半导体集成电路的模拟方法 本发明涉及半导体集成电路考虑到其生产上各种不稳定因素的一种模拟方法。
最优化设计或统计分析半导体集成电路时，需要花大量时间来计算分析电路特性。因此，直接与设计质量和生产率有关的其中一个问题是最大限度地缩短计算时间。
模拟分析半导体集成电路的一般方法包括最坏情况的模拟分析，这是通常使用的方法，该方法给各元件参数假设了变化范围。进行最坏情况模似时，经常采用顶点法或瞬时法。在顶点法中，各统计参数的分布全都视为均匀分布，而视参数变化区的其中一个顶点为最坏情况。这种最坏情况模拟法需要的计算量较小，但缺点在于不考虑各参数间的相互关系，从而导致估计过高或估计过低的结果。瞬时法则相反，能考虑各参数之间的相互关系，但受到电路特性必须是线性的限制，因而实际使用这种方法时要小心。
一方面，在象日本专利公开公报348683/94之类公开的这种现有技术的情况下，如图1中所示，象放大系数、谐波失真和共发射极电流变换系数hfe和晶体管的半导体电阻范围变化的各项参数之类应考虑或检验地项目都从输入装置304输入，由概率内插模型形成部分301求出根据范围变化的各参数提供最高近似精确度的抽样数据，并根据求出的数据形成内插模型。接着，统计分析部分302根据蒙特卡洛模拟用内插模型确定最坏情况，确定结果由结果显示部分303显示出来。
上述现有技术通过确定提供最高近似精确度的抽样数据以较小的计算量就可形成内插模型，从而使分析精确度可以在较少模拟操作次数下维持下来。但这种方法有这样的缺点：虽然采用的计算操作比一般蒙特卡洛模拟的少，但由于统计分析最终还是采用蒙特卡洛模拟，因而为充分提高近似精确度需要次数相当多的模拟操作。
举例说，通过模拟分析得出的平均误差f所需要的在综合平均值F的±10％范围内的模拟操作次数N在下面(1)式中的3σ＝1时约为100：f_-3σ/N≤F≤f_+3σ/N---(1)]]>其中，F表示特性(f)的综合平均值， f为模拟平均，3σ为参数变化范围，N为模拟频度。
由于半导体集成电路在生产上有各种不稳定因素，因而给半导体集成电路上的各元件指定了参数变化范围。变化范围包括绝对变化范围和相对变化范围，前者由最大和最小元件参数变化确定，后者由半导体集成电路上彼此毗邻配置的均衡元件确定，这些彼邻配置的元件在结构和形状上相同时即视为均衡元件。在相对变化范围内，规定各均衡元件参数值之间的差值为变化范围，这是因为各均衡元件受生产上各种不稳定因素的影响程度相同，因而其元件参数值几乎相同。通常，相对变化范围比绝对变化范围窄。
现有技术的缺点在于，除模拟外，还需要进行计算才能形成内插模型。因此，将上述相对变化范围考虑进去时，为形成内插模型而需要进行的计算就变得困难了，这是很不利的。
因此，本发明的目的是提供一种既能以少于现有技术根据蒙特卡洛模拟进行的最坏情况模拟的模拟操作次数得出电路模拟结果又考虑到相对变化的半导体集成电路模拟分析方法。
在本发明中，考虑相对变化的最坏情况模拟是根据确定绝对和相对变化范围的最大和最小元件参数(考虑相对变化的最坏情况元件参数)采用变化模型进行的。因此，以少于现有技术根据蒙特卡洛模拟进行的最坏情况模拟操作次数就能得出考虑相对变化的电路模拟结果。此外，由于本发明的变化模型只将各元件值转换成变化范围内的值，因而需要的计算量小于现有技术形成内插模型所需要的计算量，而且便于考虑相对变化范围。
假设参数元件数以n表示，均衡元件组数以m表示，则模拟操作次数NP可用下式表示：
NP＝2n×(1+2m)+1上式中的最后一项“1”对应于额定值。
从上式可知，n＝1和m＝1时，NP＝7，这小于现有技术(蒙特卡洛模拟)中的N＝100。
参看例举本发明一些实例的附图，从下面的说明可以清楚理解本发明的上述和其它目的、特点和优点。
图1是现有技术处理程序的流程图；
图2是说明本发明一个实施例履行半导体集成电路分析模拟方法的处理程序流程图；
图3是说明处理图1中模型101的过程流程图。
现在参看图2说明本发明一个实施例模拟半导体集成电路的方法。
参看图2。输入装置104中除存有电路连接信息和电路模拟分析使用的分析条件外，还存有相对规定值，各均衡元件即根据相对规定值用同一编号以及与各电阻元件绝对和相对变化范围的变化范围有关数据表示的。
下面的表1中示出了输入装置104的内部存储器中存储的电路连接信息的一个实例，其中“元件数”栏中以Q字母开头的元件为晶体管，以R字母开头的元件为电阻器，以V字母开头的元件为电源，“端子接线数”一项中的集电极数、基极数和发射极数表示元件的端子接线数。在“类型”栏中，N表示晶体管类型，L和H表示电阻器类型，DC和AC表示电源类型。在“相对关系规定”一栏中，同数量的元件具有彼此均衡的关系。空白区表示没有相应的信息。在此实例中，数据的项数为8(行)。
表1 行元件号 端子接线数 元件值 类 型相对规定值集电极(+端)基极(-端)发射极 1 Q1 1 2 3 N 2 R1 3 0 200 L 3 R2 4 3 100 L 4 R3 4 2 3000 H 1 5 R4 2 0 1000 H 1 6 R5 1 0 50 L 7 V1 4 0 10 DC 8 V2 2 0 1 AC
表2示出了输入装置104的内部存储器中存储的变化范围的一个实例，其中“类型”栏中的L和H表示电阻类型，第二栏“绝对变化范围”和第二栏“相对变化范围”中的“最大值”和“最小值”区域分别表示绝对和相对变化范围相对于元件值的以百分数(％)表示的最大值和最小值。在此实例中，数据的项数为2(行)。
表2 数据 类型 绝对变化范围(％) 相对变化范围(％) 最大值 最小值 最大值 最小值 1 L +20 -20 +5 -5 2 H +15 -15 +3 -3
从存储在输入装置104中的数据求出最坏情况相应的组合元件值时，变化模型形成部分101采用得出的组合元件值作为变化模型，不仅考虑了绝对变化范围，也考虑了相对变化范围。
图3是说明模型形成部分101处理程序的流程图，表3示出了存储在内部存储器中的数据，供说明变化模型用。
表3 数 据 元件 号 相对变化最大值最小值最大值1最小值1最大值2最小值2… 1 R1 240 160 240 160 240 160… 2 R2 120 80 120 80 80 80… 3 R3 3450 2550 3360 2640 2640 2550… 4 R4 1150 850 1150 850 1120 880… 5 R5 60 40 60 40 60 40…
首先，在步骤201，对应于变化范围电阻元件类型(表2)的电路连接信息元件值(表1)转换成绝对变化范围的最大值以确定绝对变化最大值，并将求出的最大值存入内部存储器中。在下一个步骤202，与步骤201类似，绝对值经确定后存入内部存储器中。在步骤203，对电路连接信息的对应于变化范围电阻元件类型(表2)的元件值(表1)覆行步骤201和202的操作。
接着，在步骤204确定电路连接信息(表1)中是否出现相对规定值。当出现相对规定值时，在步骤205转换其中一个与相对规定元件(R3)相应的绝对变化最大值(表3)以确定相对变化范围内的相对变化最大值。在此情况下，由于元件值不会超过绝对变化范围，因而将从绝对变化最大值(表3)减去相对变化范围最小值得出的值作为变化模型的相对变化最大值(表3中的最大值1)存入内部存储器中。接着，在步骤206，和步骤205类似，将相对变化范围的最大值与绝对变化最大值(表3)相加得出的值作为相对变化最小值(表3中的最小值1)存入内部存储器中。在步骤207，对相对规定的各元件的下一个元件(元件R3的下一个元件R4)进行步骤205、206的操作，以确定变化模型的相对变化最大值(表3中的最大值2)及其相对变化最大值(表3中的最小值2)，并将确定出的相对变化最大和最小值存入内部存储器中。重复步骤205和206的操作直到相对规定值的相应元件变为零为止。
就此而论，相对规定元件的相对变化不可能都在同一方向(正或负)上，因而例如元件R4的最小值1计算出来为1180(＝1150+1000×0.03)，其最小值1为820(＝850-1000×0.03)。但由于这些值分别大于绝对变化最大值和小于绝对值变化最小值，因而元件R4的最大值1和最小值1变得分别等于绝对变化最大值和最小值。这甚至对元件R3的最大值2和最小值2来说也是成立的。在此实例中，由于对应于相对规定的元件只有两个元件R3和R4，因而变化模型(表3)中没有最大值3和最小值3以及以后的各值的数据。
接着，在电路模拟部分103中，用电路连接信息(表1)在各分析条件下进行电路模拟。更具体地说，用上述变化模型的值(表3)取代各电阻元件的元件值，且进行电路模拟，进行的次数对应于变化模型数(关此实例中为6次，对应于第二至第七行)，并将电路模拟结果显示在结果显示部分103上。
上述说明是就本实施例中相对规定元件数为2(表1中第4行的零件R3和第5行的元件R4)组合组数为1(表1)的情况进行的，但当组合组的数目为2或2以上时，对上述变化模型(表3中第3至第8行，且当组合组数为3或大于3时其中也包括第9行和以后各行)各值履行与模型101(参看图2)的步骤205至207相类似的操作，从而显示出与本实施例基本相同的效果。
虽然上述说明是就各电阻元件在本实施例中用作为相对规定元件的情况进行的，但甚至对晶体管或二极管之类有源元件的参数或对电容元件或电感线圈等之类无源元件值或参数也可进行与本实施例相类似的操作，从而得出与本实施例基本相同的效果。
虽然本发明的一些最佳实施例是用特殊的术语进行说明的，但这个说明仅仅是举例说明而已，不言而喻，在不脱离下面权利要求书的精神实质或范围的前提下是可以进行种种更改和修改的。