JP5910132B2 - 電子回路のレイアウト作成装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子回路のレイアウト作成装置及び方法に関する。

従来、アナログ電子回路のレイアウト設計においては、アナログ及びデジタル混載の電子回路や、いくつかのアナログブロックが集積している大規模なアナログ電子回路などでは、まずはＡＤコンバータ、電源電子回路など、機能単位で分かれる各種アナログ電子回路毎に、レイアウト設計が行われる。

多くの場合、各種アナログ電子回路毎に担当者が分かれている場合が多く、また、それぞれレイアウト設計の専任者を設けている場合もある。具体的な作業は、コンピュータにインストールされている専用のツールを用い、コンピュータのディスプレイ上に描画されるレイアウトパターンを見ながら編集作業を行うものである。その後、各種アナログ電子回路のレイアウトが完成すると、各々を予め決めてある配置位置に配置し、各ブロック間の配線を行って全体レイアウトを完成させるというのが通常である。

しかしながら、このようなレイアウト分業、ボトムアップでのレイアウト組上げといった特徴を持つアナログ電子回路のレイアウトでは、例えば次のような問題が起こる。

図１は従来例に係るアナログ電子回路において電気的特性を悪化させているレイアウトの一例を示す平面図であり、図１において点線は熱源２１からの熱放射を示している。当該アナログ電子回路は、図１に示すように、回路ブロックＡ，Ｂ，Ｃを備えて構成され、回路ブロックＡの中に熱源２１となる構成があり、さらに回路ブロックＡと回路ブロックＢ中に、それぞれ例えば温度勾配にセンシティブな差動対素子１１，１２があることを示している。ここで、差動対素子１１，１２は同じ電気的特性を持つ必要があり、温度影響による特性の差を生まないように同じ温度勾配上に配置されることが望ましい。ところが、差動対素子１１は問題ないが、差動対素子１２は影響を受ける温度に差があり、電気的特性に差が出ることによって、回路ブロックＢ全体のアナログ特性に悪影響を及ぼしてしまう。

図２は図１のレイアウトの改善例を示すレイアウトの一例を示す平面図であり、図１において点線は熱源２１からの熱放射を示している。上記の図１のレイアウト例では、図２に示すようなレイアウトにするべきであった。このレイアウトであれば、回路ブロックＢの差動対素子１２は、それに含まれる２素子がほぼ同じ温度影響を受ける形になり、電気的特性の差が出にくい。図１のようなレイアウトになってしまった原因は、熱源２１の情報が伝達されなかったことにある。アナログ電子回路のレイアウトに熟知した設計者であれば、熱源の情報があれば対処も的確に行えると考えられる。図１の例では、回路ブロックＢのレイアウト設計者はレイアウトには熟知していた。

しかしながら、従来からの特徴として回路ブロックＡや回路ブロックＢ、回路ブロックＣは別々にレイアウト設計が行われるため、図３に示すように、回路ブロックＢのレイアウト設計時には、回路ブロックＢの周辺についての情報は何もなく、このため何の対処も施されなかった。

近年、公知技術としては、アナログレイアウト用の制約データを準備し、制約データに基づいてレイアウト作成を的確に制御する技術がある。ただし、欠点としては、制約を元に制御できるのは、同一のアナログ電子回路内のみであり、上述のように回路ブロックＡや回路ブロックＢ、回路ブロックＣが、別々にレイアウト設計が行われる現状では、回路ブロックＡの設計で生じた制約を別の回路ブロックＢに伝達することはできなかった。また、従来技術では制約データに基づいての制御のみであり、熱源のような制約の発生源となる情報を判定し抽出する手段はなく、設計者が見落とせば制約は伝達されないという問題点があった。

一方、特許文献１において開示された半導体集積回路設計装置では、ノイズ解析手段とノイズ判定手段を備え、ノイズが判定されるとノイズ源周囲に自動的にバイパスコンデンサを配置することでノイズを低減させるという手法が開示されているが、この手法はスイッチングノイズを低減させるためのものであり、上記問題点を改善する応用とはならない。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、熱源の位置情報を考慮して、電子回路において最適な電気的特性を得るようにレイアウト設計を行うことができる電子回路のレイアウト作成装置及び方法を提供することにある。

第１の発明に係る電子回路のレイアウト作成装置は、複数の回路ブロックと、少なくとも１つの熱源を含む電子回路のレイアウトを作成する電子回路のレイアウト作成装置において、
第１の回路ブロックのネットリストを含む回路ネットリストデータと、上記回路ネットリストデータに基づいて回路シミュレーションを行った結果であるシミュレーション結果データとに基づいて、上記熱源を検索して熱源位置を算出する熱源位置算出手段と、
上記算出された熱源位置と、予め入力されたフロアプランによる全回路ブロックの配置情報から、各回路ブロックからの熱源の相対位置を算出する熱源相対位置算出手段と、
上記第１の回路ブロックとは異なる第２の回路ブロックのレイアウト作成時に、上記算出された熱源の相対位置に基づいて、上記熱源のシンボルを、指定された第２の回路ブロックの相対位置に表示するように制御するレイアウト熱源表示制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明に係る電子回路のレイアウト作成方法は、複数の回路ブロックと、少なくとも１つの熱源を含む電子回路のレイアウトを作成する電子回路のレイアウト作成装置により実行される電子回路のレイアウト作成方法において、
第１の回路ブロックのネットリストを含む回路ネットリストデータと、上記回路ネットリストデータに基づいて回路シミュレーションを行った結果であるシミュレーション結果データとに基づいて、上記熱源を検索して熱源位置を算出するステップと、
上記算出された熱源位置と、予め入力されたフロアプランによる全回路ブロックの配置情報から、各回路ブロックからの熱源の相対位置を算出するステップと、
上記第１の回路ブロックとは異なる第２の回路ブロックのレイアウト作成時に、上記算出された熱源の相対位置に基づいて、上記熱源のシンボルを、指定された第２の回路ブロックの相対位置に表示するように制御するステップとを含むことを特徴とする。

本発明に係る電子回路のレイアウト作成装置及び方法によれば、熱源位置算出手段により、電子回路全体のうち熱源を含む回路ブロックのネットリストデータと、そのシミュレーション結果データに基づいて、当該回路ブロック中に発生する熱源を特定して熱源位置を算出することが可能となるため、熱源の判断漏れが起こることはない。また、熱源相対位置算出手段により、上記算出した熱源位置情報とフロアプランによる全回路ブロックの配置情報から、各回路ブロックに影響を与える熱源の存在および相対位置を明確にすることが可能になるため、各回路ブロックのレイアウト時に、他の回路ブロックからの熱源に対する処置を行うための情報を入手することができる。さらに、レイアウト熱源表示制御手段により、上記算出した熱源の各回路ブロックに対する相対位置や熱源レベルの情報を元に、熱源のシンボルを回路ブロックの相対位置に表示させることが可能となるため、視覚的に熱源情報を伝達し、また熱源に対する素子のアングル決定や配置を容易に行うことができる。以上により、熱源の位置情報を考慮して、電子回路において最適な電気的特性を得るようにレイアウト設計を行うことができる電子回路のレイアウト作成装置及び方法を提供できる。

従来例に係るアナログ電子回路において電気的特性を悪化させているレイアウトの一例を示す平面図である。 図１のレイアウトの改善例を示すレイアウトの一例を示す平面図である。 図１の回路ブロックＢのレイアウトを示す平面図である。 一実施例に係る熱源２１と回路ブロックＢのレイアウト枠３２との表示例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る電子回路のレイアウト作成装置の構成を示すブロック図である。 図５の電子回路のレイアウト作成装置によって実行されるレイアウト作成処理を示すフローチャートである。 図５の電子回路のレイアウト作成装置によって作成される各素子の消費電力データの一例を示す図である。 図５の電子回路のレイアウト作成装置によって作成される各素子のネットリストの一例を示す図である。 図５の電子回路のレイアウト作成装置によって作成される熱源ローカル位置情報の一例を示す図である。 図５の電子回路のレイアウト作成装置によって実行されるレイアウト作成処理のステップＳ２の処理の具体例を示す平面図である。 図５の電子回路のレイアウト作成装置によって作成される熱源相対位置情報の一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

図５は本発明の実施形態に係る電子回路のレイアウト作成装置の構成を示すブロック図である。実施形態に係る電子回路のレイアウト作成装置は、図５に示すように、
（ａ）熱源位置算出部１と、
（ｂ）熱源位置算出部１に接続された回路ネットリストデータメモリ４及び回路シミュレーション結果メモリ５と、
（ｃ）熱源位置算出部１に接続された熱源ローカル位置情報メモリ６と、
（ｄ）熱源ローカル位置情報メモリ６に接続された熱源相対位置算出部２と、
（ｅ）熱源相対位置算出部２に接続された回路ブロック配置情報メモリ７と、
（ｄ）熱源相対位置算出部２に接続された熱源相対位置情報メモリ８と、
（ｅ）熱源相対位置情報メモリ８に接続されたレイアウト熱源表示制御部３と、
（ｆ）レイアウト熱源表示制御部３に接続された、例えばキーボードなどの入力部９、及び例えば液晶ディスプレイなどの表示部１０とを備えて構成される。

上述の従来の課題である熱源情報の伝達を行うには、２つの技術課題をクリアする必要がある。１つ目の技術課題として、どこが熱源であるのか、またどのくらいの熱源であるのかを判断する手段が必要となる。このために、本実施形態に係る電子回路のレイアウト作成装置では、被検査対象の電子回路に含まれる各回路ブロックのシミュレーションにより全素子の消費電力値を取り出し、消費電力の高い素子が熱源として選定する熱源位置算出部１と、熱源に該当するレイアウト上での素子の位置を割り出し、熱源のレベルと位置情報（以下、熱源情報という。）を記録する熱源相対位置算出部２を備えたことを特徴とする。

次いで、２つ目の技術課題を解決するために、他の電子回路のレイアウトを行う際、周辺に熱源があるのかどうか、どのレベルの熱源が相対的にどの位置に存在するのか、を明らかにし、情報を表示させるレイアウト熱源表示制御部３を備えたことを特徴としている。このために、本発明の実施形態では、該熱源情報と各電子回路の全体電子回路での配置情報を読み込み、レイアウト対象の電子回路に対しての相対位置を算出する熱源相対位置算出部２と、算出した位置（以下、熱源相対位置という。）や該熱源情報での熱源レベルをレイアウト編集画面に表示させるためのレイアウト熱源表示制御部３を備えたことを特徴としている。

このような構成手段を持つことで、例えば図４に示すように、レイアウト枠３２で図示された回路ブロックＢ単体のレイアウト設計を開始する際、編集画面に熱源２１の情報（消費電力及び位置）が表示されるため、複数の回路ブロックに分かれた構成であっても、どの回路ブロックのレイアウト時にも他の回路ブロックの熱源情報を伝えることができる。

図６は図５の電子回路のレイアウト作成装置によって実行されるレイアウト作成処理を示すフローチャートである。ここで、電子回路のレイアウト作成装置は、デジタル計算機などのコンピュータ及びそれに接続されたメモリにより構成される。また、図７は図５の電子回路のレイアウト作成装置によって作成される各素子の消費電力データの一例を示す図であり、図８は図５の電子回路のレイアウト作成装置によって作成される各素子のネットリストの一例を示す図であり、図９は図５の電子回路のレイアウト作成装置によって作成される熱源ローカル位置情報の一例を示す図である。以下、図５〜図９を参照して、本実施形態に係る電子回路のレイアウト作成装置の動作について説明する。

図６のステップＳ１において、熱源位置算出部１は、熱源を測定する回路ブロックのネットリストデータ（例えば、図８に示すように、回路ブロックＡにおける各素子の記号と、その素子の配置位置とを含むデータである。）を回路ネットリストデータメモリ４から読み込むとともに、上記回路ブロックのネットリストデータに基づいて公知の回路シミュレーション方法（例えば、ＳＰＩＣＥ（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）法、もしくは特許文献２又は３の回路シミュレーション方法など）を用いて得られたシミュレーション結果（例えば、回路ブロックＡにおける各素子のノード電圧、各素子に流れる電流などを含むデータである。）を回路シミュレーション結果メモリ５から読み込み、熱源を特定するための熱源ローカル位置情報（例えば、図９に示すように、熱源の素子記号と、その消費電力、配置位置などを含む情報である。）を検索して熱源ローカル位置情報メモリ６に出力して格納する。

このように構成している理由は、回路ブロック中で熱源となりえるものは消費電力の高い素子と考えるため、回路ブロック中の各素子の消費電力を見積もるためにまず回路ブロックのシミュレーション結果を利用している。ここで、回路ブロックのシミュレーション結果には、各ノードの電圧、各素子の端子電流が全て記録されるため、その結果から、熱源位置算出部１は、熱源ローカル位置情報を出力する前に一旦、図７の例に示すような各素子の消費電力を各素子の電圧に流れる電流を乗算することにより内部で算出する。例えば予め１Ｗ以上の素子を熱源と解釈する場合、図７に示すように、素子Ｉ４が熱源として熱源位置算出部１によりまず特定して検索される。さらに、熱源位置算出部２は、回路ブロックのネットリストデータを回路ネットリストデータメモリ４から読み込むことで、上記熱源の素子Ｉ４のレイアウト上での位置を知ることができる。回路ネットリストデータメモリ４に格納された回路ネットリストデータは同じ回路ブロックのレイアウトデータから既知の技術にて抽出されたネットリストデータであるため、図８の例に示すように、各素子のレイアウト上での座標情報が入っている。この座標情報と図７の例に示す消費電力算出結果を元に、熱源位置算出部１は、熱源ローカル位置情報として、図９に示すような情報を出力する。すなわち、図９の熱源ローカル情報は、熱源の素子記号と、その消費電力、配置位置などを含む。

次いで、図６のステップＳ２において、熱源相対位置算出部２は、熱源ローカル位置情報メモリ６に格納された熱源ローカル位置情報を読み込むとともに、レイアウト初期段階に行うフロアプランで決定された各回路ブロックの位置情報である回路ブロック配置情報を回路ブロック配置情報メモリ７から読み込み、他の回路ブロック全てに対する相対位置情報で構成される熱源相対位置情報を熱源相対位置情報メモリ８に出力して格納する。

図１０は図５の電子回路のレイアウト作成装置によって実行されるレイアウト作成処理のステップＳ２の処理の具体例を示す平面図である。

図１０（ａ）において、熱源２１の位置（ｘ４，ｙ４）は、回路ブロックＡのレイアウト枠左下を基点とした座標であり、図９の例に示した熱源ローカル位置情報を読み込んだ際は、この値を示している。次に、熱源相対位置算出部２は、回路ブロック配置情報を回路ブロック配置情報メモリ７から読み込み、図１０（ｂ）に示す全体配置での熱源２１の位置（ｘ４ｂ，ｙ４ｂ）に換算する。これにより全体の電子回路中での他の回路ブロックとの熱源の位置関係が分かるため、例えば回路ブロックＢ単体との位置関係は、図１０（ｃ）に示す相対位置（ｘ４ｃ，ｙ４ｃ）として換算する。具体的な熱源相対位置情報の例としては、図１１の例に示すように全電子回路に対しての座標となる。

さらに、図６のステップＳ３において、レイアウト熱源表示制御部３は、ステップＳ２で格納された熱源相対位置情報を熱源相対位置情報メモリ８から読み込むとともに、上記回路ブロック配置情報を回路ブロック配置情報メモリ７から読み込み、入力部９を用いて指定された別の回路ブロックに対応する位置に熱源２１のシンボルを表示する。例えば回路ブロックＢのレイアウトを作成する場合、回路ブロックＢをレイアウト指定として入力するが、レイアウト熱源表示制御部３は読み取った図１１の例の熱源相対位置情報から、回路ブロックＢに対応する熱源情報を取り出し、熱源２１を示すシンボルの形で、例えば図４に示すように、表示部１０上のレイアウトデータ編集画面に表示する。なお、実際にはこの後、図４の状態からレイアウト設計を始めることになる。

以上の実施形態においては、１つの熱源２１を含む例について説明しているが、本発明はこれに限らず、複数の熱源を含む電子回路においても同様に繰り返してレイアウト処理を行うことにより実行してもよい。

以上詳述したように、本発明に係る電子回路のレイアウト作成装置及び方法によれば、電子回路全体のうち熱源を含む回路ブロックのネットリストデータと、そのシミュレーション結果データに基づいて、当該回路ブロック中に発生する熱源を特定して熱源位置を算出することが可能となるため、熱源の判断漏れが起こることはない。また、熱源相対位置算出手段により、上記算出した熱源位置情報とフロアプランによる全回路ブロックの配置情報から、各回路ブロックに影響を与える熱源の存在および相対位置を明確にすることが可能になるため、各回路ブロックのレイアウト時に、他の回路ブロックからの熱源に対する処置を行うための情報を入手することができる。さらに、レイアウト熱源表示制御手段により、上記算出した熱源の各回路ブロックに対する相対位置や熱源レベルの情報を元に、熱源のシンボルを回路ブロックの相対位置に表示させることが可能となるため、視覚的に熱源情報を伝達し、また熱源に対する素子のアングル決定や配置を容易に行うことができる。以上により、熱源の位置情報を考慮して、電子回路において最適な電気的特性を得るようにレイアウト設計を行うことができる電子回路のレイアウト作成装置及び方法を提供できる。

１…熱源位置算出部、
２…熱源相対位置算出部、
３…レイアウト熱源表示制御部、
４…回路ネットリストデータメモリ、
５…回路シミュレーション結果メモリ、
６…熱源ローカル位置情報メモリ、
７…回路ブロック配置情報メモリ、
８…熱源相対位置情報メモリ、
９…入力部、
１０…表示部、
１１，１２…差動対素子、
２１…熱源、
３０…電子回路全体のレイアウト枠、
３１…回路ブロックＡのレイアウト枠、
３２…回路ブロックＢのレイアウト枠、
３３…回路ブロックＣのレイアウト枠、
Ａ，Ｂ，Ｃ…回路ブロック。

特許第３９５４６３３号公報 特開２００３−０５８５９３号公報 特開２００６−１１３７１２号公報

Claims (2)

1. 複数の回路ブロックと、少なくとも１つの熱源を含む電子回路のレイアウトを作成する電子回路のレイアウト作成装置において、
   第１の回路ブロックのネットリストを含む回路ネットリストデータと、上記回路ネットリストデータに基づいて回路シミュレーションを行った結果であるシミュレーション結果データとに基づいて、上記熱源を検索して熱源位置を算出する熱源位置算出手段と、
   上記算出された熱源位置と、予め入力されたフロアプランによる全回路ブロックの配置情報から、各回路ブロックからの熱源の相対位置を算出する熱源相対位置算出手段と、
   上記第１の回路ブロックとは異なる第２の回路ブロックのレイアウト作成時に、上記算出された熱源の相対位置に基づいて、上記熱源のシンボルを、指定された第２の回路ブロックの相対位置に表示するように制御するレイアウト熱源表示制御手段とを備えたことを特徴とする電子回路のレイアウト作成装置。
2. 複数の回路ブロックと、少なくとも１つの熱源を含む電子回路のレイアウトを作成する電子回路のレイアウト作成装置により実行される電子回路のレイアウト作成方法において、
   第１の回路ブロックのネットリストを含む回路ネットリストデータと、上記回路ネットリストデータに基づいて回路シミュレーションを行った結果であるシミュレーション結果データとに基づいて、上記熱源を検索して熱源位置を算出するステップと、
   上記算出された熱源位置と、予め入力されたフロアプランによる全回路ブロックの配置情報から、各回路ブロックからの熱源の相対位置を算出するステップと、
   上記第１の回路ブロックとは異なる第２の回路ブロックのレイアウト作成時に、上記算出された熱源の相対位置に基づいて、上記熱源のシンボルを、指定された第２の回路ブロックの相対位置に表示するように制御するステップとを含むことを特徴とする電子回路のレイアウト作成方法。

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