JP4908281B2 - 消費電力解析プログラム、消費電力解析方法及び消費電力解析装置 - Google Patents

Description

本発明は、消費電力解析プログラム、消費電力解析方法及び消費電力解析装置に関し、特に、半導体回路の配線の負荷容量と動作率とに基づいて半導体回路の消費電力を算出する消費電力解析プログラム、消費電力解析方法及び消費電力解析装置に関する。

半導体回路（ＬＳＩ）を設計する際には、その半導体回路の消費電力を所定の値以下とすることが期待される。このために、半導体回路における消費電力が、例えば図１６に示すようにして算出される。即ち、動作率計測部１０２が、設計された回路データ１０１に基づいて、当該半導体回路における全ての配線の各々についての動作率１０３を算出する。この後、消費電力算出部１０４が、算出された動作率１０３と、これとは別に算出された当該配線の負荷容量（図示せず）とに基づいて、消費電力を算出する。

なお、半導体回路を設計する際に、消費電力の高い回路を設計しないように、各論理セル出力に対するスイッチング関数を評価して、評価の値によって新しいセルを配置することが提案されている（特許文献１参照）。

また、トグル回数と配線容量の積を用いて電気回路の消費電力を小さくするように、レイアウトの自動配置を行うことが提案されている（特許文献２参照）。
特開平０９−３０５６４８号公報 特開平１１−０６７９２５号公報

半導体回路の実際の設計においては、設計が完成するまで幾度も配線等を見直したり変更したりする。このため、その都度、変更した半導体回路の消費電力を算出して、要求される条件を満たしているか否かを判断する必要がある。配線の負荷容量は、処理対象の回路が定まれば、比較的簡単に算出することができる。しかし、動作率は、変更した半導体回路の動作をシミュレータでシミュレーションして算出する必要がある。このため、動作率の算出には、時間及び費用を要するという問題がある。

また、半導体回路（ＬＳＩ）の規模が大きくなるほど、その配線の数が多くなる。従って、当該半導体回路が大規模化するに伴って、配線の動作率を算出するための時間及び費用が膨大になるという問題がある。このため、大規模な半導体回路の配線等の見直し／変更を行うと、消費電力の解析処理の時間（ＴＡＴ；ターンアラウンドタイム）が長くなって、設計が遅れてしまうという問題がある。そこで、実際には、配線等の見直し／変更の都度に消費電力の解析処理を行うことなく、設計者がおよその消費電力を見積もるようにして、配線等の見直し／変更の要点で消費電力の解析処理を行うようにしている。

本発明は、半導体回路の配線の動作率を簡易な処理により算出することにより半導体回路の消費電力を容易に算出する消費電力解析プログラムを提供することを目的とする。

また、本発明は、半導体回路の配線の動作率を簡易な処理により算出することにより半導体回路の消費電力を容易に算出する消費電力解析方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、半導体回路の配線の動作率を簡易な処理により算出することにより半導体回路の消費電力を容易に算出する消費電力解析装置を提供することを目的とする。

本発明の消費電力解析プログラムは、回路の消費電力を解析する消費電力解析プログラムにおいて、コンピュータに、第１の回路に含まれる第１の複数の配線の動作率である第１の動作率と、前記第１の複数の配線の負荷容量である第１の負荷容量とに基づいて、前記第１の動作率と前記第１の負荷容量との間の関係を示す情報である関連情報を生成させ、前記第１の回路を変更することにより、第２の回路を生成させ、前記生成された第２の回路に含まれる第２の複数の配線について、前記第２の複数の配線の負荷容量である第２の負荷容量と前記生成された関連情報とに基づいて、前記第２の複数の配線の動作率である第２の動作率を算出する場合において、前記第２の負荷容量が前記第１の負荷容量と同一であるとき、前記第１の動作率を前記第２の動作率として算出させる。

本発明の消費電力解析方法は、回路の消費電力を解析する消費電力解析方法において、コンピュータが、第１の回路に含まれる第１の複数の配線の動作率である第１の動作率と、前記第１の複数の配線の負荷容量である第１の負荷容量とに基づいて、前記第１の動作率と前記第１の負荷容量との間の関係を示す情報である関連情報を生成し、前記第１の回路を変更することにより、第２の回路を生成し、前記生成された第２の回路に含まれる第２の複数の配線について、前記第２の複数の配線の負荷容量である第２の負荷容量と前記生成された関連情報とに基づいて、前記第２の複数の配線の動作率である第２の動作率を算出する場合において、前記第２の負荷容量が前記第１の負荷容量と同一であるとき、前記第１の動作率を前記第２の動作率として算出する。
本発明の消費電力解析装置は、回路の消費電力を解析する消費電力解析装置において、第１の回路に含まれる第１の複数の配線の動作率である第１の動作率と、前記第１の複数の配線の負荷容量である第１の負荷容量とに基づいて、前記第１の動作率と前記第１の負荷容量との間の関係を示す情報である関連情報を生成する関連情報生成部と、前記第１の回路を変更することにより、第２の回路を生成する回路変更部と、前記生成された第２の回路に含まれる第２の複数の配線について、前記第２の複数の配線の負荷容量である第２の負荷容量と前記生成された関連情報とに基づいて、前記第２の複数の配線の動作率である第２の動作率を算出する場合において、前記第２の負荷容量が前記第１の負荷容量と同一であるとき、前記第１の動作率を前記第２の動作率として算出する動作率生成部とを含む。

本発明の消費電力解析プログラム、消費電力解析方法及び消費電力解析装置によれば、第１の回路（回路データ）の第１の動作率と配線の第１の負荷容量とに基づいて、両者の関係を示す情報である関連情報を生成し、第２の回路（回路データ）の配線について、配線の第２の負荷容量と前記関連情報とに基づいて、第２の動作率を算出する。これにより、第２の回路についての第２の動作率を、第２の回路に基づいて回路の動作をシミュレーションすることなく、容易に算出することができ、算出のための時間及び費用を極めて小さくすることができる。この結果、半導体回路の変更の都度、その消費電力を算出して、要求される条件を満たしているか否かを判断することができる。この時、第２の動作率は、新たな回路（第２の回路）に含まれる配線の負荷容量（第２の負荷容量）と予め用意された回路（第１の回路）に含まれる配線の負荷容量（第１の負荷容量）とが同一である場合、第１の動作率とされ、両者が同一でない場合、当該負荷容量（第２の負荷容量）と前記関連情報とに基づいて算出される。これにより、第２の動作率を容易に算出することができ、また、両者が同一でない場合にのみ第２の動作率を算出すれば良いので、算出のための時間及び費用を極めて小さくすることができる。

図１は、本発明の消費電力解析装置の構成の一例を示す構成図である。消費電力解析装置は、動作率計測部２、消費電力算出部４、関連作成部６、前回比較部８、表示部９、動作率算出部１０を備える。例えば、消費電力算出部４は、主メモリに存在する消費電力算出処理プログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される。動作率計測部２、関連作成部６、前回比較部８、動作率算出部１０についても、同様である。

回路データ１（１１及び１２）は、例えば設計装置（図示せず）により予め用意（作成）され、消費電力解析装置に入力される。即ち、回路データ１１及び１２は、各々、回路データ格納部又はメモリ（１１及び１２）に格納される。これに対して、動作率３（３１及び３２）と消費電力５とは、消費電力解析装置により算出される。なお、動作率３（３１及び３２）をαと表すことがある。

回路データ１１は、１回目の回路設計により得られる半導体回路（ＬＳＩ）の回路データ（１回目又は第１版の回路データ）である。回路データ１２は、２回目以降の回路設計により得られる半導体回路の回路データ（２回目又は第２版以降の回路データ）である。動作率３１は、１回目の回路データ１１に対応する動作率（１回目の動作率）である。動作率３２は、２回目以降の回路データ１２に対応する動作率（２回目以降の動作率）である。なお、２回目以降の回路設計は、当該半導体回路の全体についてのものである必要はなく、その一部についての変更であっても良い。

半導体回路の設計は、図２に示すような流れに従って行われる。即ち、半導体回路は、１回目の回路設計（回路設計＃１）が終了すると、その結果として、１回目の回路データ１１が得られる。そこで、１回目の回路データ１１について、１回目の回路検証（回路検証＃１）が行われる。この回路検証＃１において、本発明の消費電力解析に従って、１回目の消費電力解析（消費電力解析＃１）の処理が行われる。

以上を１回の処理として、ｎ回の処理が繰り返される。即ち、回路設計の都度、回路検証が行われ、その過程で消費電力解析が行われる。従って、２回目以降の回路データ１２について、回路検証＃２〜＃ｎが行われ、その過程で消費電力解析＃２〜＃ｎの処理が行われる。

動作率計測部２は、例えば後述するシミュレーションプログラムＳの実行開始の指示入力に応じて、１回目の回路データ１１に基づいて、１回目の動作率３１を計測する手段である。１回目の動作率３１は、周知の処理により算出され、動作率格納部又はメモリ（３１）に格納される。即ち、１回目の動作率３１は、１回目の回路データ１１を用いて、当該半導体回路の動作をシミュレータ（図示せず）でシミュレーションすることにより算出される。このため、動作率の算出には時間及び費用を要する。従って、１回目の動作率３１は、例えば動作率算出装置（図示せず）により予め用意（作成）され、消費電力解析装置に入力されるようにしても良い。なお、１回目の動作率３１を算出するために、シミュレーションプログラムＳが、動作率計測部２に入力され、実行される。これにより、第１の動作率が算出される。

ここで、動作率（％）とは、当該配線について、クロックの１周期においてハイレベル又はロウレベルからロウレベル又はハイレベルに信号値が遷移する確率のことであり、クロックと同様の確率の場合（即ち、クロック１周期あたり２回遷移する場合）、動作率が１００％であるとする。

動作率算出部１０は、例えば実行開始の指示入力に応じて、２回目以降の回路データ１２に基づいて、これに対応する動作率（２回目以降の動作率）３２を算出する手段である。この算出のために、関連７が用いられる。即ち、動作率算出部１０は、２回目以降の回路データ１２と関連７とに基づいて、２回目以降の動作率３２を算出し、動作率格納部又はメモリ（３２）に格納する。このように、１回目の動作率３１は周知の処理により算出され、２回目以降の動作率３２は本発明に従って関連７を用いて算出される点で、相互に区別される。

関連作成部６は、例えば動作率計測部２からの動作率３１の算出完了の通知に応じて、１回目の回路データ１１と１回目の動作率３１とに基づいて、関連７を作成し、関連格納部又はメモリ（７）に格納する手段である。関連７は、２回目以降の動作率３２の算出に先立って作成される。関連７は、配線の負荷容量Ｃと動作率αとの関連を示す情報である。従って、関連７をｒ又はｒ（α，Ｃ）と表すことがある。関連７は、実際には、その算出処理に応じて、その内容が異なる。これについては後述する。

なお、実際には、１回目の回路データ１１における配線の負荷容量Ｃは、１回目の動作率３１の算出に先立って、負荷容量算出部（図示せず）により予め算出される。負荷容量Ｃは、回路データが定まれば容易に算出することができる。回路データ１１が、予め設計装置（図示せず）により算出した負荷容量Ｃを含むようにしても良い。２回目以降の回路データ１２における配線の負荷容量Ｃについても、同様である。

消費電力算出部４は、例えば実行開始の指示入力に応じて、動作率３（３１及び３２）を用いて、消費電力５を算出し、消費電力格納部又はメモリ（５）に格納し、又は、印刷装置から印刷出力する手段である。消費電力５をＰと表すことがある。半導体回路の全体の消費電力Ｐは、
Ｐ＝Ｐｄ＋Ｐｓ、
Ｐｄ＝Σ（α×Ｃ）×Ｖ^２×ｆ、
Ｐｓ＝Ｉｌｅａｋ×Ｖ、
により算出される。ここで、Ｐｄは半導体回路がダイナミックな状態における消費電力（当該半導体回路が動作している際に消費する電力）であり、動的に変化する。Ｐｓは半導体回路がスタティックな状態における消費電力（当該半導体回路が動作していなくても消費する電力）であり、ほぼ一定の値を取る。なお、消費電力Ｐｓは、ほぼ一定であるので、その算出を省略するようにしても良い。

Ｖは動作電圧、ｆは動作周波数、Ｉｌｅａｋはリーク電流である。動作電圧Ｖ、動作周波数ｆ及びリーク電流Ｉｌｅａｋは、消費電力算出部４に入力される。リーク電流Ｉｌｅａｋは、主としてＰＮ接合におけるリーク電流であるので、回路データが定まれば、これに基づいて容易に算出することができる。従って、消費電力算出部４が算出するようにしても良い。回路データ１１及び１２も消費電力算出部４に入力され、この時、同様に、負荷容量Ｃも消費電力算出部４に入力される。負荷容量Ｃは、主として配線容量及び接合容量であるので、回路データが定まれば、これに基づいて容易に算出することができる。動作率αは、本発明に従って、負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて算出される。

なお、１個の配線の範囲（区間）は、回路データにおいて定められる。１個の配線の長さ及び面積や、当該配線に接続される回路素子（ＡＮＤゲート、インバータ等）も、回路データにおいて定められる。従って、１個の配線について、そのリーク電流及び負荷容量Ｃを算出することができる。１個の配線のリーク電流及び負荷容量Ｃは、当該配線に接続される回路素子のリーク電流及び負荷容量Ｃも含む。

前回比較部８は、消費電力算出部４からの最新の回路データについての消費電力の通知に応じて、当該最新の回路データについて算出した消費電力と、最新の回路データの直前の回路データについて算出した消費電力とを比較する手段である。即ち、最新の回路データがｉ回目の回路データ（１２）であるとすると、（ｉ−１）回目の回路データについて算出した消費電力Ｐ（ｉ−１）と、ｉ回目の回路データについて算出した消費電力Ｐｉとを比較する。

消費電力Ｐｉは、消費電力算出部４から前回比較部８に入力される。消費電力Ｐ（ｉ−１）は、消費電力５を格納する消費電力格納部から前回比較部８により取得される。前回比較部８は、消費電力Ｐｉと消費電力Ｐ（ｉ−１）とを比較して、その差分を算出し、この結果を表示部９に通知して表示する。例えば、表示部９は、回路データ１１及び１２に基づいて半導体回路の回路図を作成し、当該回路図においてｉ回目の（最新の）回路データにおいて、最も差分の大きかった配線を強調表示する。このために、回路データ１１及び１２も表示部９に入力される。これにより、ユーザは、（ｉ−１）回目の回路データをｉ回目の回路データに変更したことにより、最も消費電力の変化が大きかった配線を容易に知ることができる。

以下、本発明の動作率の算出処理と、これを用いた本発明の消費電力の解析処理とについて、フローチャート等を参照して詳細に説明する。

図３は、本発明の消費電力の解析処理フローであり、特に、図３（Ａ）は１回目の回路データ１１についての消費電力の解析処理を示し、図３（Ｂ）は２回目以降の回路データ１２についての消費電力の解析処理を示す。図４及び図５は、図３の消費電力の解析処理の一例の説明図である。

図３の例では、１回目の回路データ１１については、前述のように、１回目の回路データ１１をシミュレータでシミュレーションする方法（シミュレーションによる方法又は従来の方法）で配線の動作率（第１の動作率）αを算出する。これと共に、負荷容量Ｃと第１の動作率αとのテーブルｔ（図４）を作成し、このテーブルｔに基づいて関連ｒを作成する。２回目以降の回路データ１２については、当該配線の負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、２回目以降の回路データ１２についての動作率αを算出する。

最初に、負荷容量算出部（図示せず）が配線の負荷容量Ｃを算出し（図４（Ａ））、更に、図３（Ａ）に示すように、動作率計測部２が、１回目の回路データ１１に基づいて、シミュレーションによる方法で配線の動作率αを算出する（ステップＳ１１）。関連作成部６が、配線の負荷容量Ｃと動作率αとのテーブルｔを作成し、このテーブルｔに基づいて、関連ｒを作成する（ステップＳ１２）。消費電力算出部４が、配線の負荷容量Ｃと動作率αとに基づいて、消費電力Ｐを算出する（ステップＳ１３）。

例えば、１回目の回路設計が終了した結果、図４（Ａ）に示すように、９個の配線Ａ〜Ｉからなる半導体回路（従って、その１回目の回路データ１１）が存在する。１回目の回路データ１１が定まると、配線Ａ〜Ｉについて、その負荷容量Ｃを算出する。この算出は従来の方法による。算出した負荷容量Ｃを図４（Ａ）に示す。負荷容量Ｃは、実際には、１回目の回路データ１１と共に格納される。換言すれば、負荷容量Ｃは、回路データの一部を構成すると考えても良い（以下においても、同じ）。

次に、配線Ａ〜Ｉについての１回目の回路データ１１に基づいて、シミュレーションによる方法で、その動作率αを算出する。算出した動作率αを図４（Ｂ）に示す。なお、この図４（Ｂ）が、テーブルｔである。即ち、図３（Ａ）においては、テーブルｔの作成を１個のステップとして示してはいないが、実際には、後述する図９のステップＳ４２と同様にテーブルｔを作成する。

次に、配線Ａ〜Ｉについて、負荷容量Ｃと動作率αとに基づいて、これらの間の関連ｒを作成する。この例では、関連ｒは、最小二乗法を用いて作成される。即ち、図４（Ｂ）に示す負荷容量Ｃと動作率αに基づいて、関連ｒは、α＝−０．０００３３Ｃ＋０．０６６３と算出される。

次に、配線Ａ〜Ｉからなる半導体回路について、動作率αを用いて、消費電力Ｐを算出する。

この後、配線Ａ〜Ｉからなる半導体回路について、設計を変更する。即ち、２回目以降の回路設計が終了した結果、図５（Ａ）に示すように、９個の配線Ａ〜Ｉからなる半導体回路の２回目以降の回路データ１２が得られる。２回目以降の回路データ１２が定まると、配線Ａ〜Ｉについて、その負荷容量Ｃが算出される。この算出は従来の方法による。算出した負荷容量Ｃを図５（Ａ）に示す。例えば、配線Ａについて見ると、その負荷容量Ｃが、図４（Ａ）に示す１４０から、図５（Ａ）に示す１４４に変化している。他の配線についても、同様に変化している。

この後、図３（Ｂ）に示すように、動作率算出部１０が、２回目以降の回路データ１２から１個の配線ｎを取り出し（ステップＳ２１）、取り出した１個の配線ｎについて、当該負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、当該配線の動作率αを算出する（ステップＳ２２）。即ち、当該負荷容量Ｃを用いて関連ｒを参照して、当該負荷容量Ｃに対応する動作率αを算出する。動作率算出部１０が、２回目以降の回路データ１２に含まれる全ての配線について処理を終了したか否かを調べる（ステップＳ２３）。処理を終了していない場合、動作率算出部１０が、ステップＳ２１以下を繰り返す。処理を終了した場合、消費電力算出部４が、全ての配線について算出した負荷容量Ｃと動作率αとに基づいて、全ての配線についての消費電力Ｐを算出する（ステップＳ２４）。

例えば、配線Ａ〜Ｉについての２回目以降の回路データ１２に基づいて、その動作率αを算出する。この算出は、シミュレーションによる方法にはよらず、本発明に従って、負荷容量Ｃと関連ｒとを用いて行う。動作率αは、本発明に従って、負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、簡単に算出することができる。

例えば、配線Ａについて見ると、前述のように、関連ｒは、α＝−０．０００３３Ｃ＋０．０６６３であるので、Ｃ＝１４４を代入すると、α＝０．０１８７８≒０．０１９となる。他の配線についても、同様に、負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、動作率αが算出される。算出した動作率αを図５（Ｂ）に示す。

次に、配線Ａ〜Ｉからなる半導体回路について、負荷容量Ｃと動作率αとを用いて、消費電力Ｐを算出する。動作率αを簡単に算出することができるので、消費電力Ｐ（特に、消費電力Ｐｄ）も簡単に算出することができる。

図６は、本発明の消費電力の解析処理フローであり、図３（Ａ）のステップＳ１３における処理又は図３（Ｂ）のステップＳ２４における処理を示す。図７は、本発明の消費電力の解析処理の一例の説明図である。図８は、本発明の消費電力の解析処理の一例の説明図である。

消費電力算出部４が、回路データ１１又は１２から、１つの配線ｕを取り出し（ステップＳ３１）、当該配線ｕの消費電力Ｐｕを算出する（ステップＳ３２）。前回比較部８が、前回の処理で算出した消費電力Ｐｕ（現在の消費電力Ｐｕと言う）と、今回のステップＳ３２において算出した消費電力Ｐｕ（前回の消費電力Ｐｕと言う）との差分（即ち、増加分）を算出し（ステップＳ３３）、全ての配線ｕを処理したか否かを調べる（ステップＳ３４）。処理していない場合、ステップＳ３１以下が繰り返される。処理した場合、表示部９が、最も差分が大きかった配線ｕ（又は、任意に選択された配線ｕ）を特定し、当該半導体回路の回路図（又は、コードビューワ）において、当該変化を強調表示する（ステップＳ３５）。

例えば、現在の消費電力Ｐｕを図７（Ａ）に示し、前回の消費電力Ｐｕを図７（Ｂ）に示す。なお、図７（Ｂ）においては、現在の消費電力Ｐｕも共に示す。更に、両者の差分を図７（Ｃ）に示す。図７（Ｃ）から判るように、最も差分（増加分）が大きい配線は、配線Ｇである。そこで、図８に示すように、表示部９に表示された半導体回路の回路図（配線図又は論理回路図、実際にはその一部）において、配線Ｇが強調表示される。即ち、配線Ｇが最も上部に表示され、例えば網掛けにより強調される。また、半導体回路の回路図において、配線Ｇが太線により強調表示される。この時、図７（Ｃ）と図８との比較から判るように、配線Ａ〜Ｉは、この順（出現の順）ではなく、差分（増加分）の大きい順に並べ替えて表示される。なお、前記強調表示を省略して、データの表示の順を並べ替えて表示するだけにしても良い。

図９及び図１０は、本発明の他の消費電力の解析処理フローであり、特に、図９は１回目の回路データ１１についての消費電力の解析処理を示し、図１０は２回目以降の回路データ１２についての消費電力の解析処理を示す。図１２及び図１３は、図９の消費電力の解析処理の一例の説明図である。

図９の例では、１回目の回路データ１１については、前述のように、シミュレーションによる方法で配線の動作率αを算出する。これと共に、負荷容量Ｃと動作率αとのテーブルｔ（図１２（Ｂ））を作成し、このテーブルｔに基づいて関連ｒ（図１２（Ｃ））を作成する。２回目以降の回路データ１２については、当該配線の負荷容量Ｃが１回目の回路データ１１における負荷容量Ｃと等しいか否かをテーブルｔを参照して調べる。両者が等しい場合、テーブルｔにおけるその配線の負荷容量Ｃを、２回目以降の回路データ１２についての動作率αとして用いる。この値は、テーブルｔにおいて当該負荷容量Ｃに対応する値であり、１回目の回路データ１１についての動作率αである。両者が等しくない場合、負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、２回目以降の回路データ１２についての動作率αを算出する。

最初に、負荷容量算出部（図示せず）が配線の負荷容量Ｃを算出し（図１２（Ａ））、更に、図９に示すように、動作率計測部２が、１回目の回路データ１１に基づいて、シミュレーションによる方法で配線の動作率αを算出し（ステップＳ４１）、関連作成部６が、配線の負荷容量Ｃと動作率αとのテーブルｔを作成し（ステップＳ４２）、配線の負荷容量Ｃと動作率αとの関連ｒを作成する（ステップＳ４３）。次に、消費電力算出部４が、配線の負荷容量Ｃと動作率αとに基づいて、消費電力Ｐを算出する（ステップＳ４４）。消費電力Ｐは、図６に示す処理によって、図７に示すように算出され、図８に示すように強調表示される（図１０のステップＳ５６においても同じ）。

例えば、１回目の回路設計が終了した結果、図１２（Ａ）に示すように、９個の配線Ａ〜Ｉからなる半導体回路の１回目の回路データ１１が存在する。なお、図１２（Ａ）は図４（Ａ）と同一である。１回目の回路データ１１が定まると、配線Ａ〜Ｉについて、その負荷容量Ｃを算出する。この算出は従来の方法による。算出した負荷容量Ｃを図１２（Ａ）に示す。

次に、配線Ａ〜Ｉについての１回目の回路データ１１に基づいて、シミュレーションによる方法で、その動作率αを算出する。算出した負荷容量Ｃと動作率αとを用いて、これらについてのテーブルｔを作成する。作成したテーブルｔを図１２（Ｂ）に示す。

次に、配線Ａ〜Ｉについて、作成したテーブルｔに基づいて、負荷容量Ｃと動作率αとの間の関連ｒを作成する。この例では、関連ｒは、動作率αの平均及び分散からなる。即ち、図１２（Ｃ）に示すように、負荷容量Ｃの区間を［７０，１００）［１００，１３０）［１３０，１６０）の３区間に分類する。例えば、［７０，１００）は、負荷容量Ｃが７０以上１００未満の区間であることを示す。負荷容量Ｃが区間［７０，１００）に属する配線は、図１２（Ｂ）においては、配線Ｇ、Ｈ及びＩであり、これらの動作率αの平均は０．０４であり、分散は０．０００００９である。他の区間についても、同様に平均及び分散が算出される。算出した関連ｒを図１２（Ｃ）に示す。

負荷容量Ｃと動作率αとの関係に着目すると、負荷容量Ｃが同一の配線であっても、その動作率αにはばらつきがある。そこで、負荷容量Ｃ毎に、動作率αのばらつきが正規分布すると仮定する。従って、負荷容量Ｃのある区間（範囲）について見ると、当該区間における動作率αの平均値は、当該負荷容量Ｃの区間の配線の動作率αをほぼ正確に表していると考えることができる。

関連ｒにおいて、平均は動作率αとして用いられ、分散は設計変更におけるばらつきを示す値として用いられる。平均は関連ｒとして必須であるが、分散は省略しても良い。なお、分散は、当該回路データの設計変更により得られる次回の回路データの作成において、およその消費電力Ｐの値を推測するための参考値として有効である。

この後、配線Ａ〜Ｉからなる半導体回路について、設計を変更する。即ち、２回目以降の回路設計が終了した結果、図１３（Ａ）に示すように、１２個の配線Ａ〜Ｌからなる半導体回路の２回目以降の回路データ１２が得られる。即ち、設計変更により、３個の配線Ｊ、Ｋ、Ｌが増える。２回目以降の回路データ１２が定まると、配線Ａ〜Ｌについて、その負荷容量Ｃが算出される。この算出は従来の方法による。算出した負荷容量Ｃを図１３（Ａ）に示す。なお、説明の便宜のため、配線Ａ〜Ｉについては、その負荷容量Ｃが変化していないものとする。

この後、図１０に示すように、動作率算出部１０が、２回目以降の回路データ１２から１個の配線ｎを取り出し（ステップＳ５１）、取り出した１個の配線ｎについて、当該負荷容量Ｃが１回目の回路データ１１における負荷容量Ｃと等しいか否かをテーブルｔを参照して調べる（ステップＳ５２）。両者が等しくない場合、動作率算出部１０が、負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、２回目以降の回路データ１２についての動作率αを算出する（ステップＳ５３）。両者が等しい場合、動作率算出部１０が、テーブルｔにおいて当該負荷容量Ｃに対応する値（１回目の回路データ１１についての動作率α）を、２回目以降の回路データ１２についての動作率αとする（ステップＳ５４）。この後、動作率算出部１０が、２回目以降の回路データ１２に含まれる全ての配線について処理を終了したか否かを調べる（ステップＳ５５）。処理を終了していない場合、ステップＳ５１以下が繰り返される。処理を終了した場合、消費電力算出部４が、全ての配線について算出した負荷容量Ｃと動作率αとに基づいて、全ての配線についての消費電力Ｐを算出する（ステップＳ５６）。

図１１は、本発明の消費電力の解析処理フローであり、図９のステップＳ４３における処理を示す。

関連作成部６が、負荷容量Ｃの区間毎に配線を分類した後（ステップＳ６１）、負荷容量Ｃの１つの区間ｓを取り出し（ステップＳ６２）、当該区間ｓ内の配線について、動作率αの平均と分散を算出する（ステップＳ６３）。この後、関連作成部６が、全ての区間ｓを処理したか否かを調べる（ステップＳ６４）。処理していない場合、ステップＳ６２以下が繰り返される。処理した場合、関連作成部６が、関連ｒの作成処理を終了する。

例えば、配線Ａ〜Ｌについての２回目以降の回路データ１２に基づいて、その動作率αを算出する。この算出はシミュレーションによる方法にはよらず、本発明に従って、負荷容量Ｃと関連ｒとを用いて行う。動作率αは、本発明に従って、負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、簡単に算出することができる。

例えば、配線Ｊについて見ると、その負荷容量Ｃは１４５であり、区間［１３０，１６０）に属するので、関連ｒの当該区間［１３０，１６０）を参照する。関連ｒにおいて、当該区間［１３０，１６０）に対応する平均の動作率αは０．０２であるので、これが配線Ｊについての動作率αとされる。他の配線Ｋ及びＬについても、負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、動作率αが同様に算出される。算出した動作率αを図１３（Ｂ）に示す。

次に、配線Ａ〜Ｌからなる半導体回路について、負荷容量Ｃと動作率αとを用いて、消費電力Ｐを算出する。動作率αを簡単に算出することができるので、消費電力Ｐ（特に、消費電力Ｐｄ）も簡単に算出することができる。

図１４は、本発明の更に他の消費電力の解析処理フローであり、１回目の回路データ１１及び２回目以降の回路データ１２についての消費電力の解析処理を示す。図１５は、図１４の消費電力の解析処理の一例の説明図である。

図１４の例では、１回目の回路データ１１と２回目以降の回路データ１２とを区別しない。これに代えて、回路データ１１又は１２が、標本として抽出した配線と、標本として抽出していない配線とに２分割される。抽出した配線については、前述のように、シミュレーションによる方法で配線の動作率αを算出し、負荷容量Ｃと動作率αとの関連ｒ（図１２（Ｃ））を作成する。残りの配線（標本として抽出していない配線）については、当該配線の負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、その動作率αを算出する。従って、回路データ１１及び１２が作成される都度に、配線の抽出、抽出した配線についての動作率αの算出及び関連ｒの作成、残りの配線についての関連ｒに基づく動作率αの算出が繰り返される。

従って、図１４の例では、動作率計測部２には、１回目の回路データ１１に代えて、抽出した配線の回路データが入力される。動作率計測部２は、抽出した配線の回路データに基づいて、１回目の動作率αに代えて、当該配線についての動作率αを算出する。動作率算出部１０には、２回目以降の回路データ１２に代えて、抽出していない配線の回路データが入力される。動作率算出部１０は、抽出していない配線の回路データに基づいて、２回目以降の動作率αに代えて、当該配線についての動作率αを算出する。消費電力算出部４は、抽出した配線についての動作率αと抽出していない配線についての動作率αとに基づいて、消費電力Ｐを算出する。

最初に、図１５（Ａ）に示すように、負荷容量算出部（図示せず）が配線の負荷容量Ｃを算出し、更に、図１４に示すように、動作率計測部２が、配線の負荷容量Ｃが適度にばらつくように標本としての配線を抽出し（ステップＳ７１）、抽出した配線について、その回路データ１１又は１２に基づいて、シミュレーションによる方法で配線の動作率αを算出する（ステップＳ７２）。次に、関連作成部６が、抽出配線（のみ）についての負荷容量Ｃと動作率αとのテーブルｔを作成し、更に、配線の負荷容量Ｃと動作率αとの関連ｒを作成する（ステップＳ７３）。この後、動作率算出部１０が、抽出していない配線から１個の配線ｎを取り出し（ステップＳ７４）、取り出した１個の配線ｎについて、当該負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、当該配線の動作率αを算出する（ステップＳ７５）。即ち、当該負荷容量Ｃを用いて関連ｒを参照して、当該負荷容量Ｃに対応する動作率αを算出する。この後、動作率算出部１０が、抽出していない配線の全てについて処理を終了したか否かを調べる（ステップＳ７６）。処理を終了していない場合、ステップＳ７４以下が繰り返される。処理を終了した場合、消費電力算出部４が、負荷容量Ｃと動作率αとに基づいて、全ての配線についての消費電力Ｐを算出する（ステップＳ７７）。消費電力Ｐは、図６に示す処理によって、図７に示すように算出され、図８に示すように強調表示される。

例えば、回路設計が終了した結果、図１５（Ａ）に示すように、９個の配線Ａ〜Ｉからなる半導体回路の回路データ１１又は１２が存在する。図１５（Ａ）は図４（Ａ）と同一である。回路データ１１又は１２が定まると、配線Ａ〜Ｉについて、その負荷容量Ｃを算出する。この算出は従来の方法による。算出した負荷容量Ｃを図１５（Ａ）に示す。

次に、配線Ａ〜Ｉの中から、例えば配線Ａ、Ｄ、Ｇを抽出する。これらの負荷容量Ｃは、図１５（Ａ）から判るように、適度にばらついている。配線Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉが、抽出していない配線である。抽出した配線Ａ、Ｄ、Ｇについて、その回路データ１１又は１２に基づいて、シミュレーションによる方法で、その動作率αを算出する。算出した負荷容量Ｃと動作率αとを用いて、これらについてのテーブルｔを作成する。作成したテーブルｔを図１５（Ｂ）に示す。テーブルｔは、一部の動作率αのデータを欠き、未完成である。なお、テーブルｔは必ずしも作成する必要はなく、当該負荷容量Ｃと動作率αとを標本値として保持するようにすれば良い。

次に、配線Ａ〜Ｉについて、作成したテーブルｔに基づいて、負荷容量Ｃと動作率αとの間の関連ｒを作成する。この例では、関連ｒは、最小二乗法を用いて作成される。即ち、図１５（Ｂ）に示す負荷容量Ｃと動作率αに基づいて、関連ｒは、α＝−０．０００３３Ｃ＋０．０６６７と算出される。

この後、抽出していない配線Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉについて、その回路データ１１又は１２に基づいて、その動作率αを算出する。この算出は、シミュレーションによる方法にはよらず、本発明に従って、負荷容量Ｃと関連ｒとを用いて行う。動作率αは、本発明に従って、負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、簡単に算出することができる。

例えば、配線Ｂについて見ると、前述のように、関連ｒは、α＝−０．０００３３Ｃ＋０．０６６７であるので、その負荷容量Ｃ＝１３０を代入すると、α＝０．０２３８≒０．０２４となる。他の配線についても、同様に、負荷容量Ｃと関連ｒとに基づいて、動作率αが算出される。算出した動作率αを図１５（Ｃ）に示す。

次に、配線Ａ〜Ｉからなる半導体回路について、負荷容量Ｃと動作率αとを用いて、消費電力Ｐを算出する。動作率αを簡単に算出することができるので、消費電力Ｐ（特に、消費電力Ｐｄ）も簡単に算出することができる。

以上から判るように、本発明の実施形態の特徴が以下のように把握される。

（付記１） 消費電力解析装置を実現するプログラムであって、
第１の回路データに含まれる複数の配線について、その動作率である第１の動作率を用意する処理と、
前記第１の動作率と当該配線の負荷容量とに基づいて、前記第１の動作率と負荷容量との間の関係を示す情報である関連を作成する処理と、
第２の回路データに含まれる複数の配線について、当該配線の負荷容量と前記関連とに基づいて、その動作率である第２の動作率を算出する処理とを、コンピュータに実行させる
ことを特徴とする消費電力解析プログラム。

（付記２） 前記用意された動作率は、前記第１の回路データを用いた当該回路の動作についてのシミュレーションにより作成された動作率である
ことを特徴とする付記１記載の消費電力解析プログラム。

（付記３） 前記関連は、前記用意された動作率と当該配線の負荷容量とに基づいて、最小二乗法により、動作率と負荷容量との関係式として定められる
ことを特徴とする付記１記載の消費電力解析プログラム。

（付記４） 前記関連は、負荷容量の区間毎に算出された当該区間に属する配線の負荷容量の平均からなる
ことを特徴とする付記１記載の消費電力解析プログラム。

（付記５） 前記関連は、更に、負荷容量の区間毎に算出された当該区間に属する配線の負荷容量の分散を含む
ことを特徴とする付記４記載の消費電力解析プログラム。

（付記６） 前記第１の回路データは予め用意された回路データであり、前記第２の回路データは前記予め用意された回路データの変更により得られた新たな回路データであり、
前記第１の動作率は、前記予め用意された回路データに含まれる複数の配線について用意され、
前記第２の動作率は、前記新たな回路データに含まれる複数の配線について、当該負荷容量と前記関連とに基づいて、算出される
ことを特徴とする付記１記載の消費電力解析プログラム。

（付記７） 前記関連は、前記用意された動作率と当該配線の負荷容量とに基づいて、最小二乗法により、動作率と負荷容量との関係式として定められ、
前記第２の動作率は、前記関係式に当該負荷容量を代入することにより、算出される
ことを特徴とする付記６記載の消費電力解析プログラム。

（付記８） 前記第１の回路データは予め用意された回路データであり、前記第２の回路データは前記予め用意された回路データの変更により得られた新たな回路データであり、
前記第１の動作率は、前記予め用意された回路データに含まれる複数の配線について用意され、
前記第２の動作率は、前記新たな回路データに含まれる複数の配線について、前記新たな回路データに含まれる配線の負荷容量と前記予め用意された回路データに含まれる配線の負荷容量とが同一である場合、前記第１の動作率とされ、両者が同一でない場合、当該負荷容量と前記関連とに基づいて、算出される
ことを特徴とする付記１記載の消費電力解析プログラム。

（付記９） 前記関連は、負荷容量の区間毎に算出された当該区間に属する配線の負荷容量の平均からなり、
前記第２の動作率は、前記関連における前記平均とされる
ことを特徴とする付記８記載の消費電力解析プログラム。

（付記１０） 前記第１の回路データは予め用意された回路データの一部分であり、前記第２の回路データは前記予め用意された回路データの他の部分であり、
前記第１の動作率は、前記回路データの一部分に含まれる複数の配線について用意され、
前記第２の動作率は、前記回路データの他の部分に含まれる複数の配線について、当該負荷容量と前記関連とに基づいて、算出される
ことを特徴とする付記１記載の消費電力解析プログラム。

（付記１１） 前記関連は、前記用意された動作率と当該配線の負荷容量とに基づいて、最小二乗法により、動作率と負荷容量との関係式として定められ、
前記第２の動作率は、前記関係式に当該負荷容量を代入することにより、算出される
ことを特徴とする付記１０記載の消費電力解析プログラム。

（付記１２） 当該消費電力解析プログラムが、更に、
前記第１の回路データに含まれる複数の配線について、当該配線の負荷容量と前記算出された動作率とに基づいて、当該消費電力を算出する処理とを、コンピュータに実行させる
ことを特徴とする付記１記載の消費電力解析プログラム。

（付記１３） 当該消費電力解析プログラムが、更に、
前記第１の回路データに含まれる複数の配線について、前記第１の回路データの消費電力と前記第２の回路データの消費電力との差分を算出する処理を、コンピュータに実行させる
ことを特徴とする付記１２記載の消費電力解析プログラム。

（付記１４） 当該消費電力解析プログラムが、更に、
前記算出された差分が最大である配線について、前記第２の回路データに基づいて表示された半導体回路の回路図において強調表示する処理を、コンピュータに実行させる
ことを特徴とする付記１３記載の消費電力解析プログラム。

（付記１５） 消費電力解析装置において実行される消費電力解析方法であって、
第１の回路データに含まれる複数の配線について、その動作率である第１の動作率を用意し、
前記用意された動作率と当該配線の負荷容量とに基づいて、前記第１の動作率と負荷容量との間の関係を示す情報である関連を作成し、
第２の回路データに含まれる複数の配線について、当該配線の負荷容量と前記関連とに基づいて、その動作率である第２の動作率を算出する
ことを特徴とする消費電力解析方法。

（付記１６） 第１の回路データに含まれる複数の配線について、その動作率である第１の動作率を用意する動作率格納部と、
前記用意された動作率と当該配線の負荷容量とに基づいて、前記第１の動作率と負荷容量との間の関係を示す情報である関連を作成する関連作成部と、
第２の回路データに含まれる複数の配線について、当該配線の負荷容量と前記関連とに基づいて、その動作率である第２の動作率を算出する動作率算出部とを備える
ことを特徴とする消費電力解析装置。

以上、説明したように、本発明によれば、消費電力解析プログラム及び消費電力解析方法において、第２の回路データについての第２の動作率を、第２の回路データに基づいて回路の動作をシミュレーションすることなく、容易に算出することができ、算出のための時間及び費用を極めて小さくすることができる。この結果、半導体回路の変更の都度、その消費電力を算出して、要求される条件を満たしているか否かを判断することができる。また、半導体回路が大規模化しても、配線の動作率を算出するための時間及び費用を抑えることができる。このため、大規模な半導体回路の配線等の見直し／変更を行っても、消費電力の解析処理の時間を抑えることができ、配線等の見直し／変更の都度に消費電力の解析処理を行うことができる。

本発明の消費電力解析装置の構成の一例を示す構成図である。 半導体回路の設計の流れを示す説明図である。 本発明の消費電力の解析処理フローである。 図３の消費電力の解析処理の一例の説明図である。 図３の消費電力の解析処理の一例の説明図である。 本発明の消費電力の解析処理フローである。 本発明の消費電力の解析処理の一例の説明図である。 本発明の消費電力の解析処理の一例の説明図である。 本発明の他の消費電力の解析処理フローである。 本発明の他の消費電力の解析処理フローである。 本発明の消費電力の解析処理フローである。 図９の消費電力の解析処理の一例の説明図である。 図９の消費電力の解析処理の一例の説明図である。 本発明の更に他の消費電力の解析処理フローである。 図１４の消費電力の解析処理の一例の説明図である。 従来の消費電力解析装置の構成の一例を示す構成図である。

符号の説明

１（１１、１２） 回路データ
２ 動作率計測部
３（３１、３２） 動作率
４ 消費電力算出部
５ 消費電力
６ 関連作成部
７ 関連
８ 前回比較部
９ 表示部
１０ 動作率算出部

Claims (15)

1. 回路の消費電力を解析する消費電力解析プログラムにおいて、
   コンピュータに、
   第１の回路に含まれる第１の複数の配線の動作率である第１の動作率と、前記第１の複数の配線の負荷容量である第１の負荷容量とに基づいて、前記第１の動作率と前記第１の負荷容量との間の関係を示す情報である関連情報を生成させ、
   前記第１の回路を変更することにより、第２の回路を生成させ、
   前記生成された第２の回路に含まれる第２の複数の配線について、前記第２の複数の配線の負荷容量である第２の負荷容量と前記生成された関連情報とに基づいて、前記第２の複数の配線の動作率である第２の動作率を算出する場合において、前記第２の負荷容量が前記第１の負荷容量と同一であるとき、前記第１の動作率を前記第２の動作率として算出させる
   ことを特徴とする消費電力解析プログラム。
2. 前記第１の動作率は、前記第１の回路の動作についてのシミュレーションにより生成された動作率である
   ことを特徴とする請求項１記載の消費電力解析プログラム。
3. 前記関連情報は、前記第１の動作率と前記第１の負荷容量とに基づいて、最小二乗法により、動作率と負荷容量との関係式として定められる
   ことを特徴とする請求項１記載の消費電力解析プログラム。
4. 前記関連情報は、負荷容量の区間毎に算出された各区間に属する配線の負荷容量の平均である
   ことを特徴とする請求項１記載の消費電力解析プログラム。
5. 前記関連情報は、更に、負荷容量の区間毎に算出された各区間に属する配線の負荷容量の分散を含む
   ことを特徴とする請求項４記載の消費電力解析プログラム。
6. 前記第２の回路は、前記第１の回路を変更することにより生成され、
   前記第２の動作率は、前記生成された第２の回路に含まれる第２の複数の配線について、前記第２の負荷容量と前記生成された関連情報とに基づいて算出される
   ことを特徴とする請求項１記載の消費電力解析プログラム。
7. 前記関連情報は、前記第１の動作率と前記第１の負荷容量とに基づいて、最小二乗法により、動作率と負荷容量との関係式として定められ、
   前記第２の動作率は、前記定められた関係式の負荷容量として前記第２の負荷容量を代入することにより算出される
   ことを特徴とする請求項６記載の消費電力解析プログラム。
8. 前記関連情報は、負荷容量の区間毎に算出された各区間に属する配線の負荷容量の平均であり、
   前記第２の動作率は、前記関連情報における前記平均とされる
   ことを特徴とする請求項１記載の消費電力解析プログラム。
9. 前記第１の回路は、回路の一の部分であり、
   前記第２の回路は、前記回路の他の部分であり、
   前記第１の動作率は、前記回路の一の部分に含まれる複数の配線について算出され、
   前記第２の動作率は、前記回路の他の部分に含まれる複数の配線について、前記第２の負荷容量と前記生成された関連情報とに基づいて算出される
   ことを特徴とする請求項１記載の消費電力解析プログラム。
10. 前記関連情報は、前記第１の動作率と前記第１の負荷容量とに基づいて、最小二乗法により、動作率と負荷容量との関係式として定められ、
    前記第２の動作率は、前記定められた関係式の負荷容量として前記第２の負荷容量を代入することにより算出される
    ことを特徴とする請求項９記載の消費電力解析プログラム。
11. 前記消費電力解析プログラムが、更に、
    コンピュータに、
    前記第１の複数の配線について、前記第１の負荷容量と前記第１の動作率とに基づいて、前記第１の回路の消費電力を算出させ、
    前記第２の複数の配線について、前記第２の負荷容量と前記第２の動作率とに基づいて、前記第２の回路の消費電力を算出させる
    ことを特徴とする請求項１記載の消費電力解析プログラム。
12. 前記消費電力解析プログラムが、更に、
    コンピュータに、
    前記第１の複数の配線について、前記算出された第１の回路の消費電力と前記算出された第２の回路の消費電力との差分を算出させる
    ことを特徴とする請求項１１記載の消費電力解析プログラム。
13. 前記消費電力解析プログラムが、更に、
    コンピュータに、
    前記算出された差分が最大である配線について、前記第２の回路に基づいて表示された半導体回路の回路図において強調表示させる
    ことを特徴とする請求項１２記載の消費電力解析プログラム。
14. 回路の消費電力を解析する消費電力解析方法において、
    コンピュータが、
    第１の回路に含まれる第１の複数の配線の動作率である第１の動作率と、前記第１の複数の配線の負荷容量である第１の負荷容量とに基づいて、前記第１の動作率と前記第１の負荷容量との間の関係を示す情報である関連情報を生成し、
    前記第１の回路を変更することにより、第２の回路を生成し、
    前記生成された第２の回路に含まれる第２の複数の配線について、前記第２の複数の配線の負荷容量である第２の負荷容量と前記生成された関連情報とに基づいて、前記第２の複数の配線の動作率である第２の動作率を算出する場合において、前記第２の負荷容量が前記第１の負荷容量と同一であるとき、前記第１の動作率を前記第２の動作率として算出する
    ことを特徴とする消費電力解析方法。
15. 回路の消費電力を解析する消費電力解析装置において、
    第１の回路に含まれる第１の複数の配線の動作率である第１の動作率と、前記第１の複数の配線の負荷容量である第１の負荷容量とに基づいて、前記第１の動作率と前記第１の負荷容量との間の関係を示す情報である関連情報を生成する関連情報生成部と、
    前記第１の回路を変更することにより、第２の回路を生成する回路変更部と、
    前記生成された第２の回路に含まれる第２の複数の配線について、前記第２の複数の配線の負荷容量である第２の負荷容量と前記生成された関連情報とに基づいて、前記第２の複数の配線の動作率である第２の動作率を算出する場合において、前記第２の負荷容量が前記第１の負荷容量と同一であるとき、前記第１の動作率を前記第２の動作率として算出する動作率生成部とを含む
    ことを特徴とする消費電力解析装置。

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