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2017 May Spring vol.106

デザインのスマート化が進むFinFET時代のフィジカル設計における課題への対処

シノプシスInsightスタッフ

TATの短縮

原理上、FinFET 3Dトランジスタでは抵抗と容量が細分化されるため、平面構造よりも精巧なモデリングと解析が必要とされます。

「サインオフ・ツールはモデル精度を極限まで高めるようにしていますが、フィジカル・インプリメンテーションに関してはTAT(ターンアラウンド・タイム)短縮のために高い抽象度を維持しています。シノプシスのフィジカル・インプリメンテーション・ツール開発チームはスタティック解析ツールPrimeTimeおよび寄生抽出ツールStarRC™の開発チームと緊密に連携し、これらのツールから取り込めるものは取り込み、必要なモデルを作成できるようにしています。これにより、処理時間をなるべく短縮しながら十分な精度を確保しています」(Richards)。これを図2に示します。

図2:IC Compiler IIは10倍のスループットを実現し、大規模で複雑なデザインも短期間で製品化が可能。

図2:IC Compiler IIは10倍のスループットを実現し、大規模で複雑なデザインも短期間で製品化が可能。

先端プロセス・ノードに向けた最新のモデリング・アプローチであるLiberty Variation Format(LVF)は、パラメトリック・オンチップ・バリエーション(POCV)をサポートしています。Design Compiler、IC Compiler II、PrimeTime、StarRCをはじめとするシノプシスのエコシステムのツールは解析の際にこのばらつきを見て、場合によってはこれらのモデルを使用して最適化を行えます。LVFは統計解析を使用することにより、超低電圧を使用した先端テクノロジ(特に10および7 nm以降のFinFETノード)に対して悲観性の低いモデリング・アプローチを提供します。

実現可能なデザインへの収束性が向上

シノプシスのお客様は、特に最先端プロセスにおいて統合型フローのメリットを享受されています。たとえばインプリメンテーション後にレイアウトを一部変更すると、タイミング、消費電力、シグナル・インテグリティなどデザイン・ターゲット全体に影響します。IC ValidatorのIn-Design機能を利用すると、IC Compiler環境からプッシュボタン形式でフィジカル検証フローを呼び出し、タイミングを考慮しながらサインオフ品質のメタル・フィルとデザイン・ルール・チェック(DRC)を実行できます。In-Designではタイミングを考慮したサインオフ制度のフィジカル検証が行えるため、テープアウトまでの期間を短縮できます。

「電流密度が高いとエレクトロ・マイグレーションの問題が発生しやすくなります。そこで、PrimeRailはIC Compiler IIの中からも利用できるようにしています。このため、IRドロップやエレクトロ・マイグレーションのwhat-if解析をバッチ・プロセスとしてではなくレイアウト作業中に実行して、潜在的なホットスポットを見つけることができます。Custom Compiler™のCo-Designを使用すると、たとえば信号配線などのカスタム設計もすべてIC Compiler II環境内で行えます」(White)。

「各ツールのエンジンを共通化したことにより、先端プロセスへの対応において大きなメリットが得られています。ツールの垣根を越えてフローに対して一貫したビューを共有することで、デザインの収束性が大きく改善します。たとえば合成ツールでデザインに問題がなくても配置配線ツールで配線不可能と判定されることがあります。そうなると、もう一度合成からやり直さなければなりません。同じ知識体系を共有して共通のタイミング・エンジン、共通のルーター・テクノロジ、一貫性のあるモデルなどを作成することにより、設計フローの各工程で結果の一貫性を実現し、予測性を向上させています。そして最も重要なのは、収束性が向上すればそれだけプロジェクト期間も短縮されるという点です」(Richards)。

シノプシスのGalaxyフローにはもう1つの優位性があります。それは、主要ファウンドリがシノプシスのTCAD(Technology Computer-Aided Design)ツールを使用して半導体プロセス・テクノロジやデバイスを開発および最適化しているという事実です。

「シノプシスのポートフォリオにTCADが含まれるのは、たとえて言えば有名バンドのメンバーと知り合いのいとこがいて、ほかの誰よりも早く新曲を聴くことができるようなものです。TCADを通じてシノプシスはユーザーがFinFETベースの設計を開始する約10年前にはこのテクノロジに関する知見を得ており、今ではこのプロセスに合わせてツールを最適化できるようになっています。ユーザーが最新のテクノロジをいち早く活用できるようにするには、ファウンドリおよび研究機関との緊密な関係による優位性を維持することが重要と考えています」(Richards)。

Galaxy Design Platformによるインプリメンテーションの詳細はこちらをご覧ください。

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