定常状態にある回路のシミュレーション方法
【課題】SOIトランジスタを収納し定常状態にある電子回路の応答を短時間でシミュレートする。
【解決手段】トランジスタ(220)リストを新規作成する段階;確立された時間の間に前記回路の入力端(201)が励起された時点で該リスト内の各トランジスタ(220)のノード(200、201、202)で信号を記憶する段階;各トランジスタ(220)について、他のトランジスタとは独立した形で、共通の電気的特性の変動に関して予め設定された基準に関連して、前記対応する記憶済み信号をそれらのノード(200、201、202)に適用した時点で、前記変動を解析する段階;該基準が遵守されていない場合には、各々のトランジスタの初期電気的環境を修正し先行段階まで戻る段階;前記時間中、該新しい電気的環境を伴う前記トランジスタ(220)を収納する回路を励起し、前記基準が満たされていることを各々の前記トランジスタにおいて検査する段階を実施する。
【解決手段】トランジスタ(220)リストを新規作成する段階;確立された時間の間に前記回路の入力端(201)が励起された時点で該リスト内の各トランジスタ(220)のノード(200、201、202)で信号を記憶する段階;各トランジスタ(220)について、他のトランジスタとは独立した形で、共通の電気的特性の変動に関して予め設定された基準に関連して、前記対応する記憶済み信号をそれらのノード(200、201、202)に適用した時点で、前記変動を解析する段階;該基準が遵守されていない場合には、各々のトランジスタの初期電気的環境を修正し先行段階まで戻る段階;前記時間中、該新しい電気的環境を伴う前記トランジスタ(220)を収納する回路を励起し、前記基準が満たされていることを各々の前記トランジスタにおいて検査する段階を実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子部品回路のシミュレーションに関するものである。
【0002】
より精確には、本発明は、SOIタイプのトランジスタといったようなコンポーネントを含む電子回路が定常状態に達した場合に該電子回路の応答をシミュレートするための方法を提案している。
【背景技術】
【0003】
かかるトランジスタのシミュレーションは固体基板上のトランジスタのシミュレーションと比べて新たな問題を提起するということがわかっている。
【0004】
例えば、固体基板上のCMOS(「相補型金属酸化膜半導体」)回路内では、一定の与えられた瞬間における各ノードの電位は、先行する動作瞬間と独立したものである。
【0005】
前記回路が部分的に空乏したSOIトランジスタを含む場合はそうではない。
【0006】
これらのトランジスタは、浮遊電位を有しかつその値が前記トランジスタの性能ひいては前記回路のノードの電位及びその性能に影響を及ぼす、一般に浮遊基板又は浮遊ボディーと呼ばれる内部ゾーンで構成されていることがわかっている。
【0007】
この浮遊電位は前記トランジスタの端子における分極によって直接確立されるわけではないが、それらにより左右される。
【0008】
その上、この浮遊電位は、この浮遊ゾーン内に存在する物理的現象(静電結合、電子と正孔の再結合など)に起因する一定量の慣性と共に、分極条件により確立された値に向かって推移する。
【0009】
前記トランジスタの端末における前記電位が周期的に変動する場合、その浮遊基板の電位の変動はそれ自体、定常状態として知られるトランジスタの一つの状態に対応する一定の周期数の後に初めて周期的なものとなる。
【0010】
一例を挙げると、図1A〜1Cは、P型部分空乏SOIトランジスタの浮遊基板の経時的変動を例示しており、ここでこのトランジスタは、SOIインバータ100を作り上げるべくN型のもう一つのトランジスタに接続されている(図2参照)。
【0011】
100MHzの周波数をもつ第一の信号10が周期的電圧源101を介して前記インバータの入力端に適用される(図2)。
【0012】
図1Aには、広い時間スケール全体にわたるトランジスタPの浮遊基板の電位102の推移を認めることができる。
【0013】
図1B及び1Cは各々、シミュレーションの開始及び終りにそれぞれ近い瞬間における信号のより詳細な図を表わしている。
【0014】
シミュレーションの開始時点で、トランジスタは定常状態にはない。
【0015】
図1Bは、基板の前記電位が周期的であることを示しており、図1Aに従ってその平均値は規則的に増大する。
【0016】
時間が経過するにつれて、トランジスタは定常状態に近くなり、前記電位は増大を停止する(図1C参照)。
【0017】
それは、トランジスタの定常状態に対応する平衡値に達している。
【0018】
ここで、その内部ノードにおける電位及びその性能が、各々のトランジスタについて前記定常状態が達成されないかぎり変動することから、定常状態にある回路のシミュレーションが必要であることがわかる。
【0019】
しかしながら、ここで認識できる通り、不都合なことに、前記定常状態に到達し次に所望の解析を開始するのには予め充分な時間がなくてはならないことから、回路のシミュレートされる時間は長いものとなり得る。
【0020】
その上、前記シミュレーションに割当てられる時間、すなわちシミュレーション機器(例えばコンピュータ及びシミュレーションソフトウェア)がシミュレーション結果を提供するのに必要とされる時間は、シミュレートされた時間に著しく左右される。
【0021】
従って該回路の設計プロセスは、不可避的に減速される。
【0022】
同様に、シミュレーションに割当てられる時間ひいては設計プロセスに大きな悪影響を及ぼすその他の要因についてもわかっている。
【0023】
第一の要因は、回路内のトランジスタの数に関わるものであり、その数が増加するにつれて回路のシミュレーションは相対的に複雑でかつ時間のかかるものとなる。
【0024】
第二の要因は、部分的空乏SOIトランジスタ内の補足的ノード、浮遊基板の存在である。
【0025】
実際、このノードの電位を確立するためには特異的計算を実行しなければならず、このことはシミュレーションの各々の計算段階を減速させる。
【0026】
以下では、シミュレーション持続時間がシミュレーションのために割当てられる時間を指定することになる、ということが指摘されている。
【0027】
上述の欠点を克服するための既知の包括的解決法は、部分的空乏SOIトランジスタの浮遊基板の電荷保存の原則を用いて回路の定常状態の確立段階を加速することにある。
【0028】
実際、一つのサイクルの間、定常状態で、かかるトランジスタの浮遊基板の電荷QBの変動がゼロであることがわかっている。
【0029】
この所見は、浮遊基板の電位Vbの変動をも意味している。
【0030】
かくして、定常状態で、特に一サイクルの間に、以下の既知の等式が確認される。
【0031】
【数1】
【0032】
従って一サイクルの開始時点で、定常状態に対応する電位Vbと電荷Qbについて単一の値が存在する。
【0033】
以下では、Vbsteady及びQbsteadyと記す値のこの対は、後続するサイクル全てにおいて電位及び電荷変動ゼロに対応する。
【0034】
定常状態を確立するための方法は、時間的電気シミュレーションの使用に基づいている。
【0035】
かかるシミュレーションは、図3に例示されている後続する一連の段階から成る。
【0036】
第一の静的シミュレーション105は、初期分極点の計算を可能にする。
【0037】
時間的シミュレーション106はこのとき、以前に確立されたものを初期分極点として用いることにより開始される。
【0038】
このシミュレーションは往々にして二つの異なるステージに分割されることが多い。
【0039】
過渡的ステージ107として識別される第一ステージは、定常状態に達する前の回路の過渡的状態に対応する。
【0040】
このステージでは、回路の電気的特性は推移して平衡に向かって傾く。
【0041】
「定常ステージ」108と呼ばれる第二ステージは、一つ又は複数のサイクルベースの定常状態にある前記回路のシミュレーションに対応する。
【0042】
特異的条件に応じて、時間的シミュレーション106は前記過渡的ステージ107のみを含み得ることが認められる。
【0043】
以下で、定常状態にあるステージ108をシミュレートすることなく過渡的ステージ107にある回路を単独で研究するためにこのような特異性が有利に使用されるということを見ていくことにする。
【0044】
部分的空乏SOIトランジスタに関しては、シミュレーション105においてそれらの浮遊基板電位を固定し、かくしてこの解析中にかかる電位が印加されかつ次に時間的シミュレーション106の過渡的ステージ107の間に前記基板の初期浮遊値をかかる電位が構成することになるようにすることが可能である。
【0045】
以下では、この初期値はVbinitとして示され、Vbinit-steadyは、値Vbsteadyに達した場合の値Vbinitに対応することになる。
【0046】
換言すると、Vbinit-steadyは、定常状態にある浮遊基板の電位の前記ユニークな値である。
【0047】
かくして定常状態確立の前記加速は、二つの異なる最終目標に基づいている。
【0048】
第一の最終目標は、できるかぎり短いシミュレーション持続時間で、電位Vbinit-steadyを得ることにある。
【0049】
第二の最終目標は、定常状態に達するのに必要な時間をtsteadyとして、このシミュレーション時間tsteadyを可能なかぎり制限することから成る(図3参照)。
【0050】
これらの最終目標に達するために、既知の一つの方法は次の各段階を実行することから成る。すなわち、
−Vbinitを初期化する段階、
−図3の時間0とt1の間の持続時間に対応するサイクルベースのシミュレーション106を実施する段階(該サイクルの長さは過渡的ステージ107のものよりも短かい)、
−VbinitがVbinit-steadyに対応するか否かを決定し、必要があれば先行段階に戻る段階、
−Vbinit-steadyが一旦確立されたならば、VbinitをVbinit-steadyに課すことにより静的シミュレーション105を実施し、その後、過渡的ステージ107次に定常状態のステージ108という二つステージを含むシミュレーション106を実施する段階、である。
【0051】
図4は、値Vbinit-steadyが確立された時点での回路のシミュレーションのステージを例示している。
【0052】
過渡的ステージ107のシミュレーションはもはや存在せず、そのため定常状態にある回路の全体的シミュレーションの時間が短縮されることがわかる。
【0053】
米国特許第6442735号明細書は、このような一般的解決法の適用の一例を提案している。
【0054】
その中で開示されている方法には、
1.基板が浮遊基板である回路のトランジスタのリストを新規作成する段階、
2.電位Vbinitを初期化する段階、
3.初期静的シミュレーション105を実行する段階、
4.過渡的ステージ107の一部に対応する予め設定されたサイクルベースで回路のシミュレーション106を実行する段階、
5.このサイクルの開始と終りの間のトランジスタの電荷ΔQbの変動を評価する段階、
6.この変動が予め設定された閾値より大きい場合、数学的外挿法を用いて電位Vbinitを調整することにより段階(3)に戻る段階、
7.そうでなければ値Vbinitは値Vbinit-steadyに対応し、回路の最後の静的シミュレーション105と次に時間的シミュレーション106における浮遊基板の初期値としてみなされる段階、
を含む異なる段階が含まれる。
【0055】
浮遊基板電位値Vbinit-steadyに向かって収束させるために、以下の外挿計算が段階(6)で実行される。
【0056】
まず第一に、我々には、この基板の電位の変動に従った浮遊基板の電荷変動ΔQbの以下の数学的法則がわかっている。
【0057】
【数2】
【0058】
なお式中、Vbn及びVbn+1はそれぞれ反復n及びn+1での浮遊基板の電位に対応し、AとBは係数である。
【0059】
反復が回路の完全な時間的シミュレーション、つまりシミュレーション105及び106の両方の連続に対応し、ここで後者のみがステージ107を含むことを指摘しておくべきである。
【0060】
さらに又、この等式に従うと、前記電荷変動ΔQbは、定常状態に達した時点で、又換言するとVbn+1がVbnに等しくなった時点で、適正にゼロとして確立されるということも指摘しておくべきである。
【0061】
係数A及びBは、予め設定される初期値で電位Vb1、Vb2及びVb3が課せられる三つの最初の時間的シミュレーション106を通して評価される。
【0062】
これらのシミュレーションは、過渡的ステージ107の一部分のみに対応する一つのサイクルベースで実行される。
【0063】
前記三つのシミュレーションの終りで、三つの電荷変動ΔQb1、ΔQb2及びΔQb3があり、係数A及びBは以下のそれぞれの等式によって計算される。
【0064】
【数3】
【0065】
【数4】
【0066】
等式(2)を相殺し以下の反復の初期浮遊基板の電位に対応する電位Vbn+1が式(5)から演繹される。
【0067】
【数5】
【0068】
かくして、シミュレーション速度の増大という点で効率の良いこの方法は、部分空乏SOIトランジスタを内蔵する回路の定常状態における相対的に高速のシミュレーションを可能にする。
【0069】
それでもこのような方法は、とりわけシミュレートすべき回路のサイズが増大した場合に同様に一定数の欠点を含んでいる。
【0070】
実際、複数のノードを収納する回路の存在下では、シミュレータは各々の前記ノード上でキルヒホッフの法則を誘発する。
【0071】
ノード数が多くなればなるほど、等式及び依存関係の数は増えるため、この解答にかかる時間は長くなる。
【0072】
それでも、米国特許第6442735号明細書の当該出願人の方法においては、このような解答プロセスはシミュレーション105及び106内の各反復において、そしてさらには全ての接続されたトランジスタを内蔵する回路について実行される。
【0073】
かくして、ノード数が多い場合、米国特許第6442735号明細書の方法は、標準的なシミュレーションと比べ、確かに、一つの回路の定常状態におけるシミュレーションの問題に対する有利な一解決法である。
【特許文献1】米国特許第6442735号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0074】
しかしながら、シミュレーション持続時間は長く、生産性に関して効率的な回路設計にとっては有害であり続ける可能性がある。
【0075】
本発明の目的は、これらの欠点を少なくとも或る程度克服できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0076】
この理由から、本発明は、定常状態における電子回路の応答をシミュレートするための方法において、前記回路がSOIタイプのトランジスタといったようなコンポーネントを含む方法であって、以下の各段階、すなわち、
(a)トランジスタのリストを新規作成する段階、
(b)確立された時間的間隔の間に前記回路の入力端に対しシミュレーション励起信号が適用された時点で、リスト内の各トランジスタのノードで信号を記憶する段階、
(c)リスト中の各トランジスタについて他のトランジスタとは独立した形で、それらの各々に共通の電気的特性の変動に関して予め設定された基準に関連させて、前記対応する記憶済み信号をそれらのノードに適用した時点で前記変動を解析する段階、
(d)該基準が遵守されていない場合には、
i.各々の前記トランジスタの初期電気的環境を一旦修正して前記基準に収束させる段階、
ii.そして段階(C)に戻る段階、
(e)前記時間的間隔中に回路の前記入力端で段階(b)の前記シミュレーション励起信号を再度適用し、なお該回路は、前記初期電気的環境が修正された前記トランジスタを収納しているものであり、各々の前記トランジスタについて前記基準が遵守されていることを検査する段階、
を含んで成ることを特徴とする方法を提案している。
【0077】
かくして本発明では、我々は有利にも各トランジスタの定常状態を別々に取扱い、これらの個々の定常状態が回路内の各々の対応するトランジスタの定常状態に対応することを検査する。
【0078】
この方法の制限的な意味のない幾つかの好ましい態様は、以下の通りである:
−段階(b)において、まず最初に静的解析を実行する;
−段階(a)において、浮遊基板を有するSOIのトランジスタのリストを新規作成する;
−段階(b)及び(e)において、浮遊基板に対応するノードは自由であり、段階(c)及び(d)において、異なるシミュレーション電源を介してそのそれぞれの電位が初期化される;
−段階(b)で適用された励起信号は周期的時間信号である;
−段階(b)は前記時間的間隔を決定する段階を予備的に含む;
−前記決定段階は段階(b)内の前記励起信号に共通の特性を評価することから成る;
−前記共通の特性は周期である;
−段階(b)中の前記確立段階は、前記励起信号の周期のうちの最低多重周期を評価することから成る;
−段階(b)において、各トランジスタの少なくとも三つのノードの信号を記憶する;
−段階(c)は前記回路の前記リストのトランジスタのノードの切断を含んで成る;
−段階(c)で、前記信号の適用は、各々の前記独立したトランジスタの前記ノードに異なるシミュレーション電源を接続することによって実行される;
−各々の電源は、それが接続されているノードに対応する記憶済み信号を再生する;
−段階(b)及び(c)において、各トランジスタの前記ノードは、
・ゲート、
・ドレイン、
・ソース、である;
−段階(d)及び(e)において、前記時間的間隔の間に予め設定された閾値と前記電気的特性の変動とを比較することによって前記基準が遵守されているか否かをそれぞれに確立し検査する;
−前記特性は浮遊基板の電荷である;
−段階(e)の終りで前記基準が遵守されていないかぎり、新たに段階(b)〜(e)の一セットを実行する;
−新たなセットの段階(b)において、各トランジスタの前記初期電気的環境は、先行するセットの段階(d)で実施された最後の修正の初期電気的環境に対応する;
−段階(d)において、浮遊基板の初期電位を修正することによって、トランジスタの前記初期電気的環境を修正する;
−段階(b)における前記記憶段階は、前記信号を表わすデータをファイル内に記憶することから成る;
−段階(c)において、ファイル内に記憶された前記データは前記対応する信号を適用するために読取られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0079】
本発明のその他の態様、目的及び利点は、制限的な意味のない例として示され、添付図面を参考にして記されているその好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読むことでより明確になることだろう:
−図1Aは、CMOS−SOIインバータのP型部分空乏SOIトランジスタの浮遊基板の電位の広い時間スケール全体にわたる推移を例示している;
−図1Bは、過渡的ステージ中のシミュレーションの始めにおける図1Aの分解図を示す;
−図1Cは、定常状態におけるシミュレーションの、シミュレーション終了時における図1Aの分解図を示す;
−図2は、結果が図1A〜1Cに例示されているシミュレーションにおいて使用されたCMOS−SOIインバータを概略的に示す;
−図3は、基本的に、一つの回路の定常状態におけるシミュレーションの三つのステージを例示する;
−図4は、浮遊基板の電位がVbinit-steadyに初期化された場合の回路の定常状態におけるシミュレーションを例示する;
−図5は、回路のシミュレーションにおける一サイクルの決定の一例を示す。
−図6A及び6Bは、独立して解析を行なうことを目的とした該方法に従った回路のトランジスタの切断を例示する;
−図7は、CMOS−SOIインバータの中で使用されるN型部分空乏SOIトランジスタの浮遊基板の電荷変動を例示する。
【0080】
本発明自体は同様に、部分空乏SOIトランジスタが定常状態にある場合のその浮遊基板の電荷保存の原理に依存するものであり、それが提案する方法は以下の通りである。
【0081】
第一段階は、シミュレートされるべき回路を形成するトランジスタを検査することから成る。
【0082】
より精確には、基板が浮遊基板であるSOIトランジスタの登録作業が実行され、そのリストがコンパイルされる。
【0083】
第二の段階は、それをベースとして最終的なシミュレーションが実施されることになる最小のサイクルを決定することから成る。
【0084】
この決定段階は、例えば前記回路の全ての入力端の周期のうちの最低多重周期を評価することから成る。
【0085】
一つの回路の5つの入力端に対応する五つの信号が表わされている図5に、一例が示されている。
【0086】
この例においては、全ての信号は周期的であるが、周期は異なっている。
【0087】
そして、該回路の入力端の最低多重周期は信号203のものである。
【0088】
かくしてそれは、次のシミュレーションがベースとすることになる最小サイクルを定義するのに役立つことになる。
【0089】
より一般的には、周期Tの入力信号について、最小サイクルは、次の等式によって確立される:
サイクル=LCM(T1)
なお式中LCMは最小公倍数を表わす。
【0090】
次に第三の段階は、前記サイクルベースで第一の時間的シミュレーションを実行することから成り、ここで前記シミュレーションは当然のことながら静的シミュレーション105を初期化する段階を含んで成る。
【0091】
かくして、サイクルさらにはシミュレーションの終りでは定常状態が安定する時間がないためサイクルは先験的に過渡的ステージ107にある。
【0092】
静的シミュレーションの間、前記リストの中に記されたトランジスタの浮遊基板の電位は自由に放置され、このことはすなわちこれらの電位がこのシミュレーションの間に決して課せられることはないということを意味している。
【0093】
時間的シミュレーションの間、すべてのトランジスタのゲート、ドレイン及びソースの電位が記録される。
【0094】
かくして我々は前記前述の電位の経時的推移のメモリを有することになる。
【0095】
次に第四段階は、その後の電気的シミュレーションにおいてこのようにして記憶された信号を再生できるようにする手段を新規作成することから成る。
【0096】
ここで、回路の全ての内部信号が周期的信号であり、必要であることが判明した場合に一サイクルよりも長い時間にわたりそれらを再構築することが容易である、ということに留意されたい。
【0097】
前記信号再生手段に関しては、パラメータ化可能な電圧源を使用することができる。
【0098】
これらの電圧源は、例えば一つのファイル内にその各点が読み込まれる信号を生成することができる。
【0099】
このファイルは前記第三段階の間、すなわち前記回路のノードにおける電位の記憶段階で構築される。
【0100】
該ファイル中に収納される情報は同様に信号の特性すなわち、周期、高低レベル及び電気信号の形態を確立するために当業者が所有するその他のあらゆるパラメータについての詳細を提供することもできる。
【0101】
かくして、当業者であれば、数多くの変形形態を考慮することができ、上述の例が全く制限的意味のないものであることを理解することになる。
【0102】
第五段階では、各々の登録済みトランジスタは、段階4で新規作成された手段を介し、完全な回路のシミュレーションの間に段階3においてそのノードで記憶された三つの記号をそのゲート、ドレイン及びソースに適用することによって、別々にシミュレートされる。
【0103】
かくしてこの第五段階では、適切な信号を再生するための手段を接続する目的で前記回路の残りの部分から各トランジスタを切断する。
【0104】
この種の操作は図6A及び6Bにおいて制限的意味のない例として示されている。
【0105】
図6Aでは、トランジスタ220の端子において信号200、201及び202が段階3中にサイクルベースで記録された。
【0106】
図6Bでは、前記三つの信号200〜202の正規なコピーを再生するために三つの周期的電圧源201’、202’及び203’が作成されている。
【0107】
さらに、前記回路の残りの部分から絶縁するためにトランジスタ220を切断し、専用に設計された前記三つの周期的電圧源をその端子で接続する。
【0108】
ノード206は、トランジスタ220の浮遊基板に対応する。
【0109】
その電位は、図示されていない電圧源を用いてシミュレーションの開始時に初期化される。
【0110】
このように構築されたサブ回路300のシミュレーションを次に実行することができる。
【0111】
本発明の好ましい実施形態が、全ての絶縁されたトランジスタに対して単一のシミュレーションを実施することから成る、という点に留意されたい。
【0112】
この場合、絶縁されたトランジスタならびにそれらが接続されている周期的電圧源の全てが単一のシミュレーションの中(場合によっては単一のファイル内)にまとめられる。
【0113】
こうして、一回のシミュレーションの実行により、全てのトランジスタについての結果を一回の試みで得ることが可能となる。
【0114】
この時間的シミュレーションの目的は、各トランジスタの浮遊基板の電位の定常状態値Vbinit-steadyを可能なかぎり迅速に発見する又は少なくともこれに接近することにある。
【0115】
最初の反復の間、初期電圧Vbinitの第一の値が選択され、記憶のため前記手段に新たに接続されたトランジスタの時間的シミュレーションが実行される。
【0116】
シミュレーション中、各トランジスタの浮遊基板の電荷は推移し、シミュレーションの始めの初期値に比較される最終値に達する。
【0117】
トランジスタのうちの一つの浮遊基板のサイクルベースの電荷変動が予め設定された閾値よりも大きい場合、その電位Vbinitは修正され、新しい反復のための初期値として使用される。
【0118】
当然のことながら、このようなプロセスは全てのトランジスタに関係し、前記修正は全て互いに独立した形で実行される。
【0119】
このプロセスは、該サイクル中、各トランジスタの前記電荷変動が前記設定された閾値を上回るかぎり反復される。
【0120】
制限的な意味のない例として、図7はこのプロセスを例示している。
【0121】
四つの連続する反復が点1、2、3及び4によりそれぞれ表わされ、これらの点に対し、各々について電位Vbinit及び電荷変動ΔQb(例えば(Vbinit1;ΔQb1)、など)が対応する(図7の曲線400を参照のこと)。
【0122】
一つの反復が、選択されたサイクルベースの静的シミュレーション105とその後につづく時間的シミュレーション106を表わしていることに留意されたい。
【0123】
第一の反復の終りで、ΔQb1は、予め設定された閾値よりも大きい。
【0124】
かくして該方法は、電位Vbinit1の値を修正し、これはVbinit2となる。
【0125】
このとき第二の反復が開始し、ひとたび終了した時点で新たな比較がΔQb2について実行される。
【0126】
ゼロのΔQb変動を特徴とする定常状態に達するために、この例では四回の反復、ひいては四回のVbinit修正が必要となる。
【0127】
この状況は、点4つまり、ゼロ縦座標軸と曲線400の交差点によって図式的に表わされている。
【0128】
値Vbinit-steadyに向かっての浮遊基板の電位の収束は、異なる解決法を用いて実行可能である。
【0129】
とりわけ上述のケースにおいては、単純にVbinitを増分することで一つの結果をうまく達成することができる。
【0130】
当然のことながら、ユーザー自身が確立するか又は該方法にその最適な設定を実行させる一つの増分段階が定義されなくてはならない。
【0131】
いずれの場合でも、収束が保証され収束速度と結果の精度の間の理想的な妥協が尊重されるような一つの値をこの段階が有していることが好ましい。
【0132】
もう一つの解決法は、反復の間の電荷変動ΔQbの正負符号を識別子とし、ΔQbについての所望の精度を収束基準として、二分法(dichotomy)プロセスを実行することから成る。
【0133】
例えば、三回の反復を実施することにより開始することができる。
【0134】
まず最初の反復(点1)では、電位Vbinit1は可能なかぎり小さな値を有し、第二の反復では反対に電位Vbinit2は可能なかぎり大きな値を有し(点2)、第三の反復ではVbinit3は先行する二つの値の中央値を有する。
【0135】
このとき前記第三の反復の終りでΔQb3の第一の解析を行なうことができ、その正負符号に応じてVbinit4が増減される。
【0136】
さらに、特に自己適応アルゴリズムを使用することなどのその他の解決法が考慮される。
【0137】
当業者がなかでもこの点に関して考えられる数多くの適応を理解することになるということは明白である。
【0138】
第五段階は、最後の反復のサイクル中の電荷変動が予め設定された閾値よりも低い場合に終了する。
【0139】
第六段階は次に、接続されたトランジスタを内含する完全な回路を再度シミュレートすることから成る。
【0140】
ここでは、段階3のシミュレーションとは異なり、浮遊基板の電位は、静的シミュレーション105及び時間的シミュレーション106の間に、それぞれの値Vbinit-steadyに初期化され、かくして意図される通り過渡的ステージ107が短いインスタンスしか持続せず、定常状態ステージ108がすばやく達成されるようになっている。
【0141】
今度は、過渡的ステージ107が完全にシミュレートされているか否か、すなわちtstatがt1以下であること又は各トランジスタの電荷変動がつねに設定された閾値より低い値であることが検査される。
【0142】
次に続く定常状態ステージ108に関しては、それはユーザーが選択した任意の持続時間にわたりシミュレートされ、電位Vbinit-steadyの全てを随意に再利用することができる。
【0143】
電位Vbinit-steadyの推定のためにより高い精度に達することを可能にする、前述の方法の一代替案がここで提案される。
【0144】
この代替案は、段階(3)で記憶された信号がわずかにバイアスされており、該方法の後続する段階の全てがこれらのバイアス信号の繰返しの使用に基づいているという考察事実に基づくものである。
【0145】
このようなバイアスの一つの理由は、信号の記憶段階が回路の過渡的ステージの間に行なわれるという事実に由来する。
【0146】
従ってこれらの信号には、回路の定常状態としても知られている平衡状態の形態に対応する定常形態に向かって推移する時間がなかった。
【0147】
特に、一部のノード(例えばノード200)上の信号の電圧レベルならびに上昇及び下降時間は、過渡的ステージと定常ステージの間で実質的に異なっている。
【0148】
電圧Vbinit-steadyの推定に影響を及ぼすこの偏差を補正するために、段階(5)または段階(6)の後に再び該方法を実行する。
【0149】
より厳密には、該方法は回路のシミュレーションの段階(3)で利用される。
【0150】
今度は、確立されたばかりの値Vbinit-steadyに浮遊基板の電位を初期化する。
【0151】
このようにして、シミュレーションの過渡的ステージの間、回路はすでに定常状態にきわめて近く、記憶された信号はより高レベルでその最終的形態に類似している。
【0152】
こうしてバイアスは縮小され、各トランジスタの浮遊基板の電位Vbinit-steadyの推定は該方法の後続する段階の間に改善される。
【0153】
当然のことながら、本発明は、図面中で表わされている上述の実施形態の形態に制限されるものでは全くない。
【0154】
特に、定常状態でのサイクル中に相殺される電荷変動の原理を異なるやり方で精査することが可能であるというのは明白である。
【0155】
例えば、以上の記述の中で、該方法は変動ΔQbを解析しているが、その他の変数も選択可能である。
【0156】
実際、定常状態が達成されたか否かをこれらの変数から直接的に又は間接的に演繹できるだけで充分である。
【0157】
これは特に、定常状態において安定したものとなる基板の電位Vb自体についてあてはまることである。
【図面の簡単な説明】
【0158】
【図1A】CMOS−SOIインバータのP型部分空乏SOIトランジスタの浮遊基板の電位の広い時間スケール全体にわたる推移を例示するグラフ。
【図1B】過渡的ステージ中のシミュレーションの始めにおける図1Aの分解図を示すグラフ。
【図1C】定常状態におけるシミュレーションの、シミュレーション終了時における図1Aの分解図を示すグラフ。
【図2】結果が図1A〜1Cに例示されているシミュレーションにおいて使用されたCMOS−SOIインバータを概略的に示す図。
【図3】一つの回路の定常状態におけるシミュレーションの3つのステージを例示する図。
【図4】浮遊基板の電位がVbinit-steadyに初期化された場合の回路の定常状態におけるシミュレーションを例示する図。
【図5】回路のシミュレーションにおける一サイクルの決定の一例を示すグラフ。
【図6A】独立して解析を行なうことを目的とした該方法に従った回路のトランジスタの切断を例示する図。
【図6B】独立して解析を行なうことを目的とした該方法に従った回路のトランジスタの切断を例示する図。
【図7】CMOS−SOIインバータの中で使用されるN型部分空乏SOIトランジスタの浮遊基板の電荷変動を例示するグラフ。
【符号の説明】
【0159】
10 信号
100 SOIインバータ
101 周期的電圧源
102 電位
105 静的シミュレーション
107 過渡的ステージ
108 定常ステージ
200 ノード
201 ノード
202 ノード
203 最低多重周期の信号
206 浮遊基板
220 トランジスタ
300 サブ回路
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子部品回路のシミュレーションに関するものである。
【0002】
より精確には、本発明は、SOIタイプのトランジスタといったようなコンポーネントを含む電子回路が定常状態に達した場合に該電子回路の応答をシミュレートするための方法を提案している。
【背景技術】
【0003】
かかるトランジスタのシミュレーションは固体基板上のトランジスタのシミュレーションと比べて新たな問題を提起するということがわかっている。
【0004】
例えば、固体基板上のCMOS(「相補型金属酸化膜半導体」)回路内では、一定の与えられた瞬間における各ノードの電位は、先行する動作瞬間と独立したものである。
【0005】
前記回路が部分的に空乏したSOIトランジスタを含む場合はそうではない。
【0006】
これらのトランジスタは、浮遊電位を有しかつその値が前記トランジスタの性能ひいては前記回路のノードの電位及びその性能に影響を及ぼす、一般に浮遊基板又は浮遊ボディーと呼ばれる内部ゾーンで構成されていることがわかっている。
【0007】
この浮遊電位は前記トランジスタの端子における分極によって直接確立されるわけではないが、それらにより左右される。
【0008】
その上、この浮遊電位は、この浮遊ゾーン内に存在する物理的現象(静電結合、電子と正孔の再結合など)に起因する一定量の慣性と共に、分極条件により確立された値に向かって推移する。
【0009】
前記トランジスタの端末における前記電位が周期的に変動する場合、その浮遊基板の電位の変動はそれ自体、定常状態として知られるトランジスタの一つの状態に対応する一定の周期数の後に初めて周期的なものとなる。
【0010】
一例を挙げると、図1A〜1Cは、P型部分空乏SOIトランジスタの浮遊基板の経時的変動を例示しており、ここでこのトランジスタは、SOIインバータ100を作り上げるべくN型のもう一つのトランジスタに接続されている(図2参照)。
【0011】
100MHzの周波数をもつ第一の信号10が周期的電圧源101を介して前記インバータの入力端に適用される(図2)。
【0012】
図1Aには、広い時間スケール全体にわたるトランジスタPの浮遊基板の電位102の推移を認めることができる。
【0013】
図1B及び1Cは各々、シミュレーションの開始及び終りにそれぞれ近い瞬間における信号のより詳細な図を表わしている。
【0014】
シミュレーションの開始時点で、トランジスタは定常状態にはない。
【0015】
図1Bは、基板の前記電位が周期的であることを示しており、図1Aに従ってその平均値は規則的に増大する。
【0016】
時間が経過するにつれて、トランジスタは定常状態に近くなり、前記電位は増大を停止する(図1C参照)。
【0017】
それは、トランジスタの定常状態に対応する平衡値に達している。
【0018】
ここで、その内部ノードにおける電位及びその性能が、各々のトランジスタについて前記定常状態が達成されないかぎり変動することから、定常状態にある回路のシミュレーションが必要であることがわかる。
【0019】
しかしながら、ここで認識できる通り、不都合なことに、前記定常状態に到達し次に所望の解析を開始するのには予め充分な時間がなくてはならないことから、回路のシミュレートされる時間は長いものとなり得る。
【0020】
その上、前記シミュレーションに割当てられる時間、すなわちシミュレーション機器(例えばコンピュータ及びシミュレーションソフトウェア)がシミュレーション結果を提供するのに必要とされる時間は、シミュレートされた時間に著しく左右される。
【0021】
従って該回路の設計プロセスは、不可避的に減速される。
【0022】
同様に、シミュレーションに割当てられる時間ひいては設計プロセスに大きな悪影響を及ぼすその他の要因についてもわかっている。
【0023】
第一の要因は、回路内のトランジスタの数に関わるものであり、その数が増加するにつれて回路のシミュレーションは相対的に複雑でかつ時間のかかるものとなる。
【0024】
第二の要因は、部分的空乏SOIトランジスタ内の補足的ノード、浮遊基板の存在である。
【0025】
実際、このノードの電位を確立するためには特異的計算を実行しなければならず、このことはシミュレーションの各々の計算段階を減速させる。
【0026】
以下では、シミュレーション持続時間がシミュレーションのために割当てられる時間を指定することになる、ということが指摘されている。
【0027】
上述の欠点を克服するための既知の包括的解決法は、部分的空乏SOIトランジスタの浮遊基板の電荷保存の原則を用いて回路の定常状態の確立段階を加速することにある。
【0028】
実際、一つのサイクルの間、定常状態で、かかるトランジスタの浮遊基板の電荷QBの変動がゼロであることがわかっている。
【0029】
この所見は、浮遊基板の電位Vbの変動をも意味している。
【0030】
かくして、定常状態で、特に一サイクルの間に、以下の既知の等式が確認される。
【0031】
【数1】
【0032】
従って一サイクルの開始時点で、定常状態に対応する電位Vbと電荷Qbについて単一の値が存在する。
【0033】
以下では、Vbsteady及びQbsteadyと記す値のこの対は、後続するサイクル全てにおいて電位及び電荷変動ゼロに対応する。
【0034】
定常状態を確立するための方法は、時間的電気シミュレーションの使用に基づいている。
【0035】
かかるシミュレーションは、図3に例示されている後続する一連の段階から成る。
【0036】
第一の静的シミュレーション105は、初期分極点の計算を可能にする。
【0037】
時間的シミュレーション106はこのとき、以前に確立されたものを初期分極点として用いることにより開始される。
【0038】
このシミュレーションは往々にして二つの異なるステージに分割されることが多い。
【0039】
過渡的ステージ107として識別される第一ステージは、定常状態に達する前の回路の過渡的状態に対応する。
【0040】
このステージでは、回路の電気的特性は推移して平衡に向かって傾く。
【0041】
「定常ステージ」108と呼ばれる第二ステージは、一つ又は複数のサイクルベースの定常状態にある前記回路のシミュレーションに対応する。
【0042】
特異的条件に応じて、時間的シミュレーション106は前記過渡的ステージ107のみを含み得ることが認められる。
【0043】
以下で、定常状態にあるステージ108をシミュレートすることなく過渡的ステージ107にある回路を単独で研究するためにこのような特異性が有利に使用されるということを見ていくことにする。
【0044】
部分的空乏SOIトランジスタに関しては、シミュレーション105においてそれらの浮遊基板電位を固定し、かくしてこの解析中にかかる電位が印加されかつ次に時間的シミュレーション106の過渡的ステージ107の間に前記基板の初期浮遊値をかかる電位が構成することになるようにすることが可能である。
【0045】
以下では、この初期値はVbinitとして示され、Vbinit-steadyは、値Vbsteadyに達した場合の値Vbinitに対応することになる。
【0046】
換言すると、Vbinit-steadyは、定常状態にある浮遊基板の電位の前記ユニークな値である。
【0047】
かくして定常状態確立の前記加速は、二つの異なる最終目標に基づいている。
【0048】
第一の最終目標は、できるかぎり短いシミュレーション持続時間で、電位Vbinit-steadyを得ることにある。
【0049】
第二の最終目標は、定常状態に達するのに必要な時間をtsteadyとして、このシミュレーション時間tsteadyを可能なかぎり制限することから成る(図3参照)。
【0050】
これらの最終目標に達するために、既知の一つの方法は次の各段階を実行することから成る。すなわち、
−Vbinitを初期化する段階、
−図3の時間0とt1の間の持続時間に対応するサイクルベースのシミュレーション106を実施する段階(該サイクルの長さは過渡的ステージ107のものよりも短かい)、
−VbinitがVbinit-steadyに対応するか否かを決定し、必要があれば先行段階に戻る段階、
−Vbinit-steadyが一旦確立されたならば、VbinitをVbinit-steadyに課すことにより静的シミュレーション105を実施し、その後、過渡的ステージ107次に定常状態のステージ108という二つステージを含むシミュレーション106を実施する段階、である。
【0051】
図4は、値Vbinit-steadyが確立された時点での回路のシミュレーションのステージを例示している。
【0052】
過渡的ステージ107のシミュレーションはもはや存在せず、そのため定常状態にある回路の全体的シミュレーションの時間が短縮されることがわかる。
【0053】
米国特許第6442735号明細書は、このような一般的解決法の適用の一例を提案している。
【0054】
その中で開示されている方法には、
1.基板が浮遊基板である回路のトランジスタのリストを新規作成する段階、
2.電位Vbinitを初期化する段階、
3.初期静的シミュレーション105を実行する段階、
4.過渡的ステージ107の一部に対応する予め設定されたサイクルベースで回路のシミュレーション106を実行する段階、
5.このサイクルの開始と終りの間のトランジスタの電荷ΔQbの変動を評価する段階、
6.この変動が予め設定された閾値より大きい場合、数学的外挿法を用いて電位Vbinitを調整することにより段階(3)に戻る段階、
7.そうでなければ値Vbinitは値Vbinit-steadyに対応し、回路の最後の静的シミュレーション105と次に時間的シミュレーション106における浮遊基板の初期値としてみなされる段階、
を含む異なる段階が含まれる。
【0055】
浮遊基板電位値Vbinit-steadyに向かって収束させるために、以下の外挿計算が段階(6)で実行される。
【0056】
まず第一に、我々には、この基板の電位の変動に従った浮遊基板の電荷変動ΔQbの以下の数学的法則がわかっている。
【0057】
【数2】
【0058】
なお式中、Vbn及びVbn+1はそれぞれ反復n及びn+1での浮遊基板の電位に対応し、AとBは係数である。
【0059】
反復が回路の完全な時間的シミュレーション、つまりシミュレーション105及び106の両方の連続に対応し、ここで後者のみがステージ107を含むことを指摘しておくべきである。
【0060】
さらに又、この等式に従うと、前記電荷変動ΔQbは、定常状態に達した時点で、又換言するとVbn+1がVbnに等しくなった時点で、適正にゼロとして確立されるということも指摘しておくべきである。
【0061】
係数A及びBは、予め設定される初期値で電位Vb1、Vb2及びVb3が課せられる三つの最初の時間的シミュレーション106を通して評価される。
【0062】
これらのシミュレーションは、過渡的ステージ107の一部分のみに対応する一つのサイクルベースで実行される。
【0063】
前記三つのシミュレーションの終りで、三つの電荷変動ΔQb1、ΔQb2及びΔQb3があり、係数A及びBは以下のそれぞれの等式によって計算される。
【0064】
【数3】
【0065】
【数4】
【0066】
等式(2)を相殺し以下の反復の初期浮遊基板の電位に対応する電位Vbn+1が式(5)から演繹される。
【0067】
【数5】
【0068】
かくして、シミュレーション速度の増大という点で効率の良いこの方法は、部分空乏SOIトランジスタを内蔵する回路の定常状態における相対的に高速のシミュレーションを可能にする。
【0069】
それでもこのような方法は、とりわけシミュレートすべき回路のサイズが増大した場合に同様に一定数の欠点を含んでいる。
【0070】
実際、複数のノードを収納する回路の存在下では、シミュレータは各々の前記ノード上でキルヒホッフの法則を誘発する。
【0071】
ノード数が多くなればなるほど、等式及び依存関係の数は増えるため、この解答にかかる時間は長くなる。
【0072】
それでも、米国特許第6442735号明細書の当該出願人の方法においては、このような解答プロセスはシミュレーション105及び106内の各反復において、そしてさらには全ての接続されたトランジスタを内蔵する回路について実行される。
【0073】
かくして、ノード数が多い場合、米国特許第6442735号明細書の方法は、標準的なシミュレーションと比べ、確かに、一つの回路の定常状態におけるシミュレーションの問題に対する有利な一解決法である。
【特許文献1】米国特許第6442735号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0074】
しかしながら、シミュレーション持続時間は長く、生産性に関して効率的な回路設計にとっては有害であり続ける可能性がある。
【0075】
本発明の目的は、これらの欠点を少なくとも或る程度克服できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0076】
この理由から、本発明は、定常状態における電子回路の応答をシミュレートするための方法において、前記回路がSOIタイプのトランジスタといったようなコンポーネントを含む方法であって、以下の各段階、すなわち、
(a)トランジスタのリストを新規作成する段階、
(b)確立された時間的間隔の間に前記回路の入力端に対しシミュレーション励起信号が適用された時点で、リスト内の各トランジスタのノードで信号を記憶する段階、
(c)リスト中の各トランジスタについて他のトランジスタとは独立した形で、それらの各々に共通の電気的特性の変動に関して予め設定された基準に関連させて、前記対応する記憶済み信号をそれらのノードに適用した時点で前記変動を解析する段階、
(d)該基準が遵守されていない場合には、
i.各々の前記トランジスタの初期電気的環境を一旦修正して前記基準に収束させる段階、
ii.そして段階(C)に戻る段階、
(e)前記時間的間隔中に回路の前記入力端で段階(b)の前記シミュレーション励起信号を再度適用し、なお該回路は、前記初期電気的環境が修正された前記トランジスタを収納しているものであり、各々の前記トランジスタについて前記基準が遵守されていることを検査する段階、
を含んで成ることを特徴とする方法を提案している。
【0077】
かくして本発明では、我々は有利にも各トランジスタの定常状態を別々に取扱い、これらの個々の定常状態が回路内の各々の対応するトランジスタの定常状態に対応することを検査する。
【0078】
この方法の制限的な意味のない幾つかの好ましい態様は、以下の通りである:
−段階(b)において、まず最初に静的解析を実行する;
−段階(a)において、浮遊基板を有するSOIのトランジスタのリストを新規作成する;
−段階(b)及び(e)において、浮遊基板に対応するノードは自由であり、段階(c)及び(d)において、異なるシミュレーション電源を介してそのそれぞれの電位が初期化される;
−段階(b)で適用された励起信号は周期的時間信号である;
−段階(b)は前記時間的間隔を決定する段階を予備的に含む;
−前記決定段階は段階(b)内の前記励起信号に共通の特性を評価することから成る;
−前記共通の特性は周期である;
−段階(b)中の前記確立段階は、前記励起信号の周期のうちの最低多重周期を評価することから成る;
−段階(b)において、各トランジスタの少なくとも三つのノードの信号を記憶する;
−段階(c)は前記回路の前記リストのトランジスタのノードの切断を含んで成る;
−段階(c)で、前記信号の適用は、各々の前記独立したトランジスタの前記ノードに異なるシミュレーション電源を接続することによって実行される;
−各々の電源は、それが接続されているノードに対応する記憶済み信号を再生する;
−段階(b)及び(c)において、各トランジスタの前記ノードは、
・ゲート、
・ドレイン、
・ソース、である;
−段階(d)及び(e)において、前記時間的間隔の間に予め設定された閾値と前記電気的特性の変動とを比較することによって前記基準が遵守されているか否かをそれぞれに確立し検査する;
−前記特性は浮遊基板の電荷である;
−段階(e)の終りで前記基準が遵守されていないかぎり、新たに段階(b)〜(e)の一セットを実行する;
−新たなセットの段階(b)において、各トランジスタの前記初期電気的環境は、先行するセットの段階(d)で実施された最後の修正の初期電気的環境に対応する;
−段階(d)において、浮遊基板の初期電位を修正することによって、トランジスタの前記初期電気的環境を修正する;
−段階(b)における前記記憶段階は、前記信号を表わすデータをファイル内に記憶することから成る;
−段階(c)において、ファイル内に記憶された前記データは前記対応する信号を適用するために読取られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0079】
本発明のその他の態様、目的及び利点は、制限的な意味のない例として示され、添付図面を参考にして記されているその好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読むことでより明確になることだろう:
−図1Aは、CMOS−SOIインバータのP型部分空乏SOIトランジスタの浮遊基板の電位の広い時間スケール全体にわたる推移を例示している;
−図1Bは、過渡的ステージ中のシミュレーションの始めにおける図1Aの分解図を示す;
−図1Cは、定常状態におけるシミュレーションの、シミュレーション終了時における図1Aの分解図を示す;
−図2は、結果が図1A〜1Cに例示されているシミュレーションにおいて使用されたCMOS−SOIインバータを概略的に示す;
−図3は、基本的に、一つの回路の定常状態におけるシミュレーションの三つのステージを例示する;
−図4は、浮遊基板の電位がVbinit-steadyに初期化された場合の回路の定常状態におけるシミュレーションを例示する;
−図5は、回路のシミュレーションにおける一サイクルの決定の一例を示す。
−図6A及び6Bは、独立して解析を行なうことを目的とした該方法に従った回路のトランジスタの切断を例示する;
−図7は、CMOS−SOIインバータの中で使用されるN型部分空乏SOIトランジスタの浮遊基板の電荷変動を例示する。
【0080】
本発明自体は同様に、部分空乏SOIトランジスタが定常状態にある場合のその浮遊基板の電荷保存の原理に依存するものであり、それが提案する方法は以下の通りである。
【0081】
第一段階は、シミュレートされるべき回路を形成するトランジスタを検査することから成る。
【0082】
より精確には、基板が浮遊基板であるSOIトランジスタの登録作業が実行され、そのリストがコンパイルされる。
【0083】
第二の段階は、それをベースとして最終的なシミュレーションが実施されることになる最小のサイクルを決定することから成る。
【0084】
この決定段階は、例えば前記回路の全ての入力端の周期のうちの最低多重周期を評価することから成る。
【0085】
一つの回路の5つの入力端に対応する五つの信号が表わされている図5に、一例が示されている。
【0086】
この例においては、全ての信号は周期的であるが、周期は異なっている。
【0087】
そして、該回路の入力端の最低多重周期は信号203のものである。
【0088】
かくしてそれは、次のシミュレーションがベースとすることになる最小サイクルを定義するのに役立つことになる。
【0089】
より一般的には、周期Tの入力信号について、最小サイクルは、次の等式によって確立される:
サイクル=LCM(T1)
なお式中LCMは最小公倍数を表わす。
【0090】
次に第三の段階は、前記サイクルベースで第一の時間的シミュレーションを実行することから成り、ここで前記シミュレーションは当然のことながら静的シミュレーション105を初期化する段階を含んで成る。
【0091】
かくして、サイクルさらにはシミュレーションの終りでは定常状態が安定する時間がないためサイクルは先験的に過渡的ステージ107にある。
【0092】
静的シミュレーションの間、前記リストの中に記されたトランジスタの浮遊基板の電位は自由に放置され、このことはすなわちこれらの電位がこのシミュレーションの間に決して課せられることはないということを意味している。
【0093】
時間的シミュレーションの間、すべてのトランジスタのゲート、ドレイン及びソースの電位が記録される。
【0094】
かくして我々は前記前述の電位の経時的推移のメモリを有することになる。
【0095】
次に第四段階は、その後の電気的シミュレーションにおいてこのようにして記憶された信号を再生できるようにする手段を新規作成することから成る。
【0096】
ここで、回路の全ての内部信号が周期的信号であり、必要であることが判明した場合に一サイクルよりも長い時間にわたりそれらを再構築することが容易である、ということに留意されたい。
【0097】
前記信号再生手段に関しては、パラメータ化可能な電圧源を使用することができる。
【0098】
これらの電圧源は、例えば一つのファイル内にその各点が読み込まれる信号を生成することができる。
【0099】
このファイルは前記第三段階の間、すなわち前記回路のノードにおける電位の記憶段階で構築される。
【0100】
該ファイル中に収納される情報は同様に信号の特性すなわち、周期、高低レベル及び電気信号の形態を確立するために当業者が所有するその他のあらゆるパラメータについての詳細を提供することもできる。
【0101】
かくして、当業者であれば、数多くの変形形態を考慮することができ、上述の例が全く制限的意味のないものであることを理解することになる。
【0102】
第五段階では、各々の登録済みトランジスタは、段階4で新規作成された手段を介し、完全な回路のシミュレーションの間に段階3においてそのノードで記憶された三つの記号をそのゲート、ドレイン及びソースに適用することによって、別々にシミュレートされる。
【0103】
かくしてこの第五段階では、適切な信号を再生するための手段を接続する目的で前記回路の残りの部分から各トランジスタを切断する。
【0104】
この種の操作は図6A及び6Bにおいて制限的意味のない例として示されている。
【0105】
図6Aでは、トランジスタ220の端子において信号200、201及び202が段階3中にサイクルベースで記録された。
【0106】
図6Bでは、前記三つの信号200〜202の正規なコピーを再生するために三つの周期的電圧源201’、202’及び203’が作成されている。
【0107】
さらに、前記回路の残りの部分から絶縁するためにトランジスタ220を切断し、専用に設計された前記三つの周期的電圧源をその端子で接続する。
【0108】
ノード206は、トランジスタ220の浮遊基板に対応する。
【0109】
その電位は、図示されていない電圧源を用いてシミュレーションの開始時に初期化される。
【0110】
このように構築されたサブ回路300のシミュレーションを次に実行することができる。
【0111】
本発明の好ましい実施形態が、全ての絶縁されたトランジスタに対して単一のシミュレーションを実施することから成る、という点に留意されたい。
【0112】
この場合、絶縁されたトランジスタならびにそれらが接続されている周期的電圧源の全てが単一のシミュレーションの中(場合によっては単一のファイル内)にまとめられる。
【0113】
こうして、一回のシミュレーションの実行により、全てのトランジスタについての結果を一回の試みで得ることが可能となる。
【0114】
この時間的シミュレーションの目的は、各トランジスタの浮遊基板の電位の定常状態値Vbinit-steadyを可能なかぎり迅速に発見する又は少なくともこれに接近することにある。
【0115】
最初の反復の間、初期電圧Vbinitの第一の値が選択され、記憶のため前記手段に新たに接続されたトランジスタの時間的シミュレーションが実行される。
【0116】
シミュレーション中、各トランジスタの浮遊基板の電荷は推移し、シミュレーションの始めの初期値に比較される最終値に達する。
【0117】
トランジスタのうちの一つの浮遊基板のサイクルベースの電荷変動が予め設定された閾値よりも大きい場合、その電位Vbinitは修正され、新しい反復のための初期値として使用される。
【0118】
当然のことながら、このようなプロセスは全てのトランジスタに関係し、前記修正は全て互いに独立した形で実行される。
【0119】
このプロセスは、該サイクル中、各トランジスタの前記電荷変動が前記設定された閾値を上回るかぎり反復される。
【0120】
制限的な意味のない例として、図7はこのプロセスを例示している。
【0121】
四つの連続する反復が点1、2、3及び4によりそれぞれ表わされ、これらの点に対し、各々について電位Vbinit及び電荷変動ΔQb(例えば(Vbinit1;ΔQb1)、など)が対応する(図7の曲線400を参照のこと)。
【0122】
一つの反復が、選択されたサイクルベースの静的シミュレーション105とその後につづく時間的シミュレーション106を表わしていることに留意されたい。
【0123】
第一の反復の終りで、ΔQb1は、予め設定された閾値よりも大きい。
【0124】
かくして該方法は、電位Vbinit1の値を修正し、これはVbinit2となる。
【0125】
このとき第二の反復が開始し、ひとたび終了した時点で新たな比較がΔQb2について実行される。
【0126】
ゼロのΔQb変動を特徴とする定常状態に達するために、この例では四回の反復、ひいては四回のVbinit修正が必要となる。
【0127】
この状況は、点4つまり、ゼロ縦座標軸と曲線400の交差点によって図式的に表わされている。
【0128】
値Vbinit-steadyに向かっての浮遊基板の電位の収束は、異なる解決法を用いて実行可能である。
【0129】
とりわけ上述のケースにおいては、単純にVbinitを増分することで一つの結果をうまく達成することができる。
【0130】
当然のことながら、ユーザー自身が確立するか又は該方法にその最適な設定を実行させる一つの増分段階が定義されなくてはならない。
【0131】
いずれの場合でも、収束が保証され収束速度と結果の精度の間の理想的な妥協が尊重されるような一つの値をこの段階が有していることが好ましい。
【0132】
もう一つの解決法は、反復の間の電荷変動ΔQbの正負符号を識別子とし、ΔQbについての所望の精度を収束基準として、二分法(dichotomy)プロセスを実行することから成る。
【0133】
例えば、三回の反復を実施することにより開始することができる。
【0134】
まず最初の反復(点1)では、電位Vbinit1は可能なかぎり小さな値を有し、第二の反復では反対に電位Vbinit2は可能なかぎり大きな値を有し(点2)、第三の反復ではVbinit3は先行する二つの値の中央値を有する。
【0135】
このとき前記第三の反復の終りでΔQb3の第一の解析を行なうことができ、その正負符号に応じてVbinit4が増減される。
【0136】
さらに、特に自己適応アルゴリズムを使用することなどのその他の解決法が考慮される。
【0137】
当業者がなかでもこの点に関して考えられる数多くの適応を理解することになるということは明白である。
【0138】
第五段階は、最後の反復のサイクル中の電荷変動が予め設定された閾値よりも低い場合に終了する。
【0139】
第六段階は次に、接続されたトランジスタを内含する完全な回路を再度シミュレートすることから成る。
【0140】
ここでは、段階3のシミュレーションとは異なり、浮遊基板の電位は、静的シミュレーション105及び時間的シミュレーション106の間に、それぞれの値Vbinit-steadyに初期化され、かくして意図される通り過渡的ステージ107が短いインスタンスしか持続せず、定常状態ステージ108がすばやく達成されるようになっている。
【0141】
今度は、過渡的ステージ107が完全にシミュレートされているか否か、すなわちtstatがt1以下であること又は各トランジスタの電荷変動がつねに設定された閾値より低い値であることが検査される。
【0142】
次に続く定常状態ステージ108に関しては、それはユーザーが選択した任意の持続時間にわたりシミュレートされ、電位Vbinit-steadyの全てを随意に再利用することができる。
【0143】
電位Vbinit-steadyの推定のためにより高い精度に達することを可能にする、前述の方法の一代替案がここで提案される。
【0144】
この代替案は、段階(3)で記憶された信号がわずかにバイアスされており、該方法の後続する段階の全てがこれらのバイアス信号の繰返しの使用に基づいているという考察事実に基づくものである。
【0145】
このようなバイアスの一つの理由は、信号の記憶段階が回路の過渡的ステージの間に行なわれるという事実に由来する。
【0146】
従ってこれらの信号には、回路の定常状態としても知られている平衡状態の形態に対応する定常形態に向かって推移する時間がなかった。
【0147】
特に、一部のノード(例えばノード200)上の信号の電圧レベルならびに上昇及び下降時間は、過渡的ステージと定常ステージの間で実質的に異なっている。
【0148】
電圧Vbinit-steadyの推定に影響を及ぼすこの偏差を補正するために、段階(5)または段階(6)の後に再び該方法を実行する。
【0149】
より厳密には、該方法は回路のシミュレーションの段階(3)で利用される。
【0150】
今度は、確立されたばかりの値Vbinit-steadyに浮遊基板の電位を初期化する。
【0151】
このようにして、シミュレーションの過渡的ステージの間、回路はすでに定常状態にきわめて近く、記憶された信号はより高レベルでその最終的形態に類似している。
【0152】
こうしてバイアスは縮小され、各トランジスタの浮遊基板の電位Vbinit-steadyの推定は該方法の後続する段階の間に改善される。
【0153】
当然のことながら、本発明は、図面中で表わされている上述の実施形態の形態に制限されるものでは全くない。
【0154】
特に、定常状態でのサイクル中に相殺される電荷変動の原理を異なるやり方で精査することが可能であるというのは明白である。
【0155】
例えば、以上の記述の中で、該方法は変動ΔQbを解析しているが、その他の変数も選択可能である。
【0156】
実際、定常状態が達成されたか否かをこれらの変数から直接的に又は間接的に演繹できるだけで充分である。
【0157】
これは特に、定常状態において安定したものとなる基板の電位Vb自体についてあてはまることである。
【図面の簡単な説明】
【0158】
【図1A】CMOS−SOIインバータのP型部分空乏SOIトランジスタの浮遊基板の電位の広い時間スケール全体にわたる推移を例示するグラフ。
【図1B】過渡的ステージ中のシミュレーションの始めにおける図1Aの分解図を示すグラフ。
【図1C】定常状態におけるシミュレーションの、シミュレーション終了時における図1Aの分解図を示すグラフ。
【図2】結果が図1A〜1Cに例示されているシミュレーションにおいて使用されたCMOS−SOIインバータを概略的に示す図。
【図3】一つの回路の定常状態におけるシミュレーションの3つのステージを例示する図。
【図4】浮遊基板の電位がVbinit-steadyに初期化された場合の回路の定常状態におけるシミュレーションを例示する図。
【図5】回路のシミュレーションにおける一サイクルの決定の一例を示すグラフ。
【図6A】独立して解析を行なうことを目的とした該方法に従った回路のトランジスタの切断を例示する図。
【図6B】独立して解析を行なうことを目的とした該方法に従った回路のトランジスタの切断を例示する図。
【図7】CMOS−SOIインバータの中で使用されるN型部分空乏SOIトランジスタの浮遊基板の電荷変動を例示するグラフ。
【符号の説明】
【0159】
10 信号
100 SOIインバータ
101 周期的電圧源
102 電位
105 静的シミュレーション
107 過渡的ステージ
108 定常ステージ
200 ノード
201 ノード
202 ノード
203 最低多重周期の信号
206 浮遊基板
220 トランジスタ
300 サブ回路
【特許請求の範囲】
【請求項1】
定常状態における電子回路の応答をシミュレートするための方法において、前記回路がSOIタイプのトランジスタ(220)といったようなコンポーネントを含む方法であって、以下の各段階、すなわち、
(a)トランジスタ(220)リストを新規作成する段階、
(b)確立された時間的間隔の間に前記回路の入力端(201)に対しシミュレーション励起信号が適用された時点で、リスト内の各トランジスタのノード(200、201、202)で信号(220)を記憶する段階、
(c)リスト中の各トランジスタ(220)について、他のトランジスタとは独立した形で、それらの各々に共通の電気的特性の変動に関して予め設定された基準に関連させて、前記対応する記憶済み信号をそれらのノード(200、201、202)に適用した時点で前記変動を解析する段階、
(d)該基準が遵守されていない場合には、
i.各々の前記トランジスタの初期電気的環境を一旦修正して前記基準に収束させる段階、
ii.そして段階(c)に戻る段階、
(e)前記時間的間隔中に回路の前記入力端で段階(b)の前記シミュレーション励起信号を再度適用し、なお該回路は、前記初期電気的環境が修正された前記トランジスタ(220)を収納しているものであり、各々の前記トランジスタについて前記基準が遵守されていることを検査する段階、
を含んで成ることを特徴とする方法。
【請求項2】
段階(b)においてまず最初に静的解析を実行することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
段階(a)において、浮遊基板(206)を有するSOIのトランジスタのリストを新規作成することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
段階(b)及び(e)において、浮遊基板(206)に対応するノードが自由であること、そして、段階(c)及び(d)において、異なるシミュレーション電源を介してそのそれぞれの電位を初期化することを特徴とする、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
段階(b)で適用された励起信号が周期的時間信号(200)であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。
【請求項6】
段階(b)が前記時間的間隔を決定する段階を予備的に含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
【請求項7】
前記決定段階が段階(b)内の前記励起信号に共通の特性を評価することから成ることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記共通の特性が周期であることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
段階(b)中の前記確立段階が、前記励起信号の周期のうちの最低多重周期を評価することから成ることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
【請求項10】
段階(b)において、各トランジスタの少なくとも三つのノード(200、201、202)の信号を記憶することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一つに記載の方法。
【請求項11】
段階(c)が前記回路の前記リストのトランジスタ(220)のノードの切断を含んで成ることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一つに記載の方法。
【請求項12】
段階(c)で、前記信号の適用が、各々の前記独立したトランジスタ(220)の前記ノード(200、201、202)に異なるシミュレーション電源(200’、201’、202’)を接続することによって実行されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一つに記載の方法。
【請求項13】
各々の電源(200’)が、それが接続されているノード(200)に対応する記憶済み信号を再生することを特徴とする、請求項12に記載の方法。
【請求項14】
段階(b)及び(c)において、各トランジスタの前記ノード(200、201、202)が、
−ゲート、
−ドレイン、
−ソース、
であることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一つに記載の方法。
【請求項15】
段階(d)及び(e)において、前記時間的間隔の間に予め設定された閾値と前記電気的特性の変動(400)とを比較することによって前記基準が遵守されているか否かをそれぞれに確立し検査することを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一つに記載の方法。
【請求項16】
前記特性が浮遊基板(206)の電荷であることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
【請求項17】
段階(e)の終りで前記基準が遵守されていないかぎり、新たに段階(b)〜(e)の一セットを実行することを特徴とする、請求項1〜16のいずれか一つに記載の方法。
【請求項18】
新たなセットの段階(b)において、各トランジスタの前記初期電気的環境が先行するセットの段階(d)で実行された最後の修正の初期電気的環境に対応することを特徴とする、請求項17に記載の方法。
【請求項19】
段階(d)において、浮遊基板(206)の初期電位を修正することによって、トランジスタ(220)の前記初期電気的環境を修正することを特徴とする、請求項3〜18のいずれか一つに記載の方法。
【請求項20】
段階(b)における前記記憶段階が、前記信号を表わすデータをファイル内に記憶することから成ることを特徴とする、請求項1〜19のいずれか一つに記載の方法。
【請求項21】
段階(c)において、ファイル内に記憶された前記データが前記対応する信号を適用するために読取られることを特徴とする、請求項20に記載の方法。
【請求項1】
定常状態における電子回路の応答をシミュレートするための方法において、前記回路がSOIタイプのトランジスタ(220)といったようなコンポーネントを含む方法であって、以下の各段階、すなわち、
(a)トランジスタ(220)リストを新規作成する段階、
(b)確立された時間的間隔の間に前記回路の入力端(201)に対しシミュレーション励起信号が適用された時点で、リスト内の各トランジスタのノード(200、201、202)で信号(220)を記憶する段階、
(c)リスト中の各トランジスタ(220)について、他のトランジスタとは独立した形で、それらの各々に共通の電気的特性の変動に関して予め設定された基準に関連させて、前記対応する記憶済み信号をそれらのノード(200、201、202)に適用した時点で前記変動を解析する段階、
(d)該基準が遵守されていない場合には、
i.各々の前記トランジスタの初期電気的環境を一旦修正して前記基準に収束させる段階、
ii.そして段階(c)に戻る段階、
(e)前記時間的間隔中に回路の前記入力端で段階(b)の前記シミュレーション励起信号を再度適用し、なお該回路は、前記初期電気的環境が修正された前記トランジスタ(220)を収納しているものであり、各々の前記トランジスタについて前記基準が遵守されていることを検査する段階、
を含んで成ることを特徴とする方法。
【請求項2】
段階(b)においてまず最初に静的解析を実行することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
段階(a)において、浮遊基板(206)を有するSOIのトランジスタのリストを新規作成することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
段階(b)及び(e)において、浮遊基板(206)に対応するノードが自由であること、そして、段階(c)及び(d)において、異なるシミュレーション電源を介してそのそれぞれの電位を初期化することを特徴とする、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
段階(b)で適用された励起信号が周期的時間信号(200)であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。
【請求項6】
段階(b)が前記時間的間隔を決定する段階を予備的に含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
【請求項7】
前記決定段階が段階(b)内の前記励起信号に共通の特性を評価することから成ることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記共通の特性が周期であることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
段階(b)中の前記確立段階が、前記励起信号の周期のうちの最低多重周期を評価することから成ることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
【請求項10】
段階(b)において、各トランジスタの少なくとも三つのノード(200、201、202)の信号を記憶することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一つに記載の方法。
【請求項11】
段階(c)が前記回路の前記リストのトランジスタ(220)のノードの切断を含んで成ることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一つに記載の方法。
【請求項12】
段階(c)で、前記信号の適用が、各々の前記独立したトランジスタ(220)の前記ノード(200、201、202)に異なるシミュレーション電源(200’、201’、202’)を接続することによって実行されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一つに記載の方法。
【請求項13】
各々の電源(200’)が、それが接続されているノード(200)に対応する記憶済み信号を再生することを特徴とする、請求項12に記載の方法。
【請求項14】
段階(b)及び(c)において、各トランジスタの前記ノード(200、201、202)が、
−ゲート、
−ドレイン、
−ソース、
であることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一つに記載の方法。
【請求項15】
段階(d)及び(e)において、前記時間的間隔の間に予め設定された閾値と前記電気的特性の変動(400)とを比較することによって前記基準が遵守されているか否かをそれぞれに確立し検査することを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一つに記載の方法。
【請求項16】
前記特性が浮遊基板(206)の電荷であることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
【請求項17】
段階(e)の終りで前記基準が遵守されていないかぎり、新たに段階(b)〜(e)の一セットを実行することを特徴とする、請求項1〜16のいずれか一つに記載の方法。
【請求項18】
新たなセットの段階(b)において、各トランジスタの前記初期電気的環境が先行するセットの段階(d)で実行された最後の修正の初期電気的環境に対応することを特徴とする、請求項17に記載の方法。
【請求項19】
段階(d)において、浮遊基板(206)の初期電位を修正することによって、トランジスタ(220)の前記初期電気的環境を修正することを特徴とする、請求項3〜18のいずれか一つに記載の方法。
【請求項20】
段階(b)における前記記憶段階が、前記信号を表わすデータをファイル内に記憶することから成ることを特徴とする、請求項1〜19のいずれか一つに記載の方法。
【請求項21】
段階(c)において、ファイル内に記憶された前記データが前記対応する信号を適用するために読取られることを特徴とする、請求項20に記載の方法。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【公表番号】特表2007−531139(P2007−531139A)
【公表日】平成19年11月1日(2007.11.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−505671(P2007−505671)
【出願日】平成17年3月25日(2005.3.25)
【国際出願番号】PCT/IB2005/001016
【国際公開番号】WO2005/093611
【国際公開日】平成17年10月6日(2005.10.6)
【出願人】(506327896)
【氏名又は名称原語表記】SOISIC
【Fターム(参考)】
【公表日】平成19年11月1日(2007.11.1)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年3月25日(2005.3.25)
【国際出願番号】PCT/IB2005/001016
【国際公開番号】WO2005/093611
【国際公開日】平成17年10月6日(2005.10.6)
【出願人】(506327896)
【氏名又は名称原語表記】SOISIC
【Fターム(参考)】
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