JP2000090141A - 回路設計装置、回路設計方法、およびコンピュータ読取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回路品質の向上および効率的な回路設計を可能
とする回路設計装置を実現すること。 【解決手段】ライブラリに登録されたセルを用いて構成
された回路を読み込むための読込み装置１と、この読込
み装置１の出力に基づいて回路を解析し、この回路に適
用可能であり、かつライブラリに登録されていない新規
セルを生成する新規セル生成装置２と、この新規セル生
成装置２にて生成された新規セルの論理およびそのパフ
ォーマンス、ならびにこの新規セルを回路に適用した場
合の回路品質を提示する提示装置３とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路設計装置、回
路設計方法、およびコンピュータ読取り可能な記録媒体
に係わり、特にＥＤＡ（Electronic Design Automatio
n）ツールを使用してＬＳＩ論理回路を設計する際に有
効な回路設計装置、回路設計方法、およびコンピュータ
読取り可能な記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＤＡツールを使用したＬＳＩ論理回路
設計では、種々のセルが登録されたテクノロジライブラ
リが用いられる。テクノロジライブラリには、セルの種
類およびパフォーマンスデータが登録されている。

【０００３】セルの種類には、ＡＮＤやＯＲといった単
純な論理のセル（基本セル）や、基本セルを複合させて
１つのセルとした複合ゲートセルなどがある。一方、パ
フォーマンスデータとしては、ドライブ能力や面積や消
費電力などがある。また、同一の論理を持つセルでも、
パフォーマンスが異なるものは別のセルとして区分され
るため、同一論理のセルでも複数種のセルが存在するこ
とになる。

【０００４】ところで、一般に、ライブラリに登録する
セルの種類が多いほど、設計におけるセルの選択性の自
由度が増し、回路品質の向上および効率的な回路設計が
可能となる。

【０００５】しかしながら、回路品質の向上に有効なセ
ルは回路によって異なるため、回路全般に対して有効な
セルのラインナップを予め全て揃えておくことは困難で
あるという問題がある。また、このように多くの種類の
セルを登録したライブラリを開発するにはコストがかか
る。

【０００６】また、多くの種類のセルを登録したライブ
ラリを開発したとしても、その保守・運用の上で多くの
コストを要するという問題がある。また、セルの種類が
多いほどライブラリのファイルサイズが肥大化し、それ
を使用するＥＤＡツールのパフォーマンスが低下する。
その結果として、効率的な回路設計が困難になるという
問題が起こる。また、全てのセルが必ずしも効果的に使
用されるわけではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、多くの種
類のセルを持つライブラリは回路品質の向上に有効であ
るが、有効なセルは回路依存性があるために、そのよう
なライブラリの開発は困難であるという問題がある。

【０００８】また、多くの種類のセルを登録したライブ
ラリを開発したとしても、ライブラリのサイズが肥大す
ることから、保守・運用の上で多くのコストを要した
り、あるいはそのライブラリを使用するＥＤＡツールの
パフォーマンスが低下し、その結果として効率的な回路
設計が困難になるという問題がある。

【０００９】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、回路品質の向上および
効率的な回路設計を可能とする回路設計装置、回路設計
方法、およびコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】［構成］上記目的を達成
するために、本発明（請求項１）に係る回路設計装置
は、ライブラリに登録されたセルを用いて構成された回
路を読み込むための読込み手段と、この読込み手段の出
力に基づいて前記回路を解析し、前記ライブラリに登録
されているセル以外で、前記回路に適用可能な新規セル
を生成する新規セル生成手段と、この新規セル生成手段
にて生成された新規セルの属性、およびこの新規セルを
前記回路に適用した場合の前記回路の品質を提示する提
示手段とを備えていることを特徴とする。

【００１１】また、本発明（請求項４）に係る回路設計
方法は、ライブラリに登録されたセルを用いて構成され
た回路を読み込む読込みステップと、この読み込んだ回
路を解析し、前記ライブラリに登録されているセル以外
で、前記回路に適用可能な新規セルを生成する新規セル
生成ステップと、この生成された新規セルの属性、およ
びこの新規セルを前記回路に適用した場合の前記回路の
品質を提示する提示ステップとを有することを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明（請求項５）に係るコンピュ
ータ読取り可能な記録媒体は、コンピュータに、ライブ
ラリに登録されたセルを用いて構成された回路を読み込
みさせ、この読み込ませた回路を解析させ、前記ライブ
ラリに登録に含まれているセル以外で、前記回路に適用
可能な新規セルを生成させ、この生成させた新規セルの
属性、およびこの新規セルを前記回路に適用した場合の
前記回路の品質を提示させるためのプログラムを記録し
たことを特徴とする。

【００１３】これらの回路設計装置、回路設計方法、お
よびコンピュータ読取り可能な記録媒体のより具体的な
構成は以下の通りである。 （１）新規セルは、回路の品質改善に有効であると推定
されたものである。 （２）属性は、新規セルの種類、面積およびドライブ能
力であり、品質は、回路の面積および遅延時間である。
この場合の回路の品質改善とは、回路の面積を削減する
ことや、回路のタイミング違反を無くすことである。 （３）属性は、新規セルの種類、面積および消費電力で
あり、品質は、回路の面積および消費電力である。この
場合の回路の品質改善とは、回路の面積を削減すること
や、回路のタイミング違反を無くすことである。新規セ
ルが複合ゲートセルの場合には、面積および消費電力の
一方を改善するだけでも良い。

【００１４】［作用］本発明によれば、ライブラリに多
数の種類のセルを予め登録するのではなく、回路を解析
して回路品質の向上に有効なセル（新規セル）を生成
し、そのセルの構成と、そのセルを回路に適用した場合
の改善度を提示することによって、回路品質の向上を図
ることができる手法を情報として設計者が得ることがで
きる。

【００１５】また、ライブラリの肥大化を招かずに済む
ことから、それを使用するツールのパフォーマンスの低
下を防止でき、効率的な回路設計が可能となる。さら
に、ライブラリの開発・保守・運用の上でのコストの増
加も抑制できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。図
１は、本発明の一実施形態に係る回路設計装置を模式的
に示すブロック図である。

【００１７】この回路設計装置は、大きく分けて、テク
ノロジライブラリ（以下、単にライブラリという）に予
め登録されたセルを用いて構成されたＬＳＩ論理回路
（以下、単に回路という）を読み込むための読込み装置
１と、この読込み装置１の出力に基づいて回路を解析
し、ライブラリに登録されているセル以外で、回路の品
質向上に有効と推定される新規セルを生成する新規セル
生成装置２と、この新規セル生成装置にて生成された新
規セルの属性（セルの種類およびそのパフォーマンス
（例えば面積、ドライブ能力、消費電力））およびこの
新規セルを回路に適用した場合の回路の品質（例えば面
積、タイミング余裕、消費電力）を提示する提示装置３
（例えばディスプレイ）と、この提示装置３にて提示さ
れた新規セルのうち採用するものを保存する記録媒体４
（例えばハードディスク）とから構成されている。

【００１８】次にこの回路設計装置を用いた回路設計方
法について説明する。まず、ライブラリに予め登録され
ているセルを用いて構成された回路を読み込む（ステッ
プＳ１）。この回路は、別のツールを用いて予め設計さ
れたものである。

【００１９】次にこの読み込んだ回路を解析し、ライブ
ラリに登録されているセル以外で、回路品質の向上に有
効であると推定される新規セルを生成する（ステップＳ
２）。このステップＳ２については後で具体的に説明す
る。

【００２０】次に新規セルの属性、およびこの新規セル
を回路に適用した場合の回路の品質を提示する（ステッ
プＳ３）。次にこのステップＳ３にて得られた提示に基
づいて、新規セルを採用するか否かを判断する（ステッ
プＳ４）。判断を行うのは設計者（ユーザー）である。

【００２１】一方、ステップＳ３で提示された新規セル
の構成を記録媒体４に保存しても良い（ステップＳ
５）。以上述べたように本実施形態では、ライブラリに
多数の種類のセルを予め登録するのではなく、回路を解
析して回路品質の向上に有効なセルの構成を知ることに
よって、回路品質の向上を図ることができる可能性があ
る手法の情報を得ることができる。

【００２２】また、ライブラリの肥大化を招かずに済む
ことから、それを使用するＥＤＡツールのパフォーマン
スの低下を防止でき、効率的な回路設計が可能となる。
さらに、ライブラリの開発・保守・運用の上でのコスト
の増加も抑制できる。

【００２３】なお、ここでは、１つの新規セルを記録媒
体４に保存したが、上述したステップを繰り返して複数
の新規セルを生成し、これらの新規セルを記録媒体４に
保存するようにしても良い。

【００２４】次にステップＳ２について具体的に説明す
る。同一論理を持つセルでドライブ能力の異なるセルに
ついて、そのドライブ能力と面積との関係を予めモデル
化しておく。図２に、ドライブ能力と面積との関係をモ
デル化した図を示す。このようなモデル情報およびライ
ブラリのパフォーマンスデータをもとに対象回路内の各
パス遅延を解析することによって新規セルを生成する。

【００２５】次に解析の具体例を説明する。ここでは、
図３に示すように、ライブラリに同一論理で互いにドラ
イブ能力の異なる２種類のセル１１およびセル１２が用
意されているとする。

【００２６】図４に対象とする回路を示す。図中、１３
は論理がＯＲのセル、１４は論理がＡＮＤのセル、１５
は論理がＮＯＲのセルを示している。これらのセル１３
〜１５もライブラリに登録されているセルである。

【００２７】また、セル１４はドライブ能力が高いセル
（パワータイプセル）であり、タイミング余裕は０．５
ｎｓであるとする。なお、タイミング余裕は既存のツー
ルで求める。

【００２８】図４の回路において、セル１４の代わりに
セル１１を用いると、面積は小さくなるがドライブ能力
が足りず、タイミング違反が生じ、一方、セル１４の代
わりにセル１１を用いると、ドライブ能力および面積は
改善されるが、もっとドライブ能力が低いセルを用いて
もタイミング違反は生じないとする。

【００２９】このような場合には、図５に示すように、
ドライブ能力および面積がセル１１とセル１２との中間
ぐらいの値の新規セル１６を生成する。すなわち、セル
１４を用いた場合よりも面積を小さくでき、かつタイミ
ング違反が生じない新規セル１６を生成する（ステップ
Ｓ２）。この場合、回路の面積を小さくする観点から
は、タイミング余裕が０．０ｎｓとなる新規セル１６を
生成することが好ましい。

【００３０】この後、新規セル１６およびそれを用いた
場合の回路品質、すなわちタイミング余裕（遅延時間）
および回路の面積を提示する（ステップＳ３）。ここで
は、ドライブ能力と面積を考慮して新規セルを生成する
場合について説明したが、消費電力と面積を考慮して新
規セルを生成したり、あるいはドライブ能力と消費面積
と面積を考慮して新規セルを生成したり、あるいは他の
属性を考慮して新規セルを生成しても良い。

【００３１】また、図６に示すように、ドライブ能力の
高いセル１２を用いてもタイミング違反がある場合に
は、図７に示すように、セル１２とセル１３との間にバ
ッファセル（アンプ）１７を設けることによって、タイ
ミング違反を解消することが考えられる（従来方法）。

【００３２】しかしながら、バッファセル１７という別
のセルを追加するので、回路の面積が増加してしまう。
また、セル間の配線接続が多くなるので、その分消費電
力も増大してしまう。

【００３３】本実施形態では、このような場合には、図
８に示すように、タイミング違反を解消できる程度にド
ライブ能力が高く、かつ面積がセル１２とバッファセル
１７との合計面積よりも小さいな新規セル１８を生成す
る。

【００３４】この場合も、回路の面積を小さくする観点
からは、タイミング余裕が０．０ｎｓとなる新規セル１
８を生成することが好ましい。この後、新規セル１８お
よびそれを用いた場合の回路品質、すなわちタイミング
余裕（遅延時間）および回路の面積を提示する（ステッ
プＳ３）。

【００３５】次に他の具体例について説明する。一般
に、複数のセルの接続関係を１つの複合ゲートセルにま
とめると、セル間の配線接続を省くことができるので、
面積や消費電力の点で有利になる。それらを考慮するこ
とにより、複数ゲートセルと、面積や消費電力等との間
の関係を予めモデル化しておく。

【００３６】回路内で多く使用されている連続したセル
の組み合わせを抽出し、モデル情報およびライブラリの
パフォーマンスデータをもとに解析することによって、
有効なセルの組み合わせを新規の複合ゲートセルとして
生成する。

【００３７】次に解析の具体例を説明する。図９に、対
象とする回路を示す。図中、１９は論理がＮＡＮＤのセ
ルを示している。また、前出した図と対応する部分には
前出した図と同一符号を付してある。

【００３８】ここでは、図１０に示すように、隣り合う
２つのセルの組み合わせを順次調べ、モデル情報に基づ
いて複合ゲートセル化した場合の面積および消費電力を
考慮しながら、多く使用されていて、かつ回路改善に有
効なセルの組み合わせを新規の複合ゲートセルとする
（ステップＳ２）。

【００３９】この後、この新規セルおよびそれを用いた
場合の回路品質、すなわち消費電力および面積を提示す
る（ステップＳ３）。なお、面積および消費電力の一方
が改善される複合ゲートセルも新規セルとしても良い。

【００４０】以上、本発明の実施形態について説明して
きたが、以上の回路設計装置の各部（各機能）はソフト
ウエアを用いても実現可能である。また、本発明に係る
回路設計装置は、汎用計算機を用いても実現すること
も、専用機として実現することも可能である。

【００４１】また、本発明は、コンピュータに所定の手
順（本発明に係る回路設計方法）を実行させるためのプ
ログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒
体、例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭとして実施す
ることもできる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で、種々変形して実施できる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、ラ
イブラリに多数の種類のセルを予め登録するのではな
く、回路を解析して回路品質の向上に有効なセルを生成
し、そのセルの構成と、そのセルを回路に適用した場合
の回路の改善度を提示することによって、ライブラリの
サイズの肥大化を招かずに、回路品質の向上を図ること
ができる手法の情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る回路設計装置を模式
的に示すブロック図

【図２】ドライブ能力と面積との関係をモデル化した図

【図３】ライブラリに登録されている同一論理でドライ
ブ能力が互いに異なる２種類のセルを示す図

【図４】本発明が適用される回路を示す図

【図５】図４の回路に適用される新規セルを示す図

【図６】タイミング違反のある回路を示す図

【図７】図６の回路のタイミング違反を解消する従来方
法を示す図

【図８】図６の回路に適用される新規セルを示す図

【図９】本発明が適用される他の回路を示す図

【図１０】新規セルの生成方法を説明するための図

【符号の説明】

１…読込み装置（読込み手段） ２…新規セル生成装置（新規セル生成手段） ３…提示装置（提示手段） ４…記録媒体 １１〜１５，１９…ライブラリに登録されているセル １６，１８…新規セル １７…バッファセル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ライブラリに登録されたセルを用いて構成
   された回路を読み込むための読込み手段と、 この読込み手段の出力に基づいて前記回路を解析し、前
   記回路に適用可能であり、かつ前記ライブラリに登録さ
   れていない新規セルを生成する新規セル生成手段と、 この新規セル生成手段にて生成された新規セルの属性、
   およびこの新規セルを前記回路に適用した場合の前記回
   路の品質を提示する提示手段とを具備してなることを特
   徴とする回路設計装置。
2. 【請求項２】前記新規セルは、前記回路の品質改善に有
   効である推定されたものであることを特徴とする請求項
   １に記載の回路設計装置。
3. 【請求項３】前記属性は、前記新規セルの種類、面積お
   よびドライブ能力であり、前記品質は、前記回路の面積
   およびタイミング余裕であることを特徴とする請求項１
   に記載の回路設計装置。
4. 【請求項４】前記属性は、前記新規セルの種類、面積お
   よび消費電力であり、前記品質は、前記回路の面積およ
   び消費電力であることを特徴とする請求項１に記載の回
   路設計装置。
5. 【請求項５】ライブラリに登録されたセルを用いて構成
   された回路を読み込む読込みステップと、 この読み込んだ回路を解析し、前記回路に適用可能であ
   り、かつ前記ライブラリに登録されていない新規セルを
   生成する新規セル生成ステップと、 この生成された新規セルの属性、およびこの新規セルを
   前記回路に適用した場合の前記回路の品質を提示する提
   示ステップとを有することを特徴とする回路設計方法。
6. 【請求項６】コンピュータに、ライブラリに登録された
   セルを用いて構成された回路を読み込まさせ、 この読み込ませた回路を解析させ、前記ライブラリに登
   録に含まれているセル以外で、前記回路に適用可能な新
   規セルを生成させ、 この生成させた新規セルの属性、およびこの新規セルを
   前記回路に適用した場合の前記回路の品質を提示させる
   ためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な
   記録媒体。