JP4698944B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Description

本発明は、半導体集積回路および半導体装置の設計方法に関し、特に、半導体装置の設計において、配線間のクロストークによる影響を計算・測定する技術に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a method for designing a semiconductor integrated circuit and a semiconductor device, and more particularly to a technology effective when applied to a technology for calculating and measuring the influence of crosstalk between wirings in the design of a semiconductor device.

近年、デバイスの微細化が進み配線幅が細くなるのに伴う配線抵抗の増大を抑制するため、図25に示すように配線断面のアスペクト比(縦横比)l/dが大きくなっている。その結果、同層配線間の容量の割合が大きくなってきており、クロストークノイズの影響を受けやすくなってきている。このようなクロストークノイズを低減するための回路が、特許文献1などに示されている。   In recent years, the aspect ratio (aspect ratio) l / d of the wiring cross section has been increased as shown in FIG. 25 in order to suppress an increase in wiring resistance as the device becomes finer and the wiring width becomes smaller. As a result, the ratio of capacitance between the same-layer wirings is increasing, and it is becoming more susceptible to crosstalk noise. A circuit for reducing such crosstalk noise is disclosed in Patent Document 1 and the like.

クロストークノイズで問題となる一つとして、クロストークノイズによるディレイ変動がある。このクロストークノイズによるディレイ変動を図26を用いて説明する。クロストークノイズによるディレイ変動は、加害側配線AGGを伝播する信号が状態遷移した場合に、図26(a)のように、被害側配線VICと加害側配線AGGの間に存在する配線間容量を介して電荷の移動が生じ、被害側配線VICの状態遷移に影響を与えるために発生する。さらに具体的に説明すると、例えば、被害側配線VICを伝播する信号が図26(b)のようにLowからHighに状態遷移を行う際に、加害側配線AGGを伝播する信号が図26(c)のようにHighからLowに状態遷移すると、被害側配線VICを伝播する信号が論理しきい値を越える前に、被害側配線VICの電荷が加害側配線AGGに配線間容量を介して電荷が引き抜かれ、図26(d)のように被害側配線VICの電位がLow側に落ちるためディレイが生じる。   One of the problems with crosstalk noise is delay variation due to crosstalk noise. The delay variation due to the crosstalk noise will be described with reference to FIG. The delay variation due to the crosstalk noise is caused by the inter-wiring capacitance existing between the damage side wiring VIC and the harming side wiring AGG as shown in FIG. 26A when the signal propagating through the harming side wiring AGG undergoes a state transition. This occurs because of the movement of the charge through the power supply, which affects the state transition of the victim wiring VIC. More specifically, for example, when the signal propagating through the victim side wiring VIC makes a state transition from Low to High as shown in FIG. 26B, the signal propagating through the victim side wiring AGG is shown in FIG. When the state transitions from High to Low as in (), before the signal propagating through the damage side wiring VIC exceeds the logical threshold, the charge on the damage side wiring VIC is transferred to the harm side wiring AGG via the inter-line capacitance. Since it is pulled out and the potential of the damage side wiring VIC falls to the low side as shown in FIG.

また、他の問題として、クロストークノイズによる誤動作がある。このクロストークノイズによる誤動作を図27を用いて説明する。クロストークノイズによる誤動作は、前記のクロストークノイズによるディレイ変動と同様に、加害側配線AGGを伝播する信号が状態遷移した場合に、被害側配線VICと加害側配線AGGの間に存在する容量を介して電荷の移動が生じ、被害側配線VICの状態遷移に影響を与えるために発生する。さらに具体的に説明すると、例えば、被害側配線VICを伝播する信号が図27(b)のようにHighの状態である場合に、加害側配線AGGを伝播する信号が図27(c)のようにHighからLowに状態遷移すると、被害側配線VICの電荷が加害側配線AGGに配線間容量を介して電荷が引き抜かれ、図27(d)のように被害側配線VICの電位がLow側に落ち、被害側配線VICを伝播する信号がLow側に論理しきい値を越えてしまう。その結果、図27(e)のように被害側配線VICの次段ゲートの出力VICaにLowの信号が現れ誤動作が生じる。   Another problem is malfunction due to crosstalk noise. The malfunction due to the crosstalk noise will be described with reference to FIG. The malfunction due to the crosstalk noise is similar to the delay variation due to the crosstalk noise described above. When the signal propagating through the harming side wiring AGG undergoes a state transition, the capacitance existing between the damage side wiring VIC and the harming side wiring AGG is reduced. This occurs because of the movement of the charge through the power supply, which affects the state transition of the victim wiring VIC. More specifically, for example, when the signal propagating through the damage side wiring VIC is in a high state as shown in FIG. 27B, the signal propagating through the harm side wiring AGG is as shown in FIG. When the state transitions from High to Low, the charge of the damage side wiring VIC is extracted to the harm side wiring AGG via the inter-wire capacitance, and the potential of the damage side wiring VIC is changed to the Low side as shown in FIG. The signal propagating through the damaged wiring VIC exceeds the logic threshold value on the Low side. As a result, as shown in FIG. 27E, a Low signal appears at the output VICa of the next-stage gate of the victim wiring VIC, causing a malfunction.

例えば、本発明者が検討した技術として、半導体装置の設計において、前記のクロストークノイズによるディレイ変動量を計算する方法としては、以下のような技術が考えられる。   For example, as a technique studied by the present inventors, the following technique can be considered as a method for calculating the delay fluctuation amount due to the crosstalk noise in designing a semiconductor device.

(a)配線のネット情報をいくつかのケースにカテゴライズし、そのカテゴリごとに設定したクロストークディレイ変動値(クロストークマージン)を加算する方法。   (A) A method of categorizing wiring net information into several cases and adding a crosstalk delay fluctuation value (crosstalk margin) set for each category.

(b)クロストークノイズによるディレイ変動量を精度よく求める手法がないため、並行配線長や配線間容量値から危険度の高い配線を指摘し、容量抽出結果から狙い撃ち的に回路シミュレーションを行う方法。   (B) Since there is no method for accurately obtaining the amount of delay fluctuation due to crosstalk noise, a method of pointing out a highly dangerous wiring from the parallel wiring length or the inter-wiring capacitance value, and performing a targeted circuit simulation from the capacitance extraction result.

また、前記のクロストークノイズによる誤動作の危険性を判定する方法としては、以下のような技術が考えられる。   Further, as a method for determining the risk of malfunction due to the crosstalk noise, the following techniques are conceivable.

(c)クロストークノイズ自体を計算することはせず、図28に示すように、配線間容量をCp、被害側配線VICの対基板容量をCgとすると、被害側配線VICに発生するクロストークノイズ発生量Vnoiseは、電荷量の保存の法則とキルヒホッフの法則から次式によると考えられるため、
Vdd=Vp+Vnoise(キルヒホッフの法則)
Cp・Vp=Cg・Vnoise(電荷保存の法則)
Ctotal(被害側配線の総容量)=Cp+Cg とすると、
Vnoise=Cp・Vdd/Ctotal
ただし、IC動作時のフル振幅を電源電圧のVdd、配線間に発生する電位差をVpとした。
(i)並行配線間容量Cpの総和が許容配線間容量Cpmaxを超えるときは、誤動作の危険性がある(NG)と判定する方法。
(ii)並行配線長Lpが配線間容量Cpに対応し、配線ネット長LnetがCtotalに対応すると考え、当該配線のネット長ごとに許容配線長Lpmaxを設定し、次式のように並行配線長Lpの総和が許容配線長Lpmaxを超えるときは、誤動作の危険性がある(NG)と判定する方法。
(C) The crosstalk noise itself is not calculated. As shown in FIG. 28, if the inter-wiring capacitance is Cp and the damage-side wiring VIC is Cg, the crosstalk generated in the damage-side wiring VIC. The noise generation amount Vnoise is considered to be based on the following equation from the law of conservation of charge and Kirchhoff's law.
Vdd = Vp + Vnoise (Kirchhoff's law)
Cp · Vp = Cg · Vnoise (law of charge conservation)
If Ctotal (total capacity of damaged wiring) = Cp + Cg,
Vnoise = Cp · Vdd / Ctotal
However, the full amplitude during IC operation is Vdd of the power supply voltage, and the potential difference generated between the wirings is Vp.
(I) A method of determining that there is a risk of malfunction (NG) when the sum of the parallel wiring capacitance Cp exceeds the allowable wiring capacitance Cpmax.
(Ii) Considering that the parallel wiring length Lp corresponds to the inter-wiring capacitance Cp and the wiring net length Lnet corresponds to Ctotal, an allowable wiring length Lpmax is set for each net length of the wiring, and the parallel wiring length is expressed by the following equation: A method of determining that there is a risk of malfunction (NG) when the total sum of Lp exceeds the allowable wiring length Lpmax.

Figure 0004698944
Figure 0004698944

(d)上記(c)に示したような簡単な並行配線長のチェックや並行配線容量のチェックを行い、その中で危険度が高そうな配線に対しては、狙い撃ち的に抽出後、回路シミュレーションを行い、誤動作の危険性を察知する方法。
特開平10−326870号公報
(D) A simple parallel wiring length check or parallel wiring capacity check as shown in (c) above is performed, and for those wirings that are likely to have a high degree of risk, a circuit is extracted after aiming extraction. A method of performing simulations to detect the risk of malfunctions.
JP-A-10-326870

上述の通り、クロストークノイズは、微細化が進むに連れて大きな問題となることが考えられ、クロストークノイズによるディレイ変動量を正確に測定する必要が出てきた。   As described above, it is considered that crosstalk noise becomes a serious problem as miniaturization progresses, and it has become necessary to accurately measure the amount of delay variation due to crosstalk noise.

しかし、クロストークノイズによるディレイ変動量を実測するための回路方式は提案されていない。クロストークノイズを実測するための一つの方法としては、クロストークノイズが発生していると考えられる配線にプローブを当て、信号波形を測定することが考えられるが、プローブを当てることによりプローブと配線間に容量が発生してしまい回路条件が変わってしまうことや、プローブ自体がノイズ発生源となってしまう等の問題があり、正確には実測することが出来ないことが本願発明者等によって見出された。   However, a circuit system for actually measuring the amount of delay variation due to crosstalk noise has not been proposed. One method for measuring the crosstalk noise is to apply a probe to the wiring where the crosstalk noise is considered to occur and measure the signal waveform. The inventors of the present application have found that there is a problem that the circuit conditions change due to the generation of capacitance in between, the probe itself becomes a noise generation source, and the measurement cannot be performed accurately. It was issued.

そこで、本願発明の一つの目的は、クロストークノイズによるディレイ変動量を実測するための半導体集積回路を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit for actually measuring the amount of delay variation due to crosstalk noise.

また、前記のようなクロストークノイズによるディレイ変動量を計算する方法について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。   Further, as a result of the study of the present inventor on the method of calculating the delay fluctuation amount due to the crosstalk noise as described above, the following has been clarified.

すなわち、前記(a)の方法では、各配線カテゴリについてクロストークマージンをディレイ変動量の最大値に設定した場合には過剰マージンとなり、ディレイ対策のためチップ面積や電力が増大し、ディレイ変動値の平均値に設定した場合においては、過少指摘となるケースが発生し実チップでのタイミング違反が発生することが考えられる。また、前記(b)の方法では、危険性の高い配線を過剰に指摘することにより、シミュレーション時間が増大することが考えられる。   That is, in the method (a), when the crosstalk margin is set to the maximum value of the delay fluctuation amount for each wiring category, the margin becomes an excessive margin, the chip area and power increase for the countermeasure against delay, and the delay fluctuation value When the average value is set, there may be a case where an under-pointing occurs and a timing violation in the actual chip may occur. Further, in the method (b), it is conceivable that the simulation time is increased by pointing out excessively dangerous wiring.

そこで、本発明の他の一つの目的は、配線間のクロストークノイズによるディレイ変動量を短時間で高精度に計算することができる半導体装置の設計方法を提供することにある。   Accordingly, another object of the present invention is to provide a semiconductor device design method capable of calculating a delay fluctuation amount due to crosstalk noise between wirings in a short time with high accuracy.

さらにまた、前記のようなクロストークノイズによる誤動作の危険性を判定する方法については、以下のようなことが明らかとなった。   Furthermore, the following has been clarified as a method for determining the risk of malfunction due to crosstalk noise as described above.

すなわち、微細化が進行することにより配線が高抵抗化し、配線の並行位置依存性が大きくなってきた。また、加害側配線のゲートの駆動力による影響が大きくなってきた。   That is, as the miniaturization progresses, the resistance of the wiring is increased, and the parallel position dependency of the wiring is increased. In addition, the influence of the driving force of the gate of the harming side wiring has increased.

そのため、前記(c)の方法では、判定基準を安全方向に設定した場合は、危険な配線を過剰にチェックしてしまうことが考えられる。また、判定基準を平均的ケースで設定した場合は、ノイズ量を低く見積もってしまうことがあり、誤動作の危険性があった。   Therefore, in the method (c), it is considered that dangerous wiring is excessively checked when the criterion is set to the safe direction. In addition, when the determination criterion is set in an average case, the amount of noise may be estimated low, and there is a risk of malfunction.

また、前記(d)の方法では、危険性の高い配線を過剰に指摘することにより、シミュレーション時間が増大することが考えられる。   Further, in the method (d), it is conceivable that the simulation time increases by pointing out excessively dangerous wiring.

そこで、本発明の他の一つの目的は、配線間のクロストークノイズによる誤動作の危険性を短時間で高精度に判定することができる半導体装置の設計方法を提供することにある。   Accordingly, another object of the present invention is to provide a semiconductor device design method capable of accurately determining the risk of malfunction due to crosstalk noise between wirings in a short time.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

(1)本発明による半導体集積回路は、複数のインバータを奇数段直列に接続したリングオシレータと、前記リングオシレータの一部の配線に沿って設けられる第1配線と、前記第1配線に供給する第1パルスを発生するパルス発生回路と、前記第1配線と前記パルス発生回路の間に接続された第1バッファと、前記パルス発生回路と前記第1バッファとの間に接続される第2配線を具備し、前記第1配線と前記リングオシレータの一部の配線との間の距離は、前記第2配線と前記リングオシレータの一部の配線との間の距離より短いものである。   (1) A semiconductor integrated circuit according to the present invention supplies a ring oscillator in which a plurality of inverters are connected in series in an odd number of stages, a first wiring provided along a part of the wiring of the ring oscillator, and the first wiring. A pulse generation circuit for generating a first pulse, a first buffer connected between the first wiring and the pulse generation circuit, and a second wiring connected between the pulse generation circuit and the first buffer The distance between the first wiring and a part of the ring oscillator is shorter than the distance between the second wiring and a part of the ring oscillator.

(2)前記(1)の半導体集積回路は、前記リングオシレータの一部の配線に沿って設けられる第3配線と、前記第3配線と前記パルス発生回路との間に接続された第2バッファとを具備し、前記第3配線は、前記第1配線より太いものである。   (2) The semiconductor integrated circuit according to (1) includes a third wiring provided along a part of the wiring of the ring oscillator, and a second buffer connected between the third wiring and the pulse generation circuit. The third wiring is thicker than the first wiring.

(3)前記(1)、(2)の半導体集積回路は、前記第1パルスが、第1レベルと第2レベルとの間で遷移し、前記第1レベルに保持される期間より前記第2レベルに保持される期間が長い第1モードと、前記第1レベルに保持される期間より前記第2レベルに保持される期間が短い第2モードとを有し、前記パルス発生回路は、前記第1モードと前記第2モードを切り換えるモード設定回路を有するものである。   (3) In the semiconductor integrated circuits of (1) and (2), the first pulse transitions between the first level and the second level, and the second pulse is retained from the period in which the first pulse is held at the first level. A first mode in which a period held at a level is long, and a second mode in which a period held in the second level is shorter than a period held in the first level, and the pulse generation circuit includes the first mode A mode setting circuit for switching between the first mode and the second mode is provided.

(4)本発明による半導体装置の設計方法は、レイアウトデータから、配線ネットリストを抽出する第1ステップと、前記配線ネットリストの各配線について、配線間のクロストークによるディレイ変動量と等価的な容量を求める第2ステップと、前記等価的な容量を用いて前記配線ネットリストに基づいてディレイ計算を行う第3ステップと、を有するものである。   (4) A semiconductor device design method according to the present invention includes a first step of extracting a wiring net list from layout data, and an equivalent amount of delay variation due to crosstalk between wirings for each wiring of the wiring net list. A second step of obtaining a capacity; and a third step of performing a delay calculation based on the wiring net list using the equivalent capacity.

(5)前記(4)の半導体装置の設計方法は、前記第1ステップと前記第2ステップとの間に、前記配線ネットリストに基づいてディレイ計算を行う第4ステップをさらに有し、前記第2ステップにおいて、前記第4ステップで得られた情報をもとに前記等価的な容量を求め、前記第3ステップにおいて、前記等価的な容量に基づいて前記配線ネットリストを補正し、補正された前記配線ネットリストに基づいてディレイ計算を行うものである。   (5) The method for designing a semiconductor device according to (4) further includes a fourth step of performing a delay calculation based on the wiring netlist between the first step and the second step. In step 2, the equivalent capacitance is obtained based on the information obtained in the fourth step, and in the third step, the wiring netlist is corrected based on the equivalent capacitance and corrected. The delay calculation is performed based on the wiring net list.

(6)前記(4)、(5)の半導体装置の設計方法は、前記第2ステップにおいて、並行配線間のタイミングウインドウが重なる部分がない場合は、前記等価的な容量をゼロとするものである。   (6) In the semiconductor device design method of (4) and (5), the equivalent capacitance is set to zero when there is no overlapping portion of the timing windows between the parallel wirings in the second step. is there.

(7)前記(4)、(5)の半導体装置の設計方法は、前記等価的な容量が、元の配線容量に容量変換係数を乗ずることにより求められるものである。   (7) In the semiconductor device design methods of (4) and (5), the equivalent capacitance is obtained by multiplying the original wiring capacitance by a capacitance conversion coefficient.

(8)前記(7)の半導体装置の設計方法は、前記容量変換係数が、前記並行配線を伝播する信号の立ち上がり/立ち下がり時間に依存するものである。   (8) In the method for designing a semiconductor device according to (7), the capacitance conversion coefficient depends on a rise / fall time of a signal propagating through the parallel wiring.

(9)前記(7)の半導体装置の設計方法は、前記容量変換係数が、評価回路の測定結果に基づいて補正されるものである。   (9) In the semiconductor device design method of (7), the capacitance conversion coefficient is corrected based on the measurement result of the evaluation circuit.

(10)前記(9)の半導体装置の設計方法は、前記評価回路が、前記(1)、(2)の半導体集積回路であるものである。   (10) In the method for designing a semiconductor device according to (9), the evaluation circuit is the semiconductor integrated circuit according to (1) or (2).

(11)本発明による半導体装置の設計方法は、レイアウトデータから配線ネットリストを抽出する第1ステップと、各並行配線の動作により被害側配線に発生するクロストークノイズ発生量を求める第2ステップと、前記クロストークノイズ発生量が前記被害側配線の抵抗および容量により減衰して前記被害側配線の次段ゲートに到達するノイズ量を求める第3ステップと、前記被害側配線について、前記ノイズ量の総和を求める第4ステップと、前記ノイズ量の総和と許容ノイズ量とを比較し、クロストークノイズによる誤動作の危険性を判定する第5ステップと、を有するものである。   (11) A semiconductor device design method according to the present invention includes a first step of extracting a wiring net list from layout data, and a second step of determining the amount of crosstalk noise generated in a victim wiring by the operation of each parallel wiring. A third step of obtaining the amount of noise that the crosstalk noise generation amount attenuates due to the resistance and capacitance of the victim side wiring and reaches the next stage gate of the victim side wiring; A fourth step for obtaining the sum total and a fifth step for comparing the sum of the noise amounts and the allowable noise amount to determine the risk of malfunction due to crosstalk noise.

(12)前記(11)の半導体装置の設計方法は、前記第1ステップと前記第2ステップとの間に、前記配線ネットリストに基づいてディレイ計算を行う第6ステップをさらに有し、前記第2ステップにおいて、前記第6ステップで得られた情報をもとに前記クロストークノイズ発生量を求めることを特徴とするものである。   (12) The semiconductor device design method according to (11) further includes a sixth step of performing a delay calculation based on the wiring netlist between the first step and the second step. In two steps, the crosstalk noise generation amount is obtained based on the information obtained in the sixth step.

(13)前記(11)、(12)の半導体装置の設計方法は、前記第2ステップにおいて、配線間容量および対基板容量を用いて前記クロストークノイズ発生量を求めるものである。   (13) In the method for designing a semiconductor device according to (11) and (12), in the second step, the crosstalk noise generation amount is obtained by using a capacitance between wirings and a capacitance against a substrate.

(14)前記(11)、(12)の半導体装置の設計方法は、前記第2ステップにおいて、前記被害側配線の有効配線長を考慮して前記クロストークノイズ発生量を求めるものである。   (14) In the method for designing a semiconductor device according to (11) and (12), in the second step, the crosstalk noise generation amount is obtained in consideration of an effective wiring length of the damaged wiring.

(15)前記(14)の半導体装置の設計方法は、前記有効配線長が、前記被害側配線の配線特性(配線抵抗、配線容量など)と加害側配線の立ち上がり/立ち下がり時間とから求められるものである。   (15) In the method for designing a semiconductor device according to (14), the effective wiring length is obtained from wiring characteristics (wiring resistance, wiring capacity, etc.) of the damage side wiring and rise / fall times of the harming side wiring. Is.

(16)前記(11)、(12)の半導体装置の設計方法は、前記第2ステップにおいて、前記被害側配線の前段ゲートの駆動に伴う電荷の引き抜き効果および前記被害側配線の後段ゲートの入力容量を考慮して前記クロストークノイズ発生量を求めるものである。   (16) In the method for designing a semiconductor device according to (11) and (12), in the second step, the charge extraction effect associated with driving the preceding gate of the damaged wiring and the input of the subsequent gate of the damaged wiring The crosstalk noise generation amount is obtained in consideration of the capacity.

(17)前記(11)、(12)の半導体装置の設計方法は、前記第4ステップにおいて、各加害側配線のタイミングウインドウの重なりを考慮して前記ノイズ量の総量を求めるものである。   (17) In the method for designing a semiconductor device according to (11) and (12), in the fourth step, the total amount of the noise is obtained in consideration of overlapping of timing windows of the respective harming side wirings.

(18)前記(11)、(12)の半導体装置の設計方法は、前記第2ステップにおいて、前記クロストークノイズ発生量を求める際に使用される計算式内の係数は、評価回路の測定結果に基づいて補正されるものである。   (18) In the method for designing a semiconductor device according to (11) and (12), in the second step, the coefficient in the calculation formula used when obtaining the amount of generated crosstalk noise is the measurement result of the evaluation circuit. Is corrected based on the above.

(19)前記(18)の半導体装置の設計方法は、前記評価回路が、測定対象である被害側配線と、前記被害側配線を駆動する第1前段ゲートと、前記被害側配線を伝播した信号が入力される第1後段ゲートと、前記第1後段ゲートの出力がデータ入力されるフリップフロップと、前記被害側配線と並行する加害側配線と、前記加害側配線を駆動する第2前段ゲートと、を有し、前記第1前段ゲートおよび前記第2前段ゲートに入力される信号の極性、前記第1前段ゲートおよび前記第2前段ゲートの駆動力、前記被害側配線と前記加害側配線との並行位置、前記加害側配線の配線幅、前記第1後段ゲートの論理反転電圧、および前記フリップフロップのデータ取り込みタイミングを前記評価回路の設計および測定条件として種々設定し、前記評価回路を測定するものである。   (19) In the method for designing a semiconductor device according to (18), the evaluation circuit causes a damage-side wiring to be measured, a first pre-stage gate that drives the damage-side wiring, and a signal propagated through the damage-side wiring. Is input, a flip-flop to which the output of the first post-stage gate is input data, an attack-side wiring parallel to the damage-side wiring, and a second pre-stage gate that drives the victim-side wiring; The polarity of signals input to the first pre-stage gate and the second pre-stage gate, the driving force of the first pre-stage gate and the second pre-stage gate, the damage side wiring and the harm side wiring The parallel position, the wiring width of the harming side wiring, the logic inversion voltage of the first rear stage gate, and the data fetch timing of the flip-flop are variously set as the design and measurement conditions of the evaluation circuit. It is to measure the evaluation circuit.

(20)前記(19)の半導体装置の設計方法は、前記評価回路が、前記第2前段ゲートの入力部と前記フリップフロップのクロック入力部との間に接続された可変遅延回路を有するものである。   (20) In the semiconductor device design method according to (19), the evaluation circuit includes a variable delay circuit connected between the input part of the second pre-stage gate and the clock input part of the flip-flop. is there.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

(1)クロストークノイズによるディレイ変動量を正確に測定することが可能となる。   (1) It is possible to accurately measure the amount of delay variation due to crosstalk noise.

(2)クロストークノイズによるディレイ変動量を高精度に計算することが可能となる。   (2) The amount of delay variation due to crosstalk noise can be calculated with high accuracy.

(3)クロストークノイズによるディレイ変動量を短時間で計算することが可能となる。   (3) The amount of delay variation due to crosstalk noise can be calculated in a short time.

(4)クロストークノイズによる誤動作の危険性を高精度に判定することが可能となる。   (4) The risk of malfunction due to crosstalk noise can be determined with high accuracy.

(5)クロストークノイズによる誤動作の危険性を短時間で判定することが可能となる。   (5) The risk of malfunction due to crosstalk noise can be determined in a short time.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1である半導体装置の設計方法のフローを示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a flow of a semiconductor device design method according to the first embodiment of the present invention.

まず、図1により、本実施の形態1の半導体装置の設計方法の一例を説明する。本実施の形態の半導体装置の設計方法は、LSIなどの半導体装置の設計において、クロストークノイズによるディレイ変動量を計算し、回路設計にフィードバックするものであり、例えば、以下の手順で実施される。   First, an example of a method for designing a semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The method for designing a semiconductor device according to the present embodiment calculates a delay variation amount due to crosstalk noise in designing a semiconductor device such as an LSI, and feeds it back to the circuit design. .

(1)回路図10とセルライブラリ11に基づき配置・配線を行い(ステップS100)、レイアウトデータ12を作成する。   (1) Placement and wiring are performed based on the circuit diagram 10 and the cell library 11 (step S100), and layout data 12 is created.

(2)レイアウトデータから、抵抗成分(R)、容量成分(C)などの要因を配線間容量抽出モード(容量が全て対グランド(GND)であると仮定しないモード)で抽出し(ステップS101)、配線RCネットリスト13を作成する。配線RCネットリスト13はSPEF(Standard Parasitic Exchange Format)などの形態で作成される。   (2) Factors such as the resistance component (R) and the capacitance component (C) are extracted from the layout data in an inter-wiring capacitance extraction mode (a mode in which all capacitances are not assumed to be ground (GND)) (step S101). Then, the wiring RC netlist 13 is created. The wiring RC netlist 13 is created in the form of SPEF (Standard Parasitic Exchange Format) or the like.

(3)配線RCネットリスト13とディレイライブラリ14に基づいて、STA(Static Timing Analysis;静的タイミング解析)を実行しディレイ計算を行う(ステップS102)。STAとは、あらかじめディレイライブラリを作成しておき、テーブルルックアップ・補完・計算式をもとに、ディレイ計算を網羅的に行うものであり、チップ全体などの大規模な回路でのディレイ検証では必須なものである。STAの結果として、各信号のタイミングウインドウ、立ち上がり時間/立ち下がり時間trf、ディレイ情報などからなるサマリ15が出力される。このディレイ情報では、クロストークノイズによるディレイ変動量は、まだ考慮されていない。   (3) Based on the wiring RC netlist 13 and the delay library 14, STA (Static Timing Analysis) is executed to perform delay calculation (step S102). STA creates a delay library in advance and comprehensively performs delay calculation based on table lookup, interpolation, and calculation formulas. In delay verification in large-scale circuits such as the entire chip, It is essential. As a result of the STA, a summary 15 including a timing window of each signal, a rise time / fall time trf, delay information, and the like is output. In this delay information, the amount of delay variation due to crosstalk noise is not yet taken into account.

(4)配線RCネットリスト13のノード情報とステップS102のSTAで得られた情報をもとに、クロストークノイズによるディレイ変動量を等価的な容量差分ΔCで表し、各被害側配線について配線RCネットリストの容量値変換(ネット変換)を行う(ステップS103)。このとき使用される計算式および計算に使用される容量変換係数(K)・容量変換定数(A,B)などの詳細は後述する。   (4) Based on the node information in the wiring RC netlist 13 and the information obtained in the STA in step S102, the amount of delay variation due to crosstalk noise is represented by an equivalent capacitance difference ΔC, and the wiring RC Netlist capacity value conversion (net conversion) is performed (step S103). Details of the calculation formula used at this time and the capacity conversion coefficient (K) and capacity conversion constant (A, B) used for the calculation will be described later.

容量値変換の計算に使用される容量変換定数(A,B)は、回路シミュレーションの結果および評価回路の測定結果から求められる。回路シミュレーションは、回路図10およびデバイスパラメータ16に基づき実施される(ステップS104)。評価回路は、レイアウトデータ12に基づきICとして製作され測定される(ステップS105)。また、評価回路の実測値により、容量変換定数(A,B)17が調整される。評価回路については、後述する。   The capacitance conversion constants (A, B) used for the calculation of the capacitance value conversion are obtained from the result of circuit simulation and the measurement result of the evaluation circuit. The circuit simulation is performed based on the circuit diagram 10 and the device parameter 16 (step S104). The evaluation circuit is manufactured and measured as an IC based on the layout data 12 (step S105). Further, the capacitance conversion constant (A, B) 17 is adjusted by the actual measurement value of the evaluation circuit. The evaluation circuit will be described later.

(5)変換・補正された配線RCネットリスト(SPEF)18とディレイライブラリ14に基づき、再度、STAを実行しディレイの計算を行う(ステップS106)。STAの結果として、各信号のタイミング情報、立ち上がり時間/立ち下がり時間trf、ディレイ情報などからなるサマリ19が出力される。この中のディレイ情報は、クロストークノイズによるディレイ変動量が考慮された値となっている。   (5) Based on the converted / corrected wiring RC netlist (SPEF) 18 and the delay library 14, STA is executed again to calculate the delay (step S106). As a result of the STA, a summary 19 including timing information of each signal, rise time / fall time trf, delay information, and the like is output. The delay information in this is a value that takes into account the amount of delay variation due to crosstalk noise.

(6)前記(5)で得られた情報により、回路図の修正を行う(ステップS107)。   (6) The circuit diagram is corrected based on the information obtained in (5) (step S107).

次に、前記手順(4)における容量値変換(ステップS103)について使用する計算式などの詳細を説明する。   Next, details of a calculation formula used for the capacitance value conversion (step S103) in the procedure (4) will be described.

まず、図2および図3により、以下の説明において使用するタイミングウインドウの概念について説明する。図2(a)〜(c)はタイミングウインドウの概念を説明するための図であり、(a)は回路図、(b)および(c)はタイミングチャートである。   First, the concept of the timing window used in the following description will be described with reference to FIGS. 2A to 2C are diagrams for explaining the concept of the timing window, where FIG. 2A is a circuit diagram, and FIGS. 2B and 2C are timing charts.

一般にLSIの内部回路では、図2(a)に示すように、フリップフロップ、ラッチなどのデータ保持回路s1,s2,s3,…,sk,…,snから着目配線までのパス1,パス2,パス3,…,パスk,…,パスnの間には、複数のゲート(ゲート群20)が存在し、そのゲート数や配線長などの違いにより、それぞれのパスの信号伝播時間は異なる。その様子を示したのが、図2(b)(c)であり、それぞれのパスを経由して信号が着目ネット22に到達して信号がLowからHighへ状態遷移した状態が図2(b)、HighからLowへ状態遷移した状態が図2(c)である。そして、その状態遷移のタイミングの最も早いものから最も遅いものまでのタイミングの範囲を着目ネットの状態遷移のタイミングウインドウという。   In general, in an LSI internal circuit, as shown in FIG. 2A, data holding circuits s1, s2, s3,..., Sk,. A plurality of gates (gate group 20) exist between the paths 3,..., The paths k,..., And the path n, and the signal propagation time of each path differs depending on the number of gates, the wiring length, and the like. FIGS. 2B and 2C show such a state, and the state in which the signal reaches the target net 22 via each path and the state transitions from Low to High is shown in FIG. 2) FIG. 2 (c) shows a state transition from High to Low. The range of timing from the earliest to latest state transition timing is referred to as a state transition timing window of the net of interest.

図3(a)〜(e)は、タイミングウインドウとクロストークノイズとの関係を示す図であり、(a)は被害側配線VICと加害側配線AGGが並行する様子を示し、(b)〜(e)は被害側配線VICと加害側配線AGGの信号が状態遷移するタイミングを示す。図3(a)に示すように、被害側配線VICと加害側配線AGGが隣接して並行している場合、この領域には配線間容量が存在する。クロストークノイズは、加害側配線上の信号が状態遷移する際、その配線間容量を介して電荷が移動するため発生する。図3(b)〜(d)は被害側配線VICと加害側配線AGGのタイミングウインドウが重なっているが、図3(e)はタイミングウインドウが重なっていない。このような場合、(b)〜(d)はクロストークノイズの影響を受けるが、(e)はクロストークノイズの影響を受けない。   FIGS. 3A to 3E are diagrams showing the relationship between the timing window and the crosstalk noise. FIG. 3A shows a state where the damage side wiring VIC and the harming side wiring AGG are parallel, and FIGS. (E) shows the timing when the signals of the victim side wiring VIC and the victim side wiring AGG change state. As shown in FIG. 3A, when the damage side wiring VIC and the harm side wiring AGG are adjacent and parallel to each other, an inter-wiring capacitance exists in this region. Crosstalk noise is generated because the charge moves through the inter-wiring capacitance when the signal on the harming side wiring changes state. 3B to 3D, the timing windows of the victim side wiring VIC and the victim side wiring AGG are overlapped, but in FIG. 3E, the timing windows are not overlapped. In such a case, (b) to (d) are affected by crosstalk noise, but (e) is not affected by crosstalk noise.

前記手順(4)において、容量値変換を被害側配線ごとに行うが、このとき、加害側配線と被害側配線とのタイミングウインドウが重ならない場合は、加害側配線と被害側配線との配線間容量を対基板(グランド)化する。すなわち、総容量を不変とする。タイミングウインドウは立ち上がり時間/立ち下がり時間trfを考慮する。   In the procedure (4), the capacitance value conversion is performed for each victim side wiring. At this time, if the timing windows of the victim side wiring and the victim side wiring do not overlap, the distance between the victim side wiring and the victim side wiring is not changed. Capacitance to substrate (ground). That is, the total capacity is unchanged. The timing window considers the rise time / fall time trf.

タイミングウインドウが重なる場合は、次式により配線間容量値Cを変換して、対基板(グランド)化する。
C’=C(1+K)=C+ΔC
K=A{1−exp(−B・|trfv/trfa|)} …式(1)
|x|はxの絶対値を示す。
When the timing windows overlap, the inter-wiring capacitance value C is converted by the following formula to make it to the substrate (ground).
C ′ = C (1 + K) = C + ΔC
K = A {1-exp (−B · | trfv / trfa |)} Expression (1)
| X | indicates the absolute value of x.

ただし、C’は変換後の容量、Cは変換前の容量、Kは容量変換係数、ΔCはクロストークノイズによるディレイ変動量と等価的な容量差分、AおよびBは容量変換定数、trfvは被害側配線の立ち上がり/立ち下がり時間、trfaは加害側配線の立ち上がり/立ち下がり時間である。なお、容量変換定数A,Bはプロセステクノロジの世代ごとに決まる値であり、後述する評価回路を実測することにより求められる。式(1)において、最も特徴的なところは、trfv/trfaを用いている点である。このことは、本願発明者等が経験上、ΔCの値がtrfv/trfaと相関があることを見出したことに基づいている。したがって、上記式(1)は一例であり、trfv/trfaを用いていれば上記式(1)と異なる式であってもC’を求めることは可能である。ただし、本願明細書では、説明を分かりやすくするため、以下、式(1)を用いて説明を行う。   Where C ′ is the capacity after conversion, C is the capacity before conversion, K is a capacity conversion coefficient, ΔC is a capacity difference equivalent to the amount of delay variation due to crosstalk noise, A and B are capacity conversion constants, and trfv is damage The rising / falling time of the side wiring, trfa is the rising / falling time of the harming side wiring. The capacitance conversion constants A and B are values determined for each process technology generation, and are obtained by actually measuring an evaluation circuit described later. In the formula (1), the most characteristic point is that trfv / trfa is used. This is based on the fact that the inventors of the present application have found that the value of ΔC has a correlation with trfv / trfa. Therefore, the above formula (1) is an example, and if trfv / trfa is used, C ′ can be obtained even if the formula is different from the above formula (1). However, in this specification, in order to make the description easy to understand, the following description will be made using Expression (1).

ここで、式(1)は加害側状態遷移と被害側状態遷移が逆相(加害側riseかつ被害側fall、または、加害側fallかつ被害側rise)で適用する。というのも状態遷移が逆相のケースでディレイ変動値が正の値となり、MAXディレイ違反を起こす引き金となるからである。一方で同相のクロストークディレイ変動によりMINディレイ違反を起こすケースも考えられるが、本願発明者の経験上ほとんどなく同相側のディレイ変動を加算していない。   Here, the expression (1) is applied when the state transition on the harming side and the state transition on the damage side are in reverse phase (the harming side rise and damage side fall, or the harming side fall and damage side rise). This is because the delay fluctuation value becomes a positive value in the case where the state transition is in the opposite phase, which triggers the MAX delay violation. On the other hand, there may be a case in which a MIN delay violation is caused by a crosstalk delay variation in the same phase.

加算したい場合は、
(i)sgn(−trfv/trfa)←(符号を返す関数)の値を式(1)に乗じる。
(ii)K=A・tanh(B’・trfv/trfa)
として trfv/trfaが負となるケースでも妥当な値を出すよう変形してもよい。
If you want to add
(I) Multiply equation (1) by the value of sgn (-trfv / trfa) ← (function that returns a sign).
(Ii) K = A · tanh (B ′ · trfv / trfa)
Even if trfv / trfa is negative, it may be modified so as to produce a reasonable value.

さらに、被害側配線に並行する加害側配線が複数ある場合の計算式について説明する。図4は、被害側配線VICの両側に加害側配線AGGa,AGGbが並行している場合の各配線の寄生容量を示す図である。図4では、被害側配線VICと加害側配線AGGaの間に並行配線間容量Cpaが、被害側配線VICと加害側配線AGGbの間に並行配線間容量Cpbが、被害側配線VICと基板の間に対基板容量Cg(並行配線以外の配線間容量 +対基板容量の和)が、加害側配線AGGaと基板の間に対基板容量Cga(並行配線以外の配線間容量+対基板容量の和)が、加害側配線AGGbと基板の間に対基板容量Cgb(並行配線以外の配線間容量+対基板容量の和)が存在している。   Further, a calculation formula when there are a plurality of harming side wirings in parallel with the damage side wiring will be described. FIG. 4 is a diagram showing the parasitic capacitance of each wiring when the harming side wirings AGGa and AGGb are parallel to both sides of the damage side wiring VIC. In FIG. 4, the parallel wiring capacitance Cpa is between the damage side wiring VIC and the harming side wiring AGGa, and the parallel wiring capacitance Cpb is between the damage side wiring VIC and the harming side wiring AGGb, and between the damage side wiring VIC and the substrate. To the board capacitance Cg (capacitance between wirings other than parallel wiring + sum of the capacitances against the substrate), and the capacitance between substrates AGa and the substrate Cga (capacitance between wirings other than the parallel wiring + sum of the capacitances against the board) However, a substrate-to-substrate capacitance Cgb (capacitance between wires other than parallel wires + sum of substrate capacitance) exists between the harming-side wiring AGGb and the substrate.

このとき、被害側配線VICと加害側配線AGGaの間にはタイミングウインドウの重なりがなく、被害側配線VICと加害側配線AGGbの間にはタイミングウインドウの重なりがあるものとする。   At this time, it is assumed that there is no timing window overlap between the damage side wiring VIC and the harm side wiring AGGa, and there is a timing window overlap between the damage side wiring VIC and the harm side wiring AGGb.

クロストークノイズの影響を考慮しない場合、被害側配線VICにおける寄生容量Ctotalは次式のようになる。
Ctotal=Cg+Cpa+Cpb
一方、クロストークの影響を考慮した場合、被害側配線VICにおける寄生容量Ctotalは次式のようになる。
Ctotal=Cg+Cpa+Cpb(1+K)
さらに、図5により、被害側配線に並行する加害側配線が複数ある場合の計算式について詳しく説明する。図5(a)は、被害側配線VICの両側に加害側配線AGGa,AGGbが並行している状態を示す図、図5(b)は、被害側配線VICの両側に加害側配線AGGa,AGGbが並行している場合の各配線の寄生容量および寄生抵抗を示す図である。図5(a),(b)では、被害側配線VICと加害側配線AGGaの間で隣接して並行している部分(ノードA,B,C,D)に配線間容量Cpa1,Cpa2,Cpa3,Cpa4が、被害側配線VICと加害側配線AGGbの間で隣接して並行している部分(ノードA,B,C)に配線間容量Cpb1,Cpb2,Cpb3が存在している。また、被害側配線VICのノードA,B,C,Dには、被害側配線VICと基板の間に対基板容量Cg1,Cg2,Cg3,Cg4が存在している。加害側配線AGGa,AGGbと基板の間の対基板容量は省略してある。また、各配線のノード間には配線抵抗が分割して示されている。
When the influence of the crosstalk noise is not taken into consideration, the parasitic capacitance Ctotal in the damaged wiring VIC is expressed by the following equation.
Ctotal = Cg + Cpa + Cpb
On the other hand, when the influence of crosstalk is taken into consideration, the parasitic capacitance Ctotal in the damaged wiring VIC is expressed by the following equation.
Ctotal = Cg + Cpa + Cpb (1 + K)
Furthermore, the calculation formula in the case where there are a plurality of harming side wirings parallel to the damage side wiring will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5A is a diagram showing a state in which the harming side wirings AGGa and AGGb are arranged on both sides of the damage side wiring VIC. FIG. 5B is a diagram showing the harming side wirings AGGa and AGGb on both sides of the damage side wiring VIC. It is a figure which shows the parasitic capacitance and parasitic resistance of each wiring in the case of being parallel. In FIGS. 5A and 5B, inter-wiring capacitances Cpa1, Cpa2, and Cpa3 are provided in adjacent and parallel portions (nodes A, B, C, and D) between the damage-side wiring VIC and the harm-side wiring AGGa. , Cpa4 have inter-wiring capacitances Cpb1, Cpb2, and Cpb3 at portions (nodes A, B, and C) that are adjacent and parallel between the victim wiring VIC and the harming wiring AGGb. Further, at nodes A, B, C, and D of the damage side wiring VIC, there are anti-substrate capacitances Cg1, Cg2, Cg3, and Cg4 between the damage side wiring VIC and the substrate. The capacitance with respect to the substrate between the harming side wirings AGGa and AGGb and the substrate is omitted. In addition, wiring resistance is divided between the nodes of each wiring.

このとき、被害側配線VICと加害側配線AGGaの間にはタイミングウインドウの重なりがなく、被害側配線VICと加害側配線AGGbの間にはタイミングウインドウの重なりがあるものとする。   At this time, it is assumed that there is no timing window overlap between the damage side wiring VIC and the harm side wiring AGGa, and there is a timing window overlap between the damage side wiring VIC and the harm side wiring AGGb.

クロストークの影響を考慮しない場合、被害側配線VICのノードAにおける寄生容量Ctotalは次式のようになる。
Ctotal=Cg1+Cpa1+Cpb1
一方、クロストークの影響を考慮した場合、被害側配線VICの各ノードにおける寄生容量Ctotalは次式のようになる。
ノードA:Ctotal=Cg1+Cpa1+Cpb1(1+Ka)
ノードB:Ctotal=Cg2+Cpa2+Cpb2(1+Kb)
ノードC:Ctotal=Cg3+Cpa3+Cpb3(1+Kc)
ノードD:Ctotal=Cg4+Cpa4
ただし、Kは容量変換係数であり、容量変換定数A,B、被害側配線VICの各ノードにおける立ち上がり/立ち下がり時間trfv、加害側配線AGGbの立ち上がり/立ち下がり時間trfbで表すと、次式のようになる。
K=A{1−exp(−B・|trfv/trfb|)}
すなわち、
Ka=A{1−exp(−B・|(trfv@ノードA)/(trfb@ノードA)|)}
ここで、計算精度を高めるため、各ノードにおけるtrf情報を利用しているが、STAツールの都合や計算時間の都合により、並行開始位置でのtrfやソースゲート直後のtrfで代用してもよい。多くの場合並行開始位置でのtrfで充分な精度が得られるため以下これを用いるとして進める。
When the influence of the crosstalk is not taken into consideration, the parasitic capacitance Ctotal at the node A of the damage side wiring VIC is expressed by the following equation.
Ctotal = Cg1 + Cpa1 + Cpb1
On the other hand, when the influence of crosstalk is taken into consideration, the parasitic capacitance Ctotal at each node of the victim wiring VIC is expressed by the following equation.
Node A: Ctotal = Cg1 + Cpa1 + Cpb1 (1 + Ka)
Node B: Ctotal = Cg2 + Cpa2 + Cpb2 (1 + Kb)
Node C: Ctotal = Cg3 + Cpa3 + Cpb3 (1 + Kc)
Node D: Ctotal = Cg4 + Cpa4
However, K is a capacitance conversion coefficient, and can be expressed by the following formula when expressed by the capacitance conversion constants A and B, the rise / fall time trfv at each node of the victim side wiring VIC, and the rise / fall time trfb of the victim side wiring AGGb. It becomes like this.
K = A {1-exp (−B · | trfv / trfb |)}
That is,
Ka = A {1-exp (-B · | (trfv @ node A) / (trfb @ node A) |)}
Here, trf information at each node is used in order to improve calculation accuracy, but trf at the parallel start position or trf immediately after the source gate may be substituted for convenience of the STA tool and calculation time. . In many cases, sufficient accuracy can be obtained with trf at the parallel start position.

したがって、本実施の形態1の半導体装置の設計方法によれば、市販のSTAツールの実行結果であるディレイ情報をもとに、一般的な入力ファイルである配線RCネットリスト(SPEF)の容量値に補正をかけるだけで、クロストークノイズによるディレイ変動量をディレイ計算に含めることが可能となる。また、回路シミュレータは回路の実際の動作をトレースするため、チップ全体で回路シミュレーションを実行することが事実上不可能であるのに対し、STAの枠組み内で、すなわちSTAツールを2度実行するのみで、クロストークノイズによるディレイ変動量を算出することができ、短時間で網羅的なチェックを行うことができる。また、配線種ごとにカテゴライズするなどの従来の手法と比較して、非常に正確なディレイ値を得ることができる。そのため、従来、設計で指摘しきれなかったディレイ違反が減少し、過剰指摘が減少し、ディレイ検証時間が減少する。そして、ディレイ違反は、選別時の歩留りとして見えていたため、歩留り向上に貢献する。また、過剰指摘ネット対策のための再配置、セル最適化により発生していたチップ面積の増大や消費電力の増大が改善され、設計時間が短縮する。よって、設計TAT(Turn Around Time)が減少し、チップ面積が減少し、LSIの高速化・低消費電力化が図れ、歩留りが向上する。   Therefore, according to the semiconductor device design method of the first embodiment, the capacitance value of the wiring RC netlist (SPEF), which is a general input file, based on the delay information that is the execution result of the commercially available STA tool. It is possible to include the delay fluctuation amount due to the crosstalk noise in the delay calculation simply by applying correction to. In addition, since the circuit simulator traces the actual operation of the circuit, it is virtually impossible to execute the circuit simulation on the entire chip, whereas it is executed only within the STA framework, that is, the STA tool is executed twice. Thus, the amount of delay variation due to crosstalk noise can be calculated, and an exhaustive check can be performed in a short time. Also, a very accurate delay value can be obtained as compared with a conventional method such as categorizing for each wiring type. As a result, delay violations that could not be pointed out by design in the past are reduced, excessive points are reduced, and delay verification time is reduced. And since the delay violation was seen as the yield at the time of selection, it contributes to the yield improvement. In addition, an increase in chip area and an increase in power consumption caused by rearrangement for over-pointing net countermeasures and cell optimization are improved, and design time is shortened. Therefore, the design TAT (Turn Around Time) is reduced, the chip area is reduced, the LSI can be increased in speed and power consumption, and the yield is improved.

なお、前記実施例では、STAツールとネット変換(容量値変換)ツールを別々のプログラムとした場合について説明したが、ネット変換ツールの機能をSTAツール内に直接組み込んでもよい。   In the above embodiment, the case where the STA tool and the net conversion (capacitance value conversion) tool are separate programs has been described. However, the function of the net conversion tool may be directly incorporated in the STA tool.

図6により、クロストークノイズによるディレイ変動量をSTAツールのディレイ計算に直接組み込む方法を説明する。図6は、本実施の形態1の半導体装置の設計方法の変形例を示すブロック図である。図6では、前記実施例の手順(3)、(4)を省略し、前記実施例の手順(5)において、クロストークノイズによるディレイ変動量をSTAツールのディレイ計算に直接組み込み、STA(ディレイ計算)を行っている。すなわち、ステップS102(STA)、ステップS103(容量値変換)を省略して、ステップS106のSTAにおいて、クロストークノイズによるディレイ変動量をSTAツールのディレイ計算に直接組み込んだものである。   A method of directly incorporating the delay fluctuation amount due to crosstalk noise into the delay calculation of the STA tool will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a modification of the semiconductor device design method of the first embodiment. In FIG. 6, steps (3) and (4) of the above embodiment are omitted, and in step (5) of the above embodiment, the amount of delay variation due to crosstalk noise is directly incorporated in the delay calculation of the STA tool, and the STA (delay Calculation). That is, step S102 (STA) and step S103 (capacitance value conversion) are omitted, and in the STA of step S106, the delay fluctuation amount due to crosstalk noise is directly incorporated in the delay calculation of the STA tool.

以下、クロストークノイズによるディレイ変動量をSTAツールのディレイ計算に直接組み込む方法を具体的に説明する。   Hereinafter, a method for directly incorporating the delay fluctuation amount due to the crosstalk noise into the delay calculation of the STA tool will be specifically described.

まず、配線RCネットリストにおけるディレイの基本的概念を説明する。図7は、容量モードにおけるCMOSインバータ回路のディレイを示す概念図であり、(a)は、CMOSインバータと負荷容量Clからなる回路図、(b)はディレイTpdと負荷容量Cとの関係を示す図である。図8は、RC遅延モードにおけるCMOSインバータ回路のディレイを示す概念図であり、(a)は、CMOSインバータと負荷容量Cwと負荷抵抗Rwからなる回路図、(b)はディレイTpdと負荷容量Cとの関係を示す図である。   First, the basic concept of delay in the wiring RC netlist will be described. 7A and 7B are conceptual diagrams showing the delay of the CMOS inverter circuit in the capacitance mode, where FIG. 7A is a circuit diagram composed of the CMOS inverter and the load capacitance Cl, and FIG. 7B shows the relationship between the delay Tpd and the load capacitance C. FIG. 8A and 8B are conceptual diagrams showing the delay of the CMOS inverter circuit in the RC delay mode. FIG. 8A is a circuit diagram including the CMOS inverter, the load capacitor Cw, and the load resistor Rw, and FIG. 8B is the delay Tpd and the load capacitor C. It is a figure which shows the relationship.

図7(a)の回路のように、容量モードにおいて配線抵抗を考慮しない場合、CMOSインバータの入力をLowからHighに状態遷移させて、負荷容量Clの電荷を放電する場合、ディレイTpdと負荷容量Clとの関係は図(b)のようになり、ディレイTpdを次式で表すことができる。
Tpd=tpd0+Cl・Ron
ただし、Ronは、nMOSトランジスタのオン抵抗である。
When the wiring resistance is not taken into consideration in the capacitance mode as in the circuit of FIG. 7A, when the input of the CMOS inverter is changed from low to high to discharge the charge of the load capacitance Cl, the delay Tpd and the load capacitance The relationship with Cl is as shown in FIG. 5B, and the delay Tpd can be expressed by the following equation.
Tpd = tpd0 + Cl · Ron
Here, Ron is the on-resistance of the nMOS transistor.

一方、図8(a)の回路のように、配線抵抗を考慮したRC遅延モードの場合、ディレイTpdと負荷容量Cwとの関係は図8(b)のようになり、ディレイTpdを次式で表すことができる。
Tpd=tpd0+Cw・(Ron+k・Rw/2)
ただし、kはRC遅延補正係数であり、通常は1である。
On the other hand, in the RC delay mode considering the wiring resistance as in the circuit of FIG. 8A, the relationship between the delay Tpd and the load capacitance Cw is as shown in FIG. 8B, and the delay Tpd is expressed by the following equation. Can be represented.
Tpd = tpd0 + Cw · (Ron + k · Rw / 2)
However, k is an RC delay correction coefficient and is usually 1.

図9は、分布定数線路とRC遅延との関係を示す図である。配線モデルを集中定数、π型モデル、π2型モデル、π型梯子モデルとで比較した場合を示す。図9のように、π型モデル、π2型モデル、π型梯子モデルの場合の時定数は、すべてRw・Cw/2となり、この値はRC遅延に一致する。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the distributed constant line and the RC delay. A case where the wiring model is compared with a lumped constant, a π-type model, a π2-type model, and a π-type ladder model is shown. As shown in FIG. 9, the time constants for the π-type model, π2-type model, and π-type ladder model are all Rw · Cw / 2, and this value matches the RC delay.

以上より、ゲートごとのディレイTpdは、次式で表される。
Tpd=tpd0+Ron・Cw+k・Rw・Cw/2
同様にして、立ち上がり/立ち下がり時間Trfは次式で表される。
Trf(20−80%)=trf0+6・Ron・Cw/5+k・Rw・Cw/2
ただし、入力信号のTrfが大きい場合は、上記の式からずれてしまう。この場合は、入力信号のTrfごとのディレイテーブルを持ったり、入力信号のTrf補正項を持ったりすることにより解決する。
From the above, the delay Tpd for each gate is expressed by the following equation.
Tpd = tpd0 + Ron · Cw + k · Rw · Cw / 2
Similarly, the rise / fall time Trf is expressed by the following equation.
Trf (20-80%) = trf0 + 6 · Ron · Cw / 5 + k · Rw · Cw / 2
However, when Trf of the input signal is large, the above equation is deviated. This case can be solved by having a delay table for each Trf of the input signal or having a Trf correction term for the input signal.

図10は、配線のRCモデルを示す図である。図10において、Rmは、着目ノードまでの配線抵抗を示す。図10のような配線の場合、クロストークノイズによるディレイ変動量と等価的な容量差分ΔCは、次式で表される。
ΔC=C・K
K=A{1−exp(−B・|trfv/trfa|)}
ΔC=C・{A(1−exp(−B・|trfv/trfa|))}
したがって、クロストークノイズによるディレイ変動量Δtpdは次式で表される。
Δtpd=(Ron+k・Rm)・ΔC=(Ron+k・Rm)・C・{A(1−exp(−B・|trfv/trfa|))}
ただし、Kは容量変換係数、AおよびBは容量変換定数(テクノロジごとに一つの値であり、実測から補正をかけるのはこの値)、Rmは着目ノードまでの抵抗値である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an RC model of wiring. In FIG. 10, Rm represents the wiring resistance to the node of interest. In the case of the wiring as shown in FIG. 10, the capacitance difference ΔC equivalent to the delay fluctuation amount due to the crosstalk noise is expressed by the following equation.
ΔC = C · K
K = A {1-exp (−B · | trfv / trfa |)}
ΔC = C · {A (1-exp (−B · | trfv / trfa |))}
Therefore, the delay fluctuation amount Δtpd due to crosstalk noise is expressed by the following equation.
Δtpd = (Ron + k · Rm) · ΔC = (Ron + k · Rm) · C · {A (1-exp (−B · | trfv / trfa |))}
However, K is a capacity conversion coefficient, A and B are capacity conversion constants (one value for each technology, and this value is corrected from actual measurement), and Rm is a resistance value to the node of interest.

よって、上式のディレイ変動量Δtpdを元のディレイ値に加算することにより、ディレイを直接計算することができる。複数ノードで並行している場合は、図29に示す配線モデルに従って、次のように計算する。
ΔCn=K・Cn
ただし、タイミングウインドウが重なっている場合のみ適用し、図29ではノードm,ノードn−1,ノードnのみタイミングウインドウが重なるとする。
Therefore, the delay can be directly calculated by adding the above-mentioned delay fluctuation amount Δtpd to the original delay value. When there are multiple nodes in parallel, the calculation is performed as follows according to the wiring model shown in FIG.
ΔCn = K · Cn
However, this is applied only when the timing windows overlap. In FIG. 29, it is assumed that the timing windows overlap only at node m, node n-1, and node n.

ここで、Cnはノードnのカップリング容量である(n=1,2,3,…)。   Here, Cn is a coupling capacitance of the node n (n = 1, 2, 3,...).

この場合のディレイ総変動量ΔTPDは次式のようになる。   In this case, the total delay variation ΔTPD is expressed by the following equation.

Figure 0004698944
Figure 0004698944

次に、評価回路の実測結果から容量変換定数A,Bを求める方法について説明する。配線の各ノードのディレイ変動量をΔtpdnとすると、着目配線のディレイ総変動量ΔTPDは次式で表すことができる。   Next, a method for obtaining the capacitance conversion constants A and B from the actual measurement result of the evaluation circuit will be described. If the delay fluctuation amount of each node of the wiring is Δtpdn, the total delay fluctuation amount ΔTPD of the wiring of interest can be expressed by the following equation.

Figure 0004698944
Figure 0004698944

上式のうち、kは配線リングオシレータや回路シミュレータでチューニング済みであり、Σ(Ron+k・Rm)・Cnの部分はネットリストから決まる定数項であるので、この部分をαとおくと、
K=A{1−exp(−B・|trfvn/trfan|)}
より、ディレイ総変動量ΔTPDは、次式のようになる。
ΔTPD(n)=A・α(n)・{1−exp(−B・|trfv/trfa|)}
ただし、nはネット条件である。
In the above equation, k has been tuned by the wiring ring oscillator or circuit simulator, and the part of Σ (Ron + k · Rm) · Cn is a constant term determined from the netlist.
K = A {1-exp (−B · | trfvn / trfan |)}
Thus, the total delay variation ΔTPD is expressed by the following equation.
ΔTPD (n) = A · α (n) · {1-exp (−B · | trfv / trfa |)}
However, n is a net condition.

したがって、ディレイ総変動量ΔTPD(n)の式は、変数A,Bのみの連立方程式となり、評価回路の実測データから求めることができる。   Therefore, the equation of the total delay variation ΔTPD (n) is a simultaneous equation of only the variables A and B, and can be obtained from the measured data of the evaluation circuit.

次に、容量変換定数A,Bを実測により求めるための評価回路について説明する。図11は、クロストークノイズによるディレイ変動を測定するためのディレイ変動量測定回路の一例を示している。本実施例におけるディレイ変動量測定回路は、リングオシレータROおよびその一部にクロストークノイズを印加する並行配線および加害ゲートAG、被害ゲートVGよりなるクロストーク印加部CTN、クロストークノイズを被害ゲートVGの遷移タイミングに対して一定のずれをもって入力するためのタイミングコントロール部TC、タイミングコントロール部から受けたタイミング情報を元にノイズパルスAGSを発生し被害/加害の遷移モードを決めるパルス発生回路PGENで構成される。   Next, an evaluation circuit for obtaining the capacitance conversion constants A and B by actual measurement will be described. FIG. 11 shows an example of a delay variation measuring circuit for measuring delay variation due to crosstalk noise. The delay variation measuring circuit according to the present embodiment includes the ring oscillator RO, parallel wiring for applying crosstalk noise to a part of the ring oscillator RO, a poisoning gate AG, a crosstalk application unit CTN including a damage gate VG, and a crosstalk noise as a damage gate VG. A timing control unit TC for inputting with a certain deviation from the transition timing of the signal, and a pulse generation circuit PGEN for generating a noise pulse AGS based on timing information received from the timing control unit and determining a damage / damage transition mode Is done.

パルス発生回路PGENと被害ゲートとの間の配線とリングオシレータROの配線との距離は、クロストーク印加部CTNにおいてのみクロストークノイズが印加されるように、十分にリングオシレータROの配線からはなれた位置、即ち、クロストーク印加部CTNにおける並行配線とリングオシレータの配線との距離と比較して遠い位置に配置される。   The distance between the wiring between the pulse generation circuit PGEN and the damage gate and the wiring of the ring oscillator RO is sufficiently separated from the wiring of the ring oscillator RO so that the crosstalk noise is applied only at the crosstalk application unit CTN. It is arranged at a position far from the position, that is, the distance between the parallel wiring and the ring oscillator wiring in the crosstalk application unit CTN.

リングオシレータROは、インバータINVを奇数段直列に接続する構成となっている。なお、図11では、2段のインバータを一つのバッファBUFとして示している。また、リングオシレータを構成するバッファBUFの一部の出力をタイミング情報信号TIMとしてタイミングコントロール部TCに入力する構成とし、タイミングコントロール部TCにおいて、複数のタイミング情報信号TIMのうち一つを選択する構成としている。このように構成することにより、被害ゲートVGの状態遷移に対し一定のタイミングずれでクロストークノイズ印加用のタイミング情報を容易に取得することが可能となると共に、回路を共通化することができ面積を小さくすることができる。また、タイミング情報信号TIMは、波形の立ち下がり、もしくは波形の立ち上がりのいずれかで取得する必要があるため、インバータの偶数段毎(バッファBUFの出力毎)にタイミングコントロール部TCに入力している。   The ring oscillator RO has a configuration in which inverters INV are connected in odd-numbered stages in series. In FIG. 11, a two-stage inverter is shown as one buffer BUF. Further, a configuration in which a part of the output of the buffer BUF constituting the ring oscillator is input to the timing control unit TC as the timing information signal TIM, and the timing control unit TC selects one of the plurality of timing information signals TIM. It is said. With this configuration, it is possible to easily acquire timing information for applying crosstalk noise with a certain timing shift with respect to the state transition of the damage gate VG, and the circuit can be shared and the area can be shared. Can be reduced. Further, since the timing information signal TIM needs to be acquired either at the falling edge of the waveform or at the rising edge of the waveform, the timing information signal TIM is input to the timing control unit TC at every even stage of the inverter (every output of the buffer BUF). .

図12は、タイミングコントロール部TCの構成を示すブロック図である。タイミングコントロール部TCは、ディレイ変動測定回路の外部から入力される制御信号ENCをデコーダDECでデコードし、そのデコード結果に基づいてセレクタSELで複数のタイミング情報信号TIMのうち一つを選択する構成としている。なお、本実施例では、タイミング情報信号TIMは32本入力される構成としているが、その本数は限定されないことは言うまでもない。なお、タイミング情報信号TIMの本数を多くすると、クロストークノイズ印加用のパルスのタイミングのレンジを広くすることが可能となる。   FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the timing control unit TC. The timing control unit TC is configured to decode a control signal ENC input from the outside of the delay variation measuring circuit by a decoder DEC and select one of a plurality of timing information signals TIM by a selector SEL based on the decoding result. Yes. In the present embodiment, 32 timing information signals TIM are input, but it goes without saying that the number is not limited. Note that if the number of timing information signals TIM is increased, the timing range of pulses for applying crosstalk noise can be widened.

図13は、タイミングコントロール部TCの別の構成を示すブロック図である。図13で示されるタイミングコントロール部TCは、セレクタSELを8本から1本を選択するセレクタSEL1〜SEL4と4本から1本を選択するセレクタSEL5から構成されている。通常、回路設計は、標準セルを用いて論理合成ツールや自動配線ツールを用いて行われるが、図12に示されているような32本から1本を選択するセレクタ等は、通常登録されておらず、新たに作成するする必要がある。しかし、図13に示されるようにセレクタを分割することにより、標準セルとして登録されている従来のセレクタを用いることが可能となり、回路設計が容易となる。   FIG. 13 is a block diagram showing another configuration of the timing control unit TC. The timing control unit TC shown in FIG. 13 includes selectors SEL1 to SEL4 that select one from eight selectors SEL and a selector SEL5 that selects one from four. Normally, circuit design is performed using a logic synthesis tool or an automatic wiring tool using standard cells, but a selector for selecting one from 32 as shown in FIG. 12 is normally registered. There is no need to create a new one. However, by dividing the selector as shown in FIG. 13, a conventional selector registered as a standard cell can be used, and circuit design is facilitated.

図14は、パルス発生回路PGENの構成を示すブロック図である。パルス発生回路PGENは、被害側のパルスの立ち上がり時に加害側のパルスの影響を受けさせるか、立ち下がり時に加害側のパルスの影響を受けさせるかを決定するための被害側モード設定回路VEOR、加害側のパルスを発生させる加害パルス発生回路APG、加害側のパルスを立ち上げることで被害側のパルスに影響を与えるか、立ち下げることで被害側のパルスに影響を与えるかを決定する加害側モード設定回路AEORで構成されている。また、加害パルス発生回路APGは、1個のインバータ、ディレイ回路、ナンド回路で構成されており、被害側モード設定回路VEORから出力されたパルスからワンショットパルス(Highの期間がLowの期間より短いパルス)を発生させる。加害側モード設定回路AEORは、上記のHighの期間が短いワンショットパルスを、Highの期間を短くして出力するかLowの期間を短くして出力するかのモード切り換えを加害側モード設定信号AMODにしたがって行っている。このように構成することにより、(被害側:立ち下がり、加害側:立ち下がり)、(被害側:立ち上がり、加害側:立ち下がり)、(被害側:立ち下がり、加害側:立ち上がり)、(被害側:立ち上がり、加害側:立ち上がり)の4つの組み合わせが可能となり、回路の実動作において考えられる被害加害の全モードでの測定が可能となる。   FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the pulse generation circuit PGEN. The pulse generation circuit PGEN is a damage-side mode setting circuit VEOR for determining whether to cause the influence-side pulse to be affected at the rise of the damage-side pulse or to be affected by the damage-side pulse at the fall. Harming pulse generation circuit APG that generates the pulse on the side, and the harming side mode that determines whether the pulse on the damage side is affected by raising the pulse on the harming side, or whether the pulse on the damage side is affected by falling It is composed of a setting circuit AEOR. Further, the harm pulse generation circuit APG is composed of one inverter, a delay circuit, and a NAND circuit, and the one-shot pulse (High period is shorter than the Low period) from the pulse output from the damage side mode setting circuit VEOR. Pulse). The aggressor-side mode setting circuit AEOR switches the mode of whether the one-shot pulse having a short High period is output with the High period being shortened or the Low period being shortened. It is done according to. By configuring in this way, (damage side: falling, offending side: falling), (damaging side: rising, offending side: falling), (damaging side: falling, offending side: rising), (damage Side: rising, harming side: rising) is possible, and it is possible to measure in all modes of damage harm considered in the actual operation of the circuit.

図15は、本実施例の動作波形図である。図15において、(a)は、クロストーク印加部CTNにおける被害側パルス、(b)は、クロストーク印加部CTNの加害側パルス、(c)は、リングオシレータの出力OUTの波形図である。なお、破線は、クロストークノイズを考慮しない場合であり、実線は、クロストークノイズの影響を受けた場合の波形図となっている。被害側パルスは、クロストーク印加部CTNにおいて、加害側パルスの影響を受けることによりディレイを生じることになる。また、本実施例ではリングオシレータを用いているためクロストークノイズによりディレイを生じたパルスがフィードバックされ、再度、クロストーク印加部CTNに到達し、さらに、加害側パルスの影響を受けて、さらに、ディレイが生じることになる。したがって、リングオシレータの出力OUTは、クロストークノイズを考慮しなかった場合と比べて、周期が長くなることになる。   FIG. 15 is an operation waveform diagram of this embodiment. 15A is a damage side pulse in the crosstalk application unit CTN, FIG. 15B is a damage side pulse of the crosstalk application unit CTN, and FIG. 15C is a waveform diagram of the output OUT of the ring oscillator. The broken line is a case where crosstalk noise is not taken into consideration, and the solid line is a waveform diagram when affected by the crosstalk noise. The victim side pulse is delayed by being affected by the victim side pulse in the crosstalk application unit CTN. In addition, since the ring oscillator is used in the present embodiment, the pulse having a delay caused by the crosstalk noise is fed back, reaches the crosstalk application unit CTN again, and is further influenced by the aggressor side pulse. There will be a delay. Therefore, the period of the output OUT of the ring oscillator is longer than that when the crosstalk noise is not taken into consideration.

クロストークノイズによるディレイ変動量は、クロストークノイズの印加がない場合のリングオシレータROの発振周波数をf0、クロストークノイズの印加がある場合のリングオシレータROの発振周波数をfとすると、それぞれの発振周期は、1/f0,1/fとなる。したがって、(1/f0−1/f)がクロストークノイズによるディレイ変動量となる。即ち、リングオシレータROの出力をオシロスコープ等で測定することにより、正確に測定することが可能となる。   The amount of delay variation due to crosstalk noise is determined by assuming that the oscillation frequency of the ring oscillator RO when no crosstalk noise is applied is f0 and that the oscillation frequency of the ring oscillator RO when crosstalk noise is applied is f. The period is 1 / f0, 1 / f. Therefore, (1 / f0-1 / f) is the amount of delay variation due to crosstalk noise. That is, it is possible to measure accurately by measuring the output of the ring oscillator RO with an oscilloscope or the like.

ここで、クロストークノイズの影響を正確に測定するためには、被害側パルスの遷移タイミングと加害側パルスの遷移タイミングをあわせる必要がある。本実施例では、加害側パルスの発生をリングオシレータのタイミング情報を用いている、即ち、ディレイ変動を生じた後の被害側パルスの遷移タイミングを用いているため加害側パルスと被害側パルスの遷移タイミングを容易にあわせることができる。また、加害側パルスは、図14に示すパルス発生回路PGENによりワンショットパルスとされ、被害側パルスが立ち下がる前に、立ち上がる波形となっている。このようにすることにより、被害側パルスの立ち上がり部分のみでディレイ変動が生じ、立ち下がり部分ではディレイ変動が生じないようにすることが可能となる。   Here, in order to accurately measure the influence of the crosstalk noise, it is necessary to match the transition timing of the victim side pulse with the transition timing of the victim side pulse. In this embodiment, the timing information of the ring oscillator is used to generate the victim side pulse, that is, the transition timing of the victim side pulse and the victim side pulse after the delay fluctuation is used. The timing can be adjusted easily. Further, the harming side pulse is made a one-shot pulse by the pulse generation circuit PGEN shown in FIG. 14, and has a waveform that rises before the damage side pulse falls. By doing so, it is possible to prevent delay fluctuations from occurring only at the rising portion of the victim side pulse and to prevent delay fluctuations from occurring at the falling portion.

なお、図15では、加害側パルスの遷移方向と被害側パルスの遷移方向が逆であるためディレイ値が増大し、周波数が減少しているが、加害側パルスの遷移方向と被害側パルスの遷移方向が同じである場合には、ディレイが減少し、周波数が増大することになる。   In FIG. 15, since the transition direction of the victim side pulse and the transition direction of the victim side pulse are opposite, the delay value increases and the frequency decreases, but the transition direction of the victim side pulse and the transition of the victim side pulse If the directions are the same, the delay will decrease and the frequency will increase.

図16は、図1に示したディレイ変動量測定回路の変形例である。上述したが、クロストークノイズによるディレイ変動量を正確に測定するためには、クロストーク印加部CTNにおいて、被害側パルスの遷移タイミングと加害側パルスの遷移タイミングをあわせる必要がある。しかし、加害側パルスは、タイミングコントロール部TCやパルス発生回路PGENを介してクロストーク印加部CTNの出力されるため、リングオシレータROをそのまま伝播する被害側パルスに対してディレイが生じる。そのディレイの大きさによっては、リングオシレータROのタイミング情報をそのまま使用するとクロストーク印加部CTNにおいて被害側パルスと加害側パルスとのタイミングをあわせることが困難になる場合がある。   FIG. 16 is a modification of the delay variation measuring circuit shown in FIG. As described above, in order to accurately measure the amount of delay variation due to crosstalk noise, it is necessary for the crosstalk application unit CTN to match the transition timing of the victim side pulse and the transition timing of the aggressor side pulse. However, since the harming side pulse is output from the crosstalk application unit CTN via the timing control unit TC and the pulse generation circuit PGEN, a delay occurs with respect to the damage side pulse propagating through the ring oscillator RO as it is. Depending on the size of the delay, if the timing information of the ring oscillator RO is used as it is, it may be difficult to match the timing of the victim side pulse and the victim side pulse in the crosstalk application unit CTN.

本実施例では、上述の問題を解決するためにタイミング調整回路DADJを設けてある。即ち、タイミング調整回路DADJを介してタイミングコントロール部TCにタイミング情報を与えることにより、クロストーク印加部CTNにおいて加害側パルスの遷移タイミングを被害側パルスの遷移タイミングに対して、遅らせることが可能となり、クロストーク印加部CTNにおける被害側パルスと加害側パルスの遷移タイミングをあわせることが可能となる。   In this embodiment, a timing adjustment circuit DADJ is provided to solve the above-described problem. That is, by providing timing information to the timing control unit TC via the timing adjustment circuit DADJ, the crosstalk application unit CTN can delay the transition timing of the harming side pulse with respect to the transition timing of the victim side pulse, It is possible to match the transition timing of the victim side pulse and the victim side pulse in the crosstalk application unit CTN.

図17は、クロストーク印加部CTNの他の実施例である。図11、図16のクロストーク印加部CTNと比較して、4種類のクロストーク印加回路AC0,AC1,AC2,AC3が設けられているのが特徴である。即ち、クロストーク印加回路AC0を基準とすると、クロストーク印加回路AC1では、加害側パルスを伝達する配線が被害側パルスを伝達する配線より太くされており、クロストーク印加回路AC2は、加害側パルスを出力するバッファの駆動力が被害側パルスを出力するバッファの駆動力より大きくしてある。さらに、クロストーク印加回路AC3は、加害側パルスを伝達する配線と被害側パルスを伝達する配線の間が、1チャネル分遠くにある構成となっている。このように、クロストーク印加部CTNに数種類のクロストーク印加回路を設け、そのうちの一つをクロストーク印加条件選択信号ASEL0〜ASEL3により選択する構成とすることにより、一つのディレイ変動量測定回路で、実回路で起こりうる種々の条件でクロストークによるディレイ変動量を測定することが可能となる。   FIG. 17 shows another embodiment of the crosstalk application unit CTN. Compared with the crosstalk application unit CTN of FIGS. 11 and 16, four types of crosstalk application circuits AC0, AC1, AC2, and AC3 are provided. That is, on the basis of the crosstalk application circuit AC0, in the crosstalk application circuit AC1, the wiring for transmitting the harming side pulse is thicker than the wiring for transmitting the damage side pulse, and the crosstalk applying circuit AC2 The driving force of the buffer that outputs is larger than the driving force of the buffer that outputs the victim side pulse. Further, the crosstalk application circuit AC3 has a configuration in which the distance between the wiring for transmitting the harming side pulse and the wiring for transmitting the damage side pulse is one channel away. In this way, by providing several types of crosstalk application circuits in the crosstalk application unit CTN and selecting one of them according to the crosstalk application condition selection signals ASEL0 to ASEL3, one delay variation measuring circuit can be used. It is possible to measure the amount of delay variation due to crosstalk under various conditions that can occur in an actual circuit.

また、本実施例のクロストーク印加部には、加害側パルスをクロストーク印加回路AC2,AC3に伝達する経路に可変ディレイ回路VDLYが設けられている。この可変ディレイ回路は、複数の条件の組み合わせ、例えばクロストーク印加回路AC0〜AC3までのすべてをクロストーク印加条件選択信号により選択した場合に、被害側パルスにクロストーク印加回路AC0,AC1において生じた分のディレイを発生させ、被害側パルスと加害側パルスのタイミングを調整するものである。このように可変ディレイ回路を有することにより、複数の回路条件の組み合わせて測定することができる。   In the crosstalk application unit of this embodiment, a variable delay circuit VDLY is provided in a path for transmitting the aggression side pulse to the crosstalk application circuits AC2 and AC3. In this variable delay circuit, when all combinations of a plurality of conditions, for example, the crosstalk application circuits AC0 to AC3 are selected by the crosstalk application condition selection signal, a damage side pulse is generated in the crosstalk application circuits AC0 and AC1. Minute delay is generated to adjust the timing of the victim side pulse and the victim side pulse. By having a variable delay circuit in this way, it is possible to measure by combining a plurality of circuit conditions.

(実施の形態2)
図18は、本発明の実施の形態2である半導体装置の設計方法のフローを示すブロック図である。
(Embodiment 2)
FIG. 18 is a block diagram showing a flow of a semiconductor device design method according to the second embodiment of the present invention.

まず、図18により、本実施の形態2の半導体装置の設計方法の一例を説明する。本実施の形態の半導体装置の設計方法は、LSIなどの半導体装置の設計において、クロストークノイズによる誤動作の危険性を計算式から判定し、回路設計にフィードバックするものであり、例えば、以下の手順で実施される。   First, an example of a method for designing a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The method for designing a semiconductor device according to the present embodiment is a method for determining the risk of malfunction due to crosstalk noise from a calculation formula in the design of a semiconductor device such as an LSI and feeding back to the circuit design. Will be implemented.

(1)回路図30とセルライブラリ31に基づき配置・配線を行い(ステップS200)、レイアウトデータ32を作成する。   (1) Placement and wiring are performed based on the circuit diagram 30 and the cell library 31 (step S200), and layout data 32 is created.

(2)レイアウトデータ32から、抵抗成分(R)、容量成分(C)などの要因を抽出し(ステップS201)、配線RCネットリスト33を作成する。配線RCネットリスト33はSPEFなどの形態で作成される。   (2) Factors such as a resistance component (R) and a capacitance component (C) are extracted from the layout data 32 (step S201), and a wiring RC netlist 33 is created. The wiring RC netlist 33 is created in a form such as SPEF.

(3)配線RCネットリスト33とディレイライブラリ34に基づいて、STA(Static Timing Analysis;静的タイミング解析)を実行しディレイ計算を行う(ステップS202)。STAの結果として、各信号のタイミングウインドウ、立ち上がり時間/立ち下がり時間trf、ディレイ情報などからなるサマリ35が出力される。   (3) Based on the wiring RC netlist 33 and the delay library 34, STA (Static Timing Analysis) is executed to perform delay calculation (step S202). As a result of the STA, a summary 35 including a timing window of each signal, a rise time / fall time trf, delay information, and the like is output.

(4)配線RCネットリスト(SPEF)33のノード情報と前記(3)のSTA(ステップS202)で得られた情報をもとに、ノイズチェックを行う(ステップS203)。ノイズチェックの結果として、クロストークノイズによる誤動作の判定結果としてサマリ37が出力され、誤動作の危険性のある配線が指摘される。このときに使用される計算式および計算に使用される係数(m,p,q)などの詳細は後述する。   (4) A noise check is performed based on the node information of the wiring RC netlist (SPEF) 33 and the information obtained in the STA of (3) (step S202) (step S203). As a result of the noise check, a summary 37 is output as a result of determination of malfunction due to crosstalk noise, and wiring that has a risk of malfunction is pointed out. Details of the calculation formula used at this time and the coefficients (m, p, q) used for the calculation will be described later.

クロストークノイズによる誤動作の判定の計算に使用される係数(m,p,q)は、回路シミュレーションの結果および評価回路の実測値から求められる。回路シミュレーションは、回路図30およびデバイスパラメータ36に基づき実施される(ステップS204)。評価回路は、レイアウトデータ32に基づきICとして製作され測定される(ステップS205)。また、評価回路を測定し、その結果により、係数(m,p,q)を調整する。係数(m,p,q)の具体的な調整方法についても後述する。   Coefficients (m, p, q) used for calculation of determination of malfunction due to crosstalk noise are obtained from circuit simulation results and measured values of the evaluation circuit. The circuit simulation is performed based on the circuit diagram 30 and the device parameter 36 (step S204). The evaluation circuit is manufactured and measured as an IC based on the layout data 32 (step S205). Further, the evaluation circuit is measured, and the coefficient (m, p, q) is adjusted according to the result. A specific method for adjusting the coefficients (m, p, q) will also be described later.

(5)前記(4)で得られた情報(サマリ37)により、回路図の修正を行う(ステップS206)。   (5) The circuit diagram is corrected based on the information (summary 37) obtained in (4) (step S206).

次に、ノイズチェック(ステップS203)の具体的な内容を説明する。以下に示す4つのステップにて被害側の次段ゲートに到達するノイズを見積もり、誤動作判定を行う。
(ステップ1)並行位置における発生ノイズ量計算
(ステップ1.1)配線抵抗による容量遮蔽効果考慮(配線)
(ステップ1.2)配線抵抗による容量遮蔽効果考慮(次段入力容量)
(ステップ1.3)被害側ソースゲートによる電荷引抜効果考慮
(ステップ2)クロストークノイズのシンクゲートへのノイズ伝播効果(減衰)考慮
(ステップ3)被害タイミング考慮によるノイズ総量計算
(ステップ4)ノイズ総量と判定基準電圧との比較
以下、各ステップを具体的に説明する。
Next, specific contents of the noise check (step S203) will be described. The noise that reaches the next gate on the victim side is estimated in the following four steps, and malfunction determination is performed.
(Step 1) Calculation of amount of noise generated at parallel position (Step 1.1) Considering capacitance shielding effect by wiring resistance (Wiring)
(Step 1.2) Consider capacitance shielding effect due to wiring resistance (next stage input capacitance)
(Step 1.3) Consideration of charge extraction effect by victim side source gate (Step 2) Consideration of noise propagation effect (attenuation) of crosstalk noise to sink gate (Step 3) Total noise calculation by consideration of damage timing (Step 4) Noise Comparison of total amount and determination reference voltage Each step will be specifically described below.

(ステップ1)並行位置における発生ノイズ量計算
ノイズ発生量計算にはVnoise=Vdd・Cp/Ctotalを用いる。ただしここで、前に上げた(ステップ1.1),(ステップ1.2),(ステップ1.3)の3効果を考慮する。
(Step 1) Calculation of Generated Noise at Parallel Position Vnoise = Vdd · Cp / Ctotal is used for calculating the generated noise. However, here, the three effects (step 1.1), (step 1.2), and (step 1.3) raised before are considered.

(ステップ1.1)配線抵抗による容量遮蔽効果(配線容量)
配線抵抗による容量遮蔽効果とは、図30を用いて説明すると、配線にある状態遷移が発生するとき(充電とする)、低抵抗の場合遷移点近傍と遷移点から遠い点では同時刻においては同程度の電荷の充電が行われていたが、高抵抗となると遷移点から遠い点では配線抵抗に阻害され近傍と比較して少量しか充電がなされなくなる現象である。この現象により、被害側配線の総容量が減少するのを考慮に入れる。容量遮蔽効果を示す関数は、図31に示す通りさまざま変更可能であるが、一例として図31の(3)を用いた場合とし、以下説明する。また、考慮の方法を明確とするため単位長さあたりの抵抗及び容量は一定として進める。
(Step 1.1) Capacitance shielding effect due to wiring resistance (wiring capacitance)
Capacitance shielding effect due to wiring resistance is explained with reference to FIG. 30. When a state transition occurs in the wiring (assuming charging), in the case of low resistance, at the same time in the vicinity of the transition point and the point far from the transition point. The same level of charge has been charged, but when the resistance is high, the wiring resistance is hindered at a point far from the transition point, and only a small amount is charged compared to the vicinity. This phenomenon takes into account the reduction of the total capacity of the victim wiring. The function indicating the capacity shielding effect can be variously changed as shown in FIG. 31. As an example, a case where (3) of FIG. 31 is used will be described below. In order to clarify the method of consideration, the resistance and capacity per unit length are assumed to be constant.

図19は、本実施の形態2の半導体装置の設計方法において、クロストークノイズ発生量を求める際の被害側配線と加害側配線の並行位置を示す図である。図19において、VICは被害側配線、AGGは加害側配線、Lpは並行配線長、Lsは被害側配線のソースゲート(配線の前段ゲート)寄りの非並行配線長、Leは被害側配線のシンクゲート(配線の後段ゲート)寄りの非並行配線長、leff_sは被害側配線のソースゲート寄りの非並行部分の有効配線長、leff_eは被害側配線のシンクゲート寄りの非並行部分の有効配線長である。なお、以下の式において、Cwは単位長さあたりの非並行部分の被害側配線容量、Cpは単位長さあたりの配線間容量、Cgは並行部分の被害側の単位長さあたりの対基板容量、Cinは被害側のシンクゲート入力容量、Ronは被害側のソースゲートのオン抵抗、Rwは被害側配線VICの単位長さあたりの配線抵抗である。ここで、有効配線長とは、配線抵抗による容量をいう。   FIG. 19 is a diagram showing the parallel positions of the victim side wiring and the victim side wiring when obtaining the amount of crosstalk noise generated in the semiconductor device design method of the second embodiment. In FIG. 19, VIC is the damage side wiring, AGG is the damage side wiring, Lp is the parallel wiring length, Ls is the non-parallel wiring length near the source gate (the previous gate of the wiring) of the damage side wiring, and Le is the sink of the damage side wiring. The non-parallel wiring length near the gate (the rear gate of the wiring), leff_s is the effective wiring length of the non-parallel portion near the source gate of the damage side wiring, and leff_e is the effective wiring length of the non-parallel portion near the sink gate of the damage side wiring is there. In the following expression, Cw is the damage side wiring capacity of the non-parallel portion per unit length, Cp is the wiring-to-wiring capacity per unit length, and Cg is the capacity against the board per unit length of the damage side of the parallel portion. , Cin is the sink gate input capacitance on the victim side, Ron is the on resistance of the source gate on the victim side, and Rw is the wiring resistance per unit length of the victim side wiring VIC. Here, the effective wiring length refers to a capacitance due to wiring resistance.

まず、次式により、非並行部分の有効配線長leff_s,leff_eを求める。   First, the effective wiring lengths leff_s and leff_e of the non-parallel portion are obtained by the following equation.

Figure 0004698944
Figure 0004698944

ただし、trfは並行開始点における加害側の立ち上がり/立ち下がり時間(20%〜80%)、mはtrfによる有効電荷範囲係数である。上式は、加害側trfによるノイズ印加効果および配線抵抗による容量遮蔽効果を考慮した式である。   Here, trf is the rise / fall time (20% to 80%) on the harming side at the parallel start point, and m is an effective charge range coefficient due to trf. The above expression is an expression that takes into account the noise application effect by the harming side trf and the capacitance shielding effect by the wiring resistance.

次に、次式により、Ctotalを求める。   Next, Ctotal is obtained by the following equation.

Figure 0004698944
Figure 0004698944

ただし、Leff_s=inf(2・leff_s,Ls)、Leff_e=inf(2・leff_e,Le)、Cpは単位長当たりの配線間容量、Cgは並行部分の単位長当たりの被害側の対基板容量である。Ctotal=Ctotal(1)を基本型とする。上式は、有効配線長を考慮した式である。なお、inf関数の返り値は引数中で最も小さい値である。   Where Leff_s = inf (2 · leff_s, Ls), Leff_e = inf (2 · leff_e, Le), Cp is the inter-wiring capacity per unit length, and Cg is the damage side substrate capacity per unit length of the parallel part. is there. Let Ctotal = Ctotal (1) be the basic type. The above equation is an equation considering the effective wiring length. Note that the return value of the inf function is the smallest value among the arguments.

図31の関数が(1),(2),(3)の場合は上記同様の場合分けが必要である。図31の関数が(4)の場合はLeff_s=Ls,leff_e=Leとする。   When the functions in FIG. 31 are (1), (2), and (3), the same case classification is necessary. When the function of FIG. 31 is (4), Leff_s = Ls and leff_e = Le.

(ステップ1.2)配線抵抗による容量遮蔽効果(次段入力容量)
図32に示すように、(ステップ1.1)で考慮した遮蔽効果係数を後段入力容量に適用する。
(Step 1.2) Capacitance shielding effect due to wiring resistance (next-stage input capacitance)
As shown in FIG. 32, the shielding effect coefficient considered in (Step 1.1) is applied to the subsequent stage input capacitance.

次に、基本型Ctotal(1)に対して、以下の条件分岐を行う。   Next, the following conditional branch is performed on the basic type Ctotal (1).

Le≦2・leff_eのとき、
Ctotal(2)=Ctotal(1)+(1−Le/(2・leff_e))・Cin
Le>2・leff_eのとき、
Ctotal(2)=Ctotal(1)
図31の関数が(1),(2),(3)の場合は上記同様場合分けが必要である。図31の関数が(4)の場合は、
Ctotal(2)=Ctotal(1)+Cin・(1−tanh2(Le/leff_e))
(ステップ1.3)被害側ソースゲートによる電荷引抜効果考慮
図33を用いて説明する。ノイズ発生箇所にVnoiseのノイズが発生すると仮定すれば、電源とノイズ発生箇所間に電位差が発生するため、MOS(オン抵抗Ron)とノイズ発生箇所までの抵抗Rnを介して電流i=Vnoise/(Ron+Rn)が流れる(オームの法則より)。一方、Q=CVを時間微分すると、i=C・dV/dtが成立し、変形して、i・Δt=C・ΔVと書ける(i・Δtを引き抜き電荷の総量とする)。Δtを加害側trfに比例する値q・trfとすると、
Ctotal・Vnoise=Cp・Vdd−iΔt=Cp・Vdd−Vnoise/(Ron+Rn)・q・trf
Vnoiseについて解けば、次式のようになる。
Vnoise=Vdd・Cp/(Ctotal+q・trf/(Ron+Rn))
電荷の引抜効果が現れる範囲を前述の有効配線長内に駆動ゲートが現れた場合と規定すれば、
Ls≦leff_sのとき、
Ctotal(3)=q・trf/(p・Ron+Rn・Ls)+Ctotal(2)
Ls>leff_sのとき、
Ctotal(3)=Ctotal(2)
上記の条件分岐に従い、
Ctotal=Ctotal(1),Ctotal(2),Ctotal(3)とする。
When Le ≦ 2 · leff_e,
Ctotal (2) = Ctotal (1) + (1−Le / (2 · leff_e)) · Cin
When Le> 2 · leff_e,
Ctotal (2) = Ctotal (1)
When the functions in FIG. 31 are (1), (2), and (3), the case classification is necessary as described above. When the function of FIG. 31 is (4),
Ctotal (2) = Ctotal (1) + Cin · (1−tanh 2 (Le / leff_e))
(Step 1.3) Consideration of Charge Extraction Effect by Damaged Source Gate This will be described with reference to FIG. If it is assumed that Vnoise noise is generated at the noise generation location, a potential difference is generated between the power source and the noise generation location. Therefore, the current i = Vnoise / () is obtained via the MOS (ON resistance Ron) and the resistance Rn to the noise generation location. Ron + Rn) flows (from Ohm's law). On the other hand, when Q = CV is differentiated with respect to time, i = C · dV / dt is established and deformed, and can be written as i · Δt = C · ΔV (i · Δt is the total amount of extracted charges). When Δt is a value q · trf proportional to the harming side trf,
Ctotal · Vnoise = Cp · Vdd−iΔt = Cp · Vdd−Vnoise / (Ron + Rn) · q · trf
Solving for Vnoise, the following equation is obtained.
Vnoise = Vdd · Cp / (Ctotal + q · trf / (Ron + Rn))
If the range where the charge extraction effect appears is defined as the case where the drive gate appears within the effective wiring length described above,
When Ls ≦ leff_s,
Ctotal (3) = q · trf / (p · Ron + Rn · Ls) + Ctotal (2)
When Ls> leff_s,
Ctotal (3) = Ctotal (2)
According to the conditional branch above,
Let Ctotal = Ctotal (1), Ctotal (2), and Ctotal (3).

以上によりノイズ発生量を計算する。   The noise generation amount is calculated as described above.

簡単のため、長さの関数として述べたがネットリストはRCで抽出されるため、RCの関数への変換手順を述べる。   Although described as a function of length for the sake of simplicity, since the netlist is extracted by RC, the conversion procedure to the function of RC will be described.

R・Cは時間の次元、Rwは単位長さあたりの抵抗、Cwは単位長さあたりの容量として、
t=R・C,C=Cw・x,R=Rw・x
よって、
t=Rw・Cw・x2
微分して、
d(R・C)=dt=2・Rw・Cw・dx
よって、図31についてf(x)/c:遮蔽関数(c=Cw)
F(x)総容量値は、
R · C is the dimension of time, Rw is the resistance per unit length, Cw is the capacity per unit length,
t = R · C, C = Cw · x, R = Rw · x
Therefore,
t = Rw · Cw · x 2
Differentiate and
d (R · C) = dt = 2 · Rw · Cw · dx
Therefore, for FIG. 31, f (x) / c: shielding function (c = Cw)
F (x) total capacity value is

Figure 0004698944
Figure 0004698944

ただし、積分範囲については、   However, for the integration range,

Figure 0004698944
Figure 0004698944

関数の引数については、   For function arguments:

Figure 0004698944
Figure 0004698944

とする。 And

(ステップ2) クロストークノイズのシンクゲートへのノイズ伝播効果(減衰)考慮
クロストークノイズ発生量Vnoiseを求めた後、クロストークノイズ発生量Vnoiseが被害側配線の配線長により減衰して、シンクゲート(配線の次段のゲート)に到達するノイズ量Vsinkを求める。具体的には、次式により、並行位置Leと被害側配線種からノイズ減衰量を求め、シンクゲートに到達するノイズ量Vsinkを求める。
Vsink=Vnoise・exp{−Rw・Le・(Cw・Le+b・Cin)/(a・trf)
このうち、a,bはチューニング定数であり多くの場合1でよい。
(Step 2) Considering the effect of noise propagation (attenuation) of the crosstalk noise to the sink gate After obtaining the crosstalk noise generation amount Vnoise, the crosstalk noise generation amount Vnoise is attenuated by the wiring length of the victim wiring, and the sink gate The amount of noise Vsink that reaches (the next gate of the wiring) is obtained. Specifically, the noise attenuation amount is obtained from the parallel position Le and the damage side wiring type by the following equation, and the noise amount V sink reaching the sink gate is obtained.
Vsink = Vnoise · exp {−Rw · Le · (Cw · Le + b · Cin) / (a · trf)
Of these, a and b are tuning constants and may be 1 in many cases.

Rwは単位長さあたりの抵抗,Leはシンクまでの配線長,Cwは単位長さあたりの容量である。   Rw is the resistance per unit length, Le is the wiring length to the sink, and Cw is the capacitance per unit length.

すなわち、Rw・Leは並行終了後シンクまでの総抵抗量,Cw・Le+Cinは並行終了後シンクまでの総容量である。以上で長さの関数からRCの関数へ変換した。   That is, Rw · Le is the total resistance until the sink after the parallel end, and Cw · Le + Cin is the total capacity until the sink after the parallel end. Thus, the length function is converted to the RC function.

(ステップ3)被害タイミング考慮によるノイズ総量計算
ノイズ量Vsinkを求めた後、被害タイミングを考慮しながら被害側配線に並行する全配線からのシンクゲートに到達するノイズ量Vsinkの総量を求める。図34、図35により被害タイミングの考慮方法を述べる。クロストークによる誤動作においては、加害配線の動作が被害配線にノイズパルスを発生させるというメカニズムで起こる。そのため、タイミングウインドウを加害側から被害側に乗せ変えるというプロセスを踏む必要がある。しかし、ディレイ計算プログラムの性質上、ネットの途中にあるtrfを入力することが不可能となる。そこで図34、(1)加害側のパスについて着目ネット間での状態遷移タイミングウインドウと、(2)被害側ソースゲートに標準波形(作成しているICで最も多くなると設計者が考えるtrf)を入力し、終端FFまで到達したケースでの状態遷移タイミングウインドウと、(3)被害側シンクゲートに標準波形を入力したと仮定して終端FFまで到達したケースでの状態遷移タイミングウインドウを用いて、図34に示すタイミングチャートのように終端FFでのノイズの状態遷移タイミングウインドウを取得する。このうち終端FFのデータ取り込みタイミングウインドウ(図中ではNG区間と表示)と重なる状態遷移タイミングウインドウを持つものは誤動作を引き起こすポテンシャルを持つノイズとなる。このような誤動作を引き起こす可能性を持つノイズについて、図35に示すように状態遷移のタイミングウインドウが重なる場合は和を取り、組み合わせの中で最も大きなノイズ量を持つものを、そのネットのクロストークノイズ量(Vnoise_着目ネット)とする。この着目ネットのクロストークノイズ量をシンクゲートの入力ピンの許容ノイズ電圧Vmaxで除算した結果(kv=Vnoise_着目ネット/Vmax)から、誤動作危険度係数がある値、例えば1より大きい場合をNGとする。
(Step 3) Calculation of Total Noise by Considering Damage Timing After obtaining the noise amount Vsink, the total amount of noise Vsink reaching the sink gate from all the wirings parallel to the victim wiring is obtained while considering the damage timing. The damage timing consideration method will be described with reference to FIGS. In the malfunction due to the crosstalk, the operation of the harmful wiring is caused by a mechanism that generates a noise pulse in the damaged wiring. Therefore, it is necessary to follow a process of changing the timing window from the perpetrator side to the victim side. However, due to the nature of the delay calculation program, it is impossible to input trf in the middle of the net. Therefore, FIG. 34, (1) the state transition timing window between the target nets for the path on the victim side, and (2) the standard waveform (trf that the designer thinks is the largest in the IC being created) at the source gate on the victim side. Using the state transition timing window in the case of reaching the terminal FF and the state transition timing window in the case of reaching the terminal FF assuming that the standard waveform was input to the victim sink gate (3) As shown in the timing chart of FIG. 34, a noise state transition timing window at the terminal FF is acquired. Among these, those having a state transition timing window that overlaps with the data fetch timing window of the terminal FF (shown as NG section in the figure) become noise having potential to cause malfunction. As shown in FIG. 35, the noise having the possibility of causing such a malfunction is summed when the timing windows of the state transitions overlap, and the noise having the largest noise amount among the combinations is cross-talked to the net. Let it be the amount of noise (Vnoise_target net). As a result of dividing the amount of crosstalk noise of the target net by the allowable noise voltage Vmax of the input pin of the sink gate (kv = Vnoise_target net / Vmax), when the malfunction risk coefficient is greater than a certain value, for example, NG, To do.

NGと判定された場合は、被害側配線、またはそれと並行する配線について再配線を行う。なお、許容ノイズ電圧Vmaxは、例えば、論理反転電圧を用いる。   When it is determined as NG, rewiring is performed on the damage side wiring or the wiring parallel thereto. For example, a logic inversion voltage is used as the allowable noise voltage Vmax.

また、タイミングウインドウの重なったノイズについては和をとったが、ICの動作周波数が遅い場合は2乗平均で充分である。   Further, although the sum is taken for the noise with overlapping timing windows, the mean square is sufficient when the operating frequency of the IC is slow.

Figure 0004698944
Figure 0004698944

高精度に誤動作判定を行うために回路シミュレーションを実行すると、回路の実際の動作をトレースするためチップ全体の検証を行うことが事実上不可能であったが、本実施の形態2の半導体装置の設計方法によれば、STAツールの枠組み内でクロストークノイズ量を算出し、誤動作判定を行うため、短時間で網羅的なチェックを行うことが可能となる。また、配線間容量のチェックや並行配線長チェックのみで誤動作ネットを検出していたのと比べると、実際のノイズ量およびタイミングウインドウから誤動作判定する本実施の形態2の方法は誤動作ネットの指摘精度が高い。そのため、従来設計で指摘しきれなかった誤動作ネットの減少、過剰指摘ネットの減少、検証時間の減少の3点の改善が見られる。そして、誤動作ネットは選別時の歩留りに影響を与えていたため、歩留り向上に貢献できる。また、過剰指摘ネット対策のための本来不要な再配置、セル最適化により発生していたチップ面積の増大や消費電力の増大がなくなり、設計時間が短縮される。   When a circuit simulation is executed in order to perform a malfunction determination with high accuracy, it is virtually impossible to verify the entire chip in order to trace the actual operation of the circuit. According to the design method, since the amount of crosstalk noise is calculated within the framework of the STA tool and the malfunction is determined, a comprehensive check can be performed in a short time. Compared to the case where a malfunctioning net is detected only by checking the capacitance between wirings and the parallel wiring length check, the method according to the second embodiment for judging malfunctioning from the actual noise amount and timing window is more accurate in indicating the malfunctioning net. Is expensive. For this reason, there are three improvements: a reduction in malfunction nets that could not be pointed out in the conventional design, a reduction in excess indication nets, and a reduction in verification time. And since the malfunctioning net has influenced the yield at the time of selection, it can contribute to the yield improvement. Also, the design area can be shortened because there is no increase in chip area and power consumption caused by relocation and cell optimization that are originally unnecessary for countermeasures against excessive indications.

なお、前記実施例では、STAツールとノイズチェックツールを別々のプログラムとした場合について説明したが、ノイズチェックツールの機能をSTAツール内に直接組み込んでもよい。   In the above embodiment, the case where the STA tool and the noise check tool are separate programs has been described. However, the function of the noise check tool may be directly incorporated in the STA tool.

図20により、ノイズチェック機能をSTAツール内に直接組み込み方法を説明する。図20は、本実施の形態2の半導体装置の設計方法の変形例を示すブロック図である。図20では、前記実施例の手順(3)、(4)をまとめて実施し、すなわち、STAによるディレイ計算(ステップS202)とノイズチェック(ステップS203)を同時に行い、その結果をサマリ38として出力している。   A method for directly incorporating the noise check function into the STA tool will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a block diagram showing a modification of the semiconductor device design method of the second embodiment. In FIG. 20, the procedures (3) and (4) of the above embodiment are performed together, that is, the delay calculation by the STA (step S202) and the noise check (step S203) are performed simultaneously, and the result is output as the summary 38. is doing.

次に、配線間のクロストークノイズによる誤動作を評価回路により実測し、前記計算式の係数(m,p,q,Vmax,a,b)を最適化(チューニング)する方法を説明する。   Next, a method for optimizing (tuning) the coefficients (m, p, q, Vmax, a, b) of the above-described calculation formula by actually measuring malfunctions due to crosstalk noise between the wirings using an evaluation circuit will be described.

図21は、本実施の形態2において、配線間のクロストークノイズによる誤動作の条件を判定するための評価回路の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態2における評価回路は、例えば、クロストークノイズの影響を受ける被害側配線VIC、クロストークノイズの影響を被害側配線VICに与える加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3、被害側配線VIC前段のバッファBF1,加害側配線前段のバッファBF2,BF3,BF4,BF5、被害側配線後段のバッファBF6、加害側配線後段のバッファBF7,BF8,BF9,BF10、フリップフロップFF1などからなり、バッファBF1の出力は被害側配線VICに接続され、バッファBF6の入力は被害側配線VICに接続され、バッファBF6の出力はフリップフロップFF1のデータ入力に入力し、バッファBF2,BF3,BF4,BF5の出力は加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3に接続され、バッファBF7,BF8,BF9,BF10の入力は加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3に接続されている。   FIG. 21 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an evaluation circuit for determining a malfunctioning condition due to crosstalk noise between wirings in the second embodiment. The evaluation circuit according to the second embodiment includes, for example, a damage side wiring VIC that is affected by crosstalk noise, a harming side wiring AGG0, AGG1, AGG2, and AGG3 that gives the influence of crosstalk noise to the damage side wiring VIC. A buffer BF1 in front of the VIC1, buffers BF2, BF3, BF4, BF5 in front of the victim side wiring, buffers BF6 in the rear side of the victim side wiring, buffers BF7, BF8, BF9, BF10 in the rear stage of the victim side wiring, flip-flop FF1, etc. The output of BF1 is connected to the victim side wiring VIC, the input of the buffer BF6 is connected to the victim side wiring VIC, the output of the buffer BF6 is input to the data input of the flip-flop FF1, and the outputs of the buffers BF2, BF3, BF4, BF5 Is the harm side wiring AGG0, AGG1, AGG2, A Is connected to the G3, the input of the buffer BF7, BF8, BF9, BF10 are connected to aggressor side wiring AGG0, AGG1, AGG2, AGG3.

当該評価回路は、以下の4種類の設計・測定条件を種々変更して製作・測定される。   The evaluation circuit is manufactured and measured by changing the following four types of design and measurement conditions.

(1)加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3と被害側配線VICを伝播する信号の極性の組み合わせ。例えば、加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3の各信号が立ち上がりまたは立ち下がり、被害側配線VICの信号がHighまたはLowなど。   (1) A combination of polarities of signals propagated through the harming side wirings AGG0, AGG1, AGG2, and AGG3 and the damage side wiring VIC. For example, each signal of the harming side wirings AGG0, AGG1, AGG2, and AGG3 rises or falls, and the signal of the damage side wiring VIC is High or Low.

(2)加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3と被害側配線VICの前段バッファBF1,BF2,BF3,BF4,BF5の駆動力。   (2) Driving power of the harm side wirings AGG0, AGG1, AGG2, and AGG3 and the pre-stage buffers BF1, BF2, BF3, BF4, and BF5 of the damage side wiring VIC.

(3)加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3と被害側配線VICとの並行位置。例えば、前段付近または後段付近で並行、加害側配線と被害側配線が隣接または1チャンネル(1配線)飛ばし、並行配線の幅が細いまたは太いなど。図21では、加害側配線AGG0,AGG1が前段付近で並行、加害側配線AGG2,AGG3が後段付近で並行、加害側配線AGG0,AGG1,AGG2と被害側配線VICが隣接、加害側配線AGG3が1チャンネル飛ばし、加害側配線AGG0の配線幅が太くなっている。   (3) Parallel positions of the harming side wirings AGG0, AGG1, AGG2, AGG3 and the damage side wiring VIC. For example, parallel in the vicinity of the front stage or in the vicinity of the rear stage, the damage side wiring and the damage side wiring are adjacent or one channel (one wiring) is skipped, and the width of the parallel wiring is thin or thick. In FIG. 21, the harming side wirings AGG0 and AGG1 are parallel in the vicinity of the preceding stage, the harming side wirings AGG2 and AGG3 are parallel in the vicinity of the subsequent stage, the harming side wirings AGG0, AGG1 and AGG2 are adjacent to the damage side wiring VIC, and the harming side wiring AGG3 is one. The channel is skipped, and the wiring width of the harming side wiring AGG0 is thick.

(4)フリップフロップFF1によるデータ取り込みタイミング(誤動作タイミングウインドウ)。   (4) Data fetch timing by the flip-flop FF1 (malfunction timing window).

上記4種類の設計・測定条件を変化させて評価回路を製作・測定し、その結果をもとに前記計算式の係数(m,p,q,Vmax,a,b)を最適化する。   An evaluation circuit is manufactured and measured by changing the above four kinds of design / measurement conditions, and the coefficients (m, p, q, Vmax, a, b) of the calculation formula are optimized based on the results.

さらに、図22により、図21で示した評価回路の回路構成例を説明する。   Further, a circuit configuration example of the evaluation circuit shown in FIG. 21 will be described with reference to FIG.

図22は、配線間のクロストークノイズによる誤動作の条件を判定するための評価回路の構成を示すブロック図である。本実施の形態2における評価回路は、例えば、被害側配線VIC、加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3、バッファBF11,BF12,BF13,BF14,BF15,BF16、AND(アンド)ゲートAN1,AN2,AN3,AN4、フォールエッジ(立ち下がり)トリガタイプのフリップフロップFF1、遅延時間が可変である可変ディレイ(遅延)回路DL1、XOR(エクスクルーシブオア)ゲートXO1などからなり、信号VMがバッファBF11に入力し、バッファBF11の出力が被害側配線VICに接続され、被害側配線VICの終端がバッファBF12に入力し、バッファBF12の出力がフリップフロップFF1のデータ入力に入力し、フリップフロップFF1は信号RESをデータ出力し、ANDゲートAN1,AN2,AN3,AN4の一方の入力にはそれぞれ信号AS0,AS1,AS2,AS3が入力し、ANDゲートAN1,AN2,AN3,AN4の他方の入力には信号EDが入力し、可変ディレイ回路DL1には信号EDが入力し、XORゲートXO1の一方の入力には可変ディレイ回路DL1の出力が入力し、XORゲートXO1の他方の入力には信号FEが入力し、XORゲートXO1の出力はフリップフロップFF1のクロック入力に入力している。   FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of an evaluation circuit for determining a malfunction condition due to crosstalk noise between wirings. The evaluation circuit in the second embodiment includes, for example, the damage side wiring VIC, the harm side wirings AGG0, AGG1, AGG2, AGG3, buffers BF11, BF12, BF13, BF14, BF15, BF16, AND (AND) gates AN1, AN2, and so on. AN3, AN4, fall edge (falling) trigger type flip-flop FF1, variable delay (delay) circuit DL1 with variable delay time, XOR (exclusive OR) gate XO1, etc., signal VM is input to buffer BF11 The output of the buffer BF11 is connected to the victim wiring VIC, the terminal of the victim wiring VIC is input to the buffer BF12, the output of the buffer BF12 is input to the data input of the flip-flop FF1, and the flip-flop FF1 receives the signal RES as data. Output, AN Signals AS0, AS1, AS2, and AS3 are input to one input of the gates AN1, AN2, AN3, and AN4, respectively, and a signal ED is input to the other input of the AND gates AN1, AN2, AN3, and AN4. The signal ED is input to the circuit DL1, the output of the variable delay circuit DL1 is input to one input of the XOR gate XO1, the signal FE is input to the other input of the XOR gate XO1, and the output of the XOR gate XO1 is The signal is input to the clock input of the flip-flop FF1.

可変ディレイ回路DL1は、フリップフロップFF1のデータ取り込みタイミングを調整するものである。XORゲートXO1は、フリップフロップFF1がクロック入力の立ち下がりのタイミングでデータを取り込むため、信号EDの極性を立ち下がりに変換するものである。ANDゲートAN1,AN2,AN3,AN4は、加害側のモードを選択する信号AS0,AS1,AS2,AS3により加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3のいずれかを選択するものである。加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3は、前記図21で説明したように、種々の条件で設計・製作される。測定方法としては、例えば、信号VMをHighまたはLowの状態にして、信号AS0,AS1,AS2,AS3により加害側配線AGG0,AGG1,AGG2,AGG3のいずれかを選択し、信号EDをHighからLowまたはLowからHighへと状態遷移させる。そして、可変ディレイ回路DL1によりフリップフロップFF1によるデータ取り込みタイミングを変化させて、信号RESの変化(誤動作)を測定する。このようにして、加害側配線からのクロストークノイズによる被害側配線の誤動作の測定をすることができる。   The variable delay circuit DL1 adjusts the data fetch timing of the flip-flop FF1. The XOR gate XO1 converts the polarity of the signal ED into a fall because the flip-flop FF1 captures data at the fall timing of the clock input. The AND gates AN1, AN2, AN3, and AN4 select one of the harming side wirings AGG0, AGG1, AGG2, and AGG3 by signals AS0, AS1, AS2, and AS3 that select the harming side mode. The harming side wirings AGG0, AGG1, AGG2, and AGG3 are designed and manufactured under various conditions as described with reference to FIG. As a measurement method, for example, the signal VM is set to a high or low state, and any of the harming side wirings AGG0, AGG1, AGG2, and AGG3 is selected by the signals AS0, AS1, AS2, and AS3, and the signal ED is changed from high to low. Alternatively, state transition is performed from Low to High. Then, the variable delay circuit DL1 changes the data fetch timing by the flip-flop FF1, and measures the change (malfunction) of the signal RES. In this way, it is possible to measure the malfunction of the damage side wiring due to the crosstalk noise from the harm side wiring.

次に、図23により、前記計算式の係数(m,p,q,Vmax,a,b)の最適化(チューニング)の一例を説明する。図23において、線の太さは、配線の太さに相当する。評価回路において、取得できるタイミングウインドウに差がある場合、以下のようにして計算式内の係数へフィードバックを行う。   Next, an example of optimization (tuning) of the coefficients (m, p, q, Vmax, a, b) of the calculation formula will be described with reference to FIG. In FIG. 23, the thickness of the line corresponds to the thickness of the wiring. In the evaluation circuit, when there is a difference in the timing window that can be acquired, feedback is performed to the coefficient in the calculation formula as follows.

(ステップ1)被害側シンクゲート、ソースゲートの影響を受けないネット03,ネット04により、m(trfによる有効電荷範囲係数)を最適化する。   (Step 1) m (effective charge range coefficient by trf) is optimized by the net 03 and the net 04 which are not influenced by the victim side sink gate and source gate.

(ステップ2)ネット01,ネット02(被害側ソースゲートに近い側)について差が大きい場合。   (Step 2) When the difference is large between the net 01 and the net 02 (side closer to the victim source gate).

(ステップ2.1)ネット01よりネット11で差が大きい(被害側駆動力の影響)場合は、p(電荷の引き抜き係数)を最適化する。   (Step 2.1) When the difference is larger in the net 11 than in the net 01 (influence of the driving force on the damage side), p (charge extraction coefficient) is optimized.

(ステップ2.2)ネット01よりネット02で差が大きい(加害側駆動力の影響)場合は、q(電荷の引き抜きに関与する時間係数)、k(trfによる有効電荷範囲係数)を最適化する。   (Step 2.2) If the difference between the net 02 and the net 02 is larger than that of the net 01 (influence of the aggression side driving force), q (time coefficient related to charge extraction) and k (effective charge range coefficient by trf) are optimized. To do.

(ステップ3)CパターンよりAパターンで差が大きい(被害側配線幅)場合は、q(電荷の引き抜きに関与する時間係数)、a,b(配線伝播係数)を最適化する。   (Step 3) When the difference is larger in the A pattern than in the C pattern (damage side wiring width), q (time coefficient related to charge extraction) and a and b (wiring propagation coefficient) are optimized.

(ステップ4) どうしても合わない場合は、Vmax(許容電圧), 誤動作危険度係数の変更を行う。   (Step 4) If it does not match, change Vmax (allowable voltage) and malfunction risk factor.

具体的には、図24(a)〜(d)に示す条件に従い、trfによる有効電荷範囲係数m、電荷引き抜き係数p,電荷引き抜きに関与する時間係数q、許容ノイズ電圧Vmaxのチューニングを行う。図24は、係数および許容ノイズ電圧の最適化方法を示す図である。   Specifically, the effective charge range coefficient m by trf, the charge extraction coefficient p, the time coefficient q involved in charge extraction, and the allowable noise voltage Vmax are tuned according to the conditions shown in FIGS. FIG. 24 is a diagram illustrating a method for optimizing the coefficient and the allowable noise voltage.

したがって、本実施の形態2の評価回路を測定することにより、実際のデバイスの出来に応じておこるクロストークノイズによるディレイ変動のずれから設計条件やライブラリの補正を行うことができる。その結果、クロストークによる誤動作配線の指摘を高精度に行うことができる。そして、誤動作配線は、選別時の歩留まりとして見えるため、歩留まり向上に貢献する。   Therefore, by measuring the evaluation circuit according to the second embodiment, it is possible to correct the design condition and the library from the deviation of the delay variation due to the crosstalk noise that occurs according to the actual device performance. As a result, erroneous wiring due to crosstalk can be pointed out with high accuracy. And since malfunctioning wiring is seen as the yield at the time of selection, it contributes to the yield improvement.

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、前記実施の形態において、ディレイ変動量測定回路または誤動作の評価回路は、TEG回路として、スクライブラインに製造しても構わないし、システムLSIと同一チップ内に製造しても構わない。   For example, in the above-described embodiment, the delay variation measuring circuit or the malfunction evaluation circuit may be manufactured as a TEG circuit on a scribe line, or may be manufactured in the same chip as the system LSI.

半導体集積回路および半導体装置の設計方法、特に、クロストークノイズによる影響を測定・計算するための半導体集積回路および半導体装置の設計方法に関するものである。   The present invention relates to a method for designing a semiconductor integrated circuit and a semiconductor device, and more particularly to a method for designing a semiconductor integrated circuit and a semiconductor device for measuring and calculating the influence of crosstalk noise.

本発明の実施の形態1である半導体装置の設計方法のフローを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the flow of the design method of the semiconductor device which is Embodiment 1 of this invention. (a)〜(c)は、タイミングウインドウの概念を説明するための図であり、(a)は回路図、(b)および(c)はタイミングチャートである。(A)-(c) is a figure for demonstrating the concept of a timing window, (a) is a circuit diagram, (b) and (c) are timing charts. (a)〜(e)は、タイミングウインドウとクロストークノイズとの関係を示す図であり、(a)は被害側配線と加害側配線が並行する様子を示し、(b)〜(e)は被害側配線と加害側配線のタイミングチャートを示す。(A)-(e) is a figure which shows the relationship between a timing window and crosstalk noise, (a) shows a mode that a damage side wiring and an injured side wiring are parallel, (b)-(e) The timing chart of the victim side wiring and the victim side wiring is shown. 被害側配線の両側に加害側配線が並行している場合の各配線の寄生容量を示す図である。It is a figure which shows the parasitic capacitance of each wiring when the harming side wiring is parallel on both sides of the damage side wiring. (a)は、被害側配線の両側に加害側配線が並行している状態を示す図、(b)は、被害側配線の両側に加害側配線が並行している場合の各配線の寄生容量および寄生抵抗を示す図である。(A) is a diagram showing a state where the victim side wiring is parallel to both sides of the victim side wiring, and (b) is a parasitic capacitance of each wiring when the victim side wiring is parallel to both sides of the victim side wiring. It is a figure which shows parasitic resistance. 本発明の実施の形態1の半導体装置の設計方法の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the design method of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. (a)、(b)は、容量モードにおけるCMOSインバータ回路のディレイを示す概念図であり、(a)は、CMOSインバータと負荷容量からなる回路図、(b)はディレイと負荷容量との関係を示す図である。(A), (b) is a conceptual diagram which shows the delay of a CMOS inverter circuit in a capacity | capacitance mode, (a) is a circuit diagram which consists of a CMOS inverter and load capacity, (b) is the relationship between a delay and load capacity. FIG. (a)、(b)は、RC遅延モードにおけるCMOSインバータ回路のディレイを示す概念図であり、(a)は、CMOSインバータと負荷容量と負荷抵抗からなる回路図、(b)はディレイと負荷容量との関係を示す図である。(A), (b) is a conceptual diagram which shows the delay of a CMOS inverter circuit in RC delay mode, (a) is a circuit diagram which consists of a CMOS inverter, load capacity, and load resistance, (b) is a delay and load. It is a figure which shows the relationship with a capacity | capacitance. 分布定数線路とRC遅延との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a distributed constant track | line and RC delay. 配線のRCモデルを示す図である。It is a figure which shows the RC model of wiring. 本発明の実施の形態1において、ディレイ変動量測定回路の第1の実施例を示すブロック図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a block diagram which shows the 1st Example of a delay variation | change_quantity measuring circuit. 図11におけるタイミングコントロール部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the timing control part in FIG. 図11におけるタイミングコントローラ部の他の実施例を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram illustrating another embodiment of the timing controller unit in FIG. 11. 図11におけるパルス発生回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the pulse generation circuit in FIG. 図11のディレイ変動量測定回路の各地点の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each point of the delay variation measuring circuit of FIG. 本発明の実施の形態1において、ディレイ変動量測定回路の第2の実施例を示す図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a figure which shows the 2nd Example of a delay variation measuring circuit. 本発明の実施の形態1において、クロストーク印加部の他の実施例を示す図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a figure which shows the other Example of a crosstalk application part. 本発明の実施の形態2の半導体装置の設計方法を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the design method of the semiconductor device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の半導体装置の設計方法において、クロストークノイズ発生量を求める際の被害側配線と加害側配線の並行位置を示す図である。It is a figure which shows the parallel position of the damage side wiring at the time of calculating | requiring the amount of crosstalk noise generation | occurrence | production in the design method of the semiconductor device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の半導体装置の設計方法の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the design method of the semiconductor device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2において、配線間のクロストークノイズによる誤動作の条件を判定するための評価回路の概略構成を示すブロック図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a block diagram which shows schematic structure of the evaluation circuit for determining the conditions of the malfunctioning by the crosstalk noise between wiring. 本発明の実施の形態2において、配線間のクロストークノイズによる誤動作の条件を判定するための評価回路の構成を示すブロック図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a block diagram which shows the structure of the evaluation circuit for determining the conditions of the malfunctioning by the crosstalk noise between wiring. 本発明の実施の形態2において、クロストーク評価手法を示す図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a figure which shows the crosstalk evaluation method. 本発明の実施の形態2において、係数および許容ノイズ電圧の最適化方法を示す図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a figure which shows the optimization method of a coefficient and an allowable noise voltage. 従来配線と微細化が進んだ配線とを比較した図である。It is the figure which compared the conventional wiring and the wiring which refined | miniaturized. クロストークノイズによるディレイ変動が発生するメカニズムを示した図である。It is the figure which showed the mechanism in which the delay fluctuation | variation by crosstalk noise generate | occur | produces. クロストークノイズによる誤動作が発生するメカニズムを示した図である。It is the figure which showed the mechanism in which the malfunction by crosstalk noise generate | occur | produces. クロストークノイズの概略計算モデルを示す図である。It is a figure which shows the rough calculation model of crosstalk noise. 複数ノードで並行している場合の配線モデルを示す図である。It is a figure which shows the wiring model in the case of being parallel in multiple nodes. 有効配線長の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of effective wiring length. 配線抵抗による容量遮断効果を示す図である。It is a figure which shows the capacity | capacitance cutoff effect by wiring resistance. 被害側シンクゲートの容量効果を示す図である。It is a figure which shows the capacity | capacitance effect of a damage side sink gate. 被害側ソースゲートによる容量引き抜き効果を示す図である。It is a figure which shows the capacity | capacitance extraction effect by a damage side source gate. タイミングウインドウを示す図である。It is a figure which shows a timing window. クロストークノイズを加算する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of adding crosstalk noise.

符号の説明Explanation of symbols

15,19,23,35,37,38 サマリ
10,30 回路図
11,31 セルライブラリ
12,32 レイアウトデータ
13,33 配線RCネットリスト
14,34 ディレイライブラリ
16,36 デバイスパラメータ
17 容量変換定数(A,B)
18 配線RCネットリスト
20,21 ゲート群
22 着目配線
s1〜s3,sk,…,sn データ保持回路
RO リングオシレータ
TC タイミングコントロール部
PGEN パルス発生回路
CTN クロストーク印加部
TIM タイミング情報信号
ENC 制御信号
VMOD 被害パルスモード設定信号
AMOD 加害パルスモード設定信号
AGS 加害側パルス
VG 被害ゲート
AG 加害ゲート
VIC 被害側配線
AGG,AGG0,AGG1,AGG2,AGG3,AGGa,AGGb 加害側配線
BUF,BF1〜BF16 バッファ
INV インバータ
VEOR 被害パルスモード設定回路
AEOR 加害パルスモード設定回路
APG 加害パルス発生回路
DADJ タイミング調整回路
AC0〜AC3 クロストーク印加回路
AN1〜AN4 AND(アンド)ゲート
DL1 可変ディレイ回路(可変遅延回路)
XO1 XOR(エクスクルーシブオア)ゲート
FF1 フリップフロップ
15, 19, 23, 35, 37, 38 Summary 10, 30 Circuit diagram 11, 31 Cell library 12, 32 Layout data 13, 33 Wiring RC netlist 14, 34 Delay library 16, 36 Device parameter 17 Capacitance conversion constant (A , B)
18 wiring RC netlist 20, 21 gate group 22 wiring of interest s1 to s3, sk,..., Sn data holding circuit RO ring oscillator TC timing control unit PGEN pulse generation circuit CTN crosstalk application unit TIM timing information signal ENC control signal VMOD damage Pulse mode setting signal AMOD Harmful pulse mode setting signal AGS Harmful side pulse VG Damaged gate AG Harmful gate VIC Damaged side wiring AGG, AGG0, AGG1, AGG2, AGG3, AGGa, AGGb Harmful side wiring BUF, BF1-BF16 Buffer INV Inverter VEOR Damaged Pulse mode setting circuit AEOR Harmful pulse mode setting circuit APG Harmful pulse generation circuit DADJ Timing adjustment circuit AC0 to AC3 Crosstalk application circuit AN1 to A 4 AND (AND) gate DL1 variable delay circuit (variable delay circuit)
XO1 XOR (Exclusive OR) Gate FF1 Flip-flop

Claims (3)

複数のインバータを奇数段直列に接続したリングオシレータと、
前記リングオシレータの一部の配線に沿って設けられる第1配線と、
前記第1配線に供給する第1パルスを発生するパルス発生回路と、
前記第1配線と前記パルス発生回路の間に接続された第1バッファと、
前記パルス発生回路と前記第1バッファとの間に接続される第2配線を具備し、
前記第1配線と前記リングオシレータの一部の配線との間の距離は、前記第2配線と前記リングオシレータの一部の配線との間の距離より短いことを特徴とする半導体集積回路。
A ring oscillator in which a plurality of inverters are connected in an odd number of stages,
A first wiring provided along a part of the wiring of the ring oscillator;
A pulse generation circuit for generating a first pulse to be supplied to the first wiring;
A first buffer connected between the first wiring and the pulse generation circuit;
A second wiring connected between the pulse generation circuit and the first buffer;
A distance between the first wiring and a part of the ring oscillator is shorter than a distance between the second wiring and a part of the ring oscillator.
請求項1記載の半導体集積回路において、
前記リングオシレータの一部の配線に沿って設けられる第3配線と、
前記第3配線と前記パルス発生回路との間に接続された第2バッファとを具備し、
前記第3配線は、前記第1配線より太いことを特徴とする半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
A third wiring provided along a part of the wiring of the ring oscillator;
A second buffer connected between the third wiring and the pulse generation circuit;
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the third wiring is thicker than the first wiring.
請求項1または2記載の半導体集積回路において、
前記第1パルスは、第1レベルと第2レベルとの間で遷移し、前記第1レベルに保持される期間より前記第2レベルに保持される期間が長い第1モードと、前記第1レベルに保持される期間より前記第2レベルに保持される期間が短い第2モードとを有し、
前記パルス発生回路は、前記第1モードと前記第2モードを切り換えるモード設定回路を有することを特徴とする半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 1 or 2,
The first pulse transits between a first level and a second level, and a first mode in which a period held at the second level is longer than a period held at the first level, and the first level And a second mode in which the period held at the second level is shorter than the period held at
The semiconductor integrated circuit, wherein the pulse generation circuit includes a mode setting circuit for switching between the first mode and the second mode.
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