(57)【要約】【課題】過渡解析において周辺温度の変化を考慮した回路シミュレーション方法を提供する。【解決手段】  解析時刻と周辺温度との関係を設定する第１工程（Ｓ２）と、解析時刻における周辺温度を前記解析時刻と周辺温度との関係に従って変更する第２工程（Ｓ４，Ｓ５）と、変更された周辺温度に従って被解析回路中の全ノードの電圧値、電流値を計算する第３工程（Ｓ６）と、解析時刻を進める第４工程（Ｓ８）と、前記第３工程（Ｓ６）と前記第４工程（Ｓ８）とを解析終了時刻まで繰り返す第５工程（Ｓ７）とを有し、時間変化に対する被解析回路の過渡解析を実施する。【選択図】  図１
2005275633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被解析回路の過渡解析を実施するに際し、
解析時刻と周辺温度との関係を設定する第１工程と、
前記解析時刻と周辺温度との関係に従って解析時刻における周辺温度を変更する第２工程と、
変更された周辺温度に従って被解析回路のノードの電圧値、電流値を計算する第３工程と、
解析時刻を進める第４工程と、
前記第３工程と前記第４工程とを解析終了時刻まで繰り返す第５工程と
を有する回路シミュレーション方法。
【請求項２】
前記第１工程は、解析時刻と周辺温度の関係式を用いることを特徴とする請求項１の回路シミュレーション方法。
【請求項３】
前記第１工程は、離散的な解析時刻と周辺温度の対を系列に従って設定することを特徴とする請求項１の回路シミュレーション方法。
【請求項４】
前記第１工程に加え、解析時刻及び周辺温度から周辺温度の補間を求める工程を有する請求項１の回路シミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集積回路の回路設計において用いられる回路シミュレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路の高集積化に伴って、例えば携帯電話装置で使用するＰＬＬ回路を含む集積回路が開発されている。このようなＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を含む集積回路を開発する過程において、実際に集積回路を製造する前に、電算機上で動作を確認する必要がある。そのため回路シミュレーションを実施している。
【０００３】
一般的なＰＬＬ回路の構成を図６に示す。
図６において、２１は位相比較回路、２２はローパスフィルタ回路、２３はＶＣＯ回路、２４は分周器、２５は基準周波数である。まず、位相比較回路２１は基準周波数２５と分周器２４の出力周波数の位相比較を行う。ローパスフィルタ回路２２は位相比較回路２１の出力平均電圧を出力する。ＶＣＯ回路２３はローパスフィルタ回路部２２の出力に応じた周波数のパルスを出力する。分周器２４はＶＣＯ回路２３の出力周波数を分周する。出力信号はＶＣＯ回路２３の出力から取り出される。
【０００４】
ローパスフィルタ回路２２の出力及びＶＣＯ回路２３の出力結果を周波数に変換したものを図７（ａ）（ｂ）に示す。
この図７に示すように、ＶＣＯ回路２３の出力周波数が一定になるかを確認するために、時間変化を考慮に入れた回路シミュレーションが必要である。
【０００５】
また、携帯電話装置を使用しながら室外から室内へ移動するなど、周辺温度の変化やバッテリーなど機器内部より放出される発熱による温度変化に対して、前記ＶＣＯ回路２３の出力周波数が一定になるか確認するために、温度変化を考慮に入れた回路シミュレーションが必要である。
【０００６】
従来、時間変化に対する回路動作を求める場合は過渡解析が行われる。電圧や電流により過渡解析を行う回路シミュレーション装置としては、スパイス（ＳＰＩＣＥ：Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）というソフトウェアが一般的である。
【０００７】
図８は前記ＳＰＩＣＥの過渡解析を使った温度スイープ解析の処理フロー図を示す。
ステップＳ１では、過渡解析の解析終了時刻およびシミュレーション条件を設定する。
次にステップＳ２では温度条件を設定する。温度条件は１つ以上の温度をパラメータで設定しておく。
【０００８】
ステップＳ３では温度設定の順番ｉの初期化と温度条件の個数ｎを設定する。
ステップＳ４ではステップＳ２で設定したｉ番目の温度を周辺温度として設定する。
ステップＳ５では、回路図情報や素子のモデルパラメータをネットリストから読み込む。
【０００９】
ステップＳ６では時間ｔにおける電圧値、電流値を計算する。
ステップＳ７では、解析時刻ｔが解析終了時刻に達しているか判断し、解析終了時刻に達していない場合は、ステップＳ８における  ｔ＝ｔ＋Δｔ  で解析時刻を進め、ステップＳ６に戻ってステップＳ６を繰り返し実行する。ステップＳ７において、解析時刻ｔが解析終了時刻に達していると判断した場合には、ステップＳ９でシミュレーション結果を出力する。
【００１０】
次に、ステップＳ１０では、温度設定の順番ｉが温度条件の個数ｎに達しているか判断し、順番ｉが個数ｎに達していない場合はステップＳ１１における  順番ｉ＝ｉ＋１  を経て、ステップＳ４に戻ってステップＳ４を繰り返し実行する。ステップＳ１０において、順番ｉが個数ｎに達している場合と判断した場合には、シミュレーションを終了する。
【００１１】
ステップＳ９で出力したシミュレーション結果の例を、図９に示す。
図９は周辺温度が２７℃、７０℃時の過渡解析による前記ＶＣＯ回路２３の出力周波数の結果を示す。
【００１２】
また、前記ＳＰＩＣＥのＤＣスイープ解析による温度スイープ解析では、周辺温度の変化による回路の定常状態の出力結果を検証できる。
集積回路の回路動作検証方法として、例えば（特許文献１）には、自己発熱を考慮した回路動作検証する技術が提案されている。この技術を図１０の処理フローに基づいて説明する。
【００１３】
同図では、まず、ステップＳ１においてシミュレーション条件や温度Ｔを設定する。
ステップＳ２では、ステップＳ１で設定された条件での集積回路の電圧値、電流値を求める。
【００１４】
ステップＳ３では、ステップＳ２で求めた電圧値、電流値から消費電力を求める。
ステップＳ４では、ステップＳ３で求めた消費電力から温度変化ΔＴを求め温度Ｔ＋ΔＴを新たな温度Ｔとする。
【００１５】
ステップＳ５では、温度Ｔのときの電圧値、電流値を計算する。
ステップＳ６では、ステップＳ５で求めた電圧値、電流値の変化量が収束条件を満たすか判断し、収束していない場合はステップＳ３に戻り、ステップＳ６で収束すると判断されると終了する。これにより自己発熱を考慮した回路シミュレーションを行うことができる。
【特許文献１】特開平８−３２７６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
既述したように、ＳＰＩＣＥの過渡解析を使った温度スイープ解析では、周辺温度は時間変化とともに変化しないため、例えば、ＶＣＯ回路２３の出力周波数が一定になった後に周辺温度が変化した場合、ＶＣＯ回路２３の出力周波数の変化を回路シミュレーションにより検証することができない。
【００１７】
また、ＳＰＩＣＥのＤＣスイープ解析による温度スイープ解析では、定常状態を解析しているため、例えば、時間変化によるＶＣＯ回路２３の出力周波数の変化を回路シミュレーションにより検証することができない。
【００１８】
また、（特許文献１）の自己発熱を考慮した回路動作検証する技術では、時間変化を考慮していないため、例えば、時間変化によるＶＣＯ回路２３の出力周波数の変化を回路シミュレーションにより検証することができない。また周辺温度の変化を考慮していないため、例えば、ＶＣＯ回路２３の出力周波数が一定になった後に周辺温度が変化した場合、ＶＣＯ回路２３の出力周波数の変化を回路シミュレーションにより検証することができない。
【００１９】
本発明は、時間変化による周辺温度の変化を考慮した集積回路の回路シミュレーションを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記の目的を達成するため、本発明の回路シミュレーション方法は、被解析回路の過渡解析を実施するに際し、解析時刻と周辺温度との関係を設定する第１工程と、前記解析時刻と周辺温度との関係に従って解析時刻における周辺温度を変更する第２工程と、変更された周辺温度に従って被解析回路のノードの電圧値、電流値を計算する第３工程と、解析時刻を進める第４工程と、前記第３工程と前記第４工程とを解析終了時刻まで繰り返す第５工程とを有し、過渡解析中に周辺温度を変更することで周辺温度を考慮した回路シミュレーションを実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の回路シミュレーション方法によると、過渡解析において、周辺温度を変更しながら回路シミュレーションを行うことができ、周辺温度の変化に対応できる集積回路を開発することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の回路シミュレーション方法を具体的な実施の形態に基づいて説明する。なお、回路シミュレータのハードウェア構成は、一般的な計算機システムであり、その説明を省略する。
【００２３】
ここでは、図６に示した一般的なＰＬＬ回路の場合を例に挙げて説明する。
図１は、設計したＰＬＬ回路の時間変化による周辺温度の変化を考慮した回路シミュレーションの処理フローを示す。
【００２４】
ステップＳ１では、過渡解析の解析終了時刻、シミュレーションオプションの設定を行う。例えばシミュレータに解析終了時刻１００ｍ秒をメモリに格納する。
ステップＳ２では、解析時刻と周辺温度の関係を設定する。図２に解析時刻と周辺温度の関係のファイルの設定例を示し、時系列順に１列目に解析時刻５１、２列目に周辺温度５２を設定する。解析時刻０と対で周辺温度２７℃を設定し、解析時刻２０ｍ秒と対で周辺温度５０℃を設定し、解析時刻５０ｍ秒と対で周辺温度５０℃を設定し、解析時刻７０ｍ秒と対で周辺温度７０℃を設定している。
【００２５】
このように解析時刻と周辺温度の関係をシミュレータのパラメータに設定し、前記シミュレータのパラメータの内容をメモリに格納する。
または、上記のように離散的な解析時刻と周辺温度の対を系列に従って設定するのに代わって、解析時刻と周辺温度の関係式を用いることによっても実施できる。つまり、解析時刻と周辺温度の関係を保存しているファイルを指定し、前記解析時刻と周辺温度の関係を保存しているファイルの内容をメモリに格納する。このとき、１列目の解析時刻をｔ１、周辺温度をＴ１とし、ｉ列目の解析時刻とｔｉ、周辺温度をＴｉとする。もしくは解析時刻ｔと周辺温度Ｔとすると１０ｍ秒毎に５℃あがる場合、Ｔ＝（５．０ｅ２）＊ｔと関係式をパラメータに設定し、メモリに格納する。
【００２６】
ステップＳ３では、図６のＰＬＬ回路図情報や素子のモデルパラメータをネットリストから読み込み、メモリに格納する。
ステップＳ４では、ステップＳ２においてメモリに格納した解析時刻と周辺温度の関係から解析時刻ｔにおける周辺温度Ｔを計算してステップＳ５で設定する。
【００２７】
ステップＳ６では、周辺温度Ｔにおける前記ＰＬＬ回路中の全ノードの電圧値及び電流値を求める。電圧値及び電流値は従来の回路シミュレーション手法で計算する。
なお、前記ＰＬＬ回路中の全ノードの電圧値及び電流値を求めたが、解析に必要とされる一部のノードの電圧値及び電流値を求めて簡易なシミュレーションとすることも出来る。
【００２８】
ステップＳ７では、解析時刻ｔと解析終了時刻を比較し、解析時刻ｔが解析終了時刻に達していない場合は、ステップＳ８において解析時刻  ｔ＝ｔ＋Δｔ  に変更してステップＳ４に戻る。ステップＳ７において解析時刻ｔが解析終了時刻に達している場合は、ステップＳ９を実行する。
【００２９】
ステップＳ９では、シミュレーション結果を出力（１８０）して処理を終了する。
図３に解析時刻ｔにおける周辺温度Ｔを求める前記ステップＳ４での処理フローを示す。
【００３０】
ステップＳ４−１ではｉの初期値を１にする。
ステップＳ４−２では解析時刻ｔを取得する。
ステップＳ４−３では、解析時刻と周辺温度の関係から解析時刻ｔｉと周辺温度Ｔｉを取得する。
【００３１】
ステップＳ４−４では、解析時刻ｔｉ＋１が存在するか判断し、存在しない場合は、ステップＳ４−５を実行して周辺温度Ｔ＝Ｔｉとし、図３のルーチンを終了する。
一方、ステップＳ４−４において解析時刻ｔｉ＋１が存在する場合は、ステップＳ４−６を実行して解析時刻ｔｉ＋１と周辺温度Ｔｉ＋１を取得する。
【００３２】
ステップＳ４−６に続いてステップＳ４−７では、ｔｉ≦ｔ≦ｔｉ＋１かどうかを判断し、ｔ＞ｔｉ＋１の場合には、ステップＳ４−８を実行してｉ＝ｉ＋１してステップＳ４−３に戻る。
【００３３】
ステップＳ４−７においてｔｉ≦ｔ≦ｔｉ＋１であると判断された場合には、ステップＳ４−９において、解析時刻ｔｉとｔｉ＋１、周辺温度ＴｉとＴｉ＋１から、例えば通常の１次補間の手法を用いて、解析時刻ｔｉにおける周辺温度Ｔを求め、図３のルーチンを終了する。なお、補間の方法は２次や３次の手法でもよい。
【００３４】
図４に解析時刻ｔと周辺温度Ｔの関係を示す。
図４において、メモリに格納した解析時刻と周辺温度の関係から、７０１はｔ１＝０秒、Ｔ１＝２７℃で、７０２はｔ２＝２０ｍ秒、Ｔ２＝５０℃で、７０３はｔ３＝７０ｍ秒、Ｔ３＝５０℃で、７０４はｔ４＝７０ｍ秒、Ｔ４＝７０℃となる。ここでは１次補完の手法を用いて解析時刻と周辺温度の補完を行うとする。
【００３５】
例えば、７０５のように解析時刻ｔが１０ｍ秒の周辺温度Ｔを求める場合には、ｔ１＝０秒、ｔ２＝２０ｍ秒、Ｔ１＝２７℃、Ｔ２＝５０℃より、周辺温度Ｔは（５０−２７）／（２０ｍ秒−０秒）＊１０ｍ秒＋２７＝３８．５℃となる。
【００３６】
７０６のように解析時刻ｔが８０ｍ秒の周辺温度Ｔを求める場合には、ｔ４＝７０ｍ秒以上の設定が存在しないため、周辺温度Ｔは周辺温度Ｔ４の値と同じ７０℃となる。  
処理（１１０）でメモリに関係式を格納している場合は、関係式から解析時刻ｔの周辺温度Ｔを計算する。例えば、関係式がＴ＝（５．０ｅ２）＊ｔの場合、解析時刻ｔ＝２０ｍ秒の時、周辺温度Ｔ＝１０℃となる。
【００３７】
図５に上記シミュレーション結果を示す。図５において、８０１はＰＬＬ回路の起動及び周辺温度の変化により分周器２４の出力周波数が変化する時間を示し、８０２はＰＬＬ回路の起動後、周辺温度の変化が一定になり、ＶＣＯ回路２３の出力周波数が安定する間での時間を示し、８０３は周辺温度の変化により安定していたＶＣＯ回路２３の出力周波数が変化する時間を示し、８０４は周辺温度の変化が一定になり、ＶＣＯ回路２３の出力周波数が安定する間での時間を示す。図５の結果より過渡解析中に周辺温度が変化した場合の前記ＶＣＯ回路２３の出力周波数を測定できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、時間変化による温度変化を考慮する必要のある集積回路の回路シミュレーションなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の（実施の形態）の時間変化による周辺温度の変化を考慮した回路シミュレーションの処理フロー図
【図２】時間と周辺温度の設定例の説明図
【図３】時間における周辺温度の設定の処理フロー図
【図４】時間に対する周辺温度の変化
【図５】同（実施の形態）のシミュレーション結果の説明図
【図６】一般的なＰＬＬ回路の構成図
【図７】ローパスフィルタ回路出力とＶＣＯ回路の出力周波数の説明図
【図８】従来の過渡解析で温度スイープするときの処理フロー図
【図９】過渡解析の温度スイープのシミュレーション結果の説明図
【図１０】自己発熱を考慮した回路動作検証の処理フロー図
【符号の説明】
【００４０】
２１  位相比較回路
２２  ローパスフィルタ回路
２３  ＶＣＯ回路
２４  分周器
２５  基本周波数
５１  解析時刻
５２  周辺温度
【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】
2005275633.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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