[go: up one dir, main page]

JP2001148427A - Improved method for simulation of soi element - Google Patents

Improved method for simulation of soi element

Info

Publication number
JP2001148427A
JP2001148427A JP2000263994A JP2000263994A JP2001148427A JP 2001148427 A JP2001148427 A JP 2001148427A JP 2000263994 A JP2000263994 A JP 2000263994A JP 2000263994 A JP2000263994 A JP 2000263994A JP 2001148427 A JP2001148427 A JP 2001148427A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
floating body
circuit
body voltage
constant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000263994A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3418975B2 (en
Inventor
Iii George E Smith
ジョージ・イー・スミス・サード
Fariborz Assaderaghi
ファリボルツ・アサダラジ
Paul D Muench
ポール・ディ・ムエンチ
Jr Lawrence F Wagner
ローレンス・エフ・ワグナー・ジュニア
Timothy L Walters
ティモシー・エル・ウォルタース
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/388,594 external-priority patent/US6141632A/en
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JP2001148427A publication Critical patent/JP2001148427A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3418975B2 publication Critical patent/JP3418975B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simulate an SOI element by setting a floating body voltage to an optional desired value at the optional point of time during simulation by an electronic design model encoded by design software for the FET logic design of an SOI base. SOLUTION: An ideal voltage source having a desired floating body voltage value is added to a model serially to an ideal current source having the value of the constant multiple of a voltage applied to itself. In the case a constant is zero, a current does not flow and an additional element does not affect a circuit. If the constant is not zero, the ideal current source is considered the same as a resistor, the current flows into a floating body node or flows out from there and the voltage is set. Other than the time of desiring the change of the floating body voltage, the constant is maintained at zero at all times. An improved process judges whether or not an element is classified into one of some categories by the topology analysis of a circuit element and decides which element of the circuit is in AC balance.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は絶縁体上シリコン
(SOI:silicon-on-insulator)集積回路に関し、特
に、回路設計の作成で使用される遅延計算において、S
OI FET浮遊体電圧を考慮する方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to silicon-on-insulator (SOI) integrated circuits, and more particularly, to delay calculations used in creating circuit designs.
The present invention relates to a method for considering an OI FET floating body voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】ここで述べる方法の背景として、シリコ
ン素子の形成においてシミュレーションが使用されてき
ており、そうした素子には、SOI素子を形成する絶縁
体上シリコン(SOIとも呼ばれる)として知られるプ
ロセスにより形成される薄膜素子が含まれる。SOI素
子性能は、(回路を含む)素子の浮遊体上の現電圧に依
存する。この浮遊体電圧は更に、素子(または回路)の
スイッチング履歴に依存する。(回路を含む)シリコン
素子の作成に使用されるシミュレーションは、従来の遅
延測定プロセスを含むが、関連出願において述べられる
技術の開発までは、現浮遊体電圧の作用を考慮する方法
を有する既知のシミュレーション技術が存在しなかっ
た。現浮遊体電圧の履歴作用を考慮する従来方法は、当
の正確な履歴をシミュレートするか、問題を制限するこ
とを要求した。いずれの方法も遅延規則に対して適用可
能でなく、いずれの方法も1ラン内でのシミュレーショ
ンの順序付けの修正を可能にしない。理論的には、現浮
遊体電圧の作用の考慮は、全スイッチング履歴をシミュ
レートすることにより可能であるが、これは現実的でな
く、従って従来の遅延推定プロセスは、この作用を考慮
する方法を全く有さなかった。更に、通常のプロシージ
ャは、1シミュレーション・ラン内の幾つかの異なる負
荷に対する遅延を測定するものであったので、シミュレ
ーション履歴の使用は受入れ可能でなかった。シミュレ
ーションの履歴に対するこの依存性は、シミュレーショ
ン・ランの順序に応じて、予測不能な異なる結果を提供
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION In the context of the methods described herein, simulations have been used in the formation of silicon devices, which include a process known as silicon-on-insulator (SOI) that forms SOI devices. The thin film element to be formed is included. SOI device performance depends on the current voltage on the floating body of the device (including the circuit). This floating body voltage further depends on the switching history of the element (or circuit). The simulations used to create silicon devices (including circuits) include a conventional delay measurement process, but until the development of the technology described in the related application, a known method has a way to account for the effects of current floating body voltages. Simulation technology did not exist. Conventional methods that take into account the hysteresis effect of the current floating body voltage required either simulating the exact history in question or limiting the problem. Neither method is applicable to delay rules, and neither method allows for modification of simulation ordering within one run. In theory, consideration of the effect of the current floating body voltage is possible by simulating the entire switching history, but this is not practical and therefore the conventional delay estimation process uses a method to account for this effect. Did not have any. In addition, the use of simulation history was not acceptable because the usual procedure was to measure delays for several different loads within one simulation run. This dependence on the history of the simulation provides different and unpredictable results depending on the order of the simulation runs.

【0003】本発明者は、電気遅延をシミュレートする
ために使用されるシステムにおいて使用され得るよう
に、前述の作用をシミュレートする方法が必要であると
結論付けたが、こうした方法は現在までのところ、まだ
達成されていない。電気シミュレーション及び設計シス
テムの一般的な例として、三菱電気株式会社による米国
特許出願第5396615号や、日立マイクロシステム
ズ社による米国特許出願第5384720号で示される
システムなどが含まれる。
[0003] The present inventors have concluded that there is a need for a method of simulating the above-described action, which can be used in a system used to simulate electrical delays, but such a method has not been described to date. However, it has not been achieved yet. Common examples of electrical simulation and design systems include the systems described in U.S. Patent Application No. 5,396,615 by Mitsubishi Electric Corporation and U.S. Patent Application No. 5,384,720 by Hitachi Microsystems.

【0004】従来SOI素子をどのように処置してきた
か、及びどのようなシミュレーション技術が使用されて
きたかを示す、数多くの刊行物及び特許が存在する。そ
れらの中には、本願で参照される文献や、先行出願が含
まれる。例えば、Messrs.Dubois、(E)、Shahidi、(G.
G.)及びSun、(J.Y.C.)による1993年1月付けの
IBMにおける未公開レポート"Analysis of the Speed
Performance of ThinFilm CMOS/SOI Ring Oscillator
s"において、彼らは回路シミュレーションのためのコン
パクト分析モデリングを用いて、バルク・シリコン対応
物に勝る薄膜SOI/CMOSリング発振器の性能利点
を解析した結果、当時のバルクに勝るSOIのスピード
改善の大部分が、しきい値電圧の低減、浮遊体ドーピン
グ・ファクタ、及び接合容量の点から説明できると述べ
ている。個々の素子のDC電流測定にもとづき、彼らの
表にされたモデルは、高精度を達成するためにも使用さ
れた。シミュレートされた伝播遅延と測定された伝播遅
延との間の未解決の差異は、両方のアプローチにおいて
見い出された。合成電流とリング発振器内の蓄積電苛と
の比較は、この差異の原因が充放電電流の過小評価にあ
ることを明らかにした。これらの研究者は、伝播遅延の
供給電圧依存性の分析により、電流の過渡的増加がこの
差異の原因ではないと判断した。基本原理に対するSO
I素子のDC電流特性の感度が議論され、彼らにより、
回路シミュレーションにより、1ステージ当たりの遅延
の不十分な予測が、体系的に説明されるようになった。
このレポートはIBM内部のものであるが、SOI素子
設計における現浮遊体電圧の作用をシミュレートする方
法を示しておらず、この分野における回路シミュレーシ
ョンによる遅延の不十分な予測に関する研究の失望を表
している。
[0004] There are numerous publications and patents that show how SOI devices have been treated in the past and what simulation techniques have been used. Among them are the documents referred to in the present application and prior applications. For example, Messrs. Dubois, (E), Shahidi, (G.
G. ) And Sun, (JYC) unpublished report from IBM on January 1993, "Analysis of the Speed."
Performance of ThinFilm CMOS / SOI Ring Oscillator
In s ", they analyzed the performance advantages of thin-film SOI / CMOS ring oscillators over bulk silicon counterparts using compact analytical modeling for circuit simulations, and found that SOI speed improvements over bulk at the time were significant. Sections state that they can be explained in terms of threshold voltage reduction, floating body doping factor, and junction capacitance.Based on DC current measurements of individual devices, their tabulated models provide high accuracy. Unresolved differences between the simulated and measured propagation delays were found in both approaches.The resultant current and the stored power in the ring oscillator The researchers found that this difference was due to an underestimation of the charge and discharge currents, and these researchers found that the dependence of the propagation delay on the supply voltage was By analysis, the transient increase in current is determined not to be the cause of this difference. SO for basic principle
The sensitivity of the DC current characteristic of the I element was discussed,
Circuit simulations have systematically accounted for poor prediction of delay per stage.
Although this report is internal to IBM, it does not show how to simulate the effects of current floating body voltages on SOI device designs, and expresses the disappointment of research in this area on inadequate prediction of delay by circuit simulation. ing.

【0005】本発明者は、SOI回路素子設計におい
て、現浮遊体電圧の作用をシミュレートする方法が必要
であると結論付けたが、今日まで、これは他の者により
達成されていない。先行出願で述べられるIBMにおけ
る成果によれば、部分的に空乏化されたSOI素子は、
素子の浮遊体内に蓄積電苛を保持する。この電苛は"浮
遊体電圧(body voltage)"を生じる。浮遊体電圧は素
子のしきい値電圧(VT)、従って回路の性能に影響す
る。
The present inventors have concluded that there is a need in SOI circuit element design for a way to simulate the effects of current floating body voltages, but to date this has not been achieved by others. According to the work at IBM described in the prior application, the partially depleted SOI device is:
The accumulated electric charge is retained in the floating body of the element. This creates a "body voltage". The floating body voltage affects the threshold voltage (VT) of the device and thus the performance of the circuit.

【0006】従来、バルク・シリコン素子では、この作
用は重要でなかった。第1の関連米国特許出願第938
676号は、浮遊体電圧がランダムにセットされる、ま
たはプロセス変化を追跡するようにセットされる方法に
ついて述べている。実際に測定された浮遊体電圧は、完
全にランダムではない。他の関連開示に示される方法
は、浮遊体電圧の作用をより正確に表現しようとする方
法を示している。
Heretofore, this effect has not been significant in bulk silicon devices. First Related US Patent Application No. 938
No. 676 describes a method in which the floating body voltage is set randomly or set to track process changes. The actual measured floating body voltage is not completely random. The methods set forth in other related disclosures show how to attempt to more accurately describe the effects of floating body voltages.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】これらの従来の打開策
を改良することが望ましく、本発明者は浮遊体電圧の推
定を獲得する、より特殊化された方法について述べる。
本方法は親出願ほど一般的ではないが、本方法が使用さ
れる場合、より正確な結果が得られる。
It would be desirable to improve upon these conventional solutions, and the present inventors describe a more specialized method of obtaining an estimate of the floating body voltage.
Although the method is less common than the parent application, more accurate results are obtained when the method is used.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】後述のように、本発明者
はシミュレーションの間の任意の時点に、浮遊体電圧を
任意の所望の値にセットする方法を開発した。先行出願
において示される回路分析方法は、全ての可能な電圧を
制限するSOIトランジスタ浮遊体の電圧を選択した。
他の参照される出願の方法は、幾分可能性を狭めるもの
である。ここでは、本発明者は回路のどの部分がAC平
衡にあるかを分析し、その部分に特殊な処理を適用す
る。本発明者はまた、分析される回路の異なる部分が異
なる履歴を有するケースを考慮し、全てのトランジスタ
が"遅い"または"速い"履歴を有するとの仮定が、十分で
ないことを認識する。
As described below, the inventor has developed a method for setting the floating body voltage to any desired value at any time during a simulation. The circuit analysis method set forth in the prior application selected the voltage on the SOI transistor floating body to limit all possible voltages.
The methods of the other referenced applications somewhat limit the possibilities. Here, we analyze which part of the circuit is in AC equilibrium and apply special processing to that part. We also consider the case where different parts of the circuit being analyzed have different histories, and recognize that the assumption that all transistors have a "slow" or "fast" history is not sufficient.

【0009】再度、本方法の使用により得られる改善
は、回路のどの部分がAC平衡にあるかを分析すること
により、設計者が彼らの現設計方法と連携する遅延規則
を容易に確立することを可能にする。設計者は1ラン内
において、複数の遅延シミュレーションを有することが
でき、順序付けに関係無しに、同一の回答を得ることが
できる。本方法の結果、性能に関する限界が判明し、設
計者は最善または最悪値を見いだすために、入力及び履
歴の異なる組み合わせを試行し続ける必要がない。これ
らの及び他の改善が、以下の詳述の中で述べられる。本
発明の利点及びフィーチャをより理解するために、添付
の図面及び以下の詳述を参照されたい。
[0009] Again, the improvement gained by using the method is that designers can easily establish delay rules that work with their current design method by analyzing which parts of the circuit are in AC equilibrium. Enable. The designer can have multiple delay simulations within one run and get the same answer regardless of ordering. As a result of this method, performance limitations are identified and the designer does not have to keep trying different combinations of input and history to find the best or worst value. These and other improvements are set forth in the detailed description below. For a better understanding of the advantages and features of the present invention, please refer to the accompanying drawings and the following detailed description.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明によれば、本発明者は図1
に関連して、SOI素子のシミュレーション・モデルに
おいて使用される方法を開発した。この方法は、所望の
浮遊体電圧値を有する理想電圧源を、それ自体にかかる
電圧の定数(GJと呼ぶ)倍の値を有する理想電流源に
直列にモデルに追加することにより、シミュレーション
の間の任意の時点に、浮遊体電圧を任意の所望の値にセ
ットするステップを含む。図1は本発明者が浮遊体と称
するものを示し、現浮遊体電圧は、浮遊体に相当するポ
イントBにおける現浮遊体電圧である。この図はNFE
TまたはPFETのいずれかに適用可能である。この図
1では、図示の要素は、図1の下方においてラベルによ
り記述される。図1では、参照番号1は理想電圧源を表
し、参照番号2は理想電流源を表す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the present invention, the inventor of FIG.
The method used in the simulation model of the SOI device was developed in connection with. The method involves adding an ideal voltage source having a desired floating body voltage value to the model in series with an ideal current source having a value that is a constant (referred to as GJ) times the voltage applied to the model during simulation. Setting the floating body voltage to any desired value. FIG. 1 shows what the inventor calls a floating body, and the current floating body voltage is the current floating body voltage at a point B corresponding to the floating body. This figure is NFE
Applicable to either T or PFET. In this FIG. 1, the illustrated elements are described by labels at the bottom of FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 represents an ideal voltage source, and reference numeral 2 represents an ideal current source.

【0011】定数GJがゼロの場合、電流は流れず、追
加の要素は回路に影響を与えない。定数GJが非ゼロの
場合、理想電流源は抵抗器と同一と見なされる。従っ
て、電流が浮遊体ノードに流入またはそこから流出し、
その電圧をセットする。
If the constant GJ is zero, no current will flow and no additional elements will affect the circuit. If the constant GJ is non-zero, the ideal current source is considered the same as the resistor. Thus, current flows into or out of the floating node,
Set that voltage.

【0012】定数GJは、浮遊体電圧を変更するように
所望されるとき以外、常時ゼロに維持される。
The constant GJ is always kept at zero except when it is desired to change the floating body voltage.

【0013】所望の浮遊体電圧をセットする理想電圧源
の値を選択するために、2つのステップが実行される。
第1に、単に素子の端子電圧及び温度を考慮することに
より、静的浮遊体電圧が計算される。この電圧は、スイ
ッチング動作の無い長時間の後に、浮遊体が自然に落ち
着く電圧である。
To select the value of the ideal voltage source that sets the desired floating body voltage, two steps are performed.
First, the static floating body voltage is calculated simply by considering the terminal voltage and the temperature of the device. This voltage is a voltage at which the floating body naturally settles after a long time without switching operation.

【0014】その基本静的電圧から、この電圧の変化の
限界が、可能な異なるタイプのスイッチング動作にもと
づき見い出される。例えば、素子のドレイン及びソース
電圧を一定に維持したまま、ゲート電圧を増加すること
により、浮遊体電圧に所与の作用が提供される。
[0014] From its basic static voltage, the limits of this voltage change are found on the basis of the different types of switching operations possible. For example, increasing the gate voltage while keeping the drain and source voltages of the device constant provides a given effect on the floating body voltage.

【0015】可能な全てのスイッチング・タイプを考慮
すると、静的浮遊体電圧近辺の可能な電圧変化の範囲が
与えられる。所望のシミュレーションのタイプに応じ
て、これらの電圧の1つをランダムに選択して、静的電
圧を変化させ、未知のスイッチング履歴を有する素子を
表すか、既知のスイッチング履歴に対応する値を選択す
るか、最善または最悪の遅延を与える値を選択すること
ができる。
Taking into account all possible switching types gives a range of possible voltage changes around the static floating body voltage. Depending on the type of simulation desired, one of these voltages is randomly selected to vary the static voltage to represent a device with an unknown switching history or to select a value corresponding to a known switching history Or choose the value that gives the best or worst delay.

【0016】浮遊体電圧を所望する任意の時点にリセッ
トできるので、各遅延測定が開始する前に電圧をリセッ
トすることにより、1シミュレーション・ラン内の連続
遅延の問題を解決することができる。
Since the floating body voltage can be reset to any desired point in time, resetting the voltage before each delay measurement begins can solve the problem of continuous delay within one simulation run.

【0017】遅延予測器内の遅延を予測する問題(例え
ば遅延規則生成)を解決するために、浮遊体電圧からの
オフセットを、最善/最悪ケースの決定の一部として含
むことができる。例えば、回路の最速の遅延を見いだす
ために、最速のプロセス及び環境変数を選択することに
加え、最速の遅延を与える浮遊体電圧を選択する。これ
は例えば、IBMのAS/X(後述)における分布によ
り、自動的に実行され得る。
To solve the problem of estimating delay in the delay estimator (eg, delay rule generation), an offset from the floating body voltage can be included as part of the best / worst case decision. For example, to find the fastest delay of the circuit, in addition to selecting the fastest process and environmental variables, select the floating body voltage that gives the fastest delay. This can be done automatically, for example, by a distribution in IBM's AS / X (described below).

【0018】この方法は、SOIシミュレーション・モ
デル用のIBMのAS/Xシステムや、SPICEなど
の他の回路シミュレータにおいて実現されており、SO
IベースのFET論理を使用する任意の設計者により使
用され得る。これらの方法は標準の電子設計ソフトウェ
アに符号化され、それらは一般にそれらの文書化の中で
説明される。
This method has been implemented in IBM's AS / X system for SOI simulation models and other circuit simulators such as SPICE.
It can be used by any designer using I-based FET logic. These methods are encoded in standard electronic design software, and they are generally described in their documentation.

【0019】実際には、電圧はランダムではないことを
理解しなければならない。図1に比較して、本発明の改
善について図2の回路に関連して述べる。これは我々の
回路において広範に使用される標準のラッチ回路の一部
である。
It should be understood that in practice the voltages are not random. The improvement of the invention compared to FIG. 1 will be described in connection with the circuit of FIG. This is part of the standard latch circuit widely used in our circuit.

【0020】図2から、関心となるパスが2つの入力の
いずれかから、右側の回路に通じることが容易に分か
る。遅い履歴が全てのトランジスタに対して仮定される
場合、パスの遅延は遅く、同様に速い履歴では、遅延は
速い。しかしながら、この回路では、遅延だけが関心と
なる唯一の項目ではない。本発明者は、"クロック"及
び"データ"入力からの信号の到来の相対時間にも関心を
寄せる。これは例えば、ラッチのセットアップ時間計算
において使用される。
From FIG. 2 it can be easily seen that the path of interest leads from either of the two inputs to the circuit on the right. If a slow history is assumed for all transistors, the delay of the path is slow, and for a similarly fast history the delay is fast. However, in this circuit, delay is not the only item of interest. We are also interested in the relative times of arrival of signals from the "clock" and "data" inputs. This is used, for example, in latch setup time calculations.

【0021】ほとんどのシステムでは、クロックは長期
間反復的に走行する。従って、例えばトランジスタT0
及びT3は、AC定常状態の浮遊体電圧条件になければ
ならないことがすぐに分かる。
In most systems, the clock runs repeatedly for long periods of time. Therefore, for example, the transistor T0
It can be readily seen that and T3 must be in AC steady state floating body voltage conditions.

【0022】しかしながら、データ入力は予測不能であ
る。その値は、この回路において実行される正確な計算
に依存する。従って、データ・パターンがT2及びT5
などのトランジスタに関して、遅い履歴を有するなどと
仮定することが必要である。或いは、これらのトランジ
スタに関して速い履歴や、これらの値の間の任意の他の
可能な履歴を仮定しても良い。
However, data input is unpredictable. Its value depends on the exact calculations performed in this circuit. Therefore, if the data pattern is T2 and T5
It is necessary to assume that such transistors have a slow history. Alternatively, a fast history for these transistors or any other possible history between these values may be assumed.

【0023】このように、単純なトポロジ分析により、
全てのトランジスタをそれらの端子信号にもとづき、カ
テゴリに分類することができる。ここではT0及びT3
を"クロック"・トランジスタと分類する。なぜなら、そ
れらのゲートがクロック信号に接続され、それらのドレ
イン及びソースが電源に接続されるからである。
Thus, by a simple topology analysis,
All transistors can be classified into categories based on their terminal signals. Here, T0 and T3
Are classified as "clock" transistors. Because their gates are connected to the clock signal and their drains and sources are connected to the power supply.

【0024】同様に、T2及びT5を"データ"・トラン
ジスタと分類する。なぜなら、それらのゲートがデータ
信号に接続され、それらのドレイン及びソースが電源に
接続されるからである。ここでトランジスタT1及びT
4が取り残される。これらを"混合"トランジスタと呼
ぶ。なぜなら、それらのゲートがクロックに依存し、ソ
ース及びドレインがデータ・ライクの特性を有するから
である。一般的ではないが、異なるタイプの"混合"トラ
ンジスタは、ゲート上にデータ信号を有し、ドレイン上
にクロック信号を有する。
Similarly, T2 and T5 are classified as "data" transistors. This is because their gates are connected to data signals and their drains and sources are connected to a power supply. Here, the transistors T1 and T
4 is left behind. These are called "mixed" transistors. This is because their gates depend on the clock, and the source and drain have data-like characteristics. Less commonly, different types of "mixed" transistors have a data signal on the gate and a clock signal on the drain.

【0025】従って、本発明者は以前開示されたトラン
ジスタ・モデルを変更して、履歴のタイプの明示的な指
定を可能にする。本発明者はこれを遅い値から速い値ま
での範囲で実現する。前述のトポロジ分析は、トランジ
スタが属するカテゴリを告げる。例えば"クロック"・ト
ランジスタは、平衡値だけのケースに割当てられる。こ
うする理由は、ゲート電圧は常にスイッチングしている
からである。これにひきかえ、"データ"・トランジスタ
は、履歴に関して何も知れていないので、全範囲の浮遊
体電圧値を想定されなければならない。
Accordingly, the present inventor has modified the previously disclosed transistor model to allow explicit specification of the type of history. The inventor realizes this in a range from a slow value to a fast value. The above topology analysis tells the category to which the transistor belongs. For example, a "clock" transistor is assigned to the case with only a balanced value. The reason for this is that the gate voltage is constantly switching. In contrast, the "data" transistor has to be assumed for the entire range of floating body voltage values since nothing is known about the history.

【0026】達成され得る単純化は、"クロック"・トラ
ンジスタ及び"混合"トランジスタ・セットを結合するこ
とである。本発明のシミュレーションによれば、ほとん
ど不正確さは生ぜず、トポロジ分析の単純化が可能にな
る。このステップは任意選択的であり、4つの全てのタ
イプのトランジスタが、詳細分析のために保持され得
る。
A simplification that can be achieved is to combine a "clock" transistor and a "mixed" transistor set. According to the simulation of the present invention, almost no inaccuracy occurs, and the topology analysis can be simplified. This step is optional, and all four types of transistors can be retained for detailed analysis.

【0027】本方法は、標準ライブラリ用途の遅延規則
生成用のAS/Xモデルのセットとして実現され得る。
The method can be implemented as a set of AS / X models for delay rule generation for standard library applications.

【0028】以上、本発明の好適な実施例に関して述べ
てきたが、当業者であれば、現在及び将来の両方におい
て、本発明の範囲内において、様々な改善及び改良を達
成できよう。
While the preferred embodiment of the present invention has been described above, those skilled in the art will be able to achieve various improvements and improvements, both now and in the future, within the scope of the present invention.

【0029】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
In summary, the following is disclosed regarding the configuration of the present invention.

【0030】(1)SOI回路を含むSOI素子のシミ
ュレーション・モデルにおいて使用される方法であっ
て、回路のどの部分がAC平衡にあるかを分析し、所望
の浮遊体電圧値を有する理想電圧源を、それ自体にかか
る電圧の定数倍の値を有する理想電流源に直列にモデル
に追加することにより、シミュレーションの間の任意の
時点に、浮遊体電圧を任意の所望の値にセットするステ
ップを含む方法。 (2)定数がゼロの場合、電流は流れず、追加の要素が
回路に影響を与えない、前記(1)記載の方法。 (3)定数が非ゼロの場合、前記理想電流源が抵抗器と
同一と見なされ、電流が浮遊体ノードに流入またはそこ
から流出し、その電圧をセットする、前記(2)記載の
方法。 (4)浮遊体電圧の変更が所望されるとき以外、前記定
数が常時ゼロに維持される、前記(3)記載の方法。 (5)所望の浮遊体電圧をセットする理想電圧源の値を
選択するために、第1に、単に素子の端子電圧及び温度
を考慮することにより、静的浮遊体電圧を計算するステ
ップを含み、前記静的浮遊体電圧が、スイッチング動作
の無い長時間の後に、浮遊体が自然に落ち着く電圧であ
る、前記(4)記載の方法。 (6)前記基本静的電圧から、この電圧の変化の限界が
可能な異なるタイプのスイッチング動作にもとづき見い
出される、前記(5)記載の方法。 (7)前記静的浮遊体電圧の変化の限界が、素子のドレ
イン及びソース電圧を一定に維持したまま、ゲート電圧
を増加して、浮遊体電圧に所与の作用を提供することに
より見い出される、前記(6)記載の方法。 (8)異なるスイッチング・タイプが考慮されて、全て
のスイッチング・タイプを考慮した後、静的浮遊体電圧
近辺の可能な電圧変化の範囲が提供される、前記(6)
記載の方法。 (9)浮遊体電圧からのオフセットを、最善/最悪ケー
スの決定の一部として提供するステップを含む、前記
(5)記載の方法。 (10)各遅延測定が開始する前に、前記浮遊体電圧を
リセットすることにより、浮遊体電圧をシミュレーショ
ン中の所望する任意の時点にリセットするステップを含
む、前記(5)記載の方法。 (11)前記方法がSOIベースのFET論理設計用の
設計ソフトウェアに符号化される、前記(1)記載の方
法。 (12)回路のどの部分がAC平衡にあるかを分析する
ことにより、シミュレーションの間の任意の時点に、浮
遊体電圧を任意の所望の値にセットする間、回路要素の
端子信号の調査にもとづき、分析された回路要素が属す
るカテゴリを決定することにより、素子のトポロジ分析
を実行する、前記(1)記載の方法。 (13)前記トポロジ分析がゲート要素を対象とし、分
析において、前記ゲート要素が周期信号に接続されるか
否かを判断する、前記(12)記載の方法。 (14)トポロジ分析の間に、ゲート要素が繰り返しス
イッチングしていると判断される場合、ゲートがAC平
衡にあると判断される、前記(13)記載の方法。 (15)前記トポロジ分析がドレイン要素を対象とし、
分析において、前記ドレイン要素が周期信号に接続され
るか否かを判断する、前記(12)記載の方法。 (16)トポロジ分析の間に、ドレイン要素が繰り返し
スイッチングしていると判断される場合、ドレイン要素
がAC平衡にあると判断される、前記(15)記載の方
法。 (17)前記トポロジ分析が複数の回路要素のテストを
含み、分析において、前記要素が周期信号に接続される
か否かが判断され、いずれも周期信号に接続されないと
判断されると、分析された回路要素が属するカテゴリに
関する仮定が成されない、前記(12)記載の方法。 (18)前記トポロジ分析が複数の回路要素を含む分析
された回路のテストを含み、分析において、前記要素が
周期信号に接続されるか否かが判断され、前記要素の1
つが周期信号に接続され、他が周期信号に接続されない
場合、分析された回路が混合カテゴリ回路要素のカテゴ
リに属すると決定する、前記(12)記載の方法。
(1) A method used in a simulation model of an SOI device including an SOI circuit, wherein which portion of the circuit is in AC equilibrium, and an ideal voltage source having a desired floating body voltage value is analyzed. At any point during the simulation to set the floating body voltage to any desired value by adding the model in series with an ideal current source having a value that is a constant multiple of the voltage applied to itself. Including methods. (2) The method according to (1), wherein when the constant is zero, no current flows and no additional element affects the circuit. (3) The method of (2) above, wherein if the constant is non-zero, the ideal current source is considered the same as a resistor and current flows into or out of the floating node and sets its voltage. (4) The method according to (3), wherein the constant is always kept at zero except when it is desired to change the floating body voltage. (5) To select the value of the ideal voltage source that sets the desired floating body voltage, first includes calculating the static floating body voltage simply by taking into account the terminal voltage and temperature of the device. The method according to (4), wherein the static floating body voltage is a voltage at which the floating body naturally settles after a long time without switching operation. (6) The method according to (5), wherein from the basic static voltage a limit of this voltage change is found based on different types of switching operations possible. (7) The limit of variation of the static floating body voltage is found by increasing the gate voltage to provide a given effect on the floating body voltage while keeping the drain and source voltages of the device constant. And the method according to (6). (8) different switching types are taken into account, and after taking into account all switching types, a range of possible voltage changes around the static floating body voltage is provided.
The described method. (9) The method of (5), including providing an offset from the floating body voltage as part of a best / worst case determination. (10) The method according to (5), further comprising the step of resetting the floating body voltage to any desired time during the simulation by resetting the floating body voltage before each delay measurement starts. (11) The method according to (1), wherein the method is encoded in design software for SOI-based FET logic design. (12) By analyzing which parts of the circuit are in AC equilibrium, at any point during the simulation, while examining the terminal signals of the circuit elements while setting the floating body voltage to any desired value. The method according to (1), wherein the element topology analysis is performed by determining a category to which the analyzed circuit element belongs. (13) The method according to (12), wherein the topology analysis is performed on a gate element, and in the analysis, it is determined whether the gate element is connected to a periodic signal. (14) The method of (13), wherein during the topology analysis, if it is determined that the gate element is switching repeatedly, the gate is determined to be in AC equilibrium. (15) The topology analysis targets the drain element,
The method according to (12), wherein the analysis determines whether the drain element is connected to a periodic signal. (16) The method according to (15), wherein during the topology analysis, if it is determined that the drain element is switching repeatedly, the drain element is determined to be in AC equilibrium. (17) The topology analysis includes a test of a plurality of circuit elements. In the analysis, it is determined whether or not the elements are connected to a periodic signal. If it is determined that none of the elements is connected to a periodic signal, the analysis is performed. The method according to (12), wherein no assumption is made regarding the category to which the circuit element belongs. (18) The topology analysis includes a test of the analyzed circuit including a plurality of circuit elements, and in the analysis, it is determined whether the elements are connected to a periodic signal, and one of the elements is determined.
The method of (12) above, wherein if one is connected to the periodic signal and the other is not connected to the periodic signal, it is determined that the analyzed circuit belongs to the category of mixed category circuit elements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明者により浮遊体と称されるものを示して
おり、現浮遊体電圧は、浮遊体に相当するポイントB
(内部浮遊体ノード)における現浮遊体電圧を示す図で
ある。
FIG. 1 shows what is called a floating body by the present inventor, and the current floating body voltage is a point B corresponding to the floating body.
It is a figure which shows the current floating body voltage in (internal floating body node).

【図2】図1の開示に成される改善を示す図である。FIG. 2 illustrates the improvements made to the disclosure of FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ・イー・スミス・サード アメリカ合衆国12590、ニューヨーク州ワ ッピンガーズ・フォールス、ミナ・ドライ ブ 24 (72)発明者 ファリボルツ・アサダラジ アメリカ合衆国10541、ニューヨーク州マ ホパック、ステイシー・レーン 24 (72)発明者 ポール・ディ・ムエンチ アメリカ合衆国12603、ニューヨーク州ポ キプシ、チェリー・ヒル・ドライブ 1301 (72)発明者 ローレンス・エフ・ワグナー・ジュニア アメリカ合衆国12524−1403、ニューヨー ク州フィッシュキル、コンコルド・ロード 22 (72)発明者 ティモシー・エル・ウォルタース アメリカ合衆国12601、ニューヨーク州ポ キプシ、リンカーン・ドライブ 19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor George E. Smith Third, U.S.A. 12590, Wappingers Falls, NY, Mina Drive 24 (72) Inventor Faribolz Asadaradij U.S.A. Stacy Lane 24 (72) Inventor Paul Di Muench 12603 United States, Cherry Hill Drive, Poughkeepsie, NY 1301 (72) Inventor Lawrence F. Wagner Jr. Fishkill, NY 12524-1403 USA Concord Road 22 (72) Inventor Timothy El Walters Linker, Poughkeepsie, NY 12601 United States of America Drive 19

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】SOI回路を含むSOI素子のシミュレー
ション・モデルにおいて使用される方法であって、 回路のどの部分がAC平衡にあるかを分析し、所望の浮
遊体電圧値を有する理想電圧源を、それ自体にかかる電
圧の定数倍の値を有する理想電流源に直列にモデルに追
加することにより、シミュレーションの間の任意の時点
に、浮遊体電圧を任意の所望の値にセットするステップ
を含む方法。
1. A method for use in a simulation model of an SOI device including an SOI circuit, comprising: analyzing which part of the circuit is in AC equilibrium; and determining an ideal voltage source having a desired floating body voltage value. Setting the floating body voltage to any desired value at any point during the simulation by adding to the model in series with an ideal current source having a value that is a constant multiple of the voltage applied to itself. Method.
【請求項2】定数がゼロの場合、電流は流れず、追加の
要素が回路に影響を与えない、請求項1記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein when the constant is zero, no current flows and no additional elements affect the circuit.
【請求項3】定数が非ゼロの場合、前記理想電流源が抵
抗器と同一と見なされ、電流が浮遊体ノードに流入また
はそこから流出し、その電圧をセットする、請求項2記
載の方法。
3. The method of claim 2, wherein if the constant is non-zero, the ideal current source is considered the same as a resistor, and current flows into or out of the floating node and sets its voltage. .
【請求項4】浮遊体電圧の変更が所望されるとき以外、
前記定数が常時ゼロに維持される、請求項3記載の方
法。
4. Except when a change in floating body voltage is desired.
4. The method according to claim 3, wherein said constant is always maintained at zero.
【請求項5】所望の浮遊体電圧をセットする理想電圧源
の値を選択するために、第1に、単に素子の端子電圧及
び温度を考慮することにより、静的浮遊体電圧を計算す
るステップを含み、前記静的浮遊体電圧が、スイッチン
グ動作の無い長時間の後に、浮遊体が自然に落ち着く電
圧である、請求項4記載の方法。
5. The step of calculating a static floating body voltage by simply considering the terminal voltage and temperature of the device to select the value of the ideal voltage source that sets the desired floating body voltage. 5. The method of claim 4, wherein the static floating body voltage is a voltage at which the floating body settles naturally after a long period of time without switching action.
【請求項6】前記基本静的電圧から、この電圧の変化の
限界が可能な異なるタイプのスイッチング動作にもとづ
き見い出される、請求項5記載の方法。
6. The method as claimed in claim 5, wherein from said basic static voltage, the limits of this voltage change are found based on possible different types of switching operations.
【請求項7】前記静的浮遊体電圧の変化の限界が、素子
のドレイン及びソース電圧を一定に維持したまま、ゲー
ト電圧を増加して、浮遊体電圧に所与の作用を提供する
ことにより見い出される、請求項6記載の方法。
7. The limit of said static floating body voltage change is to increase the gate voltage to provide a given effect on the floating body voltage while keeping the drain and source voltages of the device constant. 7. The method of claim 6, wherein the method is found.
【請求項8】異なるスイッチング・タイプが考慮され
て、全てのスイッチング・タイプを考慮した後、静的浮
遊体電圧近辺の可能な電圧変化の範囲が提供される、請
求項6記載の方法。
8. The method of claim 6, wherein different switching types are considered, and after all switching types are considered, a range of possible voltage changes around the static floating body voltage is provided.
【請求項9】浮遊体電圧からのオフセットを、最善/最
悪ケースの決定の一部として提供するステップを含む、
請求項5記載の方法。
9. Providing an offset from the floating body voltage as part of a best / worst case decision.
The method of claim 5.
【請求項10】各遅延測定が開始する前に、前記浮遊体
電圧をリセットすることにより、浮遊体電圧をシミュレ
ーション中の所望する任意の時点にリセットするステッ
プを含む、請求項5記載の方法。
10. The method of claim 5, including the step of resetting the floating body voltage to any desired time during the simulation by resetting the floating body voltage before each delay measurement begins.
【請求項11】前記方法がSOIベースのFET論理設
計用の設計ソフトウェアに符号化される、請求項1記載
の方法。
11. The method of claim 1, wherein said method is encoded in design software for SOI-based FET logic design.
【請求項12】回路のどの部分がAC平衡にあるかを分
析することにより、シミュレーションの間の任意の時点
に、浮遊体電圧を任意の所望の値にセットする間、回路
要素の端子信号の調査にもとづき、分析された回路要素
が属するカテゴリを決定することにより、素子のトポロ
ジ分析を実行する、請求項1記載の方法。
12. By analyzing which part of the circuit is in AC equilibrium, at any point during the simulation, while setting the floating body voltage to any desired value, the terminal signals of the circuit elements are The method of claim 1, further comprising performing a topology analysis of the device by determining a category to which the analyzed circuit element belongs based on the survey.
【請求項13】前記トポロジ分析がゲート要素を対象と
し、分析において、前記ゲート要素が周期信号に接続さ
れるか否かを判断する、請求項12記載の方法。
13. The method of claim 12, wherein said topology analysis is directed to a gate element, and determining in said analysis whether said gate element is connected to a periodic signal.
【請求項14】トポロジ分析の間に、ゲート要素が繰り
返しスイッチングしていると判断される場合、ゲートが
AC平衡にあると判断される、請求項13記載の方法。
14. The method of claim 13, wherein during the topology analysis, if it is determined that the gate element is switching repeatedly, the gate is determined to be in AC equilibrium.
【請求項15】前記トポロジ分析がドレイン要素を対象
とし、分析において、前記ドレイン要素が周期信号に接
続されるか否かを判断する、請求項12記載の方法。
15. The method of claim 12, wherein the topology analysis is directed to a drain element, and wherein the analysis determines whether the drain element is connected to a periodic signal.
【請求項16】トポロジ分析の間に、ドレイン要素が繰
り返しスイッチングしていると判断される場合、ドレイ
ン要素がAC平衡にあると判断される、請求項15記載
の方法。
16. The method of claim 15, wherein during the topology analysis, if it is determined that the drain element is switching repeatedly, the drain element is determined to be in AC equilibrium.
【請求項17】前記トポロジ分析が複数の回路要素のテ
ストを含み、分析において、前記要素が周期信号に接続
されるか否かが判断され、いずれも周期信号に接続され
ないと判断されると、分析された回路要素が属するカテ
ゴリに関する仮定が成されない、請求項12記載の方
法。
17. The method as claimed in claim 17, wherein the topology analysis includes a test of a plurality of circuit elements, and if the analysis determines whether the elements are connected to a periodic signal, and determines that none of the elements are connected to a periodic signal, 13. The method of claim 12, wherein no assumption is made about the category to which the analyzed circuit element belongs.
【請求項18】前記トポロジ分析が複数の回路要素を含
む分析された回路のテストを含み、分析において、前記
要素が周期信号に接続されるか否かが判断され、前記要
素の1つが周期信号に接続され、他が周期信号に接続さ
れない場合、分析された回路が混合カテゴリ回路要素の
カテゴリに属すると決定する、請求項12記載の方法。
18. The method according to claim 18, wherein the topology analysis includes a test of the analyzed circuit including a plurality of circuit elements, wherein in the analysis it is determined whether the elements are connected to a periodic signal and one of the elements is connected to the periodic signal. 13. The method of claim 12, wherein if the other is not connected to the periodic signal, the analyzed circuit is determined to belong to a category of mixed category circuit elements.
JP2000263994A 1999-09-02 2000-08-31 Improved method for simulating SOI devices Expired - Fee Related JP3418975B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/388594 1999-09-02
US09/388,594 US6141632A (en) 1997-09-26 1999-09-02 Method for use in simulation of an SOI device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001148427A true JP2001148427A (en) 2001-05-29
JP3418975B2 JP3418975B2 (en) 2003-06-23

Family

ID=23534750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000263994A Expired - Fee Related JP3418975B2 (en) 1999-09-02 2000-08-31 Improved method for simulating SOI devices

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP3418975B2 (en)
CN (1) CN1171168C (en)
IL (1) IL137596A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG113006A1 (en) * 2004-01-04 2005-07-28 Teradyne Inc Silicon-on-insulator channel architecture of automatic test equipment
US8236709B2 (en) * 2009-07-29 2012-08-07 International Business Machines Corporation Method of fabricating a device using low temperature anneal processes, a device and design structure

Also Published As

Publication number Publication date
CN1287333A (en) 2001-03-14
IL137596A0 (en) 2001-07-24
JP3418975B2 (en) 2003-06-23
IL137596A (en) 2003-11-23
CN1171168C (en) 2004-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6066177A (en) Method and apparatus for calculating delay for logic circuit and method of calculating delay data for delay library
Daga et al. A comprehensive delay macro modeling for submicrometer CMOS logics
US5535370A (en) Method and apparatus for realistic current and power calculation using simulation with realistic test vectors
JP4603492B2 (en) System, method and software for analyzing substrate noise
Chandramouli et al. Modeling the effects of temporal proximity of input transitions on gate propagation delay and transition time
US20120210287A1 (en) Circuit Timing Analysis Incorporating the Effects of Temperature Inversion
US5787008A (en) Simulation corrected sensitivity
US7240304B2 (en) Method for voltage drop analysis in integreted circuits
US20030078763A1 (en) Method for statically timing soi devices and circuits
US7313771B2 (en) Computing current in a digital circuit based on an accurate current model for library cells
Turgis et al. A novel macromodel for power estimation in CMOS structures
US6141632A (en) Method for use in simulation of an SOI device
US5703798A (en) Switch level simulation employing dynamic short-circuit ratio
KR100340392B1 (en) Method of manufacturing integrated circuit device
JP2854733B2 (en) Delay time calculation device and delay time calculation method
US6023577A (en) Method for use in simulation of an SOI device
JP3418975B2 (en) Improved method for simulating SOI devices
Pant et al. Device-circuit optimization for minimal energy and power consumption in CMOS random logic networks
Menezes et al. Simultaneous gate and interconnect sizing for circuit-level delay optimization
US7283942B1 (en) High speed techniques for simulating circuits
Park et al. Analytical model for switching transitions of submicron CMOS logics
Kanj et al. Accelerated statistical simulation via on-demand Hermite spline interpolations
JP3054109B2 (en) Logic circuit delay calculation method, delay calculation apparatus thereof, and delay data calculation method of delay library
Ghfiri et al. Methodology of modelling of the internal activity of a FPGA for conducted emission prediction purpose
Zhang Statistical Compact Modeling with Artificial Neural Networks

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees