JP4855283B2 - 半導体集積回路の設計装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路の設計装置に関し、特に、複数の電源系統を有する半導体集積回路の設計装置に関する。

昨今の半導体集積回路の設計においては、低消費電力化の要求が増大しているが、低消費電力化を実現する手法としては、複数の電源系統を用いて半導体集積回路を構成し、電力供給が不要部分には、当該部分への電力供給を遮断してリーク電流を削減したり、電源の電圧値を下げて動作させたり、回路の活性率を下げて充放電電力を低減するなどの技術が開発されている。

半導体集積回路の論理接続情報（ネットリスト）の作成において、大規模で複雑な半導体集積回路（ＬＳＩ）の設計では、ゲートレベルでの論理接続情報を作成するのは論理合成ツールであり、各電源系統は、０か１の論理値を表現するために使用されているだけで、電源を区別するという概念は有していない。

例えば、特許文献１には、多電源回路のシミュレーション方法として、各論理階層内に擬似電源セルと呼ばれるセルを埋め込んでおき、電源の遮断あるいは供給状態を判別して、遮断された論理階層には入力パタン伝播を抑制し、電源が供給されている論理階層に限って論理シミュレーションを実行して、論理シミュレーション時間の短縮を図る技術が開示されている。

複数の電源系統を有する大規模で複雑な半導体集積回路の設計において、レイアウト検証、消費電力解析、電圧降下解析およびタイミング解析を実施するには、電源系統を区別して各電源系統ごとに電位情報を与えるなどの電源接続情報が必要となる。

例えば、レイアウト検証では、複数系統の電源を擬似的に単一電源として扱って回路接続情報を作成して、レイアウトデータから抽出した回路接続情報と比較を行うことで検証を実施している。しかし、多電源系統であることの検証は実施できていないため、電気的接続検証（Electrical Rule Checker：ＥＲＣ）手法などを使って、電気的に分離されているかどうかの検証を実施する。

また、物理レイアウトでは、論理階層ごとに電源系統が分離されないことが多く、タイミング解析時に実行する遅延計算においても、各論理階層またはインスタンスごとにどのような電源が供給されるかを設定することは難しいため、電源系統の異なるモジュールごとに遅延計算を実施している。

消費電力解析においても同様であり、各論理階層またはインスタンスごとにどのような電源が供給されるかを設定することは難しいため、電源系統の異なるモジュールごとに消費電力計算を実施していた。

従って、複数の電源系統を有するＳＯＣ（System On a Chip）の設計においては、複数の電源系統を有していても、それらを擬似的に単一電源系統として取り扱い、複数電源であるという情報をレイアウト検証、消費電力解析、電圧降下解析およびタイミング解析等に反映させるためには、設計者がその都度、それらの設計工程ごとにデータを加工したり、設定ファイルを人手で準備しなければならなかった。

また、複数の電源系統を有するという情報は、従来のように論理接続情報を論理回路図データとして扱う場合は、論理階層ごとに与えることしかできなかったり、中間階層で閉じる電源を表現できない上に、大規模で複雑な半導体集積回路に対しては、作業が煩雑であり正確な電源系統の定義を行うことは困難であった。

特開２００２−２５９４８７号公報

以上説明したように、複数の電源系統を有する半導体集積回路の設計においては、電源系統を分離して各電源系統ごとに電位情報を与えることが難しく、従来は、電源系統の異なるモジュールごとに検証等を行っており、現実の回路構成に即した検証が実施できないという問題を有していた。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、複数の電源系統を有する半導体集積回路の設計において、現実の回路構成に即した検証が実施可能な半導体集積回路の設計装置を提供することを目的とする。

本発明に係る１の実施の形態においては、以下の半導体集積回路の設計装置が開示されている。すなわち、ネットリスト生成・変換装置には、論理合成装置から出力されるネットリストと、電源仕様ファイル記憶部から読み出される電源仕様ファイルとが与えられる。電源仕様ファイルは、設計仕様に基づいて予め設定されたファイルであり、複数の電源系統の接続情報などが定義されている。

ネットリスト生成・変換装置では、ネットリストおよび電源仕様ファイルに基づいてネットリストの生成および変換を行い、レイアウト用のネットリストとして電源ネット名付きネットリストおよび電源ネット生成コマンドを出力する。

電源ネット名付きネットリストおよび電源ネット生成コマンドは自動配置配線装置に与えられ、自動配置配線が実行される。

上記実施の形態によれば、論理階層に限らず物理階層に対しても、電源接続情報を自動的に定義することが可能となり、これまでの人手作業によるミスの発生を防止し、これまで困難であった大規模で複雑な半導体集積回路に対する電源接続の定義が可能となる。

＜Ａ．実施の形態１＞
本発明に係る実施の形態１について、図１に示す半導体集積回路の設計装置１００の構成を参照しつつ、図２に示すフローチャートを用いて半導体集積回路の設計装置１００の動作について説明する。

図１に示すように、半導体集積回路の設計装置１００は、論理合成装置１、ネットリスト生成・変換装置２、自動配置配線装置３、電源仕様ファイル記憶部４およびＨＤＬデータ記憶部５を備えている。

論理合成装置１には、ハードウエア記述言語（ＨＤＬ）で、回路をフリップフロップと組み合わせ論理回路で表現したレベル（ＲＴＬ：Register Transfer Level）の設計データＤ１がＨＤＬデータ記憶部５から読み出され、当該設計データＤ１に基づいて論理合成（ステップＳ１０１）を行って、論理接続情報(ネットリスト)Ｄ２を作成する。

また、ネットリスト生成・変換装置２には、論理合成装置１から出力されるネットリストＤ２と、電源仕様ファイル記憶部４から読み出される電源仕様ファイルＤ３とが与えられる。電源仕様ファイルＤ３は、設計仕様に基づいて予め設定されたファイルであり、複数の電源系統の接続情報などが定義されている。

ネットリスト生成・変換装置２では、ネットリストＤ２および電源仕様ファイルＤ３に基づいてネットリストの生成および変換を行い（ステップＳ１０２）、レイアウト用のネットリストとして電源ネット名付きネットリストＤ４および電源ネット生成コマンドＤ５を出力する。

電源ネット名付きネットリストＤ４および電源ネット生成コマンドＤ５は自動配置配線装置３に与えられ、自動配置配線が実行される（ステップＳ１０３）。

ネットリストＤ２には、個々のセルに関する電源情報は含まれておらず、従来は操作者が電源仕様に基づいて、電源情報を自動配置配線装置で読み取り可能な形式に変更してネットリストとともに、自動配置配線装置に与えていたが、本発明においては、電源接続情報を自動的に定義することが可能となる。

ここで、電源仕様ファイルＤ３で定義される内容の一例について図３を用いて説明する。図３に示すように、電源仕様ファイルＤ３は、電源領域定義部、電源接続仕様定義部および追加セル情報定義部を備えている。

電源領域定義部では、半導体集積回路のレイアウト上の電源領域を定義し、各電源領域に属するモジュール名またはインスタンス名を定義する。ここで、モジュールとは所定の機能を示すブロックであり、モジュールは複数の基本単位（セル）によって構成され、各セルには識別のための固有の名称が付けられ、それをインスタンス名と称している。

図３の例では、Ｘ４、Ｘ５等がモジュール名を表し、ＳＷ＊はＳＷで始まるインスタンス名を持つインスタンスを表しており、モジュールＸ４およびＸ５は、それぞれ電源領域Ａｒｅａ１および２に配設され、ＳＷで始まるインスタンス名を持つインスタンスは電源領域Ａｒｅａ３に配設されるように定義されている。

電源接続仕様定義部では、電源領域定義部で定義した各電源領域に対して、当該領域内の電源端子名およびグランド端子名、およびそれらに接続させる電源ネット名、グランドネット名、それらに割り付けられる電圧値およびその他の制御情報などの接続情報を定義する。また、追加セル情報定義部では、例えば、電源遮断時などに必要となる電源遮断用スイッチセルなどの電源制御用セルを定義する。

ネットリスト生成・変換装置２では、電源仕様ファイルＤ３の情報に基づき、複数のセルのうち、入力論理レベルが常に「０」または常に「１」が与えられる端子を有するものが、何れの電源ネットに接続されるかを定義した電源ネット名付ネットリストＤ４を作成するとともに、各セルの電源端子およびグランド端子が、何れの電源ネットに接続されるかを定義する電源ネット生成コマンドＤ５を作成する。

以上説明したように、実施の形態１に係る半導体集積回路の設計装置１００においては、複数の電源系統の接続情報が定義された電源仕様ファイルＤ３を用いることで、ネットリストに基づいて、電源ネット名付きネットリストＤ４および電源ネット生成コマンドＤ５を自動的に取得することができる。従って、論理階層に限らず物理階層に対しても、電源接続情報を自動的に定義することが可能となり、これまでの人手作業によるミスの発生を防止し、これまで困難であった大規模で複雑な半導体集積回路に対する電源接続の定義が可能となる。

＜変形例＞
次に、実施の形態１の変形例について、図４に示す半導体集積回路の設計装置１００Ａの構成を参照しつつ、図５に示すフローチャートを用いて半導体集積回路の設計装置１００Ａの動作について説明する。なお、図１および図２を用いて説明した実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図４に示すように、半導体集積回路の設計装置１００Ａでは、必要に応じて追加するセルのユニークなインスタンス名を電源仕様ファイルＤ３において予め定義し、ネットリスト生成・変換装置２では、ネットリストＤ２および電源仕様ファイルＤ３に基づいてネットリストの生成および変換を行い（ステップＳ１０２）、電源ネット名付ネットリストＤ４、電源ネット生成コマンドＤ５および追加セル挿入用コマンドＤ６を出力する。

電源ネット名付ネットリストＤ４、電源ネット生成コマンドＤ５および追加セル挿入用コマンドＤ６は自動配置配線装置３に与えられ、自動配置配線が実行される（ステップＳ１０３）。

なお、ユーザーが追加するセルのユニークなインスタンス名の一例は、図３を用いて説明した電源仕様ファイルＤ３の追加セル情報定義部において示されており、ネットリスト生成・変換装置２では、その情報に基づいて、追加セルが何れの電源領域に配置され、何れの電源ネットに接続されるかを定義した追加セル挿入用コマンドＤ６を生成する。

ここで、ユニークなインスタンス名としているのは、同一デザイン内ではインスタンス名が重複することは許されないので、他と重ならない名称を付与する必要があるからである。図３に示す例では、追加セル情報定義部におけるＳＷ１が該当する。

ユニークなインスタンス名を持つ追加セル情報は、どの電源領域にセルを追加するかという情報を含み、図３に示す例では、インスタンス名ＳＷ１を付与されたセルＰＳＷを電源領域Ａｒｅａ３に追加することになる。なお、セルＰＳＷはモジュールＸ７を構成するセルである。

ネットリスト（論理接続情報）Ｄ２には電源情報を含まないため、ネットリスト生成・変換装置２では、電源仕様ファイルＤ３で定義された仕様に従って、自動配置配線装置３が認識可能な電源ネット生成コマンドＤ５や追加セル挿入用コマンドＤ６を生成する。

自動配置配線装置３では、電源ネット生成コマンドＤ５に従って電源接続情報(電源ネット)を生成し、また、追加セル挿入用コマンドＤ６に従ってセルを追加する。

なお、ここで想定している追加セルは、論理接続情報を変化させず、電源接続情報のみを変化させることになる。

以上説明したように、実施の形態１の変形例に係る半導体集積回路の設計装置１００Ａにおいては、ネットリスト生成・変換装置２において追加セル挿入用コマンドＤ６を生成して自動配置配線装置３に与えるので、自動配置配線装置３において、特定の電源領域に仕様通りに必要なセルを追加配置することが可能となる。

なお、電源仕様ファイルＤ３の追加セル情報定義部で定義されるセルは電源制御用セルに限定されるものではなく、電源配線に発生するノイズを低減させることを目的として隙間領域に配置される容量セルや設計ルールを満たすために隙間領域に配置される隙間セルなどを定義しても良い。

これらは初期のネットリストには含まれておらず、自動配置配線などのレイアウト工程で必要に応じて追加されるセルである。これら追加セルのインスタンス名を電源仕様ファイルＤ３で予め定義しておくことで、ネットリスト生成・変換装置２において、指定した電源領域に指定したセルを追加する追加セル挿入用コマンドＤ６を生成し、自動配置配線装置３で電源仕様通りに配置することが可能となる。

＜Ｂ．実施の形態２＞
本発明に係る実施の形態２について、図６に示す半導体集積回路の設計装置２００の構成を参照しつつ、図７に示すフローチャートを用いて半導体集積回路の設計装置２００の動作について説明する。

図６に示すように、半導体集積回路の設計装置２００は、論理合成装置１、ネットリスト生成・変換装置２、電源仕様ファイル記憶部４、ＨＤＬデータ記憶部５、論理シミュレーション装置６、テストパタン記憶部７およびセルライブラリ記憶部８を備えている。なお、図１および図２を用いて説明した実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

ネットリスト生成・変換装置２では、ネットリストＤ２および電源仕様ファイルＤ３に基づいてネットリストの生成および変換を行い（ステップＳ１０２）、レイアウト用のネットリストとして電源ネット名付ネットリストＤ４を出力する。

電源ネット名付ネットリストＤ４は、電源情報付セルライブラリ記憶部８から読み出された電源遮断状時および電源供給時における各論理セルの振舞いを定義した電源情報付セルライブラリＤ８とともに論理シミュレーション装置６に与えられ、論理シミュレーション装置６において電源遮断状態での論理シミュレーションが実行される（ステップＳ１０４）。なお、論理シミュレーションに際しては、テストパタン記憶部７から読み出されるテストパタンＤ７が使用される。

論理シミュレーション装置６における論理シミュレーションは、通常は電源供給状態における論理回路の動作を確認するために行うものであり、回路設計において必要な工程である。本実施の形態では、電源遮断時などで、本来あるべきはずの電源が切断された場合でも、論理回路が誤動作を生じずに、きちんと制御されているかどうかをシミュレーションするために、電源情報付セルライブラリＤ８に含まれる電源遮断状時の各論理セルの振舞い情報を使用する。

なお、電源情報付セルライブラリＤ８は、通常使用されるライブラリと同じく、必要に応じて予め準備されるものであり、電源情報付とは、電源供給状態であるか、または電源遮断状態であるかの電源情報を有していることを意味している。

以上説明したように、実施の形態２に係る半導体集積回路の設計装置２００においては、ネットリスト生成・変換装置２から出力される電源ネット名付ネットリストＤ４および電源情報付セルライブラリ記憶部８から読み出された電源情報付セルライブラリＤ８に基づいて論理シミュレーションを行うことで、各電源領域に属する論理セルが電源遮断時にどのように振舞うかを検証することが可能となる。

＜Ｃ．実施の形態３＞
本発明に係る実施の形態３について、図８に示す半導体集積回路の設計装置３００の構成を参照しつつ、図９に示すフローチャートを用いて半導体集積回路の設計装置３００の動作について説明する。

図８に示すように、半導体集積回路の設計装置３００は、ネットリスト生成・変換装置２、自動配置配線装置３、電源仕様ファイル記憶部４およびレイアウト検証装置９を備えている。なお、図１および図２を用いて説明した実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図８に示す半導体集積回路の設計装置３００は、自動配置配線装置３で作成された半導体集積回路のレイアウトが、回路接続情報通りに作成されているかどうかを検証するＬＶＳ(Layout vs Schematic)検証を行う設計装置である。

ネットリスト生成・変換装置２は、自動配置配線装置３から自動配置配線（ステップＳ２０１）後に出力されるレイアウト後のネットリストＤ１１および電源仕様ファイル記憶部４から読み出した電源仕様ファイルＤ３を受けてネットリストの生成および変換を行い（ステップＳ２０２）、電源仕様通りに電源接続情報を含めた電源情報付ネットリストＤ１３を生成する。

自動配置配線装置３ではネットリストに基づいてレイアウトを行うが、自動配置配線装置３での処理によって論理が変更されている場合があり、レイアウト後のネットリストＤ１１には上述した論理の変更を含んでおり、当該レイアウト後のネットリストＤ１１と電源仕様ファイルＤ３とに基づいて作成した電源情報付ネットリストＤ１３は、変更された論理接続情報に電源接続情報を付加した形式になっている。

電源情報付ネットリストＤ１３はレイアウト検証装置９に与えられ、レイアウト検証装置９では、自動配置配線装置３から読み出したレイアウト後物理情報Ｄ１２と併せてレイアウト検証（ステップＳ２０３）に使用する。

レイアウト検証装置９では、電源情報付ネットリストＤ１３とレイアウト後物理情報Ｄ１２と用いて論理の接続状態を検証する。

従来、複数の電源系統を有する半導体集積回路のＬＶＳ検証を実施する際には、単一の電源系統として扱い、電源を区別せずに検証を実施していたため、複数の電源系統を有するか否かについて、ＥＲＣ法などの別の検証手段で検証していた。

しかし、半導体集積回路の設計装置３００では、レイアウト検証装置９において電源情報付ネットリストＤ１３の情報を利用するので、複数の電源系統を有する半導体集積回路において、それぞれの電源を別信号として扱うことで、電源を区別した検証が可能となる。

また、図３を用いて説明したように、電源仕様ファイルＤ３に、例えば、電源制御用セルを定義する追加セル情報定義部を設定することで、ネットリスト生成・変換装置２において、電源の遮断および供給を制御するための電源遮断用スイッチセルを電源仕様通りに設定した、電源情報付ネットリストＤ１３を作成することが可能となる。

次に、図１０および図１１を用いて、レイアウト検証装置９において検証対象となるレイアウト後の回路接続の一例を説明する。

図１０は、電源仕様ファイルＤ３に基づいて作成される各モジュールの配置図であり、電源系統の割付け前の状態を表している。図１０に示すように、電源領域Ａｒｅａ１に属するモジュールＸ４、電源領域Ａｒｅａ２に属するモジュールＸ５、電源領域Ａｒｅａ３に属するモジュールＸ７がそれぞれ独立して配置されている。

モジュールＸ５はセル１１０を含み、モジュールＸ４はセル１２０を含み、モジュールＸ７はスイッチセル１３０を含んでいる。また、モジュールＸ５には、外部端子１０９にも電気的に接続される構成となっている。

図１１においては、各モジュールに対して電源系統を割付けた状態を表しており、モジュールＸ５においては、セル１１０のＶＣＣＱ端子、ＶＤＤ端子、ＶＳＳＱ端子およびＶＳＳ端子に、それぞれＶＣＣ外部端子２１、ＶＤＤ２外部端子２２、ＶＳＳＣ外部端子２３およびＶＳＳ２外部端子２４が接続されるように配線されている。

また、セル１１０のＥ端子、ＲＥ端子およびＣＤＮ端子はＶＤＤ端子に共通に接続されるとともに外部端子１０９にも接続され、ＳＥ端子はＶＣＣ外部端子２１に接続される構成となっている。

モジュールＸ４においては、セル１２０のＶＢＰ端子、ＶＤＤ端子およびＶＢＮ端子が、それぞれＶＢＰ外部端子３１、ＶＤＤ１外部端子３２およびＶＢＮ外部端子３３に接続されるように配線されている。また、セル１２０のＶＳＳ端子は、スイッチセル１３０のＶＳＳＭ端子に接続され、スイッチセル１３０のＶＳＳ端子は、ＶＳＳ外部端子３４に接続されている。なお、スイッチセル１３０のｃｔｌ端子は、電源ネットｎｅｔ１を介してモジュールＸ７のＸＸＸ端子に接続されている。

このように、ネットリスト生成・変換装置２において作成した、電源情報付ネットリストＤ１３を用いることで、初期のネットリストには存在していない電源遮断用スイッチセルを、レイアウト後の回路接続情報に電源仕様通りに設定することができる。なお、電源遮断用スイッチセルの情報は電源接続情報に含まれるので、電源情報を含まないネットリストには、元々存在していない。

以上説明したように、実施の形態３に係る半導体集積回路の設計装置３００においては、レイアウト検証装置９において電源情報付ネットリストＤ１３の情報を利用するので、複数の電源系統を有する半導体集積回路において、それぞれの電源を別信号として扱うことで、電源系統を区別した検証が可能となる。

また、レイアウト作成工程とは別個に作成される電源仕様ファイルＤ３の電源接続情報を用いるため、検証結果の正当性も保証されることになる。

＜Ｄ．実施の形態４＞
本発明に係る実施の形態４について、図１２に示す半導体集積回路の設計装置４００の構成を参照しつつ、図１３に示すフローチャートを用いて半導体集積回路の設計装置４００の動作について説明する。

図１２に示すように、半導体集積回路の設計装置４００は、ネットリスト生成・変換装置２、自動配置配線装置３、電源仕様ファイル記憶部４、レイアウトパラメータ抽出装置１０、遅延ライブラリ記憶部１１、遅延計算装置１２および静的タイミング検証装置１３を備えている。なお、図１および図２を用いて説明した実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１２に示す半導体集積回路の設計装置４００は、タイミング解析で必要となる情報を自動生成することが可能な設計装置である。

ネットリスト生成・変換装置２は、自動配置配線装置３から自動配置配線（ステップＳ２０１）後に出力されるレイアウト後のネットリストＤ１１および電源仕様ファイル記憶部４から読み出した電源仕様ファイルＤ３を受けてネットリストの生成および変換を行い（ステップＳ２０２）、電源仕様ファイルＤ３で定義される、電源ネット名や電圧値を、各電源領域に属するセルごとに規定する供給電位情報Ｄ１４を生成する。供給電位情報Ｄ１４において、セルごとに電位を規定することで、異なる電位間の接続を認識することが可能となる。

また、レイアウトパラメータ抽出装置１０では、自動配置配線装置３から読み出したレイアウト後物理情報Ｄ１２から抵抗値（Ｒ）および容量値（Ｃ）に関するレイアウトパラメータを抽出し（ステップＳ２０４）、ＲＣ情報（抵抗・容量情報）Ｄ１５として出力する。

すなわち、レイアウト後物理情報Ｄ１２には、自動配置配線装置３等のレイアウトツールで作成されたレイヤごとの図形情報(すなわちマスクパタン)が含まれており、この情報に基づいて、レイアウトパラメータ抽出装置１０では、配線間の寄生容量値や寄生抵抗値などを計算する。

供給電位情報Ｄ１４は遅延計算装置１２に与えられ、遅延計算装置１２では、レイアウトパラメータ抽出装置１０から出力されるＲＣ情報Ｄ１５と併せて遅延計算（ステップＳ２０５）に使用する。

遅延計算装置１２では、遅延ライブラリ記憶部１１から読み出した電源電圧可変対応遅延ライブラリＤ１６、ＲＣ情報Ｄ１５および供給電位情報Ｄ１４を用いて、信号線の持つ寄生容量値および抵抗値に基づいて、セル内およびセル間を信号が伝播するのに必要な時間を算出する遅延計算を実行する（ステップＳ２０５）。

電源電圧可変対応遅延ライブラリＤ１６では、セルに供給される電圧値に応じた遅延値が定義されており、電圧値によって遅延値が変化する情報を含めることが可能である。例えば、基準となるポイントで定義された遅延値に所定の係数を掛けることで、任意の電圧値における遅延値を求めて電圧値ごとに遅延値を定義すれば良い。つまり、セルに供給される電圧値が判れば、その電圧値に応じた各セルでの遅延値を計算することができる。

遅延計算を実行した後は、遅延計算装置１２で生成される遅延値情報(セル内およびセル間を信号が伝播するのに必要な時間）を静的タイミング検証装置１３に入力する。

静的タイミング検証装置１３では、遅延ライブラリ記憶部１１から読み出した電源電圧可変対応遅延ライブラリＤ１６と遅延値情報とに基づいて、回路内で正しく信号が伝播するか、また、想定している仕様通りのタイミング性能を満たしているかを検証する静的タイミング検証（ステップＳ２０６）を実行する。

実施の形態４に係る半導体集積回路の設計装置４００においては、ネットリスト生成・変換装置２が、電源ネット名や電圧値を、各電源領域に属するセルごとに規定する供給電位情報Ｄ１４を生成し、遅延計算装置１２では、供給電位情報Ｄ１４、ＲＣ情報Ｄ１５および電源電圧可変対応遅延ライブラリＤ１６を用いて遅延計算を行うので、遅延計算およびタイミング解析を半導体集積回路上の全ての電源領域で一括して実施することが可能となる。

＜Ｅ．実施の形態５＞
本発明に係る実施の形態５について、図１４に示す半導体集積回路の設計装置５００の構成を参照しつつ、図１５に示すフローチャートを用いて半導体集積回路の設計装置５００の動作について説明する。

図１４に示すように、半導体集積回路の設計装置５００は、ネットリスト生成・変換装置２、自動配置配線装置３、電源仕様ファイル記憶部４、レイアウトパラメータ抽出装置１０、消費電力値ライブラリ記憶部１４、消費電力解析装置１５および電圧降下解析装置１６を備えている。なお、図１２および図１３を用いて説明した実施の形態４と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１４に示す半導体集積回路の設計装置５００は、消費電力解析および電圧降下解析で必要となる情報を自動生成することが可能な設計装置である。

ネットリスト生成・変換装置２は、自動配置配線装置３から自動配置配線（ステップＳ２０１）後に出力されるレイアウト後のネットリストＤ１１および電源仕様ファイル記憶部４から読み出した電源仕様ファイルＤ３を受けてネットリストの生成および変換を行い（ステップＳ２０２）、電源仕様ファイルＤ３で定義される、電源ネット名や電圧値を、各電源領域に属するセルごとに規定する供給電位情報Ｄ１４を生成する。

また、レイアウトパラメータ抽出装置１０では、自動配置配線装置３から読み出したレイアウト後物理情報Ｄ１２から抵抗値（Ｒ）および容量値（Ｃ）に関するレイアウトパラメータを抽出し（ステップＳ２０４）、ＲＣ情報Ｄ１５として出力する。

供給電位情報Ｄ１４は消費電力解析装置１５に与えられ、消費電力解析装置１５では、レイアウトパラメータ抽出装置１０から出力されるＲＣ情報Ｄ１５と併せて半導体集積回路の消費電力の解析（ステップＳ２０７）に使用する。

消費電力解析装置１５では、消費電力値ライブラリ記憶部１４から読み出した消費電力値ライブラリＤ１７と、ＲＣ情報Ｄ１５および供給電位情報Ｄ１４を用いて、セルに供給される電源電圧値と、そのセルが駆動する(すなわち充放電する)信号線の容量値および動作周波数に基づいて、セルが駆動する際に、すなわち信号線を充放電する際に必要となる電力値を計算する。

消費電力値ライブラリＤ１７には、セルで消費される電力が定義されており、消費電力解析装置１５では、求めた充放電電力とセルで消費される電力（貫通電力および漏れ電力）を足し合わせることでインスタンスごとの消費電力を求め、消費電力情報Ｄ１８として出力する。なお、インスタンスごとの消費電力から、それぞれのインスタンスが消費する電流値を求めることができ、各インスタンスが消費する電流値が判れば、電源配線上を流れる電流値を求めることができる。

インスタンスごとの消費電力情報Ｄ１８は電圧降下解析装置１６に与えられ、電圧降下解析装置１６では、ＲＣ情報Ｄ１５と併せて、各インスタンスに供給される電圧値が、理想的な電圧値からどの程度の電圧降下を発生しているかを計算する（ステップＳ２０８）。

実施の形態５に係る半導体集積回路の設計装置５００においては、ネットリスト生成・変換装置２が、電源ネット名や電圧値を、各電源領域に属するセルごとに規定する供給電位情報Ｄ１４を生成し、消費電力解析装置１５では、供給電位情報Ｄ１４、ＲＣ情報Ｄ１５および消費電力値ライブラリＤ１７を用いて、消費電力解析を行うので、消費電力解析および電圧降下解析を半導体集積回路上の全ての電源領域で一括して実施することが可能となる。

以上説明した、実施の形態１〜５の半導体集積回路の設計装置１００〜５００の実現にあたっては、コンピュータシステムを利用すれば良い。

すなわち、論理合成装置１、ネットリスト生成・変換装置２、自動配置配線装置３、論理シミュレーション装置６、レイアウト検証装置９、レイアウトパラメータ抽出装置１０、遅延計算装置１２および静的タイミング検証装置１３、消費電力解析装置１５および電圧降下解析装置１６の機能は、コンピュータプログラム（レイアウト生成プログラム）をコンピュータ上で実行することにより実現することができ、その場合は当該プログラムは磁気記録媒体あるいは光ディスク等の記録媒体によって供給される。また、当該プログラムは信号の形態で通信回線を通じて供給し、また、さらに記録媒体にダウンロードさせることができる。

また、電源仕様ファイル記憶部４、ＨＤＬデータ記憶部５、テストパタン記憶部７、セルライブラリ記憶部８、遅延ライブラリ記憶部１１および消費電力値ライブラリ記憶部１４は、コンピュータシステムの記憶装置を使用して実現することができ、記憶装置に記憶させる各種データは、記録媒体あるいは通信回線を通じて入力することができる。

本発明に係る実施の形態１の半導体集積回路の設計装置の構成を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１の半導体集積回路の設計装置の動作を説明するフローチャートである。 電源仕様ファイルの一例を示す図である。 本発明に係る実施の形態１の半導体集積回路の設計装置の変形例の構成を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１の半導体集積回路の設計装置の変形例の動作を説明するフローチャートである。 本発明に係る実施の形態２の半導体集積回路の設計装置の構成を説明する図である。 本発明に係る実施の形態２の半導体集積回路の設計装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明に係る実施の形態３の半導体集積回路の設計装置の構成を説明する図である。 本発明に係る実施の形態３の半導体集積回路の設計装置の動作を説明するフローチャートである。 電源系統の割付け前の各モジュールの配置を示す図である。 電源系統の割付け後の各モジュールの配置を示す図である。 本発明に係る実施の形態４の半導体集積回路の設計装置の構成を説明する図である。 本発明に係る実施の形態４の半導体集積回路の設計装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明に係る実施の形態５の半導体集積回路の設計装置の構成を説明する図である。 本発明に係る実施の形態５の半導体集積回路の設計装置の動作を説明するフローチャートである。

Claims (4)

1. 複数の電源系統を有する半導体集積回路の設計装置であって、
   前記半導体集積回路のレイアウト上の複数の電源領域について、それぞれに属するモジュール名またはインスタンス名が定義された電源領域定義部と、前記複数の電源領域のそれぞれに対して、各領域内の電源端子名およびグランド端子名、およびそれらに接続させる電源ネット名、グランドネット名、およびそれらに割り付けられる電圧値を少なくとも含む電源接続情報が定義された電源接続仕様定義部と、を有した電源仕様ファイルと、
   論理接続情報を示すネットリストとを受けて、前記半導体集積回路を構成する基本単位である複数のセルのうち、入力論理レベルが常に「０」または常に「１」が与えられる端子を有するものが、何れの電源ネットに接続されるかを定義した電源ネット名付ネットリストを作成するとともに、前記セルの電源端子およびグランド端子が、何れの前記電源ネットに接続されるかを定義する電源ネット生成コマンドを作成するネットリスト生成・変換装置と、
   前記電源ネット名付ネットリストおよび前記電源ネット生成コマンドを受けて自動配置配線を行う、自動配置配線装置とを備える、半導体集積回路の設計装置。
2. 前記電源仕様ファイルは、
   ユニークなインスタンス名を付与された電源制御用セルが、前記複数の電源領域の何れに属するかを定義した追加セル情報定義部を含み、
   前記ネットリスト生成・変換装置は、電源制御用のセルが何れの電源ネットに接続されるかを定義した追加セル挿入用コマンドも併せて生成して前記自動配置配線装置に与える、請求項１記載の半導体集積回路の設計装置。
3. 複数の電源系統を有する半導体集積回路の設計装置であって、
   前記半導体集積回路のレイアウト上の複数の電源領域について、それぞれに属するモジュール名またはインスタンス名が定義された電源領域定義部と、前記複数の電源領域のそれぞれに対して、各領域内の電源端子名およびグランド端子名、およびそれらに接続させる電源ネット名、グランドネット名、およびそれらに割り付けられる電圧値を少なくとも含む電源接続情報が定義された電源接続仕様定義部と、を有した電源仕様ファイルと、
   論理接続情報を示すネットリストとを受けて、前記半導体集積回路を構成する基本単位である複数のセルのうち、入力論理レベルが常に「０」または常に「１」が与えられる端子を有するものが、何れの電源ネットに接続されるかを定義した電源ネット名付ネットリストを作成するネットリスト生成・変換装置と、
   電源遮断状時および電源供給時における論理セルの振舞いを定義した電源情報付セルライブラリおよび前記電源ネット名付ネットリストを受けて、論理シミュレーションを行う、論理シミュレーション装置と、を備える半導体集積回路の設計装置。
4. 複数の電源系統を有する半導体集積回路の設計装置であって、
   自動配置配線装置と、
   前記半導体集積回路のレイアウト上の複数の電源領域について、それぞれに属するモジュール名またはインスタンス名が定義された電源領域定義部と、前記複数の電源領域のそれぞれに対して、各領域内の電源端子名およびグランド端子名、およびそれらに接続させる電源ネット名、グランドネット名、およびそれらに割り付けられる電圧値を少なくとも含む電源接続情報が定義された電源接続仕様定義部と、を有した電源仕様ファイルと、
   前記自動配置配線装置から出力されるレイアウト後の論理接続情報を示すレイアウト後ネットリストとを受けて、前記レイアウト後の論理接続情報に前記電源接続情報を付加した電源情報付ネットリストを作成するネットリスト生成・変換装置と、
   前記自動配置配線装置から出力されるレイアウト後物理情報および前記電源情報付ネットリストを受けてレイアウト検証を行う、レイアウト検証装置と、を備え、
   前記電源仕様ファイルは、
   電源の遮断および供給を制御するための電源遮断用スイッチセルが、前記複数の電源領域の何れに属するかを定義した追加セル情報定義部を含み、
   前記ネットリスト生成・変換装置は、前記電源情報付ネットリストに前記電源遮断用スイッチセルの情報を付加する半導体集積回路の設計装置。

Images