(57)【要約】【課題】半導体集積回路における配線間干渉を抑止し、半導体集積回路の信頼性を向上させる。【解決手段】ステップＡ１では、ＣＡＤシステム１０がネットリストを生成する。ステップＡ２では、回路シミュレータ１３は、ネットリストを基に、半導体集積回路の全体について、ＤＣ解析を行うことにより、その動作点を算出し、その動作点とネットリストを基に、半導体集積回路に含まれる全てのノードについて、順次、ＡＣ解析を行うことにより、各ノードのインピーダンス情報をインピーダンス判定器１４に出力する。インピーダンス判定器１４は、所定の閾値よりも大きなインピーダンスベクトルの絶対値｜Ｚ｜を有したノード特定する。ステップＡ４では、特定されたノードに接続された配線を、配線間干渉を誘起するものとして、他の配線と区別して表示装置１２に表示する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路のネットリストを作成するステップと、
前記ネットリストに含まれる各ノードにおけるインピーダンスを算出するステップと、
前記算出された各ノードにおけるインピーダンスと所定の閾値を比較して、該閾値より大きなインピーダンスを有する前記ノードを特定するステップと、
前記特定されたノードに接続された配線を、他の配線と区別して表示装置に表示するステップと、を含むことを特徴とする半導体集積回路の設計方法。
【請求項２】
前記各ノードにおけるインピーダンスを算出するステップは、前記ネットリストに基づく直流解析によって前記半導体集積回路の動作点を算出するステップと、該動作点及び前記ネットリストに基づいて各ノードにおける交流解析を行うステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路の設計方法。
【請求項３】
前記交流解析を行うステップは、各ノードに仮想的な交流電流源を接続するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体集積回路の設計方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体集積回路の設計方法によって設計されたことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項５】
ＣＡＤシステム、回路シミュレータ、インピーダンス判定器、及び表示装置を含む半導体集積回路の設計システムであって、
前記ＣＡＤシステムによって、前記半導体集積回路のネットリストを作成し、
前記回路シミュレータによって、前記ネットリストに含まれる各ノードにおけるインピーダンスを算出し、
前記インピーダンス判定器によって、前記算出された各ノードに対応するインピーダンスと所定の閾値を比較して、該閾値より大きなインピーダンスを有する前記ノードを特定し、
前記ＣＡＤシステムによって、前記特定されたノードに接続された配線を、他の配線と区別して前記表示装置に表示することを特徴とする半導体集積回路の設計システム。
【請求項６】
前記回路シミュレータは、前記ネットリストに基づく直流解析を行って前記半導体集積回路の動作点を算出し、該動作点及び前記ネットリストに基づいて各ノードにおける交流解析を行って前記各ノードにおけるインピーダンスを算出することを特徴とする請求項５に記載の半導体集積回路の設計システム。
【請求項７】
前記回路シミュレータは、前記交流解析において、各ノードに仮想的な交流電流源を接続することを特徴とする請求項６に記載の半導体集積回路の設計システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の設計方法、半導体集積回路の設計システム及びその設計方法によって設計された半導体装置に関し、特に、配線間干渉を抑止する設計方法、設計システム、及び半導体集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩにみられるような半導体集積回路の大規模化とパッケージサイズの小型に伴い、半導体集積回路を構成する配線の高密度化や多層化の傾向が高まっている。このような半導体集積回路は、電子計算機を用いたＣＡＤシステムによる自動設計、即ち、機能設計、論理設計、回路設計、及びレイアウト設計等を経て設計される。
【０００３】
機能設計では、ハードウェア記述言語によって所望の半導体集積回路の機能を指定し、論理設計では、機能設計で指定された機能を実現するように論理合成を行って論理情報を生成する。回路設計では、論理設計で生成された論理情報を基に、その論理回路を実現する回路図情報を生成し、その回路図を構成する各素子の接続関係を示す回路接続情報、即ちネットリストを生成する。レイアウト設計では、回路設計で生成された回路図情報及びネットリストを基に、半導体チップ上に物理的な回路がレイアウトされる。回路図情報、レイアウト情報は、それぞれ、回路図、レイアウト図として表示装置に表示される。
【０００４】
なお、半導体集積回路の自動設計方法に関しては、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００６−１７９８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体集積路回路の一部分において、図７に示すように、２つの回路１００間を接続する第１の配線１０１、及び他の２つの回路１００間を接続する第２の配線１０２が、それぞれ隣接して配置されている場合、第１の配線１０１と第２の配線１０２との間には寄生容量Ｃｐによる容量結合が生じる。多層配線構造として第１の配線１０１及び第２の配線１０２が互いに交差している場合も同様である。
【０００６】
ここで、第１の配線１０１が高いインピーダンスを有している場合、第２の配線１０２に出力された信号は、寄生容量Ｃｐを介して第１の配線１０１に干渉しやすくなる。即ち、第１の配線１０１の本来の信号に対して、第２の配線１０２の信号が寄生容量Ｃｐを介して干渉することにより、第１の配線１０１の信号にはノイズが重畳しやすくなる。以降の説明では、この干渉を配線間干渉と呼ぶことにする。
【０００７】
この配線間干渉を避けるため、半導体集積回路の自動設計の際に、設計者は、表示装置に表示された回路図又はレイアウト図を視認することにより、自身の主観的な判断と経験則によって、高いインピーダンスを有した配線を特定し、その配線と近接しないように、又は交差しないように、他の配線を再配置していた。即ち、半導体集積回路の自動設計方法を用いつつも、配線間干渉を避けるためには、設計者自らが配線の再配置を行う必要があった。
【０００８】
このように、設計者自身の主観的な判断と経験則によって、高いインピーダンスを有した配線を特定することは、半導体集積回路の一部分については可能であるものの、半導体集積回路に含まれる数千単位の配線の全てについて漏れなく正確に行うことは、極めて困難であった。また、該配線の特定を行う設計者の能力によって、判断が異なる場合があった。その結果、完成した半導体集積回路には配線間干渉が残存することになり、その信頼性が低下していた。
【０００９】
仮に、高いインピーダンスを有した配線の特定を、半導体集積回路に含まれる数千単位の配線の全てについて漏れなく正確に行うことが可能であったとしても、該配線の特定に要する時間が長大化するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の主な特徴は以下の通りである。本発明の半導体集積回路の設計方法は、半導体集積回路のネットリストを作成するステップと、ネットリストに含まれる各ノードにおけるインピーダンスを算出するステップと、算出された各ノードにおけるインピーダンスと所定の閾値を比較して、該閾値より大きなインピーダンスを有するノードを特定するステップと、特定されたノードに接続された配線を、他の配線と区別して表示装置に表示するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の半導体集積回路の設計方法は、上記各ノードにおけるインピーダンスを算出するステップにおいて、ネットリストに基づく直流解析によって半導体集積回路の動作点を算出するステップと、該動作点及びネットリストに基づいて各ノードにおける交流解析を行うステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の半導体集積回路の設計方法は、上記交流解析を行うステップにおいて、各ノードに仮想的な交流電流源を接続するステップを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の半導体集積回路は、上記いずれかの半導体集積回路の設計方法によって設計されたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の半導体集積回路の設計システムは、ＣＡＤシステム、回路シミュレータ、インピーダンス判定器、及び表示装置を含む半導体集積回路の設計システムであって、ＣＡＤシステムによって、半導体集積回路のネットリストを作成し、回路シミュレータによって、ネットリストに含まれる各ノードにおけるインピーダンスを算出し、インピーダンス判定器によって、算出された各ノードに対応するインピーダンスと所定の閾値を比較して、該閾値より大きなインピーダンスを有するノードを特定し、ＣＡＤシステムによって、特定されたノードに接続された配線を、他の配線と区別して表示装置に表示することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の半導体集積回路の設計システムは、上記構成において、回路シミュレータは、ネットリストに基づく直流解析を行って半導体集積回路の動作点を算出し、該動作点及びネットリストに基づいて各ノードにおける交流解析を行って各ノードにおけるインピーダンスを算出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の半導体集積回路の設計システムは、上記構成において、回路シミュレータは、交流解析において、各ノードに仮想的な交流電流源を接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体集積回路の設計方法及び設計システムによれば、配線間干渉を誘起する高いインピーダンスを有した配線を、他の配線と区別して表示装置に表示することができる。
【００１８】
結果として、設計者の主観や経験則のみに頼ることなく、客観的な判断基準に応じて、配線間干渉を誘起する高いインピーダンスを有した配線を、半導体集積回路の全体について漏れなく正確に特定することが可能となる。また、その配線の特定に要する時間を短縮できる。
【００１９】
また、上記半導体集積回路の設計方法により設計された半導体集積回路は、配線間干渉を誘起する高いインピーダンスを有した配線を極力排除するように設計される。これにより、半導体集積回路における配線間干渉を抑止することができる。即ち、半導体集積回路の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態による半導体集積回路の設計システムを示す概念図である。また、図２は、図１の設計システムを用いて行われる本発明の実施形態による半導体集積回路の設計方法を示すフロー図である。
【００２１】
この半導体集積回路の設計システム及び設計方法は、通常の半導体集積回路の自動設計に加え、さらに、配線間干渉を誘起する高いインピーダンスを有した配線を設計者に認知させるべく、そのような配線の特定を計算機上で行うものである。
【００２２】
図１に示すように、半導体集積回路の設計システムは、計算機上における半導体集積回路の自動設計に用いられるＣＡＤシステム１０、ＣＡＤシステム１０に接続されたデータベース１１及び表示装置１２、回路シミュレータ１３、インピーダンス判定器１４を含む。
【００２３】
データベース１１には、論理設計で生成された論理情報、回路設計で生成された回路図情報とネットリスト、及びレイアウト設計で生成されたレイアウト情報等が格納される。回路図情報及びレイアウト情報は、それぞれ、回路図、レイアウト図として、ＣＡＤシステム１０によって表示装置１２に表示される。設計者は、表示装置１２に表示された回路図及びレイアウト図を基に、半導体集積回路の設計を行う。
【００２４】
回路シミュレータ１３は、例えばＳＰＩＣＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｅｍｐｈａｓｉｓ）を基にした回路シミュレーションプログラムであり、ＣＡＤシステム１０から入力されたネットリストを基に、そのＤＣ（直流）解析及びＡＣ（交流）解析を計算機上で行って、各ノードのインピーダンスにかかる情報、即ちインピーダンス情報をインピーダンス判定器１４に出力するものである。なお、回路シミュレータ１３は、少なくともＤＣ（直流）解析及びＡＣ（交流）解析を実行できるものであれば、ＳＰＩＣＥ以外の回路シミュレーションプログラムであってもよい。
【００２５】
インピーダンス判定器１４は、回路シミュレータ１３から入力された各ノードのインピーダンス情報を参照して、設定された閾値より大きなインピーダンスを有したノードを計算機上で算出して、そのノード情報をＣＡＤシステム１０に出力するものである。
【００２６】
この半導体集積回路の設計システムにおいて、設計者が、半導体集積回路において配線間干渉を誘起する高いインピーダンスを有した配線を特定する場合、図２に示すような半導体集積回路の設計方法が行われる。
【００２７】
最初に、ステップＡ１において、ＣＡＤシステム１０が、回路図情報を基に、半導体集積回路のネットリストを生成して回路シミュレータ１３に出力する。次に、ステップＡ２において、回路シミュレータ１３は、ネットリストを基に、半導体集積回路の全体について、ＤＣ解析を行うことにより、その動作点を算出する。そして、回路シミュレータ１３は、この動作点とネットリストを基に、半導体集積回路に含まれる全てのノードについて、順次、ＡＣ解析を行うことにより、各ノードのインピーダンス情報をインピーダンス判定器１４に出力する。
【００２８】
ここで、回路シミュレータ１３によるＡＣ解析の一例、及び上記インピーダンス情報の詳細について説明する。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本実施形態による半導体集積回路の設計方法により設計される半導体集積回路の部分回路の一例である。
【００２９】
まず、図３（Ａ）に示すように、ＰＮＰ型トランジスタ３１のコレクタとＮＰＮ型トランジスタ３２のコレクタが接続され、その接続点を第１のノードＮ１とする。第１のノードＮ１には次段のＮＰＮ型トランジスタ３３のベースが接続されている。ＰＮＰ型トランジスタ３１のエミッタには電源３０からの電源電位が印加され、ＮＰＮ型トランジスタ３２のエミッタは接地されている。そして、回路シミュレータ１３上で、第１のノードＮ１に、仮想的な交流電流源２０が接続される。この交流電流源２０の振幅は単位振幅であり、その周波数は任意の値に設定できる。
【００３０】
この状態で、回路シミュレータ１３は、第１のノードＮ１におけるインピーダンスベクトルを算出する。このインピーダンスベクトルは、図４に示すように、縦軸をリアクタンス成分Ｘに対応した虚数軸、横軸を抵抗値Ｒに対応した実数軸とした複素空間におけるベクトルである。このインピーダンスベクトルは、その絶対値｜Ｚ｜、即ち（Ｒ２＋Ｘ２）の平方根、及び電圧と電流との位相差θ＝ｔａｎ−１（Ｘ／Ｒ）で表される。回路シミュレータ１３は、インピーダンスベクトルの絶対値｜Ｚ｜及び位相差θを、インピーダンス情報としてインピーダンス判定器１４に出力する。この回路例において第１のノードＮ１は、コレクタ−コレクタ接続のため、ハイインピーダンスになっている。
【００３１】
その後、図３（Ｂ）に示す部分回路の第２のノードＮ２に、回路シミュレータ１３上で、仮想的な交流電流源２０が接続される。そして、第１のノードＮ１の場合と同様にして、第２のノードＮ２におけるインピーダンス、即ちインピーダンスベクトルを算出する。この回路例では、抵抗３６とＮＰＮ型トランジスタ３４が直列接続されており、その接続点を第２のノードＮ２としている。第２のノードＮ２には次段のＮＰＮ型トランジスタ３５のベースが接続されている。ＮＰＮ型トランジスタ３５のコレクタには抵抗３７が接続されている。この回路例では、第２のノードＮ２におけるインピーダンスは、ほぼ抵抗３６によって決定される。
【００３２】
さらに、同様にして、不図示の第３のノード以降の各ノードについても、上記と同様に、回路シミュレータ１３によって、順次、インピーダンスベクトルを算出し、その絶対値｜Ｚ｜及び位相差θをインピーダンス判定器１４に出力する。
【００３３】
その結果、インピーダンス判定器１４には、図５に示すような、各ノードに対応するインピーダンス情報、即ちインピーダンスベクトルの絶対値｜Ｚ｜及び位相差θからなるテーブルが生成される。このテーブルは、回路シミュレータ１３で作成された後に、回路シミュレータ１３からインピーダンス判定器１４に出力されてもよい。なお、図５に示したインピーダンスベクトルの絶対値｜Ｚ｜及び位相差θからなるテーブルは、その一例であり、図３の回路例に対応したものではない。
【００３４】
次に、ステップＡ３において、インピーダンス判定器１４は、各ノードに対応したインピーダンス情報からなるテーブルの中から、各ノードに対応したインピーダンスベクトルの絶対値｜Ｚ｜に着目し、その絶対値｜Ｚ｜と、設計者によって設定された所定のインピーダンスの閾値（絶対値）と比較する。そして、インピーダンス判定器１４は、その閾値よりも大きなインピーダンスを有したノードを、高いインピーダンスを有したノードとして、ネットリストにおいて特定し、そのノード番号をノード情報としてＣＡＤシステム１０に出力する。
【００３５】
図５の例では、例えば所定のインピーダンスの閾値（絶対値）を１４０［ｋΩ］とする場合、ノード番号２に対応するノード（不図示）で算出したインピーダンスベクトルの絶対値｜Ｚ｜＝１５０［ｋΩ］が閾値を超えることになり、高いインピーダンスベクトルを有したノードとして特定される。
【００３６】
これを受けてＣＡＤシステム１０は、ステップＡ４において、上記ノード情報に基づいて、高いインピーダンスを有したノードに接続された配線、即ち配線干渉を誘起する高いインピーダンスを有した配線を、他の配線と区別して表示装置に表示する。
【００３７】
その表示装置の表示画面の一例を示すと、図６のようになる。なお、実際には、表示装置１２の表示画面として、回路図情報とネットリストに基づく回路図が表示されているものとするが、説明の簡便上、図の例では、それらの回路図を、回路ブロックとして模式化している。
【００３８】
例として、半導体集積回路に含まれる２つの回路ブロック５１，５２を考える。ここで、回路ブロック５１には含まれるノードＮ３は、インピーダンス判定器１４によって、高いインピーダンスを有したノードとして特定され、そのノード情報がＣＡＤシステム１０に出力されたものとする。
【００３９】
このとき、ＣＡＤシステム１０は、そのノードＮ３に接続される配線６１を、配線間干渉を誘起する高いインピーダンスを有した配線として、他の配線と区別する表示色、例えば赤色で表示する。これと同時に、高いインピーダンスを有したノードＮ３についても、配線６１と同様の表示方法によって、他のノードと区別して表示されてもよい。
【００４０】
上記に限らず、ＣＡＤシステム１０は、高いインピーダンスを有したノードＮ３と配線６１を点滅させて表示してもよく、あるいは、そのノードＮ３にかかる情報、例えばノード番号等、及びそれに接続する配線６１にかかる情報を、表示装置１２にテキスト表示してもよい。
【００４１】
また、他の表示画面の例としては、設計者が、ＣＡＤシステム１０上で、予め、ある配線、例えば配線６２を指定しておき、その指定された配線６２と、配線間干渉を誘起する高いインピーダンスを有した配線６１が近接又は交差する場合、それら互いに交差する配線６１，６２を、他の配線と区別して表示する。その表示方法は、上記と同様に、他の配線と区別する表示色、例えば赤色での表示、点滅表示、テキスト表示等である。
【００４２】
なお、表示装置１２の表示画面としては、回路図に限定されず、レイアウト設計で生成されたレイアウト情報に基づくレイアウト図が表示されるものであってもよい。この場合においても、高いインピーダンスを有した配線６１、それと近接又は交差する配線６２が、他の配線と区別する表示色、点滅表示、テキスト表示等により表示される。
【００４３】
このように、本実施形態による半導体集積回路の設計システム及び設計方法によれば、従来例のように設計者の主観や経験則のみに頼ることなく、客観的な判断基準に応じて、配線間干渉を誘起する高いインピーダンスを有した配線を、半導体集積回路の全体について漏れなく正確に特定することが可能となる。また、その配線の特定に要する時間を従来例に比して短縮することができる。
【００４４】
そして、設計者は、高いインピーダンスを有したノード及び配線が表示された表示画面に基づいて、高いインピーダンスを有した配線の配線長が長くならないように、また、その配線が他の配線や指定された配線と近接しないように、特に、交差しないように、ＣＡＤシステム１０上で設計を行うことができる。
【００４５】
結果として、上記半導体集積回路の設計システム及び設計方法により設計された半導体集積回路は、配線間干渉を誘起する高いインピーダンスを有した配線を極力排除するように設計される。これにより、完成後の半導体集積回路において、配線間干渉を抑止することができる。即ち、半導体集積回路の信頼性を高めることができる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で変更が可能なことは言うまでもない。
【００４７】
例えば、上記実施形態による半導体集積回路の設計システムでは、ＣＡＤシステム１０、回路シミュレータ１３、及びインピーダンス判定器１４は、それぞれ独立したモジュールとして構成されていたが、本発明は、それらの一部又は全部が１つのモジュールとして構成された場合にも適用される。例えば、本発明は、インピーダンス判定器１４が、回路シミュレータ１３の一部、あるいはＣＡＤシステム１０の一部として構成された場合にも適用される。あるいは、本発明は、回路シミュレータ１３及びインピーダンス判定器１４の両者が、ＣＡＤシステム１０の一部として構成された場合にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態による半導体集積回路の設計システムを示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態による半導体集積回路の設計方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施形態による半導体集積回路の設計方法により設計される半導体集積回路の部分回路図の一例である。
【図４】本発明の実施形態による半導体集積回路の設計方法において算出されるインピーダンスベクトルの一例である。
【図５】本発明の実施形態による半導体集積回路の設計方法において算出されるインピーダンス情報の一例である。
【図６】本発明の実施形態による半導体集積回路の設計方法において表示されるノード及び配線を示す表示画面の一例である。
【図７】従来例による半導体集積回路のうち隣接する２つの配線を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ＣＡＤシステム              １１  データベース
１２  表示装置                      １３  回路シミュレータ
１４  インピーダンス判定器          ２０  交流電流源
３０  直流電源                      ３１  ＰＮＰ型トランジスタ
３２〜３５  ＮＰＮ型トランジスタ    ３６，３７  抵抗
５１，５２  回路ブロック            ６１，６２  配線
１００  回路                        １０１  第１の配線
１０２  第２の配線
Ｃｐ  寄生容量                      Ｎ１  第１のノード
Ｎ２  第２のノード                  Ｎ３  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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