(57)【要約】【課題】集積回路に対するタイミング解析の精度を落とすことなく、統計的なタイミング解析を高速に行う集積回路のタイミング解析システムを実現できるようにする。【解決手段】タイミング解析システムは、複数のトランジスタを有する集積回路のレイアウトを格納する第１の記憶部１１Ａと、タイミング解析処理を行う処理部１３とを備えている。処理部１３は、第１の記憶部１１Ａに格納されているレイアウトを複数のサブレイアウトに分割するレイアウト分割部１３Ａと、各サブレイアウトのタイミングをそれぞれ統計的に解析するタイミング解析部１３Ｂと、各サブレイアウトのタイミングを集積回路のタイミングに集約するデータ集約部１３Ｃとを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトランジスタを有する集積回路のレイアウトを格納する第１の記憶部と、
前記第１の記憶部に格納されているレイアウトを複数のサブレイアウトに分割するレイアウト分割部と、前記各サブレイアウトのタイミングをそれぞれ統計的に解析するタイミング解析部と、前記各サブレイアウトの解析データを集約して前記集積回路のタイミングを決定するデータ集約部とを含む処理部とを備えていることを特徴とする集積回路のタイミング解析システム。
【請求項２】
前記集積回路におけるばらつき要因に関するばらつき情報を格納する第２の記憶部と、
前記ばらつき要因の関数であり、前記集積回路における遅延について表す遅延モデルを格納する第３の記憶部と、
前記集積回路に対するタイミング条件を入力する入力部とをさらに備え、
前記タイミング解析部は、前記第２の記憶部に格納されたばらつき情報と、前記第３の記憶部に格納された遅延モデルと、前記入力部から入力されたタイミング条件とを用いて前記各サブレイアウトのタイミングを統計的に解析することを特徴とする請求項１に記載の集積回路のタイミング解析システム。
【請求項３】
前記ばらつき要因は、ランダム要因とシステマティック要因とを含み、
前記タイミング解析部は、前記ランダム要因及びシステマティック要因の少なくとも一方を用いて前記サブレイアウトのタイミングを解析することを特徴とする請求項２に記載の集積回路のタイミング解析システム。
【請求項４】
前記レイアウト分割部は、前記各サブレイアウトの面積が互いに等しくなるように前記レイアウトを分割することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の集積回路のタイミング解析システム。
【請求項５】
前記処理部は、前記複数のサブレイアウト同士の境界部分におけるタイミングを補間計算する補間計算部を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の集積回路のタイミング解析システム。
【請求項６】
前記データ集約部は、前記集積回路のタイミングを前記ばらつき要因の確率分布の加重和として出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の集積回路のタイミング解析システム。
【請求項７】
前記データ集約部は、前記集積回路のタイミングを前記ばらつき要因の確率分布の根二乗和として出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の集積回路のタイミング解析システム。
【請求項８】
複数のトランジスタを有する集積回路のレイアウトを格納する第１の記憶部と、
前記第１の記憶部に格納されているレイアウトを複数のサブレイアウトに分割するレイアウト分割部と、前記各サブレイアウトのタイミングを統計的に決定するタイミング解析部とを含む処理部とを備え、
前記タイミング解析部は、前記各サブレイアウトに対して、あらかじめ設定した条件に基づいてタイミングを解析する予備的解析部と、
前記複数のサブレイアウトのうち、前記予備的解析部における解析結果があらかじめ定めたタイミング条件に一致するサブレイアウトを特定し、クリティカルな信号パスを抽出するするパス抽出部と、
前記パス抽出部において抽出されたクリティカルパスに対して統計的にタイミングを解析する統計的タイミング解析部とを含むことを特徴とする集積回路のタイミング解析システム。
【請求項９】
前記予備的解析部は、標準条件に基づいて前記各サブレイアウトのタイミングを解析することを特徴とする請求項８に記載の集積回路のタイミング解析システム。
【請求項１０】
前記予備的解析部は、最悪条件に基づいて前記各サブレイアウトのタイミングを解析することを特徴とする請求項８に記載の集積回路のタイミング解析システム。
【請求項１１】
複数のトランジスタを有する集積回路のレイアウトを抽出するステップ（ａ）と、
前記レイアウトを複数のサブレイアウトに分割するステップ（ｂ）と、
分割した各サブレイアウトのタイミングをそれぞれ統計的に解析するステップ（ｃ）と、
前記各サブレイアウトの解析データを集約して前記集積回路のタイミングを決定するステップ（ｄ）とを備えていることを特徴とする集積回路のタイミング解析方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ｃ）よりも前に、
前記集積回路におけるばらつき要因に関するばらつき情報を収集するステップと、
前記ばらつき要因の関数であり、前記集積回路における遅延について表す遅延モデルを準備するするステップと、
前記集積回路に対するタイミング条件を設定するステップとをさらに備え、
前記ステップ（ｃ）において、前記タイミング条件と、前記ばらつき情報とを用いて前記サブレイアウトのタイミングを統計的に解析することを特徴とする請求項１１に記載の集積回路のタイミング解析方法。
【請求項１３】
前記ばらつき要因は、ランダム要因とシステマティック要因とを含み、
前記タイミング解析部は、前記ランダム要因及びシステマティック要因の少なくとも一方を用いて前記サブレイアウトのタイミングを解析することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の集積回路のタイミング解析方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｂ）において、前記各サブレイアウトの面積が互いに等しくなるように前記レイアウトを分割することを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載の集積回路のタイミング解析方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｃ）において、前記複数のサブレイアウト同士の境界部分におけるタイミングを補間計算することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載の集積回路のタイミング解析方法。
【請求項１６】
前記ステップ（ｄ）において、前記集積回路のタイミングを前記ばらつき要因の確率分布の加重和として出力することを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の集積回路のタイミング解析方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ｄ）において、前記集積回路のタイミングを前記ばらつき要因の確率分布の根二乗和として出力することを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の集積回路のタイミング解析方法。
【請求項１８】
複数のトランジスタを有する集積回路のレイアウトを抽出するステップ（ａ）と、
前記レイアウトを複数のサブレイアウトに分割するステップ（ｂ）と、
分割する各サブレイアウトのタイミングをそれぞれ統計的に解析するステップ（ｃ）と、
前記各サブレイアウトのタイミングを前記集積回路のタイミングに集約するステップ（ｄ）とを備え、
前記ステップ（ｃ）は、前記各サブレイアウトに対して、あらかじめ設定した条件に基づいてタイミングを解析する予備的解析ステップと、
前記複数のサブレイアウトのうち、予備的解析ステップにおける解析結果があらかじめ定めたタイミング条件に一致するサブレイアウトを特定し、クリティカルな信号パスを抽出するするパス抽出ステップと、
前記パス抽出部において抽出されたクリティカルパスに対して統計的にタイミングを解析する統計的タイミング解析ステップとを含むことを特徴とする集積回路のタイミング解析方法。
【請求項１９】
前記予備的解析ステップにおいて、標準条件に基づいて前記各サブレイアウトのタイミングを解析することを特徴とする請求項１８に記載の集積回路のタイミング解析方法。
【請求項２０】
前記予備的解析ステップにおいて、最悪条件に基づいて前記各サブレイアウトのタイミングを解析することを特徴とする請求項１８に記載の集積回路のタイミング解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路のタイミング解析システム及びタイミング解析方法に関し、特に遅延変動を統計的に考慮した、統計的静的タイミング解析システム及びタイミング解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の設計においては、タイミングの検証が常に最重要課題である。設計者は、目標とする回路性能を実現するために大きな工数を割いている。この工数を少なくし、タイミング解析の高効率化を目指すために、これまでにさまざまな自動設計環境が提案されている。従来技術の自動設計環境の例として、Synopsys社のPrimeTime、MAGMA社のBlast Logic及びMentor Graphics社のSST Velocity等のElectoric Design Automation（ＥＤＡ）ツールを挙げることができる。
【０００３】
一方、集積回路の性能の向上を目的とした微細化の進展により、集積回路のさまざまな特性に生じるばらつきが顕在化してきている。ばらつきの要因には、製造ばらつき及び環境変化によるばらつき等がある。
【０００４】
製造ばらつきは、ウエハ上に集積回路を作りこむ前工程において、トランジスタの電気的特性がばらつくことによって生じる。また、前工程において作られた集積回路のチップを各種パッケージに封入し、検査を行う後工程においてもばらつきが生じる。
【０００５】
集積回路の製造工程においては、製造条件にゆらぎが発生し、このゆらぎが回路素子の形状や物理的な条件に影響を与えるので、半導体集積回路の特性がばらつくことを避けることはできない。従って、トランジスタのゲート長、ゲート幅及び酸化膜厚等の物理量のばらつきは、製造工程において完全に制御することができない。また、集積回路の微細化の進展により半導体素子の物理的寸法が小さくなるにつれて、ばらつきは比例的に増加する。さらに、メタル層や層間絶縁膜の厚さのばらつきは、配線に影響を及ぼすため、配線における遅延をばらつかせる原因となる。その結果、ゲート遅延をもばらつかせることになる。
【０００６】
環境変化によるばらつきは、温度、電源電圧などの環境要因によって生じる。このような環境変化によるばらつきも必ず生じるものであり、避けることができない。
【０００７】
このようなさまざまなばらつきは、タイミングに影響を与えるため、タイミングの検証においてはばらつきを考慮しなければならない。ばらつきの影響を考慮した従来のタイミング検証法は、ワーストケースにおける静的タイミング解析を実行し、回路性能を決定するというものである。これは、独立したばらつき要因のいくつかを最悪条件に設定するため、回路性能を実際よりも遙かに悲観的に見積もってしまう。
【０００８】
回路性能の悲観的な見積もりを回避する方法として、タイミングを統計的又は確率的に解析する手法がある（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照。）。このような統計的静的タイミング解析（ＳＳＴＡ）法においては、遅延、到達時間及びスラック（Slack）等のタイミング量を、定数ではなく確率分布として扱う。従って、ばらつきの影響を受ける回路性能の完全な確率分布を、タイミング解析によって予測することができる。
【特許文献１】米国特許出願公開２００４／０２４３９５４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開２００５／００６６２９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、集積回路の微細化により解析の対象となるパスの数が指数関数的に増加するため、前記従来のタイミング検証法においては膨大な数のパスについて解析を行わなければならない。また、タイミングを統計的又は確率的に解析するためには、ばらつき要因をすべて正確に考慮しなければ、得られる結果は意味をなさないものとなるが、ばらつき要因をすべて正確に考慮するためには、タイミング解析の複雑度が指数関数的に増加する。このため、従来の統計的なタイミング解析には膨大な時間がかかるという問題がある。
【００１０】
また、集積回路のばらつき要因には、ランダムやシステマティックな要因がある。例えば、微細化に伴うチャネル内の不純物数の減少により、不純物数にランダムなゆらぎが生じ、トランジスタ特性にばらつきが生じる。また、セルのレイアウト形状に起因するシステマティックな要因によっても、トランジスタ特性にばらつきが生じる。ランダム要因とシステマティック要因とを両方まとめて解析しようとすると、さらにタイミング解析の複雑度が上昇する。従って、従来の統計的なタイミング解析においては、ランダム要因とシステマティック要因とを両方まとめて解析することが事実上できないという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題を解決し、集積回路に対するタイミング解析の精度を落とすことなく、統計的なタイミング解析を高速に行うタイミング解析システム及びタイミング解析方法を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するため、本発明はタイミング解析システムを、集積回路のレイアウトを複数のサブレイアウトに分割し、分割した各サブレイアウトに対して統計的なタイミング解析を行う構成とする。
【００１３】
具体的に本発明に係る第１のタイミング解析システムは、複数のトランジスタを有する集積回路のレイアウトを格納する第１の記憶部と、第１の記憶部に格納されているレイアウトを複数のサブレイアウトに分割するレイアウト分割部と、各サブレイアウトのタイミングをそれぞれ統計的に解析するタイミング解析部と、各サブレイアウトの解析データを集約して集積回路のタイミングを決定するデータ集約部とを含む処理部とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
第１のタイミング解析システムによれば、処理部が、第１の記憶部に格納されているレイアウトを複数のサブレイアウトに分割するレイアウト分割部と、各サブレイアウトのタイミングをそれぞれ統計的に解析するタイミング解析部と、各サブレイアウトの解析データを集約して集積回路のタイミングを決定するデータ集約部と有しているため、解析の対象となるパスの数を制限した状態で統計的なタイミング解析を行うことができる。従って、タイミング解析においてばらつき要因を正確に考慮且つ短時間でタイミング解析を行うことが可能となるので、回路設計の効率を向上させることができる。
【００１５】
第１のタイミング解析システムにおいて、集積回路におけるばらつき要因に関するばらつき情報を格納する第２の記憶部と、ばらつき要因の関数であり、集積回路における遅延について表す遅延モデルを格納する第３の記憶部と、集積回路に対するタイミング条件を入力する入力部とをさらに備え、タイミング解析部は、第２の記憶部に格納されたばらつき情報と、第３の記憶部に格納された遅延モデルと、入力部から入力されたタイミング条件とを用いて各サブレイアウトのタイミングを統計的に解析することが好ましい。
【００１６】
第１のタイミング解析システムにおいて、ばらつき要因はランダム要因とシステマティック要因とを含み、タイミング解析部は、ランダム要因とシステマティック要因の少なくとも一方を用いてサブレイアウトのタイミングを解析することが好ましい。
【００１７】
第１のタイミング解析システムにおいて、レイアウト分割部は各サブレイアウトの面積が互いに等しくなるようにレイアウトを分割することが好ましい。このような構成とすることにより、問題のあるサブレイアウトの位置の特定が容易となる。
【００１８】
第１のタイミング解析システムにおいて、処理部は複数のサブレイアウト同士の境界部分におけるタイミングを補間計算する補間計算部を含むことが好ましい。このような構成とすることにより、サブレイアウトの境界部分におけるタイミング解析の誤差を低減し、集積回路のタイミング解析を正確に行うことが可能となる。
【００１９】
第１のタイミング解析システムにおいて、データ集約部は集積回路のタイミングをばらつき要因の確率分布の加重和として出力することが好ましい。また、集積回路のタイミングをばらつき要因の確率分布の根二乗和として出力してもよい。
【００２０】
本発明に係る第２のタイミング解析システムは、複数のトランジスタを有する集積回路のレイアウトを格納する第１の記憶部と、第１の記憶部に格納されているレイアウトを複数のサブレイアウトに分割するレイアウト分割部と、各サブレイアウトのタイミングを統計的に決定するタイミング解析部とを含む処理部とを備え、タイミング解析部は、各サブレイアウトに対して、あらかじめ設定した条件に基づいてタイミングを解析する予備的解析部と、複数のサブレイアウトのうち、予備的解析部における解析結果があらかじめ定めたタイミング条件に一致するサブレイアウトを特定し、クリティカルな信号パスを抽出するするパス抽出部と、パス抽出部において抽出されたクリティカルパスに対して統計的にタイミングを解析する統計的タイミング解析部とを含むことを特徴とする。
【００２１】
第２のタイミング解析システムによれば、クリティカルパスに対して統計的にタイミングを解析する統計的タイミング解析部を処理部が有しているため、処理に時間がかかる統計的解析を行うパスを制限することができる。従って、高速にタイミング解析を行うことが可能となる。また、あらかじめ予備的な解析を行いクリティカルパスを抽出するため、精度が必要なクリティカルパスについて、正確なタイミング解析を行うことが可能となる。
【００２２】
第２のタイミング解析システムにおいて、予備的解析部は標準条件に基づいて各サブレイアウトのタイミングを解析することが好ましい。また、最悪条件に基づいて各サブレイアウトのタイミングを解析してもよい。
【００２３】
本発明の第１のタイミング解析方法は、複数のトランジスタを有する集積回路のレイアウトを抽出するステップ（ａ）と、レイアウトを複数のサブレイアウトに分割するステップ（ｂ）と、分割した各サブレイアウトのタイミングをそれぞれ統計的に解析するステップ（ｃ）と、各サブレイアウトの解析データを集約して集積回路のタイミングを決定するステップ（ｄ）とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
第１のタイミング解析方法によれば、レイアウトを複数のサブレイアウトに分割するステップと、分割した各サブレイアウトのタイミングをそれぞれ統計的に解析するステップと、各サブレイアウトの解析データを集約して集積回路のタイミングを決定するステップとを備えているため、処理に時間がかかるタイミング解析を、狭い範囲に対して行うことができる。従って、ばらつき要因を正確に考慮し且つ短時間に処理することが可能となるので、集積回路の設計効率を向上させることができる。
【００２５】
第１のタイミング解析方法は、ステップ（ｃ）よりも前に、集積回路におけるばらつき要因に関するばらつき情報とを収集するステップと、ばらつき要因の関数であり、集積回路における遅延について表す遅延モデルを準備するステップと、集積回路に対するタイミング条件を設定するステップとをさらに備え、ステップ（ｃ）において、タイミング条件と、ばらつき情報とを用いてサブレイアウトのタイミングを統計的に解析することが好ましい。
【００２６】
第１のタイミング解析方法において、ばらつき要因はランダム要因とシステマティック要因とを含み、タイミング解析部は、ランダム要因とシステマティック要因の少なくとも一方を用いてサブレイアウトのタイミングを解析することが好ましい。
【００２７】
第１のタイミング解析方法は、ステップ（ｂ）において、各サブレイアウトの面積が互いに等しくなるようにレイアウトを分割することが好ましい。
【００２８】
第１のタイミング解析方法は、ステップ（ｃ）において、複数のサブレイアウト同士の境界部分におけるタイミングを補間計算することが好ましい。
【００２９】
第１のタイミング解析方法は、ステップ（ｄ）において、集積回路のタイミングをばらつき要因の確率分布の加重和として出力することが好ましい。また、集積回路のタイミングをばらつき要因の確率分布の根二乗和として出力してもよい。
【００３０】
本発明に係る第２のタイミング解析方法は、複数のトランジスタを有する集積回路のレイアウトを抽出するステップ（ａ）と、レイアウトを複数のサブレイアウトに分割するステップ（ｂ）と、分割した各サブレイアウトのタイミングをそれぞれ統計的に解析するステップ（ｃ）と、各サブレイアウトのタイミングを集積回路のタイミングに集約するステップ（ｄ）とを備え、ステップ（ｃ）は、各サブレイアウトに対して、あらかじめ設定した条件に基づいてタイミングを解析する予備的解析ステップと、複数のサブレイアウトのうち、予備的解析ステップにおける解析結果があらかじめ定めたタイミング条件に一致するサブレイアウトを特定し、クリティカルな信号パスを抽出するするパス抽出ステップと、パス抽出部において抽出されたクリティカルパスに対して統計的にタイミングを解析する統計的タイミング解析ステップとを含むことを特徴とする。
【００３１】
第２のタイミング解析方法によれば、予備的解析により求めたクリティカルパスに対して統計的にタイミングを解析するため、
処理に時間がかかる統計的なタイミング解析の対象となるパスをあらかじめ限定することができる。従って、ばらつき要因を正確に考慮し且つ短時間でタイミング解析を行うことが可能となる。また、正確なタイミング解析が必要なクリティカルパスに対して統計的なタイミング解析を行っているため、集積回路の回路性能を正確に見積もることができる。
【００３２】
第２のタイミング解析方法は、予備的解析ステップにおいて標準条件に基づいて各サブレイアウトのタイミングを解析することが好ましい。また、最悪条件に基づいて各サブレイアウトのタイミングを解析してもよい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の集積回路のタイミング解析システム及びタイミング解析方法によれば、集積回路に対するタイミング解析の精度を落とすことなく、統計的なタイミング解析を高速に行うタイミング解析システム及びタイミング解析方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態に係る集積回路のタイミング解析方法をフローチャートとして示している。
【００３５】
まず、ステップＳ１においてタイミングを決定する集積回路を準備する。次に、ステップＳ２において準備した集積回路に含まれるトランジスタ等の素子からなるセルと各セルを電気的に接続する配線とに関する情報を含んだ集積回路のレイアウトを抽出する。レイアウトは、集積回路に含まれる素子及び配線の位置、サイズ等の情報を含んでいる。
【００３６】
同時に、ステップＳ３においてばらつき要因に関するばらつき情報を収集する。ばらつき情報には、ゲート長、ゲート幅、酸化膜厚、閾値電圧、容量値及び抵抗値等の素子に関する要因の情報と、配線抵抗及び配線容量等の配線に関する要因の情報が含まれる。これらの要因のそれぞれについて、その性質に応じて一意的に決まる値又は確率分布等の形式の情報を含み、例えば、平均値、中心値、最大値、最小値及び標準偏差等によって表現される。
【００３７】
また、ステップＳ４においてばらつき要因によって生じるタイミングのばらつきを評価するための遅延モデルを準備する。遅延モデルは、ばらつきの表示形式に対応するために、ばらつき要因の関数としても決定できる。遅延モデルは、解析的計算式又はテーブルモデルの形式で準備すればよい。
【００３８】
さらに、ステップＳ５において解析に用いる要求仕様での到達時間、クロックの位相及び入出力負荷等に関する情報であるタイミング条件を設定する。
【００３９】
ステップＳ２における集積回路のレイアウトの抽出は、従来のタイミング解析と同様の手法を用いて行えばよい。また、ばらつき情報、遅延モデル及びタイミング条件は、従来のタイミング解析において用いられている項目の中から、解析対象の集積回路及び解析目的等に応じて、必要とされる項目を与えればよく、複数の項目を組み合わせて与えても、一つに限定して与えてもよい。
【００４０】
次に、ステップＳ６において、レイアウトの分割を行う。レイアウトの分割は、図２に示すようにステップＳ２において集積回路の情報から抽出したレイアウト３０を複数のサブレイアウト３１に分割することである。図２の場合、元の回路ブロックを縦５列×横３行に等分割している。従って、サブレイアウト３１の面積は、レイアウト３０の面積の１５分の１となる。統計的に扱うばらつき要因の組み合わせが２つの場合、サブレイアウト３１の解析にかかる時間は、レイアウト３０の解析にかかる時間の約１５分の１となる。解析精度向上のために、ばらつき要因の組み合わせを３つ以上に増やす場合、レイアウト全体の解析にかかる解析時間は大きくなるが、サブレイアウト３１の解析にかかる時間は、レイアウト３０の解析にかかる時間の１５分の１未満となる。
【００４１】
また、サブレイアウト３１の数は、集積回路つまりレイアウト３０のサイズ及び複雑さに応じて決定すればよいが、レイアウト３０に１，０００万セルが含まれ、ばらつき要因の組み合わせが１０個の場合、１つのサブレイアウト３１に１０万程度のセルが含まれるようにすれば、後で行うタイミング解析の速度及び精度を実用的な範囲に収めることが可能となる。
【００４２】
次に、ステップＳ７において、分割された各サブレイアウトについて、ばらつき情報、遅延モデル及びタイミング条件を適用して統計的なタイミング解析を行う。
【００４３】
統計的なタイミング解析においては、タイミングが一意に決まる数ではなく、確率分布により表現される。タイミングの表示には、多くの形式をとることができ、例えば、平均値、中心値、最大値、最小値、標準偏差、タイミングのグラフ及びタイミングの近似モデル等が含まれる。また、ばらつき要因に対するタイミングの感度解析も含まれる。これらの情報をもれなく網羅してタイミング解析を実行する場合、全情報は極めて膨大になる場合があるので、解析の収束性の問題が生じるおそれがある。しかし、本実施形態のタイミング解析システムにおいては、分割されたサブレイアウトに対して解析を行うため、一回の解析に要する情報量が低減されている。従って、収束性の問題が生じることを回避することができる。
【００４４】
次に、ステップＳ８において、各サブレイアウトについて行った統計的なタイミング解析の結果のデータを集約して集積回路のタイミングを決定する。タイミング解析のデータの集約は、サブレイアウトのそれぞれにおける確率的なタイミングの組み合わせを加重和又は根二乗和することにより行う。例えば、サブレイアウトごとに確率的なタイミング解析を実行し、サブレイアウトごとのタイミング解析結果からデータの集約を行う場合には、加重和を用いた方がよい。また、サブレイアウトごとに確率的なタイミング解析を実行し、サブレイアウトごとのタイミングを、中心値と標準偏差の和のような形で、統計的に扱う場合は、根二乗和を用いた方がよい場合がある。
【００４５】
次に、ステップＳ９において、決定した集積回路のタイミングからタイミングレポートを作成する。タイミングレポートは、集積回路の各ノードの到達時間、スラック及びスリュー等を含む。
【００４６】
本実施形態のタイミング解析方法は、レイアウトを複数のサブレイアウトに分割してサブレイアウトごとに統計的なタイミング解析を実行した後、各サブレイアウトのタイミング解析のデータを集約して集積回路のタイミングを決定している。このため、個々の統計的なタイミング解析に必要な情報の量を低減することができる。従って、集積回路全体につて統計的なタイミング解析を行う場合と比べて、タイミングの解析時間を大幅に短縮することができ、その結果、集積回路の設計効率を高めることが可能となる。また、ばらつき要因のタイミングの感度を解析することも可能となる。
【００４７】
以下に、第１の実施形態に係る集積回路のタイミング解析システムについて図面を参照して説明する。図３は本実施形態に係る集積回路のタイミング解析システムを示している。図３に示すように本実施形態のタイミング解析システムは、記憶部１１と、入力部１２と、処理部１３と、出力部１４との４つの部分を備えている
記憶部１１は、タイミング解析を行う集積回路のレイアウトを記憶するレイアウト記憶部１１Ａと、ばらつき要因に関する情報であるばらつき情報を記憶するばらつき情報記憶部１１Ｂと、タイミング解析に用いる遅延モデルを記憶する遅延モデル記憶部１１Ｃとを含んでいる。
【００４８】
入力部１２は、解析に用いる要求仕様での到達時間、クロックの位相、入出力負荷等に関する情報をタイミング条件として入力する。
【００４９】
処理部１３は、レイアウト分割部１３Ａと、タイミング解析部１３Ｂと、データ集約部１３Ｃとを有しており、記憶部１１に格納した情報と、入力部１２から入力した情報とを用いて、タイミング解析を行う。
【００５０】
レイアウト分割部１３Ａは、レイアウト記憶部１１Ａに記憶されたレイアウトを複数のサブレイアウトに分割する。タイミング解析部１３Ｂは、ばらつき情報記憶部１１Ｂに記憶されたばらつき情報と、遅延モデル記憶部１１Ｃに記憶された遅延モデルと、入力部１２から入力されたタイミング条件とを用いて、各サブレイアウトに対して統計的なタイミング解析を行う。この場合に、各サブレイアウトに対するタイミング解析を並行して行う。データ集約部１３Ｃは、各サブレイアウトの解析結果のデータを集約する。タイミング解析のデータの集約は、サブレイアウトのそれぞれにおける確率的なタイミングの組み合わせを加重和又は根二乗和することにより行う。
【００５１】
出力部１４は、処理部１４において求めた集積回路のタイミングを、タイミングレポートとして出力する。タイミングレポートの出力には、集積回路の情報とそれに対応するタイミング情報が含まれる。
【００５２】
このような構成の解析システムとすることにより、本実施形態のタイミング解析方法を用いて、効率よく集積回路の統計的なタイミング解析を行うことが可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態のタイミング解析方法においては、ばらつき要因の情報としてトランジスタと配線とに関する情報を与える例を示したが、情報の与え方はこれに限らない。例えば、ばらつき要因を図４に示すように、ランダム要因４１とシステマティック要因４２とに別け、それぞれについて情報を与えてもよい。
【００５４】
ランダム要因４１は、製造時のゆらぎ等によってランダムに生じるばらつき要因であり、ばらつき要因の平均値、又は中心値と、標準偏差、又は分散を有する確率変数により表現される。
【００５５】
システマティック要因４２は、レイアウト自体又はレイアウトを構成するセルの形状に関するばらつき要因であって、例えば、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）ストレスによって、トランジスタの特性が変化するというものである。ここで、システマティックな部分は、セル自身のゲート電極、活性領域の形状によるトランジスタ特性への影響に限るものではなく、隣接セル、又は自身以外のセルによるトランジスタ特性への影響を考慮したものでもよい。システマティック要因は、一意に決まる値で表現されるが、一様分布のようにある一定の範囲で値が決まるようにしてもよい。
【００５６】
このように、ばらつき要因としてランダム要因とシステマティック要因とを同時に考慮することにより、ランダムばらつきとシステマティックばらつきとの統計的な相殺効果を表現することができる。従って、精度の高いタイミング解析が可能となる。
【００５７】
また、ランダム要因４１だけを用いてタイミング解析を行ったり、システマティック要因４２だけを用いてタイミング解析を行ったりすることも可能である。
【００５８】
また、本実施形態においては、サブレイアウト３１の分割方法については特に規定しなかったが、各サブレイアウト３１の面積が等しくなるようにサブレイアウト３１の分割を行ってもよい。
【００５９】
このように、各サブレイアウト３１の面積が等しい場合には、各サブレイアウトのレイアウト上の位置を正確に把握することが可能となるので、タイミングがクリティカルなサブレイアウトがレイアウト上のどこにあるかを見極めることができる。従って、タイミング解析の結果を回路設計にフィードバックすることが容易となる。なお、分割した各サブレイアウトに座標を設定してもよい。
【００６０】
（第１の実施形態の一変形例）
以下に、第１の実施形態の一変形例について図面を参照して説明する。図５は本変形例に係る集積回路のタイミング解析方法をフローチャートとして示している。本変形例のタイミング解析方法は、図５に示すようにステップＳ７が、分割した各サブレイアウトに対して統計的なタイミング解析を行うサブステップＳ７ａと、サブレイアウトの境界部分に対して補間計算を行うサブステップＳ７ｂとを含んでいる点で第１の実施形態のタイミング解析方法と異なっている。ステップＳ７以外のステップは第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００６１】
各サブレイアウトについて、タイミング解析を行う場合、各サブレイアウトの境界部分においては、隣接するサブレイアウトとの接続に関する情報が抜け落ちているため、解析結果に誤差が生じる。そこで、境界部分について別にタイミング解析を行い、境界部分におけるタイミング解析の補間計算を行うことにより、タイミング解析結果のデータを集約して集積回路のタイミングを決定する際に生じる誤差を低減することが可能となる。
【００６２】
境界部分の補間計算は、図６に示すように分割したサブレイアウトの境界７１の両側に補間計算領域７２をそれぞれ設定し、各補間計算領域７２について統計的なタイミング解析を行う。補間計算領域７２は、任意に設定してよいが、例えば境界７１を挟んで両側にそれぞれ設けられた２つのセルと、２つのセル間の配線を含むように設定すればよい。なお、補間計算領域７２には、必ず２つのサブレイアウトだけが含まれるようにし、補間計算が、２つのサブレイアウトの間で行われるようにする。
【００６３】
このように補間計算領域７２を小さく分割することにより、補間計算に要する時間の増加をごくわずかに抑えることができる。なお、補間計算は、統計的なタイミング解析に限定されず、解析的計算式又はテーブルモデルによる計算を用いてもよい。
【００６４】
本変形例のタイミング解析方法は、サブレイアウトの境界部分に対して補間計算を行うことにより、境界部分におけるタイミング精度を向上させることができる。従って、集積回路全体に対するタイミング解析の精度を向上させることが可能となる。
【００６５】
本変形例のタイミング解析方法を実行するタイミング解析システムは、図７に示すように第１の実施形態のタイミング解析システムに、補間計算部１３Ｄを設ければよい。補間計算部１３Ｄにおいて、補間計算領域７２について、タイミング解析を行い、サブレイアウトの境界領域における補間を行う。
【００６６】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図８は本実施形態に係る集積回路のタイミング解析方法をフローチャートとして示している。図８に示すステップＳ７以外のステップは第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００６７】
本実施形態のタイミング解析方法は、統計的なタイミング解析を行うステップＳ７が、予備的なタイミング解析を行うサブステップＳ７ｃと、クリティカルなパスを抽出するサブステップＳ７ｄと、クリティカルなパスに対して統計的なタイミング解析を行うサブステップＳ７ｅとを含んでいる
まず、サブステップＳ７ｃにおいて、各サブレイアウトに対してあらかじめ設定した標準条件を適用して予備的なタイミング解析を行う。
【００６８】
次に、サブステップＳ７ｄにおいて、予備的なタイミング解析の結果から、タイミングがクリティカルなサブレイアウトの特定を行う。図９にはタイミングがクリティカルなサブレイアウトが特定された状態を示している。この場合に、図９に示すようにタイミングがクリティカルなサブレイアウト３１ａは、他のタイミングがクリティカルなサブレイアウトと必ず接するようにする。これにより、タイミングがクリティカルなサブレイアウトをたどることにより少なくとも１つの信号パスが抽出できる。抽出された信号パスは、集積回路において最もタイミング条件がクリティカルなパスである。
【００６９】
次に、サブステップＳ７ｅにおいて、抽出した信号パスに対して統計的なタイミング解析を行う。これにより、集積回路における最もクリティカルなタイミングに関する情報を得ることができる。
【００７０】
本実施形態においては、まず、各サブレイアウトに対して標準条件におけるタイミング解析を実行し、クリティカルな信号パスの抽出を行った、抽出したパスについてのみ統計的なタイミング解析を行っている。このように、解析時間が長い統計的なタイミング解析を行うパスをあらかじめ特定することにより、タイミング解析を高速に行うことが可能となる。また、クリティカルな信号パスについては、統計的なタイミング解析を行っているため、精度の高いタイミング解析の結果が得られる。
【００７１】
なお、本実施形態においては、クリティカルなサブレイアウトを特定するために、標準条件におけるタイミング解析を行ったが、最悪条件におけるタイミング解析を行ってもよい。
【００７２】
タイミングがクリティカルなサブレイアウトの特定は、例えば、全体のレイアウトに占めるパスを作成してから、解析結果が悪い順にサブレイアウトを選択していく方法や、各サブレイアウトを数段階にランク付けし、まずワーストランクのサブレイアウトをすべて選択し、次に全体のレイアウトに占めるパスを作成するために、抜けている部分のサブレイアウトを選択する方法等さまざまな方法を用いることができる。
【００７３】
図１０は本実施形態に係る集積回路のタイミング解析システムを示している。なお、図１０において図３と同一の構成要素については同一の符号を附すことにより説明を省略する。
【００７４】
図１０に示すように本実施形態のタイミング解析システムは、処理部１３がレイアウト分割部１３Ａと、予備的的タイミング解析部１３Ｅと、パス抽出部１３Ｆと、統計的タイミング解析部１３Ｇとを有している。
【００７５】
レイアウト分割部１３Ａにおいて分割されたサブレイアウトに対して、予備的タイミング解析部１３Ｅにおいてあらかじめ設定した標準条件を適用して非統計的な予備的タイミング解析を行う。
【００７６】
バス抽出部１３Ｆは、予備的タイミング解析において得られた結果を基にタイミングがクリティカルな一連のサブレイアウトを特定し、特定されたサブレイアウトからタイミングがクリティカルなパスを抽出する。
【００７７】
統計的タイミング解析部１３Ｇは、パス抽出部１３Ｆにおいて抽出されたクリティカルなパスに対して統計的なタイミング解析を行い、集積回路における最もクリティカルなタイミングを決定する。
【００７８】
なお、本実施形態において標準条件とは、トランジスタの特性を表すのに最も代表的な条件（中心値）のことであり、最悪条件とは、トランジスタの特性が最悪になる条件のことである。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の集積回路のタイミング解析システム及びタイミング解析方法は、集積回路に対するタイミング解析の精度を落とすことなく、統計的なタイミング解析を高速に行うタイミング解析システム及びタイミング解析方法を実現できるという効果を有し、特に遅延変動を統計的に考慮した、統計的静的タイミング解析システム及びタイミング解析方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る集積回路のタイミング解析方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る集積回路のタイミング解析方法におけるサブレイアウトの分割を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る集積回路のタイミング解析システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る集積回路のタイミング解析方法におけるばらつき要因を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の一変形例に係る集積回路のタイミング解析方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態の一変形例に係る集積回路のタイミング解析方法における境界部分の補間を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の一変形例に係る集積回路のタイミング解析システムを示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る集積回路のタイミング解析方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る集積回路のタイミング解析方法におけるクリティカルなパスの決定方法を説明する図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る集積回路のタイミング解析システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８１】
１１    記憶部
１１Ａ  レイアウト記憶部
１１Ｂ  ばらつき情報記憶部
１１Ｃ  遅延モデル記憶部
１２    入力部
１３    処理部
１３Ａ  レイアウト分割部
１３Ｂ  タイミング解析部
１３Ｃ  データ集約部
１３Ｄ  補間計算部
１３Ｅ  予備的タイミング解析部
１３Ｆ  パス抽出部
１３Ｇ  統計的タイミング解析部
１４    出力部
３０    レイアウト
３１    サブレイアウト
３１ａ  タイミングがクリティカルなサブレイアウト
４０    ばらつき要因
４１    ランダム要因
４２    システマティック要因
７１    境界
７２    補間計算領域
【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】
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【図９】
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【図１０】
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