(57)【要約】【課題】回路設計において、チップ面積の増大を回避しつつ、故障解析を容易化すること。【解決手段】回路設計装置４０は、回路の接続情報に基づいて回路に含まれる素子及び配線の配置を決定する。回路設計装置４０は、等価故障集合抽出部１９、重み付け部２１及び配置決定部３２を備える。等価故障集合抽出部１９は、回路において互いに等価故障となる配線（以下「等価故障配線」という。）を要素とする集合（以下「等価故障集合」という。）を１又は２以上抽出する。重み付け部２１は、各等価故障集合又は各等価故障集合に含まれる等価故障配線に対して、各等価故障集合に含まれる要素数（以下「等価故障配線数」という。）が多いものほど大きい重みを付ける。配置決定部３２は、等価故障集合のうちの等価故障配線数が多いものほど、単一縮退故障を含む確率が低くなるように素子及び配線の配置を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路の接続情報に基づいて該回路に含まれる素子及び配線の配置を決定する回路設計装置であって、
前記回路において互いに等価故障となる配線である等価故障配線を要素とする集合である等価故障集合を１又は２以上抽出する等価故障集合抽出部と、
前記各等価故障集合又は前記各等価故障集合に含まれる等価故障配線に対して、前記各等価故障集合に含まれる要素数である等価故障配線数が多いものほど大きい重みを付ける重み付け部と、
前記等価故障集合のうちの等価故障配線数が多いものほど、単一縮退故障を含む確率である故障確率が低くなるように素子及び配線の配置を決定する配置決定部と、を備えることを特徴とする回路設計装置。
【請求項２】
前記配置決定部は、前記等価故障集合のうちの付された重みが大きいものに含まれる等価故障配線の長さを優先的に短くするように素子及び配線の配置を決定することを特徴とする、請求項１に記載の回路設計装置。
【請求項３】
前記配置決定部は、前記等価故障配線のうちの付された重みが大きいものの長さを優先的に短くするように素子及び配線の配置を決定することを特徴とする、請求項１に記載の回路設計装置。
【請求項４】
前記重みは、前記各等価故障集合の等価故障配線数に比例していることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【請求項５】
前記配置決定部は、前記等価故障集合のうちの付された重みが大きいものに含まれる等価故障配線から順に配置を決定することを特徴とする、請求項１に記載の回路設計装置。
【請求項６】
前記配置決定部は、前記等価故障集合又は前記等価故障配線のうちの付された重みが小さいものに含まれる等価故障配線の配置を素子及び配線の密度が均一となるように決定した後、前記等価故障集合又は前記等価故障配線のうちの付された重みが大きいものに含まれる等価故障配線の配置を決定することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【請求項７】
前記配置決定部は、素子及び／又は配線の密度の緩和、バッファの挿入、素子の駆動サイズの変更、又はタイミング最適化その他の要求によって素子の移動が必要となった場合において、該素子の移動により重みが相対的に大きい等価故障集合又は等価故障配線の故障確率が高くなるときには、該素子を移動することなく、その他の素子を移動することによって該要求を充足させ、又は該素子に対する他の移動先を探索することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【請求項８】
前記重み付け部は、ＣＯＰ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ  Ｏｂｓｅｒｖａｂｉｌｉｔｙ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）、ＣＯＰを構成するパラメータに含まれる１−可制御性、ＣＲＦ（Ｃｏｓｔ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｆａｃｔｏｒ）若しくはＥＦＣ（Ｅｘｐｅｃｔｅｄ  Ｆａｕｌｔ  Ｃｏｖｅｒａｇｅ）、又は、これらの組合せと等価故障配線数との重み付き相乗積又は重み付き総和を変換した値に基づいて、前記重みを決定することを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【請求項９】
回路の接続情報に基づいて該回路に含まれる素子及び配線の配置を決定する回路設計装置であって、
前記回路において互いに等価故障となる配線である等価故障配線を要素とする集合である等価故障集合を１又は２以上抽出する等価故障集合抽出部と、
前記各等価故障集合が単一縮退故障を含む確率である故障確率を算出する故障確率算出部と、
前記等価故障集合のうちの要素数である等価故障配線数が相対的に多く、故障確率が相対的に高いものを選択する等価故障集合選択部と、
選択された等価故障集合に対する故障確率が低下するように素子及び配線の配置を決定する配置決定部と、を備えることを特徴とする回路設計装置。
【請求項１０】
前記故障解析算出部は、前記等価故障集合に含まれる等価故障配線の長さに基づいて前記故障確率を算出することを特徴とする、請求項９に記載の回路設計装置。
【請求項１１】
前記配置決定部は、前記等価故障集合選択部により選択された等価故障集合に含まれる等価故障配線の長さを短くするように素子及び配線の配置を決定することを特徴とする、請求項９に記載の回路設計装置。
【請求項１２】
前記故障確率算出部は、前記各等価故障群に含まれる等価故障配線の長さの総和に基づいて、各等価故障集合の故障確率を算出することを特徴とする、請求項９に記載の回路設計装置。
【請求項１３】
前記配置決定部は、前記等価故障集合選択部により選択された等価故障集合に含まれる等価故障配線の長さの総和が短くなるように素子及び配線の配置を決定することを特徴とする、請求項９に記載の回路設計装置。
【請求項１４】
前記故障確率算出部は、前記各等価故障集合に含まれる等価故障配線とこれに隣接する配線との間隔若しくはこれらの並走距離、又は、各等価故障群に含まれる等価故障配線の近傍における配線の密度に基づいて、前記各等価故障集合に対する故障確率を算出することを特徴とする、請求項９に記載の回路設計装置。
【請求項１５】
前記配置決定部は、前記等価故障集合選択部により選択された等価故障集合に含まれる等価故障配線とこれに隣接する配線との間隔を広げ、若しくはこれらの並走距離を短くし、又は、各等価故障集合に含まれる等価故障配線の近傍における配線の密度を下げるように素子及び配線の配置を決定することを特徴とする、請求項９に記載の回路設計装置。
【請求項１６】
プロセスばらつきを考慮した場合に不良となる確率である不良確率が高いホットスポットを素子及び配線の配置に基づいて抽出するホットスポット評価部を備え、
前記故障確率算出部は、前記ホットスポットの情報に基づいて、前記各等価故障集合の故障確率を算出することを特徴とする、請求項９に記載の回路設計装置。
【請求項１７】
不良確率が高いホットスポットを素子及び配線の配置に基づいて抽出するホットスポット評価部を備え、
前記配置決定部は、前記ホットスポットのうちの前記等価故障集合選択部により選択された等価故障集合に含まれるものを除去するように素子及び配線の配置を決定することを特徴とする、請求項９に記載の回路設計装置。
【請求項１８】
前記故障確率算出部は、前記各等価故障集合に含まれる等価故障配線の両端間の距離、等価故障配線の長さの総和、等価故障配線とこれに隣接する配線との間隔若しくはこれらの並走距離、各等価故障集合に含まれる等価故障配線の近傍における配線の密度、ホットスポットの総数、不良確率の総和、又はこれらの組合せに比例又は反比例するように、前記各等価故障集合の故障確率を算出することを特徴とする、請求項１０、１２、１４又は１６のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【請求項１９】
前記故障確率算出部は、前記各等価故障集合に含まれる等価故障配線の両端間の距離、等価故障配線の長さの総和、等価故障配線とこれに隣接する配線との間隔若しくはこれらの並走距離、各等価故障集合に含まれる等価故障配線の近傍における配線の密度、ホットスポットの総数、又は不良確率の総和に対する重み付き相乗積又は重み付き総和に比例するように、各等価故障集合の故障確率を算出することを特徴とする、請求項１８に記載の回路設計装置。
【請求項２０】
前記等価故障集合選択部は、等価故障集合のうちの故障確率と等価故障配線数との積が大きいものを抽出することを特徴とする、請求項９ないし１９のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【請求項２１】
前記等価故障集合選択部は、前記等価故障集合のうちの故障確率と等価故障数との重み付き相乗積又は重み付き総和が大きいものを抽出することを特徴とする、請求項９ないし１９のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【請求項２２】
遅延時間に対する動作マージンが小さい配線を抽出するタイミング解析部を備え、
前記配置決定部は、前記タイミング解析部により抽出された配線を除外して素子及び配線の配置を決定することを特徴とする、請求項９ないし２１のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【請求項２３】
前記等価故障集合選択部は、ＣＯＰ、ＣＯＰを構成するパラメータに含まれる１−可制御性、ＣＲＦ若しくはＥＦＣ、又は、これらの組合せと等価故障配線数との重み付き相乗積又は重み付き総和を変換した値に基づいて、等価故障集合を選択することを特徴とする、請求項８ないし２２のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【請求項２４】
前記配置決定部は、前記等価故障集合のうち等価故障数が所定の範囲に含まれるものについて素子及び配線の配置を決定することを特徴とする、請求項１ないし２３のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【請求項２５】
配置を決定すべき等価故障集合の数、配置を決定すべき素子の数、故障確率の計算方法、重みの計算方法、又は、故障確率若しくは重みの計算式に含まれるパラメータの値は、外部から指定されることを特徴とする、請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の回路設計装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路設計装置に関し、特に、半導体集積回路のうちのＡＳＩＣの回路設計装置及び故障解析を容易化するための回路設計装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の製造過程において、製造された半導体集積回路には不良品が含まれうる。そこで、テスト工程において不良品は除去され、良品のみが出荷される。このときの良品率を歩留まりという。歩留まりを向上させるためには、故障解析（ｆａｉｌｕｒｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ）によって故障の原因を明らかにし、製造プロセスを改善する必要がある。
【０００３】
しかし、近年の半導体集積回路の微細化に伴い、故障解析は困難となってきている。故障解析装置の分解能が半導体集積回路の素子サイズに対して不十分となったためである。故障解析装置として、従来は、エミッション顕微鏡、ＯＢＩＲＣＨ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ＣＨａｎｇｅ）装置、ＬＶＰ（Ｌａｓｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｐｒｏｂｅ）等の光学的故障解析装置が用いられてきた。しかし、これらの光学的故障解析装置は赤外領域の光を用いているため、回折限界の影響によってサブミクロン以下の分解能が得られない。
【０００４】
上述の光学的故障解析装置よりも高い分解能を有する装置として、電子ビーム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ、ＥＢ）解析装置が挙げられる。ＥＢ解析装置を用いる場合には、解析対象の配線に対して電子ビームを直接照射する必要がある。しかし、近年、配線層数が増加し、解析対象の配線が露出していない場合が多いことから、ＥＢ解析装置を適用することは困難である。
【０００５】
また、半導体集積回路、特に、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に対しては、スキャンテスト等のＬＳＩテストの結果に基づいて故障箇所を推測する故障診断（ｆａｕｌｔ  ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）が広く用いられている。しかし、故障箇所が多くの等価故障（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｆａｕｌｔｓ）を含む場合には、故障診断によって真の故障箇所を特定することはできず、複数の故障候補が抽出されてしまう。複数の故障候補が抽出された場合には、複数の故障候補の中から真の故障箇所を特定する必要がある。そのために、収束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ、ＦＩＢ）装置を用いて測定対象の配線を露出させる必要がある。また、配線露出加工が行われた後、ＥＢ解析装置を用いた測定が行われる。しかし、故障候補の数が多い場合には膨大な工数を要することから、故障解析の作業に要する時間も莫大となってしまう。
【０００６】
故障解析を容易にするテスト容易化設計（Ｄｅｓｉｇｎ  Ｆｏｒ  Ｔｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ、ＤＦＴ）の一つとして、テストポイント挿入（Ｔｅｓｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ、ＴＰＩ）が知られている。ＴＰＩにおいては、テスタビリティ（制御性、観測性）を高めるため、設計対象の回路に対してテストポイントと呼ばれるレジスタが挿入される（例えば、特許文献１）。
【０００７】
特許文献１には、本発明者による回路設計システムが記載されている。特許文献１に記載の回路設計システムによると、観測ポイント（テストポイント）の挿入位置を好適化することにより、少ない観測ポイントであっても故障解析容易性を効率良く向上させることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１２２４２２号公報（図４）
【非特許文献１】四之宮傑、他３名「テストポイント挿入ロジックＢＩＳＴ設計回路の故障診断容易性評価」、ＬＳＩテスティングシンポジウム／２００５、故障診断アルゴリズム／システム、２００５年１１月１０日
【０００９】
特許文献１の図４には、回路設計システムの構成が示されている。特許文献１の図４を参照すると、回路設計システムは、入力部１０１、記憶部１０３、回路配置部１０５、セル間距離抽出部１０７、故障候補抽出部１０９、判断部１１１、観測ポイント挿入部１１３、回路配線部１１５、及び出力部１１７を備える。判断部１１１は、故障解析容易性評価部１１９及び挿入位置決定部１２１を備える。
【００１０】
回路設計システムの動作は次の通りである。まず、入力部１０１は、ネットリストＮＥＴを入力し、記憶部１０３に格納する。論理回路は、小規模な回路素子（以下「セル」という。）が配線（以下「ノード」という。）を介して相互接続された構造となっており、ネットリストＮＥＴには回路素子の接続関係が記述されている。次に、回路配置部１０５は、ネットリストＮＥＴを参照し、セル群の配置を行う。回路配置部１０５は、セルの配置を示すセル配置データＡＲＲを記憶部１０３に格納し、セル間距離抽出部１０７に出力する。セル間距離抽出部１０７は、配置データＡＲＲを参照し、セル間の距離情報を抽出及び算出する。セル間距離抽出部１０７は、セル間距離を示すセル間距離データＤＩＳを判断部１１１に出力する。
【００１１】
故障候補抽出部１０９は、ネットリストＮＥＴを参照して、等価故障群（「等価故障集合」ともいう。）（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｆａｕｌｔ  ｃｌａｓｓ）を抽出する。等価故障群とは、等価な関係を有する複数の故障候補から成り、外部からの測定では等価故障群中の故障箇所は特定できないものをいう。一例として、等価故障群Ｇ１、Ｇ２、…、ＧＩ（Ｉは１以上の整数である。）が抽出されたものとする。各等価故障群Ｇｉ（ｉ＝１、２、…、Ｉ）は、複数の等価故障ノード（「等価故障配線」ともいう。）Ｎｉ１、Ｎｉ２…ＮｉＪｉを含む。ここで、Ｊｉは等価故障群Ｇｉに含まれる等価故障ノードの個数（以下「等価故障ノード数」又は「等価故障配線数」という。）である。故障候補抽出部１０９は、抽出された等価故障群Ｇｉを示す故障候補データＣＡＮを判断部１１１に出力する。
【００１２】
判断部１１１は、故障候補データＣＡＮとセル間距離データＤＩＳに基づいて、観測ポイントを挿入すべきノードである対象ノードを複数の等価故障ノードから決定する。具体的には、判断部１１１の故障解析容易性評価部１１９は、数１によって定義されるパラメータＭを算出する。
【００１３】
［数１］
2010113475.tif 000003
【００１４】
数１におけるパラメータＰｉは、単一縮退故障（ｓｔｕｃｋ−ａｔ  ｆａｕｌｔ）が発生した場合に、その縮退故障が等価故障群Ｇｉに含まれる確率（以下「故障確率」という。）を表す。セル間の距離が大きい回路領域では、セル間を接続するノードも長くなるため、故障が発生する確率が高くなる。したがって、単一縮退故障が等価故障群Ｇｉに含まれる故障確率Ｐｉは、一例として、数２によって見積ることができる。
【００１５】
［数２］
2010113475.tif 000004
【００１６】
数２におけるＬａｌｌは、全ての等価故障群Ｇｉ（ｉ＝１、２、…、Ｉ）、又は回路全体に含まれる全ノードの長さの総和である。また、Ｌｉｊ（ｊ＝１、２、…、Ｊｉ）は、等価故障群Ｇｉに含まれる等価故障ノードＮｉｊの配線長を表す。ここで、故障解析容易性評価部１１９は、セル間距離データＤＩＳを参照することによって、配線長Ｌｉｊを推定することができる。
【００１７】
数１を参照すると、パラメータＭは、すべての等価故障群Ｇｉ（ｉ＝１、２、…、Ｉ）に対するパラメータＪｉ・Ｐｉの和である。すなわち、パラメータＭは、回路中の任意の場所で単一縮退故障が発生した場合における、等価故障ノード数の平均値を表す。故障解析を容易にするためには、故障発生時における等価故障ノード数の平均値であるパラメータＭを減少させればよい。そこで、パラメータＭを故障解析困難度と呼ぶことにする。故障解析困難度Ｍを減少させて故障解析容易性を向上させるためには、観測ポイントを回路中の適当な位置に挿入すればよい。
【００１８】
挿入位置決定部１２１は、故障解析困難度Ｍが減少するような観測ポイント挿入位置（すなわち、対象ノード）を決定する。挿入位置決定部１２１は、一例として、パラメータＭが最も大きく減少するような対象ノードを決定する。
【００１９】
最大の等価故障ノード数Ｊｉを有する等価故障群Ｇｉは、Ｊｉ・Ｐｉの値も大きくなることから、パラメータＭの値に大きく寄与している。したがって、等価故障群Ｇｉに含まれる等価故障ノードＮｉｊ（ｊ＝１、２、…、Ｊｉ）の中から対象ノードを選択することによって、パラメータＭを大幅に減少させることができる。等価故障ノードの個数が多い等価故障群に対して観測ポイントを優先的に挿入することによって、少ない観測ポイントで故障解析困難度Ｍを効率良く減少させることができる。
【００２０】
一方、等価故障ノード数Ｊｉと故障確率Ｐｉとの積Ｊｉ・Ｐｉが最も大きい等価故障群Ｇｉに対して観測ポイントを挿入するようにしても、故障解析困難度Ｍを効率良く減少させることができる。
【００２１】
判断部１１１は、上記のように観測ポイントを挿入すべき対象ノードを決定し、決定された対象ノードを表す観測ポイント挿入位置データＰＮＴを生成する。観測ポイント挿入部１１３は、ネットリストＮＥＴ及び観測ポイント挿入位置データＰＮＴを参照し、対象ノードに対して少なくとも１つの観測ポイントを挿入する。観測ポイント挿入部１１３は、観測ポイントを挿入に伴い、ネットリストＮＥＴを更新する。
【００２２】
回路設計システムは、必要に応じて、上述の処理を繰り返す。必要とされる観測ポイントの挿入処理が終了した場合には、回路配線部１１５は、記憶部１０３からネットリストＮＥＴ及び配置データＡＲＲを読み出す。回路配線部１１５は、ネットリストＮＥＴ及び配置データＡＲＲに基づいて配線処理（ｒｏｕｔｉｎｇ）を行い、設計対象の回路のレイアウトを示すレイアウトデータＬＡＹを生成して出力部１１７に出力する。出力部１１７は、レイアウトデータＬＡＹの出力を行う。
【００２３】
特許文献１に記載された回路設計システムによると、等価故障ノード数Ｊｉに基づいて対象ノードが決定される。例えば、最大の等価故障ノード数Ｊｉを有する等価故障群Ｇｉにおいて故障が発生する確率は、すべての等価故障群のうちで最も高い可能性がある。そこで、最大の等価故障ノード数Ｊｉを有する等価故障群Ｇｉの中から対象ノードが選択され、その対象ノードに対して観測ポイントが優先的に挿入される。したがって、回路中の任意の場所で単一縮退故障が発生した場合における等価故障ノード数の平均値（故障解析困難度Ｍ）は、少ない観測ポイントの挿入により効率的に低減される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
以下の分析は、本発明により与えられる。なお、上記各文献の記載事項は、引用をもって本明細書に繰込み記載されているものとする。
【００２５】
以上、説明した通り、特許文献１に記載された回路設計システムにおいては、故障解析容易性を改善するために、観測ポイントの機能を有する素子を追加する必要がある。そのため、チップの面積増大を招くおそれがある。
【００２６】
ところで、ＡＳＩＣの論理回路は、小規模な論理回路素子（セル）が半導体のチップ上に敷き詰められることによって構成されている。セル又はセル間を接続するノードと後から追加した観測ポイントとが重なる場合には、セル又はノードを移動する必要がある。特に、セル又はノードの密度が高い場合には、観測ポイントを挿入するために必要とされる修正の規模も大きくなる。したがって、特許文献１に記載された回路設計システムにおいては、観測ポイント挿入のために多くの設計工数が必要とされ、故障解析のコストも高くなることがある。
【００２７】
そこで、回路設計において、チップ面積の増大を回避しつつ、故障解析を容易化することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の第１の視点に係る回路設計装置は、
回路の接続情報に基づいて該回路に含まれる素子及び配線の配置を決定する回路設計装置であって、
前記回路において互いに等価故障となる配線である等価故障配線を要素とする集合である等価故障集合を１又は２以上抽出する等価故障集合抽出部と、
前記各等価故障集合又は前記各等価故障集合に含まれる等価故障配線に対して、前記各等価故障集合に含まれる要素数である等価故障配線数が多いものほど大きい重みを付ける重み付け部と、
前記等価故障集合のうちの等価故障配線数が多いものほど、単一縮退故障を含む確率（以下「故障確率」という。）が低くなるように素子及び配線の配置を決定する配置決定部と、を備える。
【００２９】
本発明の第２の視点に係る回路設計装置は、
回路の接続情報に基づいて該回路に含まれる素子及び配線の配置を決定する回路設計装置であって、
前記回路において互いに等価故障となる配線である等価故障配線を要素とする集合である等価故障集合を１又は２以上抽出する等価故障集合抽出部と、
前記各等価故障集合が単一縮退故障を含む確率である故障確率を算出する故障確率算出部と、
前記等価故障集合のうちの要素数である等価故障配線数が相対的に多く、故障確率が相対的に高いものを選択する等価故障集合選択部と、
選択された等価故障集合に対する故障確率が低下するように素子及び配線の配置を決定する配置決定部と、を備える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る回路設計装置により、回路設計において、チップ面積の増大を回避しつつ、故障解析を容易化することができる。本発明の回路設計装置は、観測ポイントを挿入することなく、故障解析困難度を低下させることができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態に係る回路設計装置について図面を参照して説明する。本実施形態に係る回路設計装置は、回路の接続情報に基づいて回路に含まれる素子及び配線の配置を決定する。図１を参照すると、回路設計装置４０は、等価故障集合抽出部１９、重み付け部２１及び配置決定部３２を備える。
【００３２】
等価故障集合抽出部１９は、回路において互いに等価故障となる配線である等価故障配線を要素とする集合である等価故障集合を１又は２以上抽出する。重み付け部２１は、各等価故障集合又は各等価故障集合に含まれる等価故障配線に対して、各等価故障集合に含まれる要素数である等価故障配線数が多いものほど大きい重みを付ける。配置決定部３２は、等価故障集合のうちの等価故障配線数が多いものほど、単一縮退故障を含む確率である故障確率が低くなるように素子及び配線の配置を決定する。
【００３３】
配置決定部３２は、等価故障集合のうちの付された重みが大きいものに含まれる等価故障配線の長さを優先的に短くするように素子及び配線の配置を決定することが好ましい。
【００３４】
配置決定部３２は、等価故障配線のうちの付された重みが大きいものの長さを優先的に短くするように素子及び配線の配置を決定することが好ましい。
【００３５】
重みは、前記各等価故障集合の等価故障配線数に比例していることが好ましい。
【００３６】
配置決定部３２は、等価故障集合のうちの付された重みが大きいものに含まれる等価故障配線から順に配置を決定することが好ましい。
【００３７】
配置決定部３２は、等価故障集合又は等価故障配線のうちの付された重みが小さいものに含まれる等価故障配線の配置を素子及び配線の密度が均一となるように決定した後、等価故障集合又は等価故障配線のうちの付された重みが大きいものに含まれる等価故障配線の配置を決定することが好ましい。
【００３８】
配置決定部３２は、素子及び／又は配線の密度の緩和、バッファの挿入、素子の駆動サイズの変更、又はタイミング最適化その他の要求によって素子の移動が必要となった場合において、その素子の移動により重みが相対的に大きい等価故障集合又は等価故障配線の故障確率が高くなるときには、その素子を移動することなく、その他の素子を移動することによって要求を充足させ、又はその素子に対する他の移動先を探索することが好ましい。
【００３９】
重み付け部２１は、ＣＯＰ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ  Ｏｂｓｅｒｖａｂｉｌｉｔｙ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）、ＣＯＰを構成するパラメータに含まれる１−可制御性（０以上１以下の数値であり、詳細は実施例２を参照）、ＣＲＦ（Ｃｏｓｔ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｆａｃｔｏｒ）若しくはＥＦＣ（Ｅｘｐｅｃｔｅｄ  Ｆａｕｌｔ  Ｃｏｖｅｒａｇｅ）、又は、これらの組合せと等価故障配線数との重み付き相乗積又は重み付き総和を変換した値に基づいて、重みを決定することが好ましい。
【００４０】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態に係る回路設計装置について図面を参照して説明する。本実施形態の回路設計装置は、回路の接続情報に基づいて、回路に含まれる素子及び配線の配置を決定する。図２を参照すると、回路設計装置５０は、等価故障集合抽出部１９、故障確率算出部２９、等価故障集合選択部３１、及び配置決定部３２を備える。
【００４１】
等価故障集合抽出部１９は、回路において互いに等価故障となる配線である等価故障配線を要素とする集合である等価故障集合を１又は２以上抽出する。故障確率算出部２９は、各等価故障集合が単一縮退故障を含む確率である故障確率を算出する。等価故障集合選択部３１は、等価故障集合のうちの要素数である等価故障配線数が相対的に多く、故障確率が相対的に高いものを選択する。配置決定部３２は、選択された等価故障集合に対する故障確率が低下するように素子及び配線の配置を決定する。
【００４２】
故障確率算出部２９は、等価故障集合に含まれる等価故障配線の長さに基づいて故障確率を算出することが好ましい。
【００４３】
配置決定部３２は、等価故障集合選択部３１により選択された等価故障集合に含まれる等価故障配線の長さを短くするように素子及び配線の配置を決定することが好ましい。
【００４４】
故障確率算出部２９は、各等価故障群に含まれる等価故障配線の長さの総和に基づいて、各等価故障集合の故障確率を算出することが好ましい。
【００４５】
配置決定部３２は、等価故障集合選択部３１により選択された等価故障集合に含まれる等価故障配線の長さの総和が短くなるように素子及び配線の配置を決定することが好ましい。
【００４６】
故障確率算出部２９は、各等価故障集合に含まれる等価故障配線とこれに隣接する配線との間隔若しくはこれらの並走距離、又は、各等価故障群に含まれる等価故障配線の近傍における配線の密度に基づいて、各等価故障集合に対する故障確率を算出することが好ましい。
【００４７】
配置決定部３２は、等価故障集合選択部３１により選択された等価故障集合に含まれる等価故障配線とこれに隣接する配線との間隔を広げ、若しくはこれらの並走距離を短くし、又は、各等価故障集合に含まれる等価故障配線の近傍における配線の密度を下げるように素子及び配線の配置を決定することが好ましい。
【００４８】
回路設計装置５０は、プロセスばらつきを考慮した場合に不良となる確率である不良確率が高いホットスポットを素子及び配線の配置に基づいて抽出するホットスポット評価部を備え、故障確率算出部２９は、ホットスポットの情報に基づいて、各等価故障集合の故障確率を算出することが好ましい。
【００４９】
回路設計装置は、不良確率が高いホットスポットを素子及び配線の配置に基づいて抽出するホットスポット評価部を備え、配置決定部３２は、ホットスポットのうちの等価故障集合選択部３１により選択された等価故障集合に含まれるものを除去するように素子及び配線の配置を決定することが好ましい。
【００５０】
故障確率算出部２９は、各等価故障集合に含まれる等価故障配線の両端間の距離、等価故障配線の長さの総和、等価故障配線とこれに隣接する配線との間隔若しくはこれらの並走距離、各等価故障集合に含まれる等価故障配線の近傍における配線の密度、ホットスポットの総数、不良確率の総和、又はこれらの組合せに比例又は反比例するように、各等価故障集合の故障確率を算出することが好ましい。
【００５１】
故障確率算出部２９は、各等価故障集合に含まれる等価故障配線の両端間の距離、等価故障配線の長さの総和、等価故障配線とこれに隣接する配線との間隔若しくはこれらの並走距離、各等価故障集合に含まれる等価故障配線の近傍における配線の密度、ホットスポットの総数、又は不良確率の総和に対する重み付き相乗積又は重み付き総和に比例するように、各等価故障集合の故障確率を算出することが好ましい。
【００５２】
等価故障集合選択部３１は、等価故障集合のうちの故障確率と等価故障配線数との積が大きいものを抽出することが好ましい。
【００５３】
等価故障集合選択部３１は、等価故障集合のうちの故障確率と等価故障数との重み付き相乗積又は重み付き総和が大きいものを抽出することが好ましい。
【００５４】
回路設計装置５０は、遅延時間に対する動作マージンが小さい配線を抽出するタイミング解析部を備え、配置決定部３２は、タイミング解析部により抽出された配線を除外して素子及び配線の配置を決定することが好ましい。
【００５５】
等価故障集合選択部３１は、ＣＯＰ、ＣＯＰを構成するパラメータに含まれる１−可制御性、ＣＲＦ若しくはＥＦＣ、又は、これらの組合せと等価故障配線数との重み付き相乗積又は重み付き総和を変換した値に基づいて、等価故障集合を選択することが好ましい。
【００５６】
第１の実施形態及び本実施形態において、配置決定部３２は、等価故障集合のうち等価故障数が所定の範囲に含まれるものについて素子及び配線の配置を決定することが好ましい。
【００５７】
第１の実施形態又は本実施形態において、配置を決定すべき等価故障集合の数、配置を決定すべき素子の数、故障確率の計算方法、重みの計算方法、又は、故障確率若しくは重みの計算式に含まれるパラメータの値は、回路設計装置４０又は５０の外部から指定されることが好ましい。
【００５８】
（実施形態３）
本発明の第３の実施形態の回路設計装置について図面を参照して説明する。図３は、本実施形態の回路設計装置の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、本実施形態の回路設計装置１０は、等価故障集合選択部３１と、配置決定部３２とを備える。また、特許文献１の図３に記載された回路設計システムと同様に、回路設計装置１０は、回路配置部１５、等価故障集合抽出部１９（特許文献１の故障候補抽出部１０９に対応する。）、セル間距離抽出部１７、故障確率算出部２９（特許文献１の故障解析容易性評価部１１９に対応する。）、回路配線部２５、入力部１１、記憶部１３、及び、出力部２７を備える。また、回路設計装置１０は、タイミング解析部３３を備えるようにしてもよい。
【００５９】
本実施形態に係る回路設計装置１０の動作について説明する。図３を参照すると、回路配置部１５は、記憶部１３に記憶されたネットリストＮＥＴを参照し、回路素子（セル）を配置する。回路配置部１５は、回路素子の配置結果を記憶部１３に保存するとともに、セル間距離抽出部１７に出力する。セル間距離抽出部１７は、セル間距離データＤＩＳを算出する。一方、等価故障集合抽出部１９は、ネットリストＮＥＴを参照し、等価故障群を抽出して等価故障群データＣＡＮを生成する。故障確率算出部２９は、セル間距離データＤＩＳと等価故障群データＣＡＮを参照して、数１によって定義された故障解析困難度Ｍを算出する。また、等価故障集合選択部３１は、特許文献１の図４に記載された回路設計システムの挿入位置決定部１２１と同様に、等価故障ノード数と故障確率との積が大きい回路領域を抽出する。回路設計装置１０の動作のうちの以上の動作は、特許文献１の回路設計システムの動作と同様である。
【００６０】
次に、配置決定部３２は、セル配置を変更することにより、上記で抽出された回路領域における故障確率を減少させる。故障確率が配線長に比例することを考慮すると、セル間の距離が短くなるようにセルの配置を変更することによって故障確率を低下させることができる。このとき、故障解析困難度Ｍが低減することから、故障解析は容易化される。ここで、セルの配置を変更する回路領域は、等価故障ノード数が大きく、かつ、故障確率が高い回路領域であることから、セルの配置の変更によって故障確率を減少させて、故障解析困難度Ｍを効率良く減少させることができる。配置決定部３２によるこの動作は、特許文献１に記載の回路設計システムにおける、回路に観測ポイントを挿入する動作とは異なっている。
【００６１】
配置決定部３２が、以上の手順によりセル配置の変更を行った後、回路配線部２５は、配線処理を行ってレイアウトデータＬＡＹを生成する。このレイアウトデータＬＡＹに基づいてフォトマスク及び集積回路のチップを製造することにより、回路に観測点を挿入することなく、集積回路の故障解析を容易化することができる。
【００６２】
（実施形態４）
本発明の第４の実施形態の回路設計装置について、図面を参照して説明する。セル配置を変更する回路領域を決定する際に、ホットスポット評価結果を用い、ホットスポットを除去することによって、故障解析を容易化してもよい。ホットスポットとは、ＤＦＭ（Ｄｅｓｉｇｎ  Ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ、製造容易化設計）の用語であって、プロセスばらつきを考慮した場合に不良となる可能性が高い形状のことをいう。ここでは、ホットスポットには、（ダブルビア化されていない）シングルビアの箇所など、単に故障確率が高い箇所も含まれるものとする。
【００６３】
図５は、本実施形態の回路設計装置の構成を示すブロック図である。図５を参照すると、本実施形態の回路設計装置２０は、第３の実施形態におけるセル間距離抽出部１７（図３）の代わりに、ホットスポット評価部５１を備え、配置決定部３２の代わりにホットスポット除去部５３を備える。
【００６４】
本実施例に係る回路設計装置２０の動作について説明する。まず、ホットスポット評価部５１は、配置処理及び配線処理が完了したレイアウトにおいて、ホットスポットを抽出する。また、特許文献１に記載された回路設計システムと同様に、等価故障集合抽出部１９は、等価故障群抽出を実施する。故障確率算出部２９は、ホットスポット抽出結果ＨＯＴに基づいて、各等価故障群の故障確率を算出する。
【００６５】
ホットスポットは障害を引き起こす可能性が高い形状であることから、多数のホットスポットを有する等価故障群は、高い故障確率となる。等価故障集合選択部３１は、等価故障ノード数が多く、かつ、故障確率が高い回路領域を抽出する。ホットスポット除去部５３は、抽出された回路領域におけるホットスポットを除去する。
【００６６】
なお、ホットスポットの除去にはダブルビア化のようにチップ面積増を伴うものも含まれる。したがって、回路において空き面積が少ない場合には、すべてのホットスポットを除去することができない場合も起こり得る。
【００６７】
回路設計装置２０は、等価故障ノード数が大きく、かつ、故障確率が高い回路領域から優先的にホットスポット除去を行う。したがって、すべてのホットスポットを除去することができない場合であっても、故障解析困難度Ｍを効率良く低下させることができる。このとき、単に製造歩留まりだけを考えてホットスポット除去を行う場合と比較して、故障解析を容易化することが可能となる。
【００６８】
（実施形態５）
本発明の第５の実施形態に係る回路設計装置について、図面を参照して説明する。回路配置部１５によってセルの初期配置を行う際、故障数が多い等価故障群の故障確率を低減させる処理を、同時に並行して実施してもよい。
【００６９】
図６は、本実施形態の回路設計装置３０の構成を示すブロック図である。図６を参照すると、本実施形態の回路設計装置３０は、第３の実施形態の回路設計装置１０における故障確率算出部２９、等価故障集合選択部３１、セル間距離抽出部１７、配置決定部３２の代わりに、重み算出部６１を備える。
【００７０】
本実施形態の回路設計装置３０の動作について説明する。等価故障集合抽出部１９は、ネットリストＮＥＴを参照して等価故障群を抽出し、等価故障群データＣＡＮを生成する。重み算出部６１は、各ノードに対して等価故障ノード数に応じた重みを付与し、回路配置部１５に重み算出結果ＷＥＩを出力する。回路配置部１５は、重み算出結果ＷＥＩを参照して、より大きな重みをもつノードの配線長が短くなるようにセル配置を実施する。
【００７１】
回路設計装置３０によると、配置処理の後、故障解析容易化のためのセル配置変更を実施する必要がなく、設計の手戻りが発生しない。したがって、回路設計装置３０によって、故障解析容易化設計を行うために必要な設計工数を節約することができる。
【００７２】
背景技術において述べた通り、故障箇所が多くの等価故障を含んでいる場合には、故障診断によって真の故障箇所を特定することができず、真の故障箇所を特定するために大きなコストを要する。一方、多くの等価故障を持つ回路領域における故障確率が低い場合には、診断による絞込みの精度が向上し、故障解析は容易化される。したがって、本実施形態に係る回路設計装置３０によって、多くの等価故障を含む等価故障群における故障確率が低下するように配置配線を行い、故障解析や診断を容易化することができる。
【実施例１】
【００７３】
本発明の第１の実施例に係る回路設計装置について図面を参照して説明する。図３は、本発明の第１の実施例に係る回路設計装置の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、特許文献１の図３に記載の回路設計システムとの相違は次の通りである。すなわち、特許文献１の図３に記載の回路設計システムの判断部１１１における挿入位置決定部１２１は等価故障集合選択部３１に変更され、観測ポイント挿入部１１３は配置決定部３２に変更されている。また、本実施例においては、タイミング解析部３３を備えるようにしてもよい。
【００７４】
本実施例の回路設計装置の動作について説明する。まず、記憶部１３は、入力部１１を経由して入力されたネットリストＮＥＴを記録する。回路配置部１５は、ネットリストＮＥＴに基づいて、セル群を配置する。回路配置部１５は、配置結果を示すセル配置データＡＲＲを記憶部１３に格納し、セル間距離抽出部１７に出力する。セル間距離抽出部１７は、セル配置データＡＲＲに基づいてセル間の距離情報を抽出及び算出する。セル間距離抽出部１７は、得られたセル間距離を示すセル間距離データＤＩＳを重み付け部２１に出力する。
【００７５】
一方、等価故障集合抽出部１９は、ネットリストＮＥＴを参照して等価故障群を抽出し、抽出された等価故障群を示す故障候補データＣＡＮを重み付け部２１に出力する。重み付け部２１の故障確率算出部２９は、セル間距離データＤＩＳ及び故障候補データＣＡＮに基づいて、数１で定義された故障解析困難度Ｍを算出する。また、等価故障集合選択部３１は、特許文献１に記載の回路設計システムにおける挿入位置決定部１２１と同様に、等価故障ノード数Ｊｉと故障確率Ｐｉの積が大きい等価故障群Ｇｉを選び出し、選び出された等価故障群Ｇｉの情報ＣＬＳを配置決定部３２に出力する。回路設計装置１０の以上の動作は、特許文献１の図３に記載された回路設計システムの動作と同様である。
【００７６】
なお、等価故障集合抽出部１９は、等価故障群を抽出するために、回路素子（セル）の入力論理と出力論理との関係を示す回路素子動作情報ＬＩＢを必要とする。特許文献１の図４に記載の回路設計システムのブロック図においては、回路素子動作情報ＬＩＢを明示的に記載していない。しかしながら、等価故障群を抽出する際には、明らかに回路素子動作情報ＬＩＢが必要となることから、図３においては明示した。
【００７７】
配置決定部３２は、等価故障群情報ＣＬＳにおいて指定された等価故障群Ｇｉの故障確率が低下するようにセル配置を変更するとともに、記憶部１３に記録された配置情報ＡＲＲを更新する。等価故障群Ｇｉの故障確率Ｐｉが、数２のようにＧｉに含まれる故障ノードの総配線長に比例することを考慮すると、Ｇｉに含まれるセル間の距離が短くなるようにセルの配置を変更し、配線長を短くすることによって、故障確率Ｐｉを低下させることができる。故障確率Ｐｉを低下させることにより、故障解析困難度Ｍも減少し、故障解析は容易化する。
【００７８】
等価故障群情報ＣＬＳにおいて指定された回路領域は、等価故障ノード数Ｊｉと故障確率Ｐｉとの積が大きい値をとる等価故障群であることから、その回路領域における故障確率Ｐｉを低下させることによって、少ない箇所の配置を変更するだけであっても、故障解析困難度Ｍを効率良く減少させることができる。本実施例の回路設計装置１０は、かかる動作を行う点において、回路に観測ポイントを挿入する特許文献１に記載の回路設計システムとは相違する。
【００７９】
必要に応じて上述の処理を繰り返した後、回路配線部２５は、記憶部１３からネットリストＮＥＴ及び配置データＡＲＲを読み出す。回路配線部２５は、ネットリストＮＥＴ及び配置データＡＲＲに基づいて配線処理（ｒｏｕｔｉｎｇ）を行い、設計対象回路のレイアウトを示すレイアウトデータＬＡＹを作成する。回路配線部２５は、レイアウトデータＬＡＹを出力部２７に出力する。出力部２７は、レイアウトデータＬＡＹを回路設計装置１０の外部に出力する。回路設計装置１０の利用者は、出力されたレイアウトデータＬＡＹに基づいて、マスクやＬＳＩチップを製造することができる。
【００８０】
本実例の回路設計装置１０によると、観測ポイントを挿入することなく、回路の配置及びノードの変更のみによって、故障解析を容易化することができる。したがって、本実施例の回路設計装置により、故障解析容易化設計において必要とされるチップ面積の増加を最小限に止めることができる。
【００８１】
ところで、配置変更処理を行った場合には、信号が回路素子間を伝搬するのに要する遅延時間が変化する。したがって、同期回路の場合には、本来のクロック周期で回路が動作しなくなるおそれがある。そこで、回路設計装置１０、さらに、タイミング解析部３３を備えることが好ましい。
【００８２】
タイミング解析部３３は、遅延時間の変化に対する動作マージンが小さい回路領域（すなわち、クリティカルパス）を抽出する。タイミング解析部３３は、ネットリストＮＥＴ及び配置データＡＲＲに基づいてタイミング解析を行い、クリティカルパスに関する領域情報ＣＲＩを抽出し、重み付け部２１に出力する。重み付け部２１は、ＣＲＩを参照し、クリティカルパスを回路の配置や配線の変更対象から除外する。
【００８３】
また、クリティカルパスを除外してセル配置の変更を行った場合であっても、変更箇所が多くなったときには、本来のクロック周期で回路が動作しなくなるおそれもある。そこで、本実施例の回路設計装置１０において、上述の処理を繰り返す回数等を調整するためのパラメータＰＡＲを外部から入力することができるようにすることが好ましい。
【００８４】
配置変更すべき等価故障群を選択するアルゴリズムについて、単に、ＪｉとＰｉとの積が大きい等価故障群を優先する方法以外に、故障確率Ｐｉが大きい等価故障群を優先する等の様々な方法を用いることができる。例えば、ＪｉとＰｉとの積の代わりに、数３によって定義される重み付きの相乗積を用いてもよく、数４の重み付き総和を用いてもよい。数４を用いる場合には、重みＬ１と比較してＬ２を大きくすることにより、Ｐｉの影響度を大きくすることができる。
【００８５】
［数３］
Ｄｉ＝ＪｉＬ１・ＰｉＬ２  …（３）
【００８６】
［数４］
Ｄｉ＝Ｌ１・Ｊｉ＋Ｌ２・Ｐｉ  …（４）
【００８７】
また、数５のような不連続な関数を用いて等価故障ノード数ＪｉをＪｃｉに変換し、これを数３又は数４のＪｉに代入してもよい。数５を用いた場合には、故障数がＬ７以上Ｌ８未満の範囲内の等価故障群に対して、優先的に配置変更による故障確率低減を施したり、逆に、配置変更の対象から除外したりすることもできる。
【００８８】
［数５］
2010113475.tif 000005
【００８９】
また、数５の代わりに数６の指数関数を用いた場合には、数５を用いた場合と同様の効果が得られる。数６を用いた場合には、故障数がＬ２に近い等価故障群に対する配置変更が優先的に行われる。
【００９０】
［数６］
Ｊｃｉ＝Ｌ１・ｅｘｐ（−（Ｊｉ−Ｌ２）２）  …（６）
【００９１】
ここで、Ｌ１〜Ｌ８は配置変更すべき等価故障群を選択するアルゴリズムを調整するためのパラメータであって、任意の定数である。また、外部パラメータＰＡＲによって、配置変更すべき等価故障群を選択するアルゴリズムを切り替えることができるとともに、パラメータＬ１〜Ｌ８の値を調整することができるようにすることが好ましい。
【００９２】
本実施例においては、配置決定部３２による配置変更を実施した後、回路配線部２５による配線処理を実施している。しかし、この順序とは逆に、回路配置部１５による配置処理が完了した後、回路配線部２５による配線処理を実施し、配置配線の処理が完了したレイアウトに対して、配置決定部３２による変更処理を実施してもよい。この場合には、各等価故障群に対する故障確率Ｐｉを算出する際、セル間距離情報ＤＩＳの代わりに、実際の配線長の情報を用いることができる。数２に定義したように、故障確率が配線長に比例している場合には、セル間距離情報ＤＩＳの代わりに実際の配線長を用いることによって、故障確率の計算の精度を向上させることができる。
【００９３】
また、故障確率は配線間の間隔にも依存する。例えば、隣接配線との間隔が狭い場合、又は、配線の並走距離が長い場合には、異物の混入によってショート故障が生じる確率が高くなる。上記の手順を用いた場合には、各等価故障群の故障確率を算出する際、隣接配線の間隔又は並走距離等の情報を利用することもできる。したがって、故障確率の計算精度をさらに向上させることもできる。また、配置変更の対象とされた等価故障群に含まれる配線周辺における配線の混雑度を低下させることにより、又は、隣接配線間の間隔を拡げることによって故障確率を減少させることも可能となる。したがって、配線処理のバリエーションも増加する。
【００９４】
なお、配置決定部３２によって回路素子を移動する際、移動された素子に接続されているノードの配線処理を再度行う必要があり、再配線を行う際に既存の配線と衝突することがないように留意する必要がある。
【実施例２】
【００９５】
本発明の第２の実施例について図面を参照して説明する。図３は、本実施例に係る回路設計装置の構成を示すブロック図である。第２の実施例においては、第１の実施例と異なり、故障確率算出部２９は、故障診断容易性評価に用いられるパラメータであるＣＯＰ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ  Ｏｂｓｅｒｖａｂｉｌｉｔｙ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）を算出する。ここで、ＣＯＰは、例えば、非特許文献１に記載されているように、１−可制御性Ｃｉ、可観測性Ｏｉ、ｓ縮退故障検出率Ｐｉ／ｓを含む。例えば、１−可制御性Ｃｉは、回路にランダムテストベクトルを印加したときにノードｉが理論値１となる確率を表す。１−可制御性Ｃｉに対して適切な変換を行うことによって、Ｃｉを等価故障ノード数Ｊｉの代わりとして利用することができる。以下、この点について、図４を参照して説明する。
【００９６】
図４（Ａ）の回路においては、全体が１個の等価故障集合となる。すなわち、図４（Ａ）の回路においては、ＮＡＮＤ素子８１の入力の０縮退故障、又は、ＮＯＲ素子８２の入力の１縮退故障のいずれが生じた場合においても、出力は０に縮退する。したがって、論理レベルの故障診断によって故障箇所を絞り込むことはできない。一方、図４（Ｂ）の回路においては、全体が１個の等価故障集合とはならない。
【００９７】
入力テストベクトルをＩ＝｛ｉ１、ｉ２、ｉ３｝とすると、全体が１個の等価故障集合となる図４（Ａ）の回路においてノードｏ１が１となるのは、Ｉ＝｛１、１、０｝の場合に限られる。一方、入力端子の個数は３個であることから、入力テストベクトルＩの場合の数は２３＝８となる。したがって、ｏ１が１となる確率Ｃ１は１／８となる。
【００９８】
一方、全体が１個の等価故障集合とはならない図４（Ｂ）の回路においてノードｏ１が１となるのは、Ｉ＝｛０、０、０｝、Ｉ＝｛１、０、０｝、Ｉ＝｛０、１、０｝の３通りの場合である。したがって、Ｃ１は３／８となる。すなわち、全体が１個の等価故障集合となる図４（Ａ）の回路の方が、Ｃ１の値は０に近い値となる。
【００９９】
要素数の多い等価故障集合についても、同様に、１−可制御性Ｃｉは０又は１に近い値となる。一方、等価故障集合に含まれないノードにおいては、Ｃｉは０．５に近い値となる。したがって、Ｃｉを数７のように変換することによって、等価故障ノード数Ｊｉの代わりに、解析困難度を表す指標としてＣｉを用いることができる。なお、数７における係数αは任意の正の定数である。
【０１００】
［数７］
Ｊｉ＝α｜Ｃｉ−０．５｜  …（７）
【０１０１】
ＣＯＰに含まれるＣｉ以外のパラメータである、可観測性Ｏｉ及びｓ縮退故障検出率Ｐｉ／ｓは、Ｃｉとは異なる視点から故障診断容易性を評価した値である。したがって、これらの指標も、適宜変換を行うことにより、等価故障ノード数Ｊｉの代わりとして用いることができる。また、ＣＯＰの３つのパラメータと等価故障ノード数Ｊｉのうち、任意の複数のものを組み合わせた数式によって新たな故障診断容易性評価パラメータを生成し、これを等価故障ノード数Ｊｉの代わりとして用いることもできる。一例として、第１の実施例において述べたように、重み付き相乗積又は重み付き総和を用いる方法が挙げられる。また、非特許文献１においては、ＣＲＦ（Ｃｏｓｔ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｆａｃｔｏｒ）や、ＥＦＣ（Ｅｘｐｅｃｔｅｄ  Ｆａｕｌｔ  Ｃｏｖｅｒａｇｅ）等の故障診断容易性評価指標をＣＯＰから算出する方法が記載されている。これらの指標も等価故障ノード数Ｊｉの代わりに用いることもできる。
【実施例３】
【０１０２】
本発明の第３の実施例に係る回路設計装置ついて図面を参照して説明する。本実施例の回路設計装置は、故障確率Ｐｉを算出する際にＤＦＭに用いられるホットスポット評価ツールを用い、ホットスポットを除去することによって故障確率Ｐｉを低減する。ホットスポットとは、プロセスばらつきを考慮した場合において不良となる可能性が高い形状のことをいう。ここでは、ホットスポットは、（ダブルビア化されていない）シングルビアの箇所等、単に、故障確率が高い箇所も含む。本実施例においては、回路設計装置は、等価故障ノード数Ｊｉが多く、かつ、多くのホットスポットを持つ等価故障群Ｇｉについて、優先的にホットスポットの除去を行うことによって、故障解析困難度Ｍを効率良く減少させる。
【０１０３】
図５は、本実施例の回路設計装置の構成を示すブロック図である。図５のブロック図と、特許文献１の図４に記載の回路設計システムの構成を示すブロック図とを比較すると、回路配置部１０５の直後において回路配線部２５を設けた点が相違する。また、セル間距離抽出部１０７の代わりに、ホットスポット評価部５１を設けた点においても相違する。さらに、観測ポイント挿入部１１３の代わりに、ホットスポット除去部５３を設けた点も相違している。
【０１０４】
本実施例の回路設計装置２０は、回路配置部１５が回路素子の配置処理を行った後、直ちに回路配線部２５が配線処理を実施し、配線処理が完了したレイアウトデータＬＡＹを生成する。回路配線部２５は、レイアウトデータＬＡＹを記憶部１３に記録するとともに、ホットスポット評価部５１に出力する。ホットスポット評価部５１は、レイアウトデータＬＡＹに存在するホットスポットを抽出する。ホットスポット評価部５１は、ホットスポット抽出結果ＨＯＴを重み付け部２１に出力する。
【０１０５】
第１の実施例と同様に、等価故障集合抽出部１９は、等価故障群を抽出し、等価故障群の抽出結果ＣＡＮを重み付け部２１に出力する。重み付け部２１の故障確率算出部２９は各等価故障群における等価故障ノード数Ｊｉと故障確率Ｐｉを評価し、等価故障集合選択部３１はＪｉとＰｉとの積が大きい等価故障群を抽出する。等価故障集合選択部３１は、抽出した等価故障群Ｇｉの情報ＣＬＳをホットスポット除去部５３に出力する。
【０１０６】
本実施例の回路設計装置２０は、故障確率算出部２９が各等価故障群の故障確率Ｐｉを算出する際、ホットスポット抽出結果ＨＯＴを参照する点において、第１の実施例と相違する。ホットスポットは故障確率が高い部位であることから、ホットスポットを多数含む等価故障群Ｇｉは故障する確率も高い。したがって、ホットスポットの評価結果に基づいて、等価故障群Ｇｉの故障確率Ｐｉを求めることができる。一例として、Ｇｉの故障確率Ｐｉは、Ｇｉに含まれるホットスポットの個数Ｈｉに比例しているものとみなして、数８に基づいてＰｉを求めることができる。ここで、数８におけるβは任意の正の定数である。
【０１０７】
［数８］
Ｐｉ＝β・Ｈｉ  …（８）
【０１０８】
また、ホットスポットによって実際に故障が生じる危険性を評価することができる場合には、数９を用いてＰｉを求めることができる。ここで、数９のＲｉｊは、等価故障群Ｇｉに含まれる各ホットスポットが、実際に故障する危険性を表している。数９を用いた場合には、故障確率が高いホットスポットを多数含む等価故障群の故障確率が最も高くなることから、より現実に則したモデルといえる。
【０１０９】
［数９］
2010113475.tif 000006
【０１１０】
また、第１の実施例において述べたように、Ｈｉ又はＲｉｊ以外にセル間の距離や配線長の情報を用いて、これらの重み付き相乗積又は総和を故障確率Ｐｉとして用いてもよい。
【０１１１】
ホットスポット除去部５３は、記憶部１３に記録されたレイアウトデータＬＡＹを変更することにより、ＣＬＳによって指示された等価故障群Ｇｉに含まれるホットスポットを除去する。ホットスポット除去部５３は、例えば、プロセスばらつきによってブリッジ故障を起こしやすい狭ピッチの配線箇所に対して配線ピッチを拡げる処理を施し、又は、ダブルビア（メタル配線層間を接続するビア構造を複数並列に配置することによってビアに起因するオープン故障を予防する技術をいう。）のようなリダンダンシ（冗長）設計を行うことによってホットスポットを除去し、ＣＬＳにおいて指定された等価故障群Ｇｉの故障確率を低減する。
【０１１２】
なお、第１の実施例と同様に、レイアウトデータＬＡＹとネットリストＮＥＴに基づいてタイミング解析を行い、クリティカルパスに含まれる配線や回路素子に対しては、レイアウト変更を実施しないようにして、タイミングの収束が崩れるのを防ぐようにしてもよい。
【０１１３】
必要に応じて、上記の処理が繰り返された後、出力部２７は、レイアウトデータＬＡＹを出力する。回路設計装置２０の利用者は、出力されたレイアウトデータＬＡＹに基づいてマスクやＬＳＩチップを製造することができる。
【０１１４】
回路設計装置２０による以上の手順に従い、レイアウトからホットスポットを除去され、故障解析が容易化された集積回路チップの製造が可能となる。なお、ホットスポット除去には、ダブルビア化のようにチップ面積増を伴うものも含まれる。したがって、空き面積との兼ね合いから、全てのホットスポットを除去することができない場合も生じうる。しかし、本実施例の回路設計装置２０は、等価故障ノード数Ｊｉが大きく、かつ、故障確率Ｐｉが高い故障群Ｇｉに対して、優先的にホットスポットの除去を行う。すなわち、回路設計装置２０は、解析容易性の改善効果が高いホットスポットを優先的に除去することから、すべてのホットスポットを除去することができない場合においても、故障解析困難度Ｍを効率良く低減させることができる。したがって、本実施例に係る回路設計装置２０によると、単に、製造歩留まりだけを考慮してホットスポットの除去を行った場合と比較して、故障解析を大幅に容易化することができる。
【実施例４】
【０１１５】
本発明の第４の実施例に係る回路設計装置について説明する。第４の実施例の回路設計装置は、セル配置と配置最適化による解析容易化とを同時に並行して行う。図６は本実施例の回路設計装置３０の構成を示すブロックである。本実施例の回路設計装置３０と、特許文献１の図４に記載の回路設計システムとを比較すると、故障解析容易性評価部１１９と、挿入位置決定部１２１と、セル間距離抽出部１０７と、観測ポイント挿入部１１３の代わりに、重み算出部６１を備える点において相違する。
【０１１６】
重み算出部６１は、等価故障群の情報ＣＡＮに基づいて、重みＷＥＩを計算して回路配置部１５に出力する。以下、回路設計装置３０の動作について詳述する。
【０１１７】
記憶部１３は、入力部１１を経由してネットリストＮＥＴを受信して記録する。等価故障集合抽出部１９は、ネットリストＮＥＴを参照して等価故障群を抽出し、抽出された等価故障群を示す故障候補データＣＡＮを重み算出部６１に出力する。重み算出部６１は、等価故障群に含まれる等価故障ノード数Ｊｉに応じた重みＷＥＩを算出し、算出された重みＷＥＩを等価故障群に含まれる各等価故障ノードに対して設定する。
【０１１８】
回路配置部１５は、ネットリストＮＥＴに含まれる素子の配置処理を行う際、重みＷＥＩの情報を参照し、より大きな重みをもつノードの故障確率が小さくなるように素子配置を行う。故障確率が数２に示されるように配線長に比例している場合には、より大きな重みを有するノードの配線長が短くなるようにセル配置を行うことによって、そのノードの故障確率を小さくすることができる。
【０１１９】
以降の処理は、特許文献１に記載の回路設計システムと同様である。すなわち、回路配線部２５は、素子配置結果ＡＲＲに基づいて配線処理を実施し、レイアウトデータＬＡＹを生成して出力部２７に出力する。出力部２７は、レイアウトデータＬＡＹを回路設計装置３０の外部に出力する。回路設計装置３０の利用者は、出力されたレイアウトデータＬＡＹに基づいてマスク又はＬＳＩチップを製造することができる。
【０１２０】
以上の手順によって求められたレイアウトデータＬＡＹにおいては、等価故障ノード数Ｊｉが大きい等価故障群Ｇｉに対する故障確率Ｐｉが小さくなる。したがって、回路設計装置３０によると、故障解析困難度Ｍの値も小さくなることから、重みＷＥＩを設定しなかった場合と比較して、故障解析がより容易なレイアウトを求めることができる。
【０１２１】
本実施例の回路設計装置３０は、第１の実施例の回路設計装置と比較して、故障解析容易化設計を行うために必要な設計工数を節約することができる。配置配線が完了した時点において故障解析容易化設計も完了していることから、設計の手戻りが発生しないからである。回路素子の配置又は配線処理が完了した後、故障解析を容易化するための回路変更を行った場合には、変更箇所周辺の回路の遅延が変化し、これに付随する遅延違反が生じるおそれがある。遅延違反が生じた場合には、これを回避するための設計手戻りが発生し、解析容易化設計を行うために必要な工数が増大する。
【０１２２】
なお、重みＷＥＩの計算方法としては、単に、等価故障ノード数Ｊｉを重みパラメータとして各ノードに設定する方法以外に、Ｊｉが閾値よりも大きい故障群のみに重みを設定する方法を用いてもよい。また、第２の実施例において述べたように、ＣＯＰ及びＪｉを用いた数式によって重みＷＥＩを計算する方法を用いてもよい。一方、極端に大きな重みを設定した場合には、回路の配置又は配線処理の際、タイミングが収束しにくくなるおそれがある。したがって、重みＷＥＩの計算方法又は計算式は、外部パラメータＰＡＲによって制御することができるようにすることが好ましい。
【０１２３】
また、回路配線部２５も、重みＷＥＩを参照し、等価故障ノード数Ｊｉが大きい等価故障群Ｇｉに含まれるノードに対し、当該ノードの故障確率が小さくなるように配線処理を行うようにしてもよい。第１の実施例において述べたように、この方法を用いた場合には、等価故障ノード数Ｊｉが大きい等価故障群Ｇｉに含まれる配線の周辺の配線の混雑度を下げ、又は、隣接配線との距離を離したりすることにより、ショート故障が発生する確率を低減することもできる。したがって、回路設計装置３０による回路を配置する処理の柔軟性が高くなる。
【０１２４】
さらに、重みＷＥＩが大きい回路領域の配置及び配線処理を最初に行うことによって、その回路領域の故障確率を効率的に低減させるようにしてもよい。一方、最初に重みＷＥＩが小さい回路領域の素子配置及び配線処理を、チップ全面の配置配線混雑度が一定となるように離散的に実施した後、素子又は配線が配置されていない隙間の領域を利用して、重みＷＥＩが大きい回路領域の配置配線処理を、その領域の故障確率が小さくなるように実施してもよい。
【０１２５】
また、配置配線の際、素子又は配線混雑度の緩和、バッファの挿入、素子の駆動サイズの変更、タイミング最適化等により、素子の移動が必要となった場合において、その素子の移動によってＷＥＩが大きい回路の故障確率が高くなるときには、その素子の移動を行わず、他の素子の移動によって、これらの要求を充足するようにしてもよい。さらに、故障確率が低くなるように、別の移動先を探索するようにしてもよい。
【０１２６】
次に、本実施例の回路設計装置を実際に構築し、小規模な回路に対する配置配線処理を行った場合における、解析容易性の改善度を評価した結果を示す。ここでは、図７に掲げるセル数及びノード数を備えた回路１及び回路２を評価対象とし、重みが付加されたノードの個数に対する解析困難度Ｍの振る舞いを調べた。なお、重みの付加は等価故障ノード数が多いノードから順に行うものとし、重みの値としては、重みが付加されないノードの５倍とした。すなわち、重みが付加されたノードの配線長は、重みが付加されないノードの配線長の１／５となるように配置配線を行った。
【０１２７】
図８は、評価結果を示す。図８を参照すると、解析困難度Ｍを１０％低減するのに要する重み付加ノード数は、回路１において約７５ノード（全ノードの３％）、回路２において約１０００ノード（全ノードの５％）である。すなわち、全ノードの中の３〜５％のノードに対して重みを付加することによって、解析困難度Ｍを約１０％低減することができる。したがって、本実施例の回路設計装置３０を用いて集積回路の設計を行うことにより、回路の解析困難度Ｍが低減し、故障解析を容易化することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る回路設計装置は、半導体集積回路、特に、ＣＭＯＳ論理回路の故障解析容易性を向上させるために用いることができ、バイポーラ、ＮＭＯＳ、化合物半導体素子等によって構成された論理回路にも適用することができる。さらに、本発明に係る回路設計装置は、半導体集積回路以外にも、近年配線層の多層化が著しいプリント配線板の故障解析容易性を向上させるためにも用いることができ、光スイッチ素子を用いた光論理回路その他の任意の論理回路の故障解析容易化のために用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回路設計装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る回路設計装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る回路設計装置の構成を示すブロック図である。
【図４】全体が１個の等価故障集合となる回路とそれ以外の回路を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る回路設計装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る回路設計装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施例におけるベンチマーク回路の素子数及びノード数を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係る回路設計装置に対するベンチマーク結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１０、２０、３０、４０、５０  回路設計装置
１１  入力部
１３  記憶部
１５  回路配置部
１７  セル間距離抽出部
１９  等価故障集合抽出部
２１  重み付け部
２５  回路配線部
２７  出力部
２９  故障確率算出部
３１  等価故障集合選択部
３２  配置決定部
３３  タイミング解析部
５１  ホットスポット評価部
５３  ホットスポット除去部
６１  重み算出部
８１  ＮＡＮＤ素子
８２  ＮＯＲ素子
８３  インバータ素子
９１〜９３、ｉ１〜ｉ３、ｏ１  ノード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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