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JP2005018187A - Recording medium for logic description data, development method for semiconductor device, and logic simulation method - Google Patents

Recording medium for logic description data, development method for semiconductor device, and logic simulation method Download PDF

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JP2005018187A
JP2005018187A JP2003178892A JP2003178892A JP2005018187A JP 2005018187 A JP2005018187 A JP 2005018187A JP 2003178892 A JP2003178892 A JP 2003178892A JP 2003178892 A JP2003178892 A JP 2003178892A JP 2005018187 A JP2005018187 A JP 2005018187A
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JP
Japan
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logic
substrate bias
delay time
description data
power
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JP2003178892A
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Japanese (ja)
Inventor
Matan Kita
麻丹 喜多
Takashi Nakajima
中島  隆
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Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the acquisition of logic description data capable of making a logic design reflect the control of supply/shutoff of operation power to a circuit block and substrate bias control. <P>SOLUTION: This recording medium (1) records the logic description data on a circuit module which a computer (2) can read and use for the logic design. The logic description data include the logic description of a substrate bias controller, logic description of a power switch, and logic description of a controlled block connected to them, as the circuit block constituting the circuit module. The logic description of the power switch includes first delay time information (d1), (d2) meaning a switch operation delay. The logic description of the substrate bias controller includes second delay time information (d3) meaning a delay by substrate bias. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択的に電源遮断と基板バイアス制御を受けることが可能な回路ブロックを有する回路モジュールの論理記述データ、そのような論理記述データを用いた半導体デバイスの開発方法、論理記述データを用いた論理シミュレーション方法に関し、例えば半導体集積回路の開発に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの分野において低消費電力化が重視される今日、半導体デバイスの論理設計段階でも電源系回路を考慮することが得策である。この観点より、回路ブロックの電源スイッチに対するオン/オフ制御に応じて、出力の遅延と、出力の高インピーダンス制御可能なシミュレーション方法が提供されている(特許文献1)。また、同様の観点より、標準セルに論理端子として電源端子を備え、電源端子の機能情報に論理情報又は遅延情報を持たせるようにし、電源供給及び供給停止の制御機能を備えた回路について論理シミュレーションを可能にする技術がある(特許文献2)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−259487号公報(図4)
【特許文献2】
特開2000−305961号公報(図3、図4)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
サブスレッショルドリードによる無駄な電力消費を抑えるのに基板バイアス制御を採用することが可能である。本発明者は論理シミュレーションの段階で動作電源の供給/遮断制御や基板バイアス制御による影響も検証することがシミュレーション結果の信頼性向上に必須であることを見出した。その為には動作電源の供給/遮断制御や基板バイアス制御による影響を論理設計や論理シミュレーションの段階でどのよに取扱って評価可能にすれば良いのかについて鋭意検討を重ね、本発明に至ることができた。
【0005】
本発明の目的は、回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御を論理設計に反映することができる論理記述データの入手を容易化することができる論理記述データの記録媒体を提供することにある。
【0006】
本発明の別の目的は、回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御を考慮した論理検証が可能なシミュレーション方法を提供することにある。
【0007】
本発明の別の目的は、回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御による低消費電力を指向する半導体デバイスの信頼性向上に資することができる半導体デバイスの開発方法を提供することにある。
【0008】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【0010】
〔1〕記録媒体(1)は、コンピュータ(2)が読取って論理設計に用いることが可能な回路モジュールの論理記述データを記録してある。前記論理記述データは、回路モジュールを構成する回路ブロックとして基板バイアスコントローラ(VBB)の論理記述、電源スイッチ(PSW)の論理記述、及びそれらに接続される被制御ブロック(blk23)の論理記述を含む。前記電源スイッチの論理記述はスイッチ動作の遅延を意味する第1の遅延時間情報(d1、d2)を含む。前記基板バイアスコントローラの論理記述は基板バイアスによる遅延を意味する第2の遅延時間情報(d3)を含む。
【0011】
論理記述データに電源系による電源遮断や基板バイアス印加による動作の遅延情報が付加されることにより、回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御を論理設計に反映することができる。そのような論理記述データが記録媒体に記録されて提供されるから、そのような論理設計を容易に行なうことができる。上記論理記述データを利用する論理設計では論理記述データの記述言語に応ずる論理合成ツールを用いることによってゲートレベルの論理回路を得ることができる。また、論理設計された回路に対し、その論理記述データで特定される論理回路のネットリスト及び入力パターンデータを用いることによって論理シミュレーションを行うことができる。
【0012】
本発明の具体的な形態として、そのような論理設計において、前記第1の遅延時間情報は、論理記述データを読取ったコンピュータが電源スイッチにより電源遮断に至る被制御ブロックの端子を不定値にするまでの遅延時間(d1)と、前記コンピュータが電源スイッチにより電源供給に至る被制御ブロックの端子を不定値解除するまでの遅延時間(d2)とを規定することができる。上記電源遮断動作の遅延時間により、電源オフ時の論理状態をその遷移も含めて容易に実現することができ、電源オフ時の正確な論理シミュレーションが可能になる。上記電源供給再開動作の遅延時間により、電源のオフ状態からオン状態への遷移による遅延を考慮した論理状態を正確に実現でき、そのような論理シミュレーションも可能になる。
【0013】
また、前記第2の遅延時間情報は、論理記述データを読取ったコンピュータが基板バイアスコントローラによる基板バイアス印加に至る被制御ブロックの端子を不定値にするまでの遅延時間を規定することができる。更に、前記第2の遅延時間情報は、論理記述データを読取ったコンピュータが基板バイアスコントローラによる基板バイアス状態の被制御ブロックに対して内部信号状態を変化させるときの動作遅延時間を規定することができる。基板バイアス用遅延時間により、基板バイアス印加状態の被制御ブロックに対する入力を有効とし又は入力を無視するという何れの状態に対してもその論理状態を実現でき、そのような状態を考慮した正確な論理シミュレーションも可能になる。基板バイアス印加状態においてイベントによる入力を有効とする論理状態と入力を無視する論理状態とを任意に選択して実現できるから、論理シミュレーションにおいてリークによる論理の不具合個所の絞込み検出も可能になる。
【0014】
前記被制御ブロックは論理回路に限定されず、メモリ回路であってもよく、或いはその双方であってもよい。
【0015】
〔2〕前記記録媒体は半導体デバイスの開発に適用することができる。即ち、前記記録媒体から論理記述データを読取る。読取った論理記述データを用いて半導体デバイスの論理設計を行う。読取った論理記述データを用いて論理設計された半導体デバイスの論理シミュレーションを行う。
【0016】
前記論理シミュレーションを行なう処理は、前記被制御ブロックの電源を遮断するイベントが発生したとき第1の遅延時間のうち電源遮断動作の遅延時間を付加して上記電源遮断される被制御ブロックの端子に不定値をセットする処理(S13,S12)と、電源遮断されている被制御ブロックに電源供給を再開するイベントが発生したとき第1の遅延時間のうち電源供給再開動作の遅延時間を付加して上記電源遮断解除される被制御ブロックの端子の不定値を解除する処理(S6,S7)と、イベントが発生した被制御ブロックが基板バイアス印加対象であるときは、当該イベントに第2の遅延時間を付加し、その被制御ブロックに対してイベントによる入力を無視する場合は、更に、前記被制御ブロックの端子に不定値をセットする処理(S10,S12)と、を含む。
【0017】
上記シミュレーション処理において、被制御ブロックに対してイベントによる入力を有効とすることと無視することを選択可能であることが望ましい。
【0018】
上記開発方法により、回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御を考慮した論理設計と論理検証を行なうことができ、動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御による低消費電力を指向する半導体デバイスの信頼性向上に資することができる。
【0019】
〔3〕論理シミュレーションの観点に立った、別の観点による本発明は、選択的に電源遮断と基板バイアス制御を受けることが可能な回路ブロックに対し、その論理記述データを用いて行なわれる論理シミュレーションである。即ち、回路ブロックの電源を遮断するイベントが発生したとき電源遮断動作の遅延時間を付加して上記電源遮断される回路ブロックの端子に不定値をセットする処理と、電源遮断されている回路ブロックに電源供給を再開するイベントが発生したときその電源供給再開動作の遅延時間を付加して上記電源遮断解除される回路ブロックの端子の不定値を解除する処理と、ベントが発生した回路ブロックが基板バイアス印加対象であるときは、当該イベントに基板バイアス用遅延時間を付加し、その被制御ブロックに対してイベントによる入力を無視する場合は、更に、前記被制御ブロックの端子に不定値をセットする処理とを含む。
【0020】
上記電源遮断動作の遅延時間により、電源オフ時の正確な論理シミュレーションが可能になる。電源供給再開動作の遅延時間により、電源のオフ状態からオン状態への遷移による遅延を考慮した論理シミュレーションが可能になる。基板バイアス用遅延時間により、基板バイアスを印加したときの論理状態を考慮した正確な論理シミュレーションが可能になる。基板バイアス印加状態において内部ノードを保持する状態と不定になる論理状態を実現できるから、論理シミュレーションにおいてリークによる論理の不具合個所の絞込み検出も可能になる。
【0021】
基板バイアス印加状態の被制御ブロックに対してイベントによる入力が有効とされるときは、当該被制御ブロックに対する入力イベント発生毎に前記基板バイアス用遅延時間が累積されることになる。電源遮断動作の遅延時間、電源供給再開動作の遅延時間、及び基板バイアス用遅延時間は論理記述データに定義されている情報である。
【0022】
上記シミュレーション方法によれば、回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御を考慮した論理検証が可能である。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1には本発明に係る論理記述データの記録媒体の一例が示される。記録媒体1は、コンピュータ2が読取って論理設計に用いることが可能な回路モジュールの論理記述データを記録してある。
【0024】
記録媒体1は、例えばコンピュータ2のディスクドライブ3で光学的に読取り可能なCD−ROM(コンパクト・ディスク−リード・オンリ・メモリ)、CD−RW、DVD−ROM(ディジタル・ビデオ・ディスク−ROM)、DVD−RAM(ディジタル・ビデオ・ディスク−ランダム・アクセス・メモリ)等とされる。或は、コンピュータ2に内蔵又は外付けされたIDE(インテグレーテッド・ディスク・エレクトロニクス)又はATAPI(ATアタッチメント・パケット・インタフェース)などのインタフェースを介して接続されるハードディスク装置の磁気ディスク、PCカードに代表される各種規格のフラッシュメモリカード、フレキシブルディスク、磁気テープ、更にはコンピュータの内部回路にオンボードされたROMやRAM等のメモリデバイスであってよい。
【0025】
論理記述データは、例えばHDL(ハードウェア・ディスクリプション・ランゲージ)を用いて、RTL(レジスタ・トランスファ・レベル)のような機能記述によって構成される。
【0026】
図1の記述内容は図2の回路的な階層構造に対応するものである。図2において、最上位階層はチップCHP、すなわち半導体デバイス(半導体集積回路)全体である。チップCHPは、入出力回路I/O、及び3個のブロックblk0,blk1,blk2を有する。ブロックblk2は下位階層のブロックblk21,blk22に階層化される。ブロックblk1,blk21,blk22は相互に信号の入出力を行って動作され、夫々が回路モジュールを構成している。ブロックblk0は電源制御回路4を有するところの、常時通電ブロックとされる。ブロックblk1、blk21、blk22は前記電源制御回路4によって電源の遮断制御と基板バイアス制御を受ける回路とされる。特に制限されないが、電源遮断制御は各ブロックblk1、blk21、blk22に対して個別に行なわれ、基板バイアス制御は各ブロックblk1、blk21、blk22に対して共通に行なわれる。
【0027】
前記ブロックblk22は、基板バイアスコントローラVBB、電源スイッチPSW、vdd系ブロック(被制御ブロックblk23)によって構成される。基板バイアスコントローラVBBは電源制御回路4から供給される基板バイアス制御信号BBを受けて被制御ブロックblk23の基板バイアスを制御する。電源スイッチPSWは電源制御回路4から供給される電源制御信号CLを受けて被制御ブロックblk23の電源遮断制御を行う。被制御ブロックblk23はブロックblk1、blk21に接続されて、論理動作又はメモリ動作等を行う。
【0028】
被制御ブロックblk23は代表的に示されたインバータ及びアンドゲートを有し、入力i1,i2に対する論理動作を行って、その結果を出力oとして得る。
【0029】
図1の論理記述データは、接頭語moduleから接尾語endmoduleを単位とする論理記述の集合とされ、図2の回路構造をHDL所定の言語的文法にしたがって階層的に定義してある。例えば図1の5で示される記述部分は、ブロックblk22に対する論理記述であり、入力inputと出力outputに対する定義の後に、ブロックblk23、基板バイアスコントローラVBB、電源スイッチPSWの記述が続く。基板バイアスコントローラVBBの記述行においてV2は他の基板バイアスコントローラVBBとの識別子であり、入力端子iには基板バイアス制御信号BBが入力されることを示している。電源スイッチPSWの記述行においてV3は他の電源スイッチPSWとの識別子であり、入力端子iには電源制御信号CLが入力されることを示している。
【0030】
図1の6で示される記述部分は、基板バイアスコントローラVBBと電源スイッチPSWによる制御を受ける被制御ブロックblk23に対する論理記述である。図1の7で示される記述部分は、基板バイアスコントローラVBBに対する論理記述であり、基板バイアスによる遅延を意味する第2の遅延時間情報d3に関する記述DEL1=d3を含んでいる。図1の8で示される記述部分は、電源スイッチPSWに対する論理記述であり、スイッチ動作遅延を意味する第1の遅延時間情報d1、d2に関する記述DEL1=d1,d2を含んでいる。d1は電源遮断の動作遅延時間を意味し、d2は電源供給再開時の遅延時間を意味する。
【0031】
図1では基板バイアスコントローラVBBの論理記述部分7と電源スイッチPSWの論理記述部分8において遅延時間以外の記述については省略したが、省略した論理記述内容は図3のゲート構造によって例示してある。
【0032】
図3では、ブロックblk23として、pチャンネル型MOSトランジスタMpとnチャネル型MOSトランジスタMnから成るCMOSインバータが例示される。
【0033】
図3では、基板バイアスコントローラVBBは、基板バイアス制御信号BBの論理値“1”によって基板バイアス電圧vbp、vbnを選択し、基板バイアス制御信号BBの論理値“0”によって電源電圧vdd、vssを選択し、選択した電圧をMOSトランジスタMp,Mnの基体ゲート(ウェル領域)に印加する、スイッチ回路SW1,SW2を有する。基板バイアス電圧はvpn>vdd>vss>vbnの電圧レベル関係を有する。基板バイアス電圧Vbp,vbnが印加されたときMOSトランジスタMp,Mnは逆方向基板バイアス状態となり、閾値電圧が大きくなり、基板バイアスを印加しない状態よりもサブスレッショルドリーク電流が少なくなる状態にされる。
【0034】
図3において、電源スイッチPSWは、電源制御信号CLの論理値“1”によってオフ状態(ブロックblk23への電源遮断状態)、電源制御信号CLの論理値“0”によってオン状態(ブロックblk23への電源供給状態)にするスイッチ回路SW3,SW4を有する。
【0035】
図4には前記論理記述データを読み込んだコンピュータによる遅延時間d1、d2、d3の認識の仕方が例示される。
【0036】
図4ではブロックblk23に代表される被制御ブロックの動作モードを通常モード、基板バイアスコントロール有りの低速動作モード、基板バイアスコントロール有りの不定モードとする。通常モードはウェル領域に電源電圧vdd、vssを印加し、基板バイアス電圧vbp、vbnを印加しない動作モードである。基板バイアスコントロール有りの低速動作モードは、基板バイアスを印加した被制御ブロックblk23に対し低速動作させることを許容する動作モードである。要するに、基板バイアス印加状態の被制御ブロックに対してイベントによる入力を有効とする(入力に応ずる被制御ブロック内の論理状態を維持する)動作モードである。換言すれば、当該被制御ブロックの各信号端子は内部状態に応じた信号を保持する状態とされる。これに対し、基板バイアスコントロール有りの不定モードは、基板バイアス印加状態の被制御ブロックに対してイベントによる入力を無視する(被制御ブロック内の論理状態を不定とする)動作モードである。何れの動作モードにおいても、電源制御信号CLが電源オフを指示すると、そこから遅延時間情報d1で規定される遅延時間が経過して電源の供給が停止される。また、電源制御信号CLが電源オンを指示すると、そこから遅延時間情報d2で規定される遅延時間が経過して電源の供給が再開される。低速動作モードでは、基板バイアス状態において被制御ブロックblk23の動作が指示される毎に遅延時間情報d3で規定される遅延時間分の動作遅延が累積される。不定モードでは基板バイアス制御信号BBにて基板バイアスが指示されると、遅延時間情報d3で規定される遅延時間の経過を待って被制御ブロックblk23は動作不能にされる。
【0037】
図4に例示される遅延時間の認識は、前記論理記述データを用いた半導体集積回路の論理設計における論理構造に顕在化され、また、論理シミュレーションにおける動作模擬過程で顕在化される。要するに、コンピュータによる遅延時間d1、d2、d3の認識は、論理設計では論理記述言語に応ずる論理合成ツールを用いて行われ、シミュレーションではシミュレーションプログラムの実行によって行なわれる。前記低速モードと不定モードは論理シミュレーションにおいて選択可能にされる。
【0038】
図5乃至図8には前記論理記述データを読み込んだコンピュータによる電源遮断制御と基板バイアス制御による制御結果の形態が例示される。
【0039】
図5は電源スイッチPSWがオフで、基板バイアスコントロールの有無が無視される状態とされる。被制御ブロックであるブロックblk23の内部ノード、すなわち素子の端子及びブロックの端子は、不定値(図における記号×が付されている)とされる。ここで、不定値とは、論理値“1”又は“0”が定まらない状態である。このような不定状態は、被制御ブロック内部で所要の論理状態を形成することができない状態である。例えば、サブスレッショルドリーク電流の発生によって内部ノードの論理値が不定になるような状態である。この不定値の状態はサブスレッショルドリークによる不所望な状態を模擬する状態として位置付けることが可能である。
【0040】
図6は電源スイッチがオン状態で、基板バイアスコントロールが無い状態とされる。図4の通常モードに対応される。被制御ブロックであるブロックblk23の内部ノード、すなわち素子の端子及びブロックの端子は、外部入力応じた論理値を採る。図5の状態は図6の通常状態に対する不所望な状態として位置付けられ、双方の状態についてシミュレーションすることによってサブスレッショルドリークによる論理の不具合個所の絞り込みが可能になる。
【0041】
図7は電源スイッチがオン状態で、基板バイアスコントロールが有る低速動作モードの状態とされる。図4の低速動作モードに対応される。被制御ブロックであるブロックblk23の内部ノード、すなわち素子の端子及びブロックの端子は、外部入力応じた論理値を採る。
【0042】
図8は電源スイッチがオン状態で、基板バイアスコントロールが有る不定動作モードの状態とされる。図4の不定動作モードに対応される。被制御ブロックであるブロックblk23の内部ノード、すなわち素子の端子及びブロックの端子は、前記不定値とされる。図8の状態は図7の低速動作モードに対する不所望な状態として位置付けられ、双方の状態についてシミュレーションすることによって基板バイアスされた状態におけるサブスレッショルドリークによる論理の不具合個所の絞り込みが可能になる。
【0043】
図5乃至図8に例示される制御形態も上記同様に、前記論理記述データを用いた半導体集積回路の論理設計における論理構造に顕在化され、また、論理シミュレーションにおける動作模擬過程で顕在化される。
【0044】
図9には前記記録媒体1に記録された論理記述データを用いて半導体デバイスを開発するときのフローチャートが例示される。前記記録媒体1から論理記述データを読取る(T1)。読取った論理記述データを用いて半導体デバイスの論理設計を行う(T2)。論理設計では論理記述言語に応ずる論理合成ツールを用いて、論理記述をゲートレベルで論理回路に対応させて、論理設計を進めることができる。読取った論理記述データを用いて論理設計された半導体デバイスの論理シミュレーションを行う(T3)。論理シミュレーションでは、論理設計された対象回路のネットリストと、パターンデータを入力して、シミュレーションプログラムを実行する。論理シミュレーションによる評価結果にしたがって論理構成の修正などを行って論理設計を完成される。その後、回路設計やレイアウト設計が行なわれて(T4)、半導体デバイスの開発が完了される。
【0045】
図10には前記論理記述データを用いたコンピュータ2による論理シミュレーション、特にその電源系制御フローの詳細が例示される。シミュレーションはイベントドリブン方式で行なわれるものとする。先ず論理記述データより把握される対象回路のネットリストが読み込まれ(S1)、検証用入力パターンにしたがって、対象回路のノードの値(信号)が変化した(イベント)ことを検出すると(S2)、その変化を生じたブロックが電源遮断制御が可能にされる回路ブロック(電源遮断ブロック)か否かの判定が行なわれる(S3)。イベント発生ブロックが電源遮断ブロックであれば、次ぎ、その電源遮断ブロックの電源スイッチPSWの状態を判定する(S4)。電源スイッチPSWがオン状態なら、当該イベントで電源スイッチPSWの信号変化(電源オンの変化)があったかを判定する(S5)。電源スイッチPSWの変化があったことを判別したときは、電源スイッチ切替え(オフ状態からオン状態への切替え)による遅延値を付加し(S6)、その遅延時間を経過した後、イベント対象回路ブロック内外の端子に対する不定値を解除する。(S7)。その後、電源系以外のシミュレーション(通常シミュレーション)処理が必要な場合にはそれを行う(S8)。前記ステップS6で付加される遅延値は図4の遅延時間d2である。
【0046】
前記ステップS3で電源遮断ブロックでないと判別されたとき、また、ステップS5において電源スイッチPSWの信号変化がないと判別されたとき、基板バイアスコントロールの有無(基板バイアス電圧が印加されているか否か)を判定する(S9)。基板バイアスコントロールが行なわれていれば、そのイベントに基板バイアス用遅値を付加する(S10)。この遅延値は図4の不定モードによける遅延時間d3、又は低速動作モードにおいて累積される遅延時間d3である。ステップS9による遅延値付加の後、それが低速動作モードにおいて行なわれたか否かを判別する(S11)。要するに、基板バイアス印加状態の被制御ブロックに対してイベントによる入力を有効とすのか、基板バイアス印加状態の被制御ブロックに対してイベントによる入力を無視するのか、何れを採用して論理シミュレーションを行っているのかと言うことである。低速動作モードとは前者を採用していると言うことである。低速動作モードでなければ、その後、イベント対象回路のノードに前記不定値をセットし(S12)、通常シミュレーションのステップS8に入る。ステップS11において低速動作モードであることが判別されたとき、ステップS9において基板バイアスコントロールされていないときは、通常シミュレーションのステップS8に入る。
【0047】
ステップS4において電源スイッチオフのときは、電源スイッチPSWのオン状態からオフ状態への動作遅延を付加し(S13)、その経過後にイベント対象ブロックの内部及び外部ノードに前記不定値をセットし(S12)、通常シミュレーションS8のステップに入る。ステップS13の動作遅延は図4の遅延時間d1である。
【0048】
イベントによる信号変化の検出から始る上記処理を入力パターンが終了するまで繰り返す。
【0049】
上記シミュレーションで行なわれる電源系制御の処理内容を整理すると、回路ブロックの電源を遮断するイベントが発生したとき電源遮断動作の遅延時間d1を付加して上記電源遮断される回路ブロックの端子に不定値をセットする処理(S13,S12)と、電源遮断されている回路ブロックに電源供給を再開するイベントが発生したときその電源供給再開動作の遅延時間d2を付加して上記電源遮断解除される回路ブロックの端子の不定値を解除する処理(S6,S7)と、イベントが発生した回路ブロックが基板バイアス印加対象であるときは、当該イベントに基板バイアス用遅延時間d3を付加し(S10)、更に、低速動作のイベントでなければ前記回路ブロックの端子に不定値をセットする(S12)処理とを含むことになる。
【0050】
以上説明した発明の実施の形態によれば以下の作用効果を得ることができる。
【0051】
〔1〕論理記述データに電源系による電源遮断や基板バイアス印加による動作の遅延情報d1、d2、d3が付加されることにより、回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御を論理設計に反映することができる。そのような論理記述データが記録媒体1に記録されて提供されるから、そのような論理設計を容易に行なうことができる。上記論理記述データを利用する論理設計では論理記述データの記述言語に応ずる論理合成ツールを用いることによってゲートレベルの論理回路を得ることができる。また、論理設計された回路に対し、その論理記述データで特定される論理回路のネットリスト及び入力パターンデータを用いることによって論理シミュレーションを行うことができる。
【0052】
前記第1の遅延時間情報は、論理記述データを読取ったコンピュータが電源スイッチにより電源遮断に至る被制御ブロックの端子を不定値にするまでの遅延時間と、前記コンピュータが電源スイッチにより電源供給に至る被制御ブロックの端子を不定値解除するまでの遅延時間とを規定する。上記電源遮断動作の遅延時間により、電源オフ時の論理状態をその遷移も含めて容易に実現することができ、電源オフ時の正確な論理シミュレーションが可能になる。上記電源供給再開動作の遅延時間により、電源のオフ状態からオン状態への遷移による遅延を考慮した論理状態を正確に実現でき、そのような論理シミュレーションも可能になる。
【0053】
前記第2の遅延時間情報は、論理記述データを読取ったコンピュータが基板バイアスコントローラによる基板バイアス印加に至る被制御ブロックの端子を不定値にするまでの遅延時間を規定する。更に、前記第2の遅延時間情報は、論理記述データを読取ったコンピュータが基板バイアスコントローラによる基板バイアス状態の被制御ブロックに対してイベントによる入力を有効とするときの動作遅延時間を規定する。基板バイアス用遅延時間により、基板バイアス印加情態の被制御ブロックに対する内部信号状態の遷移を許容し(イベントによる入力を有効とし)又は禁止する(イベントによる入力を無視する)という何れの状態に対してもその論理状態を実現でき、そのような状態を考慮した正確な論理シミュレーションも可能になる。基板バイアス印加状態においてイベントによる入力を有効とする論理状態と入力を無視する論理状態との何れかを任意に選択して実現できるから、論理シミュレーションにおいてリークによる論理の不具合個所の絞込み検出も可能になる。
【0054】
〔2〕前記論理シミュレーションによれば、上記電源遮断動作の遅延時間により、電源オフ時の正確な論理シミュレーションが可能になる。電源供給再開動作の遅延時間により、電源のオフ状態からオン状態への遷移による遅延を考慮した論理シミュレーションが可能になる。基板バイアス用遅延時間により、基板バイアスを印加したときの論理状態状態を考慮した正確な論理シミュレーションが可能になる。基板バイアス印加状態において内部ノードを保持する状態に対して不定になる論理状態を実現できるから、論理シミュレーションにおいてリークによる論理の不具合個所の絞込み検出も可能になる。上記シミュレーション方法によれば、回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御を考慮した論理検証が可能である。
【0055】
〔3〕前記記録媒体は半導体デバイスの開発により、回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御を考慮した論理設計と論理検証を行なうことができ、動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御による低消費電力を指向する半導体デバイスの信頼性向上に資することができる。
【0056】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【0057】
例えば、前記低速動作モードは基板バイアス印加状態にける内部状態保持モードとして位置付けられる。回路モジュールの内部構成、基板バイアスコントローラ、電源スイッチの具体的構成は適宜変更可能である。また、論理記述言語はVerilog−HDLやVHDLなどに限定されず、他の論理記述言語を用いてもよい。また、回路モジュールは半導体デバイスの構成要素と位置付けたが、半導体デバイスのような大規模論理を意味する場合も有る。
【0058】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である半導体デバイスの開発に適用した場合について説明したが、更に電子回路の開発にも広く適用することが可能である。
【0059】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
【0060】
すなわち、論理記述データの記録媒体によれば、回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御を論理設計に反映することができる論理記述データの入手を容易化することができる。
【0061】
回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御を考慮した論理検証が可能なシミュレーション方法を実現することができる。
【0062】
回路ブロックへの動作電源の供給/遮断の制御及び基板バイアス制御による低消費電力を指向する半導体デバイスの信頼性向上に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る論理記述データの記録媒体の一例を示す説明図である。
【図2】図1の論理記述データが表す論理構造を階層的に示した説明図である。
【図3】図1の基板バイアスコントローラの論理記述部分と電源スイッチPSWの論理記述部分において遅延時間以外の記述に付いては省略した部分の内容をゲート構造によって例示した回路図である。
【図4】論理記述データを読み込んだコンピュータによる遅延時間の認識の仕方を例示した説明図である。
【図5】論理記述データを読み込んだコンピュータによる電源遮断制御と基板バイアス制御による制御結果の形態として、電源スイッチがオフで、基板バイアスコントロールの有無が無視される状態を示した説明図である。
【図6】論理記述データを読み込んだコンピュータによる電源遮断制御と基板バイアス制御による制御結果の形態として、電源スイッチがオン状態で、基板バイアスコントロールが無い状態を示した説明図である。
【図7】論理記述データを読み込んだコンピュータによる電源遮断制御と基板バイアス制御による制御結果の形態として、電源スイッチがオン状態で、基板バイアスコントロールの有る低速動作モードの状態を示した説明図である。
【図8】論理記述データを読み込んだコンピュータによる電源遮断制御と基板バイアス制御による制御結果の形態として、電源スイッチがオン状態で、基板バイアスコントロールの有る不定動作モードの状態を示した説明図である。
【図9】記録媒体に記録された論理記述データを用いて半導体デバイスを開発するときのフローチャートである。
【図10】論理記述データを用いたコンピュータによる論理シミュレーション、特にその電源系制御フローの詳細を例示するフローチャートである。
【符号の説明】
1 記録媒体
2 コンピュータ
VBB 基板バイアスコントローラ
BB 基板バイアス制御信号
PSW 電源スイッチ
CL 電源制御信号
d1 電源遮断動作の遅延時間情報
d2 電源供給再開動作の遅延時間情報
d3 基板バイアス用遅延時間情報
blk23 被制御ブロック
blk22 モジュール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses logic description data of a circuit module having a circuit block capable of selectively receiving power shutdown and substrate bias control, a semiconductor device development method using such logic description data, and logic description data. For example, the present invention relates to a technique effective when applied to the development of a semiconductor integrated circuit.
[0002]
[Prior art]
In today's semiconductor device field, where low power consumption is important, it is a good idea to consider the power supply system circuit at the logic design stage of the semiconductor device. From this point of view, there is provided a simulation method capable of controlling output delay and output high impedance according to on / off control of a power switch of a circuit block (Patent Document 1). From the same point of view, a logic simulation is performed on a circuit having a power supply terminal as a logic terminal in a standard cell, and having logic information or delay information in the function information of the power supply terminal, and having a power supply and supply stop control function. There is a technology that enables this (Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laying-Open No. 2002-259487 (FIG. 4)
[Patent Document 2]
JP 2000-305961 A (FIGS. 3 and 4)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Substrate bias control can be employed to suppress wasteful power consumption due to subthreshold read. The present inventor has found that it is indispensable to improve the reliability of the simulation result to verify the influence of the operation power supply / shut-off control and the substrate bias control in the logic simulation stage. To that end, earnestly studying how to make it possible to handle and evaluate the effects of supply / shutdown control of the operating power supply and substrate bias control at the stage of logic design and logic simulation, leading to the present invention. did it.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a logical description data recording medium capable of facilitating the acquisition of logical description data capable of reflecting the supply / cutoff of operation power to the circuit block and the substrate bias control in the logical design. It is to provide.
[0006]
Another object of the present invention is to provide a simulation method capable of performing logic verification in consideration of control of supply / cutoff of operation power to a circuit block and substrate bias control.
[0007]
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device development method that can contribute to improving the reliability of a semiconductor device oriented to low power consumption by controlling supply / cutoff of an operating power supply to a circuit block and substrate bias control. There is.
[0008]
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0010]
[1] The recording medium (1) records logic description data of circuit modules that can be read by the computer (2) and used for logic design. The logic description data includes a logic description of a substrate bias controller (VBB), a logic description of a power switch (PSW), and a logic description of a controlled block (blk23) connected thereto as circuit blocks constituting the circuit module. . The logical description of the power switch includes first delay time information (d1, d2) that means a delay of the switch operation. The logical description of the substrate bias controller includes second delay time information (d3) indicating a delay due to the substrate bias.
[0011]
By adding delay information of operation due to power shutoff or substrate bias application by the power supply system to the logic description data, control of supply / shutoff of operation power to the circuit block and substrate bias control can be reflected in the logic design. . Since such logical description data is provided by being recorded on a recording medium, such logical design can be easily performed. In the logic design using the logic description data, a gate level logic circuit can be obtained by using a logic synthesis tool corresponding to the description language of the logic description data. Further, a logic simulation can be performed on a logic-designed circuit by using a net list and input pattern data of the logic circuit specified by the logic description data.
[0012]
As a specific form of the present invention, in such a logic design, the first delay time information is set to an indefinite value at the terminal of the controlled block that causes the computer that has read the logic description data to be turned off by the power switch. The delay time (d1) until the computer releases the indefinite value of the terminal of the controlled block that reaches the power supply by the power switch can be defined. Due to the delay time of the power shut-off operation, the logic state when the power is turned off can be easily realized including the transition, and an accurate logic simulation when the power is turned off becomes possible. Due to the delay time of the power supply restarting operation, a logic state can be accurately realized in consideration of a delay caused by a transition from a power-off state to an on-state, and such a logic simulation is also possible.
[0013]
Further, the second delay time information can define a delay time until the computer that has read the logic description data sets the terminal of the controlled block to which the substrate bias is applied by the substrate bias controller to an indefinite value. Further, the second delay time information can define an operation delay time when the computer reading the logic description data changes the internal signal state with respect to the controlled block in the substrate bias state by the substrate bias controller. . Substrate bias delay time allows the logic state to be realized for any state where the input to the controlled block in the substrate bias application state is valid or the input is ignored, and accurate logic considering such a state Simulation is also possible. Since the logic state in which the input by the event is valid in the substrate bias applied state and the logic state in which the input is ignored can be arbitrarily selected, it is possible to narrow down the detection of the faulty part of the logic due to the leak in the logic simulation.
[0014]
The controlled block is not limited to a logic circuit, and may be a memory circuit or both.
[0015]
[2] The recording medium can be applied to the development of semiconductor devices. That is, the logical description data is read from the recording medium. The logic design of the semiconductor device is performed using the read logic description data. The logic simulation of the semiconductor device logically designed is performed using the read logic description data.
[0016]
The process of performing the logic simulation includes adding a delay time of a power shut-off operation in the first delay time when an event for shutting off the power of the controlled block occurs, When the process for setting an indefinite value (S13, S12) and an event for restarting power supply to a controlled block that is powered off occur, the delay time of the power supply restart operation is added in the first delay time. Processing for canceling the indeterminate value of the terminal of the controlled block to be released from the power shutdown (S6, S7), and when the controlled block where the event has occurred is a substrate bias application target, the second delay time is included in the event When an input due to an event is ignored for the controlled block, an undefined value is further set to the terminal of the controlled block. S10, including S12 and), the.
[0017]
In the simulation process, it is desirable to be able to select whether to enable or ignore input by an event for the controlled block.
[0018]
By the above development method, logic design and logic verification can be performed in consideration of the control / supply cutoff of the operation power to the circuit block and the substrate bias control, and the low power consumption by the control / supply cutoff of the operation power and the substrate bias control. It can contribute to the improvement of the reliability of the semiconductor device oriented to electric power.
[0019]
[3] Another aspect of the present invention from the viewpoint of logic simulation is that a logic simulation is performed using the logic description data for a circuit block that can be selectively subjected to power shutdown and substrate bias control. It is. That is, when an event for shutting off the power of the circuit block occurs, a process for adding a delay time of the power shut-off operation and setting an indeterminate value to the terminal of the circuit block to be shut off, and a circuit block that is shut off When an event for resuming power supply occurs, a delay time of the power supply resuming operation is added to cancel the indeterminate value of the terminal of the circuit block that is released from the power shutoff, and the circuit block where the vent occurs is the substrate bias When it is an application target, a delay time for substrate bias is added to the event, and when an input due to the event is ignored for the controlled block, an undefined value is further set to the terminal of the controlled block. Including.
[0020]
Due to the delay time of the power shut-off operation, an accurate logic simulation when the power is turned off becomes possible. The logic simulation considering the delay due to the transition from the power-off state to the on-state becomes possible by the delay time of the power supply restart operation. The substrate bias delay time enables accurate logic simulation in consideration of the logic state when the substrate bias is applied. Since it is possible to realize a logic state that is indefinite with the state in which the internal node is held in the substrate bias application state, it is possible to narrow down detection of a logic defect due to a leak in the logic simulation.
[0021]
When input by an event is validated for a controlled block in a substrate bias application state, the substrate bias delay time is accumulated every time an input event occurs for the controlled block. The delay time of the power shutoff operation, the delay time of the power supply restart operation, and the delay time for substrate bias are information defined in the logic description data.
[0022]
According to the simulation method, logic verification can be performed in consideration of control of supply / cutoff of operation power to the circuit block and substrate bias control.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of a recording medium for logical description data according to the present invention. The recording medium 1 records logic description data of circuit modules that can be read by the computer 2 and used for logic design.
[0024]
The recording medium 1 is, for example, a CD-ROM (compact disk-read only memory), CD-RW, DVD-ROM (digital video disk-ROM) optically readable by a disk drive 3 of a computer 2. DVD-RAM (digital video disk-random access memory). Alternatively, the magnetic disk or PC card of a hard disk device connected via an interface such as IDE (Integrated Disk Electronics) or ATAPI (AT Attachment Packet Interface) built in or externally attached to the computer 2 It may be a flash memory card of various standards, a flexible disk, a magnetic tape, or a memory device such as a ROM or a RAM mounted on a computer internal circuit.
[0025]
The logical description data is configured by a functional description such as RTL (register transfer level) using, for example, HDL (hardware description language).
[0026]
The description content of FIG. 1 corresponds to the circuit-like hierarchical structure of FIG. In FIG. 2, the highest layer is a chip CHP, that is, the entire semiconductor device (semiconductor integrated circuit). The chip CHP includes an input / output circuit I / O and three blocks blk0, blk1, and blk2. The block blk2 is hierarchized into lower-level blocks blk21 and blk22. The blocks blk1, blk21, and blk22 are operated by mutually inputting and outputting signals, and each constitutes a circuit module. The block blk0 is a constantly energized block having the power supply control circuit 4. The blocks blk1, blk21, and blk22 are circuits that receive power supply cutoff control and substrate bias control by the power supply control circuit 4. Although not particularly limited, the power cutoff control is individually performed for each of the blocks blk1, blk21, and blk22, and the substrate bias control is commonly performed for each of the blocks blk1, blk21, and blk22.
[0027]
The block blk22 includes a substrate bias controller VBB, a power switch PSW, and a vdd system block (controlled block blk23). The substrate bias controller VBB receives the substrate bias control signal BB supplied from the power supply control circuit 4 and controls the substrate bias of the controlled block blk23. The power switch PSW receives the power control signal CL supplied from the power control circuit 4 and performs power cutoff control of the controlled block blk23. The controlled block blk23 is connected to the blocks blk1 and blk21 and performs a logic operation or a memory operation.
[0028]
The controlled block blk23 has an inverter and an AND gate as shown representatively, performs a logical operation on the inputs i1 and i2, and obtains the result as an output o.
[0029]
The logical description data in FIG. 1 is a set of logical descriptions in units of a prefix module and a suffix endmodule, and the circuit structure in FIG. 2 is hierarchically defined according to HDL predetermined linguistic grammar. For example, a description part indicated by 5 in FIG. 1 is a logical description for the block blk22, and a description of the block blk23, the substrate bias controller VBB, and the power switch PSW follows the definition for the input input and the output output. In the description line of the substrate bias controller VBB, V2 is an identifier with respect to another substrate bias controller VBB, and indicates that the substrate bias control signal BB is input to the input terminal i. In the description line of the power switch PSW, V3 is an identifier with respect to the other power switch PSW, and indicates that the power control signal CL is input to the input terminal i.
[0030]
The description portion indicated by 6 in FIG. 1 is a logical description for the controlled block blk23 that is controlled by the substrate bias controller VBB and the power switch PSW. The description portion indicated by 7 in FIG. 1 is a logical description for the substrate bias controller VBB, and includes a description DEL1 = d3 regarding the second delay time information d3 which means a delay due to the substrate bias. The description portion indicated by 8 in FIG. 1 is a logical description for the power switch PSW, and includes descriptions DEL1 = d1 and d2 relating to first delay time information d1 and d2 that mean switch operation delay. d1 means an operation delay time when the power is cut off, and d2 means a delay time when the power supply is resumed.
[0031]
In FIG. 1, descriptions other than the delay time are omitted in the logic description portion 7 of the substrate bias controller VBB and the logic description portion 8 of the power switch PSW, but the omitted logic description contents are illustrated by the gate structure of FIG.
[0032]
In FIG. 3, a CMOS inverter including a p-channel MOS transistor Mp and an n-channel MOS transistor Mn is illustrated as the block blk23.
[0033]
In FIG. 3, the substrate bias controller VBB selects the substrate bias voltages vbp and vbn according to the logical value “1” of the substrate bias control signal BB, and the power supply voltages vdd and vss according to the logical value “0” of the substrate bias control signal BB. There are switch circuits SW1 and SW2 that select and apply the selected voltage to the base gates (well regions) of the MOS transistors Mp and Mn. The substrate bias voltage has a voltage level relationship of vpn>vdd>vss> vbn. When the substrate bias voltages Vbp and vbn are applied, the MOS transistors Mp and Mn are in the reverse substrate bias state, the threshold voltage is increased, and the subthreshold leakage current is reduced as compared with the state in which the substrate bias is not applied.
[0034]
In FIG. 3, the power switch PSW is turned off (the power is cut off to the block blk23) by the logical value “1” of the power control signal CL, and is turned on (the power to the block blk23 is turned on) by the logical value “0” of the power control signal CL. Switch circuits SW3 and SW4 to be in a power supply state).
[0035]
FIG. 4 illustrates how to recognize the delay times d1, d2, and d3 by the computer that has read the logical description data.
[0036]
In FIG. 4, the operation mode of the controlled block represented by the block blk23 is a normal mode, a low-speed operation mode with substrate bias control, and an indefinite mode with substrate bias control. The normal mode is an operation mode in which the power supply voltages vdd and vss are applied to the well region and the substrate bias voltages vbp and vbn are not applied. The low speed operation mode with the substrate bias control is an operation mode that allows the controlled block blk23 to which the substrate bias is applied to operate at a low speed. In short, this is an operation mode in which an input by an event is made valid for a controlled block in a substrate bias application state (a logic state in the controlled block corresponding to the input is maintained). In other words, each signal terminal of the controlled block is in a state of holding a signal corresponding to the internal state. On the other hand, the indeterminate mode with substrate bias control is an operation mode in which input due to an event is ignored for the controlled block in the substrate bias application state (the logic state in the controlled block is indefinite). In any of the operation modes, when the power control signal CL instructs to turn off the power, the delay time specified by the delay time information d1 elapses and the power supply is stopped. Further, when the power control signal CL instructs to turn on the power, the delay time specified by the delay time information d2 elapses therefrom, and the supply of power is resumed. In the low-speed operation mode, every time the operation of the controlled block blk23 is instructed in the substrate bias state, the operation delay corresponding to the delay time defined by the delay time information d3 is accumulated. In the undefined mode, when the substrate bias is instructed by the substrate bias control signal BB, the controlled block blk23 is disabled after the delay time specified by the delay time information d3 has elapsed.
[0037]
The recognition of the delay time illustrated in FIG. 4 is manifested in the logic structure in the logic design of the semiconductor integrated circuit using the logic description data, and also in the operation simulation process in the logic simulation. In short, the delay times d1, d2, and d3 by the computer are recognized using a logic synthesis tool corresponding to a logic description language in logic design, and are executed by executing a simulation program in simulation. The low speed mode and the indefinite mode can be selected in the logic simulation.
[0038]
FIG. 5 to FIG. 8 exemplify forms of control results by power-off control and substrate bias control by a computer that has read the logic description data.
[0039]
FIG. 5 shows a state where the power switch PSW is off and the presence or absence of substrate bias control is ignored. The internal node of the block blk23 that is the controlled block, that is, the terminal of the element and the terminal of the block are set to indefinite values (indicated by the symbol x in the figure). Here, the indefinite value is a state in which the logical value “1” or “0” is not determined. Such an indefinite state is a state in which a required logical state cannot be formed within the controlled block. For example, the logical value of the internal node becomes indefinite due to the occurrence of the subthreshold leakage current. This indefinite value state can be positioned as a state simulating an undesired state due to a subthreshold leak.
[0040]
FIG. 6 shows a state where the power switch is on and there is no substrate bias control. This corresponds to the normal mode of FIG. The internal node of the block blk23 that is the controlled block, that is, the terminal of the element and the terminal of the block take a logical value according to the external input. The state shown in FIG. 5 is positioned as an undesired state with respect to the normal state shown in FIG. 6. By simulating both states, it becomes possible to narrow down the logic faults due to subthreshold leakage.
[0041]
FIG. 7 shows a low-speed operation mode in which the power switch is turned on and there is substrate bias control. This corresponds to the low speed operation mode of FIG. The internal node of the block blk23 that is the controlled block, that is, the terminal of the element and the terminal of the block take a logical value according to the external input.
[0042]
FIG. 8 shows an indefinite operation mode with the substrate bias control when the power switch is on. This corresponds to the undefined operation mode of FIG. The internal node of the block blk23 that is the controlled block, that is, the element terminal and the block terminal are set to the indefinite values. The state of FIG. 8 is positioned as an undesired state with respect to the low-speed operation mode of FIG. 7, and by simulating both states, it becomes possible to narrow down the faulty parts of the logic due to the subthreshold leak in the substrate biased state.
[0043]
Similarly to the above, the control forms exemplified in FIGS. 5 to 8 are also manifested in the logic structure in the logic design of the semiconductor integrated circuit using the logic description data, and also in the operation simulation process in the logic simulation. .
[0044]
FIG. 9 illustrates a flowchart for developing a semiconductor device using logical description data recorded on the recording medium 1. The logical description data is read from the recording medium 1 (T1). The logic design of the semiconductor device is performed using the read logic description data (T2). In logic design, a logic synthesis tool corresponding to a logic description language can be used to make the logic description correspond to the logic circuit at the gate level and to proceed with the logic design. Using the read logic description data, a logic simulation of the semiconductor device logically designed is performed (T3). In the logic simulation, a netlist of the logically designed target circuit and pattern data are input and a simulation program is executed. The logic design is completed by modifying the logic configuration according to the evaluation result of the logic simulation. Thereafter, circuit design and layout design are performed (T4), and the development of the semiconductor device is completed.
[0045]
FIG. 10 illustrates a logic simulation by the computer 2 using the logic description data, in particular, details of its power supply system control flow. The simulation is performed in an event driven manner. First, the net list of the target circuit grasped from the logic description data is read (S1), and when it is detected that the value (signal) of the node of the target circuit has changed (event) according to the verification input pattern (S2), It is determined whether the block in which the change has occurred is a circuit block (power cutoff block) in which power cutoff control is enabled (S3). If the event occurrence block is a power cutoff block, the state of the power switch PSW of the power cutoff block is next determined (S4). If the power switch PSW is in the ON state, it is determined whether or not the signal of the power switch PSW has changed (change in power on) in the event (S5). When it is determined that the power switch PSW has changed, a delay value by switching the power switch (switching from the off state to the on state) is added (S6), and after the delay time has elapsed, the event target circuit block Cancels indefinite values for internal and external terminals. (S7). Thereafter, if a simulation (normal simulation) process other than the power supply system is required, it is performed (S8). The delay value added in step S6 is the delay time d2 in FIG.
[0046]
If it is determined in step S3 that the power supply block is not a block, or if it is determined in step S5 that there is no signal change of the power switch PSW, whether or not the substrate bias control is present (whether or not a substrate bias voltage is applied). Is determined (S9). If the substrate bias control is performed, the substrate bias delay value is added to the event (S10). This delay value is the delay time d3 in the indefinite mode of FIG. 4 or the delay time d3 accumulated in the low speed operation mode. After the delay value is added in step S9, it is determined whether or not it has been performed in the low-speed operation mode (S11). In short, the logic simulation is carried out using either the event input for the controlled block with substrate bias applied or the event input for the controlled block with substrate bias applied ignored. It is to say. The low-speed operation mode means that the former is adopted. If it is not the low-speed operation mode, then the indefinite value is set in the node of the event target circuit (S12), and the normal simulation step S8 is entered. If it is determined in step S11 that the operation mode is the low speed operation mode, and if the substrate bias is not controlled in step S9, the process enters step S8 of the normal simulation.
[0047]
When the power switch is off in step S4, an operation delay from the on state to the off state of the power switch PSW is added (S13), and the indefinite values are set in the internal and external nodes of the event target block after the lapse (S12). ) And enter the step of normal simulation S8. The operation delay in step S13 is the delay time d1 in FIG.
[0048]
The above process starting from detection of a signal change due to an event is repeated until the input pattern is completed.
[0049]
When the processing contents of the power supply system control performed in the simulation are arranged, when an event for shutting off the power supply of the circuit block occurs, a delay time d1 of the power shutoff operation is added to the terminal of the circuit block to be shut off. When the event of resuming the power supply occurs in the circuit block that is shut off, the circuit block that releases the power shutoff is added with a delay time d2 of the power supply resume operation When the circuit block in which the event has occurred is a substrate bias application target (S6, S7), the substrate bias delay time d3 is added to the event (S10). If the event is not a low-speed operation event, an undefined value is set to the terminal of the circuit block (S12).
[0050]
According to the embodiment of the invention described above, the following operational effects can be obtained.
[0051]
[1] Operation delay information d1, d2, and d3 due to power shut-off by the power supply system or substrate bias application is added to the logic description data, thereby controlling supply / shut-off of operation power to the circuit block and substrate bias control. It can be reflected in the logical design. Since such logical description data is recorded on the recording medium 1 and provided, such logical design can be easily performed. In the logic design using the logic description data, a gate level logic circuit can be obtained by using a logic synthesis tool corresponding to the description language of the logic description data. Further, a logic simulation can be performed on a logic-designed circuit by using a net list and input pattern data of the logic circuit specified by the logic description data.
[0052]
The first delay time information includes the delay time until the computer that has read the logic description data turns off the power by the power switch until the terminal of the controlled block becomes an indefinite value, and the computer reaches the power supply by the power switch. Defines the delay time until the terminal of the controlled block is released to an indefinite value. Due to the delay time of the power shut-off operation, the logic state when the power is turned off can be easily realized including the transition, and an accurate logic simulation when the power is turned off becomes possible. Due to the delay time of the power supply restarting operation, a logic state can be accurately realized in consideration of a delay caused by the transition from the power-off state to the on-state, and such a logic simulation is also possible.
[0053]
The second delay time information defines a delay time until the computer that has read the logic description data sets the terminal of the controlled block to which the substrate bias is applied by the substrate bias controller to an indefinite value. Further, the second delay time information defines an operation delay time when the computer that has read the logic description data validates the input by the event to the controlled block in the substrate bias state by the substrate bias controller. Depending on the substrate bias delay time, the internal signal state transition to the controlled block in the substrate bias application state is allowed (input by event is enabled) or prohibited (input by event is ignored) The logic state can be realized, and an accurate logic simulation in consideration of such a state is also possible. It is possible to select any logic state that enables input by event and logic state that ignores input in the substrate bias application state, so it is possible to narrow down the detection of logic faults due to leakage in logic simulation Become.
[0054]
[2] According to the logic simulation, an accurate logic simulation when the power is turned off becomes possible due to the delay time of the power shut-off operation. The logic simulation considering the delay due to the transition from the power-off state to the on-state becomes possible by the delay time of the power supply restart operation. The substrate bias delay time enables an accurate logic simulation considering the logic state when a substrate bias is applied. Since a logic state that is indefinite with respect to the state in which the internal node is held in the substrate bias application state can be realized, it is also possible to narrow down detection of a logic defect due to a leak in the logic simulation. According to the simulation method, logic verification can be performed in consideration of control of supply / cutoff of operation power to the circuit block and substrate bias control.
[0055]
[3] With the development of a semiconductor device, the recording medium can be designed and verified in consideration of the control / supply control of the operation power to the circuit block and the substrate bias control. Control and substrate bias control can contribute to improving the reliability of a semiconductor device oriented to low power consumption.
[0056]
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
[0057]
For example, the low-speed operation mode is positioned as an internal state holding mode in the substrate bias application state. The internal configuration of the circuit module, the specific configuration of the substrate bias controller, and the power switch can be changed as appropriate. Further, the logical description language is not limited to Verilog-HDL or VHDL, and other logical description languages may be used. Further, although the circuit module is positioned as a component of the semiconductor device, it may mean a large-scale logic like the semiconductor device.
[0058]
In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to the development of a semiconductor device, which is the field of use behind it, has been described. However, the invention can be widely applied to the development of electronic circuits. .
[0059]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0060]
That is, according to the recording medium of the logic description data, it is possible to easily obtain the logic description data that can reflect the supply / cutoff of the operation power supply to the circuit block and the substrate bias control in the logic design.
[0061]
It is possible to realize a simulation method capable of performing logic verification in consideration of supply / cutoff of operation power supply to a circuit block and substrate bias control.
[0062]
It is possible to contribute to improving the reliability of a semiconductor device oriented to low power consumption by controlling supply / cutoff of operation power to a circuit block and substrate bias control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a recording medium for logical description data according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing hierarchically the logical structure represented by the logical description data of FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating, by a gate structure, the contents of the logic description part of the substrate bias controller and the logic description part of the power switch PSW of FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram exemplifying how a delay time is recognized by a computer that has read logical description data;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state where the power switch is off and the presence / absence of substrate bias control is ignored as a form of control results by power cutoff control and substrate bias control by a computer that has read logic description data.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which the power switch is on and there is no substrate bias control as a form of control results by power cutoff control and substrate bias control by a computer that has read logic description data.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state of a low-speed operation mode in which a power switch is on and a substrate bias control is present as a form of a control result by a power-off control and a substrate bias control by a computer having read logical description data. .
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of an indefinite operation mode in which a power switch is on and a substrate bias control is present as a form of a control result by a power supply cutoff control and a substrate bias control by a computer that reads logical description data. .
FIG. 9 is a flowchart when developing a semiconductor device using logical description data recorded on a recording medium.
FIG. 10 is a flowchart illustrating the details of a logic simulation by a computer using logic description data, in particular, the power supply system control flow.
[Explanation of symbols]
1 Recording medium
2 Computer
VBB substrate bias controller
BB substrate bias control signal
PSW power switch
CL power control signal
d1 Delay information of power-off operation
d2 Delay time information of power supply restart operation
d3 Substrate bias delay time information
blk23 controlled block
blk22 module

Claims (12)

コンピュータが読取って論理設計に用いることが可能な、回路モジュールの論理記述データを記録した記録媒体であって、
前記論理記述データは、回路モジュールを構成する回路ブロックとして基板バイアスコントローラの論理記述、電源スイッチの論理記述、及びそれらに接続される被制御ブロックの論理記述を含み、
前記電源スイッチの論理記述はスイッチ動作の遅延を意味する第1の遅延時間情報を含み、
前記基板バイアスコントローラの論理記述は基板バイアスによる遅延を意味する第2の遅延時間情報を含むことを特徴とする論理記述データの記録媒体。
A recording medium that records logic description data of a circuit module that can be read by a computer and used for logic design,
The logic description data includes a logic description of a substrate bias controller, a logic description of a power supply switch, and a logic description of a controlled block connected thereto as circuit blocks constituting a circuit module,
The logical description of the power switch includes first delay time information indicating a delay of the switch operation,
The logical description data recording medium according to claim 1, wherein the logical description of the substrate bias controller includes second delay time information indicating a delay due to a substrate bias.
前記第1の遅延時間情報は、論理記述データを読取ったコンピュータが電源スイッチにより電源遮断に至る被制御ブロックの端子を不定値にするまでの遅延時間と、前記コンピュータが電源スイッチにより電源供給に至る被制御ブロックの端子を不定値解除するまでの遅延時間とを規定することを特徴とする請求項1記載の論理記述データの記録媒体。The first delay time information includes the delay time until the computer that has read the logic description data turns off the power by the power switch until the terminal of the controlled block becomes an indefinite value, and the computer reaches the power supply by the power switch. 2. The logical description data recording medium according to claim 1, wherein a delay time until the indefinite value of the terminal of the controlled block is canceled is defined. 前記第2の遅延時間情報は、論理記述データを読取ったコンピュータが基板バイアスコントローラによる基板バイアス印加に至る被制御ブロックの端子を不定値にするまでの遅延時間を規定することを特徴とする請求項1又は2記載の論理記述データの記録媒体。The second delay time information defines a delay time until the computer that has read the logic description data sets the terminal of the controlled block that reaches the substrate bias application by the substrate bias controller to an indefinite value. A recording medium for logical description data according to 1 or 2. 前記第2の遅延時間情報は、論理記述データを読取ったコンピュータが基板バイアスコントローラによる基板バイアス状態の被制御ブロックに対して内部信号状態を変化させるときの動作遅延時間を規定することを特徴とする請求項1又は2記載の論理記述データの記録媒体。The second delay time information defines an operation delay time when the computer reading the logic description data changes the internal signal state with respect to the controlled block in the substrate bias state by the substrate bias controller. The recording medium for logical description data according to claim 1 or 2. 前記被制御ブロックは論理回路とメモリ回路の何れか一方又は双方であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の論理記述データの記録媒体。5. The logical description data recording medium according to claim 1, wherein the controlled block is one or both of a logic circuit and a memory circuit. 請求項1乃至5の何れか1項記載の記録媒体から論理記述データを読取る処理と、
読取った論理記述データを用いて半導体デバイスの論理設計を行う処理と、
読取った論理記述データを用いて論理設計された半導体デバイスの論理シミュレーションを行う処理と、を含むことを特徴とする半導体デバイスの開発方法。
A process of reading logical description data from the recording medium according to claim 1;
A process for logical design of a semiconductor device using the read logical description data;
And a process of performing a logic simulation of the semiconductor device logically designed using the read logic description data.
前記論理シミュレーションを行なう処理は、
前記被制御ブロックの電源を遮断するイベントが発生したとき第1の遅延時間情報である前記電源遮断に至るまでの遅延時間を付加して上記電源遮断される被制御ブロックの端子に不定値をセットする処理と、
電源遮断されている被制御ブロックに電源供給を再開するイベントが発生したとき第1の遅延時間情報である前記電源供給再開動作の遅延時間を付加して上記電源遮断解除される被制御ブロックの端子の不定値を解除する処理と、
イベントが発生した被制御ブロックが基板バイアス印加対象であるときは、当該イベントに前記第2の遅延時間を付加し、その被制御ブロックに対してイベントによる入力を無視する選択を行っている場合には、更に、前記被制御ブロックの端子に不定値をセットする処理と、を含むことを特徴とする請求項6記載の半導体デバイスの開発方法。
The process of performing the logic simulation is as follows:
When an event for shutting off the power supply of the controlled block occurs, a delay time until the power shutoff as the first delay time information is added, and an indefinite value is set at the terminal of the controlled block to be powered off. Processing to
A terminal of the controlled block that is released from the power cutoff by adding a delay time of the power supply restart operation as the first delay time information when an event for restarting the power supply occurs in the controlled block that is powered off. Processing to cancel the indefinite value of
When the controlled block in which an event has occurred is a substrate bias application target, the second delay time is added to the event, and the input to the controlled block is ignored. 7. The method of developing a semiconductor device according to claim 6, further comprising: processing for setting an indefinite value at a terminal of the controlled block.
前記シミュレーション処理は、被制御ブロックに対してイベントによる入力を無視することと有効とすることを選択可能であることを特徴とする請求項7記載の半導体デバイスの開発方法。8. The method of developing a semiconductor device according to claim 7, wherein the simulation process can select to ignore or enable an input due to an event for the controlled block. 選択的に電源遮断と基板バイアス制御を受けることが可能な回路ブロックに対し、その論理記述データを用いて論理シミュレーションを行う方法であって、
回路ブロックの電源を遮断するイベントが発生したとき電源遮断動作の遅延時間を付加して上記電源遮断される回路ブロックの端子に不定値をセットし、
電源遮断されている回路ブロックに電源供給を再開するイベントが発生したときその電源供給再開動作の遅延時間を付加して上記電源遮断解除される回路ブロックの端子の不定値を解除し、
イベントが発生した回路ブロックが基板バイアス印加対象であるときは、当該イベントに基板バイアス用遅延時間を付加し、その被制御ブロックに対してイベントによる入力を無視する選択を行っている場合には、更に、前記被制御ブロックの端子に不定値をセットする、ことを特徴とする論理シミュレーション方法。
A method of performing logic simulation using the logic description data for a circuit block that can be selectively subjected to power shutdown and substrate bias control,
When an event to shut off the power of the circuit block occurs, add a delay time of the power shut-off operation and set an indeterminate value to the terminal of the circuit block to be shut off,
When an event for restarting power supply occurs in a circuit block that is powered off, the delay time of the power supply restart operation is added to cancel the indeterminate value of the terminal of the circuit block that is released from the power shutdown,
When a circuit block where an event has occurred is a substrate bias application target, a delay time for substrate bias is added to the event, and if the selection to ignore the input due to the event is performed for the controlled block, Furthermore, an indefinite value is set at a terminal of the controlled block.
基板バイアス印加状態の被制御ブロックに対してイベントによる入力を無視することと有効とすることを選択可能であることを特徴とする請求項9記載の論理シミュレーション方法。10. The logic simulation method according to claim 9, wherein for the controlled block in a substrate bias application state, it is possible to select ignoring input due to an event and validating the input. 基板バイアス印加状態の被制御ブロックに対してイベントによる入力を有効としているとき、当該被制御ブロックに対する入力イベント発生毎に前記基板バイアス用遅延時間が累積されることを特徴とする請求項9記載の論理シミュレーション方法。10. The substrate bias delay time is accumulated every time an input event occurs for a controlled block when an input by an event is enabled for the controlled block in a substrate bias application state. Logic simulation method. 電源遮断動作の遅延時間、電源供給再開動作の遅延時間、及び基板バイアス用遅延時間は論理記述データに定義されている情報であることを特徴とする請求項9記載の論理シミュレーション方法。10. The logic simulation method according to claim 9, wherein the delay time of the power shutdown operation, the delay time of the power supply restart operation, and the delay time for substrate bias are information defined in the logic description data.
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