JP2008123458A - Method for designing semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路を構成する論理回路の特性算出方法に関する。 The present invention relates to a method for calculating characteristics of a logic circuit constituting a semiconductor integrated circuit.
近年、半導体素子の微細化、低電圧化が進展し、半導体集積回路の大規模化、高速化、及び低消費電力化が進行している。半導体集積回路には数多くの論理回路が設けられている。半導体集積回路の設計段階では、論理回路のゲートレベルのタイミング、消費電流、或いはノイズ特性などを算出する手法が多用されている(例えば、特許文献1参照。)。 In recent years, miniaturization of semiconductor elements and lowering of voltage have progressed, and semiconductor integrated circuits have been increased in scale, speeded up, and reduced in power consumption. Many logic circuits are provided in a semiconductor integrated circuit. At the design stage of a semiconductor integrated circuit, a technique for calculating gate level timing, current consumption, noise characteristics, or the like of a logic circuit is frequently used (for example, see Patent Document 1).
特許文献1などに記載されている論理回路のゲートレベルの特性算出方法では、論理回路セルの外側から見えるゲートを実効容量や実効抵抗として置き換え、ゲートレベルの特性算出を行っている。
In the logic circuit gate level characteristic calculation method described in
ところが、論理回路のゲートレベルのタイミング特性、消費電流特性、或いはノイズ特性などでは、それぞれゲートの各ノードの電位が異なり、単純に1つの実効容量や実効抵抗に置き換えると実際の特性との差異が大きくなるという問題点がある。
本発明は、算出すべき論理回路のゲートレベルの特性に応じた実効容量や実効抵抗を用いて、実際の特性との差異を小さくすることができる半導体集積回路の設計方法を提供する。 The present invention provides a method for designing a semiconductor integrated circuit, which can reduce a difference from an actual characteristic by using an effective capacitance or an effective resistance according to a gate level characteristic of a logic circuit to be calculated.
本発明の一態様の半導体集積回路の設計方法は、半導体集積回路の設計段階でのゲートレベル特性算出に用いられ、論理ゲート回路及び算出する特性計算毎に設定される実効容量と、前記論理ゲート回路及び算出する特性計算毎に設定される実効抵抗とが少なくとも1つ予め設けられたライブラリーを有し、前記ライブラリーから、目的のメトリックに応じて、前記実効容量と前記実効抵抗の少なくとも1つを選択するステップと、前記論理ゲート回路に入力されるInput Slewデータと、選択された前記ゲート回路に対応する前記実効容量と前記実効抵抗の少なくとも1つとにもとづいて、目的に応じたメトリックの前記論理ゲート回路のゲートレベル特性計算を実行するステップとを具備することを特徴とする。 A method for designing a semiconductor integrated circuit according to one aspect of the present invention is used for calculating a gate level characteristic at a design stage of a semiconductor integrated circuit, and includes a logic gate circuit, an effective capacitance set for each calculated characteristic calculation, and the logic gate. There is a library in which at least one effective resistance set for each circuit and characteristic calculation to be calculated is provided, and from the library, at least one of the effective capacitance and the effective resistance according to a target metric. A metric corresponding to the purpose based on at least one of the effective capacitance and the effective resistance corresponding to the selected gate circuit, and input Slew data input to the logic gate circuit; Performing a gate level characteristic calculation of the logic gate circuit.
更に、本発明の他態様の半導体集積回路の設計方法は、半導体集積回路の設計段階でのゲートレベル特性算出に用いられ、第1の論理ゲート回路の第1のクロストーク実効容量、第2の論理ゲート回路の第2のクロストーク実効容量、及び前記第1の論理ゲート回路と前記第2の論理ゲート回路の間の信号配線間容量が、予め設けられたライブラリーを有し、前記ライブラリーから、前記第1のクロストーク実効容量、前記第2のクロストーク実効容量、及び前記信号配線間容量を選択するステップと、前記第1の論理ゲート回路に入力される第1のInput Slewデータ、前記第1のクロストーク実効容量、前記第2の論理ゲート回路に入力される第2のInput Slewデータ、前記第2のクロストーク実効容量、及び前記信号配線間容量にもとづいて前記第1の論理ゲート回路と前記第1の論理ゲート回路の間のクロストークノイズ計算を実行するステップとを具備することを特徴とする。 Furthermore, a semiconductor integrated circuit design method according to another aspect of the present invention is used for calculating a gate level characteristic at the design stage of the semiconductor integrated circuit, and includes a first crosstalk effective capacitance of the first logic gate circuit, a second A library in which a second crosstalk effective capacitance of a logic gate circuit and a signal wiring capacitance between the first logic gate circuit and the second logic gate circuit are provided in advance, and the library Selecting the first crosstalk effective capacitance, the second crosstalk effective capacitance, and the signal wiring capacitance, and first input slew data input to the first logic gate circuit, The first crosstalk effective capacitance, the second input slew data input to the second logic gate circuit, the second crosstalk effective capacitance, and the signal And a step of calculating a crosstalk noise between the first logic gate circuit and the first logic gate circuit based on an interwiring capacitance.
本発明によれば、算出すべき論理回路のゲートレベルの特性に応じた実効容量や実効抵抗を用いて、実際の特性との差異を小さくすることができる半導体集積回路の設計方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a method for designing a semiconductor integrated circuit capable of reducing a difference from an actual characteristic by using an effective capacitance or an effective resistance according to a gate level characteristic of a logic circuit to be calculated. Can do.
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、本発明の実施例1に係る半導体集積回路の設計方法ついて、図面を参照して説明する。図1は、システムLSIとしての半導体集積回路の設計方法を示すフローチャート、図2はシステムLSIとしての半導体集積回路の設計に用いられるライブラリー情報を示す図、図3はシステムLSIとしての半導体集積回路のゲートレベルの特性算出方法を示すフローチャート、図4はゲートレベルの特性算出に用いられる簡易化モデルを示す図、図5はゲートの入出力特性を示す図、図6はゲート遅延計算を示す図、図7はゲート遅延計算結果を示す図、図8はゲート遷移計算を示す図、図9はゲート遷移計算結果を示す図である。本実施例では、ゲートレベルの遅延計算、遷移計算、及び消費電流計算に対応する実効容量及び実行抵抗をそれぞれ設けている。
First, a method for designing a semiconductor integrated circuit according to
システムLSIの設計方法では、図1に示すように、まず、システム設計された情報にもとづいて、ソフトウエアプログラムに近い動作記述から、HDL(Hardware Description Language)を用いたRTL(Register Transfer Level)記述が合成される。なお、システムLSIとしての半導体集積回路は、種々の方法を用いて設計され、図1に示すフローチャート以外の設計方法を用いて設計でき、本実施例は図1に示すフローチャートに限定されるものではない(ステップS1)。 In the system LSI design method, as shown in FIG. 1, first, an RTL (Register Transfer Level) description using an HDL (Hardware Description Language) from an operation description close to a software program based on system designed information. Is synthesized. A semiconductor integrated circuit as a system LSI can be designed using various methods, and can be designed using a design method other than the flowchart shown in FIG. 1, and this embodiment is not limited to the flowchart shown in FIG. No (step S1).
次に、RTL記述を詳細化したゲートレベルの論理回路が合成される。このとき、図2に示すように、物理設計情報11、論理設計情報12、タイミング情報13、ノイズ情報14、及びゲートレベル計算情報15などが格納されるライブラリー1の情報(論理設計情報12など)を用いて論理合成が行われる。
Next, a gate level logic circuit in which the RTL description is detailed is synthesized. At this time, as shown in FIG. 2, information of the
物理設計情報11、論理設計情報12、タイミング情報13、及びノイズ情報14は、標準化された情報、例えばALF(Advanced Library Format)情報を用いることが可能である。ゲートレベル計算情報15は、特性算出すべき論理ゲート回路に対応した情報である。ゲートレベル計算情報15には、例えば、半導体集積回路のゲートレベル特性算出に用いられる遅延計算用の遅延実効容量Cdelay、遷移計算用の遷移実効容量Cslew、消費電流計算用の消費電流実効容量Cpower、遅延計算用の遅延実効抵抗Rdelay、遷移計算用の遷移実効抵抗Rslew、及び消費電流計算用の消費電流実効抵抗Rpower、が設けられる。
As the
遅延実効容量Cdelay、遷移実効容量Cslew、消費電流実効容量Cpower、及び実効抵抗Rjkは、それぞれ論理ゲート回路毎に設定された値であり、値がそれぞれ異なり、しかも印加される電源電圧の値によっても異なる。 The delay effective capacitance Cdelay, transition effective capacitance Cslew, current consumption effective capacitance Cpower, and effective resistance Rjk are values set for each logic gate circuit, and are different from each other, and also depend on the value of the applied power supply voltage. Different.
ここで、遅延実効容量Cdelay、遷移実効容量Cslew、消費電流実効容量Cpower、遅延実効抵抗Rdelay、遷移実効抵抗Rslew、及び消費電流実効抵抗Rpowerは、予め試作評価された論理ゲート回路特性に合わせてフィティングさせておくのが好ましい。なお、これ以降のステップでは適宜ライブラリー1の情報が用いられる(ステップS2)。
Here, the delay effective capacitance Cdelay, the transition effective capacitance Cslew, the current consumption effective capacitance Cpower, the delay effective resistance Rdelay, the transition effective resistance Rslew, and the current consumption effective resistance Rpower are determined according to the logic gate circuit characteristics evaluated in advance as prototypes. It is preferable to leave it on. In the subsequent steps, the information of the
続いて、論理シミュレータ及びライブラリー1などを用いて論理機能が正しいかどうかの等価性検証が行われる。ここで、等価性検証の他にSTA(Static Timing Analysis)を用いたタイミング検証などを行ってもよい(ステップS3)。そして、論理回路を構成するマクロセルなどの接続関係データ(ネットリスト)のチェックが行われる。ここで、フロアプランまでのステップがレイアウト前のシミュレーションであり、フロアプラン以降のステップがレイアウト後シミュレーションとなる(ステップS4)。
Subsequently, equivalence verification is performed to determine whether the logic function is correct using the logic simulator and the
次に、LSIの規模の見積もり、消費電力の見積もり、チップ面積の見積もり、及びパッケージの見積もり等(フロアプラン)が行われる(ステップS5)。続いて、マクロセル間及びマクロセル内などの電源配線が配置される(ステップS6)。そして、CTS(Clock Tree Synthesis)の試行及び見積が行われる(ステップS7)。 Next, LSI size estimation, power consumption estimation, chip area estimation, package estimation, etc. (floor plan) are performed (step S5). Subsequently, power supply wirings between the macrocells and within the macrocells are arranged (step S6). Then, trial and estimation of CTS (Clock Tree Synthesis) are performed (step S7).
続いて、マクロセル間及びマクロセル内などの配置配線が行われる。ここで、半導体集積回路のゲートレベル特性を算出すべき論理ゲート回路の電源接続及び配置配線がなされる。論理ゲート回路は、インバータ、ANDゲート、NANDゲート、ORゲート、NORゲートなどがあり、“High”レベル或いは“Low”レベルの信号を入力し、“High”レベル或いは“Low”レベルの信号を出力するデジタル演算処理回路である(ステップS8)。 Subsequently, placement and routing is performed between the macro cells and within the macro cells. Here, the power supply connection and the arrangement wiring of the logic gate circuit for calculating the gate level characteristic of the semiconductor integrated circuit are made. Logic gate circuits include inverters, AND gates, NAND gates, OR gates, NOR gates, etc., which input “High” or “Low” level signals and output “High” or “Low” level signals. (Step S8).
そして、図3に示すように電源接続及び配置配線がなされた論理ゲート回路レベルでの遅延計算、遷移計算、及び消費電流計算などの特性計算が行われる。論理ゲート回路は、一般的に、図4に示すように、簡易化された形(モデル化)で表現される。論理ゲート回路としてのゲート2には、入力側に入力信号INが入力され、出力側のノードN1と低電位側電源(接地電位)Vssの間に実効容量3が設けられ、ノードN1から出力信号OUTが出力される。なお、実効容量3のほかに、ゲート2とノードN1の間に実効抵抗を追加してモデル化してもよい。
Then, as shown in FIG. 3, characteristic calculations such as delay calculation, transition calculation, and current consumption calculation are performed at the logic gate circuit level where the power supply connection and the placement and routing are made. The logic gate circuit is generally expressed in a simplified form (modeling) as shown in FIG. An input signal IN is input to the input side of the
ここで、論理ゲート回路としてのゲート2が、例えばインバータの場合は、図5(a)に示すように、入力信号INが“High”レベルから“Low”レベルに変化すると、所定時間経過後、出力信号OUTの信号レベルが“Vss”レベルから徐々に“Vdd”レベルに変化する。なお、入力信号INの立ち下り特性(Input Slew)を直線変化として表示している。ここで、遅延時間tdelayは、入力信号INが50%Vddとなる時間t1と出力信号OUTが50%Vddとなる時間t2の間の時間で表される。遷移時間tslewは、出力信号OUTが10%Vddとなる時間t11と出力信号OUTが90%Vddとなる時間t12の間の時間で表される。遅延時間tdelayの間の出力信号OUTは、遅延時間tdelay以降の出力信号OUTとは波形が異なり、傾きの値が大きい。この傾きの違いは、印加される論理ゲート回路としてのゲート2のノードの電位が異なるからである。
Here, in the case where the
一方、論理ゲート回路としてのゲート2が、例えばインバータの場合は、図5(b)に示すように、入力信号INが“Low”レベルから“High”レベルに変化すると、所定時間経過後、出力信号OUTの信号レベルが“Vdd”レベルから徐々に“Vss”レベルに変化する。なお、入力信号INの立ち上り特性(Input Slew)を直線変化として表示している。ここで、遅延時間tdelayは、入力信号INが50%Vddとなる時間t1aと出力信号OUTが50%Vddとなる時間t2aの間の時間で表される。遷移時間tslewは、出力信号OUTが90%Vddとなる時間t12aと出力信号OUTが10%Vddとなる時間t11aの間の時間で表される。遅延時間tdelayの間の出力信号OUTは、遅延時間tdelay以降の出力信号OUTとは波形が異なり、傾きの値が大きい。この傾きの違いは、印加される論理ゲート回路としてのゲート2のノードの電位が異なるからである。
On the other hand, when the
次に、論理ゲート回路の遅延計算では、図6に示すように、Input Slewデータと遅延実効容量Cdelayにもとづいて、例えばSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)やHSPICEなどのシミュレーションツールを用いて遅延計算が実行される。なお、遅延実効容量Cdelayの値は必ずしも1つとは限らず、論理ゲート回路のノードの電位に合わせて複数設定してもよい。その場合、より精度が向上するがシミュレーション時間が増大する。ここでは、Input Slewデータと遅延実効容量Cdelayを用いているが、遅延実効抵抗Rdelayを追加してシミュレーションを実行してもよい(ステップS9a)。 Next, in the delay calculation of the logic gate circuit, as shown in FIG. 6, the delay is performed using a simulation tool such as SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) or HSPICE based on the input slew data and the delay effective capacitance Cdelay. Calculation is performed. Note that the value of the delay effective capacitance Cdelay is not necessarily one, and a plurality of values may be set in accordance with the potential of the node of the logic gate circuit. In that case, the accuracy is further improved, but the simulation time is increased. Here, the input slew data and the delay effective capacitance Cdelay are used, but the simulation may be executed by adding the delay effective resistance Rdelay (step S9a).
続いて、論理ゲート回路の遅延計算結果は、論理ゲート回路としてのゲート2が、例えばインバータの場合、図7に示すように、算出された遅延時間tdelayAは、入力信号INが50%Vddとなる時間t1と出力信号OUTが50%Vddとなる時間t2の間の時間で表される。ここで、破線表示された出力信号OUTは、実効容量に遷移実効容量Cslewを用いた場合の波形であり、遷移実効容量Cslewを用いて算出された遅延時間tdelayBは、入力信号INが50%Vddとなる時間t1と出力信号OUTが50%Vddとなる時間t3の間の時間で表される。実際の遅延時間tdelay、遅延時間tdelayA、及び遅延時間tdelayBの関係は、
|tdelay−tdelayA|<<|tdelay−tdelayB|・・・・・・式(1)
で表すことができる。また、図示していないが、共通の実効容量3を用いた場合でも実際の遅延時間tdelayとの差異を小さくできない。つまり、予めライブラリー1に設けられた遅延計算用としての遅延実効容量Cdelayを用いると、実際の遅延時間tdelayとの差異を最小化することができることとなる(ステップS9b)。
Subsequently, the delay calculation result of the logic gate circuit shows that when the
| tdelay-tdelayA | <<< tdelay-tdelayB |
Can be expressed as Although not shown, even when the common
そして、論理ゲート回路の遷移計算では、図8に示すように、Input Slewデータと遷移実効容量Cslewにもとづいて、例えばSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)やHSPICEなどのシミュレーションツールを用いて遷移計算が実行される。なお、遷移実効容量Cslewの値は必ずしも1つとは限らず、論理ゲート回路のノードの電位に合わせて複数設定してもよい。その場合、より精度が向上するがシミュレーション時間が増大する。ここでは、Input Slewデータと遷移実効容量Cslewを用いているが、遷移実効抵抗Rslewを追加してシミュレーションを実行してもよい(ステップS9c)。 In the transition calculation of the logic gate circuit, as shown in FIG. 8, the transition calculation is performed using a simulation tool such as SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) or HSPICE based on the input slew data and the transition effective capacitance Cslew. Is executed. Note that the value of the transition effective capacitance Cslew is not necessarily one, and a plurality of values may be set in accordance with the potential of the node of the logic gate circuit. In that case, the accuracy is further improved, but the simulation time is increased. Here, the Input Slew data and the transition effective capacitance Cslew are used, but the simulation may be executed by adding the transition effective resistance Rslew (step S9c).
次に、論理ゲート回路の遷移計算結果は、論理ゲート回路としてのゲート2が、例えばインバータの場合、図9に示すように、算出された遷移時間tslewAは、入力信号INが10%Vddとなる時間t11と出力信号OUTが90%Vddとなる時間t12の間の時間で表される。ここで、破線表示された出力信号OUTは、実効容量に遅延実効容量Cdelayを用いた場合の波形であり、遅延実効容量Cdelayを用いて算出された遷移時間tslewBは、入力信号INが10%Vddとなる時間t4と出力信号OUTが90%Vddとなる時間t5の間の時間で表される。実際の遷移時間tslew、遷移時間tslewA、及び遷移時間tslewBの関係は、
|tslew−tslewA|<<|tslew−tslewB|・・・・・・・式(2)
で表すことができる。また、図示していないが、共通の実効容量を用いた場合でも実際の遷移時間tslewとの差異を小さくできない。つまり、予めライブラリー1に設けられた遷移計算用としての遷移実効容量Cslewを用いると実際の遷移時間tslewとの差異を最小化することができることとなる(ステップS9d)。
Next, the transition calculation result of the logic gate circuit shows that when the
| tslew-tslewA | <<<< tslew-tslewB |
Can be expressed as Although not shown, even if a common effective capacity is used, the difference from the actual transition time t sew cannot be reduced. That is, if the transition effective capacity Cslew for transition calculation provided in the
続いて、論理ゲート回路の消費電流計算では、Input Slewデータと消費電流実効容量Cpowerにもとづいて、例えばSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)やHSPICEなどのシミュレーションツールを用いて消費電流計算が実行される。なお、消費電流実効抵抗Rpowerを追加してシミュレーションしてもよい。ここで、消費電流実効容量Cpowerは、論理ゲート回路のノードの電位に合わせて設定された値であり、遅延実効容量Cdelayや遷移実効容量Cslewとは異なる値である(ステップS9e)。そして、論理ゲート回路の消費電流計算結果は、実際の消費電流との差異を最小化することができる(ステップS9f)。 Subsequently, in the current consumption calculation of the logic gate circuit, the current consumption calculation is executed using a simulation tool such as SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) or HSPICE based on the Input Slew data and the effective current consumption capacitance Cpower. The The simulation may be performed by adding an effective current consumption resistance Rpower. Here, the current consumption effective capacitance Cpower is a value set according to the potential of the node of the logic gate circuit, and is different from the delay effective capacitance Cdelay and the transition effective capacitance Cslew (step S9e). Then, the difference between the current consumption calculation result of the logic gate circuit and the actual current consumption can be minimized (step S9f).
もし、ゲートレベルの特性算出結果が、実際の特性と比較して所定の差以上大きい場合には、フロアプランから作業がやり直される。 If the gate level characteristic calculation result is larger than a predetermined difference compared to the actual characteristic, the work is restarted from the floor plan.
次に、SI(Signal Integrity)の検証が行われる。ステップS9でのゲートレベル特性算出後のSI検証では、システムLSIとしての半導体集積回路全体のクロストーク、クロストークディレイ、電源降下、電圧(IR)降下などの検証が行われる(ステップS10)。 Next, SI (Signal Integrity) is verified. In the SI verification after calculating the gate level characteristic in step S9, verification of crosstalk, crosstalk delay, power supply drop, voltage (IR) drop, etc. of the entire semiconductor integrated circuit as the system LSI is performed (step S10).
続いて、例えば、DRC(Design Rule Checker)、LVS(Layout Versus Schematic)等のレイアウト検証ツールを用いてレイアウトデータの検証が行われ、設計されたデータがGDS(Graphic Data System)II形式のCADレイアウトデータに置換される(ステップS11)。 Subsequently, for example, layout data is verified using a layout verification tool such as DRC (Design Rule Checker), LVS (Layout Versus Schematic), and the designed data is a CAD layout in GDS (Graphic Data System) II format. It is replaced with data (step S11).
続いて、例えばDFM(Design for Manufacturing)などが行われた後、半導体集積回路の設計作業が完了する。 Subsequently, for example, after DFM (Design for Manufacturing) is performed, the design work of the semiconductor integrated circuit is completed.
上述したように、本実施例の半導体集積回路の設計方法では、遅延実効容量Cdelay、遷移実効容量Cslew、消費電流実効容量Cpower、遅延実効抵抗Rdelay、遷移実効抵抗Rslew、及び消費電流実効抵抗Rpowerがライブラリー1に予め格納されている。半導体集積回路の設計段階のレイアウト後、論理ゲート回路の遅延計算がInput Slewデータとこの論理ゲート回路の遅延実効容量Cdelayにもとづいてシミュレーションツールを用いて実行され、論理ゲート回路の遷移計算がInput Slewデータとこの論理ゲート回路の遷移実効容量Cslewにもとづいてシミュレーションツールを用いて実行され、論理ゲート回路の消費電流計算がInput Slewデータとこの論理ゲート回路の消費電流実効容量Cpowerにもとづいてシミュレーションツールを用いて実行される。
As described above, in the design method of the semiconductor integrated circuit of this embodiment, the delay effective capacitance Cdelay, the transition effective capacitance Cslew, the current consumption effective capacitance Cpower, the delay effective resistance Rdelay, the transition effective resistance Rslew, and the current consumption effective resistance Rpower are: Stored in the
このため、論理ゲート回路毎に選択される遅延実効容量Cdelay、遷移実効容量Cslew、消費電流実効容量Cpower、遅延実効抵抗Rdelay、遷移実効抵抗Rslew、及び消費電流実効抵抗Rpowerを用いて、目的とするメトリックに対応したゲートレベル特性が算出されるので、実際の特性との差異を従来よりも縮小することができる。 For this reason, the delay effective capacitance Cdelay, transition effective capacitance Cslew, consumption current effective capacitance Cpower, delay effective resistance Rdelay, transition effective resistance Rslew, and consumption current effective resistance Rpower selected for each logic gate circuit are used. Since the gate level characteristic corresponding to the metric is calculated, the difference from the actual characteristic can be reduced as compared with the conventional case.
なお、本実施例では、レイアウト後でのゲートレベルの遅延計算、遷移計算、或いは消費電流計算に適用しているが、レイアウト前でのゲートレベルの特性計算に適用することができる。 Although the present embodiment is applied to gate level delay calculation, transition calculation, or current consumption calculation after layout, it can be applied to gate level characteristic calculation before layout.
次に、本発明の実施例2に係る半導体集積回路の設計方法について、図面を参照して説明する。図10は、システムLSIとしての半導体集積回路の設計に用いられるライブラリー情報を示す図、図11はクロストークノイズ計算を示す図である。本実施例では、ライブラリー情報を変更している。 Next, a method for designing a semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a diagram showing library information used for designing a semiconductor integrated circuit as a system LSI, and FIG. 11 is a diagram showing crosstalk noise calculation. In this embodiment, library information is changed.
以下、実施例1と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。 In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted, and only different portions are described.
図10に示すように、ライブラリー1aには、物理設計情報11、論理設計情報12、タイミング情報13、ノイズ情報14、及びゲートレベル計算情報15aが設けられる。ゲートレベル計算情報15aには、例えば、半導体集積回路のゲートレベル特性算出に用いられる遅延計算用の遅延実効容量Cdelay、遷移計算用の遷移実効容量Cslew、消費電流計算用の消費電流実効容量Cpower、遅延実効抵抗Rdelay、遷移実効抵抗Rslew、消費電流実効抵抗Rpower、クロストーク実効容量Ccta、クロストーク実効容量Cctb、及び信号配線間容量Chが設けられる。
As shown in FIG. 10, the library 1a is provided with
クロストーク実効容量Ccta、クロストーク実効容量Cctb、及び信号配線間容量Chは、論理ゲート回路間で発生するクロストークノイズの算出に用いられる。クロストーク実効容量Ccta、クロストーク実効容量Cctb、及び信号配線間容量Chは、遅延実効容量Cdelay、遷移実効容量Cslew、及び消費電流実効容量Cpowerとはそれぞれ異なる値に設定される。 The crosstalk effective capacitance Ccta, the crosstalk effective capacitance Cctb, and the signal wiring capacitance Ch are used to calculate crosstalk noise generated between the logic gate circuits. The crosstalk effective capacitance Ccta, the crosstalk effective capacitance Cctb, and the signal wiring capacitance Ch are set to values different from the delay effective capacitance Cdelay, the transition effective capacitance Cslew, and the current consumption effective capacitance Cpower, respectively.
ここで、クロストーク実効容量Cctaとクロストーク実効容量Cctbは、論理ゲート回路の動作している状態での実効容量であり、予め試作評価された論理ゲート回路特性に合わせてフィティングさせておくのが好ましい。信号配線間容量Chは、レイアウト後での論理ゲート回路間の信号配線間容量であり、例えば出力信号配線が層間絶縁膜間に配置されている場合、この層間絶縁膜のデータ(比誘電率など)等を用いて算出される。 Here, the crosstalk effective capacitance Ccta and the crosstalk effective capacitance Cctb are effective capacitances when the logic gate circuit is operating, and are fitted in accordance with the logic gate circuit characteristics evaluated in advance as a prototype. Is preferred. The inter-signal line capacitance Ch is the inter-signal line capacitance between the logic gate circuits after layout. For example, when the output signal line is disposed between the interlayer insulating films, the data of the interlayer insulating film (such as relative dielectric constant) ) And the like.
図11に示すように、クロストークノイズ計算では、論理ゲート回路としてのゲート2a、論理ゲート回路としてのゲート2b、クロストーク実効容量Ccta、クロストーク実効容量Cctb、及び信号配線間容量Chを用いて簡易化された形(モデル化)で表現できる。
As shown in FIG. 11, in the crosstalk noise calculation, a
論理ゲート回路としてのゲート2aには、入力側に入力信号INaが入力され、出力側のノードN2と低電位側電源(接地電位)Vssの間にクロストーク実効容量Cctaが設けられ、ノードN2から出力信号OUTaが出力される。論理ゲート回路としてのゲート2bには、入力側に入力信号INbが入力され、出力側のノードN3と低電位側電源(接地電位)Vssの間にクロストーク実効容量Cctbが設けられ、ノードN3から出力信号OUTbが出力される。ノードN2とノードN3の間に信号配線間容量Chが設けられる。
An input signal INa is input to the
クロストークノイズ計算は、ゲート2aに入力されるInput Slewaデータ、クロストーク実効容量Ccta、ゲート2bに入力されるInput Slewbデータ、クロストーク実効容量Cctb、及び信号配線間容量Chにもとづいて、例えばSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)やHSPICEなどのシミュレーションツールを用いて実行される。出力信号OUTaと出力信号OUTbの信号レベルにどの程度のクロストークノイズが入るのかが算出される。
The crosstalk noise calculation is performed based on, for example, SPICE based on input slew data input to the
ここでは、Input Slewaデータ、クロストーク実効容量Ccta、Input Slewbデータ、クロストーク実効容量Cctb、及び信号配線間容量Chを用いているが、ゲート2aの動作時の実効抵抗とゲート2bの動作時の実効抵抗を追加してシミュレーションを実行してもよい。
Here, the input slew data, the crosstalk effective capacitance Ccta, the input slewb data, the crosstalk effective capacitance Cctb, and the signal wiring capacitance Ch are used, but the effective resistance during the operation of the
上述したように、本実施例の半導体集積回路の設計方法では、遅延実効容量Cdelay、遷移実効容量Cslew、実効抵抗Cjk、クロストーク実効容量Ccta、クロストーク実効容量Cctb、及び信号配線間容量Chがライブラリー1aに予め格納されている。半導体集積回路の設計段階のレイアウト後、論理ゲート回路のクロストークノイズ計算がクロストーク実効容量Ccta、クロストーク実効容量Cctb、及び信号配線間容量Chにもとづいてのシミュレーションツールを用いて実行される。 As described above, in the design method of the semiconductor integrated circuit of this embodiment, the delay effective capacitance Cdelay, transition effective capacitance Cslew, effective resistance Cjk, crosstalk effective capacitance Ccta, crosstalk effective capacitance Cctb, and signal wiring capacitance Ch are It is stored in advance in the library 1a. After layout at the design stage of the semiconductor integrated circuit, the calculation of the crosstalk noise of the logic gate circuit is performed using a simulation tool based on the crosstalk effective capacitance Ccta, the crosstalk effective capacitance Cctb, and the signal wiring capacitance Ch.
このため、論理ゲート回路毎に選択されるクロストーク実効容量Ccta、クロストーク実効容量Cctb、及び信号配線間容量Chを用いて、目的とするメトリックであるクロストークノイズ計算が算出されるので、実際の特性との差異を従来よりも縮小することができる。 For this reason, since the crosstalk noise calculation, which is the target metric, is calculated using the crosstalk effective capacitance Ccta, the crosstalk effective capacitance Cctb, and the signal wiring capacitance Ch selected for each logic gate circuit, The difference from the characteristic can be reduced as compared with the prior art.
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、実施例では、システムLSIに適用したがメモリ、論理回路、アナログ回路などを同一チップに搭載したSoC(System on a Chip)などにも適用できる。また、実施例1では、論理ゲート回路のゲートレベルの特性計算を複数項目実施後に、半導体修正回路レベルでのSI検証を実行しているが、個別に設定された実効容量と共通の実効容量を適宜切り替えて、論理ゲート回路レベル及び半導体修正回路レベルでの特性検証を同時に実行してもよい。 For example, in the embodiment, the present invention is applied to a system LSI, but it can also be applied to a SoC (System on a Chip) in which a memory, a logic circuit, an analog circuit, and the like are mounted on the same chip. In the first embodiment, the SI verification is performed at the semiconductor correction circuit level after performing a plurality of items of the gate level characteristic calculation of the logic gate circuit. The characteristic verification at the logic gate circuit level and the semiconductor correction circuit level may be performed at the same time by switching appropriately.
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
(付記1) 半導体集積回路の設計段階でのゲートレベル特性算出に用いられ、論理ゲート回路毎に遅延実効容量、遷移実効容量、消費電流実効容量、遅延実効抵抗、遷移実効抵抗、及び消費電流実効抵抗が、予め設けられたラーブラリーを有し、前記ライブラリーから、前記遅延実効容量と前記実効抵抗の少なくとも1つを選択するステップと、前記論理ゲート回路に入力されるInput Slewデータと、前記遅延実効容量と前記遅延実効抵抗の少なくとも1つとにもとづいて、シミュレーションツールを用いて前記論理ゲート回路の遅延特性計算を実行するステップとを具備する半導体集積回路の設計方法。
The present invention can be configured as described in the following supplementary notes.
(Appendix 1) Used for calculating gate level characteristics at the design stage of a semiconductor integrated circuit, and for each logic gate circuit, effective delay capacity, effective transition capacity, effective current consumption capacity, effective delay resistance, effective effective resistance, and effective current consumption A resistor having a pre-set library, and selecting from the library at least one of the delayed effective capacitance and the effective resistance; Input Slew data input to the logic gate circuit; and the delay A method for designing a semiconductor integrated circuit, comprising: calculating delay characteristics of the logic gate circuit using a simulation tool based on an effective capacitance and at least one of the delay effective resistance.
(付記2) 半導体集積回路の設計段階でのゲートレベル特性算出に用いられ、論理ゲート回路毎に遅延実効容量、遷移実効容量、消費電流実効容量、遅延実効抵抗、遷移実効抵抗、及び消費電流実効抵抗が、予め設けられたラーブラリーを有し、前記ライブラリーから、前記遷移実効容量と前記遷移実効抵抗の少なくとも1つを選択するステップと、前記論理ゲート回路に入力されるInput Slewデータと、前記遷移実効容量と前記実効抵抗の少なくとも1つとにもとづいて、シミュレーションツールを用いて前記論理ゲート回路の遷移特性計算を実行するステップとを具備する半導体集積回路の設計方法。 (Appendix 2) Used to calculate gate level characteristics at the design stage of a semiconductor integrated circuit, and for each logic gate circuit, effective delay capacity, effective transition capacity, effective current consumption capacity, effective delay resistance, effective effective resistance, and effective current consumption A resistor having a library provided in advance, and selecting from the library at least one of the transition effective capacitance and the transition effective resistance; Input Slew data input to the logic gate circuit; and A method for designing a semiconductor integrated circuit, comprising: executing a transition characteristic calculation of the logic gate circuit using a simulation tool based on at least one of a transition effective capacitance and the effective resistance.
(付記3) 半導体集積回路の設計段階でのゲートレベル特性算出に用いられ、論理ゲート回路毎に遅延実効容量、遷移実効容量、消費電流実効容量、遅延実効抵抗、遷移実効抵抗、及び消費電流実効抵抗が、予め設けられたラーブラリーを有し、前記ライブラリーから、前記消費電流実効容量と前記消費電流実効抵抗の少なくとも1つを選択するステップと、前記論理ゲート回路に入力されるInput Slewデータと、前記消費電流実効容量と前記消費電流実効抵抗の少なくとも1つとにもとづいて、シミュレーションツールを用いて前記論理ゲート回路の消費電流特性計算を実行するステップとを具備する半導体集積回路の設計方法。 (Supplementary Note 3) Used for calculating gate level characteristics at the design stage of a semiconductor integrated circuit, and for each logic gate circuit, effective delay capacity, effective transition capacity, effective current consumption capacity, effective delay resistance, effective effective resistance, and effective current consumption A resistor having a previously provided library, selecting at least one of the current consumption effective capacity and the current consumption effective resistance from the library; and input slew data input to the logic gate circuit; A method for designing a semiconductor integrated circuit, comprising: calculating a current consumption characteristic of the logic gate circuit using a simulation tool based on at least one of the current consumption effective capacitance and the current consumption effective resistance.
1、1a ライブラリー
2、2a、2b ゲート
3 実効容量
11 物理設計情報
12 論理設計情報
13 タイミング情報
14 ノイズ情報
15 ゲートレベル計算情報
Ccta、Cctb クロストーク実効容量
Cdelay 遅延実効容量
Ch 信号配線間容量
Cslew 遷移実効容量
Cpower 消費電流実効容量
IN、Ina、INb 入力信号
N1〜3 ノード
OUT、OUTa、OUTb 出力信号
Rjk 実効抵抗
t1、11a、t2、t2a、t3、t4、t5、t11、t11a、t12、t12a 時間
tdelay、tdelayA、tdelayB 遅延時間
tslew、tslewA、tslewB 遷移時間
Vdd 高電位側電源電圧
Vss 低電位側電源(接地電位)
1,
Claims (5)
前記ライブラリーから、目的のメトリックに応じて、前記実効容量と前記実効抵抗の少なくとも1つを選択するステップと、
前記論理ゲート回路に入力されるInput Slewデータと、選択された前記ゲート回路に対応する前記実効容量と前記実効抵抗の少なくとも1つとにもとづいて、目的に応じたメトリックの前記論理ゲート回路のゲートレベル特性計算を実行するステップと、
を具備することを特徴とする半導体集積回路の設計方法。 An effective capacitance that is used for calculating a gate level characteristic at the design stage of a semiconductor integrated circuit and is set for each of the logic gate circuit and the calculated characteristic calculation, and an effective resistance that is set for each of the logical gate circuit and the calculated characteristic calculation Has at least one pre-installed library,
Selecting at least one of the effective capacitance and the effective resistance from the library according to a target metric;
Based on Input Slew data input to the logic gate circuit and at least one of the effective capacitance and the effective resistance corresponding to the selected gate circuit, the gate level of the logic gate circuit with a metric according to the purpose Performing a characteristic calculation; and
A method for designing a semiconductor integrated circuit, comprising:
前記ライブラリーから、前記第1のクロストーク実効容量、前記第2のクロストーク実効容量、及び前記信号配線間容量を選択するステップと、
前記第1の論理ゲート回路に入力される第1のInput Slewデータ、前記第1のクロストーク実効容量、前記第2の論理ゲート回路に入力される第2のInput Slewデータ、前記第2のクロストーク実効容量、及び前記信号配線間容量にもとづいて前記第1の論理ゲート回路と前記第1の論理ゲート回路の間のクロストークノイズ計算を実行するステップと、
を具備することを特徴とする半導体集積回路の設計方法。 The first crosstalk effective capacitance of the first logic gate circuit, the second crosstalk effective capacitance of the second logic gate circuit, and the first logic gate circuit are used for calculating the gate level characteristic at the design stage of the semiconductor integrated circuit. A signal wiring capacitance between the logic gate circuit and the second logic gate circuit has a library provided in advance,
Selecting the first crosstalk effective capacitance, the second crosstalk effective capacitance, and the signal line capacitance from the library;
The first input slew data input to the first logic gate circuit, the first crosstalk effective capacitance, the second input slew data input to the second logic gate circuit, the second cross Performing a crosstalk noise calculation between the first logic gate circuit and the first logic gate circuit based on the talk effective capacitance and the signal line capacitance;
A method for designing a semiconductor integrated circuit, comprising:
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006309651A JP2008123458A (en) | 2006-11-15 | 2006-11-15 | Method for designing semiconductor integrated circuit |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8115509B2 (en) | 2009-09-16 | 2012-02-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor integrated circuit for reducing crosstalk |
US8499267B2 (en) | 2009-03-03 | 2013-07-30 | Nec Corporation | Delay library generation apparatus and method based on wiring arrangements |
-
2006
- 2006-11-15 JP JP2006309651A patent/JP2008123458A/en active Pending
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