(57)【要約】【課題】キャラクタライズＴＡＴを短縮し、可変電圧対応を実現可能な消費電力計算プログラムの貫通電力テーブルのデータ構造を提供する。【解決手段】貫通電力テーブル２１のデータ構造は、基本セルの波形鈍りと電源電圧と貫通電力との間の関係を示し、波形鈍りと電圧条件と貫通電力とを属性として有する。貫通電力テーブル２１は、貫通電力テーブル２１を記憶するデータ記憶部４と、配線ＲＣ情報２４に基づき回路シミュレーションを実行し、回路のセルにつき、配線からの入力信号の波形鈍り２６を求める波形鈍り計算部１１と、セルにつき、波形鈍り２６と電源電圧２８とに基づき貫通電力テーブル５を参照し、セル及び回路の貫通電力を求める貫通電力計算部１２と、回路の貫通電力と配線ＲＣ情報２４の負荷容量２７から求まる回路の充放電電力とに基づき、回路の消費電力２９を求める電力計算部１３＋１４とを備えるコンピュータにより使用される。【選択図】図３
2008276349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消費電力計算を行うコンピュータに使用される貫通電力テーブルのデータ構造であって、
前記貫通電力テーブルは、
基本セルの波形鈍りと、前記基本セルの電圧条件と、前記基本セルの貫通電力との間の関係を示し、前記基本セルにおける前記波形鈍りと前記電圧条件と前記貫通電力とを属性として有し、
前記貫通電力テーブルは、
前記貫通電力テーブルを記憶するデータ記憶部と、
回路の配線ＲＣ情報に基づいて、回路シミュレーションを実行して、前記回路のセルごとに、入力信号の波形鈍りを示す回路波形鈍りを算出する波形鈍り計算部と、
前記回路波形鈍りと電圧条件とに基づいて、前記データ記憶部の前記貫通電力テーブルを参照して、前記回路のセルごと貫通電力を算出して、前記回路における貫通電力を算出する貫通電力計算部と、
前記回路における前記貫通電力と、前記配線ＲＣ情報に含まれる負荷容量及び前記回路のセルのセル内負荷容量から算出される前記回路における充放電電力とに基づいて、前記回路における消費電力を算出する電力計算部と
を具備する前記コンピュータにより使用される、
貫通電力テーブルのデータ構造。
【請求項２】
コンピュータを、波形鈍り計算部とデータ記憶部と貫通電力計算部と電力計算部とを有する消費電力計算装置として機能させるプログラムであって、
（ａ）前記波形鈍り計算部が、回路の配線ＲＣ情報に基づいて、回路シミュレーションを実行して、前記回路のセルごとに、入力信号の波形鈍りを示す回路波形鈍りを算出するステップと、
（ｂ）前記貫通電力計算部が、前記回路波形鈍りと電圧条件とに基づいて、基本セルの波形鈍りと電圧条件と貫通電力との間の関係を示す貫通電力テーブルを記憶するデータ記憶部を参照して、前記回路のセルごとに貫通電力を算出して、前記回路における貫通電力を算出するステップと、
（ｃ）前記電力計算部が、前記回路における前記貫通電力と、前記配線ＲＣ情報に含まれる負荷容量及び前記回路のセルのセル内負荷容量から算出される前記回路における充放電電力とに基づいて、前記回路における消費電力を算出するステップと
を具備する消費電力計算方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３】
請求項２に記載のプログラムにおいて、
前記消費電力計算装置は、回路シミュレーション部と電流積分計算部とテーブル作成部とを更に有し、
前記プログラムは、
（ｄ）前記回路シミュレーション部が、前記基本セルについて、前記基本セルの回路情報と前記電圧条件と前記波形鈍りとに基づいて、回路シミュレーションを実行して、前記基本セルの前記貫通電流を算出するステップと、
（ｅ）前記電流積分計算部が、前記貫通電流に基づいて、前記基本セルの前記電圧条件及び前記波形鈍りの場合における、前記基本セルの前記貫通電力を算出するステップと、
（ｆ）前記テーブル作成部が、前記基本セルの前記波形鈍りと前記電圧条件と前記貫通電力とを関連付けて、前記貫通電力テーブルを生成するステップと
を更に具備する消費電力計算方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項４】
（ａ）回路の配線ＲＣ情報に基づいて、回路シミュレーションを実行して、前記回路のセルごとに、入力信号の波形鈍りを示す回路波形鈍りを算出するステップと、
（ｂ）前記回路波形鈍りと電圧条件とに基づいて、基本セルの波形鈍りと電圧条件と貫通電力との間の関係を示す貫通電力テーブルを参照して、前記回路のセルごとに貫通電力を算出して、前記回路における貫通電力を算出するステップと、
（ｃ）前記回路における前記貫通電力と、前記配線ＲＣ情報に含まれる負荷容量及び前記回路のセルのセル内負荷容量から算出される前記回路における充放電電力とに基づいて、前記回路における消費電力を算出するステップと
を具備する
消費電力計算方法。
【請求項５】
請求項４に記載の消費電力計算方法において、
（ｄ）前記基本セルについて、前記基本セルの回路情報と前記電圧条件と前記波形鈍りとに基づいて、回路シミュレーションを実行して、前記基本セルの前記貫通電流を算出するステップと、
（ｅ）前記貫通電流に基づいて、前記基本セルの前記電圧条件及び前記波形鈍りの場合における、前記基本セルの前記貫通電力を算出するステップと、
（ｆ）前記基本セルの前記波形鈍りと前記電圧条件と前記貫通電力とを関連付けて、前記貫通電力テーブルを生成するステップと
を更に具備する
消費電力計算方法。
【請求項６】
コンピュータを、回路シミュレーション部と電流積分計算部とテーブル作成部とを有する貫通電力テーブル作成装置として機能させるプログラムであって、
（ａ）前記回路シミュレーション部が、基本セルについて、前記基本セルの回路情報と前記基本セルに印加される電源電圧を示す電圧条件と前記基本セルにおける入力信号の波形鈍りとに基づいて、回路シミュレーションを実行して、前記基本セルの構成素子を貫通する貫通電流を算出するステップと、
（ｂ）前記電流積分計算部が、前記貫通電流に基づいて、前記基本セルの前記電圧条件及び前記波形鈍りの場合における、前記基本セルの前記貫通電力を算出するステップと、
（ｃ）前記テーブル作成部が、前記基本セルの前記波形鈍りと前記電圧条件と前記貫通電力とを関連付けて、前記貫通電力テーブルを生成するステップと
を具備する貫通電力テーブル作成方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項７】
基本セルについて、前記基本セルの回路情報と前記基本セルに印加される電源電圧を示す電圧条件と前記基本セルにおける入力信号の波形鈍りとに基づいて、回路シミュレーションを実行して、前記基本セルの構成素子を貫通する貫通電流を算出する回路シミュレーション部と、
前記貫通電流に基づいて、前記基本セルの前記電圧条件及び前記波形鈍りの場合における、前記基本セルの前記貫通電力を算出する電流積分計算部と、
前記基本セルの前記波形鈍りと前記電圧条件と前記貫通電力とを関連付けて、前記貫通電力テーブルを生成するテーブル作成部と
を具備する
貫通電力テーブル作成装置。
【請求項８】
回路の配線ＲＣ情報に基づいて、回路シミュレーションを実行して、前記回路のセルごとに、入力信号の波形鈍りを示す回路波形鈍りを算出する波形鈍り計算部と、
基本セルの波形鈍りと電圧条件と貫通電力との間の関係を示す貫通電力テーブルを記憶するデータ記憶部と、
前記回路波形鈍りと電圧条件とに基づいて、前記データ記憶部の前記貫通電力テーブルを参照して、前記回路のセルごとに貫通電力を算出して、前記回路における貫通電力を算出する貫通電力計算部と、
前記回路における前記貫通電力と、前記配線ＲＣ情報に含まれる負荷容量及び前記回路のセルのセル内負荷容量から算出される前記回路における充放電電力とに基づいて、前記回路における消費電力を算出する電力計算部と
を具備する
消費電力計算装置。
【請求項９】
請求項８に記載の消費電力計算装置において、
前記基本セルについて、前記基本セルの前記電源電圧と前記波形鈍りとに基づいて、回路シミュレーションを実行して、前記基本セルの前記貫通電流を算出する回路シミュレーション部と、
前記貫通電流に基づいて、前記基本セルの前記電圧条件及び前記波形鈍りの場合における、前記基本セルの前記貫通電力を算出する電流積分計算部と、
前記基本セルの前記波形鈍りと前記電圧条件と前記貫通電力とを関連付けて、前記貫通電力テーブルを生成するテーブル作成部と
を更に具備する
消費電力計算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通電力テーブルのデータ構造、消費電力計算方法、プログラム、消費電力計算装置に関し、特に、半導体集積回路の消費電力を計算に係る貫通電力テーブルのデータ構造、消費電力計算方法、プログラム、消費電力計算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路における回路の消費電力を計算するシステムが知られている。図１は、従来の消費電力を計算するシステムの構成を示す図である。消費電力を計算するシステムは、電力ライブラリキャラクタライズ部１０１、データベース１０４、消費電力計算部１０３を具備する。
【０００３】
電力ライブラリキャラクタライズ部１０１は、回路の消費電力に関するキャラクタライズ（特性抽出）を行う。すなわち、回路シミュレーション（例示：ｓｐｉｃｅシミュレーション）により、基本セルにおける入力信号の波形鈍りと基本セルにおける負荷容量とをキー（パラメータ）として、基本セルの消費電力を計測する。そして、その波形鈍りとその負荷容量とその消費電力とを関連付けて、電力テーブル１２１を作成し、データベース１０４の消費電力ライブラリ１０２に記憶する。電力ライブラリキャラクタライズ部１０１は、電力テーブル１２１の作成を基本セルごとに行う。
【０００４】
消費電力計算部１０３は、波形鈍り計算部１１１と動作電力計算部１１３とを具備し、所定の回路の消費電力を示す動作電力データ１２９を計算する。まず、波形鈍り計算部１１１は、データベース１０４から、所定の回路のゲートレベル回路記述である回路情報１２３と、レイアウト結果から抽出された回路における配線の負荷容量を示す配線ＲＣ情報（ＳＰＥＦ記述）１２４とを取得する。そして、その回路情報１２３に示される回路について、その配線ＲＣ情報１２４に基づいて、アナログシミュレーション手法により波形鈍りデータ１２６を計算する。次に、動作電力計算部１１３は、配線ＲＣ情報１２４に含まれる容量分をネットごとに単純和して計算した負荷容量データ１２７と計算された波形鈍りデータ１２６と動作率情報１２５とに基づいて、電力テーブル１２１を参照（テーブルルックアップ）して、所定の回路の消費電力を示す動作電力データ１２９を計算する。
【０００５】
図２は、電力テーブル１２１の一例を示す表である。電力テーブル１２１は、波形鈍りと負荷容量と消費電力Ａ１（充放電電力＋貫通電力）とを関連付けている。このような電力テーブル１２１は、基本セルの種類ごとに設けられている。ここで、基本セルは、インバータ、ＡＮＤ回路、ＯＲ回路のような機能素子（プリミティブセル）に例示される。この電力テーブル１２１を用いることで、回路を構成する基本セルについて、波形鈍りデータ１２６に示される波形鈍りと、負荷容量データ１２７に示される負荷容量とから、その消費電力Ａ１を求めることができる。
【０００６】
このような回路の消費電力を計算するシステムに用いられるプログラム（ソフトウェア）としては、例えば、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社のＰｏｗｅｒＣｏｍｐｉｌｅｒが知られている。
【０００７】
関連する技術として特開平９−２６４５６号公報に消費電力計算システムが開示されている。この消費電力計算システムは、半導体集積回路の消費電力を計算する。この消費電力計算システムは、時間計算手段と、消費電流計算手段と、頻度見積手段とを備える。時間計算手段は、前記集積回路に含まれる各素子に対する入力信号の立ち上がり時間、立ち下がり時間より前記各素子の次段に接続される素子に対する入力信号の立ち上がり時間、立ち下がり時間を計算する。消費電流計算手段は、各素子の入力信号の立ち上がり時間、立ち下がり時間より各素子の出力信号変化時の消費電流を計算する。頻度見積手段は、各素子の出力信号変化の頻度を見積もる。この消費電力計算システムは、前記各素子の出力信号変化時の消費電流と各素子の出力信号変化の頻度とにより、集積回路の消費電力を計算する。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２６４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、一つのチップ内で電源電圧を可変とする半導体集積回路装置が用いられるようになってきている。しかし、図１の従来技術のようなテーブルルックアップ方式は、図２のような電力テーブル１２１しか有さず、電源電圧が可変な場合に対応していない。そのため、このままでは可変電圧の半導体集積回路装置の消費電力を計算することができない。従って、従来技術のようなテーブルルックアップ方式で消費電力を計算するためには、負荷容量及び波形鈍りの２つのキー（パラメータ）に加えて、電源電圧を第３のキー（パラメータ）としてキャラクタライズを行わなければならない。その場合、従来の２要素から３要素にキーが増加し、その増加に対応する分だけ回路シミュレーションを実行しなければならなくなる。回路シミュレーション実行回数の増加は、キャラクタライズＴＡＴ（ｔｕｒｎａｒｏｕｎｄ  ｔｉｍｅ）の増加に直結するため好ましくない。キャラクタライズＴＡＴを短縮しつつ、可変電圧対応を実現することが可能な技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の貫通電力テーブル（２１）のデータ構造は、消費電力計算を行うコンピュータに使用される。貫通電力テーブル（２１）は、基本セルにおける入力信号の波形鈍りと、基本セルに印加される電源電圧を示す電圧条件と、基本セルの構成素子を貫通する貫通電流による貫通電力との間の関係を示し、基本セルにおける波形鈍りと電圧条件と貫通電力とを属性として有する。貫通電力テーブル（２１）は、貫通電力テーブル（２１）を記憶するデータ記憶部（４）と、回路における複数の配線の各々の負荷容量を示す配線ＲＣ情報（２４）に基づいて、回路シミュレーションを実行して、回路を構成する複数のセルの各々について、複数の配線のうちの対応する配線から入力される入力信号の波形鈍りを示す回路波形鈍り（２６）を算出する波形鈍り計算部（１１）と、複数のセルの各々について、回路波形鈍り（２６）と印加される電源電圧を示す電圧条件（２８）とに基づいて、データ記憶部（４）の貫通電力テーブル（５）を参照して、複数のセルの各々の貫通電力を算出して、回路における貫通電力を算出する貫通電力計算部（１２）と、回路における貫通電力と負荷容量（２７）及び複数のセルの各々のセル内負荷容量（２２）から算出される回路における充放電電力とに基づいて、回路における消費電力（２９）を算出する電力計算部（１３＋１４）とを具備するコンピュータにより使用される。
【００１２】
本発明では、消費電力計算について、計算式による補正が困難な貫通電力と計算式で算出が可能な充放電電力とを分離することとし、負荷容量（２７）をキーとするキャラクタライズを不要としている。そして、その消費電力計算のために、本発明による波形鈍りと電源電圧とを貫通電力に関連付けた貫通電力テーブル（２１）のデータ構造を用いることで、貫通電力を容易に求めることができるようにしている。
従来、既述のように、回路の消費電力に関するキャラクタライズを波形鈍りと負荷容量とをキーとした回路シミュレーションにより実行し、図２のような電力テーブルを作成していた。これは、消費電力が波形鈍りと負荷容量とに複雑に影響されるため、負荷容量による充放電電力を計算式で算出することは困難であると考えられていたからである。しかし、本発明の発明者は、貫通電流が、波形鈍りに対する依存性は比較的高い一方、負荷容量に対する依存性は比較的少ないことを今回始めて見出した。この見出された事実から、貫通電力を、波形鈍りと電源電圧のみをキーとするテーブルで精度良く求めることが可能となった。電源電圧がパラメータになっているので、電圧依存性の補完が可能となり、一つのチップ内で電源電圧を可変とする半導体集積回路装置の消費電力計算に極めて有効となる。そして、負荷容量による充放電電力を計算式で求めるようにすることで、負荷容量をキーとするキャラクタライズが不要となるので、キャラクタライズ時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、回路の消費電力のキャラクタライズ（特性抽出）における、キャラクタライズＴＡＴを短縮しつつ、可変電圧対応を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の貫通電力テーブルのデータ構造、消費電力計算方法、プログラム、消費電力計算装置の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図３は、本発明の消費電力計算装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。パーソナルコンピュータに例示される情報処理装置に、本発明の消費電力計算プログラム（消費電力計算方法）がインストールされて、本発明の消費電力計算装置１０として機能する。この消費電力計算装置１０は、本発明の貫通電力テーブルのデータ構造を用いて、その消費電力計算プログラムを実行する。この消費電力計算装置１０は、電力ライブラリキャラクタライズ部１、データベース４、及び消費電力計算部３を具備する。
【００１６】
電力ライブラリキャラクタライズ部１は、回路の消費電力に関するキャラクタライズ（特性抽出）を行う。すなわち、回路シミュレーション（例示：ｓｐｉｃｅシミュレーション）により、基本セルにおける入力信号の波形鈍りＴｒｆと基本セルに印加される電源電圧ＶＤＤとをキー（パラメータ）として、基本セルの構成素子を貫通する貫通電流を計測する。次に、その貫通電流による貫通電力を算出する。そして、その波形鈍りとその電源電圧とその貫通電力とを関連付けた貫通電力テーブル２１を作成し、データベース４の消費電力ライブラリ２に記憶する。電力ライブラリキャラクタライズ部１は、貫通電力テーブル２１の作成を、基本セルごとに行う。
【００１７】
データベース４は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）に例示される記憶装置に記憶されたデータ及びプログラムである。消費電力計算装置１０で実行される消費電力計算プログラム（消費電力計算方法）に用いられる。データベース４は、消費電力ライブラリ２と、回路情報２３と、配線Ｒ／Ｃ情報２４と、動作率情報２５とを備える。
【００１８】
消費電力ライブラリ２は、セル内寄生容量データ２２と、貫通電力テーブル２１とを含む。セル内寄生容量データ２２は、基本セルの種類ごとに準備された基本セル内部の寄生容量を示すデータである。貫通電力テーブル２１は、既述の通りである。図４は、貫通電力テーブル２１の一例を示す表である。貫通電力テーブル２１は、波形鈍りＴｒｆと電源電圧ＶＤＤと貫通電力Ａ２とを関連付けている。このような貫通テーブル２１は、基本セルの種類ごとに設けられている。ここで、基本セルは、インバータ、ＡＮＤ回路、ＯＲ回路のような機能素子（プリミティブセル）に例示される。
【００１９】
回路情報２３は、設計対象の１チップ分の回路を、機能素子（プリミティブセル）を用いて表記したゲートレベル回路記述である。配線Ｒ／Ｃ情報２４は、設計対象の１チップ分の回路における、機能素子間を接続する個々の配線の負荷容量（Ｒ成分、Ｃ成分）を示す情報であり、ネットごとに求められている。動作率情報２５は、個々のノードがどれだけ動いているかを示す情報であり、例えば周波数ｆ（＝トグル回数／シミュレーション時間）で表現される。
【００２０】
消費電力計算部３は、データベース４の情報（データ）を参照し、所定の回路の消費電力（貫通電力＋充放電電力）を示す動作電力データ２９を計算する。消費電力計算部３は、波形鈍り計算部１１、貫通電力計算部１２、充放電電力計算部１３、及び、合算部１４を具備する。
【００２１】
波形鈍り計算部１１は、データベース４から、所定の回路の回路情報２３と、当該回路の配線の負荷容量を示す配線ＲＣ情報（ＳＰＥＦ記述）２４とを取得する。そして、その回路情報２３に示される回路について、その配線ＲＣ情報２４に基づいて、アナログシミュレーション手法により、波形鈍りデータ２６を計算する。波形鈍りデータ２６は、配線から回路を構成するセルに入力される入力信号の波形鈍りを示す。波形鈍りデータ２６は、回路を構成する複数のセルの各々について、当該セルに接続される配線（ネット）ごとに算出される。
【００２２】
貫通電力計算部１２は、データベース４から、所定の回路の回路情報２３と、計算された波形鈍りデータ２６と、ユーザ指定の電圧条件データ２８を取得する。電圧条件データ１２は、電源電圧を示す。そして、その回路情報２３に示される回路について、その波形鈍りデータ２６と電圧条件データ１２とに基づいて、貫通電力テーブル２１を参照（テーブルルックアップ）して、貫通電力を計算する。
【００２３】
充放電電力計算部１３は、データベース４からセル内寄生容量データ２２と、配線ＲＣ情報２４に含まれる容量分をネットごとに単純和して計算した負荷容量データ２７と、動作率情報２５とを取得する。そして、セル内寄生容量データ２２と、負荷容量データ２７と、動作率情報２５の周波数ｆとを用いて、充放電電力を計算する。
【００２４】
合算部１４は、データベース４から取得した動作率情報２５と計算された貫通電力と充放電電力とに基づいて、消費電力を示す動作電力データ２９を生成する。
【００２５】
図５は、電力ライブラリキャラクタライズ部１の構成を示すブロック図である。電力ライブラリキャラクタライズ部１は、回路シミュレーション部３１と、電流積分計算部３３と、テーブル作成部３４とを備える。
【００２６】
回路シミュレーション部３１は、基本セルについて、基本セルの電源電圧ＶＤＤと波形鈍りＴｒｆとをキー（パラメータ）として、ｓｐｉｃｅシミュレーションに例示される回路シミュレーションを実行して、基本セルの構成素子を貫通する貫通電流を計測する。そして、計測結果を解析結果データ３２として出力する。
【００２７】
電流積分計算部３３は、貫通電流を示す解析結果データ３２に基づいて、基本セルの電源電圧ＶＤＤ及び波形鈍りＴｒｆに対応した貫通電力を算出する。
【００２８】
テーブル作成部３４は、基本セルの波形鈍りＴｒｆと電源電圧ＶＤＤと貫通電力とを関連付けて、貫通電力テーブル２１を生成し、データベース４の消費電力ライブラリ２に記憶する。貫通電力テーブル２１は、基本セルごとに作成される。
【００２９】
本発明では、計算式による補正が困難な貫通電力を貫通電力計算部１２で、計算式で算出が可能な充放電電力を充放電電力計算部１３でそれぞれ計算するように分離している。これは、貫通電流は波形鈍りに対する依存性が比較的高く、負荷容量に対する依存性が比較的少ないからである。波形鈍りに対する依存性が比較的高い貫通電流（貫通電力）は、波形鈍りと電源電圧とをキーとして回路シミュレーションで計測し、貫通電力テーブル２１を計算することで対応する。計算式で算出が可能な充放電電力は、計算で求める。これらにより、消費電力＝貫通電力＋充放電電力について、電源電圧の変更に対応して、貫通電力を貫通電力テーブル２１を参照して精度良く求め、充放電電力を計算式で精度良く求めることができる。このため、負荷容量をキーとする貫通電力テーブル２１が不要なため、負荷容量をキーとするキャラクタライズが不要となり、キャラクタライズ時間を短縮できる。
【００３０】
なお、電力ライブラリキャラクタライズ部１を別の貫通電力テーブル作成装置（図示されず）とすることも可能である。その場合、パーソナルコンピュータに例示される情報処理装置に、本発明の貫通電力テーブル作成プログラムがインストールされて、本発明の貫通電力テーブル作成装置として機能する。この貫通電力テーブル作成装置は、例えば、上記の回路シミュレーション部３１と、電流積分計算部３３と、テーブル作成部３４と、データベースの消費電力ライブラリ２を備える。消費電力計算装置１０は、例えば、消費電力ライブラリ２をデータベース４に読み込んで、消費電力計算プログラムを実行する。
【００３１】
次に、本発明の消費電力計算装置の実施の形態の動作（消費電力計算方法及びそのプログラムの実施の形態の動作）に関して、添付図面を参照して説明する。図９は、本発明の消費電力計算装置の実施の形態の動作（消費電力計算方法及びそのプログラムの実施の形態の動作）を示すフローチャートである。本発明の消費電力計算装置の動作は、貫通電力テーブル生成プロセス（Ｓ０１〜Ｓ０３）と消費電力計算プロセス（Ｓ０４〜Ｓ０６）という大きく二つのプロセスに分けられる。
【００３２】
まず、貫通電力テーブル生成プロセス（Ｓ０１〜Ｓ０３）について説明する。
ステップＳ０１において、回路シミュレーション部３１は、基本セルについて、基本セルの電源電圧ＶＤＤと波形鈍りＴｒｆとをキーとして、回路シミュレーション（例示：ｓｐｉｃｅシミュレーション）を実行して、基本セルの貫通電流を計測する。
【００３３】
図６は、回路シミュレーションの一例としてｓｐｉｃｅシミュレーションにおける回路記述を説明する図である。本発明では、チップ４１に含まれる基本セル４２ごとに、ｓｐｉｃｅシミュレーションを実行する。基本セル４２は、インバータ、ＡＮＤ回路、ＯＲ回路のようなプリミティブセルに例示される。図６では、インバータの例を示している。ゲートレベルの回路記述では、図のインバータ４３のように記述されるが、ｓｐｉｃｅシミュレーションでは、図のインバータ４４のようなトランジスタレベルの回路記述（ｓｐｉｃｅフォーマット）が用いられる。ここで、インバータ４４は、入力端子５１、出力端子５２、電源端子５３、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、グランドＧを備える。ｓｐｉｃｅシミュレーションでは、上記回路記述のほか、電源端子５３、グランドＧ、入力端子５１での時間ごとの電圧変異や、出力端子５２での負荷容量がｓｐｉｃｅフォーマットで入力される。
【００３４】
図７は、回路シミュレーションの一例としてｓｐｉｃｅシミュレーションを実行したときの状態を説明する図である。インバータ４４を例として説明する。図７（ａ）は、ｓｐｉｃｅシミュレーションの実行対象であるインバータ４４のトランジスタレベルの回路記述を示している。観測点４６は、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２、出力端子５２の間に３箇所設けられている。貫通電流Ｉａ１、Ｉａ２を計測するためである。図７（ｂ）〜図７（ｅ）は、それぞれ貫通電流Ｉａ１、Ｉａ２、充放電電流Ｉｂ、Ｉｃ２を示している。縦軸は電流の大きさ、横軸は時刻を示している。
【００３５】
シミュレーションにおいて、所定の波形鈍りＴｒｆ１を有する入力信号Ｂ１（電圧変異：立下がり）が入力端子５１へ入力された場合、トランジスタＴＲ２がオン、トランジスタＴＲ１がオフになる。そのとき、トランジスタＴＲ２に電流Ｉｂが流れる（図７（ｄ））。その電流Ｉｂには、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２を貫通して流れる貫通電流Ｉａ１（図７（ｂ））が含まれている。出力端子５２の出力信号Ｄ１は立ち上がる。
【００３６】
所定の波形鈍りＴｒｆ２を有する入力信号Ｂ２（電圧変異：立上がり）が入力端子５１へ入力された場合、トランジスタＴＲ２がオフ、トランジスタＴＲ１がオンになる。そのとき、トランジスタＴＲ１に電流Ｉｃ１、トランジスタＴＲ２に電流Ｉｃ２が流れる（図７（ｅ））。それらの電流Ｉｃ１、Ｉｃ２には、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２を貫通して流れる貫通電流Ｉａ２（図７（ｃ））が含まれている。出力端子５２の出力信号Ｄ２は立ち下がる。
【００３７】
このようにして、ステップＳ０１では、ｓｐｉｃｅシミュレーションで電源端子（図７（ａ）の“ＶＤＤ”）を流れる電流を計測して貫通電流Ｉａ１及び貫通電流Ｉａ２（図７（ｂ）及び図７（ｃ））を求める。これを、所望の電源電圧ごと、及び、基本セルにおける端子の組み合わせごとに行う。そして、電源電圧ごと求めた貫通電流Ｉａ１及び貫通電流Ｉａ２を示すｓｐｉｃｅ解析結果（波形ファイル）を解析結果データ３２として出力する。
【００３８】
図９を参照して、ステップＳ０２において、電流積分計算部３３は、解析結果データ３２に基づいて、電源電圧ＶＤＤ及び波形鈍りＴｒｆに対応した貫通電力を算出する。すなわち、図７を参照して、解析結果データ３２の貫通電流Ｉａ１、Ｉａ２（図７（ｂ）及び図７（ｃ））の波形ファイルから貫通電流の時間積分を行い、電源端子（図７（ａ）の“ＶＤＤ”）を流れた総電荷量を計算する。総電荷量に電源電圧を乗じてエネルギ（単位Ｊ＝Ｗ／Ｈｚ）とする。
【００３９】
従来技術では、貫通電流Ｉａ１、Ｉａ２（図７（ｂ）及び図７（ｃ））込みの充放電電流Ｉｂ、Ｉｃ２（図７（ｄ）及び図７（ｅ））をそれぞれ時間で積分した電流積分値に電源電圧を乗じた値が、エネルギ（消費電力＝充放電電力＋貫通電力）として算出される。そのエネルギ（消費電力）は、ピン（例示：入力端子５１）ｔｏピン（例示：出力端子５２）又は、ピンに属する形で記述される。そして、そのエネルギは、電力テーブル１２１に格納され、消費電力ライブラリ１０２に記憶されていた。
【００４０】
しかし、本発明では、貫通電流Ｉａ１、Ｉａ２（図７（ｂ）、図７（ｃ））を時間で積分した電流積分値に、電源電圧を乗じた値が、エネルギ（貫通電力）として算出される。貫通電力は、ピン（例示：入力端子５１）ｔｏピン（例示：出力端子５２）またはピンに属する形で記述される。そして、貫通電力テーブル２１に格納され、消費電力ライブラリ２に記憶される。すなわち、貫通電力テーブル２１の電力は、充放電電力を含んでいない。
【００４１】
図９を参照して、ステップＳ０３において、テーブル作成部３４は、波形鈍りＴｒｆと電源電圧ＶＤＤと貫通電力とを関連付けて、貫通電力テーブル２１を生成し、データベース４の消費電力ライブラリ２に記憶する。以上のステップＳ０１〜Ｓ０３により、貫通電力テーブル生成プロセスが完了する。この貫通電力テーブル生成プロセスは、基本セルの種類ごとに行われる。
【００４２】
次に、消費電力計算プロセス（Ｓ０４〜Ｓ０６）について説明する。
ステップＳ０４において、波形鈍り計算部１１は、回路情報２３に示される回路について、配線ＲＣ情報２４とに基づいて、アナログシミュレーション手法により、波形鈍りデータ２６を計算する。図８は、波形鈍りの計算を説明する図である。図８（ａ）は、波形鈍り計算を行う簡易アナログシミュレーションを説明する図を示している。電圧供給部６２から供給された電圧は、配線（ネット）を介して、基本セル、例えば、インバータ４４の入力端子５１へ入力され、インバータ４４の入力信号となる。容量６３は、インバータ４４（基本セル）の入力ゲート容量を示す。このとき、配線（ネット）の抵抗分及び容量分の影響により、入力端子５１で観測される入力信号の電圧波形が鈍る。図８（ｂ）は、その入力信号を示すグラフである。縦軸は電圧、横軸は時刻を示している。波形鈍りＴｒｆは、低い側の閾値電圧（Ｖｔｈ（Ｌｏｗ））と、高い側の閾値電圧（Ｖｔｈ（Ｈｉｇｈ））との間の時間差で示される。
【００４３】
このようにすることで、回路情報２３に示される回路について、その構成要素である基本セルに入力される入力信号の波形鈍りＴｒｆを計測することができる。ただし、このような計算は、回路を構成する複数の基本セルの各々について、当該基本セルに接続される配線（ネット）ごとに行われる。波形鈍り計算部１１は、波形鈍りＴｒｆを、複数の基本セルの各々ごと、複数の配線（ネット）ごとに関係付けて、波形鈍りデータ２６として出力する。
【００４４】
ステップＳ０５において、貫通電力計算部１２は、回路情報２３に示される回路について、波形鈍りデータ２６と電圧条件データ１２とに基づいて、貫通電力テーブル２１を参照（テーブルルックアップ）して、貫通電力を計算する。ここで、図４を参照して、波形鈍りデータ２６で示される波形鈍りＴｒｆと電圧条件データ１２で示される電源電圧ＶＤＤそのものの値は、貫通電力テーブル２１にない場合が多い。その場合には、以下の式で貫通電力を計算する。
【００４５】
【数１】
2008276349.tif 000003
【００４６】
ただし、Ｔａｂｌｅ（ＶＤＤ、Ｔｒｆ）は、電源電圧ＶＤＤ及び波形鈍りＴｒｆでの貫通電力テーブル２１におけるテーブル要素＝貫通電力の値を示している。また、（ＶＤＤ１、Ｔｒｆ１）、（ＶＤＤ１、Ｔｒｆ２）、（ＶＤＤ２、Ｔｒｆ１）、（ＶＤＤ２、Ｔｒｆ２）は、貫通電力テーブル２１に存在する電源電圧ＶＤＤと波形鈍りＴｒｆとの組み合わせである。（ＶＤＤ、Ｔｒｆ）は、今回貫通電力を求めようとする電源電圧ＶＤＤ及び波形鈍りＴｒｆの組み合わせである。
【００４７】
従来、電力テーブル１２１において、波形鈍りＴｒｆと負荷容量ＣＬをキーとして、テーブル要素＝消費電力（充放電電力＋貫通電力）を計算していた。しかし、本発明では、波形鈍りＴｒｆと電源電圧ＶＤＤとをキーとして、テーブル要素＝貫通電力を計算する。
【００４８】
ステップＳ０６において、まず、充放電電力計算部１３は、セル内寄生容量データ２２と負荷容量データ２７と動作率情報２５とを用いて、充放電電力を計算する。ここで、セル内寄生容量データ２２のセル内寄生容量をＣ１、負荷容量データ２７の負荷容量をＣ２、動作率情報２５の周波数をｆとすると、充放電電力は、以下の式で計算される。
充放電電力＝（Ｃ１＋Ｃ２）×ＶＤＤ２×ｆ  …  （２）
【００４９】
そして、合算部１４は、動作率情報２５と計算された貫通電力と充放電電力とに基づいて、消費電力を示す動作電力データ２９を生成する。消費電力は、以下の式で計算される。
消費電力＝{Σ１Σ２（貫通電力×トグル回数）／（シミュレーション時間）｝
＋（Ｃ１＋Ｃ２）×ＶＤＤ２×ｆ  …  （３）
ここで、第１項は貫通電力分であり、第２項は充放電電力分である。また、（トグル回数／シミュレーション時間）は、周波数ｆである。Σ２は、回路内の個々の基本セルにおいて、全ての入力端子と出力端子との組み合わせについて計算を実行することを示している。Σ１は、チップ内の全ての基本セルについて計算を実行することを示している。以上のステップＳ０４〜Ｓ０６により、消費電力計算プロセスが完了する。
【００５０】
以上のように、本発明の消費電力計算装置（消費電力計算方法及びそのプログラム）が動作する。
【００５１】
本発明のプログラム、データ構造は、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録され、その記憶媒体から情報処理装置に読み込まれても良い。
【００５２】
本発明は、貫通電流が、波形鈍りに対する依存性は比較的高い一方、負荷容量に対する依存性は比較的少ない、という新たに見出された事実に基づいて成されている。すなわち、この見出された事実から、消費電力から充放電電力を分離し、計算式で算出しても精度を落とすことがないことが判明した。それにより、計算式による補正が困難な貫通電力を、波形鈍りと電源電圧のみをキーとするテーブルで精度良く求め、一方で、充放電電力を分離して計算式で算出することが可能となった。これにより、電源電圧がパラメータになっているので、電圧依存性の補完が可能となり、一つのチップ内で電源電圧を可変とする半導体集積回路装置の消費電力計算に極めて有効となる。そして、負荷容量による充放電電力を計算式で求めるようにすることで、負荷容量をキーとするキャラクタライズが不要となるので、キャラクタライズ時間を短縮することができる。
【００５３】
本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、従来の消費電力を計算するシステムの構成を示す図である。
【図２】図２は、電力テーブル１２１の詳細を示す表である。
【図３】図３は、本発明の消費電力計算装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、貫通電力テーブル２１の詳細を示す表である。
【図５】図５は、電力ライブラリキャラクタライズ部１の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、ｓｐｉｃｅシミュレーションにおける回路記述を説明する図である。
【図７】図７は、ｓｐｉｃｅシミュレーションを実行したときの状態を説明する図である。
【図８】図８は、波形鈍りの計算を説明する図である。
【図９】図９は、本発明の消費電力計算装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１、１０１    電力ライブラリキャラクタライズ部
２、１０２    消費電力ライブラリ
３、１０３    消費電力計算部
４、１０４    データベース
１０    消費電力計算装置
１１、１１１    波形鈍り計算部
１２    貫通電力計算部
１３    充放電電力計算部
１４    合算部
２１    貫通電力テーブル
２３、１２３    回路情報
２４、１２４    配線Ｒ／Ｃ情報（ＳＰＥＦ記述）
２５、１２５    動作率情報
２６、１２６    波形鈍りデータ
２７、１２７    負荷容量データ
２８    電圧条件データ
２９、１２９    動作電力データ
３１    回路シミュレーション部
３２    解析結果データ
３３    電流積分計算部
３４    テーブル作成部
４１    チップ
４２    基本セル
４３、４４    インバータ
４６    観測点
５１    入力端子
５３    電源端子
１１３    動作電力計算部
１２１    電力テーブル
【図１】
2008276349.tif 000004
【図２】
2008276349.tif 000005
【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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【図９】
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