JPH0589212A - Simulating method for semiconductor element - Google Patents

Simulating method for semiconductor element

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Publication number
JPH0589212A
JPH0589212A JP24734291A JP24734291A JPH0589212A JP H0589212 A JPH0589212 A JP H0589212A JP 24734291 A JP24734291 A JP 24734291A JP 24734291 A JP24734291 A JP 24734291A JP H0589212 A JPH0589212 A JP H0589212A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
area
calculation
value
semiconductor element
simulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP24734291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Matsushita
憲一 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0589212A publication Critical patent/JPH0589212A/en
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Abstract

PURPOSE:To shorten the computing time of simulation of a semiconductor element by numeric value calculation. CONSTITUTION:Repetitive calculation in the simulation of the semiconductor element is performed by selecting S8 a lattice point area with an error over a constant value from error distribution obtained in convergence decision step S6, updating S9-S12 the value by computing only the area by supplying a boundary condition for a selected area when the selected area is smaller than the whole, repeating procedure to select the next analysis area for the area with the error over the constant value again, and solving the whole by an ordinary repetitive solution S14 at a stage where all the lattice points are housed in a certain range.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の特性を数
値計算により評価するためのシミュレーション方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simulation method for evaluating the characteristics of semiconductor devices by numerical calculation.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子のシミュレーション方法とし
て、半導体素子領域にメッシュを切り、基本方程式を数
値計算により解く方法が知られている。
2. Description of the Related Art As a method of simulating a semiconductor element, a method of cutting a mesh in a semiconductor element region and solving a basic equation by numerical calculation is known.

【0003】図4は、その様な従来の半導体素子シミュ
レーションのアルゴリズムを示す。このアルゴリズムを
簡単に説明すれば、ステップS25でシミュレーションを
スタートし、ステップS26で計算条件を入力する。ステ
ップS27で解析する全ての格子点で修正量を計算し、ス
テップS28でその結果から各格子点の値を更新する。そ
してステップS29で収束しているか否かを判定し、収束
していなければステップS27に戻り、収束するまでこの
手順を繰り返す。収束したら、ステップS30で計算全体
が終了したか否かを判定し、終了でなければステップS
26に戻って、以上の手順を繰り返す。
FIG. 4 shows such a conventional semiconductor device simulation algorithm. Briefly explaining this algorithm, the simulation is started in step S25, and the calculation conditions are input in step S26. In step S27, the correction amount is calculated at all grid points to be analyzed, and in step S28, the value of each grid point is updated from the result. Then, in step S29, it is determined whether or not it has converged. If it has not converged, the process returns to step S27, and this procedure is repeated until it converges. If it converges, it is determined in step S30 whether the whole calculation is completed.
Return to 26 and repeat the above steps.

【0004】この従来のアルゴリズムでは、一つでも大
きな修正量を持つ格子点が存在すると、その度に全格子
点について修正量を計算しなければならず、したがって
計算時間が長くなる。
In this conventional algorithm, if there is at least one grid point having a large correction amount, the correction amount must be calculated for all grid points each time, and therefore the calculation time becomes long.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
半導体素子シミュレーションにおいて数値計算を行う場
合、毎回全格子点について修正量を計算しなければなら
ず、計算時間が長くなるという問題があった。本発明
は、従来より短い計算時間で解を求めることができる半
導体素子のシミュレーション方法を提供することを目的
とする。
As described above, when performing the numerical calculation in the conventional semiconductor device simulation, the correction amount has to be calculated for all the lattice points every time, and there is a problem that the calculation time becomes long. It was An object of the present invention is to provide a semiconductor element simulation method capable of obtaining a solution in a shorter calculation time than ever before.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、数値計算によ
る半導体素子のシミュレーションにおいて、全格子点に
ついて値を更新した後の修正量(変化量)の分布を調べ
て、ある一定値以上の修正量を持つ領域を選択して、そ
の領域についてのみ境界条件を与えて次の計算を行うと
いう手順を繰り返して、全ての格子点の修正量がある範
囲内に収まった後に全体を解くようにしたことを特徴と
する。
According to the present invention, in the simulation of a semiconductor device by numerical calculation, the distribution of the correction amount (change amount) after updating the values for all the lattice points is investigated, and the correction is performed at a certain value or more. Repeated the procedure of selecting the region with a certain amount and giving the boundary condition only to that region and performing the next calculation, so that the whole amount of correction of all grid points was within a certain range and the whole was solved. It is characterized by

【0007】[0007]

【作用】半導体素子領域にメッシュを切り、全格子点に
ついて数値計算を行って修正量を求めると、各格子点の
修正量は格子点毎に異なり、素子領域内である分布を持
つ。この修正量がある一定値以上の格子点を選択する
と、その領域は当然全領域より小さい。その領域の分布
や形は、設定する一定値によって変化するが、その領域
に限定して値を更新して、次の計算を行えば、全格子点
について反復計算を行う場合に比べて計算時間が短縮さ
れる。この場合、領域を選択する一定値が十分小さけれ
ば、それ以下の修正量しか持たない格子点については解
析領域から除いても、大きな計算誤差は生じない。
When the mesh is cut in the semiconductor element region and the correction amount is calculated by numerically calculating all the lattice points, the correction amount of each lattice point is different for each lattice point and has a distribution within the element region. If a grid point having a certain correction value or more is selected, the area is naturally smaller than the entire area. The distribution and shape of the area changes depending on the set constant value, but if you update the value only for that area and perform the next calculation, the calculation time will be longer than when iterative calculation is performed for all grid points. Is shortened. In this case, if the constant value for selecting the region is sufficiently small, a large calculation error does not occur even if the grid point having a correction amount less than that is excluded from the analysis region.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は、本発明の一実施例に係る陰解法を
用いた半導体素子シミュレーションのアルゴリズムであ
る。ステップS1 で素子構造およびその他の入力データ
を入力して、計算が始まる。ステップS2 で計算すべき
入力データを読み込み、ステップS3 でメッシュを用い
て離散化された領域全体について係数行列を生成し、そ
の係数行列をステップS4 で行列解法を用いて解く。
FIG. 1 shows an algorithm for semiconductor device simulation using an implicit method according to an embodiment of the present invention. In step S1, the element structure and other input data are input and the calculation starts. Input data to be calculated is read in step S2, a coefficient matrix is generated for the entire region discretized using the mesh in step S3, and the coefficient matrix is solved using the matrix solving method in step S4.

【0010】ステップS4 で求められた修正量を、ステ
ップS5 で試行値に加えて各格子点の値を更新し、ステ
ップS6 で収束しているか否かを判定する。収束してい
れば、ステップS7 で計算が終了しているか否かを判定
して、終了していれば、全計算終了となる(ステップS
15)。全計算が終了していなければ、ステップS2 に戻
って、入力データを更新して次の計算を行う。以上の基
本手順は従来と同様である。
The correction amount obtained in step S4 is added to the trial value in step S5 to update the value of each grid point, and it is determined in step S6 whether or not the values have converged. If it has converged, it is judged in step S7 whether or not the calculation is completed. If it is completed, the whole calculation is completed (step S7).
15). If all calculations have not been completed, the process returns to step S2 to update the input data and perform the next calculation. The above basic procedure is the same as the conventional one.

【0011】ステップS6 で、収束していない場合に
は、ステップS8において誤差分布から誤差がある一定
値以上の領域を選択する。この一定値は、使用条件によ
って任意に設定できる値である。そしてステップS9 に
おいて、ステップS8 で選択された領域がステップS1
で定義された領域全体より小さいかどうかを判断して、
同じであれば、ステップS2 に戻る。これは、収束から
かなり遠い場合である。
If convergence does not occur in step S6, a region having an error equal to or greater than a certain value is selected from the error distribution in step S8. This constant value is a value that can be arbitrarily set depending on the usage conditions. Then, in step S9, the area selected in step S8 is changed to step S1.
Is smaller than the entire area defined by
If they are the same, the process returns to step S2. This is the case far from convergence.

【0012】ステップS8 で選択された領域がステップ
S1 で定義された領域全体より小さい場合には、ステッ
プS10において、選択された領域に境界条件を与えて、
その選択された領域のみについて係数行列を生成し、そ
の行列式をステップS11で解いて、ステップS12で値を
更新する。そしてステップS13において、ステップS11
で得られた変化量のうちある定められた一定値(この値
も使用条件によって任意に設定できる)以上の値を持つ
ものがあるか否かを判定して、一定値以上のものがあれ
ば、ステップS8 に戻って、同じ手続きを繰り返す。
If the area selected in step S8 is smaller than the entire area defined in step S1, a boundary condition is given to the selected area in step S10.
A coefficient matrix is generated only for the selected region, the determinant is solved in step S11, and the value is updated in step S12. Then, in step S13, step S11
It is judged whether or not there is a value greater than or equal to a certain fixed value (this value can also be arbitrarily set depending on the usage conditions) out of the amount of change obtained in. , Return to step S8 and repeat the same procedure.

【0013】ステップS13において、一定値以上のもの
がないと判断された場合には、ステップS14において、
ここまでの一連の手続きで得られた値を試行値として、
ステップS1 で定義された領域全体を、通常のニュート
ン反復解法で収束するまで解く。収束した後、ステップ
S7 で計算終了か否かを判断するという手続きを繰り返
す。
If it is determined in step S13 that there is no fixed value or more, in step S14,
Using the values obtained by the series of procedures up to this point as trial values,
The entire area defined in step S1 is solved by the usual Newton iterative solution until it converges. After convergence, the procedure of determining whether or not the calculation is completed is repeated in step S7.

【0014】この実施例によれば、ステップS11で解く
行列の大きさは、ステップS4 やステップS14で解く行
列に比べて小さい。例えば図2に示すように、全格子点
81で計算すべきところを、誤差が一定値以上の領域を
選択することによって、斜線で示すように選択領域の格
子点数を25まで減らすことができる。この選択領域の
大きさや形状は、前述のように、設定する一定値よって
異なる。そして行列が小さくなる分、計算時間は短くな
る。またステップS3 からステップS13までの一連の手
続きによって得られた値を試行値として用いると、これ
らの値は求めるべき収束解に近いため、それだけステッ
プS4 の通常のニュートン反復は少なくてすむ。以上に
より全体の計算時間は、従来の方法より少なくなる。
According to this embodiment, the size of the matrix solved in step S11 is smaller than the matrix solved in steps S4 and S14. For example, as shown in FIG. 2, the number of grid points in the selected area can be reduced to 25, as indicated by the diagonal lines, by selecting the area where the error is equal to or greater than a certain value, which should be calculated at all grid points 81. As described above, the size and shape of the selected area differ depending on the set constant value. The smaller the matrix, the shorter the calculation time. Further, when the values obtained by the series of procedures from step S3 to step S13 are used as trial values, these values are close to the convergent solution to be obtained, and thus the usual Newton iteration of step S4 can be reduced accordingly. As a result, the total calculation time is shorter than that of the conventional method.

【0015】図3は、陽解法を用いた実施例の半導体素
子シミュレーションのアルゴリズムである。ステップS
16で素子構造およびその他の入力データを入力し、計算
が始まる。ステップS17で計算する入力データを読み込
み、ステップS18で解析領域の全格子点について修正量
を計算し、全格子点について値を更新する。
FIG. 3 shows an algorithm for semiconductor device simulation of an embodiment using the explicit method. Step S
Input the device structure and other input data at 16 and start the calculation. The input data calculated in step S17 is read in, the correction amount is calculated for all grid points in the analysis area, and the values are updated for all grid points in step S18.

【0016】ステップS19において、ステップS18で計
算された修正量がある一定値以上の格子点があるか否か
を調べて、ある場合にはステップS20において、ステッ
プS19で選択された格子点のみについて次の修正量を計
算し、再びステップS19に戻る。
In step S19, it is checked whether or not there is a grid point whose correction amount calculated in step S18 is a certain value or more, and if there is, in step S20, only the grid point selected in step S19 is checked. The next correction amount is calculated, and the process returns to step S19 again.

【0017】ステップS19で一定値以上の修正量を持つ
格子点がなくなれば、ステップS21に進んで領域全体に
ついて修正量を計算し、値を更新する。そしてステップ
S22で収束しているか否かを判断し、収束していなけ
れば再度ステップS21に戻って修正量を計算し、収束
するまでこの手順を繰り返す。収束した後、ステップS
23で全ての計算が終了したか否かを判断し、終了してい
なければステップS1 に戻って入力データを更新して、
同じ手続きを繰り返す。
If there is no grid point having a correction amount equal to or greater than a certain value in step S19, the process proceeds to step S21, the correction amount is calculated for the entire area, and the value is updated. Then, in step S22, it is determined whether or not it has converged. If it has not converged, the process returns to step S21 again to calculate the correction amount, and this procedure is repeated until it converges. After convergence, step S
At 23, it is judged whether or not all the calculations have been completed, and if not completed, the procedure returns to step S1 to update the input data,
Repeat the same procedure.

【0018】この実施例においても、ステップS19とS
20である一定値以上の修正量を持つ格子点についてのみ
選択的に計算を行うことによって、全体の計算回数を減
少させることができる。またこうして計算された値を試
行値としてステップS21,S22で反復計算を行うと、求
めるべき解に近い値が試行値として与えられているため
に、少ない反復回数で計算が終了する。
Also in this embodiment, steps S19 and S
It is possible to reduce the total number of calculations by selectively calculating only the grid points having a modification amount of 20 or more, which is a fixed value or more. When the value calculated in this way is used as a trial value and the iterative calculation is performed in steps S21 and S22, the value close to the solution to be obtained is given as the trial value, and the calculation is completed with a small number of iterations.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、数値
計算によって半導体素子のシミュレーションを行う場合
に、修正量がある一定値以上の領域を選択してその領域
のみ反復計算を行うことによって、計算する格子点数を
減らすことができ、計算時間を短縮することができる。
As described above, according to the present invention, when a semiconductor device is simulated by numerical calculation, a region having a correction amount equal to or larger than a certain value is selected and only the region is iteratively calculated. , The number of grid points to be calculated can be reduced, and the calculation time can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る陽解法を用いた半導体
素子シミュレーションのフローチャート。
FIG. 1 is a flowchart of a semiconductor device simulation using an explicit method according to an embodiment of the present invention.

【図2】矩形メッシュとその一部の格子点を選択する様
子を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing how a rectangular mesh and some grid points thereof are selected.

【図3】本発明の他の実施例に係る陰解法を用いた半導
体素子シミュレーションのフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart of a semiconductor device simulation using an implicit method according to another embodiment of the present invention.

【図4】従来の半導体素子シミュレーションのフローチ
ャート。
FIG. 4 is a flowchart of a conventional semiconductor device simulation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

S1 〜S14…処理ステップ。 S1 to S14 ... Processing steps.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体素子を数値計算によりシミュレーシ
ョンする方法において、全格子点について値を更新した
後の修正量の分布を調べて、ある一定値以上の修正量を
持つ領域を選択して、その領域についてのみ境界条件を
与えて次の計算を行うという手順を繰り返して、全ての
格子点の修正量がある範囲内に収まった後に全体を解く
ようにしたことを特徴とする半導体素子のシミュレーシ
ョン方法。
1. In a method for simulating a semiconductor device by numerical calculation, the distribution of correction amounts after updating the values for all grid points is examined, and a region having a correction amount of a certain value or more is selected, A method for simulating a semiconductor device characterized in that the procedure of giving the boundary condition only for the region and performing the next calculation is repeated to solve the whole after the correction amounts of all the lattice points are within a certain range. ..
JP24734291A 1991-09-26 1991-09-26 Simulating method for semiconductor element Pending JPH0589212A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6240375B1 (en) 1998-06-04 2001-05-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of simulating an integrated circuit for error correction in a configuration model, and a computer-readable recording medium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6240375B1 (en) 1998-06-04 2001-05-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of simulating an integrated circuit for error correction in a configuration model, and a computer-readable recording medium

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