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SRAMメモリセルの評価方法及びSRAMメモリセルの評価プログラム コモンズ 実績あり 外国出願あり

国内特許コード P09A014854
掲載日 2009年11月20日
出願番号 特願2007-095928
公開番号 特開2008-257760
登録番号 特許第4411443号
出願日 平成19年3月31日(2007.3.31)
公開日 平成20年10月23日(2008.10.23)
登録日 平成21年11月27日(2009.11.27)
発明者
  • 中村 和之
  • 小池 洋紀
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 SRAMメモリセルの評価方法及びSRAMメモリセルの評価プログラム コモンズ 実績あり 外国出願あり
発明の概要 【課題】より短時間でスタティックノイズマージンの評価を行って、SRAMメモリセルの設計に要する時間を短縮化可能なSRAMメモリセルの評価方法及び評価プログラムを提供する。
【解決手段】SRAMメモリセルの第1のインバータの入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行い、近似曲線へのフィッティングによって第1の近似曲線関数を特定するとともに、SRAMメモリセルの第2のインバータの入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行い、近似曲線へのフィッティングによって第2の近似曲線関数を特定し、前記第2の近似曲線関数をY軸に対してミラー反転させた関数である第3の近似曲線関数を特定し、前記第1の近似曲線関数と前記第3の近似曲線関数の差分とした差分曲線関数の極値からスタティックノイズマージンを特定する。
【選択図】図11
従来技術、競合技術の概要


半導体基板上にトランジスタを形成して構成される半導体装置は、小型化及び高集積化の要求に対応するために開発された様々な微細加工の技術を用いて製造され、止まることなく小型化及び高集積化が進んでいる。



このような微細加工の技術を用いて製造されるトランジスタなどの半導体素子は、小型化にともなってその形状を相似形状のまま単に縮小しただけでは十分ではなく、新たな設計が必要であって、特に、図15に示すように、第1インバータ110と第1インバータ120を備えたフリップフロップ回路で構成されるSRAMメモリセルでは、各トランジスタの設計仕様を調整することにより、SRAMメモリセルが所要の書込特性及び読出特性を有するようにする必要があった。



このSRAMメモリセルの特性評価の方法として、スタティックノイズマージンの評価が用いられている(例えば、特許文献1参照。)。



スタティックノイズマージンとは、以下のようにして評価することと規定した指標である。



図15のSRAMメモリセルにおけるワード線Wとビット線BL,BL_にそれぞれ定格電源電圧VDDを印加して、第1インバータ110および第2インバータ120の入出力特性を求める。このときの第1インバータを図16に抜き出して示す。ここで、ノードVs2に0Vから定格電源電圧VDDまでの入力電圧を印加した際、ノードVs1に出力される出力電圧を求めて第1の入出力特性データとする。図17は、第1の入出力特性データ130の例である。



同様に、図18に示す第2インバータ120におけるノードVs1に0Vから定格電源電圧VDDまでの入力電圧を印加した際、ノードVs2から出力される出力電圧を求めて第2の入出力特性データとする。次いで、その第2の入出力特性データを、第1の入出力特性データ130の縦軸及び横軸に合わせてX-Y軸変換を行い、あらためて第2の入出力特性データとする。図19は、このX-Y軸変換を行った後の第2の入出力特性データ140の例である。



このようにして得られた第1の入出力特性データ130と第2の入出力特性データ140と重ね合わせると、図20に示すように、第1の入出力特性データ130の曲線と、第2の入出力特性データ140の曲線とで囲まれた2つの領域が形成される。これらの領域に内接する最大の正方形をそれぞれ描き、小さい方の正方形の一辺の長さをスタティックノイズマージン(SNM)として規定する。



SRAMメモリセルにおいては、この2つの正方形が存在することが情報保持の必要条件であり、正方形が大きいほど、すなわちスタティックノイズマージンの値が大きいほど、メモリセルは安定に情報保持できる。
【特許文献1】
特開2005-310242号公報

産業上の利用分野


本発明は、SRAMメモリセル(Static Random Access Memory)メモリセルの評価方法及びSRAMメモリセルの評価プログラムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1のインバータと第2のインバータで構成したフリップフロップ回路でデータを記憶するSRAMメモリセルの評価方法であって、
前記第1のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性である第1の入出力特性データを得る工程と、
前記第2のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性のデータをX-Y軸変換した第2の入出力特性データを得る工程と、
前記第1の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第1の回転変換データを生成する工程と、
前記第2の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第2の回転変換データを生成する工程と、
前記第1の回転変換データを近似曲線でフィッティングして得られる第1の近似曲線関数を特定する工程と、
前記第2の回転変換データを近似曲線でフィッティングして得られる第2の近似曲線関数を特定する工程と、
前記第1の近似曲線関数と前記第2の近似曲線関数の差分とした差分曲線関数を特定する工程と、
前記差分曲線関数の極大値と極小値を特定するとともに、極小値の絶対値と極大値のうち、小さい方の値を平方根2で除してスタティックノイズマージンを算出する工程と
を有するSRAMメモリセルの評価方法。

【請求項2】
第1のインバータと第2のインバータで構成したフリップフロップ回路でデータを記憶するSRAMメモリセルの評価方法であって、
前記第1のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性である第1の入出力特性データを得る工程と、
前記第2のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性である第2の入出力特性データを得る工程と、
前記第1の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第1の回転変換データを生成する工程と、
前記第2の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第2の回転変換データを生成する工程と、
前記第2の回転変換データをY軸に対してミラー反転させたY軸反転データを生成する工程と、
前記第1の回転変換データを近似曲線でフィッティングして得られる第1の近似曲線関数を特定する工程と、
前記Y軸反転データを近似曲線でフィッティングして得られる第2の近似曲線関数を特定する工程と、
前記第1の近似曲線関数と前記第2の近似曲線関数の差分とした差分曲線関数を特定する工程と、
前記差分曲線関数の極大値と極小値を特定するとともに、極小値の絶対値と極大値のうち、小さい方の値を平方根2で除してスタティックノイズマージンを算出する工程と
を有するSRAMメモリセルの評価方法。

【請求項3】
第1のインバータと第2のインバータで構成したフリップフロップ回路でデータを記憶するSRAMメモリセルの評価方法であって、
前記第1のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性である第1の入出力特性データを得る工程と、
前記第2のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性である第2の入出力特性データを得る工程と、
前記第1の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第1の回転変換データを生成する工程と、
前記第2の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第2の回転変換データを生成する工程と、
前記第1の回転変換データを近似曲線でフィッティングして得られる第1の近似曲線関数を特定する工程と、
前記第2の回転変換データを近似曲線でフィッティングして得られる第2の近似曲線関数を特定する工程と、
前記第2の近似曲線関数をY軸に対してミラー反転させた関数である第3の近似曲線関数を得る工程と、
前記第1の近似曲線関数と前記第3の近似曲線関数の差分とした差分曲線関数を特定する工程と、
前記差分曲線関数の極大値と極小値を特定するとともに、極小値の絶対値と極大値のうち、小さい方の値を平方根2で除してスタティックノイズマージンを算出する工程と
を有するSRAMメモリセルの評価方法。

【請求項4】
請求項1から請求項3までに記載された第1の近似曲線関数、第2の近似曲線関数もしくは第3の近似曲線関数を、3次以上の多項式で表される関数としたことを特徴とするSRAMメモリセルの評価方法。

【請求項5】
請求項1から請求項3までに記載された第1の近似曲線関数、第2の近似曲線関数もしくは第3の近似曲線関数を、5次多項式で表される関数としたことを特徴とするSRAMメモリセルの評価方法。

【請求項6】
第1のインバータと第2のインバータで構成したフリップフロップ回路でデータを記憶するSRAMメモリセルを評価する機能をコンピュータに実現させるSRAMメモリセルの評価プログラムであって、
前記第1のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性である第1の入出力特性データを得るステップと、
前記第2のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性のデータをX-Y軸変換した第2の入出力特性データを得るステップと、
前記第1の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第1の回転変換データを生成するステップと、
前記第2の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第2の回転変換データを生成するステップと、
前記第1の回転変換データを近似曲線でフィッティングして得られる第1の近似曲線関数を特定するステップと、
前記第2の回転変換データを近似曲線でフィッティングして得られる第2の近似曲線関数を特定するステップと、
前記第1の近似曲線関数と前記第2の近似曲線関数の差分とした差分曲線関数を特定するステップと、
前記差分曲線関数の極大値と極小値を特定するとともに、極小値の絶対値と極大値のうち、小さい方の値を平方根2で除してスタティックノイズマージンを算出するステップと
を有するSRAMメモリセルの評価プログラム。

【請求項7】
第1のインバータと第2のインバータで構成したフリップフロップ回路でデータを記憶するSRAMメモリセルを評価する機能をコンピュータに実現させるSRAMメモリセルの評価プログラムであって、
前記第1のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性である第1の入出力特性データを得るステップと、
前記第2のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性である第2の入出力特性データを得るステップと、
前記第1の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第1の回転変換データを生成するステップと、
前記第2の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第2の回転変換データを生成するステップと、
前記第2の回転変換データをY軸に対してミラー反転させたY軸反転データを生成するステップと、
前記第1の回転変換データを近似曲線でフィッティングして得られる第1の近似曲線関数を特定するステップと、
前記Y軸反転データを近似曲線でフィッティングして得られる第2の近似曲線関数を特定するステップと、
前記第1の近似曲線関数と前記第2の近似曲線関数の差分とした差分曲線関数を特定するステップと、
前記差分曲線関数の極大値と極小値を特定するとともに、極小値の絶対値と極大値のうち、小さい方の値を平方根2で除してスタティックノイズマージンを算出するステップと
を有するSRAMメモリセルの評価プログラム。

【請求項8】
第1のインバータと第2のインバータで構成したフリップフロップ回路でデータを記憶するSRAMメモリセルを評価する機能をコンピュータに実現させるSRAMメモリセルの評価プログラムであって、
前記第1のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性である第1の入出力特性データを得るステップと、
前記第2のインバータにおける入力電圧に対する出力電圧の特性である第2の入出力特性データを得るステップと、
前記第1の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第1の回転変換データを生成するステップと、
前記第2の入出力特性データに対して座標軸を45度回転させる座標変換を行って第2の回転変換データを生成するステップと、
前記第1の回転変換データを近似曲線でフィッティングして得られる第1の近似曲線関数を特定するステップと、
前記第2の回転変換データを近似曲線でフィッティングして得られる第2の近似曲線関数を特定するステップと、
前記第2の近似曲線関数をY軸に対してミラー反転させた関数である第3の近似曲線関数を特定するステップと、
前記第1の近似曲線関数と前記第3の近似曲線関数の差分とした差分曲線関数を特定するステップと、
前記差分曲線関数の極大値と極小値を特定するとともに、極小値の絶対値と極大値のうち、小さい方の値を平方根2で除してスタティックノイズマージンを算出するステップと
を有するSRAMメモリセルの評価プログラム。

【請求項9】
請求項6から請求項8までに記載された第1の近似曲線関数、第2の近似曲線関数もしくは第3の近似曲線関数を、3次以上の多項式で表される関数としたことを特徴とするSRAMメモリセルの評価プログラム。

【請求項10】
請求項6から請求項8までに記載された第1の近似曲線関数、第2の近似曲線関数もしくは第3の近似曲線関数を、5次多項式で表される関数としたことを特徴とするSRAMメモリセルの評価プログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 登録
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