JP4673405B2 - Passive element design program, design apparatus, and design method - Google Patents
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Description
本発明は、電子回路において用いられる受動素子の設計方式に係り、さらに詳しくは半導体大規模集積回路上で用いられる受動素子の設計方式に関する。 The present invention relates to a design method for passive elements used in electronic circuits, and more particularly to a design method for passive elements used on a semiconductor large-scale integrated circuit.
従来において受動素子、例えば大規模集積回路(LSI)上で使われる受動素子の製造においてはウェファ間、あるいは工場間で素子の値のばらつきが大きくなるという問題点があった。この問題点に対処する方法として、従来は第1に回路設計において大きなマージンをとって素子の値のばらつきに対処する方法があったが、この方法では回路の複雑化や、回路ブロックの面積が増大するという問題点があった。 Conventionally, in the manufacture of passive elements, for example, passive elements used on large scale integrated circuits (LSIs), there has been a problem that the variation of element values between wafers or factories increases. As a method of dealing with this problem, there has conventionally been a method of dealing with variations in element values by taking a large margin in circuit design. However, in this method, circuit complexity and circuit block area are reduced. There was a problem of increasing.
第2の方法としては、素子の形状、すなわち長さや幅を変えたり、あるいは分割して素子を製造する場合には分割数を変えることによって、サイズのばらつきによる素子の値のばらつきを抑える方法があったが、この方法ではサイズ変動によるばらつきに対してはある程度効果があるが、シート抵抗や単位面積当たりの容量の変動に対しては効果がないという問題点があった。 As a second method, there is a method of suppressing variation in the value of the element due to variation in size by changing the shape of the element, that is, the length and width, or by changing the number of divisions when the element is divided and manufactured. Although this method is effective to some extent due to variations in size, there is a problem in that it is ineffective to variations in sheet resistance and capacitance per unit area.
第3の方法としては、ばらつきのために素子の値が設計すべき中心値からずれてしまったときに、工場でトリミングを行って中心値に引き戻す方法があった。図1はこの方法の説明図である。同図において、シート抵抗1Ωの素材を用いて10Ωの抵抗を作成するためのレイアウトの作成時には長さLとして10μm、幅としてW=1μmとして抵抗を作成した場合に実際の仕上がりとして8Ω、すなわち20%のばらつきの抵抗が得られた場合には製造時のトリミングによって幅Wを0.8μmとすることによって目標値としての10Ωが得られる。しかしながらこの第3の方法では、チップ毎に処理が必要となるため、工数や費用がかかってしまうという問題点があった。 As a third method, there is a method of performing trimming at the factory and pulling back to the center value when the element value deviates from the center value to be designed due to variations. FIG. 1 is an explanatory diagram of this method. In the figure, when creating a layout for creating a 10Ω resistor using a material having a sheet resistance of 1Ω, when the resistance is created with a length L of 10 μm and a width of W = 1 μm, the actual finish is 8Ω, that is, 20 % Resistance is obtained, the target value of 10Ω is obtained by setting the width W to 0.8 μm by trimming during manufacturing. However, the third method requires processing for each chip, and thus has a problem that it takes man-hours and costs.
以上のような、例えば半導体装置上の抵抗素子などの製造方法に関連する従来技術としての特許文献1では、温度特性が異なる2種類以上の抵抗層を組み合わせることにより、温度特性の少ない抵抗や、任意の温度特性を持つ抵抗素子の製造方法が開示されている。
In
次に特許文献2では、相反する温度特性を持つ導電性酸化物薄膜を組み合わせることによって、温度に対する抵抗値の変動を低減した小型で優れた特性を持つ薄膜抵抗素子を提供する技術が開示されている。
Next,
しかしながらこれらの従来技術によっても、製造のためにコストがかかり、例えばLSI上の抵抗を有効に利用した受動素子の設計ができないという問題点を解決することができなかった。
本発明の目的は、複数の受動素子を組み合わせて、組み合わせに使った素子よりも、
ばらつき、すなわち誤差の少ない1つの受動素子を設計することである。
本発明の受動素子設計プログラムは、複数の受動素子を組み合わせて1つの受動素子を設計する計算機によって使用されるプログラムであり、最も基本的には係数演算手順と、素子値決定手順とを計算機に実行させるものである。The object of the present invention is to combine a plurality of passive elements, rather than the elements used in the combination,
Designing one passive element with little variation, that is, error.
The passive element design program of the present invention is a program that is used by a computer that designs a single passive element by combining a plurality of passive elements, and most basically uses a coefficient calculation procedure and an element value determination procedure in the computer. To be executed.
係数演算手順は、2つの受動素子の組合せから始めて、受動素子をさらに1個ずつ組み合わせていく過程において、設計すべき1つの受動素子の値に対応して乗算に用いる係数を順次演算するものであり、素子値決定手順は、演算された係数を用いて組み合わせるべき複数の受動素子の値を決定するものである。 The coefficient calculation procedure starts with a combination of two passive elements and sequentially calculates the coefficients used for multiplication corresponding to the value of one passive element to be designed in the process of further combining the passive elements one by one. In the element value determination procedure, the values of a plurality of passive elements to be combined are determined using the calculated coefficient.
本発明の受動素子決定プログラムは、前述の係数演算手順に先立って、組み合わせるべき受動素子を製造誤差の小さい順にリストアップするリストアップ手順をさらに計算機に実行させ、係数演算手順においては、製造誤差の小さい受動素子を優先する順序で、組み合わせる過程における前述の係数を演算するものである。 Prior to the above-described coefficient calculation procedure, the passive element determination program of the present invention further causes a computer to execute a list-up procedure for listing passive elements to be combined in ascending order of manufacturing error. The above-described coefficients in the process of combining are calculated in the order of priority of small passive elements.
本発明の受動素子設計装置は、本発明の受動素子設計プログラムの実行によって、複数の受動素子を組み合わせて1つの受動素子を設計する装置、例えばCAD装置であり、また本発明の受動素子設計方法は、本発明の受動素子設計プログラムに相当する受動素子の設計方法である。 The passive element design apparatus of the present invention is an apparatus for designing one passive element by combining a plurality of passive elements by executing the passive element design program of the present invention, for example, a CAD apparatus, and the passive element design method of the present invention. These are passive element design methods corresponding to the passive element design program of the present invention.
以上のように本発明においては、複数の受動素子を組み合わせて1つの受動素子を設計するに当たり、組み合わせるべき受動素子を製造誤差の小さい順にリストアップし、製造誤差の小さい受動素子を優先する順序で組み合わせる過程において、前述の係数の値を演算し、またその係数として、設計されるべき1つの受動素子の誤差を抑えるように係数を演算することにより、1つの受動素子だけを用いる場合に比べて素子の誤差を小さくすることが可能となる。 As described above, in the present invention, when designing a passive element by combining a plurality of passive elements, the passive elements to be combined are listed in ascending order of manufacturing error, and the passive elements having the lowest manufacturing error are given priority in order. Compared with the case where only one passive element is used by calculating the coefficient value in the process of combination and calculating the coefficient so as to suppress the error of one passive element to be designed. It becomes possible to reduce the error of the element.
図2は、本発明の受動素子設計プログラムの原理的な機能ブロック図である。このプログラムは、複数の受動素子を組み合わせて誤差の少ない1つの受動素子を設計するために使用されるプログラムである。 FIG. 2 is a principle functional block diagram of the passive element design program of the present invention. This program is a program used to design one passive element with few errors by combining a plurality of passive elements.
図2においてまずステップS1で、組み合わせるべき複数の受動素子を製造誤差、すなわち製造ばらつきの小さい順序でリストアップする手順が実行され、続いてステップS2で2つの受動素子の組合せから始めて、製造誤差の小さい受動素子を優先する順序で受動素子をさらに1つずつ組み合わせていく過程において、設計すべき1つの受動素子の値に対応して、乗算に用いる係数を順次演算する係数演算手順が実行され、ステップS3で演算された係数を用いて、組み合わせるべき複数の受動素子の値を決定する素子値決定手順が実行される。 In FIG. 2, first, in step S1, a procedure for listing a plurality of passive elements to be combined in the order of small manufacturing error, that is, manufacturing variation, is executed, and then in step S2, starting from a combination of two passive elements, In the process of further combining the passive elements one by one in the order of priority of the small passive elements, a coefficient calculation procedure for sequentially calculating coefficients used for multiplication corresponding to the value of one passive element to be designed is executed. An element value determination procedure for determining values of a plurality of passive elements to be combined is executed using the coefficients calculated in step S3.
図3は、大規模集積回路(LSI)上で1つの受動素子としての抵抗素子を設計するに当たり、組合せ候補となる抵抗素子を示す図である。本実施形態においては、1つの受動素子を設計するに当たり、複数の受動素子を直列、または並列に接続して組み合わせることによって、単体の素子を用いるよりも誤差、すなわち製造ばらつきが小さい素子の設計が行われる。 FIG. 3 is a diagram showing resistance elements that are combination candidates in designing a resistance element as one passive element on a large scale integrated circuit (LSI). In this embodiment, when designing a single passive element, by combining a plurality of passive elements connected in series or in parallel, an element with less error, that is, manufacturing variation than using a single element can be designed. Done.
この設計に当たり、組み合わされるべき複数の受動素子、図3においては抵抗素子として、製造ばらつきの間に互いに相関がない素子の組合せが行われる。すなわち抵抗素子としては配線抵抗とポリ抵抗などのように、互いにばらつき、すなわち誤差の要因に相関がない素子が組み合わされる。例えばポリ抵抗と、一般的なポリ抵抗よりも金属に近い特性を持つシリサイドポリ抵抗との間には、製造誤差、すなわち製造ばらつきの要因に相関があると考えられるために、そのような抵抗の組合せは用いられない。 In this design, a plurality of passive elements to be combined, that is, resistance elements in FIG. In other words, as the resistance elements, elements such as wiring resistance and poly resistance, which are mutually different, that is, have no correlation in error factors are combined. For example, since it is considered that there is a correlation between a poly resistance and a silicide poly resistance having characteristics closer to metal than a general poly resistance, a factor of manufacturing error, that is, manufacturing variation, No combination is used.
図4は、1つの容量素子を設計するための組合せ候補となるLSI上の容量素子の説明図である。これらの容量のうちで、製造ばらつき、すなわち誤差の要因の間に相関のない素子が複数選択され、それらの素子を並列、または直列に接続することによって1つの容量素子が設計される。なお図4において、MIM(メタル・インシュレータ・メタル)の電極は最上部に配置されているが、この電極は最上部に配置されるとは限らない。またSTI(シャロウ・トレンチ・アイソレーション)容量は、2つの素子の間に溝を作って挿入される厚い絶縁膜の容量であるが、これらの容量の詳細については本発明と直接の関係はないので、詳細な説明は省略する。 FIG. 4 is an explanatory diagram of a capacitive element on an LSI that is a combination candidate for designing one capacitive element. Among these capacitors, a plurality of elements having no correlation between factors of manufacturing variations, that is, errors are selected, and one capacitor element is designed by connecting these elements in parallel or in series. In FIG. 4, the electrode of MIM (Metal Insulator Metal) is disposed at the top, but this electrode is not always disposed at the top. The STI (Shallow Trench Isolation) capacitance is a capacitance of a thick insulating film inserted by forming a groove between two elements, but details of these capacitances are not directly related to the present invention. Therefore, detailed description is omitted.
次に本実施形態においては、抵抗素子、あるいは容量素子をそれぞれ直列、または並列に接続して、単体の素子を用いるよりもばらつき、すなわち誤差の小さな1つの抵抗素子、または容量素子の設計が行われるが、この設計においては2つの素子の組合せから始めて、1つずつ組み合わされる素子の数を増加させていく過程において、組合せ全体としてのばらつき、すなわち誤差ができるだけ小さくなるように、組合せるべき素子の値を計算するための係数が求められ、その係数を用いて組み合わせるべき素子の値が決定されるが、その決定法の詳細について、素子が直列、または並列に組み合わせる場合を区別して、以下に説明する。 Next, in the present embodiment, a resistive element or a capacitive element is connected in series or in parallel, and a single resistive element or capacitive element having a smaller variation than that using a single element is designed. However, in this design, starting from the combination of two elements, in the process of increasing the number of elements to be combined one by one, the elements to be combined so that the variation as a whole combination, that is, the error becomes as small as possible. A coefficient for calculating the value of the value is obtained, and the value of the element to be combined is determined by using the coefficient. The details of the determination method will be described below by distinguishing when the elements are combined in series or in parallel. explain.
まず抵抗素子を直列に、あるいは容量素子を並列に接続する場合(合成の素子値が各素子値の和になる)について説明する。
1個単体の誤差(の2乗)E2(1個)は次式で与えられる。First, a case where resistance elements are connected in series or capacitance elements are connected in parallel (the combined element value is the sum of the element values) will be described.
A single error (square) E 2 (1) is given by the following equation.
ここで、e1:1個単体の素子の最大誤差
2個組み合わせた場合の誤差(の2乗)E2(2個)は次式で与えられる。
Here, e 1 : Maximum error of a single element (error 2) E 2 (2) when two elements are combined is given by the following equation.
αは1番目の素子(A)に2番目の素子を組み合わせるときに、1番目の素子の値との乗算に用いられる係数であり、その値は1より小さいものとする。各素子の取る値(抵抗値or容量値)Xiは次式で与えられる。
α is a coefficient used for multiplication with the value of the first element when the second element is combined with the first element (A), and its value is assumed to be smaller than 1. The value (resistance value or capacitance value) Xi taken by each element is given by the following equation.
X1=αA1,X2=(1−α)A ・・・(1)
次に(2個の組合せ誤差)<(1個単体の誤差)となるαを求めるために両者の2乗の差を求めると、X 1 = αA 1, X 2 = (1-α) A (1)
Next, in order to obtain α such that (two combination errors) <(single unit error), the difference between the squares of the two is obtained.
ここでen:n番目の素子の最大誤差
=(αe1)2+((1−α)e2)2−e1 2 ・・・(2)
Here, e n : Maximum error of the n-th element = (αe 1 ) 2 + ((1−α) e 2 ) 2 −e 1 2 (2)
でE2(2個)が最小となることがわかる。なお後述するように、e2<e1となる順序で組合せを行うものとする。
It can be seen that E 2 (2) is minimized. As will be described later, the combinations are performed in the order of e 2 <e 1 .
次に抵抗素子を並列に、あるいは容量素子を直列に接続する(合成素子値の逆数が、各素子値の逆数の和になる)場合について説明する。
1個単体の逆数(1/抵抗or1/容量)の誤差(の2乗)
Next, a case where resistance elements are connected in parallel or capacitive elements are connected in series (the reciprocal of the combined element value becomes the sum of the reciprocal of each element value) will be described.
Error (square) of the reciprocal of a single unit (1 / resistor or 1 / capacity)
(1個)は次式で与えられる。この式は公知のものであり、その説明を省略する。なお、ここで
(1) is given by the following equation. This formula is a known one and its description is omitted. Where
は逆数の誤差という意味で、以下本文中ではこれを記号Erで表わすものとする。 Means the error of the reciprocal, and in the following, this is represented by the symbol Er.
ここで、e1:1個単体の最大誤差
2個組み合わせた場合の逆数の誤差(の2乗)Er2(2個)は次式となる。
Here, e 1 : single unit maximum error When two are combined, the reciprocal error (the square) Er 2 (2) is expressed by the following equation.
αは前述と同様の係数(<1)で、各素子の取る値(抵抗値or容量値)Xiは次式で与えられる。
α is the same coefficient (<1) as described above, and the value (resistance value or capacitance value) Xi of each element is given by the following equation.
よって
Therefore
であり、Er2(1個)の値が一定であることから、このときEr2(2個)が最小となることがわかる。
Since the value of Er 2 (1 piece) is constant, it can be seen that Er 2 (2 pieces) is minimized.
最後に逆数の誤差から元の誤差への変換は次式によって計算される。ここで元の誤差E(2個)とは、例えば2個の抵抗素子を並列に接続した場合の全体のインピーダンス(抵抗値)の誤差に相当する。なお、この変換式も公知のものであり、その説明を省略する。 Finally, the conversion from the reciprocal error to the original error is calculated by the following equation. Here, the original error E (two) corresponds to an error of the entire impedance (resistance value) when two resistance elements are connected in parallel, for example. Note that this conversion formula is also known and will not be described.
以下の説明では、i番目の素子を組み合わせるときの素子の値の決定に用いられる係数の値をαiで表わすことにする。i=1では組合せとしての意味はなく、係数α1は存在しない。例えば2個の抵抗素子を直列に接続する場合に相当する(1)式内のαはα2となる。例えば全体としてA=10[Ω]の抵抗素子を設計する場合に、例えばα2=0.2とすると
X1=0.2×10=2[Ω]、X2=0.8×10=8[Ω]
が求められる。In the following description, the value of the coefficient used to determine the element value when combining the i-th element will be represented by α i . When i = 1, there is no meaning as a combination, and the coefficient α 1 does not exist. For example, α in the equation (1) corresponding to the case where two resistance elements are connected in series is α 2 . For example, when designing a resistance element with A = 10 [Ω] as a whole, if, for example, α 2 = 0.2, then X 1 = 0.2 × 10 = 2 [Ω], X 2 = 0.8 × 10 = 8 [Ω]
Is required.
次に3個目の素子をさらに直列に接続するときには、係数α3は(4)式に対応してNext, when the third element is further connected in series, the coefficient α 3 corresponds to the equation (4).
を満足するように決定される。ここでE2 2は2個の組合せに対する誤差の2乗であり、E2(2個)と同じである。
To be satisfied. Here, E 2 2 is the square of the error for the two combinations, and is the same as E 2 (2).
(2)式をE3 2=E2(3個)とE2 2=E2(2個)に対応して書き直すと、
E3 2=(α3E2)2+{(1−α3)e3}2
が得られ、素子の値はα3を用いて次式となる。Rewriting equation (2) corresponding to E 3 2 = E 2 (3) and E 2 2 = E 2 (2),
E 3 2 = (α 3 E 2 ) 2 + {(1-α 3 ) e 3 } 2
The value of the element is expressed by the following equation using α 3 .
X1=α2α3A、X2=(1−α2)α3A、X3=(1−α3)A
以上の式を、i番目の抵抗素子を直列に接続する場合に一般化すると、係数αiの範囲はX 1 = α 2 α 3 A, X 2 = (1-α 2 ) α 3 A, X 3 = (1-α 3 ) A
Generalizing the above equation when the i-th resistance element is connected in series, the range of the coefficient α i is
Ei 2=(αiEi−1)2+{(1−αi)ei}2 ・・・(9)
が成立し、素子の値は
X1=α2α3・・・αiA、X2=(1−α2)α3・・・αiA、・・・、
Xi−1=(1−αi−1)αiA、Xi=(1−αi)A ・・・(10)
によって決定される。なおここでEi−1は(i−1)個の素子の組合せに対する誤差を示すのみであり、その組合せはすべて直列であるとは限らない。
And the element values are X 1 = α 2 α 3 ... Α i A, X 2 = (1−α 2 ) α 3 ... Α i A,.
X i-1 = (1-α i-1 ) α i A, X i = (1-α i ) A (10)
Determined by. Here, E i-1 only indicates an error with respect to the combination of (i-1) elements, and all the combinations are not necessarily in series.
同様にi番目の抵抗素子を並列に接続する場合に対して、誤差の範囲は(6)式に対応して Similarly, the error range corresponds to equation (6) when the i-th resistance element is connected in parallel.
X1=A/α2α3・・・αi、X2=A/(1−α2)α3・・・αi、・・・、
Xi−1=A/(1−αi−1)αi、Xi=A/(1−αi) ・・・(13)
以上の説明に基づいて、本実施形態における受動素子設計処理についてさらに説明する。図5は、受動素子設計処理の詳細フローチャートである。同図において処理が開始されると、まずステップS10で互いにばらつきの間に相関のないN個の素子がリストアップされ、ステップS11でそのN個の素子がはらつきの小さい順にリストアップ、すなわちソートされ、単一の素子だけに対応する誤差E1の値がその素子の誤差e1と等しくおかれ、また前述のiの値が“2”と置かれる。ここでばらつきの小さい順にソートが行われるのは、最初に最もばらつき、すなわち誤差の小さい素子から始めて、順次他の素子を誤差の小さい順に組み合わせていくためである。X 1 = A / α 2 α 3 ... Α i , X 2 = A / (1-α 2 ) α 3 ... Α i ,.
X i-1 = A / (1-α i-1 ) α i , X i = A / (1-α i ) (13)
Based on the above description, the passive element design process in the present embodiment will be further described. FIG. 5 is a detailed flowchart of the passive element design process. When processing is started in the figure, first, in step S10, N elements that are not correlated with each other are listed, and in step S11, the N elements are listed, that is, sorted in ascending order of variation. The value of error E 1 corresponding to only a single element is set equal to the error e 1 of that element, and the value of i is set to “2”. The reason why the sorting is performed in ascending order of variation is to start with the element having the smallest variation, that is, the smallest error, and sequentially combine other elements in the order of the smallest error.
続いてステップS12でi番目、ここでは2番目の素子を抵抗素子であれば直列に、容量素子であれば並列につなぐかが判定される。そのようにつなぐ場合には、ステップS13で係数αiの値が(8)式の範囲で決定され、ステップS14でi番目の組合せまでの誤差が(9)式にしたがって決定される。そしてステップS15で組み合わせられた素子の数iが、ステップS10でリストアップされた個数Nに達したか否かが判定され、まだ達していない場合にはステップS16でiの値がインクリメントされ、ステップS12以降の処理が続行される。Subsequently, in step S12, it is determined whether the i-th element, here the second element, is connected in series if it is a resistive element, or in parallel if it is a capacitive element. In such a case, the value of the coefficient α i is determined in the range of the equation (8) in step S13, and the error up to the i-th combination is determined in step S14 according to the equation (9). Then, it is determined whether or not the number i of elements combined in step S15 has reached the number N listed in step S10. If not, the value of i is incremented in step S16. The processing after S12 is continued.
ステップS12で抵抗素子であれば並列、容量素子であれば直列につなぐと判定されると、ステップS17で係数αiの値が(11)式の範囲で決定され、ステップS18でi番目の素子までの組合せに対する誤差が(12)式に従って求められ、ステップS15の処理に移行する。If it is determined in step S12 that the resistor element is connected in parallel and the capacitor element is connected in series, the value of the coefficient α i is determined in step S17 within the range of the equation (11), and the i-th element is determined in step S18. The error for the combinations up to is obtained according to the equation (12), and the process proceeds to step S15.
ステップS15で組み合わされた素子の数iがNに達したと判定されると、ステップS20からS25の処理によって素子の値が決定される。まずステップS20で前述のiの値に対応する、組み合わされる素子の数jが“2”と置かれ、ステップS21でj番目の素子が抵抗素子であれば直列に、容量素子であれば並列につなぐか否かが判定され、そのようにつなぐ場合にはステップS22でj番目までの素子の値の計算が行われる。ここでは、j=2であり、X1とX2との値が決定されるが、その値は(1)式と同様になる。そしてステップS23で組み合わされた素子の数jがNに達したか否かが判定され、まだ達していない場合にはステップS24でjの値がインクリメントされ、ステップS21以降の処理が続行される。If it is determined in step S15 that the number i of the combined elements has reached N, the values of the elements are determined by the processes in steps S20 to S25. First, in step S20, the number j of elements to be combined corresponding to the value of i described above is set to “2”. In step S21, if the jth element is a resistance element, it is in series, and if it is a capacitance element, it is It is determined whether or not to connect, and if so, the values of up to j elements are calculated in step S22. Here, j = 2, and the values of X 1 and X 2 are determined, but the values are the same as in the equation (1). Then, it is determined whether or not the number j of elements combined in step S23 has reached N. If it has not yet reached, the value of j is incremented in step S24, and the processing after step S21 is continued.
ステップS21でj番目の素子が抵抗素子であれば並列、容量素子であれば直列につなぐ場合には、ステップS25で(13)式に対応して各素子の値が決定され、ステップS23の処理に移行し、ステップS23で組み合わされた素子の数jがNに達したと判定されると処理を終了する。 If the j-th element is a resistance element in step S21 and the capacitor element is connected in series, the value of each element is determined in step S25 corresponding to equation (13). If it is determined that the number j of elements combined in step S23 has reached N, the process is terminated.
例えばN個の素子をすべて直列につなぐ場合には、ステップS13で係数αiの範囲が順次決定され、ステップS14でi番目の素子までの組合せに対する誤差の2乗が計算され、具体的な素子の値がステップS22で求められる。ステップS22では、前述のようにj=2の場合にX1とX2との値が決定されるが、jがインクリメントされ、その値が“3”となると、X1、X2に対しては係数α3がさらに乗算され、X3は(1−α3)Aによって求められる。このような処理が繰り返されることによって、(10)式で示した各素子の値が順次決定されていくことになる。For example, when all N elements are connected in series, the range of the coefficient α i is sequentially determined in step S13, and the square of the error for the combination up to the i-th element is calculated in step S14. Is obtained in step S22. In step S22, the value of X 1 and X 2 are determined in the case of j = 2, as described above, j is incremented and its value is "3", with respect to
以下本実施形態における具体的な素子の設計例について説明する。図6は、抵抗素子を3つ直列に接続し、全体として1つの抵抗値Aを作成する場合の説明図である。同図(a)は本発明の適用例である。ここでは3つの組み合わせるべき素子の誤差がそれぞれ10%、20%、および30%であるものとする。前述の式を用いて係数の値を決定すると、α2は0.8、α3は0.918367となり、各抵抗の値はこれらの係数を用いて
R1=0.734694A R2=0.183673A R3=0.081633A
となる。全体の誤差、すなわちE3を計算すると、その値は0.085714となる。すなわち全体の誤差としての8.57%は、3つの素子のうちで最も誤差の少ない10%よりも小さくなる。A specific element design example in the present embodiment will be described below. FIG. 6 is an explanatory diagram in the case where three resistance elements are connected in series to create one resistance value A as a whole. FIG. 2A shows an application example of the present invention. Here, it is assumed that errors of three elements to be combined are 10%, 20%, and 30%, respectively. When the value of the coefficient is determined using the above formula, α 2 is 0.8 and α 3 is 0.918367, and the value of each resistor is R 1 = 0.734694 A R 2 = 0. 183673A R 3 = 0.081633A
It becomes. Total error, i.e. to calculate the E 3, the value is 0.085714. That is, the overall error of 8.57% is smaller than 10% with the smallest error among the three elements.
図6(b)は、本発明を適用することなく、3つの抵抗の値をすべて同じとした場合である。この場合、全体の誤差、すなわちE3の値は0.124722となる。すなわち全体の誤差12.47%は組み合わせる3つの素子の最小の誤差よりも大きくなってしまう。FIG. 6B shows a case where the values of the three resistors are all the same without applying the present invention. In this case, the total error, i.e. the value of E 3 becomes 0.124722. That is, the total error of 12.47% is larger than the minimum error of the three elements to be combined.
同様の設計は容量素子に対しても当然実現することができる。例えば誤差5%の容量1、誤差10%の容量2、誤差15%の容量3、および誤差20%の容量4の4つの素子をすべて並列に組み合わせ、10pFの容量素子を作成する場合には、図5のフローチャートによって計算される容量の値は容量1に対して7.02pF、容量2に対して1.76pF、容量3に対して0.78pF、容量4に対して0.44pFとなる。4つの素子をすべて並列に接続した全体に対する誤差は次式によって計算される。
A similar design can naturally be realized for the capacitive element. For example, when four elements of a
以上において本発明の受動素子設計方法、および設計プログラムについてその詳細を説明したが、このような受動素子の設計装置は当然一般的なコンピュータシステムを基本とするCAD装置によって実現することが可能である。図7はそのようなコンピュータシステム、すなわちハードウェア環境の構成ブロック図である。 Although the details of the passive element design method and design program of the present invention have been described above, such a passive element design apparatus can naturally be realized by a CAD apparatus based on a general computer system. . FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of such a computer system, that is, a hardware environment.
図7においてコンピュータシステムは中央処理装置(CPU)10、リード・オンリ・メモリ(ROM)11、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)12、通信インターフェース13、記憶装置14、入出力装置15、可搬型記憶媒体の読取り装置16、およびこれらの全てが接続されたバス17によって構成されている。
In FIG. 7, the computer system includes a central processing unit (CPU) 10, a read only memory (ROM) 11, a random access memory (RAM) 12, a
記憶装置14としてはハードディスク、磁気ディスクなど様々な形式の記憶装置を使用することができ、このような記憶装置14、またはROM11に図5のフローチャートに示されたプログラムや、本発明の特許請求の範囲の請求項1〜7のプログラムが格納され、そのようなプログラムがCPU10によって実行されることにより、本実施形態における組合せ誤差を小さくできる受動素子の設計が可能となる。
Various types of storage devices such as a hard disk and a magnetic disk can be used as the
このようなプログラムは、プログラム提供者18からネットワーク19、および通信インターフェース13を介して、例えば記憶装置14に格納されることも、また市販され、流通している可搬型記憶媒体20に格納され、読取り装置16にセットされて、CPU10によって実行されることも可能である。可搬型記憶媒体20としてはCD−ROM、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、DVDなど様々な形式の記憶媒体を使用することができ、このような記憶媒体に格納されたプログラムが読取り装置16によって読取られることにより、本実施形態における受動素子の設計が可能となる。
Such a program can be stored in the
以上詳細に説明したように本実施形態においては、余分なコストを掛けることなしに、設計される素子の誤差を抑えるために、プロセス技術に頼ることなく、素子の作成方法で対応することになる。この時性能の良い素子、すなわち誤差の少ない素子と、性能の悪い素子、すなわち誤差の大きい素子とを組み合わせることによって、より性能の良い素子、すなわち誤差のさらに小さな素子を設計することが可能になる。組合せの方法としては、直列、並列のどちらも選択可能であり、集積回路上の素子の組合せが容易となる。 As described above in detail, in this embodiment, in order to suppress an error of a designed element without incurring an extra cost, the element creation method can be used without depending on the process technology. . At this time, it is possible to design a higher performance element, that is, an element with a smaller error, by combining a higher performance element, that is, an element with less error, and a lower performance element, that is, an element with larger error. . As a combination method, either serial or parallel can be selected, and elements on the integrated circuit can be easily combined.
これによってばらつき、すなわち誤差を補償するための回路の面積や、消費電力を削減することができ、回路の簡単化による設計期間の短縮や、素子の歩留まりの向上を実現することができる。オンウエファ素子のばらつきは今後より厳しくなる方向にあり、トリミングなどの処理を削減してコストを抑えながら、誤差の小さい受動素子を設計することができる本発明の技術は、今後のLSI開発に寄与するところが大きいものと期待される。 As a result, the area of the circuit for compensating for variations, that is, errors, and power consumption can be reduced, and the design period can be shortened and the device yield can be improved by simplifying the circuit. The variation of on-wafer elements is becoming more severe in the future, and the technology of the present invention that can design passive elements with small errors while reducing the cost by reducing the processing such as trimming will contribute to future LSI development. However, it is expected to be big.
Claims (10)
2以上の受動素子の組み合わせに、1つの受動素子を加える場合に、該1つの受動素子の値に対応する係数を求める係数演算手順と、
該係数を用いて、組み合わせた複数の受動素子の値を求める素子値決定手順とを計算機に実行させることを特徴とする受動素子設計プログラム。In a program for designing passive elements,
A coefficient calculation procedure for obtaining a coefficient corresponding to the value of one passive element when adding one passive element to a combination of two or more passive elements;
A passive element design program for causing a computer to execute an element value determination procedure for obtaining values of a plurality of combined passive elements using the coefficient.
組み合わせるべき受動素子を製造誤差の小さい順にリストアップするリストアップ手順をさらに計算機に実行させ、
前記係数演算手順において、製造誤差の小さい受動素子を優先する順序で受動素子を加える過程における前記係数を演算することを特徴とする請求項1記載の受動素子設計プログラム。Prior to the coefficient calculation procedure,
Let the computer execute a list-up procedure that lists the passive elements to be combined in ascending order of manufacturing error,
2. The passive element design program according to claim 1, wherein in the coefficient calculation procedure, the coefficient in the process of adding passive elements in the order of giving priority to passive elements having a small manufacturing error is calculated.
前記素子値決定手順において、該直列の組合せか並列の組合せかに対応して異なる計算式を用いることを特徴とする請求項1記載の受動素子設計プログラム。In the coefficient calculation procedure, when a combination of two or more passive elements and one passive element are added, different coefficients are calculated depending on whether the combination is a serial combination or a parallel combination. ,
2. The passive element design program according to claim 1, wherein in the element value determination procedure, different calculation formulas are used corresponding to the serial combination or the parallel combination.
2以上の受動素子の組み合わせに、1つの受動素子を加える場合に、該1つの受動素子の値に対応する係数を求める係数演算ステップと、
該係数を用いて、組み合わせた複数の受動素子の値を求める素子値決定ステップとを計算機に実行させる受動素子設計プログラムを格納した計算機読み出し可能可搬型記憶媒体。In a storage medium used by a computer that designs passive elements,
A coefficient calculation step for obtaining a coefficient corresponding to the value of one passive element when adding one passive element to a combination of two or more passive elements;
A computer-readable portable storage medium storing a passive element design program for causing a computer to execute an element value determining step for obtaining values of a plurality of combined passive elements using the coefficient.
2以上の受動素子の組み合わせに、1つの受動素子を加える場合に、該1つの受動素子の値に対応する係数を求める係数演算手段と、
該係数を用いて、組み合わせた複数の受動素子の値を求める素子値決定手段とを備えることを特徴とする受動素子設計装置。In a device for designing passive elements,
Coefficient calculating means for obtaining a coefficient corresponding to the value of one passive element when adding one passive element to a combination of two or more passive elements;
A passive element design apparatus comprising element value determining means for obtaining values of a plurality of combined passive elements using the coefficient.
2以上の受動素子の組み合わせに、1つの受動素子を加える場合に、該1つの受動素子の値に対応する係数を求め、
該係数を用いて、組み合わせた複数の受動素子の値を求めることを特徴とする受動素子設計方法。In designing a passive element,
When one passive element is added to a combination of two or more passive elements, a coefficient corresponding to the value of the one passive element is obtained.
A passive element design method characterized by obtaining values of a plurality of combined passive elements using the coefficient.
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