JPH1049556A - Timing analyzing method in circuit designing - Google Patents

Timing analyzing method in circuit designing

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JPH1049556A
JPH1049556A JP8206260A JP20626096A JPH1049556A JP H1049556 A JPH1049556 A JP H1049556A JP 8206260 A JP8206260 A JP 8206260A JP 20626096 A JP20626096 A JP 20626096A JP H1049556 A JPH1049556 A JP H1049556A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
circuit
input
time
cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP8206260A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Kurokawa
敦 黒川
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1049556A publication Critical patent/JPH1049556A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to perform precise simulation in which actual situation of a circuit is reflected, by analyzing the timing of input and output by using the input slew rate of data and the input slew rate of a clock as variables, and finding a setup time and a hold time. SOLUTION: The input slew rates of the data and clock are prepared as variables of circuit simulation (P1). The variables, i.e., input slew rates are used by cells to be designed to find a setup time and a hold time (P2). The extracted times are written to a look-up table (P3). On the assumption that the circuit to be designed is built in, the input slew rates of data and clocks are found by the cells (P4). The input slew rates which are found uniquely by the object cells are collated against the extraction results in the look-up table (P5). According to the collation result, the setup time and hold time of an actual circuit are found (UP6).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回路設計における
タイミング解析方法に関し、更に詳しく言えば、CAD
(Computer Aided Design )などを用いたLSI設計に
使用される論理合成、論理シミュレーション、自動レイ
アウトなどのタイミング解析方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a timing analysis method in circuit design, and more specifically, to a CAD method.
The present invention relates to a timing analysis method such as logic synthesis, logic simulation, and automatic layout used for LSI design using (Computer Aided Design).

【0002】従来のLSIは、回路設計の段階でタイミ
ングをそれほど意識して設計しなくても、論理が正しけ
ればLSIは誤動作することなく動作していた。しかし
最近のLSIは、回路の大規模化(トランジスタ数で数
百万個以上)と動作速度の高速化により、LSIを製造
する(マスク作製)前の、システム・レイアウト設計の
段階でタイミングを正確に考慮した設計をしないと誤動
作を生じるので、設計段階でのタイミングの解析が必須
となってきている。
In conventional LSIs, if the logic is correct, the LSI operates without malfunction even if the timing is not so designed at the circuit design stage. However, recent LSIs require large-scale circuits (millions of transistors or more) and high operating speeds, so that the timing can be accurately adjusted at the system layout design stage before the LSI is manufactured (mask fabrication). If the design is not taken into account, malfunctions will occur, so it is essential to analyze the timing at the design stage.

【0003】[0003]

【従来の技術】LSI設計には、回路動作・論理を決め
るシステム設計と、トランジスタなどの素子の形状を決
めるレイアウト設計がある。この設計工程では、期間短
縮(自動化、高精度化)をする意味で多くのCADシス
テムが導入されている。その設計システムの一例を図1
1に示す。
2. Description of the Related Art LSI design includes a system design that determines circuit operation and logic, and a layout design that determines the shape of elements such as transistors. In this design process, many CAD systems have been introduced for the purpose of shortening the period (automation, high accuracy). Figure 1 shows an example of the design system.
It is shown in FIG.

【0004】回路設計におけるタイミング解析は、大き
く分けて特性抽出処理(キャラクタライゼーション)、
計算処理(カルキュレーション)の2つのステップに分
けられる。最初に特性抽出処理(キャラクタライゼーシ
ョン)について説明する。これは回路を構成するセルの
種々の性質を求めることを指す。
[0004] Timing analysis in circuit design can be roughly divided into characteristic extraction processing (characterization),
It is divided into two steps of calculation processing (calculation). First, the characteristic extraction processing (characterization) will be described. This means that various properties of cells constituting a circuit are determined.

【0005】一般にLSIは、100種類位のセル(小
回路)を用いて論理が構成される。このようなセルのタ
イミングに係る特性をシステム・レイアウト設計の段階
で確実に把握しておけば、LSIの回路動作をかなりの
確率で保障できることになり、試作の繰り返しを防止で
きる。このセルの特性を抽出することを特性抽出(キャ
ラクタライゼーション)と呼んでいる。
In general, logic of an LSI is constructed using about 100 types of cells (small circuits). If the characteristics related to the timing of such cells are surely grasped at the stage of the system layout design, the circuit operation of the LSI can be guaranteed with a considerable probability, and repetition of the prototype can be prevented. Extracting the characteristics of the cell is called characteristic extraction (characterization).

【0006】前記キャラクタライゼーションは、回路設
計に用いられる各セル内における素子(トランジスタな
ど)の結線情報、トランジスタのチャネル幅、チャネル
長、容量などの設計情報を含むネットリストを用いた回
路シミュレーションにより行われる。すなわち、このネ
ットリスト内のセル(例えばフリップフロップ)ごとに
信号電圧を入力して出力させる回路シミュレーションを
し、所望のセルの特性に係るデータを求めることにより
行われる。
The characterization is performed by a circuit simulation using a netlist including design information such as connection information of elements (transistors and the like) in each cell used for circuit design, and channel width, channel length and capacitance of the transistor. Will be That is, the simulation is performed by performing a circuit simulation for inputting and outputting a signal voltage for each cell (for example, a flip-flop) in the netlist, and obtaining data relating to characteristics of a desired cell.

【0007】図6に示すようなフリップフロップや、ラ
ッチのようなクロック制御型のセルにおいては、クロッ
クやデータの入出力タイミングによっては誤動作を生じ
ることがあるので、セットアップ時間、ホールド時間と
いう時間を各セルごとに設定しておく必要がある。これ
から説明するタイミング解析は、これらのセットアップ
時間、ホールド時間を算出するものである。
In a clock-controlled cell such as a flip-flop or a latch as shown in FIG. 6, a malfunction may occur depending on the input / output timing of a clock or data. It must be set for each cell. The timing analysis described below is for calculating these setup time and hold time.

【0008】このうちセットアップ時間とは、正常動作
を維持しつつ、フリップフロップなどの回路が、データ
の入力時からどの程度時間が経過してもデータを取り込
むことができるかを示す時間であって、ホールド時間
は、取り込んだデータをどの程度保持していられるのか
を示す時間のことであり、タイミングについて正常動作
を維持する上ではいずれも必須のものである。
The set-up time is a time indicating how long a circuit such as a flip-flop can take in data after inputting data while maintaining normal operation. The hold time is a time indicating how much the fetched data can be held, and is indispensable for maintaining normal operation with respect to timing.

【0009】これらのセットアップ時間、ホールド時間
を特性抽出処理によって求めるには、簡単な方法を用い
て、1つのセルについて1つの値を求め、タイミング解
析に使用していた。例えば、セットアップ時間は、本来
はステップ関数のデータ(D),クロック(CK)を対
象のセルに入力して、出力(Q)に誤動作が生じる限界
を二分探索法で求める必要があるが、図7に示すデータ
(D)の入力端子にティピカルな入力スルーレート(ス
テップ関数又は1つのランプ関数)を入力して、データ
が図7のD→N1→N2→N3に至るまでの遅延時間を
セットアップ時間(Ts)とするという簡単な方法で算
出していた。なお、図7はフリップフロップの内部の具
体的な回路構成の一例を示す図である。
In order to obtain the setup time and the hold time by the characteristic extraction processing, one value is obtained for one cell by using a simple method, and is used for the timing analysis. For example, as for the setup time, it is necessary to input the step function data (D) and the clock (CK) to the target cell and find the limit at which the malfunction occurs in the output (Q) by the binary search method. Input a typical input slew rate (step function or one ramp function) to the input terminal of the data (D) shown in FIG. 7 and set up the delay time until the data reaches D → N1 → N2 → N3 in FIG. It was calculated by a simple method of setting time (Ts). FIG. 7 is a diagram showing an example of a specific circuit configuration inside the flip-flop.

【0010】また、ホールド時間は、一般に図8に示す
ようなステップ関数をデータ(D)とクロック(CK)
端子に入力して、出力(Q)が誤動作する限界を二分探
索法で求めて、図8に示す(D)の立ち下がりと(C
K)の立上がりとの時間差をホールド時間(Th)とし
ていた。このようにして求められたセットアップ時間
(Ts)とホールド時間(Th)との組をルックアップ
テーブルに書き込んだ後に、その後、図11に示すシス
テム設計、レイアウト設計などの各々のステップ(論理
合成、論理シミュレーションなど)において、上記の特
性抽出処理に基づいたタイミングの計算処理がなされ
る。
In general, the hold time is calculated by using a step function as shown in FIG.
Input to the terminal, the limit at which the output (Q) malfunctions is obtained by a binary search method, and the falling edge of (D) shown in FIG.
The time difference from the rise of K) was defined as the hold time (Th). After the set of the set-up time (Ts) and the hold time (Th) obtained in this way is written in the look-up table, thereafter, each step (logical synthesis, layout design, etc.) shown in FIG. In a logic simulation or the like), timing calculation processing based on the above-described characteristic extraction processing is performed.

【0011】以下でこの計算処理(カルキュレーショ
ン)について説明する。計算処理は、特性抽出処理が各
回路を構成するセルについて、単独で遅延時間などを計
算するのと異なり、実際に設計対象となる回路を組んだ
時に、各セルについて遅延時間などの特性がどのように
なっているかを求める処理である。この計算処理の際に
は、既に設計対象の回路を組んでいることが前提になっ
ているので、各セルに入力されるデータ,クロックなど
の信号電圧などは一意的に求められる。
The calculation processing (calculation) will be described below. The calculation processing differs from the characteristic extraction processing in which the delay time and the like are calculated independently for the cells constituting each circuit.When the circuit to be designed is actually assembled, the characteristics such as the delay time are determined for each cell. This is a process for determining whether the condition is satisfied. At the time of this calculation, it is assumed that a circuit to be designed has already been assembled, so that data input to each cell, signal voltages such as clocks, and the like are uniquely obtained.

【0012】このように一意的に求められ、対象のセル
に入力されるデータ(D),クロック(CK)を、上述
の特性抽出処理によって求められた上述のルックアップ
テーブルと参照する。そこでルックアップテーブル上の
抽出結果と入力条件のデータ(D),クロック(CK)
が一致すればそれを求めるセットアップ時間(Ts),
ホールド時間(Th)とし、一致しなければ補間処理で
適当なセットアップ時間(Ts),ホールド時間(T
h)を近似して求める。このようにして、実際の回路を
組んだときの各セルごとのセットアップ時間、ホールド
時間(Ts,Th)をシミュレーションによって前もっ
て求めることができる。
The data (D) and clock (CK) uniquely obtained and input to the target cell are referred to the above-mentioned lookup table obtained by the above-described characteristic extraction processing. Therefore, data (D) and clock (CK) of the extraction result and input condition on the lookup table
If they match, the setup time (Ts) to find it,
Hold time (Th), and if they do not match, appropriate setup time (Ts) and hold time (T
h) is obtained by approximation. In this way, the setup time and the hold time (Ts, Th) for each cell when an actual circuit is assembled can be obtained in advance by simulation.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のタイミング
解析方法においては、簡単な抽出処理でセットアップ時
間を求め、ステップ関数のような簡単なモデルでホール
ド時間を求めており、1つのセルについて1組のセット
アップ時間,ホールド時間しか得られない。これらのセ
ルに入力されるデータ(D)やクロック(CK)などの
信号電圧は、実際には図10に示すようにその信号波形
はなまっており、その入力スルーレートはステップ関数
などの簡単な関数と異なる場合が多い。
In the above conventional timing analysis method, the setup time is obtained by a simple extraction process, and the hold time is obtained by a simple model such as a step function. Only setup time and hold time can be obtained. The signal voltages such as data (D) and clock (CK) input to these cells actually have a distorted signal waveform as shown in FIG. 10, and the input slew rate has a simple function such as a step function. Often different from functions.

【0014】従って、実際の入力スルーレートを考慮し
ていない簡単な抽出処理で求められたセットアップ時
間、ホールド時間は精度が低いデータとなってしまう。
図9のグラフは実際の回路における入力スルーレートと
ホールド時間との測定結果の相関関係を示すグラフであ
る。このグラフに示すように、入力スルーレートが変化
すると、ホールド時間も変化することがわかる。
Therefore, the setup time and the hold time obtained by the simple extraction processing without considering the actual input slew rate become data with low accuracy.
The graph of FIG. 9 is a graph showing the correlation between the measurement results of the input slew rate and the hold time in the actual circuit. As shown in this graph, when the input slew rate changes, the hold time also changes.

【0015】以上のように、従来の方法では実回路にお
ける実情を考慮していないため、従来の方法によって求
めたセットアップ時間,ホールド時間はそのデータとし
ての精度が低く、実情を反映した精度よいシミュレーシ
ョンができない。従って、タイミング解析の精度が低く
なってしまい、ひどい場合にはシミュレーション上では
正確に動作しても、実際にデバイスを作製して回路を動
作させると誤動作してしまうなどという問題が生じてし
まっていた。
As described above, since the conventional method does not consider the actual situation in an actual circuit, the setup time and the hold time obtained by the conventional method have low accuracy as data, and a highly accurate simulation reflecting the actual situation. Can not. Therefore, the accuracy of the timing analysis is reduced, and in a severe case, even if it operates correctly in a simulation, a malfunction occurs when a device is actually manufactured and a circuit is operated. Was.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、図1に示すように、CADシス
テムなどを用いた自動回路設計において、データ及びク
ロックが入力されるクロック制御型のセルごとに、前記
データの入力スルーレート及び前記クロックの入力スル
ーレートを変数として入力/出力のタイミングを解析す
るシミュレーションをして、セルにおいて前記セルにデ
ータが入力された時点からどの程度前記データを取り込
むことができるかを示すセットアップ時間と、前記セル
に取り込まれた前記データを、前記セルがどの程度保持
することができるかを示すホールド時間とを、抽出結果
として求める特性抽出処理と、設計対象となる回路を組
み、回路を構成するセルごとに、各セルに入力されるデ
ータ及びクロックの入力スルーレートを前記抽出結果と
照合し、これらが一致したときにはそれを計算結果と
し、一致しない場合には補間して計算結果を求め、設計
対象となる回路を組んだ場合の各セルのセットアップ時
間及びホールド時間を求める計算処理とを有することを
特徴とする回路設計におけるタイミング解析方法によ
り、上記課題を解決するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks. As shown in FIG. 1, in an automatic circuit design using a CAD system or the like, a clock to which data and a clock are input is provided. For each control-type cell, a simulation is performed to analyze the input / output timing using the data input slew rate and the clock input slew rate as variables, and how much from the time when data is input to the cell in the cell Setup time indicating whether the data can be captured, and the data captured in the cell, a hold time indicating how much the cell can hold, a characteristic extraction process for obtaining as an extraction result , A circuit to be designed, and data and clocks input to each cell for each cell constituting the circuit The input slew rate is compared with the extraction result, and when they match, the calculation result is used. When they do not match, the calculation result is obtained by interpolation, and the setup time of each cell when a circuit to be designed is assembled. The above problem is solved by a timing analysis method in circuit design, which comprises a calculation process for obtaining a hold time.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下で、本発明の実施形態に係る
回路設計のタイミング解析方法について図面を参照しな
がら説明する。本実施形態では、フリップフロップなど
のクロック制御型の回路について、セットアップ時間と
ホールド時間を求めるタイミング解析方法について説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A circuit design timing analysis method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, a timing analysis method for obtaining a setup time and a hold time for a clock-controlled circuit such as a flip-flop will be described.

【0018】LSI設計には、回路動作・論理を決める
システム設計とトランジスタの形状を決めるレイアウト
設計がある。この設計工程では、期間短縮(自動化、高
精度化)をする意味で多くのCADシステムが導入され
ている。その設計システムの一例を図11に示す。回路
設計におけるタイミング解析は、大きく分けて特性抽出
処理(キャラクタライゼーション)、計算処理(カルキ
ュレーション)の2つのステップに分けられる。
The LSI design includes a system design that determines the circuit operation and logic and a layout design that determines the shape of the transistor. In this design process, many CAD systems have been introduced for the purpose of shortening the period (automation, high accuracy). FIG. 11 shows an example of the design system. Timing analysis in circuit design can be broadly divided into two steps: characteristic extraction processing (characterization) and calculation processing (calculation).

【0019】キャラクタライゼーションは、回路設計に
用いられる各セル内における素子(トランジスタなど)
の結線情報、トランジスタのチャネル幅、チャネル長、
容量などの設計情報を含むネットリストを用いた回路シ
ミュレーションにより行われる。すなわち、このネット
リスト内のセル(例えばインバータ)ごとにセルの出力
端子に負荷容量を付け、このセルに信号電圧を入力して
出力させる回路シミュレーションをし、信号電圧の入力
から出力までの遅延に係るデータを求めることにより行
われる。
The characterization is based on elements (such as transistors) in each cell used for circuit design.
Connection information, transistor channel width, channel length,
This is performed by circuit simulation using a netlist including design information such as capacity. That is, for each cell (eg, inverter) in this netlist, a circuit simulation is performed in which a load capacitance is applied to the output terminal of the cell, and a signal voltage is input to and output from the cell, and the delay from input to output of the signal voltage is reduced This is performed by obtaining such data.

【0020】図2に示すようなフリップフロップや、ラ
ッチのようなクロック制御型の回路においては、クロッ
クやデータの入出力タイミングによっては誤動作を生じ
ることがあるので、セットアップ時間、ホールド時間と
いう時間を各セルごとに設定しておく必要がある。この
うちセットアップ時間とは、正常動作を維持しつつ、フ
リップフロップなどの回路がどこまでデータを取り込む
ことができるかを示す時間であって、ホールド時間は、
取り込むデータをどの程度保持していられるのかを示す
時間のことであり、タイミングについて正常動作を維持
する上では必須のものである。
In a clock-controlled circuit such as a flip-flop or a latch as shown in FIG. 2, a malfunction may occur depending on the input / output timing of a clock or data. It must be set for each cell. Of these, the setup time is the time indicating how far a circuit such as a flip-flop can take in data while maintaining normal operation, and the hold time is
This is a time indicating how much data to be captured can be held, and is essential for maintaining normal timing operation.

【0021】これらのセットアップ時間、ホールド時間
を特性抽出処理によって求めるには、まず、図1のステ
ップP1で、データ(D),クロック(CK)の入力ス
ルーレートを回路シミュレーションの変数として用意す
る。これは本発明の特徴となるステップである。すなわ
ち、フリップフロップやラッチなどのクロック制御型回
路におけるセットアップ時間(Ts)とホールド時間
(Th)は、データ、クロックの各々のスルーレート
(Ds,CKs)に相関関係があることがわかっている
ので、シミュレーションの際の入力変数として、以下に
示すようなデータの入力スルーレート(Ds)及びクロ
ックの入力スルーレート(CKs)を用意している。
In order to determine the setup time and the hold time by the characteristic extraction processing, first, in step P1 of FIG. 1, the input slew rates of data (D) and clock (CK) are prepared as variables for circuit simulation. This is a characteristic step of the present invention. That is, it is known that the setup time (Ts) and the hold time (Th) in a clock control type circuit such as a flip-flop or a latch have a correlation with the slew rate (Ds, CKs) of each of data and clock. As input variables in the simulation, a data input slew rate (Ds) and a clock input slew rate (CKs) as described below are prepared.

【0022】[0022]

【数1】 (Equation 1)

【0023】[0023]

【数2】 (Equation 2)

【0024】具体的には、Specifically,

【0025】[0025]

【数3】 (Equation 3)

【0026】[0026]

【数4】 (Equation 4)

【0027】などといった複数の値を用意しておく。次
に、図1のステップP2で、設計対象となるセルごとに
上記の変数すなわちデータ(D),クロック(CK)の
入力スルーレート(Ds,CKs)を用いて、セットア
ップ時間(Ts)とホールド時間(Th)とを求める。
このときのシミュレーションについて、図2、図3を参
照しながら以下で説明する。
A plurality of values such as are prepared. Next, in step P2 of FIG. 1, the setup time (Ts) and the hold time are set using the above variables, that is, the input slew rates (Ds, CKs) of the data (D) and clock (CK) for each cell to be designed. Time (Th) is obtained.
The simulation at this time will be described below with reference to FIGS.

【0028】セルは図2に示すようなフリップフロップ
(11)とする。ステップP1で用意しておいたデータ
/クロックの入力スルーレート(Ds,CKs)を用い
て、図3に示すようなスルーレートの信号電圧をデータ
(D)とクロック(CK)端子に入力して、出力(Q)
が誤動作する限界を二分探索法で求める。この二分探索
法は、具体的にはデータ(D)とクロック(CK)との
間隔を変動させながら、出力が正常動作する限界を求め
る。収束条件は、DとCK間の時間差をT、現在の処理
を添字kを用いて表現すると、
The cell is a flip-flop (11) as shown in FIG. Using the data / clock input slew rate (Ds, CKs) prepared in step P1, a signal voltage having a slew rate as shown in FIG. 3 is input to the data (D) and clock (CK) terminals. , Output (Q)
The limit at which 誤 malfunctions is found by the binary search method. In the binary search method, specifically, the limit at which the output operates normally is obtained while changing the interval between the data (D) and the clock (CK). The convergence condition is expressed as follows: the time difference between D and CK is represented by T, and the current processing is represented by subscript k.

【0029】[0029]

【数5】 (Equation 5)

【0030】又はOr

【0031】[0031]

【数6】 (Equation 6)

【0032】である。設計対象の回路条件などによっ
て、何れか適当なものを選択すればよい。セットアップ
時間Tsやホールド時間Thは、タイミング解析中、デ
ータとクロックの到達時間をTd、Tckとすると
Is as follows. Any appropriate one may be selected depending on the circuit conditions of the design target. The setup time Ts and the hold time Th are as follows, assuming that the arrival times of data and clock are Td and Tck during the timing analysis.

【0033】[0033]

【数7】 (Equation 7)

【0034】[0034]

【数8】 (Equation 8)

【0035】を満たさなければエラーとし、誤動作が生
じたものとする。このようにして誤動作の限界を求めた
後に、図3に示すように、出力(Q)の誤動作する限界
における、データ(D)が立ち上がり時に全体の50%
になった時点と、クロック(CK)が立ち上がり時に全
体の50%になった時点との差をセットアップ時間(T
s)とし、クロック(CK)が立ち上がり時に全体の5
0%になった時点と、データ(D)が立ち下がり時に全
体の50%となった時点との差をホールド時間(Th)
とする。
If the above condition is not satisfied, it is assumed that an error has occurred and a malfunction has occurred. After obtaining the limit of the malfunction in this way, as shown in FIG. 3, at the limit of the malfunction of the output (Q), when the data (D) rises 50% of the whole at the rise
And the difference between the time when the clock (CK) rises to 50% of the total at the rising time is the setup time (T
s), and when the clock (CK) rises, 5
The hold time (Th) is defined as the difference between the time point when the data (D) falls to 0% and the time point when the data (D) falls to 50% of the entirety.
And

【0036】データ/クロックの入力スルーレート(D
s,CKs)の組み合わせは複数あるので、その全ての
場合についてセットアップ時間(Ts)とホールド時間
(Th)とを求める。この結果、セットアップ時間(T
s)及びホールド時間(Th)は図4に示すような二次
元行列で示される。これを見て分かるように、セットア
ップ時間(Ts)及びホールド時間(Th)はいずれも
データの入力スルーレート(Ds),クロックの入力ス
ルーレート(CKs)の関数となっている。
The data / clock input slew rate (D
Since there are a plurality of combinations of (s, CKs), the setup time (Ts) and the hold time (Th) are obtained for all of the combinations. As a result, the setup time (T
s) and the hold time (Th) are represented by a two-dimensional matrix as shown in FIG. As can be seen, the setup time (Ts) and the hold time (Th) are both functions of the data input slew rate (Ds) and the clock input slew rate (CKs).

【0037】次いで、図1のステップP3で、抽出され
たセットアップ時間(Ts)、ホールド時間(Th)を
ルックアップテーブルに書き込む。ここまでの時点で、
設計対象の回路を組む以前の段階でのセルのセットアッ
プ時間(Ts),ホールド時間(Th)を求める特性抽
出処理が終了する。その後、図11に示すシステム設
計、レイアウト設計などの各々のステップ(論理合成、
論理シミュレーションなど)において、上記の特性抽出
処理に基づいたタイミングの計算処理がなされる。
Next, in step P3 of FIG. 1, the extracted setup time (Ts) and hold time (Th) are written in a look-up table. At this point,
The characteristic extraction processing for obtaining the setup time (Ts) and the hold time (Th) of the cell before the circuit to be designed is assembled ends. After that, each step (logic synthesis,
In a logic simulation or the like), timing calculation processing based on the above-described characteristic extraction processing is performed.

【0038】以下でこの計算処理(カルキュレーショ
ン)について説明する。計算処理は、特性抽出処理が各
回路を構成するセルについて、単独でセットアップ時
間、ホールド時間などを計算するのと異なり、実際に設
計対象となる回路を組んだ時に、各セルについてセット
アップ時間、ホールド時間などがどのようになるかとい
うのを求める処理である。
The calculation processing (calculation) will be described below. The calculation process differs from the characteristic extraction process in which the setup time and the hold time are calculated independently for the cells constituting each circuit.When the circuit to be designed is actually assembled, the setup time and the hold time are calculated for each cell. This is a process for obtaining what time will be.

【0039】図1のステップP3に引き続いて、図1の
ステップP4で設計対象の回路を組んだ仮定のもとに、
各セルごとのデータ、クロックの入力スルーレート(D
s,CKs)を求める。これは設計対象の回路を組んだ
仮定のもとで、前段の回路の条件や回路定数などから一
意的に決定される。次いで、図1のステップP5で、対
象となるセル毎に、ステップP4で一意的に求められた
データ/クロックの入力スルーレート(Ds,CKs)
を、ルックアップテーブル上の抽出結果と照合する。
Subsequent to step P3 in FIG. 1, under the assumption that the circuit to be designed is assembled in step P4 in FIG.
Data and clock input slew rates (D
s, CKs). This is uniquely determined from the conditions and circuit constants of the preceding circuit under the assumption that the circuit to be designed is assembled. Next, in step P5 of FIG. 1, the input slew rate (Ds, CKs) of the data / clock uniquely determined in step P4 for each target cell.
With the extraction result on the lookup table.

【0040】その後、図1のステップP6で、上述の照
合結果に基づいて、実回路におけるセットアップ時間、
ホールド時間を求める。このとき、一意的に求められた
データ/クロックの入力スルーレート(Ds,CKs)
がルックアップテーブル上の抽出結果と完全に一致して
いればそれを計算結果とするが、そうでない場合には補
間処理をして、近似値を求めて計算結果とすることにな
る。
Thereafter, in step P6 of FIG. 1, the setup time in the actual circuit is
Find the hold time. At this time, the input slew rate (Ds, CKs) of the data / clock uniquely determined
Is completely the same as the calculation result if it matches the extraction result on the look-up table. If not, an interpolation process is performed to obtain an approximate value and the calculation result is obtained.

【0041】このようにして計算結果すなわち実回路を
組んだ場合における各セルごとのセットアップ時間(T
s),ホールド時間(Th)を求めることができる。以
上のようにして、本実施形態に係るタイミング解析方法
によれば、特性抽出処理の段階でシミュレーションの入
力変数として、従来法で考慮していなかったデータの入
力スルーレート(Ds)及びクロックの入力スルーレー
ト(CKs)を用いており、実際のデータ/クロックな
どのように鈍った信号電圧の波形に即した入力変数を用
いることで、回路の実情に適合したセットアップ時間
(Ts)とホールド時間(Th)を求めることができ、
また1つのセルについて複数のセットアップ時間(T
s),ホールド時間(Th)を用意することができる。
The calculation result, that is, the setup time (T
s) and the hold time (Th) can be obtained. As described above, according to the timing analysis method according to the present embodiment, the input slew rate (Ds) of the data and the input of the clock, which were not considered in the conventional method, are input variables for the simulation at the stage of the characteristic extraction processing. The slew rate (CKs) is used, and the setup time (Ts) and the hold time (Ts) suitable for the actual situation of the circuit are obtained by using input variables corresponding to the waveform of a dull signal voltage such as actual data / clock. Th) can be obtained,
In addition, a plurality of setup times (T
s) and a hold time (Th) can be prepared.

【0042】従って、実際の入力スルーレートを考慮し
た特性抽出処理でセットアップ時間、ホールド時間を求
めることで、これらのセットアップ時間,ホールド時間
のシミュレーション用のデータとしての精度が向上し、
回路の実情を反映した精度よいシミュレーションをする
ことが可能になる。従って、タイミング解析の精度が向
上し、従来生じていた、ひどい場合にはシミュレーショ
ン上では正確に動作しても、実際にデバイスを作製して
回路を動作させると誤動作してしまうなどという問題を
極力抑止することが可能になる。
Therefore, by obtaining the setup time and the hold time in the characteristic extraction process in consideration of the actual input slew rate, the accuracy of the setup time and the hold time as data for simulation is improved.
It is possible to perform an accurate simulation reflecting the actual state of the circuit. Therefore, the accuracy of the timing analysis has been improved, and the problems that have occurred in the past, such as in the worst case, even if it operates correctly in the simulation, but if the device is actually manufactured and the circuit is operated, it will malfunction as much as possible Deterrence becomes possible.

【0043】以下で、本実施形態に係るタイミング解析
方法の適用例として、クリティカルパスやクロックスキ
ューのバイオレーションへの適用例を示す。すなわち、
図5のように、2つのフリップフロップ(12,13)
の間に論理回路(LC)が接続された回路において、前
段と後段のクロックの到達時間をTck1,Tck2とし、前
段フリップフロップのクロックから出力までの遅延時間
をTck-q,論理回路(LC)での遅延をTlogic,動作
周波数をTcpとすると、この場合、クリティカルパスの
制約条件は
Hereinafter, as an application example of the timing analysis method according to the present embodiment, an application example of critical path and clock skew to violation will be described. That is,
As shown in FIG. 5, two flip-flops (12, 13)
In the circuit in which the logic circuit (LC) is connected between the first and second clocks, the arrival times of the clocks of the preceding and subsequent stages are Tck1 and Tck2, the delay time from the clock of the preceding flip-flop to the output is Tck-q, and the logic circuit (LC) Assuming that the delay at T is Tlogic and the operating frequency is Tcp, the critical path constraint in this case is

【0044】[0044]

【数9】 (Equation 9)

【0045】となり、クロックスキューの制約条件はAnd the clock skew constraint is:

【0046】[0046]

【数10】 (Equation 10)

【0047】となる。このタイミング解析に、本実施形
態に係るタイミング解析方法を用いて、これらのデー
タ,クロックの入力スルーレートを考慮して解析するこ
とにより、精度の良いシミュレーションが可能になる。
無論、本実施形態に係る解析方法はこのような回路に限
るものではなく、また、対象となるセルについても、フ
リップフロップに限るものではなく、例えばラッチのよ
うに、クロックに同期してデータの入出力を制御するよ
うなものであれば、どのようなものであっても本実施形
態と同様の効果を奏することはいうまでもない。
Is as follows. In this timing analysis, by using the timing analysis method according to the present embodiment and analyzing the input slew rates of these data and clocks, an accurate simulation can be performed.
Of course, the analysis method according to the present embodiment is not limited to such a circuit, and the target cell is not limited to a flip-flop. For example, like a latch, data is synchronized with a clock. It goes without saying that the same effects as those of the present embodiment can be obtained regardless of what controls input / output.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、セ
ットアップ時間とホールド時間を求める特性抽出処理
で、データの入力スルーレート及びクロックの入力スル
ーレートを変数として入力/出力のタイミングを解析す
るシミュレーションをして、これらのセットアップ時間
とホールド時間を求めているので、実際のデータ/クロ
ックなどのように鈍った信号電圧の波形に即した入力変
数を用いることで、回路の実情に適合したセットアップ
時間とホールド時間を求めることができ、また1つのセ
ルについて複数のセットアップ時間,ホールド時間を用
意することができる。
As described above, according to the present invention, the input / output timing is analyzed by using the data input slew rate and the clock input slew rate as variables in the characteristic extraction processing for determining the setup time and the hold time. The setup time and the hold time are obtained by simulation, so using the input variables according to the waveform of the dull signal voltage such as actual data / clock, the setup suitable for the actual situation of the circuit Time and hold time can be obtained, and a plurality of setup time and hold time can be prepared for one cell.

【0049】従って、これらのセットアップ時間,ホー
ルド時間のシミュレーション用のデータとしての精度が
向上し、回路の実情を反映した精度よいシミュレーショ
ンをすることが可能になり、タイミング解析の精度の向
上が可能になる。
Accordingly, the accuracy of the setup time and the hold time as data for simulation is improved, and accurate simulation reflecting the actual situation of the circuit can be performed, and the accuracy of timing analysis can be improved. Become.

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

【図1】本発明の実施形態に係る回路設計におけるタイ
ミング解析方法を説明するフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart illustrating a timing analysis method in circuit design according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態に係る回路シミュレーション
に用いるセルのモデルを説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a cell model used for circuit simulation according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態に係るタイミング解析方法に
おけるデータとクロックの入力タイミングと、セットア
ップ時間,ホールド時間との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between data and clock input timings, a setup time, and a hold time in the timing analysis method according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態で抽出されたセットアップ時
間及びホールド時間の2次元行列表現を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a two-dimensional matrix representation of a setup time and a hold time extracted in an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態に係る適用例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an application example according to the embodiment of the present invention.

【図6】従来例に係る回路シミュレーションのセルのモ
デルとなるフリップフロップを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a flip-flop serving as a model of a cell in circuit simulation according to a conventional example.

【図7】フリップフロップの内部回路の一例を示す図で
ある。
FIG. 7 illustrates an example of an internal circuit of a flip-flop.

【図8】従来例に係るセットアップ時間及びホールド時
間の算出に用いる信号電圧のモデルを説明する図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating a model of a signal voltage used for calculating a setup time and a hold time according to a conventional example.

【図9】実際の回路におけるデータの入力スルーレート
とホールド時間との関係を説明するグラフである。
FIG. 9 is a graph illustrating a relationship between a data input slew rate and a hold time in an actual circuit.

【図10】従来の問題点を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a conventional problem.

【図11】一般の回路設計CADシステムを示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a general circuit design CAD system.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CADシステムなどを用いた自動回路設
計において、データ及びクロックが入力されるクロック
制御型のセルごとに、前記データの入力スルーレート及
び前記クロックの入力スルーレートを変数として入力/
出力のタイミングを解析するシミュレーションをして、
前記セルにおいて該セルにデータが入力された時点から
どの程度前記データを取り込むことができるかを示すセ
ットアップ時間と、前記セルに取り込まれた前記データ
を、前記セルがどの程度保持することができるかを示す
ホールド時間とを、抽出結果として求める特性抽出処理
と、 設計対象となる回路を組み、回路を構成するセルごと
に、各セルに入力されるデータ及びクロックの入力スル
ーレートを前記抽出結果と照合し、これらが一致したと
きにはそれを計算結果とし、一致しない場合には補間し
て計算結果を求め、設計対象となる回路を組んだ場合の
各セルのセットアップ時間及びホールド時間を求める計
算処理とを有することを特徴とする回路設計におけるタ
イミング解析方法。
In an automatic circuit design using a CAD system or the like, for each clock control type cell to which data and a clock are inputted, the input slew rate of the data and the input slew rate of the clock are input / output as variables.
Perform a simulation to analyze the output timing,
In the cell, a setup time indicating how much the data can be taken from the time when the data is input to the cell, and how much the data can hold the data taken in the cell And a characteristic extraction process for determining a hold time as an extraction result, and combining a circuit to be designed and, for each cell constituting the circuit, an input slew rate of data and clock input to each cell and the extraction result. Collation, when these match, the calculation result is obtained, and when they do not match, the calculation result is obtained by interpolation, and a setup process and a hold time of each cell when a circuit to be designed is assembled are calculated. A timing analysis method in a circuit design, comprising:
【請求項2】 前記クロック制御型のセルは、フリップ
フロップ又はラッチであることを特徴とする請求項1記
載の回路設計におけるタイミング解析方法。
2. The method according to claim 1, wherein the clock control type cell is a flip-flop or a latch.
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