(57)【要約】    【課題】  非線形波形入力による特性抽出では求めることができなかった信号波形の傾きが微小となる領域において、遅延計算誤差があっても遅延時間が遅延テーブルパラメータ外に逸脱することを抑制でき、結果として精度の高いタイミングライブラリを生成することを目的とする。    【解決手段】  非線形波形入力による特性抽出では求めることができなかった信号波形の傾きが微小となる領域においては、線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求め、それ以外の領域では非線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求める（Ｓ３）ことで、遅延計算誤差があっても遅延時間が遅延テーブルパラメータ外に逸脱することを抑制できるため、結果として精度の高いタイミングライブラリが生成できる。【選択図】    図１
2005122498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本論理素子を含むセルを複数有する半導体集積回路に対するタイミング検証に用いる前記各セルのタイミングライブラリ作成方法であって、
対象セルの入力端子に線形の入力信号波形を与えて第１のタイミングライブラリを算出する工程と、
前記対象セルの入力端子に非線形の入力信号波形を与えて第２のタイミングライブラリを算出する工程と、
前記各セルへの入力信号波形の傾きが微小となる領域では前記第１のタイミングライブラリを用い、それ以外の領域では前記第２のタイミングライブラリを用いて前記対象セルのタイミングライブラリを合成する工程と
を有することを特徴とするタイミングライブラリ作成方法。
【請求項２】
前記非線形の入力信号波形を生成するために、前記対象セルの入力端子に仮駆動セルおよび可変負荷容量を付与することを特徴とする請求項１記載のタイミングライブラリ作成方法。
【請求項３】
前記仮駆動セルを複数並列に接続して付与することを特徴とする請求項２記載のタイミングライブラリ作成方法。
【請求項４】
前記仮駆動セルがインバータもしくはバッファであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のタイミングライブラリ作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
複数のセルを有する半導体集積回路の検証に際し、遅延計算を行なうための基データとなる各セルのタイミング情報を格納したタイミングライブラリの作成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ある回路のゲート遅延時間は、遅延時間算出用ライブラリ（以下、タイミングライブラリと称す）に記述されたセルの遅延時間表（以下、遅延テーブルと称す）とセルに接続される配線情報から求めることができる。ここで、セルとは、インバータ、バッファ、ＮＡＮＤ回路やＮＯＲ回路等、基本的な論理を電子回路で表わした一かたまりの回路を指す。遅延テーブルは、入力端子に印加する電気信号の入力波形の傾きと出力端子に接続される負荷容量値の関数で表わすのが一般的である。入力波形の傾きと負荷容量で表わされる遅延テーブルのパラメータの組み合わせによって、遅延精度、ライブラリサイズや算出時間が異なるため、遅延精度を保ったままで可能な限りテーブルサイズを小さくすることが求められている。
【０００３】
以下、図２を用いて、従来のタイミングライブラリを作成する方法について説明する。
図２（ａ）は線形波形入力時の測定対象セルの特性抽出方法を説明するための概念図、図２（ｂ）は線形波形入力時の測定対象セルの遅延テーブルを例示した表を示す図、図２（ｄ）は非線形波形入力時の測定対象セルの特性抽出方法を説明するための概念図、図２（ｅ）は非線形波形入力時の測定対象セルの遅延テーブルを例示した表を示す図である。
【０００４】
図２（ａ）にあるように、タイミングライブラリ作成のための測定対象セル１２（ここではインバータ）に対して、入力端子に傾きｔｓ−Ｌの線形の信号波形を与え、かつ出力端子に負荷容量としてＣＬを与えたとき、入力端子よりある電位が入力されてから出力端子にある電位が出力するまでの遅延時間ｔｐｄを測定する。測定には、高い精度が求められるので通常ＳＰＩＣＥ等のトランジスタレベルのシミュレータが用いられる。ここで、傾きｔｓ−Ｌは通常ゼロ電位から電源電圧まで立ち上がるまでの時間を指し、波形の傾きと呼ぶ。
【０００５】
上の例では、入力信号波形として線形波形を与えたが、回路に伝達する信号は通常非線形なので、より現実に近づけて精度を高めるために、図２（ｄ）のような回路を使われる場合がある。この例では、入力信号波形を生成するために、仮駆動セル１１と仮駆動セル用負荷容量Ｃｃｎｔｌを備えている。測定対象セル１２に与える入力信号の傾きｔｓ−ＮＬは、仮駆動セル１１の入力部分に電気信号を与えると、仮駆動セル１１の駆動能力が一定でも負荷容量Ｃｃｎｔｌを変化させるだけで、ｔｓ−ＮＬとして色々な非線形波形を生成することができる。
【０００６】
遅延計算の精度は、遅延テーブルの大きさや遅延テーブルのパラメータ数に依存している。パラメータ数が多くなればなるほど、精度は高くなる。また、遅延テーブルの大きさが大きい程、即ち、波形の傾きｔｓ−Ｌ（もしくはｔｓ−ＮＬ）値と負荷容量Ｃｃｎｔｌ値を大きくとると、セルの回路適用範囲は広がる。例えば、遅延テーブルの記述範囲を超えた領域で回路に使われた場合、遅延精度は保障されない。遅延テーブルの記述範囲内ならば、遅延テーブルパラメータ間を線形もしくはある関数によって補間して値を予測することが可能である。しかし、遅延テーブルの記述範囲を超えた領域では予測が困難であり、例えば、遅延テーブル内補間をそのまま延長して予測することが行なわれることが多い（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
ここで、図２（ａ）で示す回路の遅延テーブルは図２（ｂ）のようになり、傾きｔｓ−Ｌと出力端子に与えられる負荷容量ＣＬにより遅延時間ｔｐｄが決まっている。また、図２（ｄ）で示す回路の遅延テーブルは図２（ｅ）のようになり、傾きｔｓ−ＮＬ，出力端子に与えられる負荷容量ＣＬと負荷容量Ｃｃｎｔｌにより遅延時間ｔｐｄが決まっている。
【非特許文献１】Ｆ．Ｄａｒｔｕ，  Ｎ．Ｍｅｎｅｚｅｓ，  Ｊ．Ｑｉａｎ  ａｎｄ  Ｌ．Ｔ．Ｐｉｌｌａｇｅ，“Ａ  Ｇａｔｅ−ｄｅｌａｙ  Ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  ＣＭＯＳ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，”Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＩＥＥＥ／ＡＣＭ  ＤＡＣ１９９４，  １９９４，  ｐｐ．５７６−５８０．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術のようにタイミングライブラリを作成すると、非線形波形を生成する仮駆動セルを介して生成しているために、傾きｔｓ−ＮＬにおける波形の傾きを一定以上小さくすることができなかった。例えば、仮駆動セル１１の駆動能力を一定とすると、制御負荷Ｃｃｎｔｌ＝０を設定したときが一番傾きのない（急峻な）ｔｓ−ＮＬを生成できる。つまり、要求される傾きｔｓ−ＮＬ値の大きさが制御負荷Ｃｃｎｔｌ＝０時のｔｓ−ＮＬ値より小さい場合、制御負荷Ｃｃｎｔｌをこれ以上小さくできないために生成することはできない。
【０００９】
また、ライブラリ精度を保証するためには、そのセルを使う回路は全て遅延テーブルパラメータ範囲内で使用する必要があるが、実際には、このタイミングライブラリを用いたゲートレベル遅延計算では、遅延計算誤差が精度誤差ゼロに対してプラスマイナスで振れるために、遅延テーブルパラメータ外に逸脱する可能性があった。
【００１０】
ここで、生成できる遅延テーブルパラメータの下限は、制御負荷Ｃｃｎｔｌ＝０、かつ仮駆動セルが最大駆動能力であるときであるが、それに対して、仮駆動セルに使われるセルがライブラリに登録されたものであるとすると、傾きｔｓ−ＮＬを一定の値以上に小さくすることができず、実際の回路では、同じく遅延計算誤差により、遅延計算された波形の傾きが、制御負荷Ｃｃｎｔｌを０としたときの波形の傾きより小さい値のものが現れる可能性があるという問題点があった。
【００１１】
以上の問題点を解決するために、本発明のタイミングライブラリ作成方法は、非線形波形入力による特性抽出では求めることができなかった信号波形の傾きが微小となる領域において、遅延計算誤差があっても遅延時間が遅延テーブルパラメータ外に逸脱することを抑制でき、結果として精度の高いタイミングライブラリを生成することを目的とする。また、駆動能力の高い仮駆動セルの作成を容易に作成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の目的を達成するために、本発明の請求項１記載のタイミングライブラリ作成方法は、基本論理素子を含むセルを複数有する半導体集積回路に対するタイミング検証に用いる前記各セルのタイミングライブラリ作成方法であって、対象セルの入力端子に線形の入力信号波形を与えて第１のタイミングライブラリを算出する工程と、前記対象セルの入力端子に非線形の入力信号波形を与えて第２のタイミングライブラリを算出する工程と、前記各セルへの入力信号波形の傾きが微小となる領域では前記第１のタイミングライブラリを用い、それ以外の領域では前記第２のタイミングライブラリを用いて前記対象セルのタイミングライブラリを合成する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載のタイミングライブラリ作成方法は、請求項１記載のタイミングライブラリ作成方法において、前記非線形の入力信号波形を生成するために、前記対象セルの入力端子に仮駆動セルおよび可変負荷容量を付与することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載のタイミングライブラリ作成方法は、請求項２記載のタイミングライブラリ作成方法において、前記仮駆動セルを複数並列に接続して付与することを特徴とする。
請求項４記載のタイミングライブラリ作成方法は、請求項１または請求項２記載のタイミングライブラリ作成方法において、前記仮駆動セルがインバータもしくはバッファであることを特徴とする。
【００１５】
以上の方法によると、非線形波形入力による特性抽出では求めることができなかった信号波形の傾きが微小となる領域において、線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求めることで、遅延計算誤差があっても遅延時間が遅延テーブルパラメータ外に逸脱することを抑制できるため、結果として精度の高いタイミングライブラリが生成できる。
【００１６】
また、非線形波形入力による特性抽出では求めることができなかった信号波形の傾きが微小となる領域において、より駆動能力の高い仮駆動セルを用いた線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求めそれ以外の領域では非線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求めることで、遅延計算誤差があっても遅延時間が遅延テーブルパラメータ外に逸脱することを抑制できるため、結果として、精度の高いタイミングライブラリが生成できる。さらに、駆動能力の高い仮駆動セルを作成するのに、特別にトランジスタサイズの大きい回路を作成する必要がなく、新たな手間を省く利点がある。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、非線形波形入力による特性抽出では求めることができなかった信号波形の傾きが微小となる領域においては、線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求め、それ以外の領域では非線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求めることで、遅延計算誤差があっても遅延時間が遅延テーブルパラメータ外に逸脱することを抑制できるため、結果として精度の高いタイミングライブラリが生成できる。
【００１８】
また、非線形波形入力による特性抽出では求めることができなかった信号波形の傾きが微小となる領域において、より駆動能力の高い仮駆動セルを用いた線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求めそれ以外の領域では非線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求めることで、遅延計算誤差があっても遅延時間が遅延テーブルパラメータ外に逸脱することを抑制できるため、結果として、精度の高いタイミングライブラリが生成できる。さらに、駆動能力の高い仮駆動セルを作成するのに、特別にトランジスタサイズの大きい回路を作成する必要がなく、新たな手間を省く利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（発明の実施形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１，図２を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明のライブラリ作成方法を示すフロー図である。図２（ｃ）は線形波形入力時の測定対象セルの遅延テーブルをグラフ化した図であり、図２（ｂ）の表をグラフ化したものである。同様に、図２（ｆ）は非線形波形入力時の測定対象セルの遅延テーブルをグラフ化した図であり、図２（ｄ）の表をグラフ化したものである。また、図２（ｇ）は本発明のタイミングライブラリ作成方法により作成した遅延テーブルをグラフ化した図であり、傾きが小さい領域では図２（ｃ）のグラフを用い、それ以外の領域では図２（ｆ）のグラフを用いる形になっている。さらに、図２（ｈ）は本発明のタイミングライブラリ作成方法により作成した遅延テーブルを例示した表を表わす図であり、図２（ｆ）のグラフを表にまとめたものである。
【００２１】
ここでは、遅延テーブルを求める回路として、図２にあるように測定対象セル１２がインバータである回路を用い、図２（ｄ）ではその入力端子に仮駆動セル１１、仮駆動セル１１の出力ピンと測定対象セル１２の入力ピンの間に可変負荷容量Ｃｃｎｔｌが備えられている。仮駆動セル１１は測定対象セル１２の入力波形を生成する回路であり、通常はバッファが使われる。本実施の形態においても、仮駆動セル１１と可変負荷容量Ｃｃｎｔｌを備えたインバータを用いる。
【００２２】
図１を用いてタイミングライブラリを作成する工程について説明する。
図１において、まず、線形波形入力による特性抽出を実施する（Ｓ１）。この工程では、信号波形の傾きｔｓ−Ｌと負荷容量ＣＬを変化させて測定対象セルの遅延時間ｔｐｄを求める。例えば、組（ｔｓ−Ｌ，ＣＬ）＝（３ｐｓ，１ｆＦ）のとき、ｔｐｄ＝１５ｐｓである。ここで注意しなければならないことは、信号波形の傾き値として十分小さい値をとることである。その値は、測定対象セルが使われる回路の信号波形より小さい値でなければならない。回路依存であるが、通常は１〜３ｐｓあれば良い。また、信号波形の傾きのとりうる値の間隔は、値が小さいところでは差が小さく、大きくなるにつれて間隔を広げると良い。それは、トランジスタの遅延特性が波形の傾きの微小領域では急激に変化するからである。図２（ｂ）は、組み合わせを表にしたものである。得られたデータは、Ｌｉｂｔｓ−Ｌのデータベースに格納される。
【００２３】
次に、非線形波形入力による特性抽出を実施する（Ｓ２）。この工程では、入力波形の傾きｔｓ−ＮＬは可変負荷容量Ｃｃｎｔｌで制御することができる。図２（ｅ）の可変負荷容量Ｃｃｎｔｌは、任意の傾きｔｓ−ＮＬを得るために必要とした仮駆動セル用負荷容量値である。信号波形の傾きと負荷容量の組み合わせは図２（ｂ）と同じ値とする。しかしながら、図２（ｅ）では傾きｔｓ−ＮＬが３ｐｓや７ｐｓの値が無い。これは、仮駆動セル用負荷容量値をゼロに設定しても傾きｔｓ−ＮＬ＝８ｐｓしか得られなかったからである。結果として、傾きｔｓ−Ｌと傾きｔｓ−ＮＬは同じにならない。逆に、傾きｔｓ−Ｌと傾きｔｓ−ＮＬが同じ値であったとしても、ｔｐｄ値が異なることに注意されたい。これは信号波形が線形と非線形とで異なることからである。通常、同じ値なら非線形の方がｔｐｄ値は大きくなる。得られたデータは、Ｌｉｂｔｓ−ＮＬのデータベースに格納される。
【００２４】
ここで、誤差について述べる。
図２（ａ）による特性抽出を行なったときの結果は図２（ｂ）であり、それをグラフ化したものが図２（ｃ）である。図２（ｃ）において、図２（ｂ）の表の傾きｔｓ−Ｌ，負荷容量ＣＬ，遅延時間ｔｐｄの組み合わせが上から、ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３、ＰＬ４に対応して表わされている。つまり、ＰＬ１は、（ｔｓ−Ｌ，ＣＬ，ｔｐｄ）＝（３ｐｓ，２ｆＦ，１５ｐｓ）のときのポイントである。ここで、グラフの縦軸は遅延ｔｐｄであり、横軸は傾きｔｓ−Ｌであるとする。この例では、負荷容量ＣＬ＝２ｆＦと一定としているが、実際は負荷容量も可変である。もし負荷容量も可変にすると、ｔｓ−ＬとＣＬの組み合わせを考慮した４点平面を解く必要がある。本実施例は、説明の簡単化のために負荷容量を一定とした。
次に、傾きｔｓ−Ｌの値が５ｐｓであった場合、即ち（ｔｓ−Ｌ，ＣＬ）＝（５ｐｓ，２ｆＦ）のときの遅延時間ｔｐｄ１を求めることを考える、図のようにＰＬ１とＰＬ２を、例えば線形補間することによって遅延時間ｔｐｄ１を求めることができる。一方、実際にトランジスタレベルシミュレーションを用いて、（ｔｓ−Ｌ，ＣＬ）＝（５ｐｓ，２ｆＦ）のときの遅延時間ｔｐｄ２を求めたとする。図では白抜き丸である。勿論、前者は近似値であり、後者は真値である。その差ｔｐｄ１−ｔｐｄ２は誤差と定義できる。図ではエラー１としている。
【００２５】
同様にして、図２（ｅ）に対して図２（ｆ）を表わす。図２（ｆ）において、図２（ｅ）の表の可変負荷容量Ｃｃｎｔｌ，傾き時間ｔｓ−ＮＬ，負荷容量ＣＬ，遅延時間ｔｐｄの組み合わせが上から、ＰＮＬ１、ＰＮＬ２、ＰＮＬ３、ＰＮＬ４に対応して表わされている。もし、ｔｓ−Ｌ＝ｔｓ−ＮＬ＝５ｐｓとすると、前述と同様にしてエラー２が得られる。ここで、テーブル外補間に、テーブル内から線形延長による補間方法を用いる。テーブル外とは、ポイントＰＮＬ１より左側に位置するものである。図２（ｅ）でいうと、ｔｓ−ＮＬ＜６ｐｓなる場合がそれに該当する。これは通常良く使われるものである。図から明らかなように、エラー１＜エラー２である。何故なら、図２（ｅ）はｔｓ−ＮＬが６ｐｓまでしかなく、傾きｔｓ−Ｌ（＝ｔｓ−ＮＬ）＝５ｐｓがテーブル領域外になるために、補間による誤差が大きくなったからである。
【００２６】
最後に、タイミングライブラリ合成を行なう（Ｓ３）。これは、Ｓ１とＳ２において得られたＬｉｂｔｓ−ＬとＬｉｂｔｓ−ＮＬを元に、データを合成するものであり、制御負荷容量Ｃｃｎｔｌ＝０時より小さくなる傾きの領域では線形波形入力のＬｉｂｔｓ−Ｌを用い、その他の領域では非線形波形入力のＬｉｂｔｓ−ＮＬを採用している。つまり、同じ信号波形の傾きと負荷容量ＣＬの組み合わせがあった場合は、非線形波形入力のＬｉｂｔｓ−ＮＬを採用する。これは、線形波形入力の結果より、遅延精度が高いところからである。負荷容量ＣＬだけが同じ場合は、線形波形入力の結果へ置き換えても良い（本実施の形態はそれに当たる）。図２（ｇ）および図２（ｈ）は合成結果をに示し、エラーはエラー２より小さくできている。
【００２７】
以上のように、実施の形態１におけるタイミングライブラリ作成方法によると、非線形波形入力による特性抽出では求めることができなかった信号波形の傾きが微小となる領域において、線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求めることで、遅延計算誤差があっても遅延時間が遅延テーブルパラメータ外に逸脱することを抑制できるため、結果として精度の高いタイミングライブラリが生成できる。
（発明の実施形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図３を用いて説明する。
【００２８】
図３は実施の形態２における非線形波形入力時の測定対象セルの特性抽出回路図である。
仮駆動セル１３は、例えば仮駆動セル１１を複数並列接続したものである。これによって、仮駆動セル１１が１つの場合にに比べて駆動能力を高くすることができるために、より小さい値の信号波形の傾き（ｔｓ−ＮＬ）を得ることが可能である。ここで、仮駆動セル１３に使われる論理セルは同じ遷移（入出力極性が同じ）をもつものでなければならない。そうでなければ、仮駆動セル１３の出力のところで所望の信号波形を生成できなくなるからである。
【００２９】
以上のように、実施の形態におけるタイミングライブラリ作成方法によると、非線形波形入力による特性抽出では求めることができなかった信号波形の傾きが微小となる領域において、より駆動能力の高い仮駆動セルを用いた線形波形入力による特性抽出の結果を用いて傾きを求めることで、遅延計算誤差があっても遅延時間が遅延テーブルパラメータ外に逸脱することを抑制できるため、結果として精度の高いタイミングライブラリが生成できる。また、駆動能力の高い仮駆動セルを作成するのに、特別にトランジスタサイズの大きい回路を作成する必要がなく、新たな手間が省ける。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のライブラリ作成方法を示すフロー図
【図２】（ａ）線形波形入力時の測定対象セルの特性抽出方法を説明するための概念図    （ｂ）線形波形入力時の測定対象セルの遅延テーブルを例示した表を示す図    （ｃ）線形波形入力時の測定対象セルの遅延テーブルをグラフ化した図    （ｄ）非線形波形入力時の測定対象セルの特性抽出方法を説明するための概念図    （ｅ）非線形波形入力時の測定対象セルの遅延テーブルを例示した表を示す図    （ｆ）非線形波形入力時の測定対象セルの遅延テーブルをグラフ化した図    （ｇ）本発明のタイミングライブラリ作成方法により作成した遅延テーブルをグラフ化した図    （ｈ）本発明のタイミングライブラリ作成方法により作成した遅延テーブルを例示した表を表わす図
【図３】実施の形態２における非線形波形入力時の測定対象セルの特性抽出回路図
【符号の説明】
【００３１】
１１    仮駆動セル
１２    測定対象セル
１３    仮駆動セル
【図１】
2005122498.tif 000003
【図２】
2005122498.tif 000004
【図３】
2005122498.tif 000005