JPH086990A - 配線負荷に対するデバイスの駆動特性の評価方法及び静電容量の評価方法 - Google Patents

配線負荷に対するデバイスの駆動特性の評価方法及び静電容量の評価方法

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JPH086990A
JPH086990A JP7092201A JP9220195A JPH086990A JP H086990 A JPH086990 A JP H086990A JP 7092201 A JP7092201 A JP 7092201A JP 9220195 A JP9220195 A JP 9220195A JP H086990 A JPH086990 A JP H086990A
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wiring
wiring pattern
capacitance
circuit
wiring patterns
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JP7092201A
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Yoshio Miki
良雄 三木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線と非線形素子との接続点から遠く離れ
た、配線上の部分の静電容量が不当に大きく評価されな
いような配線の負荷特性パラメータ及びデバイスの駆動
特性の評価方法を提供する。 【構成】 配線パターンの抵抗を設計デ−タに基づいて
計算し、配線の回路パラメータとしてその配線の複素ア
ドミッタンスの級数展開形内の所定の複数の低次の係数
を、配線パターンの夫々に対して計算された抵抗と静電
容量に基づいて決定し、上記低次の係数を用いて、一つ
の配線をデバイスで駆動したときの駆動特性を決定す
る。 【効果】 負荷に接続されている配線パターンの負荷と
しての特性を複素アドミッタンスから導出される負荷特
性値を用いて表現しているため、上記接続点から遠く離
れた配線上の静電容量を適切に評価することが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子計算機を利用して作
製されたLSIあるいはプリント基板に形成される回路
の設計データ等から、その回路に含まれた配線を駆動す
るデバイスの、信号遅延時間や消費電力などの駆動特性
を評価する、デバイスの負荷駆動特性評価方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来技術では、特開平5−55384号
公報(以下第1の従来技術と呼ぶ)に例示されるよう
に、論理ゲートとそれに接続された配線とからなる回路
での信号遅延時間を計算する際に、その配線の総容量を
有する一つの容量素子を有する等価回路により、その配
線を表わしていた。すなわち、その配線と他の配線との
間の静電容量およびその配線を基板との間の静電容量を
求め、それらの静電容量の総和をその配線の容量と見な
す。この容量を論理ゲートなど非線形素子に接続した状
態で発生する、その論理ゲートの遅延時間を求める。さ
らに、その配線を非線形素子で駆動したときの負荷駆動
特性として、その配線の遅延時間を求める場合、その配
線のRC時定数に相当する時間を求めていた。
【0003】各配線の静電容量を抽出するには、例え
ば、特開平1−130279号公報(以下第2の従来技
術と呼ぶ)では、LSIやプリント基板の全面に対して
隣接導体の検索を実施する。この方法ではあらかじめ、
すべての配線パターンデータを座標をキーにしてソート
しておき、座標値の順に近い導体(配線パターン等)を
探し、その導体間の静電容量を計算する。この検索処理
を効率良く行うためにLSIあるいはプリント基板全体
を細い幅のスリットで平面走査し、検査対象の小領域に
かかる配線パターン同士の静電容量を計算する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した第1の従来技
術においては、非線形素子に対する負荷としては静電容
量の総和しか考えておらず、例えば、微細加工によるL
SIやプリント基板のように配線抵抗が大きい負荷の場
合には、非線形素子が接続されている点から遠く離れた
場所の静電容量が大きく評価されてしまい、そのため、
この方法で評価された、その配線を駆動するデバイスの
遅延時間などの負荷駆動特性は、実際の値とのずれが大
きくなることがある。
【0005】また第2の従来技術のように、配線パター
ン間および配線パターンと基板間の静電容量を求めるた
めに、細いスリットで平面を走査する方法では、部品の
端点座標が存在する箇所毎にスリットの走査を止め、ス
リット内部に含まれる部品同士の容量計算を実施する必
要がある。このため、部品や配線パターンが高密度に実
装されるようになると、スリット走査が頻繁に停止する
ことになり処理時間が増加するという問題があった。
【0006】本発明の第1の目的は、配線と非線形素子
との接続点から遠く離れた、配線上の部分の静電容量が
不当に大きく評価されないような、配線の負荷特性パラ
メータの評価方法およびそれを用いた、その配線をデバ
イスで駆動したときの、そのデバイスの駆動特性、例え
ば、そのデバイスのディレイ値と消費電力等の評価方法
を提供することにある。
【0007】本発明の第2の目的は、部品や配線パター
ンの実装密度が高くなっても処理時間の増加を引き起こ
さないで配線の容量を高速に計算できる配線容量の評価
方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明によるデバイスの駆動特性の評価方
法は、基板上に搭載されるべき回路に含まれる複数の配
線の一つを構成する一群の配線パターンの各々とその配
線パターンの近傍に位置する他の複数の配線パターンと
の間の静電容量を、設計データに基づいて計算し、該一
群の配線パターンの各々の抵抗を、該設計データに基づ
いて計算し、該一つの配線の回路パラメータとして、そ
の配線の複素アドミッタンスの級数展開形内の、所定の
複数の低次の係数を、上記一群の配線パターンの各々に
対して計算された上記抵抗と上記静電容量とに基づいて
決定し、該決定された複数の低次の係数を用いて、該一
つの配線をデバイスで駆動したときのその論理ゲートの
動作の特性を示す駆動特性を決定するステップを有す
る。
【0009】また、上記本発明の第2の目的を達成する
ために、本発明による配線の容量の評価方法は、 (a)LSI基板もしくはプリント基板のいずれか一つ
の基板上に搭載される回路を構成する複数の配線の異な
る部分を構成する複数の配線パターンに関する部品情報
を該データ処理装置の記憶装置内に記憶し、 (b)上記一つの基板を複数の領域に区分し、 (c)各領域に属する一群の配線パターンを該複数の配
線パターンに関する該記憶された部品情報に基づいて検
出し、 (d)該記憶装置に保持され、それぞれ一つの領域に対
応して設けた複数の領域管理テーブル内に、その領域に
属すると検出された一群の配線パターンの各々に関する
部品情報を格納した、上記記憶装置内の記憶位置のアド
レスを記録し、 (e)各配線パターンと他の複数の配線パターンとの間
の静電容量を計算し、その計算では、(e1)その配線
パターンが属する領域に属する他の一群の配線パターン
の各々の部品情報の記憶位置のアドレスを、その領域に
対して設けられた一つの領域管理テーブルから読み出
し、(e2)該一群の他の配線パターンの各々に対して
読み出されたアドレスに基づいて、該一群の他の配線パ
ターンの各々に関する部品情報を該記憶装置から読み出
し、(e3)該一群の他の配線パターンの各々に関する
該読み出された部品情報に基づいて、上記各配線パター
ンに対して該各他の配線パターンが所定の距離内に位置
する部分を有するか否かを判別し、(e4)該各他の配
線パターンが、上記各配線パターンから上記所定の距離
内に位置する部分を有すると判別されたとき、該各他の
配線パターンと該各配線パターンの間の静電容量を計算
し、(e5)上記一群の他の配線パターンの各々と該各
配線パターンの間で計算された静電容量を累積し、それ
により、該各配線パターンの静電容量を決定するステッ
プを有する。
【0010】
【作用】上述した手段によれば、負荷に接続されている
配線パターンの負荷としての特性を複素アドミッタンス
から導出される負荷特性値を用いて表現しているため、
微細加工による高い配線抵抗を有する配線パターン、例
えば、500Ω、10mm程度の負荷において、この負
荷を駆動しているデバイスにとっては10mm以上に配
線が伸びても特性上影響がなくなるといった、従来技術
では取り扱えない負荷特性が求められる。
【0011】また、負荷の配線パターン間および配線パ
ターンと基板間の静電容量を求める際に、従来技術のよ
うに部品実装面全体を探索する方法では、部品全数を2
分探索する程度の長時間を要するが、本実施例の方法で
は全部品数を領域数で割った程度の短時間で済む。
【0012】
【実施例】図1は本発明による配線の回路パラメータの
評価方法およびその配線を駆動するデバイスの駆動特性
の評価方法を適用したディレイ検証システムの概略構成
を示す。図において、210は電子計算機等の処理装
置、211は配線パターンを含むすべての部品の種類と
位置と形状および単位長さあたりの配線抵抗と配線容量
等の部品情報を内容とする設計ファイル、212は非線
形特性を持つ論理ゲート等の負荷駆動特性を格納したデ
バイス特性ライブラリー、213はディレイ検証システ
ムの実行結果として得られるディレイ計算リストであ
る。設計ファイル211、デバイス特性ライブラリー2
12およびディレイ計算リスト213は外部入出力装置
214を通して入出力される。
【0013】本実施例では、半導体メモリなどの記憶装
置216内部に記憶された、負荷特性抽出プログラム2
17、ディレイ計算プログラム223、デバイス特性ラ
イブラリー生成プログラム600を使用する。これらの
プログラムは、演算処理装置215により実行される。
負荷特性抽出プログラム217は、記憶装置216内の
単位長抵抗容量テーブル218、領域管理テーブル21
9、部品情報テーブル220、ワークテーブル221の
内容を参照あるいは更新することにより、各配線が構成
する負荷回路の回路パラメータを示す負荷特性値222
を抽出する。ディレイ計算プログラム223は、各配線
の始端に接続されたいずれかのデバイスでその配線を駆
動したときの、そのデバイスの動作の特性を表わす駆動
特性を算出する。具体的には、そのデバイスのディレイ
値とデバイスの消費電力、出力信号の勾配を算出する。
【0014】但し、本実施例では、その配線の遅延時
間、消費電力も算出し、そのデバイスのディレイ値と配
線のディレイ値の合算値を計算する。これらの駆動特性
は、ディレイ計算リスト213として出力される。デバ
イス特性ライブラリー生成プログラム600は、このデ
バイス特性ライブラリー213を予め作成する。本実施
例では、各配線の異なる部分を構成する複数の配線パタ
ーンの各々の容量と抵抗を計算し、各配線の負荷特性値
として、それらの配線パターンに対して計算された容量
と抵抗に基づいて、その配線の複素アドミッタンスの級
数展開形内の、所定の複数の低次の係数を算出し、さら
に、これらの低次の係数を用いて、その配線を駆動する
デバイスの駆動特性、例えば、遅延時間を算出すること
に特徴がある。さらに、各配線パターンの容量を検出す
るときに、回路基板を複数の領域に区分し、各領域に存
在する複数の配線パターンを各領域に対応して設けられ
た、領域管理テーブル219に登録し、ある配線パター
ンの容量を求めるときに、このテーブルを使用して、そ
の配線パターンと同じ領域内にある他の複数の配線パタ
ーンを高速に検索し、その配線パターンと検索された他
の複数の配線パターンの間の静電容量を計算する。これ
により、各配線パターンの容量の計算を高速に行なえる
ところにも特徴がある。
【0015】まず、図2のLSI回路負荷特性抽出プロ
グラム217の処理を説明する。第1の入力情報とし
て、ディレイ検証しようとする回路の情報は、LSIや
プリント基板に搭載される部品の位置、種類と部品相互
の接続に使用されている配線の端点位置と、配線層と、
配線幅が設計ファイル211として用意される。第2の
入力データとして、デバイス特性ライブラリー212
は、後述するような方法にて生成され、負荷特性を表わ
す負荷特性値と、それに対応するトランジスタや論理ゲ
ートといった非線形特性を有するデバイスのディレイ値
等の負荷駆動特性の対応関係が格納されている。まず、
部品情報格納処理104では、設計データの内容を部品
情報としてを設計ファイル211から順に読みだし(1
00)、部品情報テーブル220に格納する(10
1)。部品情報テーブル220は、図3(c)に示すよ
うに、部品固有の識別番号である部品識別番号316、
部品の属性としての部品種318、部品が物理的に使用
している配線層を示す使用層319、部品が搭載されて
いる位置を座標で表現した搭載位置座標320を格納す
る領域に分割されている。さらに、部品情報に含まれる
搭載位置座標320から領域管理テーブル219のアド
レスを計算し(102)、領域管理テーブル219に、
部品の識別番号316と、先に格納した部品情報テーブ
ル220のアドレスである部品テーブルアドレス317
を記入する(103)。搭載位置座標から領域管理テー
ブルのアドレスを計算する方法は後述する処理106と
同様であるので、ここでの説明は省略する。ここで、領
域管理テーブル219の割当は、図3(a)のLSIや
プリント基板全体に対応する実装平面310に示すよう
に、幾つかの管理領域311a〜311gに分割され、
それぞれの管理領域は、領域管理テーブル219の領域
番号315に対応している。それ自身が部品であり、か
つ他の部品を接続している配線パターン312b〜31
2fは、幾つかの管理領域を通過して着目しているステ
ージの論理ゲート312a、312g、312hを接続
している。これらの部品情報は、部品情報テーブル22
0に、その種類や搭載位置座標が登録され、部品の存在
する管理領域に対応する領域管理テーブル219に、部
品識別番号316と、部品情報テーブル220の格納場
所を示す部品テーブルアドレス317が格納される。図
3Bに示す例では、管理領域311eを例に配線パター
ン312c、312dと論理ゲート312gが存在し、
さらに着目外の論理ゲートを接続している配線313
a、313b、313cが管理されている例が示されて
いる。
【0016】処理手順を示すフローチヤート図2に戻
り、部品情報格納処理104に引き続き、すべての配線
パターンの隣接関係から配線容量を求めるために、配線
状態抽出処理105が実施される。まず、隣接関係を求
めようとする配線パターンすべてについて、着目配線パ
ターンが管理されている領域管理テーブルを求める(1
06)。これには部品搭載位置座標320を管理領域3
11の幅および高さの値で整数割り算する方法がとられ
る。例えば、図3に示した配線パターン312dの場合
には、管理領域の大きさがたてよこそれぞれ200であ
るとすると端点座標の整数割り算が220/200=
1,350/200=1となり、図中左下からX方向、
Y方向それぞれ1つづつ進んだ位置にある領域、すなわ
ち311eが該当領域となる。次に、決定した管理領域
に含まれているすべての部品に関して、もし着目してい
る配線パターンに隣接してしている場合には(10
7)、その隣接している部品の位置情報をワークテーブ
ル221に格納する(108)。ここで隣接とは座標値
で±1以内に並走しているか、または交差している状態
を表わし、着目している配線パターンと同一の等電位部
分を構成しているものは加えない。図3(a)、
(b)、(c)、(d)に示す例では、管理領域311
eで管理されている部品312c、312g、313
a、313b、313cが領域管理テーブル219を参
照することにより全て列挙され、詳細な部品情報は、部
品テーブルアドレス317を介して部品情報テーブル2
20を参照することにより得られる。配線容量を計算す
るための隣接関係として、配線パターン312dと等電
位である配線パターン312cと論理ゲート312gは
対象外となり、ワークテーブル221には隣接関係にあ
る配線パターン313a、313bだけが抽出されて格
納される。図3(a)では説明を簡単にするために領域
の境界同士が明確に別れている例を示しているが、実際
には境界付近にも部品が存在し、その隣接関係を抽出す
る必要がある。これには隣り合う領域の境界に重なりを
設定し、その重なりの範囲内に位置する図形は双方の領
域管理テーブルによって管理されるようにすればよい。
【0017】このように、隣接関係が抽出された配線パ
ターンの容量および抵抗は、容量抵抗計算処理112に
て具体化される。すなわち、着目している配線パターン
の長手方向1座標毎にワークテーブル内の部品の座標を
調べ、配線パターン近傍に他の部品、すなわち導体が存
在するか否かを状態コードとして数値化する(10
9)。状態コードの作成方法は、例えば着目している配
線パターン上の着目している座標点を中心に持つ、縦、
横、高さが±1づつの立方体を想定し、26近傍の部品
の有無を1ビットに対応付け、その位置に隣接部品があ
る場合にはビットを1とするような数値化が一例として
可能である。着目している配線パターンの単位長あたり
の容量は、着目している配線パターンの周囲に隣接する
導体の位置関係によって決定される。どのような周囲状
況にあるときにいくらの単位長容量となるかは、設計フ
ァイル211に予め与えられており、その内容は図4の
単位長抵抗容量テーブル218に該当する。単位長容量
は着目配線パターンが属している配線層411と周囲状
況に対応する状態コード412の組み合わせから求めら
れる。図2に示した処理110では先の処理109で求
めた状態コードを検索キーとして単位長抵抗容量テーブ
ル218を検索することで着目配線の着目座標位置での
単位長容量を413を求める。以上の処理109、11
0は着目配線パターンの左端から右端まで、または下端
から上端まで実行され、各単位長容量は累積されること
で配線パターン1本分の配線容量が最終的に求まる。配
線抵抗は周囲状況に依存しないために、単位長抵抗容量
テーブル218から着目している配線パターンの使用層
を元に求めた単位長抵抗414と配線パターンの長さと
の積として求めることができる(111)。
【0018】以上の配線状態抽出処理105、および容
量抵抗計算処理112によって負荷の配線パターンすべ
ての配線容量、配線抵抗が求められる。図5は、図3
(a)の実装平面310に示した配線パターンの回路図
例であり、312aは負荷を駆動する論理ゲートであ
り、501は駆動点、502は配線パターンの分岐点、
503、504は負荷全体としての終端点、505、5
06、507は2つの配線パターンが接続される接続点
であるが、以下の説明において特にそれぞれを接続点か
分岐点か終端点かを区別する必要のないときには単に点
と呼ぶこととする。
【0019】以下では、この図5を用いて図2の負荷特
性計算処理118を説明する。まず、各配線の異なる部
分を構成する一群の配線パターンを検出する。本実施例
では、各配線パターンの部品情報には、その配線パター
ンが位置する配線層とその配線パターンの一対の端点の
座標が含まれる。これらの基づいて、配線パターンの相
互の接続関係を判別することにより、上記一群の配線パ
ターンを検出することが出来る。なお、本実施例では、
端点のX、Y座標が一致する、互いに同じ層もしくは異
なる層に属する二つの配線パターンは互いに接続されて
いると仮定している。さらに、これらの部品情報に基づ
いて、各配線を構成する一群の配線パターンの相互の位
置関係を判別する。すなわち、その配線を駆動する論理
ゲートに接続されている第1の配線パターン、さらにそ
れに接続された第2の配線パターン、その配線の分岐点
に接続されている配線パターン、あるいはその配線の終
端を含む配線パターン等を検出する。このようにして、
各配線毎に、それを構成する一群の配線パターンを検出
し、さらにそれらの配線パターンの相互の位置関係を判
別した後に、それぞれの配線を構成する一群の配線パタ
ーンに関して、以下の処理を実行する。
【0020】各配線のを終端点をすべてスタックに登録
する(113)。図5の例では、終端点503と終端点
504がスタックに登録されるが、ここでのスタック
は、先入れ、先出し機能を有するデータ構造であるなら
ば、特にその構造を限定するものではない。次に、以下
に示す処理を駆動点が現われるまで繰り返す。繰り返し
処理の最初ではスタックから点を取り出し処理上の着目
点とする(114)。図5の例では終端点503と50
4のうち先にスタックへ登録されたほうが着目点にな
る。ここでは終端点504が着目点になるものとして、
着目点から配線パターンで接続されている駆動点寄りの
点505の負荷特性値を計算する(116)。具体的に
は図9(a)に示す一つの配線パターンにおいて、点9
01を上述の着目点に、点902を駆動点寄りの点とし
て、点901における負荷特性値がy1,y2,y3の3
つの実数で表わされるとすると、点902における特性
値y1’,y2’,y3’は次式で表わされる。以下で
は、^2 あるいは^3 は、この記号の前の変数を2
乗あるいは3乗することを示す。
【0021】 y1’=y1+C y2’=y2―R(y1+C)^2 (1) y3’=y3―2Ry2(y1+C)+R^2(y2+C)^3 この様な計算をする根拠を述べる。図9Bに示すよう
に、点901から終端側に対して複素アドミッタンスY
が接続されていた場合、点902から見た複素アドミッ
タンスY’は次式で表わされる。
【0022】 Y’=1/(R+1/(Y+sC)) (2) ここでsは複素変数であり、電気回路理論の範疇では
Y’は式2のような抽象的な複素関数としてしか表現で
きない。そこで、計算機上で数値計算可能な数値を得る
ために、Y’が級数展開できるものと仮定し、その1
次、2次、3次の実係数が複素アドミッタンスに代わる
負荷の特性を表現する値であるとすると、Y’は次の式
3のように定義されることになる。
【0023】 Y’=y1’s+y2’s^2+y3’s^3 (3) これが式2の展開形と一致するとすることから、 y1’s+y2’s^2+y3’s^3 =(y1+C)s+[y2―R(y1+C)^2]s^2 +[y3―2Ry2(y1+C) (4) +R^2(y2+C)^3]s^3 の関係付けが可能であり、この関係から式1が導き出さ
れる。
【0024】図2、図5で示されている実施例に戻る
と、点504は終端点であるために、負荷特性値は全て
0であると考えられ、点505における負荷特性値
1,y2,y3は式1に従い、 y1=C7 y2=―RC7^2 (5) y3=R^2C7^3 となる。図2において処理は継続し、もし駆動点側の新
しい点について、そこから終端側の負荷に基づいて負荷
特性値が全て計算済みであれば、駆動点側の新しい点の
位置と負荷特性値をスタックに積む(117)。一般に
は505、506、507などの接続点の場合はこの判
定条件を常に満足しており、現在の着目点505はスタ
ックに積まれる。この判定は分岐点のときのみ意味を持
つ。先に述たとおり、スタックは先入れ先出しの機能を
有するため、次にスタックから点を取り出すと点505
が着目点となる。従って、式1で表わされた合成処理以
降の処理は先の説明と同一の手順を繰り返すことにな
り、処理接続点506を経て分岐点502まで進行する
ことになる。その次の時点で終端点503が着目点とな
り、分岐点502までの負荷特性値が計算される。次の
着目点は点502であり、これは分岐点であるために合
成処理116を実行する前の処理として次式を内容とす
る分岐点での負荷特性値合成処理115が実行される。
【0025】 y1=Σy1i 2=Σy2i 3=Σy2i (6) ここでiは分岐点に接続されている終端方向への分岐枝
に対応しており、y1i,y2i,y3iはそれぞれの方向か
ら計算されたそれぞれの負荷特性値を表わす。また、y
1,y2,y3は分岐点での新しい負荷特性値である。こ
の式6は負荷特性値が複素アドミッタンスから導出され
たことから、並列接続の複素アドミッタンスにならって
合計をとる処理となる。この分岐点から駆動点へ向かっ
ての処理は先の例と同様に展開され、最終的に駆動点5
01が着目点となり負荷特性計算処理118は終了す
る。この時点で駆動点501における負荷特性値が計算
されており、この値を負荷全体の負荷特性値とする。こ
れらの特性値は、負荷特性値222として、負荷特性値
出力処理119によって磁気ディスク装置(図示せず)
などの外部記憶装置に出力される。
【0026】図1に示したディレイ計算プログラム21
7は、各配線の始端に接続されたいずれかのデバイスで
駆動したときの、そのデバイスの特性を表わす駆動特性
として、そのデバイスの遅延時間および消費電力を算出
する。本実施例では、配線の遅延時間及び消費電力も併
せて算出し、そのデバイスのディレイ値と配線のディレ
イ値の合算値を計算し、ディレイ計算リスト213とし
て出力する。このために、デバイス特性ライブラリー2
12が使用される。このライブラリには、図8に示すよ
うに、対象とする回路に使用されるデバイスの種類ごと
に、負荷特性値y1、y2、y3と、そのデバイスに入力
される可能性のある入力信号の勾配830とからなる第
1の組みと、その組みに対して決定された、出力遅延時
間840と、出力信号の勾配850と、そのデバイスの
消費電力860とからなる第2の組みが対にして保持さ
れる。同一のデバイスに対して、複数の第1の組みが保
持されている。具体的には先の負荷特性抽出方法にて求
めた各配線の負荷特性パラメータ222とその配線を駆
動する論理ゲートに入力されと予想される信号の入力勾
配との組に対して、デバイス特性ライブラリ212の負
荷特性値820と入力勾配830から成る組の中で最も
近い二つの組を選びだす。ここで、最も近い負荷特性値
と入力信号の組みは、次のようにしてこのライブラリよ
り求める。入力する負荷特性パラメータ222に近い3
以上の負荷特性の組みを先ず決定する。この決定にあっ
ては、負荷特性パラメータ222内の各係数と、ライブ
ラリ212内に登録された対応する係数の差の2剰の和
が小さい、3つ以上の負荷特性値を選ぶ。次に、これら
の決定された3以上の負荷特性値に対応する3つ以上の
入力勾配のうち、今注目する配線を駆動するデバイスに
に供給される入力信号の勾配に近い一対の入力勾配を選
ぶ。こうして、入力情報に最も近い二つの、負荷特性値
と入力勾配の組みが決定される。なお、この手順に代え
て、まず、入力信号の入力勾配に近い3つ以上の入力勾
配を先にこのライブラリから検索してもよい。
【0027】次に、それらの二つの組に対応する二つの
出力遅延時間840をこのライブラリから読み出し、こ
れらの出力遅延時間840を上記負荷特性パラメータ2
22により補間して、所望のデバイスディレイ値を得
る。同様にして、このデバイスの消費電力、そのデバイ
スの出力信号の勾配を決定する。
【0028】なお、本実施例では、ディレイ計算プログ
ラム223は、さらに、注目している配線の、駆動点か
ら終端点までの部分の配線のディレイおよび消費電力を
計算する。このディレイは、例えば、その配線を構成す
る複数のパターンの各々毎に、その抵抗値と容量の積、
すなわちRC時定数を計算し、それらを、駆動点から終
端点までの経路に沿って合計することにより計算するこ
とが出来る。ディレイ計算プログラム223は、こうし
て各配線毎に遅延時間の合計値を得て、ディレイ計算リ
スト213の一部として出力する。このことは消費電力
についても同様である。なお、先に決められた出力信号
の勾配も、ディレイ計算リスト213に含めて出力され
る。
【0029】次に、デバイスの特性ライブラリー生成プ
ログラム600による、デバイス特性ライブラリー21
2を生成する方法を、図6から図8を用いて説明する。
図6は、負荷特性値に基づく論理ゲートの遅延時間や消
費電力を計算するための特性ライブラリーを作る手順を
示すフローチャートであり、方法全体は特性ライブラリ
ーを求めようとするデバイスの種類数だけ繰り返される
(610)。負荷がさまざまに変化したときのデバイス
特性を求めるために、実際にデバイスに接続される可能
性のある範囲の最短配線長から最大配線長までを計算対
象とし(611)、この配線を図7(a)に示すような
多段のRCπ型ラダー回路で表現する。この時の段数
は、一段分のRC時定数が作成しようとする特性ライブ
ラリの時間精度または分解能と同一となるように設定す
る。次に式1を用い、駆動点70における負荷特性値を
計算する(613)。この際、各段の配線の容量は、単
位長当りの容量を予め定め、各段の容量をこの一定値と
その段の配線の長さにより決める点が図2のステップ1
10で先に求めた、各配線パターンの容量を求める方法
と異なる。なお、この一定値は、配線の総長さによらず
一定値を使用する。同様に、配線の単位長当りの抵抗値
は配線の長さによらず一定値を使用し、各段の抵抗値は
この一定値とその段の配線の長さにより決める。さらに
配線の容量は、図7(a)に示す回路には分岐点は存在
しないので終端点71から図2の処理116を繰り返す
だけで駆動点70における負荷特性値を得ることができ
る。一方、図7(b)に示した一段のRCπ型回路の負
荷特性値y1,y2,y3は、 y1=C1+C2 y2=―RC2^2 (7) y3=R^2C2^3 となる。処理614では処理613で求めた負荷特性値
から式7の関係に基づいて1段RCπ型回路の構成要素
であるC1,C2,Rを解くことによって図7(a)に
等価な1段RCπ型回路を得る。次にここで得られた等
価回路をライブラリーを作成しようとしているデバイス
に接続し、デバイスの入力波形勾配を変化させた際のデ
バイスの出力遅延時間、消費電力および出力勾配をシミ
ュレーションにより求める(615)。最後に図8に示
すように、デバイスの種類を表わすデバイス種810、
処理613で求めた負荷特性値820、処理615で用
いた入力勾配830と対応するようにシミュレーション
結果である出力遅延時間840、出力勾配850、消費
電力860を格納する。
【0030】
【発明の効果】本実施例によれば、負荷に接続されてい
る配線パターンの負荷としての特性を複素アドミッタン
スから導出される負荷特性値を用いて表現しているた
め、微細加工による高い配線抵抗を有する配線パター
ン、例えば、500Ω、10mm程度の負荷において、
この負荷を駆動しているデバイスにとっては10mm以
上に配線が伸びても特性上影響がなくなるといった、従
来技術では取り扱えない負荷特性が求められる。
【0031】また、負荷の配線パターン間および配線パ
ターンと基板間の静電容量を求める際に、従来技術のよ
うに部品実装面全体を探索する方法では、部品全数を2
分探索する程度の長時間を要するが、本実施例の方法で
は全部品数を領域数で割った程度の短時間で済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるディレイ検証システムの実施例の
概略構成図。
【図2】図1のシステムで使用するLSI回路負荷特性
抽出プログラムの処理手順を示すフローチャート。
【図3】LSI基板上に設けられた回路を構成する複数
の配線パターンと複数の論理ゲートを例示する図、及び
図1のステムで使用する領域管理テーブル、部品情報テ
ーブル、ワークテーブルの構造を示す図。
【図4】図1のシステムで使用する単位長抵抗容量テー
ブルの構造を示す図。
【図5】図3Aに例示された配線に対して図2のLSI
回路負荷特性抽出プログラムにより評価される等価回路
の例を示す図。
【図6】図1のシステムで使用するデバイス特性ライブ
ラリー生成プログラムのフローチャート。
【図7】図6のデバイス特性ライブラリー生成プログラ
ムで用いる、一つの仮想的な配線の等価回路を示す図及
び仮想的な仮想的なRCπ型等価回路を示す図。
【図8】図6のデバイス特性ライブラリー生成プログラ
ムで生成される特性ライブラリーの構造を示す図。
【図9】図2のLSI回路負荷特性抽出プログラムによ
り使用する、一つの配線パターンの等価回路を示す図及
び二つの配線パターンの合成に対する等価回路を示す
図。
【符号の説明】
104 部品情報格納処理、105配線状態抽出処理、
118 負荷特性計算処理、210 電子計算機等の処
理装置、211 設計ファイル、212 デバイス特性
ライブラリ、213 ディレイ計算リスト、214 外
部入出力装置、215 演算処理装置、216 記憶装
置、217 負荷特性抽出プログラム、218 単位長
抵抗容量テーブル、219 領域管理テーブル、220
部品情報テーブル、221 ワークテーブル、222
負荷特性値、223 ディレイ計算プログラム、31
0 実装平面、311a−311g 管理領域、312
b−312f 配線パターン、312a 論理ゲート、
312g 論理ゲート、312h 論理ゲート、313
a 配線、313b 配線、313c 配線、315
領域番号、316 部品識別番号、317 部品テーブ
ルアドレス、318 部品種、319 使用層、320
搭載位置座標、411 配線層、501 駆動点、5
02 配線パターンの分岐点、504 終端点、505
−507 接続点、600 デバイス特性ライブラリー
生成プログラム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822 H01L 21/82 T C 27/04 T

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に搭載されるべき回路に含まれる複
    数の配線の異なる部分を構成する複数の配線パターンを
    特定するデータを含む設計データに基づいて、該複数の
    配線のいずれか一つをデバイスで駆動したときのそのデ
    バイスの動作の特性を示す駆動特性をデータ処理装置に
    より評価する配線負荷に対するデバイス駆動特性の評価
    方法は以下の工程を有する、 (a)上記複数の配線の一つを構成する一群の配線パタ
    ーンの各々とその配線パターンの近傍に位置する他の複
    数の配線パターンとの間の静電容量を、該設計データに
    基づいて計算する工程、 (b)該一群の配線パターンの各々の抵抗を該設計デー
    タに基づいて計算する工程、 (c)該一つの配線の回路パラメータとして、その配線
    の複素アドミッタンスの級数展開形内の、所定の複数の
    低次の係数を、上記一群の配線パターンの各々に対して
    計算された上記抵抗と上記静電容量とに基づいて決定す
    る工程、 (d)該一つの配線を駆動するデバイスの動作の特性を
    示す駆動特性を、該決定された複数の係数を用いて決定
    する工程。
  2. 【請求項2】上記方法は、 (e)複数の評価用の配線の一つをそれぞれ表わす複数
    の等価回路に基づいて、それぞれの評価用の複数の配線
    のアドミッタンスを表わすデータとして、それぞれの評
    価用の配線の複素アドミッタンスの級数展開形内の、該
    所定の複数に等しい数の低次の係数を決定する工程、 (f)該複数の評価用の配線の各々を該デバイスで駆動
    したときのそのデバイスの動作を、その評価用の配線に
    対して決定された複数の低次の係数に基づいて、回路シ
    ミュレーションする工程、 (g)該複数の評価用の配線の各々に対する回路シミュ
    レーションの結果に基づいて、その評価用の配線をその
    デバイスで駆動したときの、そのデバイスの駆動特性を
    決定する工程、 (h)該複数の評価用の配線の各々に対して決定された
    上記複数の係数と、その評価用の配線に対して決定され
    た駆動特性とを含む特性データを記憶する工程をさらに
    有し、 上記回路に含まれた上記一つの配線を駆動するときの上
    記デバイスの駆動特性の決定工程(d)は、 (d1)上記複数の評価用の配線の各々に対して記憶さ
    れた駆動データと上記一つの配線に対して決定された上
    記複数の係数に基づいて、該一つの配線を該デバイスで
    駆動したときの、該デバイスの駆動特性を計算するステ
    ップを有する請求項1記載の配線負荷に対するデバイス
    の駆動特性の評価方法。
  3. 【請求項3】上記工程(d1)は、 上記複数の評価用の配線の各々に対して記憶された駆動
    データの内、上記一つの配線に対して決定された上記複
    数の係数に相対的に近い値を有する複数の係数を含む複
    数の駆動データを選択し、 該選択された複数の駆動データの各々に含まれた複数の
    係数と、該一つの配線に対して決定された複数の係数と
    でもって、該選択された複数の駆動データの一つにそれ
    ぞれ含まれる複数の駆動特性を補間して、該一つの配線
    に対して決定された複数の係数に対応する駆動特性を決
    定するステップを有する請求項2記載の配線負荷に対す
    るデバイスの駆動特性の評価方法。
  4. 【請求項4】上記工程(f)は、 各評価用の配線に等価な回路として、1段のRCπ型の
    等価回路を決定し、該RCπ回路の複素アドミッタンス
    の級数展開内の、該所定の複数と同じ数の低次の係数
    が、その評価用の配線に対して決定された複数の係数と
    同じ値を持ち、そのRCπ型の等価回路が接続された上
    記デバイスの動作を回路シミュレーションするステップ
    を有する請求項2記載の配線負荷に対するデバイスの駆
    動特性の評価方法。
  5. 【請求項5】上記複数の係数の決定は、上記一群の配線
    パターンの各々に対して計算された上記抵抗と上記静電
    容量との並列接続からなる、その配線パターンに対する
    等価回路に依存して行なう請求項1記載の配線負荷に対
    するデバイスの駆動特性の評価方法。
  6. 【請求項6】上記複数の係数の計算工程は、 上記一つの配線を構成する該一群の複数の配線パターン
    を該配線パターンの始端から最も遠いものから順に選択
    し、 各配線パターンが選択される毎に、その選択された配線
    パターンの始端から該一つの配線の終端までの複素アド
    ミッタンスの級数展開形内の、該所定の複数に等しい数
    の低次の係数を計算するステップからなり、 その計算ステップは、 その選択された配線パターンが、該配線の該始端から最
    も遠い配線パターンであるときには、その配線パターン
    の複素アドミッタンスの級数展開形内の、該所定の複数
    に等しい数の低次の係数をその配線パターンの等価回路
    により計算し、 その選択された配線パターンが、該最も遠い配線パター
    ン以外の配線パターンであるとき、その配線パターンの
    始端から、該一つの配線の該終端までの部分の複素アド
    ミッタンスの級数展開形内の、該所定の複数に等しい数
    の低次の係数を、その配線パターンの複素アドミッタン
    スの級数展開形内の、該所定の複数に等しい数の低次の
    係数と、該一つの配線の該始端から遠い側に位置する、
    その配線パターンに隣接する配線パターンに対して計算
    された、該所定の複数に等しい数の低次の係数とから計
    算し、 その選択された配線パターンが該一つの配線の該始端に
    最も近い配線パターンに対して計算された、その一つの
    配線の始端から終端までの部分の複素アドミッタンスの
    級数展開形内の、該所定の複数に等しい数の低次の係数
    を、該一つの配線のアドミッタンスを表すデータとして
    出力するステップからなる請求項1記載の配線負荷に対
    するデバイスの駆動特性の評価方法。
  7. 【請求項7】該駆動特性は、上記デバイスにおける信号
    遅延時間を含む請求項1記載の配線負荷に対するデバイ
    スの駆動特性の評価方法。
  8. 【請求項8】該駆動特性は、上記デバイスの消費電力を
    含む請求項1記載の配線負荷に対するデバイスの駆動特
    性の評価方法。
  9. 【請求項9】基板上に搭載されるべき回路に含まれた複
    数の配線の異なる部分を構成する複数の配線パターンを
    特定するデータを含む設計データに基づいて、該複数の
    配線の各々をそれぞれ一つのデバイスで駆動したときの
    それぞれのデバイスの動作の特性を示す駆動特性をデー
    タ処理装置により評価する配線負荷に対するデバイスの
    駆動特性の評価方法は次の工程を有する、 上記複数の配線パターンの各々とその配線パターンの近
    傍の複数の配線パターンとの間の静電容量を該設計デー
    タに基づいて計算する工程、 該複数の配線パターンの各々の抵抗を該設計データに基
    づいて計算する工程、 各配線に対応して、その配線を構成する一群の配線パタ
    ーンを該複数の配線パターンから選択する工程、 各配線の回路パラメータとして、その配線の複素アドミ
    ッタンスの級数展開形の、所定の複数の低次の係数を、
    該各配線に対して選択された該一群の配線パターンの各
    々に対して計算された上記抵抗と上記静電容量とに基づ
    いて決定する工程、 その配線をいずれかのデバイスで駆動したときのそのデ
    バイスの動作の特性を示す駆動特性を、各配線に対して
    決定された該複数の係数を用いて決定する工程。
  10. 【請求項10】上記方法は、 該複数の配線パターンの各々を特定する、該設計データ
    に含まれたデータを該データ処理装置内の記憶装置に記
    憶し、 該基板を複数の領域に区分し、 各配線パターンが属する領域を、該設計データに基づい
    て判別し、 各配線パターンを特定する、該設計データに含まれたデ
    ータが記憶された、該記憶装置内の記憶位置のアドレス
    を、該記憶装置内に設けられた、該複数の領域に対応す
    る複数の記憶領域の内の、その配線パターンが属する領
    域に対応して設けられた一つの記憶領域内に記憶する工
    程をさらに有し、 上記各配線パターンの静電容量の計算工程は、 その配線パターンが属する領域に属する一群の他の配線
    パターンを、該複数の記憶領域の内、その領域に対応し
    て設けられた一つの記憶領域内に記憶された一群の部品
    識別番号により検出し、 該検出された一群の他の複数の配線パターンを特定する
    一群の設計データを、該一群の他の配線パターンに対し
    て該一つの記憶領域に記憶されている一群のアドレスを
    用いて該記憶装置より読み出し、 上記各配線パターンと該一群の他の配線パターン各々と
    の間の静電容量の累算値を、該一群の他の配線パターン
    を特定する該一群の設計データと、その配線パターンを
    特定する設計データとに基づいて決定するステップを有
    する請求項9記載の配線負荷に対するデバイスの駆動特
    性の評価方法。
  11. 【請求項11】基板上に形成されるべき複数の配線の少
    なくとも一つの配線を駆動するデバイスの動作の特性を
    示す駆動特性を、該一つの配線を構成する複数の配線パ
    ターンを特定する設計データに基づいて、データ処理装
    置により評価する配線負荷に対するデバイスの駆動特性
    の評価方法は以下のステップを有する、 該複数の配線の一つの異なる部分を構成する一群の配線
    パターンの各々と、その配線パターンと、その配線パタ
    ーンの近傍に位置する、いずれかの他の一つ又は複数の
    配線の一部をそれぞれ構成する複数の他の配線パターン
    との間の静電容量を該設計データにより計算するステッ
    プ、 該一群の配線パターンの各々の抵抗を該設計データによ
    り計算するステップ、 該一つの配線を駆動するデバイスの動作の特性を示す駆
    動特性を、該一群の配線パターンを表わす複数の等価回
    路に基づいて決定するステップ。
  12. 【請求項12】該駆動特性は、該デバイスでの信号伝播
    遅延時間を含む請求項11記載の配線負荷に対するデバ
    イスの駆動特性の評価方法。
  13. 【請求項13】該駆動特性は、該デバイスでの消費電力
    を含む請求項11記載の配線負荷に対するデバイスの駆
    動特性の評価方法。
  14. 【請求項14】該一群の配線パターンの各々の等価回路
    は、その配線パターンに対して計算された上記抵抗と上
    記静電容量との並列接続である請求項13記載の配線負
    荷に対するデバイスの駆動特性の評価方法。
  15. 【請求項15】該駆動特性の計算は、 上記一群の配線パターンの各々に対して計算された上記
    抵抗と上記静電容量とに依存して、該一つの配線のアド
    ミッタンスを表わすデータを決定し、 該アドミッタンスを表わすデータに基づいて、該駆動特
    性を計算するステップ有する請求項11記載の配線負荷
    に対するデバイスの駆動特性の評価方法。
  16. 【請求項16】該アドミッタンスを表わすデータは、該
    一つの配線の複素アドミッタンスの級数展開形内の、所
    定の複数の低次の係数からなる請求項15記載の配線負
    荷に対するデバイスの駆動特性の評価方法。
  17. 【請求項17】配線を駆動するデバイスの動作の特性を
    表わす駆動特性をデータ処理装置で評価する配線負荷に
    対するデバイス駆動特性の評価方法は以下のステップを
    有する、 該配線の異なる部分を構成する複数の配線パターンの各
    々の抵抗と容量を決定するステップ、 各配線パターンに対して、RCπ型回路からなる等価回
    路を、その配線パターンに対して決定された上記抵抗と
    上記容量とから決定するステップ、 各配線パターンに対して決定された該等価回路に基づい
    て、該配線の回路パラメータを決定すえるステップ、 該決定された回路パラメータに基づいて、該配線に等価
    な1段のRCπ型等価回路を決定するステップ、 該一段のRCπ型等価回路をデバイスで駆動したときの
    該デバイスの動作を回路シミュレーションするステッ
    プ、 その回路シミュレーションの結果に基づいて、該デバイ
    スに該配線を接続したときの、該デバイスの駆動特性を
    決定するステップ。
  18. 【請求項18】LSI基板もしくはプリント基板のいず
    れか一つの基板上に搭載される回路を構成する複数の配
    線の異なる部分を構成する複数の配線パターンの各々の
    位置と、形状、単位長あたりの静電容量と単位長あたり
    の抵抗に関する情報を含む部品情報に基づいて、各配線
    の容量をデータ処理装置により評価する配線容量の評価
    方法は次のステップを有する、 (a)上記複数の配線パターンに関する該部品情報を該
    データ処理装置の記憶装置内に記憶するステップ、 (b)上記一つの基板を複数の領域に区分ステップ、 (c)各領域に属する一群の配線パターンを該複数の配
    線パターンに関する該記憶された部品情報に基づいて検
    出するするステップ、 (d)該記憶装置に保持され、それぞれ一つの領域に対
    応して設けた複数の領域管理テーブル内に、その領域に
    属すると検出された一群の配線パターンの各々に関する
    部品情報を格納した、上記記憶装置内の記憶位置のアド
    レスを記録するステップ、 (e)各配線パターンと他の複数の配線パターンとの間
    の静電容量を計算するステップ、 その計算では、(e1)その配線パターンが属する領域
    に属する他の一群の配線パターンの各々の部品情報の記
    憶位置のアドレスを、その領域に対して設けられた一つ
    の領域管理テーブルから読み出し、(e2)該一群の他
    の配線パターンの各々に対して読み出されたアドレスに
    基づいて、該一群の他の配線パターンの各々に関する部
    品情報を該記憶装置から読み出し、(e3)該一群の他
    の配線パターンの各々に関する該読み出された部品情報
    に基づいて、上記各配線パターンに対して該各他の配線
    パターンが所定の距離内に位置する部分を有するか否か
    を判別し、(e4)該各他の配線パターンが、上記各配
    線パターンから上記所定の距離内に位置する部分を有す
    ると判別されたとき、該各他の配線パターンと該各配線
    パターンの間の静電容量を計算し、(e5)上記一群の
    他の配線パターンの各々と該各配線パターンの間で計算
    された静電容量を累積し、それにより、該各配線パター
    ンの静電容量を決定する。
  19. 【請求項19】上記ステップ(e4)では、 各配線パターンを構成する複数の単位長部分の第1の部
    分と、該各他の配線パターンを構成する複数の単位長部
    分の第2の部分との距離が該所定値以下か否かを判別
    し、 該距離が所定値以下であるときに、該第1の部分と該第
    2の部分の位置関係を決定し、 該記憶装置に予め記憶された、二つの単位長部分の間の
    異なる位置関係とその二つの単位長部分の間の静電容量
    との関係を示す静電容量データを、該決定された位置関
    係に基づいてアクセスして、該該第1の部分と該第2の
    部分の静電容量決定するステップを有する請求項18記
    載の配線容量の評価方法。
  20. 【請求項20】(f)各配線パターンの抵抗をその配線
    パターンの部品情報に含まれた単位長当りの抵抗に基づ
    いて計算するステップ、 (g)各配線の回路パラメータを計算するステップ、 その計算では、(g1)その配線の異なる部分を構成す
    る複数の配線パターンの内、その配線の終端に位置する
    第1の配線パターンの第1の回路パラメータを、その配
    線パターンに関して計算された抵抗と静電容量とに基づ
    いて計算し、(g2)その第1の配線パターンの、その
    配線の始端側に隣接する第2の配線パターンと該第1の
    配線パターンの合成した配線パターンの第2の回路パラ
    メータを、該第1の負荷パラメータと該第2の配線パタ
    ーンに対して検出された抵抗と静電容量とから計算し、
    (g3)上記ステップ(g2)を、順次該始端側の複数
    の配線パターンに対して繰返し、(g4)該始端に接続
    された配線パターンに関して該ステップ(g3)を実行
    して得られる回路パラメータを該各配線の回路パラメー
    タとして出力するステップをさらに有する請求項19記
    載の回路パラメータの評価方法。
  21. 【請求項21】該ステップ(g)で計算される各配線パ
    ターンの回路パラメータは、その配線パターンより該各
    配線の終端までの部分の複素アドミッタンスの級数展開
    形内の、所定の複数の低次の係数である請求項20記載
    の配線の回路パラメータの評価方法。
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