JP5758212B2 - Element model, element model creation method, circuit verification method, and circuit verification apparatus - Google Patents
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本発明は、回路の動作を検証するためのシミュレーションに使用される素子モデル、該素子モデルを作成する素子モデル作成方法、該素子モデルを使用した回路検証方法、及び回路検証装置に関するものである。 The present invention relates to an element model used for a simulation for verifying the operation of a circuit, an element model creation method for creating the element model, a circuit verification method using the element model, and a circuit verification apparatus.
一般的に、半導体装置の回路設計等の際には回路シミュレーションが行われ、回路動作が検証される。回路シミュレーションでは、回路に組み込まれる素子をモデル化した素子モデルが用いられる。図11に、従来の回路シミュレーションの手法を示す。 Generally, a circuit simulation is performed when designing a circuit of a semiconductor device and the circuit operation is verified. In the circuit simulation, an element model obtained by modeling an element incorporated in a circuit is used. FIG. 11 shows a conventional circuit simulation technique.
回路シミュレーションを実行する回路検証手段(以下、シミュレータ)100には、ネットリスト、素子物理特性データ、及びシミュレーション条件のデータが入力される。ネットリストは、検証対象の回路の接続情報を示すデータである。素子物理特性データは、ネットリストで使用される素子の固有の物理特性を示すデータである。シミュレーション条件には、シミュレーション時に回路へ入力される入力波形や電源条件、温度等が含まれる。 A circuit verification means (hereinafter referred to as a simulator) 100 that executes circuit simulation receives a net list, element physical characteristic data, and simulation condition data. The net list is data indicating connection information of a circuit to be verified. The element physical characteristic data is data indicating the specific physical characteristic of the element used in the netlist. The simulation conditions include an input waveform input to the circuit at the time of simulation, power supply conditions, temperature, and the like.
シミュレータ100は、回路解析シミュレーション機能102により、シミュレータ100に内蔵される素子モデルに上記入力された素子物理特性データをあてはめ、ネットリストで表された回路について、シミュレーション条件に応じた波形を入力してシミュレーションを行い、回路動作検証結果を出力する(下記特許文献1も参照。)。
The
シミュレータ100で使用される従来の素子モデルは、一般的な素子の固有の物理特性(抵抗値、容量値等)及び素子固有の物理特性に応じた電気的特性を現すだけであり、素子の異常状態(例えば、断線や絶縁膜破壊等)が生じる電流や電圧の制限値を検証する機能は含まれていない。従って、シミュレーション中に素子に制限値を超える電流が流れるか否か、制限値を超える電圧が加えられるか否か等、制限特性を検証するには、図11に示されるように、シミュレータ100に内蔵されている素子特性検証機能104を用いるしかなかった。シミュレータ100に内蔵される素子特性検証機能104の検証対象は限られており、該検証対象から外れた素子の限界値については該機能では検証できないという問題があった。
The conventional element model used in the
また、シミュレータ100が異なると素子特性検証機能104の仕様が異なる(素子電圧や素子電流を検証する方法が異なる)。素子特性検証機能104の仕様がシミュレータ毎に異なると、検証者が制限値の指定を誤ったり、指定漏れが生じやすくなったりする。より具体的に説明すると、前述したように、従来の手法では、素子特性検証機能104で使用される制限値のデータは素子物理特性データには含まれず、検証者が、図11に示すように、制限値の情報を記述したファイル(検証用の素子検証情報)を、シミュレーションで使用する素子モデル等とは別に作成してシミュレータ100に入力し動作させる必要がある。従って、シミュレータ毎に素子特性検証機能104の仕様が異なると、指定ミスも生じやすくなる。また、素子検証情報を素子モデルとは別に作成することで、素子の物理特性に変更があった場合において、素子モデルのみ該変更が反映され、素子検証情報については変更漏れが生じる場合もある。
In addition, when the
また、シミュレータ100によっては、素子特性検証機能104自体が内蔵されていないものもある。このようなシミュレータ100では、素子の制限特性が検証できないという問題があった。
Some
このように、従来の手法では、シミュレータによって機能不足のために制限特性の検証ができない、或いは機能自体がなく検証自体ができないという問題があった。 As described above, the conventional method has a problem that the restriction characteristic cannot be verified due to a lack of function by the simulator, or the function itself is not available and the verification itself cannot be performed.
なお、シミュレーションの際に、従来より、シミュレータ100に内蔵されない素子モデルが作成されて使用される場合もあるが、この場合であっても、従来の手法では、固有の物理特性や該固有の物理特性に応じた電気的特性が定義された素子モデルが作成され使用されるだけであり、上記問題を解決することはできない。
In the simulation, an element model that is not built in the
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、回路検証手段によらず素子の制限特性の検証を容易に行うことができる素子モデル、素子モデル作成方法、回路検証方法、及び回路検証装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems, and an element model, an element model creation method, a circuit verification method, which can easily verify the limiting characteristics of an element without depending on circuit verification means, It is another object of the present invention to provide a circuit verification apparatus.
また、本発明の素子モデルの作成方法は、少なくとも1つの素子で構成された回路の動作を検証するためのシミュレーションで使用される前記素子をモデル化した素子モデルを作成する作成方法であって、コンピュータが、前記素子の固有の物理特性を定義する物理特性定義ステップと、前記素子の固有の物理特性を用いた電気的特性であって前記シミュレーションを行う電気的特性を定義する電気的特性定義ステップと、前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性の制限を示す制限特性として、レイアウト制限特性を定義する制限特性定義ステップと、前記シミュレーション中に、前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性が前記制限特性に違反しているか否かを検証するための処理内容を定義する検証処理定義ステップと、を含んで構成されている。 The element model creation method of the present invention is a creation method for creating an element model obtained by modeling the element used in a simulation for verifying the operation of a circuit composed of at least one element, A physical characteristic defining step in which a computer defines a specific physical characteristic of the element; and an electrical characteristic defining step in which an electrical characteristic using the specific physical characteristic of the element is defined and an electrical characteristic for performing the simulation is defined. And a limiting characteristic defining step for defining a layout limiting characteristic as a limiting characteristic indicating a limitation of an electrical characteristic according to a specific physical characteristic of the element, and according to a specific physical characteristic of the element during the simulation. A verification process definition step for defining a process content for verifying whether or not the electrical characteristic violates the restriction characteristic. In is configured.
また、本発明の回路検証方法及び回路検証装置は、少なくとも1つの素子で構成された回路の動作を検証するためのシミュレーションで使用される前記素子をモデル化した素子モデルであって、前記素子の固有の物理特性を定義した物理特性定義部と、前記素子の固有の物理特性を用いた電気的特性であって前記シミュレーションを行う電気的特性を定義する電気的特性定義部と、前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性のレイアウト制限を示す制限特性を定義した制限特性定義部と、前記シミュレーション中に、前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性が前記制限特性に違反しているか否かを検証するための処理内容を示す制限特性検証部と、を含む素子モデルを用いて、前記シミュレーションを行うと共に、該シミュレーション中に制限特性を検証するものである。 The circuit verification method and the circuit verification apparatus according to the present invention are an element model obtained by modeling the element used in a simulation for verifying the operation of a circuit including at least one element, A physical characteristic defining unit that defines a specific physical characteristic, an electrical characteristic defining unit that defines an electrical characteristic that uses the specific physical characteristic of the element and performs the simulation, and a specific characteristic of the element A limiting characteristic defining unit that defines a limiting characteristic indicating a layout limitation of an electrical characteristic according to a physical characteristic of the device, and an electrical characteristic according to a specific physical characteristic of the element violates the limiting characteristic during the simulation. a limiting characteristic verification unit illustrating processes for verifying whether it is using the device model including, performs the simulation, the simulation sheet It is intended to verify the limiting characteristic in emissions.
また、本発明の回路検証装置を、前記素子モデルの作成方法により素子モデルを作成する作成手段と、前記作成手段により作成された素子モデルを用いて、前記シミュレーションを行うと共に、該シミュレーション中に素子の制限特性を検証する回路検証手段と、を備えて構成することもできる。 In addition, the circuit verification apparatus according to the present invention includes a creation unit that creates an element model by the creation method of the element model, the simulation using the element model created by the creation unit, and an element during the simulation. And circuit verification means for verifying the limiting characteristics.
以上説明したように、本発明によれば、回路検証手段によらず素子の制限特性の検証を容易に行うことができる、という効果を奏する。 As described above, according to the present invention, there is an effect that the limiting characteristic of the element can be easily verified regardless of the circuit verification means.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施の形態] [First Embodiment]
本実施の形態に係る回路検証システム10は、図1に示すように、素子モデル作成部20及び回路検証部30を備えている。回路検証部30は、少なくとも1つの素子で構成された回路の動作を検証するためのシミュレーションを実行する。素子モデル作成部20は、素子をモデル化した素子モデルであって、上記シミュレーションで使用される素子モデルを作成する。
As shown in FIG. 1, the
素子モデル作成部20及び回路検証部30の各々は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、I/O(入出力)インタフェース、及び通信インタフェースを備え、それらがバスを介して相互に接続されて構成された一般的なコンピュータにより構成されている(図示省略)。I/Oインタフェースには、HDD(ハードディスクドライブ)、キーボードやマウス等の操作部、及びディスプレイ等の表示部が接続される。通信インタフェースは、通信回線やLAN等のネットワークに接続されて、該ネットワークに接続された他の端末と相互に情報をやりとりする。
Each of the element
なお、素子モデル作成装置の機能と回路検証装置の機能を兼ね備えた1つのコンピュータにより回路検証システム10を構成してもよいが、本実施の形態では、素子モデル作成装置と回路検証装置とが異なるコンピュータにより構成された回路検証システム10を例に挙げて説明する。
The
素子モデル作成部20を構成するコンピュータのCPUは、該コンピュータのROMやHDD等に記憶された素子モデル作成プログラムを実行する。なお、素子モデル作成部20のCPUが実行するプログラムが記憶される記録媒体は、ROMやHDD等に限定されず、CD−ROMドライブやFDドライブであってもよいし、DVDディスク、光磁気ディスク、ICカードなどの可搬型記録媒体や素子モデル作成部20の外部に備えられたHDD等の記憶装置等であってもよく、更にまたネットワークを介して接続されたデータベース、或いは他のコンピュータシステム並びにそのデータベースであってもよい。
The CPU of the computer constituting the element
回路検証部30を構成するコンピュータのCPUは、該コンピュータのROMやHDD等に記憶されたプログラムを実行する。CPUが実行するプログラムには、回路の動作を検証するためのシミュレーションを実行するプログラムも含まれている。なお、回路検証部30のCPUが実行するプログラムが記憶される記録媒体は、ROMやHDD等に限定されず、CD−ROMドライブやFDドライブであってもよいし、DVDディスク、光磁気ディスク、ICカードなどの可搬型記録媒体や回路検証部30の外部に備えられたHDD等の記憶装置等であってもよく、更にまたネットワークを介して接続されたデータベース、或いは他のコンピュータシステム並びにそのデータベースであってもよい。
The CPU of the computer constituting the
素子モデル作成部20には、操作部や通信インタフェース等を介して、シミュレーションする回路を構成する素子の固有の物理特性を示すデータが入力される。素子の固有の物理特性を示すデータは、例えば、製造元等で素子の物理特性を実際に測定して解析した結果から得られるデータである(図3も参照。)。例えば、素子が抵抗素子である場合には素子の抵抗値等をいい、素子が容量素子である場合には素子の容量値等のデータをいう。
The element
また、素子モデル作成部20には、操作部や通信インタフェース等を介して、素子の固有の物理特性に応じた電気的特性の制限を示す制限特性を示すデータが入力される。以下、素子固有の物理特性に応じた電気的特性を、素子の電気的特性と呼称し、該電気的特性の制限を示す制限特性を素子の制限特性と呼称する。
In addition, the element
ここで、素子の制限特性とは、例えば、これを超えると素子が異常状態となる(破壊され断線したり絶縁膜破壊等が生じたりする)電流や電圧の限界値、素子が仕様上安全に動作できる電圧値・電流値等の範囲である動作領域、素子のレイアウト制限(例えば、素子から所定範囲内に特定の素子を配置してはならない、或いは素子を特定の素子と並列に配置してはならない、といった、電気的特性に影響が出ないようにするためのレイアウト制限)等をいう。この制限特性を示すデータも、素子の物理特性を実際に測定して解析した結果から得られるデータである。 Here, the limiting characteristic of the element is, for example, the limit value of current or voltage that causes the element to become abnormal (becomes broken and breaks the insulation film, etc.), and the element is safe in terms of specifications. Operational range that is the range of voltage value and current value that can be operated, element layout restrictions (for example, a specific element must not be placed within a predetermined range from the element, or an element is placed in parallel with a specific element) Layout restrictions to prevent the electrical characteristics from being affected. The data indicating the limiting characteristics is also data obtained from the result of actual measurement and analysis of the physical characteristics of the element.
素子モデル作成部20は、上記入力された各データに基づき、素子の固有の物理特性を定義し、素子の制限特性を定義し、素子の電気的特性であってシミュレーションを行なう電気的特性を定義し、シミュレーション中に、素子の電気的特性が制限特性に違反しているか否かを検証するための処理内容を定義して、素子モデルを作成する。
The element
より具体的には、素子の固有の物理特性の定義は、入力された素子固有の物理特性を示すデータを用い、素子の制限特性の定義は、入力された素子の制限特性を示すデータを用いて行なう。また、素子の電気的特性は、素子の種類に応じて予め定められたテンプレートに、素子固有の物理特性を示すデータをあてはめて定義し、素子の制限特性を検証するための処理内容も、予め定められたテンプレートに、上記定義した素子の電気的特性をあてはめて定義する。 More specifically, the definition of the specific physical characteristics of the element uses data indicating the input physical characteristics of the element, and the definition of the limit characteristics of the element uses data indicating the input limit characteristics of the element. To do. In addition, the electrical characteristics of the element are defined by applying data indicating the physical characteristics unique to the element to a template determined in advance according to the type of the element, and the processing content for verifying the limiting characteristics of the element is also determined in advance. The defined template is defined by applying the electrical characteristics of the element defined above.
なお、素子モデルの作成には、多くの回路シミュレータで使用されるVerilog-A記述言語、もしくは、CMI(Common Model Interface)を用いることができる。当然ながら、本実施の形態に係る回路シミュレータとしての回路検証部30は、該Verilog-A記述言語、もしくは、CMI(Common Model Interface)をサポートしており、素子モデルの記述を解釈可能に構成されているものとする。以下、素子モデルについて詳しく説明する。
The element model can be created using Verilog-A description language used in many circuit simulators or CMI (Common Model Interface). Naturally, the
図2に、素子モデル作成部20により作成される素子モデル40の構成を示す。本実施の形態の素子モデル40は、素子特性定義部50と素子特性検証部52とを備えている。
FIG. 2 shows a configuration of the
素子特性定義部50は、素子の特性を定義する部分である。図3に、素子特性定義部50の構成を示す。本実施の形態の素子特性定義部50は、素子の固有の物理特性を定義する物理特性定義部60と、素子の制限特性を定義する制限特性定義部62とを備えている。
The element characteristic defining
素子特性検証部52は、回路及び素子の特性の検証に必要な記述部分であって、シミュレーション実行中は、回路検証部30により、検証対象の回路の動作時間軸に沿って所定の間隔で繰り返し読み込まれる。当所定の間隔とは、シミュレータ(回路検証部30)により決められた間隔もしくはシミュレーション実行者が指定した間隔である。図4に素子特性検証部52の構成を示す。素子特性検証部52は、素子特性シミュレーション部70と、制限特性検証部72とを備えている。
The element
素子特性シミュレーション部70は、素子の電気的特性であって、シミュレーションを行なう電気的特性を定義した部分である。例えば、素子モデルが表す素子が抵抗素子であって、物理特性定義部60で定義された物理特性が素子の抵抗値であった場合には、該素子の抵抗値、電圧値、及び電流値の関係をオームの法則で表した電気的特性などが素子特性シミュレーション部70として記述される。
The element
制限特性検証部72は、回路検証部30のシミュレーション中に、素子の電気的特性が素子の制限特性に違反しているか否かを検証するための処理内容を示す部分である。なお、制限特性検証部72は、電気的特性が制限特性に違反した状態になった場合にのみ、その旨を出力するように記述してもよいし、電気的特性が制限特性に違反していない状態においては、正常である旨のメッセージを出力し続け、違反した状態になった場合に、制限特性に違反したことを示すメッセージ出力するように記述してもよい。
The limiting
素子モデル作成部20は、作成した素子モデルを回路検証部30に入力する。
The element
回路検証部30には、素子モデル作成部20で作成された素子モデル40が入力されると共に、操作部や通信インタフェース等を介して、ネットリスト、及びシミュレーション条件を示すデータが入力される。
The
ネットリストは、検証対象の回路を構成する素子の接続状態を表すデータである。ネットリスト中には、検証対象の回路に使用される素子の素子モデル40が指定されており、該指定された素子モデル40がシミュレーションで使用される。シミュレーション条件には、シミュレーションの際に回路に入力される入力波形を定めるデータや、電源電圧、及び環境温度等が含まれる。
The net list is data representing the connection state of the elements constituting the circuit to be verified. In the net list, an
回路検証部30は、入力されたネットリストで表された回路に、入力された素子モデルを適用して、シミュレーション条件に応じたシミュレーションを行い、シミュレーション結果(回路動作検証結果)を出力する。また、回路検証部30は、シミュレーション中に、素子モデル40の素子特性検証部52に示される制限特性の検証処理も実行する。シミュレーションの結果得られた回路動作検証結果や、素子の制限特性の検証結果(素子検証結果)は、HDD等の記憶装置に出力して記憶しておいてもよいし、表示部に表示するようにしてもよいし、通信インタフェースを介して他の装置に送信するようにしてもよい。
The
なお、制限特性の検証は、回路検証部30が通常のシミュレーションの実行中に、素子モデルに記述されている素子特性検証部52の処理内容を実行することで実現されるものであるため、回路検証部30は、図11に示す回路解析シミュレーション機能102さえ備えていれば、図11に示す素子特性検証機能104が設けられていなくても、上記制限特性の検証を実行することができる。
The verification of the limiting characteristics is realized by the
図5に、本実施の形態に係る素子モデルの具体的な例を示す。 FIG. 5 shows a specific example of the element model according to the present embodiment.
この素子モデルは、"metal_resistor"という名称が付与され、p端子及びn端子に接続される抵抗素子の素子モデルである。素子特性定義部50の物理特性定義部60には、この抵抗素子の固有の物理特性として、1オームの抵抗値rが定義され、制限特性定義部62には、この抵抗素子の制限特性として、1mAの電流値の限界値current_limitが定義されている。図5の素子モデルは、電流値1mAを超える大きさの電流が流れると素子が破壊され断線するという素子モデルであることを示している。
This element model is an element model of a resistance element which is given the name “metal_resistor” and is connected to the p terminal and the n terminal. In the physical characteristic defining
次に、素子特性検証部52について説明する。素子特性検証部52の素子特性シミュレーション部70には、p端子及びn端子間に接続された素子を流れる電流の値I(p,n)を、p端子とn端子間の電圧値V(p,n)を素子の抵抗値rで除算した値として示した関係式が、素子の電気的特性として示されている。更に、素子特性シミュレーション部70には、該電流の値I(p,n)を、currentというパラメータにセットする処理内容も記述されている。
Next, the element
制限特性検証部72には、currentの絶対値が、上記制限特性定義部62で定義された限界値current_limitを超えたか否かを検証(判定)し、超えた場合には、エラーメッセージを出力する、という処理内容が示されている。
The limit
図6に、ネットリストにおける素子モデルの指定例を示す。図6に示すように、シミュレーションする回路Rtestのp端子及びn端子の間に、metal_resistorという名称の素子モデルで表される素子が接続されるように、指定されている。 FIG. 6 shows an example of specifying an element model in the netlist. As shown in FIG. 6, it is specified that an element represented by an element model named metal_resistor is connected between the p terminal and the n terminal of the circuit Rtest to be simulated.
回路検証部30は、上記のように指定された素子モデルを使用して、入力されたネットリストで表された回路の動作をシミュレーションする。そして、シミュレーション中に、定期的に図5の素子特性検証部52に示される処理内容を実行することにより、制限特性を検証する。回路検証部30は、このように、抵抗素子metal_resistorをシミュレーションで評価し、シミュレーション中に限界値1mAを超える電流が該素子を流れたと判定した場合には、配線が断線したと判定して、図7に示すように、シミュレーション中に素子に流れた電流の値(図7では2A)が限界値を超えたため断線状態となったことを示すエラーメッセージを出力する。なお、素子検証の結果、制限特性違反となっても回路動作のシミュレーションは続行される。
The
以上説明したように、本実施の形態によれば、回路検証部30の外部で作成する素子モデルに素子の制限特性の検証機能をもたせるようにしたため、回路検証部30によらない検証環境を提供することが可能となり、素子モデルに制限特性の情報を入れ込むことで、不具合が生じるような回路設計を防止することが可能となる。また、シミュレーションを実行する際に、回路動作の検証者が、回路動作のシミュレーションに用いる素子モデルとは別の制限特性検証用のファイルを作成して、シミュレーションとは別に素子検証を行う必要がなくなる。これにより、回路設計をスムーズに行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, since the element model created outside the
また、本実施の形態によれば、シミュレータに内蔵されている素子モデルで表されない特殊な素子についても、該素子をモデル化した素子モデルを作成して検証を行うことができる。 In addition, according to the present embodiment, it is possible to perform verification by creating an element model obtained by modeling a specific element that is not represented by the element model built in the simulator.
なお、本実施の形態では、抵抗素子を例に挙げて説明したが、素子モデルで表すことができる素子は抵抗素子に限定されるものではない。例えば、MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ダイオード、容量、インダクタ、特殊な特性をもつ素子等、様々な素子においても、同様に素子検証のための記述を素子モデルに含めることで、制限特性を検証することができる。例えば、MOSトランジスタについて素子モデルを作成するのであれば、ゲート容量やドレイン容量等の限界値を素子の制限特性として素子モデルに記述しておき、制限特性検証の処理手順も上記と同様に、記述しておけばよい。 Note that in this embodiment, a resistance element is described as an example, but an element that can be represented by an element model is not limited to a resistance element. For example, even in various elements such as MOS transistors, bipolar transistors, diodes, capacitors, inductors, elements with special characteristics, etc., verify the limiting characteristics by including descriptions for element verification in the element model. Can do. For example, when creating an element model for a MOS transistor, limit values such as gate capacitance and drain capacitance are described in the element model as the limiting characteristics of the element, and the processing procedure for verification of the limiting characteristics is also described in the same manner as described above. You just have to.
また、本実施の形態では、回路動作の時間軸に沿って所定の時間が経過する毎に素子モデル40の素子特性検証部52の記述を読み込んで検証を実行する例について説明したが、素子のレイアウト制限を検証する場合には、シミュレーション中に何度も検証する必要がないため、この場合には、例えばシミュレーションの開始時だけに素子のレイアウト状態を示す値を取得して素子検証が行われるように素子特性検証部52を記述して素子モデルを作成してもよい。
Further, in the present embodiment, an example has been described in which the description of the element
また、本実施の形態では、素子モデル作成部20を、コンピュータに内蔵されるCPUがROM等に記憶されたプログラムを実行することにより実現されるものとして説明したが、これに限定されず、例えば、検証実行者が、キーボードやマウス等の操作部を操作することにより、素子の固有の物理特性を示すデータ及び制限特性を示すデータを用いて上記と同様に素子モデルを作成することで、素子モデル作成部20の機能を実現するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the element
[第2の実施の形態] [Second Embodiment]
第1の実施の形態では、素子モデルに制限特性を検証するための記述を加えることにより、回路シミュレーション中に、素子の電気的特性が制限特性に違反するか否かを検証する例について説明したが、本実施の形態では、素子検証に加えて、素子の電気的特性が制限特性に違反する状態となって異常状態(断線等)が生じた場合における回路動作をシミュレーションで検証可能に素子モデルを作成する例について説明する。 In the first embodiment, an example has been described in which, by adding a description for verifying the limiting characteristics to the element model, it is verified whether the electrical characteristics of the element violate the limiting characteristics during circuit simulation. However, in this embodiment, in addition to the element verification, the element model can verify the circuit operation in the case where an abnormal state (disconnection, etc.) occurs because the electric characteristic of the element violates the limiting characteristic. An example of creating is described.
従来の素子モデルでシミュレーションを実行した場合において、シミュレーション中に素子の制限特性に違反した状態(例えば、電流の限界値を超える大きな電流が素子に流れた状態)となっても、素子の固有の物理特性に応じた電気的特性でシミュレーションが続行される。 When a simulation is performed with a conventional device model, even if the device is in violation of the device's limiting characteristics during the simulation (for example, a state in which a large current exceeding the current limit value flows through the device), The simulation is continued with electrical characteristics corresponding to the physical characteristics.
しかしながら、実際は、素子の電気的特性が制限特性に違反した状態になると、素子が素子固有の物理特性を発揮できない異常な状態(例えば、断線や絶縁膜破壊等)となってしまうため、シミュレーションによる検証結果は、実際にはあり得ない回路動作を示すものとなってしまう。そこで、本実施の形態では、素子モデル作成部20において、第1の実施の形態で説明した素子検証だけでなく、素子の電気的特性が制限特性に違反する状態となり異常な状態となった場合における回路動作の検証結果が得られる素子モデルを作成し、回路検証部30で用いるものとする。
However, in reality, if the electrical characteristics of the element violate the limiting characteristics, the element will be in an abnormal state in which the physical characteristics inherent to the element cannot be exhibited (for example, disconnection or insulation film breakdown). The verification result indicates a circuit operation that is impossible in practice. Therefore, in the present embodiment, in the element
図8に、本実施の形態に係る素子モデルの素子特性定義部50の構成を示す。本実施の形態に係る素子特性定義部50は、第1の実施の形態で説明した物理特性定義部60及び制限特性定義部62の他に、仮想物理特性定義部64を備えている。
FIG. 8 shows the configuration of the element characteristic defining
仮想物理特性定義部64は、シミュレーションにおいて素子の異常状態を模擬するための仮想的な物理特性を定義する部分である。例えば、抵抗素子の素子モデルの制限特性定義部62において電流の限界値が1mAの制限特性が定義されている場合には、電流が限界値を超え断線した状態を模擬するための仮想的な抵抗値をここで定義する。
The virtual physical characteristic defining
図9に、本実施の形態に係る素子特性検証部52の構成を示す。本実施の形態に係る素子特性検証部52も、素子特性シミュレーション部70と、制限特性検証部72と、特性変更部76とを備えている。素子特性シミュレーション部70及び制限特性検証部72は、第1の実施の形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
FIG. 9 shows a configuration of the element
特性変更部76は、素子の固有の物理特性に応じた電気的特性が制限特性に違反した状態であると判定された場合に、シミュレーションで使用される電気的特性を、物理特性定義部60で定義した素子固有の物理特性に応じた電気的特性から、仮想物理特性定義部64で定義した仮想的な物理特性に応じた電気的特性へ変更するための処理内容が記述される部分である。素子モデル作成部20は、例えば、素子モデルが表わす素子の種類毎に予め定められた作成規則を用いて、特性変更部76を定義して、素子モデルを作成する。
When it is determined that the electrical characteristics corresponding to the specific physical characteristics of the element are in violation of the limiting characteristics, the characteristic changing
これにより、回路検証部30は、素子モデルの素子特性検証部52の記述内容に従って、素子の固有の物理特性に応じた電気的特性が制限特性に違反していない間は、物理特性定義部60で定義された素子固有の物理特性に応じた電気的特性によりシミュレーションを行い、素子の固有の物理特性に応じた電気的特性が制限特性に違反した後は、仮想物理特性定義部64で定義された仮想的な物理特性に応じた電気的特性によりシミュレーションを行う。
As a result, the
図10に、本実施の形態に係る素子モデルの具体的な記述例を示す。 FIG. 10 shows a specific description example of the element model according to the present embodiment.
この素子モデルは、"resistor"という名称が付与され、且つp端子及びn端子に接続される抵抗素子の素子モデルである。素子特性定義部50の物理特性定義部60には、この抵抗素子の固有の物理特性として1オームの抵抗値Rが定義され、制限特性定義部62には、この抵抗素子の制限特性として、1Aの電流値の限界値current_limitが定義されている。また、仮想物理特性定義部64には、断線を模擬する仮想的な物理特性として、1G(1×109)オームの抵抗値res_cutvalが定義されている。
This element model is an element model of a resistance element which is given the name “resistor” and which is connected to the p terminal and the n terminal. A resistance value R of 1 ohm is defined in the physical
次に、素子特性検証部52の記述について説明する。この例では、初期ステップ(initial_step)、制限特性検証部72、特性変更部76、及び素子特性シミュレーション部70の順に素子特性検証部52が記述されている。
Next, description of the element
初期ステップでは、限界値current_limitを抵抗値Rで除算して、電圧値vol_limitを求め、パラメータResに対して抵抗値Rをセットする処理が記述されている。この例では、制限特性検証部72において、電流値ではなく電圧値により制限特性を判定するため、上記制限特性定義部62で定義されている電流値を電圧値に変換している。なお、初期ステップは、シミュレーションを開始したときに1回だけ実行される。
The initial step describes a process of dividing the limit value current_limit by the resistance value R to obtain the voltage value vol_limit and setting the resistance value R for the parameter Res. In this example, the limiting
次に、制限特性検証部72及び特性変更部76について説明する。まず、p端子とn端子間の電圧値V(p,n)が、電圧値vol_limitを超えているか否かを判断し(図10(1)も参照)、超えていれば、Resに抵抗値res_cut_valの値をセットする(図10の(2)も参照)と共に、制限特性に違反して断線した旨を示すエラーメッセージを出力し(図10(3)も参照)、電圧値V(p,n)が電圧値vol_limitを超えていないと判断した場合には、Resには抵抗値Rの値をセットする(図10(4)も参照)、という処理手順が記述されている。ここで、図10(2)は、特性変更部76に相当する記述であり、それ以外は、制限特性検証部72に相当する記述である。
Next, the limit
すなわち、抵抗値Rに応じた電気的特性が素子の制限特性に違反していなければ、抵抗値Rに応じた電気的特性でシミュレーションが実行され、抵抗値Rに応じた電気的特性が素子の制限特性に違反した場合には、制限特性違反となった旨を示すエラーメッセージを出力すると共に、シミュレーションを行う電気的特性が、異常時の抵抗値res_cut_valに応じた電気的特性となるようにResの値を変更し、抵抗値res_cut_valに応じた電気的特性でシミュレーションの実行が継続されるようにしている。すなわち、異常時には素子の抵抗値を高く設定して、シミュレーション中、素子に流れる電流値を上記固有の物理特性を適用する場合より小さくし、断線状態を模擬している。 That is, if the electrical characteristic according to the resistance value R does not violate the limiting characteristic of the element, the simulation is executed with the electrical characteristic according to the resistance value R, and the electrical characteristic according to the resistance value R is If the limit characteristic is violated, an error message indicating that the limit characteristic has been violated is output, and the electrical characteristic to be simulated is Res so that the electrical characteristic according to the resistance value res_cut_val at the time of abnormality The simulation is continued with the electrical characteristics corresponding to the resistance value res_cut_val. That is, when the abnormality occurs, the resistance value of the element is set high, and during the simulation, the value of the current flowing through the element is made smaller than when applying the above-described specific physical characteristics to simulate a disconnection state.
素子特性シミュレーション部70には、p端子及びn端子間を流れる電流の値I(p,n)を、p端子とn端子間の電圧値V(p,n)をResで除算して示した電気的特性が記述されている。なお、Resの値は、上述したように、シミュレーション中の素子の電気的特性が素子の制限特性に違反しない正常な状態か、素子の電気的特性が素子の制限特性に違反した異常な状態かに応じて異なる値となる。
In the element
なお、回路検証部30は、シミュレーションを開始すると、回路動作の時間軸に沿って所定の時間が経過する毎に素子モデルの素子特性検証部52の記述を読み込んで処理を実行するが、初期ステップの処理は、シミュレーション開始時以外は実行されない。
When the simulation is started, the
このように素子モデルを作成することで、回路検証部30によるシミュレーション実行中に、素子の制限特性が検証されるだけでなく、シミュレーション中に素子の電気的特性が制限特性に違反する状態となっても、素子に異常が生じた状態を模擬した回路動作も検証できる。
By creating the element model in this manner, not only the limiting characteristics of the elements are verified during the simulation by the
10 回路検証システム
20 素子モデル作成部
30 回路検証部
40 素子モデル
50 素子特性定義部
52 素子特性検証部
60 物理特性定義部
62 制限特性定義部
64 仮想物理特性定義部
70 素子特性シミュレーション部(電気的特性定義部)
72 制限特性検証部
76 特性変更部
DESCRIPTION OF
72 Restriction
Claims (9)
コンピュータが、
前記素子の固有の物理特性を定義する物理特性定義ステップと、
前記素子の固有の物理特性を用いた電気的特性であって前記シミュレーションを行う電気的特性を定義する電気的特性定義ステップと、
前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性の制限を示す制限特性として、レイアウト制限特性を定義する制限特性定義ステップと、
前記シミュレーション中に、前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性が前記制限特性に違反しているか否かを検証するための処理内容を定義する検証処理定義ステップと、
を含む処理を実行する素子モデルの作成方法。 A creation method for creating an element model obtained by modeling the element used in a simulation for verifying an operation of a circuit including at least one element,
Computer
A physical property defining step for defining a specific physical property of the element;
An electrical characteristic defining step for defining electrical characteristics using the physical characteristics inherent to the element and performing the simulation;
A limiting characteristic defining step for defining a layout limiting characteristic as a limiting characteristic indicating a limitation of an electrical characteristic according to a specific physical characteristic of the element;
A verification process definition step for defining a process content for verifying whether or not an electrical characteristic corresponding to a specific physical characteristic of the element violates the restriction characteristic during the simulation;
A method for creating an element model for executing a process including:
前記シミュレーションにおいて前記素子の異常状態を模擬するための仮想的な物理特性を定義する仮想物理特性定義ステップと、
前記シミュレーション中に、前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性が前記制限特性に違反していると検証された場合に、前記シミュレーションを行う電気的特性を、前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性から、前記仮想的な物理特性に応じた電気的特性へ変更するための処理内容を定義する変更処理定義ステップと、
を更に含む処理を実行する請求項1に記載の素子モデルの作成方法。 Computer
A virtual physical property defining step for defining a virtual physical property for simulating an abnormal state of the element in the simulation;
During the simulation, when it is verified that an electrical characteristic corresponding to the specific physical characteristic of the element violates the limiting characteristic, the electrical characteristic for performing the simulation is changed to a specific physical characteristic of the element. A change process defining step for defining a process content for changing from an electrical characteristic according to the electrical characteristic to the virtual physical characteristic;
The element model creation method according to claim 1, wherein a process further including:
前記仮想物理特性定義ステップでは、前記素子の断線を模擬するための仮想的な物理特性を定義する
請求項2に記載の素子モデルの作成方法。 In the limiting characteristic defining step, a limit value of current or voltage at which no element disconnection occurs is defined as the limiting characteristic,
The element model creation method according to claim 2, wherein in the virtual physical characteristic defining step, virtual physical characteristics for simulating the disconnection of the element are defined.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の素子モデルの作成方法。 4. The element model creation method according to claim 1, wherein the layout restriction characteristic is a layout restriction characteristic for preventing the electrical characteristic from being affected. 5.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の素子モデルの作成方法。 5. The element model creation method according to claim 1, wherein, in the limiting characteristic defining step, a limit value of a gate capacitance or a drain capacitance of a MOS transistor is defined as the limiting characteristic.
請求項1又は請求項2に記載の素子モデルの作成方法。 3. The element model creation method according to claim 1, wherein, in the limiting characteristic defining step, the limiting characteristic is defined in the same file as the file defining the physical characteristics and the electrical characteristics.
少なくとも1つの素子で構成された回路の動作を検証するためのシミュレーションで使用される前記素子をモデル化した素子モデルであって、
前記素子の固有の物理特性を定義した物理特性定義部と、
前記素子の固有の物理特性を用いた電気的特性であって前記シミュレーションを行う電気的特性を定義する電気的特性定義部と、
前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性のレイアウト制限を示す制限特性を定義した制限特性定義部と、
前記シミュレーション中に、前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性が前記制限特性に違反しているか否かを検証するための処理内容を示す制限特性検証部と、
を含む素子モデルを用いて、前記シミュレーションを行うと共に、該シミュレーション中に制限特性を検証する回路検証方法。 Computer
An element model obtained by modeling the element used in a simulation for verifying the operation of a circuit including at least one element,
A physical property definition section that defines the specific physical properties of the element;
An electrical characteristic defining unit that defines electrical characteristics using the physical characteristics inherent to the element and performing the simulation;
A limiting characteristic defining unit that defines limiting characteristics indicating a layout limitation of electrical characteristics according to the inherent physical characteristics of the element;
During the simulation, a limiting characteristic verification unit that indicates a processing content for verifying whether or not an electrical characteristic according to a specific physical characteristic of the element violates the limiting characteristic;
A circuit verification method for performing the simulation using an element model including: and verifying the limiting characteristics during the simulation.
前記素子の固有の物理特性を定義した物理特性定義部と、
前記素子の固有の物理特性を用いた電気的特性であって前記シミュレーションを行う電気的特性を定義する電気的特性定義部と、
前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性のレイアウト制限を示す制限特性を定義した制限特性定義部と、
前記シミュレーション中に、前記素子の固有の物理特性に応じた電気的特性が前記制限特性に違反しているか否かを検証するための処理内容を示す制限特性検証部と、
を含む素子モデルを記憶し、記憶した素子モデルを用いて、前記シミュレーションを行うと共に、該シミュレーション中に素子の制限特性を検証する回路検証装置。 An element model obtained by modeling the element used in a simulation for verifying the operation of a circuit including at least one element,
A physical property definition section that defines the specific physical properties of the element;
An electrical characteristic defining unit that defines electrical characteristics using the physical characteristics inherent to the element and performing the simulation;
A limiting characteristic defining unit that defines limiting characteristics indicating a layout limitation of electrical characteristics according to the inherent physical characteristics of the element;
During the simulation, a limiting characteristic verification unit that indicates a processing content for verifying whether or not an electrical characteristic according to a specific physical characteristic of the element violates the limiting characteristic;
A circuit verification apparatus that stores an element model including the element model, performs the simulation using the stored element model, and verifies the limiting characteristics of the element during the simulation.
前記作成手段により作成された素子モデルを用いて、前記シミュレーションを行うと共に、該シミュレーション中に素子の制限特性を検証する回路検証手段と、
を備えた回路検証装置。 Creating means for creating an element model by the creating method according to any one of claims 1 to 6;
Using the element model created by the creating means, performing the simulation, and circuit verification means for verifying the limiting characteristics of the element during the simulation,
A circuit verification apparatus comprising:
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