(57)【要約】【課題】大規模な集積回路のレイアウトパターンにおいて、アレイ状に配置された配線等の回路構成要素について、アレイ境界部の接合面の影響を考慮した正確な寄生負荷の算出を短時間で行うことを可能にした、寄生負荷の算出方法を提供する。【解決手段】回路構成要素の寄生負荷の算出対象となる部分のレイアウトパターンの中から、同形パターンがアレイ状に所定数繰り返し配置されてなる繰り返しパターン部の特定と同形パターンの抽出を行い、同形パターンが１以上で前記所定数より小さい配置数で繰り返し配置した縮小繰り返しパターンを含む縮小レイアウトパターンの寄生負荷を、異なる配置数で複数回算出し、異なる配置数毎の寄生負荷の差分から、同形パターン１個当りの単位寄生負荷を算出し、単位寄生負荷に基づいてレイアウトパターン全体の寄生負荷を算出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路を形成する回路構成要素の寄生負荷を算出する寄生負荷算出方法であって、
前記回路構成要素の寄生負荷の算出対象となる部分のレイアウトパターンの中から、同形のパターンがアレイ状に所定数連続して繰り返し配置されてなる繰り返しパターン部の特定を行い、前記繰り返しパターン部の繰り返し単位となっている同形パターンの抽出を行う同形パターン抽出ステップと、
前記同形パターンが１以上で前記所定数より小さい配置数で連続して繰り返し配置されてなる縮小繰り返しパターンを、異なる配置数で複数作成し、前記レイアウトパターンの前記繰り返しパターン部を前記縮小繰り返しパターンで置換してなる縮小レイアウトパターンの寄生負荷を、前記異なる配置数毎に算出する部分寄生負荷算出ステップと、
前記部分寄生負荷算出ステップにおいて算出された、前記異なる配置数毎の寄生負荷の差分から、前記同形パターン１個当りの単位寄生負荷を算出する単位負荷算出ステップと、を有し、
前記単位負荷算出ステップで算出した前記単位寄生負荷に基づいて前記レイアウトパターン全体の寄生負荷を算出することを特徴とする寄生負荷算出方法。
【請求項２】
集積回路を形成する回路構成要素の寄生負荷を算出する寄生負荷算出方法であって、
前記回路構成要素の寄生負荷の算出対象となる部分のレイアウトパターンの中から、同形のパターンがアレイ状に所定数連続して繰り返し配置されてなる繰り返しパターン部の特定を行い、前記繰り返しパターン部の繰り返し単位となっている同形パターンの抽出を行う同形パターン抽出ステップと、
前記同形パターンが１以上で前記所定数より小さい配置数で連続して繰り返し配置されてなる縮小繰り返しパターンを、異なる配置数で複数作成し、前記繰り返しパターン、または、前記同形パターンの境界と接合可能な端部パターンと前記繰り返しパターンとの合成パターンを縮小レイアウトパターンとして抽出し、前記縮小レイアウトパターンの寄生負荷を、前記異なる配置数毎に算出する部分寄生負荷算出ステップと、
前記部分寄生負荷算出ステップにおいて算出された、前記異なる配置数毎の寄生負荷の差分から、前記同形パターン１個当りの単位寄生負荷を算出する単位負荷算出ステップと、を有し、
前記単位負荷算出ステップで算出した前記単位寄生負荷に基づいて前記レイアウトパターン全体の寄生負荷を算出することを特徴とする寄生負荷算出方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の寄生負荷算出方法の各ステップをコンピュータ上で実行するためのコンピュータプログラムステップを備えてなる、集積回路を形成する回路構成要素の寄生負荷算出用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路を形成する回路構成要素のレイアウトパターンに寄生する、配線容量、配線抵抗等の寄生負荷を算出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路を形成する配線等の回路構成要素のレイアウトパターンにおいて、隣接する配線間や、上下層の配線間に寄生する容量や抵抗は、配線遅延を引き起こす要因となる。回路動作の検証を回路シミュレーションにより行う際、配線に寄生する上記容量や抵抗等の寄生負荷を抽出し、それらを寄生素子として回路シミュレーションに使用するネットリスト（回路図情報）に付加することは、寄生負荷を考慮した高精度な回路シミュレーションを行うために必要不可欠である。
【０００３】
このような配線パターンの寄生負荷として形成される配線容量を算出する方法として、以下に例示するような方法がある。
【０００４】
１）抽出対象となる配線を、配線格子等を利用して微小寸法に分割し、それぞれの周囲の配線状況を解析して、容量テーブルからその配線部分の容量を算出する。これを抽出対象の全配線に対して行い、各配線の容量を合計して全体の配線容量を算出するというものがあり、例えば、特許文献１に開示されている技術がある。
【０００５】
２）基準配線の周囲に、３次元領域を決定してリファレンスパターンをデータベース化し、パターンマッチングを行うことにより対象パターンにおける配線負荷を算出するというものがあり、例えば、特許文献２に開示されている技術がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１２０３４３号公報
【特許文献２】
特開平９−４４５５０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような各配線寄生負荷算出方法には、以下に述べるような問題がある。
【０００８】
例えば、特許文献１に開示された上記１）のような、配線を微小寸法に分割して計算する方法では、配線全体の寄生負荷を高精度に抽出できるものの、抽出対象の規模が大きい場合、その処理工数は大幅に増大し、算出に長時間を要することになる。
【０００９】
例えば、特許文献２に開示された上記２）の方法においては、３次元格子内の重なり合わない部分も含めた、配線間の寄生負荷を高精度に算出できるが、事前にリファレンスパターンのデータベース化が必要であり、これに時間を要することになる。また、全体の寄生負荷を算出するにあたり、基準となる３次元領域当りの配線負荷を累積していく方法では、３次元格子の接合面の考慮がなされておらず、全体の規模に対する基準格子の大きさが小さくなればなるほど、その接合面に寄生する負荷による誤差が増大するという問題がある。この点につき具体的に寄生負荷が寄生容量の場合について説明すると、図５に示すような１本の金属配線を複数の３次元格子によって分割した場合に、３次元格子の境界面で切断されて形成される接合面（図５の斜線部分）が露出し、本来電気的に接合された導電層の内部であるため、この部分から電気力線が発生して他の素子との間に寄生容量を形成するはずのないものが、当該３次元格子部分だけを抽出して容量計算を実行すると、接合面からの電気力線を含んだ余分な寄生容量が計算されることになり、３次元格子の接合面の考慮がなされず誤差を含む計算結果となる。
【００１０】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題点を解消し、大規模な集積回路のレイアウトパターンにおいて、例えばアレイ状に配置された配線等の回路構成要素について、アレイ境界部の接合面の影響を考慮した正確な寄生負荷の算出を短時間で行うことを可能にした、寄生負荷の算出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る寄生負荷算出方法は、集積回路を形成する配線等の回路構成要素のレイアウトパターンの中で、同形のパターンがアレイ状に連続して繰り返し配置された部分に着目し、この同形パターンの単位寄生負荷を求め、その単位寄生負荷に基づいて全体の寄生負荷を算出することを特徴とする。ここで、アレイ状の配置は、２次元アレイに限らず、直線状に配列した１次元アレイでも構わない。また、寄生負荷としては、寄生容量、寄生抵抗等が含まれる。
【００１２】
より詳細には、本発明に係る寄生負荷算出方法は、前記回路構成要素の寄生負荷の算出対象となる部分のレイアウトパターンの中から、同形のパターンがアレイ状に所定数連続して繰り返し配置されてなる繰り返しパターン部の特定を行い、前記繰り返しパターン部の繰り返し単位となっている同形パターンの抽出を行う同形パターン抽出ステップと、前記同形パターンが１以上で前記所定数より小さい配置数で連続して繰り返し配置されてなる縮小繰り返しパターンを、異なる配置数で複数作成し、前記レイアウトパターンの前記繰り返しパターン部を前記縮小繰り返しパターンで置換してなる縮小レイアウトパターンの寄生負荷を、前記異なる配置数毎に算出する部分寄生負荷算出ステップと、前記部分寄生負荷算出ステップにおいて算出された、前記異なる配置数毎の寄生負荷の差分から、前記同形パターン１個当りの単位寄生負荷を算出する単位負荷算出ステップと、を有し、前記単位負荷算出ステップで算出した前記単位寄生負荷に基づいて前記レイアウトパターン全体の寄生負荷を算出することを特徴とする。
【００１３】
ここで、繰り返しパターン部の端部に接続する図形（端部パターン）は、同形パターンと同一のもの、或いは、同形パターンの境界との隣接状況（端部パターンと同形パターンとの隣接状況は、同形パターン同士の隣接において発生する電気力線を考慮したものでなくてはならない）と接続状況を考慮した同形パターンと異なるパターン形状であっても構わない。また、当該端部パターンの形状は、複数ある場合、相互に同一若しくは対称である必要はない。
【００１４】
本発明に係る寄生負荷算出方法では、同形パターン抽出ステップにおいて、繰り返しパターン部が例えばＭ×Ｎのアレイ状に配列した同形パターンとして特定して同形パターンを抽出し、部分寄生負荷算出ステップにおいて、同形パターンをアレイ状に並べて縮小繰り返しパターンを形成する際の配置個数Ｍｉ、Ｎｉを決定し、繰り返しパターン部の端部のパターンと同形パターンがＭｉ×Ｎｉ個アレイ状に配置した縮小繰り返しパターンとを接続した縮小レイアウトパターンの抽出を行い（Ｍｉは自然数で、１≦Ｍｉ＜Ｍ。Ｎｉは自然数で、１≦Ｎｉ＜Ｎ。）、その寄生負荷を算出する。配置個数Ｍｉ、Ｎｉの値をｋ回変化させながらｋ通りの縮小レイアウトパターンの寄生負荷の算出を行い、ｋ個の算出結果から、夫々の差分を算出する。尚、算出回数ｋは、算出結果同士の差分を取るため、１次元アレイの場合は２以上でＮ以下、２次元アレイの場合は４以上で（Ｍ×Ｎ）以下の整数であることが好ましい。この算出回数ｋの値が大きいほど最終結果の算出精度は高くなる。こうして算出された差分値を平均化し同形パターン１個当りの単位寄生負荷（これをΔＣとする）を求め、算出対象であるレイアウトパターン全体の寄生負荷を、部分寄生負荷算出ステップにおいて得られた縮小レイアウトパターンの寄生負荷と同形パターン１個当りの単位寄生負荷ΔＣから算出する。
【００１５】
上記寄生負荷算出方法の特徴構成によれば、寄生負荷の算出対象となる部分のレイアウトパターン全体より小規模なパターン（縮小レイアウトパターン）を複数回抽出して、それから全体の寄生負荷を算出（推定）しているため、これまでのような算出対象である配線全体を微小寸法に分割し、各配線部分の解析をする工程が省略でき、短時間で全体の寄生負荷の算出を行うことが可能となる。また、パターン同士の接合面が各縮小レイアウトパターン上で電気的に接合して不要な寄生負荷を発生しないため、また、仮に、接合面の影響による不要な寄生負荷が各縮小レイアウトパターンに付加されたとしても、各縮小レイアウトパターンの寄生負荷の差分をとることによって接合面の影響が相殺されるため、当該接合面の影響を考慮した正確な寄生負荷の算出ができる。更に、算出する全体の寄生負荷は、これまでの全体を分割して抽出する方法と同精度での算出が可能である。
【００１６】
また、上記特徴構成の部分寄生負荷算出ステップにおいて、縮小レイアウトパターンを生成してその寄生負荷を算出する代わりに、縮小繰り返しパターンを縮小レイアウトパターンとして寄生負荷を算出してもよい。この場合、上記接合面が縮小レイアウトパターンの端部に露出する場合があり得るが、上記と同様に各縮小レイアウトパターンの寄生負荷の差分をとることによって接合面の影響が相殺されるため、当該接合面の影響を考慮した正確な寄生負荷の算出ができる。
【００１７】
また、縮小繰り返しパターンに任意の端部パターンを接続した合成パターンを縮小レイアウトパターンとして寄生負荷を算出してもよい。そして、単位負荷算出ステップにおいて、その差分値から同形パターン１個当りの単位寄生負荷を算出することができるので、同様の作用効果を奏することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る寄生負荷算出方法（以下、適宜「本発明方法」という。）の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明方法の全体の処理工程を示すフローチャートである。処理工程は、大きく分けて、同形パターン抽出ステップ（Ｓ１〜Ｓ２）と部分寄生負荷算出ステップ（Ｓ３〜Ｓ８）と単位負荷算出ステップ（Ｓ９〜Ｓ１０）と全体負荷算出ステップ（Ｓ１１）で構成される。以下、寄生負荷として寄生容量を想定して説明する。
【００２０】
先ず、同形パターン抽出ステップ（Ｓ１〜Ｓ２）において、抽出対象となるレイアウトパターンから、同形パターンがアレイ状に所定数連続して繰り返し配置されてなる繰り返しパターン部の特定と、その繰り返しパターン部の端部に接続する同形パターンとは異なる形状の端部パターンの特定を行い（Ｓ１）、レイアウトパターンを繰り返しパターン部と端部パターンに分割するとともに、繰り返しパターン部を複数の同形パターンに分割して、同形パターンと端部パターンの抽出を行う（Ｓ２）。
【００２１】
図２に、寄生負荷算出対象である配線（回路構成要素の一例）のレイアウトパターンの一例を示す。図２に示す配線パターンは、１次元のアレイ状に配置された例である。同形パターンがＭ×Ｎの２次元アレイ状に配置されている場合を、繰り返しパターン部の一般形とすると、図２に示す実施例では、Ｍ＝１として取り扱われる。また、同形パターンがＭｉ×Ｎｉ（１≦Ｍｉ＜Ｍ、１≦Ｎｉ＜Ｎ）の２次元アレイ状に配置されている場合を、後述する縮小繰り返しパターンの一般形とすると、Ｍｉは１として取り扱われる。以後、図２に示す１次元アレイ状に配置された配線パターンを参照して説明するので、Ｍ及びＭｉの説明は省略する。
【００２２】
尚、端部パターンの抽出は、図２のＰ１、Ｐ２のように、同形パターンとの隣接状況（端部パターンと同形パターンとの隣接状況は、同形パターン同士の隣接において発生する電気力線を考慮したものでなくてはならない）と接続状況を考慮して行うことが望ましく、端部パターンは、同形パターンの形状を全て含んだものや、同形パターンと全く同一の図形でも構わない。こうして、寄生負荷算出対象のレイアウトパターンを、図２に例示するような端部パターンＰ１、Ｐ３と、それらに挟まれたＮ個の同形パターンＰ２に分割する。同形パターンがアレイ状に所定数連続して繰り返し配置されて繰り返しパターン部を構成するので、Ｎはその所定数に相当する。
【００２３】
次に、図１、図２、図３を共に参照しながら、部分寄生負荷算出ステップ（Ｓ４〜Ｓ８）において、レイアウトパターンから作成した異なる大きさの複数個の縮小レイアウトパターンの寄生負荷を算出する方法について説明する。
【００２４】
先ず、寄生負荷の算出回数ｋ（つまり、縮小レイアウトパターンの抽出回数）を決定する（Ｓ３）。算出回数ｋは、１次元の場合２１（＝２）以上Ｎ以下の整数、２次元の場合２２（＝４）以上（Ｍ×Ｎ）以下の整数から選定される。これは、後述するように、算出回数ｋ分の寄生負荷の算出結果に基づいて差分（ｄ個のΔＣｊ（ｊ＝１〜ｄ））が算出され（Ｓ９）、同形パターン１個当りの寄生負荷ΔＣが、ｄ個のΔＣｊの値を平均化して算出され（Ｓ１０）、またｄの個数は抽出回数ｋから算出されるため、算出回数ｋの値が大きいほど、ΔＣの精度は高くなる。
【００２５】
図３は、図２のレイアウトパターンから抽出された３つの縮小レイアウトパターンを示している。図３に示す例では、算出回数ｋの値は３である。
【００２６】
次に、実際に抽出を行う縮小レイアウトパターンとして、端部パターンＰ１、Ｐ３の間に配置する縮小繰り返しパターンの配置個数Ｎｉ（ｉ＝１〜ｋ）の値を決定する（Ｓ４）。配置個数Ｎｉは１≦Ｎｉ＜Ｎを満たす自然数であるが、短時間に寄生負荷を算出するという本発明の目的から、比較的小さい値を用いることが望ましい。また、ｋ個のＮｉ（ｉ＝１〜ｋ）の値は互いに重複しない数を選択する。
【００２７】
配置個数Ｎｉの決定後、端部パターンとＮｉ個の同形パターンを接続した縮小レイアウトパターンの抽出を行い（Ｓ５）、縮小レイアウトパターンの寄生負荷を所定の負荷算出ツールにより算出する（Ｓ６）。ここで、負荷算出ツールとしては、汎用の３次元電磁界解析ソフトウェアを用いる。ｉ回目（ｉ＝１〜ｋ）に抽出された縮小レイアウトパターンから得られた寄生負荷はｉ回目の寄生負荷Ｃｉとして所定の記憶領域に格納しておく（Ｓ７）。図３を例にとると、１回目の抽出（ｉ＝１）の配置個数Ｎ１は１個で、１個の同形パターンＰ２と端部パターンＰ１、Ｐ３からなる縮小レイアウトパターンを抽出し、この縮小レイアウトパターンの寄生負荷の算出結果をＣ１として格納する。
【００２８】
このＳ４からＳ７までの各工程を、ｉ＝１〜ｋにつきｋ回繰り返す（Ｓ８）。図３の例では算出回数ｋが３であるから、３回繰り返すことになる。つまり、２回目の抽出（ｉ＝２）の配置個数Ｎ２は３個で、３個の同形パターンＰ２と端部パターンＰ１、Ｐ３からなる縮小レイアウトパターンを抽出し、この縮小レイアウトパターンの寄生負荷の算出結果をＣ２として格納する。また、３回目の抽出（ｉ＝３）の配置個数Ｎ３は４個で、４個の同形パターンＰ２と端部パターンＰ１、Ｐ３からなる縮小レイアウトパターンを抽出し、この縮小レイアウトパターンの寄生負荷の算出結果をＣ３として格納する。
【００２９】
次に、図１、図３、図４を参照して、単位負荷算出ステップ（Ｓ９〜Ｓ１０）において、同形パターン１個当りの寄生負荷ΔＣを算出する方法について説明する。部分寄生負荷算出ステップで得られたｋ個の算出結果Ｃｉ（ｉ＝１〜ｋ）から抽出した任意の２つの算出結果Ｃｉの差分値ΔＣｊを数１の算出式に基づいて算出する（Ｓ９）。差分値ΔＣｊはｋ個の算出結果Ｃｉから数２で与えられるｄ個が算出される。ここで、ｋ＝３の場合は、数２に示すようにｄ＝３となる。図４は、ｋ＝３の場合の部分寄生負荷算出ステップで得られたｋ個の算出結果Ｃｉ（ｉ＝１〜３）から、差分値ΔＣｊ（ｊ＝１〜３）を算出する例を図示している。
【００３０】
【数１】
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【数２】
2004252528.tif 000004
【００３１】
尚、数１において、ａ、ｂは１〜ｋの中から重複せずに選ばれる自然数で、その組み合わせはｄ通りある。ここで、図１、図３及び図４に示す例では差分値ΔＣｊ（ｊ＝１〜３）は以下の数３に示すようになる。
【００３２】
【数３】
2004252528.tif 000005
【００３３】
次に、算出されたｄ個の差分値ΔＣｊを平均化し、同形パターン１個当りの単位寄生負荷ΔＣを、数４に基づいて算出する（Ｓ１０）。ここで、縮小レイアウトパターンの各寄生負荷Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は端部パターンの負荷成分を含んでいるが、数１に示す差分計算により相殺されるので、各差分値ΔＣｊは同形パターン部分の寄生負荷のみを反映した結果が得られため、これらを平均化することにより正確な単位寄生負荷ΔＣが得られる。
【００３４】
【数４】
2004252528.tif 000006
【００３５】
次に、全体負荷算出ステップ（Ｓ１１）において、同形パターン１個当りの単位寄生負荷ΔＣと、端部パターンとＮｉ個の同形パターンを接続した縮小レイアウトパターンの抽出結果Ｃｉから、以下の数５により、レイアウトパターン全体の寄生負荷Ｃｔｏｔａｌを算出する。ここで、ｉは１〜ｋの中から任意に選択すればよい。
【００３６】
【数５】
2004252528.tif 000007
【００３７】
尚、本実施形態では、上記処理工程（Ｓ１〜Ｓ１１）による寄生負荷の算出は、レイアウトパターンの寄生容量を算出する場合を想定していたが、寄生抵抗の算出にも適用できる。
【００３８】
〈別実施の形態〉
次に、上記実施形態に対する別実施形態を説明する。
上記実施形態では、部分寄生負荷算出ステップ（Ｓ３〜Ｓ８）において抽出される縮小レイアウトパターンの端部パターンは、元の全体のレイアウトパターンにおける端部パターンと同じパターンを使用していたが、縮小レイアウトパターンで使用する端部パターンは、隣接状況と接続状況を考慮したものであれば、元のレイアウトパターンにおける端部パターンと同じでなくても構わない。また、縮小レイアウトパターンが必ずしも端部パターンを含まなくても構わない。抽出される複数の縮小レイアウトパターン間で同じパターン形状の端部パターンであれば、差分値を算出する際に、当該端部パターンの寄生負荷分が相殺されてしまうので問題がない。但し、全体負荷算出ステップ（Ｓ１１）において、数４のＣｉとして、元のレイアウトパターンにおける端部パターンと同じ端部パターンを用いた縮小レイアウトの寄生負荷を少なくとも一つ算出しておく必要がある。
【００３９】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、接続状況を考慮した複数の縮小レイアウトパターンの寄生負荷を算出し、当該複数の算出結果の差分値から同形パターン１個当りの単位寄生負荷を算出しているため、隣接する同形パターンの配線や接合面の寄生負荷の影響をも考慮した、正確な寄生負荷を算出できるという利点がある。更に、複数の縮小レイアウトパターンを用いて大規模なレイアウトパターンの寄生負荷を算出することで、短時間で高精度の寄生負荷の算出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る寄生負荷算出方法の一実施形態における処理工程を説明するためのフローチャート
【図２】図１の処理工程をより詳細に説明するための、１次元アレイ状に配置されたレイアウトパターンの分割例を示す図
【図３】図２で例示したレイアウトパターンから抽出した３通りの縮小レイアウトパターンの一例を示す図
【図４】図３に示す３通りの縮小レイアウトパターンの寄生負荷の算出結果から差分値を算出する算出処理を説明する図
【図５】３次元格子の接合面の影響についての説明図
【符号の説明】
１：    レイアウトパターン
２：    縮小レイアウトパターン
Ｐ１：  端部パターン
Ｐ２：  同形パターン
Ｐ３：  端部パターン
【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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