。ネット情報１１及び制御情報１２は、図示しないＣＡＤ装置等により予め作成され、磁気ディスク４に格納されている。真理値表１３及びパス・コンディション１４は、セル情報作成装置１の処理結果が格納される。
【００２４】
ネット情報１１は、トランジスタレベルネットリスト、トランジスタモデル、電源部ネット名、電源部電圧、外部入力ピン名、外部出力ピン名、回路内メモリ部ネット名により構成されている。ネット情報１１は、図示しない配置配線設計用のＣＡＤ装置により予め作成され、メモリ３に格納されている。トランジスタレベルネットリストは、設計され、ＬＳＩを構成するために配置されたＣＭＯＳ論理回路セルのうち、順序回路セルの実パターンのＭＯＳトランジスタに対して接続された配線を示している。
【００２５】
例えば、図１４に示すように、順序回路セル内のＭＯＳトランジスタＱ１はＮチャネルＭＯＳトランジスタであって、ソースは低電位側電源ＶSSに接続され、ドレインは高電位側電源ＶDDに接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートは図示しない他のＭＯＳトランジスタに接続され、信号Ｓinを入力している。そして、ＭＯＳトランジスタＱ１のソースは図示しない他のＭＯＳトランジスタに接続され、信号Ｓoutを出力している。
【００２６】
このＭＯＳトランジスタＱ１の場合、ゲートは他のＭＯＳトランジスタとネットＮ１により接続される。また、ＭＯＳトランジスタＱ１のソースは低電位側電源ＶSS及び他のＭＯＳトランジスタとネットＮ２に接続される。更に、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインは高電位側電源ＶDDとネットＮ３の配線により接続される。従って、ネットＮ１〜Ｎ３がＭＯＳトランジスタＱ１のトランジスタレベルネットリストとしてネット情報１１に格納されている。
【００２７】
トランジスタモデルは、そのＭＯＳトランジスタがＮチャネルＭＯＳトランジスタかＰチャネルＭＯＳトランジスタかを示す情報であって、「Ｎ」又は「Ｐ」が格納されている。例えば図１４に示すＭＯＳトランジスタＱ１はＮチャネルＭＯＳトランジスタであるので、「Ｎ」が格納されている。
【００２８】
電源部ネット名は、ＭＯＳトランジスタから電源に対して接続されるネット名であって、ＭＯＳトランジスタＱ１の場合には、ネットＮ２，Ｎ３が格納されている。電源部電圧は、順序回路セルが駆動するための電源部の電圧を示しており、例えば高電位側電源ＶDD＝３．０Ｖ，低電位側電源ＶSS＝０Ｖが格納されている。
【００２９】
外部入力ピン名は、順序回路セルに信号が入力されるピン名を示し、外部出力ピン名は、順序回路セルから信号が出力されるピン名を示し、回路内メモリ部ネット名は、順序回路セル内のメモリ部を示している。例えば、図１８に示すように、順序回路セルとしてＤ形フリップフロップセル（ＤＦＦセル）５０の場合、外部入力ピン名は、外部入力ピンＤ及び外部入力ピンＣＫとなる。また、外部出力ピン名は、外部出力ピンＱ及び外部出力ピンＸＱとなる。更に、回路内メモリ部ネット名は、ネットＭ１１及びネットＭ１２となる。
【００３０】
制御情報１２は、電荷シミュレーション部Ｓ５を実行するための制御情報であって、収束判定レベルと信号変換しきい値とから構成されている。収束判定レベルは、信号の変化によりＭＯＳトランジスタを介して移動する電荷の量に基づいて信号が伝達されたと判断するための電荷量である。順序回路セルを構成するＭＯＳトランジスタが信号に基づいて動作する場合、その動作によってＭＯＳトランジスタを介してネット間の電荷の移動をシミュレーションする。そして、その電荷の移動量が所定の量以下になったときに信号が伝達されたと判断し、シミュレーションを終了する。
【００３１】
信号変換しきい値は高電位側のしきい値と、低電位側のしきい値とから構成され、ＭＯＳトランジスタを介して信号が伝達されたとき、そのときのネットの電荷量により伝達された信号がＨレベルかＬレベルかを判断するための電荷量である。また、この信号変換しきい値は、ＭＯＳトランジスタを設計するときに予め設定されている。即ち、ネットの電荷量が、高電位側のしきい値よりも多い場合にはＨレベル、低電位側のしきい値よりも少ない場合にはＬレベル、高電位側のしきい値よりも少なく、低電位側のしきい値よりも多い場合にはＺレベル（ハイインピーダンス）又はＸレベル（不定）として変換する。
【００３２】
キーボード５は、メモリ３に格納された前記プログラムの実行に必要なデータを入力したり、プリンタ６や、表示器７に処理結果等の出力命令を入力するために用いられている。
【００３３】
次に、Ｓ２〜Ｓ６の処理について順に詳述する。先ず、ＣＰＵ２は、Ｓ２のメモリ部モニター真理値表作成部を図３に示すフローチャートに従って実行する。即ち、Ｓ１１は、入力情報読み込み部であって、ＣＰＵ２は、ネット情報１１のトランジスタレベルネットリスト等を入力する。そして、ＣＰＵ２は、入力したトランジスタレベルネットリスト等をメモリ３に格納し、Ｓ１２へ移る。
【００３４】
Ｓ１２はテーブル生成部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ１１において入力したトランジスタレベルネットリストとトランジスタモデルとからＭＯＳトランジスタ結線テーブル１５と回路内ネットテーブル１６とを作成し、メモリ３に格納する。図１２に示すように、ＭＯＳトランジスタ結線テーブル１５には、ＭＯＳトランジスタの素子名と、そのＭＯＳトランジスタのトランジスタタイプ及びそのＭＯＳトランジスタに接続されたネットを示すネットポインタが格納されている。回路内ネットテーブル１６には、順序回路セル内のネット名と、そのネットの電荷量とが格納されている。
【００３５】
例えば、図１４に示すＭＯＳトランジスタＱ１の場合、素子名として「Ｑ１」が格納されるとともに、ＭＯＳトランジスタＱ１のトランジスタタイプである「Ｎｃｈ」がタイプに格納される。そして、ネットポインタには、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース，ゲート，ドレインにそれぞれ接続されたネット名を格納した回路内ネットテーブル１６のポインタが格納されている。即ち、ドレイン側ネットポインタには、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインに接続され回路内ネットテーブル１６に格納されたネットＮ３のポインタが格納されている。同様に、ソース側ネットポインタにはネットＮ２のポインタが、ゲート側ネットポインタにはネットＮ３のポインタが格納されている。
【００３６】
そして、ＭＯＳトランジスタ結線テーブル１５と回路内ネットテーブル１６との作成を終了すると、ＣＰＵ２はＳ１３へ移る。Ｓ１３は信号ネット生成部であって、ＣＰＵ２は、電荷シミュレーション部Ｓ５に入力する信号入力部のネットと信号出力部のネットとを作成する。信号入力部のネットは、外部入力ピンとメモリ部のネットとから構成され、信号出力部のネットは、外部入力ピンとメモリ部と外部出力ピンのネットとから構成される。
【００３７】
即ち、図１８に示すＤＦＦセル５０の場合、信号入力部のネットは外部入力ピンＤ，ＣＫとメモリ部Ｍ１，Ｍ２とから構成され、信号出力部のネットは外部入力ピンＤ，ＣＫとメモリ部Ｍ１，Ｍ２と外部出力ピンＱ，ＸＱとから構成される。
【００３８】
Ｓ１４は入力信号パターン生成部であって、ＣＰＵ２は、外部入力ピンとメモリ部に強制的にセット信号を供給するために入力信号パターンを作成する。入力信号パターンは、外部入力ピンとメモリ部について、Ｈレベル，Ｌレベルの組合せにより生成される。従って、ＤＦＦセル５０の場合、ＣＰＵ２は、外部入力ピンＤ，ＣＫとメモリ部Ｍ１，Ｍ２とにより１６通りの組合せの入力信号パターンを作成し、Ｓ１５へ移る。
【００３９】
Ｓ１５は初期電荷供給部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ１３において作成した信号入力部のネットと電源部のネットとに初期電荷を供給する。この初期電荷は、１４において作成した入力信号パターンの状態に応じた電荷を供給する。また、ネットテーブル内の電源部ネットに電源電圧相当の電荷を設定しておく。
【００４０】
即ち、入力信号パターンがＨレベルの場合には、高電位側電源ＶDDに応じた電荷（本実施例の場合は「３．０」）を設定し、Ｌレベルの場合には、低電位側電源ＶSSに応じた電荷（本実施例の場合は「０」）を供給する。
【００４１】
Ｓ１６は電荷シミュレーション部であって、ＣＰＵ２は、入力信号パターンに応じて電荷を供給した順序回路セルのデータに基づいて、Ｓ５の電荷シミュレーション部を実行する。ここで、電荷シミュレーション部について詳述する。
【００４２】
図１１は、Ｓ５の電荷シミュレーション部を詳述したフローチャートである。ＣＰＵ２は、図１１に示すフローチャートに従って、信号入力部のネットに対して入力信号パターンに応じた電荷を供給する。ＣＰＵ２は、順序回路セルを構成するＭＯＳトランジスタレベルにおいてその供給した電荷を移動させる。そして、ＣＰＵ２は、信号出力部のネットに対して移動後の電荷量を信号レベルに変換して出力する電荷シミュレーションを実行する。
【００４３】
即ち、Ｓ３１は入力情報読み込み部であって、ＣＰＵ２は、電荷シミュレーション制御情報１２から、収束判定レベルと信号変換しきい値とを入力し、メモリ３に格納し、Ｓ３２へ移る。
【００４４】
Ｓ３２は電荷供給部であって、ＣＰＵ２は、回路内ネットテーブルの電源部ネットに電源部電圧相当の電荷を供給する。また、ＣＰＵ２は、信号入力部のネットに入力信号パターンに相当する電荷を供給する。このとき、供給する電荷量は、電源電圧単位の電荷量とする。
【００４５】
例えば、高電位側電源ＶDDの電圧が３．０Ｖの場合、電源部のネットの電荷量設定領域に「３．０」を設定する。信号入力部への電荷の供給は、例えば、信号入力部の信号がＨレベルの場合、ネットテーブル内の信号入力部のネットの電荷量設定領域に高電位側電源ＶDDの電圧値、即ち、「３．０」を設定する。
【００４６】
Ｓ３３はＭＯＳトランジスタ電荷移動部であって、ＣＰＵ２は、ＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン間でＭＯＳトランジスタのトランジスタタイプ別に電荷を移動させるシミュレーションを行なう。このとき、１回のシミュレーションにより移動させる電荷移動量ＱMは、
ＱM＝Ｋ×（ＱD−ＱS）／２ （１）
で決定される。尚、ＱDはドレイン側電荷量、ＱSはソース側電荷量である。また、Ｋはゲートオープン係数であって、シミュレーションを実行するＭＯＳトランジスタがＰチャネルＭＯＳトランジスタかＮチャネルＭＯＳトランジスタかによって変更されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタの場合にはゲートオープン係数ＫN、ＰチャネルＭＯＳトランジスタの場合にはゲートオープン係数ＫPが用いられる。ゲートオープン係数ＫN，ＫPは、ゲート側電荷量ＱG、電源電荷量ＱＶDDとすると、
ＫN＝（ＱG／ＱＶDD）2 （２）
ＫP＝（（ＱＶDD−ＱG）／ＱＶDD）2 （３）
により算出される。
【００４７】
又、シミュレーションを高速化したい場合、ＱG≧ＱＶDDであれば
ＫN＝１．０ （但しＱG≧ＱＶDD）
又は
ＫN＝０ （但しＱG＜ＱＶDD） （４）
ＫP＝１．０ （但しＱG≦ＱＶDD）
又は
ＫP＝０ （但しＱG＞ＱＶDD） （５）
により算出される。
【００４８】
そして、ＣＰＵ２は、算出した電荷移動量ＱMに基づいて各ＭＯＳトランジスタの電荷移動のシミュレーションを１回実行する。図１５は、図１４に示すＭＯＳトランジスタＱ１に対する電荷移動シミュレーションの模式図であって、ＭＯＳトランジスタＱ１に接続されたネットＮ２の電荷量の変化を調べる場合を示している。
【００４９】
図１５（ａ）に示すように、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインはネットＮ３により高電位側電源ＶDDに接続されている。従って、ネットＮ３の電荷量は、高電位側電源ＶDDの電荷量、即ち、「３．０」となっている。一方、電荷量の変化を調べるネットＮ２は、Ｈレベル又はＬレベルのどちらでもない電荷量「１．５」を初期電荷量として設定している。
【００５０】
ＭＯＳトランジスタＱ１は、そのゲートに接続されたネットＮ１を介してＨレベルの信号Ｓinを入力するとゲートオープンとなる。このとき、信号ＳinはＨレベルであるので、ゲート側電荷量ＱGは高電位側電源ＶDDの電荷量と同じ「３．０」となる。従って、ＭＯＳトランジスタＱ１はＮチャネルＭＯＳトランジスタであるので、式（２）によりゲートオープン係数ＫN＝１となる。すると、ドレイン側電荷量ＱD＝３．０、ソース側電荷量ＱS＝１．５であるので、電荷移動量ＱMは、式（１）によりＱM＝０．７５となる。従って、ＣＰＵ２は、図１５（ｂ）に示すように、この電荷移動量ＱMの電荷がＭＯＳトランジスタＱ１のドレインからソースに移動させる。
【００５１】
そして、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース，ドレインに接続されたネットに対して移動後の電荷量を格納する。即ち、図１３に示す回路内ネットテーブル１６において、ネットＮ２に対応した前状態電荷量領域１６ａに移動前の電荷量、即ち「１．５」が格納され、現在電荷量領域１６ｂに現在の電荷量、即ち「２．２５」が格納される。同様に、ネットＮ３の前状態電荷量領域１６ａには「３．０」が、現在電荷量領域１６ｂには「２．２５」が格納される。
【００５２】
Ｓ３４において、ＣＰＵ２は、電荷シミュレーションを行なう順序回路セルを構成する全てのＭＯＳトランジスタに対して電荷の移動を行ったか否かを判断する。そして、ＣＰＵ２は、電荷移動を行っていないＭＯＳトランジスタが存在する場合にはＳ３２，全てのＭＯＳトランジスタに対して電荷移動を行った場合にはＳ３５へ移る。
【００５３】
Ｓ３５は電荷移動収束判定部であって、ＣＰＵ２は、ＭＯＳトランジスタの電荷の移動が収束したかどうかを判定する。図１６に示すように、電荷移動量ＱMが収束判定レベルよりも大きい場合、Ｓ３６において、ＣＰＵ２はＳ３２に移り、再び電荷移動を行なう。
【００５４】
一方、電荷移動量ＱMが全てのＭＯＳトランジスタにおいて収束判定レベルよりも小さくなった場合、ＣＰＵ２は、電荷の移動が収束したと判断し、Ｓ３７に移る。
【００５５】
Ｓ３７は信号変換部であって、ＣＰＵ２は、全ネットの電荷量を信号値に変換し、信号出力部ネットの信号を出力する。このとき、ネットの電荷量をＳ３１において入力した信号変換しきい値と比較する。このとき、図１７に示すように、変換しようとする電荷量が高電位側の信号変換しきい値よりも多い場合にはＨレベル、低電位側の信号変換しきい値よりも少ない場合にはＬレベル、高電位側の信号変換しきい値よりも少なく低電位側の信号変換しきい値よりも多い場合にはＺレベル又はＸレベルに変換する。そして、全てのネットに対して電荷量を信号レベルに変換すると、ＣＰＵ２は、その変換した信号出力部の信号パターン２１を生成し、電荷シミュレーション部の処理を終了する。
【００５６】
Ｓ１６において、電荷シミュレーションを終了すると、ＣＰＵ２は、Ｓ１７に移る。Ｓ１７は信号パターン記憶部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ１６において電荷シミュレーションを行った結果の信号パターン２１をメモリ３に格納する。
【００５７】
Ｓ１８は信号ネット生成部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ１３と同様に、電荷シミュレーション部Ｓ５に入力する信号入力部のネットと信号出力部のネットとを生成し、Ｓ１９へ移る。
【００５８】
Ｓ１９は入力信号生成部であって、ＣＰＵ２は、メモリ部の信号を解放した入力信号パターン、即ち、外部入力ピンの信号のみの入力信号パターンを生成する。次に、Ｓ２０は電荷シミュレーション部であって、ＣＰＵ２は、メモリ部のセット信号を解放した電荷シミュレーションを行なう。即ち、ＣＰＵ２は、Ｓ１９において作成した入力信号パターンに基づいてＤＦＦセル５０の電荷シミュレーションを行なう。その詳細は、図１１に示す処理と同じ処理を行なう。
【００５９】
Ｓ２１は信号パターン記憶部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ２０においてメモリ部のセット信号を解放した結果の信号パターンをメモリ３に格納する。そして、Ｓ２２において、ＣＰＵ２は、外部入力ピンとメモリ部の組合せを全て終了したか否かを判断する。そして、ＣＰＵ２は、組合せが残っている場合にはＳ１３へ移り、残った組合せに基づいてセット信号を供給した電荷シミュレーションと、セット信号の供給を解除した電荷シミュレーションとを実行する。一方、全ての組合せについて終了した場合、ＣＰＵ２はＳ２３へ移る。
【００６０】
Ｓ２３はメモリ部モニター真理値表出力部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ１７においてメモリ３に格納した入力信号パターンと、Ｓ２１においてメモリ３に格納した入力信号パターンとに基づいてメモリ部モニター真理値表１７を作成し、出力する。順序回路セルがＤＦＦセル５０の場合、ＣＰＵ２は、図４に示すメモリ部モニター真理値表１７を作成する。
【００６１】
この作成したメモリ部モニター真理値表１７により、ＤＦＦセル５０の動作を容易に確認することができる。また、ＤＦＦセル５０の回路上、実パターン上の動作を容易に検証することができる。
【００６２】
そして、ＣＰＵ２は、作成したメモリ部モニター真理値表１７を磁気ディスク４に格納すると、メモリ部モニター真理値表作成処理を終了する。次に、ＣＰＵ２は、図５に示すイニシャルパターン真理値表作成処理を行なう。即ち、Ｓ４１は入力情報読み込み部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ２において作成したメモリ部真理値表１７を入力し、メモリ３に格納しＳ４２へ移る。
【００６３】
Ｓ４２はイニシャルパターン抽出部であって、ＣＰＵ２は、順序回路セル内でＬレベルとＨレベルとが衝突しない様な安定した状態の外部入力ピンの信号とメモリ部の信号レベルの組合せを抽出する。即ち、ＣＰＵ２は、図４に示すメモリ部モニター真理値表１７において、メモリ部へのセット信号の解放前後において、メモリ部と外部出力ピンの信号が変化していないパターンを抽出する。
【００６４】
図４に示すメモリ部モニター真理値表１７の場合、信号が変化していないパターンは「１」，「２」，「５」，「８」，「11」，「12」，「13」，「16」である。従って、ＣＰＵ２は、これらのパターンを抽出し、Ｓ４３へ移る。
【００６５】
Ｓ４３はイニシャルパターン出力部であって、ＣＰＵ２は、メモリ部モニター真理値表１７から抽出したパターンのうち、外部入力ピンＤ，ＣＫのパターンと、セット信号解放後のメモリ部Ｍ１，Ｍ２及び外部出力ピンＱ，ＸＱのパターンとを図６に示すイニシャルパターン真理値表１８として磁気ディスク４に格納する。この作成したイニシャルパターン真理値表１８により、ＤＦＦセル５０の安定した状態となるときの外部入力ピンＤ，ＣＫ、メモリ部Ｍ１，Ｍ２、外部出力ピンＱ，ＸＱの状態を知ることができる。
【００６６】
そして、イニシャルパターン真理値表１８の格納を終了すると、ＣＰＵ２は、イニシャルパターン真理値表作成処理を終了する。次に、ＣＰＵ２は、Ｓ３において作成したイニシャルパターン真理値表に基づいて、Ｓ４の出力部モニター真理値表作成部を実行する。この出力部モニター真理値表作成部は、図７に示すフローチャートに従って実行される。この出力部モニター真理値表作成部は、Ｓ２のメモリ部モニター真理値表作成部と同様の処理を行なう。従って、ＣＰＵ２がＳ２と異なる処理を実行する部分についてのみ説明する。
【００６７】
ＣＰＵ２は、Ｓ２における外部入力ピンとメモリ部とに強制的にセットするセット信号のパターンに代えて、Ｓ３において作成したイニシャルパターン真理値表１８に基づいて電荷シミュレーションを実行する。即ち、Ｓ５４の入力信号パターン作成部において、ＣＰＵ２は、イニシャルパターン真理値表１８のパターンに基づいて外部入力ピンＤ，ＣＫとメモリ部Ｍ１，Ｍ２とからなる信号入力部のネット、外部入力ピンＤ，ＣＫとメモリ部Ｍ１，Ｍ２と外部出力ピンＱ，ＸＱとからなる出力信号部のネットとを作成する。ＣＰＵ２は、その作成したネットに基づいてＳ５６の電荷シミュレーションを実行する。そして、ＣＰＵ２は、Ｓ５７において、電荷シミュレーションの結果を信号パターンとしてメモリ３に格納する。
【００６８】
次に、ＣＰＵ２は、Ｓ５９の信号パターン生成部において、イニシャルパターン真理値表１８のパターンのうち、外部入力ピンＤ，ＣＫの一方、例えば外部入力ピンＣＫの状態を変更した信号入力部のネットと信号出力部のネットとを作成する。ＣＰＵ２は、その作成したネットに基づいてＳ６０の電荷シミュレーションを実行する。即ち、変更した外部入力ピンＣＫの状態に応じたメモリ部Ｍ１，Ｍ２と外部出力ピンＱ，ＸＱとの状態をシミュレーションする。そして、ＣＰＵ２は、Ｓ６１において、電荷シミュレーションの結果を信号パターンとしてメモリ３に格納する。
【００６９】
次に、Ｓ６２において、ＣＰＵ２は、全ての外部入力ピンの状態を変化させたかどうかを判断する。ＤＦＦセル５０の場合、Ｓ５８〜Ｓ６１において外部入力ピンＣＫについて変化させた後は、外部入力ピンＤについて変化させた場合の信号パターンが必要である。従って、ＣＰＵ２はＳ５３に移り、外部入力ピンＤについて変化させる電荷シミュレーションを実行し、信号パターンを作成する。そして、全ての外部入力ピンの信号を変化させた場合に信号パターンを作成すると、ＣＰＵ２はＳ６３へ移る。
【００７０】
次に、Ｓ６３において、ＣＰＵ２はイニシャルパターン真理値表１８の全てのパターンについて信号パターンを格納したかどうかを判断する。そして、ＣＰＵ２は、パターンがまだ残っている場合にはＳ５３に戻って残っているパターンについて信号パターンを作成しメモリ３に格納する。一方、全てのパターンについて信号パターンを作成した場合、ＣＰＵ２は、Ｓ６４へ移る。
【００７１】
Ｓ６４は、出力部モニター真理値表出力部であって、ＣＰＵ２はメモリ３に格納した全てのイニシャルパターン真理値表１８についての信号パターンをディスク４へ図８に示す出力部モニター真理値表１９、即ち、図１に示す真理値表１３として出力する。この作成した出力部モニター真理値表１９により、ＤＦＦセル５０の安定した状態から外部入力ピンＤ又はＣＫの信号を変化させたときの外部出力ピンＱ，ＸＱの変化を容易に知ることができる。
【００７２】
次に、ＣＰＵ２は、Ｓ６のパス・コンディション抽出部を図９に示すフローチャートに従って実行する。即ち、Ｓ７１は真理値表入力部であって、ＣＰＵ２は、出力部モニター真理値表１９を入力する。Ｓ７２は出力ピン変化パターン抽出部であって、ＣＰＵ２は入力した真理値表１９のパターンのうち、外部出力ピンＱ，ＸＱの状態が変化したパターンのみを抽出する。図８に示す出力部モニター真理値表１９において、外部出力ピンＱ，ＸＱの状態が変化しているパターンは「３」「９」のみである。従って、ＣＰＵ２は、このパターン「３」「９」を抽出し、Ｓ７３へ移る。
【００７３】
Ｓ７３は入出力パス構成部であって、ＣＰＵ２は抽出したパターンにおいて、外部入力ピンの状態の変化に対してどの外部出力ピンの状態が変化しているかを確認する。そして、ＣＰＵ２は、外部入力ピンと、その外部入力ピンの状態の変化に対して状態が変化する外部出力ピンとによりパスを構成する。
【００７４】
図８の出力部モニター真理値表１９では、パターン「３」において、外部入力ピンＣＫの状態の変化に対して外部出力ピンＱの状態が変化している。従って、ＣＰＵ２は、先ず、外部入力ピンＣＫと外部出力ピンＱとによるパスを構成する。
【００７５】
そして、Ｓ７４において、ＣＰＵ２は、全ての外部出力ピンについてパスを構成したか否かを判断する。ＤＦＦセル５０の場合、外部入力ピンＣＫの状態の変化に対して外部出力ピンＸＱも状態が変化している。従って、ＣＰＵ２は、Ｓ７３において外部入力ピンＣＫと外部出力ピンＸＱとによるパスを構成する。
【００７６】
Ｓ７５において、ＣＰＵ２は、全ての外部入力ピンに対してパスを構成したかを判断し、まだパスを構成する外部入力ピンが残っている場合には、Ｓ７３に戻り、パスを構成する。また、Ｓ７６において、ＣＰＵ２は、全ての抽出したパターンについてパスを構成したか否かを判断する。即ち、ＣＰＵ２は、パターン「３」と同様に、パターン「９」について外部入力ピンＣＫと外部出力ピンＱとによるパスと、外部入力ピンＣＫと外部出力ピンＸＱとによるパスとを構成する。従って、図１８に示すＤＦＦセル５０の場合、４通りのパスが構成される。そして、全ての抽出パターンについてパスを構成すると、ＣＰＵ２はＳ７７へ移る。
【００７７】
Ｓ７７は同変化パス抽出部であって、ＣＰＵ２はＳ７３において構成した全てのパスに対して状態の変化の同じもの同士でコンディションを抽出する。例えば、ＤＦＦセル５０の場合、外部入力ピンＣＫと外部出力ピンＱのパスについて、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの変化に応じて外部出力ピンＱがＨレベルからＬレベルに変化する場合と、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの変化に応じて外部出力ピンＱがＬレベルからＨレベルに変化する場合とがある。この時の変化前の外部入力ピンＤの状態とメモリＭ１，Ｍ２の状態からコンディションが抽出される。
【００７８】
即ち、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの変化に応じて外部出力ピンＱがＨレベルからＬレベルに変化する場合、図１０に示すように、ＣＰＵ２はコンディションとして外部入力ピンＤのＬレベル、メモリ部Ｍ１のＬレベル、メモリ部Ｍ２のＨレベルを抽出する。そして、ＣＰＵ２はＳ７８へ移る。
【００７９】
Ｓ７８は処理結果ファイル出力部であって、ＣＰＵ２は抽出したパスとコンディションをファイルとしてメモリ３に格納する。そして、ＣＰＵ２はＳ７９において、全ての変化状態について抽出を終了したか否かを判断する。従って、ＣＰＵ２は、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの変化に応じて外部出力ピンＱがＬレベルからＨレベルに変化する場合のコンディションとして外部入力ピンＤのＨレベル、メモリ部Ｍ１のＨレベル、メモリ部Ｍ２のＬレベルを抽出する。
【００８０】
次に、ＣＰＵ２はＳ８０において、全てのパスについてコンディションを抽出したか否かを判断する。即ち、ＣＰＵ２は、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの状態の変化に応じて外部出力ピンＸＱがＬレベルからＨレベルに変化する場合のコンディションとして外部入力ピンＤのＬレベル、メモリ部Ｍ１のＬレベル、メモリ部Ｍ２のＨレベルを抽出する。また、ＣＰＵ２は、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの状態の変化に応じて外部出力ピンＸＱがＨレベルからＬレベルに変化する場合のコンディションとして外部入力ピンＤのＨレベル、メモリ部Ｍ１のＨレベル、メモリ部Ｍ２のＬレベルを抽出する。
【００８１】
そして、ＣＰＵ２は全てのパスについてコンディションの抽出を終了すると、メモリ３に格納したパス・コンディションを磁気ディスク４へパス・コンディション２０、即ちパス・コンディションデータ１４として格納し、全ての処理を終了する。
【００８２】
このように、本実施例では、メモリ部を有するＣＭＯＳ論理回路セルに対して、その論理回路セルの外部入力ピンの信号の状態と、メモリ部の状態との組合せを抽出しておき、その組合せのセット信号を供給して外部入力ピンとメモリ部とを強制的に初期化し、そのときの外部入力ピンとメモリ部と外部出力ピンとの状態を記憶しておく。次に、セット信号の供給を解除し、メモリ部の状態と外部出力ピンとの状態とを記憶する。そして、先に初期化した時の状態と、セット信号の供給を解除した場合の状態とをメモリ部モニター真理値表１７として作成する。
【００８３】
次に、作成したメモリ部モニター真理値表のうち、初期化したときの状態とセット信号の供給を解除した時のメモリ部の状態が変化しないパターンについて抽出し、そのパターンをイニシャルパターン真理値表１８として作成する。
【００８４】
その作成したイニシャルパターン真理値表のイニシャルパターンに基づいて、イニシャルパターンで安定な状態に外部入力ピンとメモリ部と外部出力ピンを初期化しておき、その時の状態を記憶する。その状態で外部入力ピンの状態を変化させ、その変化させた時のメモリ部と外部出力ピンの状態を記憶する。そして、先に初期化した時の状態と、外部入力ピンの状態を変化させたときの状態とを出力部モニター真理値表１９として作成する。
【００８５】
その真理値表１９を入力し、外部入力ピンと、外部入力ピンの状態の変化に対して状態が変化する外部出力ピンとからなるパスを抽出する。そして、抽出したパスにおいて、パスを構成する外部入力ピン以外の外部入力ピンと、メモリ部との状態をコンディションとして抽出し、パス・コンディション２０を作成するようにした。
【００８６】
その結果、順序回路セルにおけるパス・コンディションを容易に抽出することができる。そして、上記のセル情報作成装置１により作成されたパス・コンディション２０を用いて回路シミュレーションを行なうことにより、順序回路セルであるＤＦＦセル５０の遅延時間の特性を正確に算出することができる。
【００８７】
尚、本発明は前記実施例の他、以下の態様で実施するようにしてもよい。
１）上記実施例では、順序回路セルとしてＤ形フリップフロップセルの真理値表、パス・コンディションを抽出したが、他の順序回路セル、例えばラッチ回路，カウンタ，レジスタ等の真理値表、パス・コンディションを抽出するようにする。
【００８８】
また、順序回路セル以外に、組合せ回路セルに対して実施するようにしてもよい。
２）上記実施例において、図２に示すセル情報作成装置１の構成に、光ディスク等の装置を接続して実施する。
【００８９】
３）上記実施例では、真理値表作成部Ｓ１を構成する各真理値表作成部Ｓ２〜Ｓ４毎にＭＯＳトランジスタ結線テーブル１５と回路ネットテーブル１６をメモリ３上に作成するようにしたが、一旦、磁気ディスク４上にテーブル１５，１６を作成しておき、各真理値表作成部Ｓ２〜Ｓ４で使用する。そして、パス・コンディション２０を抽出した後に、テーブル１５，１６を削除するようにしてもよい。
【００９０】
４）上記実施例の真理値表作成部Ｓ１及び電荷シミュレーション部Ｓ５と、パス・コンディション抽出部Ｓ６とを別のプログラムとして構成する。更に、真理値表作成部Ｓ１と電荷シミュレーション部Ｓ５とを別のプログラムとして構成する。そして、Ｓ１６，Ｓ２０，Ｓ５６，Ｓ６０において、ＣＰＵ２は、電荷シミュレーション部Ｓ５のプログラムを起動して電荷シミュレーションを行なう。
【００９１】
更には、真理値表作成部Ｓ１のメモリ部モニター真理値表作成部Ｓ２とイニシャルパターン真理値表作成部Ｓ３と出力部モニター真理値表作成部Ｓ４とを別々のプログラムとして構成する。
【００９２】
５）上記実施例では、ＣＭＯＳ論理回路セルの真理値表とパス・コンディションを作成するようにしたが、他のデバイス、例えばバイポーラ、Ｂｉ−ＣＭＯＳ等の論理回路セルについて実施するようにしてもよい。
【００９３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、順序回路セルの真理値表及びパス・コンディションのセル情報を正確に、かつ短時間で作成することのできるセル情報作成装置に用いられるシミュレーション方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施例のセル情報作成処理のフローチャートである。
【図２】 一実施例のセル情報作成装置の概略構成図である。
【図３】 メモリ部モニター真理値表作成部のフローチャートである。
【図４】 メモリ部モニター真理値表を示す説明図である。
【図５】 イニシャルパターン真理値表作成部のフローチャートである。
【図６】 イニシャルパターン真理値表を示す説明図である。
【図７】 出力部モニター真理値作成部のフローチャートである。
【図８】 出力部モニター真理値表を示す説明図である。
【図９】 パス・コンディション抽出部のフローチャートである。
【図１０】 パス・コンディションを示す説明図である。
【図１１】 電荷シミュレーション部のフローチャートである。
【図１２】 ＭＯＳトランジスタ結線テーブルを示す説明図である。
【図１３】 回路内ネットテーブルを示す説明図である。
【図１４】 各テーブルを説明するための回路図である。
【図１５】 電荷シミュレーションの模式図である。
【図１６】 電荷移動の収束判定を示す説明図である。
【図１７】 電荷量に対する信号レベルを示す模式図である。
【図１８】 Ｄ形フリップフロップセルの論理等価回路図である。
【符号の説明】
Ｓ１ 真理値表作成手段
Ｓ２ 第１の真理値表作成手段としてのメモリ部モニター真理値表作成手段
Ｓ３ 第２の真理値表作成手段としてのイニシャルパターン真理値表作成手段
Ｓ４ 第３の真理値表作成手段としての出力部モニター真理値表作成手段
Ｓ５ 電荷シミュレーション手段
Ｓ６ パス・コンディション抽出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置を構成するＣＭＯＳ論理回路セルの特性を正確に算出するために必要なセル情報を作成するセル情報作成装置に用いられるシミュレーション方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
近年、ＬＳＩの設計においては、多様化するユーザの要求に応じてＣＭＯＳ論理回路セルを設計している。その設計された論理回路セルが仕様を満足しているか否かの判断は、論理回路セルの特性により判断する手法が用いられている。また、ＬＳＩの開発期間の短縮が要求されていることから、論理回路セルの特性を正確に、かつ短時間で算出することが要求されている。
【０００３】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩの設計において、ユーザの仕様に応じてＣＭＯＳ論理回路セルを設計している。従って、ＬＳＩが仕様通りに作成されているかを検証するためには、各論理回路セルが仕様を満たしているかどうかを判断する必要がある。その判断のためには、各論理回路セルの特性を算出し、その特性によって各論理回路セルが仕様と満たしているかどうかを判断する手法が用いられている。
【０００４】
論理回路セルの主な特性としては、論理回路セルの外部入力ピンから外部出力ピンまでの信号の遅延時間がある。この遅延時間を得るためには、論理回路セルの１つの外部入力ピンのみの信号の変化によって外部出力ピンの信号が変化する時の外部入力ピンと外部出力ピンの信号変化を示すパスをセル情報として抽出する。この抽出したセル情報に基づいて回路シミュレーションを実行し、そのシミュレーション結果に基づいて論理回路セルの遅延時間を算出する。
【０００５】
一方、論理回路セルのなかには、外部入力ピンの信号の変化に対して、複数の外部出力ピンの信号が変化する時、それらの信号が変化するまでの時間が異なる場合がある。このような論理回路セルにおいては、外部入力ピンの信号の変化に対して、信号が変化する外部出力ピン毎にパスをセル情報として抽出する。
【０００６】
また、論理回路セルのなかには、外部入力ピンの信号の変化に対して、他の外部入力ピンの状態に基づいて信号が変化する外部出力ピンが異なる場合がある。このような論理回路セルにおいては、外部入力ピンと外部出力ピンのパスと、他の外部入力ピンの状態を示すコンディションとをセル情報として抽出する。
【０００７】
そして、この抽出したセル情報に基づいて回路シミュレーションを実行し、そのシミュレーション結果に基づいて論理回路セルの遅延時間を算出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、論理回路セルには、組合せ回路セルと順序回路セルとがある。組合せ回路セルは、アンド回路等のゲートの組み合わせにより形成された論理回路セルであって、外部入力ピンの信号の変化に応じて外部出力ピンの信号が変化する。従って、組合せ回路セルのパス・コンディションを抽出する場合には、ゲートの接続を示すネット情報や、真理値表、ブール演算等に基づいて容易にパス・コンディションを抽出することが可能であった。そして、抽出したパス・コンディションに基づいて回路シミュレーションを実行して遅延時間を算出したり、実際に作成したＬＳＩをテスタ上で動作させて動作検証が行われていた。
【０００９】
一方、順序回路セルは、その内部に記憶素子（メモリ）を持っていて、外部入力ピンの信号の変化に対して、その信号の変化とメモリに保持された状態とに基づいて外部出力ピンの信号が変化する。例えば、図１８に示すように、順序回路セルとしてＤ形フリップフロップセル（以下、ＤＦＦセルという）５０がある。このＤＦＦセル５０の場合、外部入力ピンＤ，ＣＫにＬレベルの信号を入力すると、メモリＭ１，Ｍ２がＬレベルの場合には外部出力ピンＱからＬレベル、外部出力ピンＸＱからＨレベルの信号を出力する。しかし、メモリＭ１がＬレベル、メモリＭ２がＨレベルの場合，ＤＦＦセル５０は外部出力ピンＱからＨレベル、外部出力ピンＸＱからＬレベルの信号を出力する。
【００１０】
そのため、順序回路セルにおいては、ネット情報等により容易にパス・コンディションを抽出することができなかった。従って、順序回路セルにおいては、設計者が論理回路図面を見ながら人手で真理値表を作成していた。また、順序回路セルのパス・コンディションは、設計者が論理回路図面の外部出力ピンから信号をたどっていって全ての組合せを抽出していた。そのため、順序回路セルの真理値表を作成したり、全てのパス・コンディションを抽出するのに非常に時間がかかっていた。
【００１１】
また、設計者が人手で真理値表を作成したり、パス・コンディションを抽出しているので、真理値表が間違っていたり、全てのパス・コンディションを抽出することができないことがある。すると、論理上では仕様通りに動作したＬＳＩが、実際に作成したＬＳＩをテスタ上で動作させてみて初めて順序回路セルの回路の間違いを発見する場合があった。また、順序回路セルの遅延時間が論理上と異なってＬＳＩが仕様通りに動作しない場合があった。
【００１２】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は順序回路セルの真理値表及びパス・コンディションのセル情報を正確に、かつ短時間で作成することのできるセル情報作成装置に用いられるシミュレーション方法及びその装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、回路内で使用されている素子の電源部、信号入力部、信号出力部にそれぞれ設定された電源部ネット、信号入力部ネット、信号出力部ネットを含むネットテーブルと、前記回路内で使用されているＭＯＳトランジスタ毎に、ドレイン側ネット及びソース側ネットを設定したＭＯＳトランジスタ結線テーブルとを予め作成しておき、電荷の移動が収束したことを判断する収束判定レベルと前記電荷量を信号論理値に変換するしきい値とを入力する入力情報読み込み手段と、前記電荷量を電圧とみなして、前記電源部ネットに前記電源部電圧相当の電荷を設定するとともに、前記信号入力部ネットに前記信号入力部電圧相当の電荷を設定する電荷供給手段と、前記ＭＯＳトランジスタの前記ソース側ネットと前記ドレイン側ネットとの間で前記電荷を移動させる電荷移動手段と、該移動後の電荷量を、前記ソース側ネット及び前記ドレイン側ネットにそれぞれ設定する制御手段と、各ネット毎の電荷の変化量と前記収束判定レベルとを比較して電荷の移動が収束したかどうかを判定する収束判定手段と、電荷の移動が収束した後、前記出力部ネットの電荷量を前記しきい値に従って信号論理値に変換して出力する信号変換手段とから構成される。
【００１４】
従って、請求項１に記載の発明によれば、電源部ネット、信号入力部ネット、信号出力部ネットを含むネットテーブルと、ドレイン側ネット及びソース側ネットを設定したＭＯＳトランジスタ結成テーブルと、が入力され、ネットに電源部電圧又は信号入力部電圧に基づいた電荷量の電荷が設定される。その電荷は、ソース側ネットとドレイン側ネットとの間で移動された後、ネット毎の電荷量が信号論理値に変換され出力される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜図１８に従って説明する。図２は、本発明を適用したセル情報作成装置のシステム構成を示す模式図である。セル情報作成装置１はＣＡＤ（ComputerAidedDesign）装置からなり、セル情報作成装置１を構成する中央処理装置（以下、ＣＰＵという）２、メモリ３、磁気ディスク４、キーボード５、プリンタ６、及びＣＲＴ等の表示器７は、システムバス８により互いに接続されている。
【００１６】
ＣＰＵ２は、キーボード５の操作により、メモリ３に記憶された所定の処理プログラムに基づいてセル情報作成処理を実行するようになっている。処理プログラムは、図１に示すステップ（以下、単にＳという）１からＳ６により構成されている。Ｓ１は真理値表作成部（真理値表作成手段）であって、Ｓ２〜Ｓ４により構成されている。
【００１７】
Ｓ２はメモリ部モニター真理値表作成部であって、第１の真理値表作成手段としてのメモリ部モニター真理値表作成手段である。ＣＰＵ２は、ネット情報１１を読み込み、順序回路セルの外部入力ピンの信号とメモリ部のレベルとを、Ｈレベル又はＬレベルのセット信号を供給して強制的にセットする初期化を行なう。このとき、ＨレベルとＬレベルとの組合せにより、複数のパターンで外部入力ピンの信号とメモリ部とにセットする。そして、メモリ部に供給する信号を解除した場合、メモリ部の状態が外部入力ピンの信号の影響で変化するか、または変化しないかを検出する。そして、セット信号を供給した場合の外部入力ピン、メモリ部、外部出力ピンの状態と、セット信号の供給を解除した場合のメモリ部、外部出力ピンの状態とを示す第１の真理値表としてのメモリ部モニター真理値表を作成する。
【００１８】
このとき、ＣＰＵ２は、Ｓ５の電荷シミュレーション部（電荷シミュレーション手段）を実行し、セット信号を供給した場合の外部出力ピンの状態と、セット信号の供給を解除した場合のメモリ部，外部出力ピンの状態を求める。
【００１９】
Ｓ３はイニシャルパターン真理値表作成部であって、第２の真理値表作成手段としてのイニシャルパターン真理値表作成手段である。ＣＰＵ２は、Ｓ２において作成したメモリ部モニター真理値表を入力する。そして、ＣＰＵ２は、その入力した真理値表に基づいて順序回路セル内のメモリ部の信号が衝突しない安定した状態を検出し、第２の真理値表としてのイニシャルパターン真理値表を作成する。例えば、Ｓ２において供給したセット信号によるメモリ部の状態がＨレベルであって、外部入力ピンの信号によるメモリ部の状態がＬレベルのときがある。この場合、メモリ部においてＨレベルとＬレベルが衝突し、セット信号の供給を解除すると、メモリ部は初期状態であるＨレベルからＬレベルに変化する。このようなＨレベルとＬレベルとが衝突していないパターンをメモリ部モニター真理値表から抽出し、イニシャルパターン真理値表を作成する。
【００２０】
Ｓ４は出力部モニター真理値表作成部であって、第３の真理値表作成手段としての出力部モニター真理値表作成手段である。ＣＰＵ２は、Ｓ３において作成したイニシャルパターン真理値表を入力する。そして、ＣＰＵ２は、その入力した真理値表に基づいて外部入力ピンの信号の変化と、その変化したときの外部入力ピンの信号の変化及びメモリの信号レベルを抽出し、第３の真理値表としての出力部モニター真理値表を作成する。このとき、ＣＰＵ２は、Ｓ２と同様に、Ｓ５の電荷シミュレーション部を実行し、順序回路セルを構成するＭＯＳトランジスタの各部の信号レベルを確定する。そして、イニシャルパターン真理値表１３を作成すると、その作成した真理値表１３を磁気ディスク４へ書き込み、Ｓ６へ移る。
【００２１】
Ｓ６はパス・コンディション抽出部であって、パス・コンディション抽出手段である。ＣＰＵ２は、Ｓ４において作成したイニシャルパターン真理値表１３を入力する。ＣＰＵ２は、入力した真理値表１３に基づいて外部入力ピンの信号の変化に応じて外部出力ピンの信号が変化するパスと、そのパスにおける他の外部入力ピンとメモリ部の状態のコンディションとを抽出し、パス・コンディションデータ１４として磁気ディスク４へ書き込む。そして、データ１４の書き込みを終了すると、ＣＰＵ２は、セル情報作成処理を終了する。
【００２２】
メモリ３には、ＣＰＵ２が実行する前記プログラムが磁気ディスク４から読み出されて記憶されている。また、メモリ３には、当該プログラムデータの実行に必要な各種データが予め記憶されるとともに、当該プログラムデータに基づくＣＰＵ２の処理結果等が一時的に記憶されるようになっている。
【００２３】
磁気ディスク４には、図１に示すようなネット情報１１，電荷シミュレーション制御情報（以下、単に制御情報という）１２，真理値表１３，パス・コンディション１４が格納されている。ネット情報１１及び制御情報１２は、図示しないＣＡＤ装置等により予め作成され、磁気ディスク４に格納されている。真理値表１３及びパス・コンディション１４は、セル情報作成装置１の処理結果が格納される。
【００２４】
ネット情報１１は、トランジスタレベルネットリスト、トランジスタモデル、電源部ネット名、電源部電圧、外部入力ピン名、外部出力ピン名、回路内メモリ部ネット名により構成されている。ネット情報１１は、図示しない配置配線設計用のＣＡＤ装置により予め作成され、メモリ３に格納されている。トランジスタレベルネットリストは、設計され、ＬＳＩを構成するために配置されたＣＭＯＳ論理回路セルのうち、順序回路セルの実パターンのＭＯＳトランジスタに対して接続された配線を示している。
【００２５】
例えば、図１４に示すように、順序回路セル内のＭＯＳトランジスタＱ１はＮチャネルＭＯＳトランジスタであって、ソースは低電位側電源ＶSSに接続され、ドレインは高電位側電源ＶDDに接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートは図示しない他のＭＯＳトランジスタに接続され、信号Ｓinを入力している。そして、ＭＯＳトランジスタＱ１のソースは図示しない他のＭＯＳトランジスタに接続され、信号Ｓoutを出力している。
【００２６】
このＭＯＳトランジスタＱ１の場合、ゲートは他のＭＯＳトランジスタとネットＮ１により接続される。また、ＭＯＳトランジスタＱ１のソースは低電位側電源ＶSS及び他のＭＯＳトランジスタとネットＮ２に接続される。更に、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインは高電位側電源ＶDDとネットＮ３の配線により接続される。従って、ネットＮ１〜Ｎ３がＭＯＳトランジスタＱ１のトランジスタレベルネットリストとしてネット情報１１に格納されている。
【００２７】
トランジスタモデルは、そのＭＯＳトランジスタがＮチャネルＭＯＳトランジスタかＰチャネルＭＯＳトランジスタかを示す情報であって、「Ｎ」又は「Ｐ」が格納されている。例えば図１４に示すＭＯＳトランジスタＱ１はＮチャネルＭＯＳトランジスタであるので、「Ｎ」が格納されている。
【００２８】
電源部ネット名は、ＭＯＳトランジスタから電源に対して接続されるネット名であって、ＭＯＳトランジスタＱ１の場合には、ネットＮ２，Ｎ３が格納されている。電源部電圧は、順序回路セルが駆動するための電源部の電圧を示しており、例えば高電位側電源ＶDD＝３．０Ｖ，低電位側電源ＶSS＝０Ｖが格納されている。
【００２９】
外部入力ピン名は、順序回路セルに信号が入力されるピン名を示し、外部出力ピン名は、順序回路セルから信号が出力されるピン名を示し、回路内メモリ部ネット名は、順序回路セル内のメモリ部を示している。例えば、図１８に示すように、順序回路セルとしてＤ形フリップフロップセル（ＤＦＦセル）５０の場合、外部入力ピン名は、外部入力ピンＤ及び外部入力ピンＣＫとなる。また、外部出力ピン名は、外部出力ピンＱ及び外部出力ピンＸＱとなる。更に、回路内メモリ部ネット名は、ネットＭ１１及びネットＭ１２となる。
【００３０】
制御情報１２は、電荷シミュレーション部Ｓ５を実行するための制御情報であって、収束判定レベルと信号変換しきい値とから構成されている。収束判定レベルは、信号の変化によりＭＯＳトランジスタを介して移動する電荷の量に基づいて信号が伝達されたと判断するための電荷量である。順序回路セルを構成するＭＯＳトランジスタが信号に基づいて動作する場合、その動作によってＭＯＳトランジスタを介してネット間の電荷の移動をシミュレーションする。そして、その電荷の移動量が所定の量以下になったときに信号が伝達されたと判断し、シミュレーションを終了する。
【００３１】
信号変換しきい値は高電位側のしきい値と、低電位側のしきい値とから構成され、ＭＯＳトランジスタを介して信号が伝達されたとき、そのときのネットの電荷量により伝達された信号がＨレベルかＬレベルかを判断するための電荷量である。また、この信号変換しきい値は、ＭＯＳトランジスタを設計するときに予め設定されている。即ち、ネットの電荷量が、高電位側のしきい値よりも多い場合にはＨレベル、低電位側のしきい値よりも少ない場合にはＬレベル、高電位側のしきい値よりも少なく、低電位側のしきい値よりも多い場合にはＺレベル（ハイインピーダンス）又はＸレベル（不定）として変換する。
【００３２】
キーボード５は、メモリ３に格納された前記プログラムの実行に必要なデータを入力したり、プリンタ６や、表示器７に処理結果等の出力命令を入力するために用いられている。
【００３３】
次に、Ｓ２〜Ｓ６の処理について順に詳述する。先ず、ＣＰＵ２は、Ｓ２のメモリ部モニター真理値表作成部を図３に示すフローチャートに従って実行する。即ち、Ｓ１１は、入力情報読み込み部であって、ＣＰＵ２は、ネット情報１１のトランジスタレベルネットリスト等を入力する。そして、ＣＰＵ２は、入力したトランジスタレベルネットリスト等をメモリ３に格納し、Ｓ１２へ移る。
【００３４】
Ｓ１２はテーブル生成部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ１１において入力したトランジスタレベルネットリストとトランジスタモデルとからＭＯＳトランジスタ結線テーブル１５と回路内ネットテーブル１６とを作成し、メモリ３に格納する。図１２に示すように、ＭＯＳトランジスタ結線テーブル１５には、ＭＯＳトランジスタの素子名と、そのＭＯＳトランジスタのトランジスタタイプ及びそのＭＯＳトランジスタに接続されたネットを示すネットポインタが格納されている。回路内ネットテーブル１６には、順序回路セル内のネット名と、そのネットの電荷量とが格納されている。
【００３５】
例えば、図１４に示すＭＯＳトランジスタＱ１の場合、素子名として「Ｑ１」が格納されるとともに、ＭＯＳトランジスタＱ１のトランジスタタイプである「Ｎｃｈ」がタイプに格納される。そして、ネットポインタには、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース，ゲート，ドレインにそれぞれ接続されたネット名を格納した回路内ネットテーブル１６のポインタが格納されている。即ち、ドレイン側ネットポインタには、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインに接続され回路内ネットテーブル１６に格納されたネットＮ３のポインタが格納されている。同様に、ソース側ネットポインタにはネットＮ２のポインタが、ゲート側ネットポインタにはネットＮ３のポインタが格納されている。
【００３６】
そして、ＭＯＳトランジスタ結線テーブル１５と回路内ネットテーブル１６との作成を終了すると、ＣＰＵ２はＳ１３へ移る。Ｓ１３は信号ネット生成部であって、ＣＰＵ２は、電荷シミュレーション部Ｓ５に入力する信号入力部のネットと信号出力部のネットとを作成する。信号入力部のネットは、外部入力ピンとメモリ部のネットとから構成され、信号出力部のネットは、外部入力ピンとメモリ部と外部出力ピンのネットとから構成される。
【００３７】
即ち、図１８に示すＤＦＦセル５０の場合、信号入力部のネットは外部入力ピンＤ，ＣＫとメモリ部Ｍ１，Ｍ２とから構成され、信号出力部のネットは外部入力ピンＤ，ＣＫとメモリ部Ｍ１，Ｍ２と外部出力ピンＱ，ＸＱとから構成される。
【００３８】
Ｓ１４は入力信号パターン生成部であって、ＣＰＵ２は、外部入力ピンとメモリ部に強制的にセット信号を供給するために入力信号パターンを作成する。入力信号パターンは、外部入力ピンとメモリ部について、Ｈレベル，Ｌレベルの組合せにより生成される。従って、ＤＦＦセル５０の場合、ＣＰＵ２は、外部入力ピンＤ，ＣＫとメモリ部Ｍ１，Ｍ２とにより１６通りの組合せの入力信号パターンを作成し、Ｓ１５へ移る。
【００３９】
Ｓ１５は初期電荷供給部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ１３において作成した信号入力部のネットと電源部のネットとに初期電荷を供給する。この初期電荷は、１４において作成した入力信号パターンの状態に応じた電荷を供給する。また、ネットテーブル内の電源部ネットに電源電圧相当の電荷を設定しておく。
【００４０】
即ち、入力信号パターンがＨレベルの場合には、高電位側電源ＶDDに応じた電荷（本実施例の場合は「３．０」）を設定し、Ｌレベルの場合には、低電位側電源ＶSSに応じた電荷（本実施例の場合は「０」）を供給する。
【００４１】
Ｓ１６は電荷シミュレーション部であって、ＣＰＵ２は、入力信号パターンに応じて電荷を供給した順序回路セルのデータに基づいて、Ｓ５の電荷シミュレーション部を実行する。ここで、電荷シミュレーション部について詳述する。
【００４２】
図１１は、Ｓ５の電荷シミュレーション部を詳述したフローチャートである。ＣＰＵ２は、図１１に示すフローチャートに従って、信号入力部のネットに対して入力信号パターンに応じた電荷を供給する。ＣＰＵ２は、順序回路セルを構成するＭＯＳトランジスタレベルにおいてその供給した電荷を移動させる。そして、ＣＰＵ２は、信号出力部のネットに対して移動後の電荷量を信号レベルに変換して出力する電荷シミュレーションを実行する。
【００４３】
即ち、Ｓ３１は入力情報読み込み部であって、ＣＰＵ２は、電荷シミュレーション制御情報１２から、収束判定レベルと信号変換しきい値とを入力し、メモリ３に格納し、Ｓ３２へ移る。
【００４４】
Ｓ３２は電荷供給部であって、ＣＰＵ２は、回路内ネットテーブルの電源部ネットに電源部電圧相当の電荷を供給する。また、ＣＰＵ２は、信号入力部のネットに入力信号パターンに相当する電荷を供給する。このとき、供給する電荷量は、電源電圧単位の電荷量とする。
【００４５】
例えば、高電位側電源ＶDDの電圧が３．０Ｖの場合、電源部のネットの電荷量設定領域に「３．０」を設定する。信号入力部への電荷の供給は、例えば、信号入力部の信号がＨレベルの場合、ネットテーブル内の信号入力部のネットの電荷量設定領域に高電位側電源ＶDDの電圧値、即ち、「３．０」を設定する。
【００４６】
Ｓ３３はＭＯＳトランジスタ電荷移動部であって、ＣＰＵ２は、ＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン間でＭＯＳトランジスタのトランジスタタイプ別に電荷を移動させるシミュレーションを行なう。このとき、１回のシミュレーションにより移動させる電荷移動量ＱMは、
ＱM＝Ｋ×（ＱD−ＱS）／２ （１）
で決定される。尚、ＱDはドレイン側電荷量、ＱSはソース側電荷量である。また、Ｋはゲートオープン係数であって、シミュレーションを実行するＭＯＳトランジスタがＰチャネルＭＯＳトランジスタかＮチャネルＭＯＳトランジスタかによって変更されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタの場合にはゲートオープン係数ＫN、ＰチャネルＭＯＳトランジスタの場合にはゲートオープン係数ＫPが用いられる。ゲートオープン係数ＫN，ＫPは、ゲート側電荷量ＱG、電源電荷量ＱＶDDとすると、
ＫN＝（ＱG／ＱＶDD）2 （２）
ＫP＝（（ＱＶDD−ＱG）／ＱＶDD）2 （３）
により算出される。
【００４７】
又、シミュレーションを高速化したい場合、ＱG≧ＱＶDDであれば
ＫN＝１．０ （但しＱG≧ＱＶDD）
又は
ＫN＝０ （但しＱG＜ＱＶDD） （４）
ＫP＝１．０ （但しＱG≦ＱＶDD）
又は
ＫP＝０ （但しＱG＞ＱＶDD） （５）
により算出される。
【００４８】
そして、ＣＰＵ２は、算出した電荷移動量ＱMに基づいて各ＭＯＳトランジスタの電荷移動のシミュレーションを１回実行する。図１５は、図１４に示すＭＯＳトランジスタＱ１に対する電荷移動シミュレーションの模式図であって、ＭＯＳトランジスタＱ１に接続されたネットＮ２の電荷量の変化を調べる場合を示している。
【００４９】
図１５（ａ）に示すように、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインはネットＮ３により高電位側電源ＶDDに接続されている。従って、ネットＮ３の電荷量は、高電位側電源ＶDDの電荷量、即ち、「３．０」となっている。一方、電荷量の変化を調べるネットＮ２は、Ｈレベル又はＬレベルのどちらでもない電荷量「１．５」を初期電荷量として設定している。
【００５０】
ＭＯＳトランジスタＱ１は、そのゲートに接続されたネットＮ１を介してＨレベルの信号Ｓinを入力するとゲートオープンとなる。このとき、信号ＳinはＨレベルであるので、ゲート側電荷量ＱGは高電位側電源ＶDDの電荷量と同じ「３．０」となる。従って、ＭＯＳトランジスタＱ１はＮチャネルＭＯＳトランジスタであるので、式（２）によりゲートオープン係数ＫN＝１となる。すると、ドレイン側電荷量ＱD＝３．０、ソース側電荷量ＱS＝１．５であるので、電荷移動量ＱMは、式（１）によりＱM＝０．７５となる。従って、ＣＰＵ２は、図１５（ｂ）に示すように、この電荷移動量ＱMの電荷がＭＯＳトランジスタＱ１のドレインからソースに移動させる。
【００５１】
そして、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース，ドレインに接続されたネットに対して移動後の電荷量を格納する。即ち、図１３に示す回路内ネットテーブル１６において、ネットＮ２に対応した前状態電荷量領域１６ａに移動前の電荷量、即ち「１．５」が格納され、現在電荷量領域１６ｂに現在の電荷量、即ち「２．２５」が格納される。同様に、ネットＮ３の前状態電荷量領域１６ａには「３．０」が、現在電荷量領域１６ｂには「２．２５」が格納される。
【００５２】
Ｓ３４において、ＣＰＵ２は、電荷シミュレーションを行なう順序回路セルを構成する全てのＭＯＳトランジスタに対して電荷の移動を行ったか否かを判断する。そして、ＣＰＵ２は、電荷移動を行っていないＭＯＳトランジスタが存在する場合にはＳ３２，全てのＭＯＳトランジスタに対して電荷移動を行った場合にはＳ３５へ移る。
【００５３】
Ｓ３５は電荷移動収束判定部であって、ＣＰＵ２は、ＭＯＳトランジスタの電荷の移動が収束したかどうかを判定する。図１６に示すように、電荷移動量ＱMが収束判定レベルよりも大きい場合、Ｓ３６において、ＣＰＵ２はＳ３２に移り、再び電荷移動を行なう。
【００５４】
一方、電荷移動量ＱMが全てのＭＯＳトランジスタにおいて収束判定レベルよりも小さくなった場合、ＣＰＵ２は、電荷の移動が収束したと判断し、Ｓ３７に移る。
【００５５】
Ｓ３７は信号変換部であって、ＣＰＵ２は、全ネットの電荷量を信号値に変換し、信号出力部ネットの信号を出力する。このとき、ネットの電荷量をＳ３１において入力した信号変換しきい値と比較する。このとき、図１７に示すように、変換しようとする電荷量が高電位側の信号変換しきい値よりも多い場合にはＨレベル、低電位側の信号変換しきい値よりも少ない場合にはＬレベル、高電位側の信号変換しきい値よりも少なく低電位側の信号変換しきい値よりも多い場合にはＺレベル又はＸレベルに変換する。そして、全てのネットに対して電荷量を信号レベルに変換すると、ＣＰＵ２は、その変換した信号出力部の信号パターン２１を生成し、電荷シミュレーション部の処理を終了する。
【００５６】
Ｓ１６において、電荷シミュレーションを終了すると、ＣＰＵ２は、Ｓ１７に移る。Ｓ１７は信号パターン記憶部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ１６において電荷シミュレーションを行った結果の信号パターン２１をメモリ３に格納する。
【００５７】
Ｓ１８は信号ネット生成部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ１３と同様に、電荷シミュレーション部Ｓ５に入力する信号入力部のネットと信号出力部のネットとを生成し、Ｓ１９へ移る。
【００５８】
Ｓ１９は入力信号生成部であって、ＣＰＵ２は、メモリ部の信号を解放した入力信号パターン、即ち、外部入力ピンの信号のみの入力信号パターンを生成する。次に、Ｓ２０は電荷シミュレーション部であって、ＣＰＵ２は、メモリ部のセット信号を解放した電荷シミュレーションを行なう。即ち、ＣＰＵ２は、Ｓ１９において作成した入力信号パターンに基づいてＤＦＦセル５０の電荷シミュレーションを行なう。その詳細は、図１１に示す処理と同じ処理を行なう。
【００５９】
Ｓ２１は信号パターン記憶部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ２０においてメモリ部のセット信号を解放した結果の信号パターンをメモリ３に格納する。そして、Ｓ２２において、ＣＰＵ２は、外部入力ピンとメモリ部の組合せを全て終了したか否かを判断する。そして、ＣＰＵ２は、組合せが残っている場合にはＳ１３へ移り、残った組合せに基づいてセット信号を供給した電荷シミュレーションと、セット信号の供給を解除した電荷シミュレーションとを実行する。一方、全ての組合せについて終了した場合、ＣＰＵ２はＳ２３へ移る。
【００６０】
Ｓ２３はメモリ部モニター真理値表出力部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ１７においてメモリ３に格納した入力信号パターンと、Ｓ２１においてメモリ３に格納した入力信号パターンとに基づいてメモリ部モニター真理値表１７を作成し、出力する。順序回路セルがＤＦＦセル５０の場合、ＣＰＵ２は、図４に示すメモリ部モニター真理値表１７を作成する。
【００６１】
この作成したメモリ部モニター真理値表１７により、ＤＦＦセル５０の動作を容易に確認することができる。また、ＤＦＦセル５０の回路上、実パターン上の動作を容易に検証することができる。
【００６２】
そして、ＣＰＵ２は、作成したメモリ部モニター真理値表１７を磁気ディスク４に格納すると、メモリ部モニター真理値表作成処理を終了する。次に、ＣＰＵ２は、図５に示すイニシャルパターン真理値表作成処理を行なう。即ち、Ｓ４１は入力情報読み込み部であって、ＣＰＵ２は、Ｓ２において作成したメモリ部真理値表１７を入力し、メモリ３に格納しＳ４２へ移る。
【００６３】
Ｓ４２はイニシャルパターン抽出部であって、ＣＰＵ２は、順序回路セル内でＬレベルとＨレベルとが衝突しない様な安定した状態の外部入力ピンの信号とメモリ部の信号レベルの組合せを抽出する。即ち、ＣＰＵ２は、図４に示すメモリ部モニター真理値表１７において、メモリ部へのセット信号の解放前後において、メモリ部と外部出力ピンの信号が変化していないパターンを抽出する。
【００６４】
図４に示すメモリ部モニター真理値表１７の場合、信号が変化していないパターンは「１」，「２」，「５」，「８」，「11」，「12」，「13」，「16」である。従って、ＣＰＵ２は、これらのパターンを抽出し、Ｓ４３へ移る。
【００６５】
Ｓ４３はイニシャルパターン出力部であって、ＣＰＵ２は、メモリ部モニター真理値表１７から抽出したパターンのうち、外部入力ピンＤ，ＣＫのパターンと、セット信号解放後のメモリ部Ｍ１，Ｍ２及び外部出力ピンＱ，ＸＱのパターンとを図６に示すイニシャルパターン真理値表１８として磁気ディスク４に格納する。この作成したイニシャルパターン真理値表１８により、ＤＦＦセル５０の安定した状態となるときの外部入力ピンＤ，ＣＫ、メモリ部Ｍ１，Ｍ２、外部出力ピンＱ，ＸＱの状態を知ることができる。
【００６６】
そして、イニシャルパターン真理値表１８の格納を終了すると、ＣＰＵ２は、イニシャルパターン真理値表作成処理を終了する。次に、ＣＰＵ２は、Ｓ３において作成したイニシャルパターン真理値表に基づいて、Ｓ４の出力部モニター真理値表作成部を実行する。この出力部モニター真理値表作成部は、図７に示すフローチャートに従って実行される。この出力部モニター真理値表作成部は、Ｓ２のメモリ部モニター真理値表作成部と同様の処理を行なう。従って、ＣＰＵ２がＳ２と異なる処理を実行する部分についてのみ説明する。
【００６７】
ＣＰＵ２は、Ｓ２における外部入力ピンとメモリ部とに強制的にセットするセット信号のパターンに代えて、Ｓ３において作成したイニシャルパターン真理値表１８に基づいて電荷シミュレーションを実行する。即ち、Ｓ５４の入力信号パターン作成部において、ＣＰＵ２は、イニシャルパターン真理値表１８のパターンに基づいて外部入力ピンＤ，ＣＫとメモリ部Ｍ１，Ｍ２とからなる信号入力部のネット、外部入力ピンＤ，ＣＫとメモリ部Ｍ１，Ｍ２と外部出力ピンＱ，ＸＱとからなる出力信号部のネットとを作成する。ＣＰＵ２は、その作成したネットに基づいてＳ５６の電荷シミュレーションを実行する。そして、ＣＰＵ２は、Ｓ５７において、電荷シミュレーションの結果を信号パターンとしてメモリ３に格納する。
【００６８】
次に、ＣＰＵ２は、Ｓ５９の信号パターン生成部において、イニシャルパターン真理値表１８のパターンのうち、外部入力ピンＤ，ＣＫの一方、例えば外部入力ピンＣＫの状態を変更した信号入力部のネットと信号出力部のネットとを作成する。ＣＰＵ２は、その作成したネットに基づいてＳ６０の電荷シミュレーションを実行する。即ち、変更した外部入力ピンＣＫの状態に応じたメモリ部Ｍ１，Ｍ２と外部出力ピンＱ，ＸＱとの状態をシミュレーションする。そして、ＣＰＵ２は、Ｓ６１において、電荷シミュレーションの結果を信号パターンとしてメモリ３に格納する。
【００６９】
次に、Ｓ６２において、ＣＰＵ２は、全ての外部入力ピンの状態を変化させたかどうかを判断する。ＤＦＦセル５０の場合、Ｓ５８〜Ｓ６１において外部入力ピンＣＫについて変化させた後は、外部入力ピンＤについて変化させた場合の信号パターンが必要である。従って、ＣＰＵ２はＳ５３に移り、外部入力ピンＤについて変化させる電荷シミュレーションを実行し、信号パターンを作成する。そして、全ての外部入力ピンの信号を変化させた場合に信号パターンを作成すると、ＣＰＵ２はＳ６３へ移る。
【００７０】
次に、Ｓ６３において、ＣＰＵ２はイニシャルパターン真理値表１８の全てのパターンについて信号パターンを格納したかどうかを判断する。そして、ＣＰＵ２は、パターンがまだ残っている場合にはＳ５３に戻って残っているパターンについて信号パターンを作成しメモリ３に格納する。一方、全てのパターンについて信号パターンを作成した場合、ＣＰＵ２は、Ｓ６４へ移る。
【００７１】
Ｓ６４は、出力部モニター真理値表出力部であって、ＣＰＵ２はメモリ３に格納した全てのイニシャルパターン真理値表１８についての信号パターンをディスク４へ図８に示す出力部モニター真理値表１９、即ち、図１に示す真理値表１３として出力する。この作成した出力部モニター真理値表１９により、ＤＦＦセル５０の安定した状態から外部入力ピンＤ又はＣＫの信号を変化させたときの外部出力ピンＱ，ＸＱの変化を容易に知ることができる。
【００７２】
次に、ＣＰＵ２は、Ｓ６のパス・コンディション抽出部を図９に示すフローチャートに従って実行する。即ち、Ｓ７１は真理値表入力部であって、ＣＰＵ２は、出力部モニター真理値表１９を入力する。Ｓ７２は出力ピン変化パターン抽出部であって、ＣＰＵ２は入力した真理値表１９のパターンのうち、外部出力ピンＱ，ＸＱの状態が変化したパターンのみを抽出する。図８に示す出力部モニター真理値表１９において、外部出力ピンＱ，ＸＱの状態が変化しているパターンは「３」「９」のみである。従って、ＣＰＵ２は、このパターン「３」「９」を抽出し、Ｓ７３へ移る。
【００７３】
Ｓ７３は入出力パス構成部であって、ＣＰＵ２は抽出したパターンにおいて、外部入力ピンの状態の変化に対してどの外部出力ピンの状態が変化しているかを確認する。そして、ＣＰＵ２は、外部入力ピンと、その外部入力ピンの状態の変化に対して状態が変化する外部出力ピンとによりパスを構成する。
【００７４】
図８の出力部モニター真理値表１９では、パターン「３」において、外部入力ピンＣＫの状態の変化に対して外部出力ピンＱの状態が変化している。従って、ＣＰＵ２は、先ず、外部入力ピンＣＫと外部出力ピンＱとによるパスを構成する。
【００７５】
そして、Ｓ７４において、ＣＰＵ２は、全ての外部出力ピンについてパスを構成したか否かを判断する。ＤＦＦセル５０の場合、外部入力ピンＣＫの状態の変化に対して外部出力ピンＸＱも状態が変化している。従って、ＣＰＵ２は、Ｓ７３において外部入力ピンＣＫと外部出力ピンＸＱとによるパスを構成する。
【００７６】
Ｓ７５において、ＣＰＵ２は、全ての外部入力ピンに対してパスを構成したかを判断し、まだパスを構成する外部入力ピンが残っている場合には、Ｓ７３に戻り、パスを構成する。また、Ｓ７６において、ＣＰＵ２は、全ての抽出したパターンについてパスを構成したか否かを判断する。即ち、ＣＰＵ２は、パターン「３」と同様に、パターン「９」について外部入力ピンＣＫと外部出力ピンＱとによるパスと、外部入力ピンＣＫと外部出力ピンＸＱとによるパスとを構成する。従って、図１８に示すＤＦＦセル５０の場合、４通りのパスが構成される。そして、全ての抽出パターンについてパスを構成すると、ＣＰＵ２はＳ７７へ移る。
【００７７】
Ｓ７７は同変化パス抽出部であって、ＣＰＵ２はＳ７３において構成した全てのパスに対して状態の変化の同じもの同士でコンディションを抽出する。例えば、ＤＦＦセル５０の場合、外部入力ピンＣＫと外部出力ピンＱのパスについて、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの変化に応じて外部出力ピンＱがＨレベルからＬレベルに変化する場合と、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの変化に応じて外部出力ピンＱがＬレベルからＨレベルに変化する場合とがある。この時の変化前の外部入力ピンＤの状態とメモリＭ１，Ｍ２の状態からコンディションが抽出される。
【００７８】
即ち、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの変化に応じて外部出力ピンＱがＨレベルからＬレベルに変化する場合、図１０に示すように、ＣＰＵ２はコンディションとして外部入力ピンＤのＬレベル、メモリ部Ｍ１のＬレベル、メモリ部Ｍ２のＨレベルを抽出する。そして、ＣＰＵ２はＳ７８へ移る。
【００７９】
Ｓ７８は処理結果ファイル出力部であって、ＣＰＵ２は抽出したパスとコンディションをファイルとしてメモリ３に格納する。そして、ＣＰＵ２はＳ７９において、全ての変化状態について抽出を終了したか否かを判断する。従って、ＣＰＵ２は、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの変化に応じて外部出力ピンＱがＬレベルからＨレベルに変化する場合のコンディションとして外部入力ピンＤのＨレベル、メモリ部Ｍ１のＨレベル、メモリ部Ｍ２のＬレベルを抽出する。
【００８０】
次に、ＣＰＵ２はＳ８０において、全てのパスについてコンディションを抽出したか否かを判断する。即ち、ＣＰＵ２は、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの状態の変化に応じて外部出力ピンＸＱがＬレベルからＨレベルに変化する場合のコンディションとして外部入力ピンＤのＬレベル、メモリ部Ｍ１のＬレベル、メモリ部Ｍ２のＨレベルを抽出する。また、ＣＰＵ２は、外部入力ピンＣＫがＬレベルからＨレベルへの状態の変化に応じて外部出力ピンＸＱがＨレベルからＬレベルに変化する場合のコンディションとして外部入力ピンＤのＨレベル、メモリ部Ｍ１のＨレベル、メモリ部Ｍ２のＬレベルを抽出する。
【００８１】
そして、ＣＰＵ２は全てのパスについてコンディションの抽出を終了すると、メモリ３に格納したパス・コンディションを磁気ディスク４へパス・コンディション２０、即ちパス・コンディションデータ１４として格納し、全ての処理を終了する。
【００８２】
このように、本実施例では、メモリ部を有するＣＭＯＳ論理回路セルに対して、その論理回路セルの外部入力ピンの信号の状態と、メモリ部の状態との組合せを抽出しておき、その組合せのセット信号を供給して外部入力ピンとメモリ部とを強制的に初期化し、そのときの外部入力ピンとメモリ部と外部出力ピンとの状態を記憶しておく。次に、セット信号の供給を解除し、メモリ部の状態と外部出力ピンとの状態とを記憶する。そして、先に初期化した時の状態と、セット信号の供給を解除した場合の状態とをメモリ部モニター真理値表１７として作成する。
【００８３】
次に、作成したメモリ部モニター真理値表のうち、初期化したときの状態とセット信号の供給を解除した時のメモリ部の状態が変化しないパターンについて抽出し、そのパターンをイニシャルパターン真理値表１８として作成する。
【００８４】
その作成したイニシャルパターン真理値表のイニシャルパターンに基づいて、イニシャルパターンで安定な状態に外部入力ピンとメモリ部と外部出力ピンを初期化しておき、その時の状態を記憶する。その状態で外部入力ピンの状態を変化させ、その変化させた時のメモリ部と外部出力ピンの状態を記憶する。そして、先に初期化した時の状態と、外部入力ピンの状態を変化させたときの状態とを出力部モニター真理値表１９として作成する。
【００８５】
その真理値表１９を入力し、外部入力ピンと、外部入力ピンの状態の変化に対して状態が変化する外部出力ピンとからなるパスを抽出する。そして、抽出したパスにおいて、パスを構成する外部入力ピン以外の外部入力ピンと、メモリ部との状態をコンディションとして抽出し、パス・コンディション２０を作成するようにした。
【００８６】
その結果、順序回路セルにおけるパス・コンディションを容易に抽出することができる。そして、上記のセル情報作成装置１により作成されたパス・コンディション２０を用いて回路シミュレーションを行なうことにより、順序回路セルであるＤＦＦセル５０の遅延時間の特性を正確に算出することができる。
【００８７】
尚、本発明は前記実施例の他、以下の態様で実施するようにしてもよい。
１）上記実施例では、順序回路セルとしてＤ形フリップフロップセルの真理値表、パス・コンディションを抽出したが、他の順序回路セル、例えばラッチ回路，カウンタ，レジスタ等の真理値表、パス・コンディションを抽出するようにする。
【００８８】
また、順序回路セル以外に、組合せ回路セルに対して実施するようにしてもよい。
２）上記実施例において、図２に示すセル情報作成装置１の構成に、光ディスク等の装置を接続して実施する。
【００８９】
３）上記実施例では、真理値表作成部Ｓ１を構成する各真理値表作成部Ｓ２〜Ｓ４毎にＭＯＳトランジスタ結線テーブル１５と回路ネットテーブル１６をメモリ３上に作成するようにしたが、一旦、磁気ディスク４上にテーブル１５，１６を作成しておき、各真理値表作成部Ｓ２〜Ｓ４で使用する。そして、パス・コンディション２０を抽出した後に、テーブル１５，１６を削除するようにしてもよい。
【００９０】
４）上記実施例の真理値表作成部Ｓ１及び電荷シミュレーション部Ｓ５と、パス・コンディション抽出部Ｓ６とを別のプログラムとして構成する。更に、真理値表作成部Ｓ１と電荷シミュレーション部Ｓ５とを別のプログラムとして構成する。そして、Ｓ１６，Ｓ２０，Ｓ５６，Ｓ６０において、ＣＰＵ２は、電荷シミュレーション部Ｓ５のプログラムを起動して電荷シミュレーションを行なう。
【００９１】
更には、真理値表作成部Ｓ１のメモリ部モニター真理値表作成部Ｓ２とイニシャルパターン真理値表作成部Ｓ３と出力部モニター真理値表作成部Ｓ４とを別々のプログラムとして構成する。
【００９２】
５）上記実施例では、ＣＭＯＳ論理回路セルの真理値表とパス・コンディションを作成するようにしたが、他のデバイス、例えばバイポーラ、Ｂｉ−ＣＭＯＳ等の論理回路セルについて実施するようにしてもよい。
【００９３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、順序回路セルの真理値表及びパス・コンディションのセル情報を正確に、かつ短時間で作成することのできるセル情報作成装置に用いられるシミュレーション方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施例のセル情報作成処理のフローチャートである。
【図２】 一実施例のセル情報作成装置の概略構成図である。
【図３】 メモリ部モニター真理値表作成部のフローチャートである。
【図４】 メモリ部モニター真理値表を示す説明図である。
【図５】 イニシャルパターン真理値表作成部のフローチャートである。
【図６】 イニシャルパターン真理値表を示す説明図である。
【図７】 出力部モニター真理値作成部のフローチャートである。
【図８】 出力部モニター真理値表を示す説明図である。
【図９】 パス・コンディション抽出部のフローチャートである。
【図１０】 パス・コンディションを示す説明図である。
【図１１】 電荷シミュレーション部のフローチャートである。
【図１２】 ＭＯＳトランジスタ結線テーブルを示す説明図である。
【図１３】 回路内ネットテーブルを示す説明図である。
【図１４】 各テーブルを説明するための回路図である。
【図１５】 電荷シミュレーションの模式図である。
【図１６】 電荷移動の収束判定を示す説明図である。
【図１７】 電荷量に対する信号レベルを示す模式図である。
【図１８】 Ｄ形フリップフロップセルの論理等価回路図である。
【符号の説明】
Ｓ１ 真理値表作成手段
Ｓ２ 第１の真理値表作成手段としてのメモリ部モニター真理値表作成手段
Ｓ３ 第２の真理値表作成手段としてのイニシャルパターン真理値表作成手段
Ｓ４ 第３の真理値表作成手段としての出力部モニター真理値表作成手段
Ｓ５ 電荷シミュレーション手段
Ｓ６ パス・コンディション抽出手段
Claims (1)
- 回路内で使用されている素子の電源部、信号入力部、信号出力部にそれぞれ設定された電源部ネット、信号入力部ネット、信号出力部ネットを含むネットテーブルと、前記回路内で使用されているＭＯＳトランジスタ毎に、ドレイン側ネット及びソース側ネットを設定したＭＯＳトランジスタ結線テーブルとを予め作成しておき、
電荷の移動が収束したことを判断する収束判定レベルと電荷量を信号論理値に変換するしきい値とを入力する入力情報読み込み手段と、
前記電荷量を電圧とみなして、前記電源部ネットに前記電源部電圧相当の電荷を設定するとともに、前記信号入力部ネットに前記信号入力部電圧相当の電荷を設定する電荷供給手段と、
前記ＭＯＳトランジスタの前記ソース側ネットと前記ドレイン側ネットとの間で前記電荷を移動させる電荷移動手段と、
該移動後の電荷量を、前記ソース側ネット及び前記ドレイン側ネットにそれぞれ設定する制御手段と、
各ネット毎の電荷の変化量と前記収束判定レベルとを比較して電荷の移動が収束したかどうかを判定する収束判定手段と、
電荷の移動が収束した後、前記出力部ネットの電荷量を前記しきい値に従って信号論理値に変換して出力する信号変換手段とから構成されたシミュレーション装置。
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