JP2005031850A - Power supply noise analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に半導体集積回路についての電源ノイズ解析方法に関し、詳しくは設計段階において電源ノイズを求める電源ノイズ解析方法に関する。
【従来の技術】
半導体集積回路内部で多数の論理セルが同時にスイッチングしたり、外部との入出力用のI/Oセルが多数同時にスイッチングしたりすると、瞬間的に大きな電流が流れ、電源配線上のインダクタンス成分により電源ノイズが発生する。この電源ノイズは、半導体装置内部の回路の誤動作を引き起こす原因となる。また更に、この電源ノイズが電源ピンを通して半導体装置外部のプリント基板の電源層に伝播することにより、プリント基板上の他の回路の誤動作や、電源層の共振によるEMIノイズを引き起こす。EMIノイズとは、半導体集積回路内部で発生した電源ノイズが、プリント基板を通して電磁波として空間に放射される現象のことをいう。半導体集積回路が高速化し、ピン数が増加し、消費電流が増大するのに伴い、電源ノイズの問題が益々顕在化する傾向にある。
【0002】
電源ノイズの影響について適切に解析することなく回路を設計してしまうと、製造された回路の電源ノイズが結局は大きすぎて、再度設計をやり直さなければならない場合がある。従って、設計段階において適切な電源ノイズ解析を行い、電源ノイズについて対処した回路を設計することが必要となる。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−270695号公報
【0004】
【特許文献2】
特開平10−98104号公報
【発明が解決しようとする課題】
半導体集積回路内部の電源ノイズを解析する手法を構築したとしても、プリント基板をモデル化しない限り、プリント基板の影響を考慮することができない。例えば、プリント基板上の電源プレーンをモデル化することなく理想電源として表現してしまうと、半導体集積回路の電源ノイズを精度良く解析することができない。即ち、プリント基板上の他の半導体集積回路が電源ノイズを発生するような場合であっても、着目する半導体集積回路へ及ぶ影響を考慮することができない。
【0005】
またプリント基板をモデル化しない限り、半導体集積回路から発生してプリント基板上で伝播する電源ノイズについて解析することができない。同様に、複数の半導体集積回路から発生する電源ノイズについて、プリント基板上での影響を解析することができない。
【0006】
以上を鑑みて、本発明は、設計段階において電源ノイズを解析する方法において、プリント基板の影響を考慮して半導体集積回路内部の電源ノイズを解析すると共に、半導体集積回路から発生するプリント基板上の電源ノイズを解析することが可能な電源ノイズ解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明による電源ノイズ解析方法は、半導体集積回路を複数の第1の単位領域に分割し、各第1の単位領域について電源配線、回路、及び回路の電流消費を簡略化した電源網、容量、及び電流源で表し、該電源網、容量、及び電流源を該複数の第1の単位領域について纏めることで該半導体集積回路の全体のモデルを求め、該半導体集積回路が搭載されるプリント基板を複数の第2の単位領域に分割し、各第2の単位領域について電源層を電源網と容量で表し、該複数の第2の単位領域について該電源網を纏めることで該プリント基板の全体のモデルを求め、該半導体集積回路の全体のモデル及び該プリント基板の全体のモデルを結合して回路方程式を解く各段階を含むことを特徴とする。
【0007】
上記電源ノイズ解析方法によれば、半導体集積回路の電源ノイズ解析用のモデルとプリント基板の電源ノイズ解析用のモデルとを結合して電源解析することで、着目している半導体集積回路についてプリント基板上の他の半導体集積回路が発生する電源ノイズの影響を考慮することができると共に、半導体集積回路から発生してプリント基板上で伝播する電源ノイズについて解析することが可能となる。従って、半導体集積回路内部の電源ノイズ解析の精度が向上すると共に、プリント基板上の電源ノイズの影響(電磁波放射によるEMIノイズ等)を検討することが可能となる。
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。
【0008】
図1は、本発明による電源ノイズ解析の対象となる電子装置の一例を模式的に示す図である。
【0009】
図1の電子装置は、プリント基板(PCB)10、半導体集積回路11、半導体集積回路12、信号配線13、及びバイパスコンデンサ14を含む。プリント基板10は、信号配線層21、グラウンド層22、及び電源層23を含む。半導体集積回路11及び半導体集積回路12は、プリント基板10上に実装され、信号配線13を介して互いに信号のやり取りをする。信号配線13は、プリント基板10の信号配線層21に設けられる。半導体集積回路11及び12は、グラウンド層22に接続されグラウンド電圧を受け取り、また電源層23に接続され電源電圧を受け取る。バイパスコンデンサ14は、グラウンド層22と電源層23との間に設けられる容量であり、プリント基板10の電源ノイズを抑制する機能を提供する。
【0010】
本発明による電源解析方法は、半導体集積回路11及び12それぞれの内部を縦横に分割して複数の単位領域(第1の単位領域)に分け、各単位領域内の電源配線を十字形の電源網で近似し、その十字形の電源網が縦横に接続されたメッシュ状の配線として半導体集積回路全体の電源配線をモデル化する。この十字形の電源網には、実際の電源配線の抵抗及びインダクタンス成分を表現する抵抗及びインダクタンスが含まれる。グラウンド電位及び電源電位との間は、両電位の電源配線にそれぞれ対応する2つの十字形の電源網間を電流源及び容量で接続する。この電流源は、当該単位領域内の論理ゲートが消費する電流を表現し、容量は、グラウンド電位及び電源電位の間に存在する容量(配線間容量、論理ゲートの容量、デカップリングセルの容量等)を表現するものである。またプリント基板10のグラウンド層22及び電源層23についても同様に、縦横に分割して複数の単位領域(第2の単位領域)に分け、各単位領域内を十字形の電源網で近似し、その十字形の電源網が縦横に接続されたメッシュ状の配線としてモデル化する。
【0011】
図2は、半導体集積回路のモデル化について説明するための図である。図2(a)は半導体集積回路のパッケージ部分(入出力部分)のモデル化を示し、図2(b)は半導体集積回路の内部の電源配線のモデル化を示す。
【0012】
図2(a)に示されるように、半導体集積回路11(又は12)の内部は縦横に分割して複数の単位領域31(図では一つのみを示す)に分けられている。この単位領域31の内部の電源配線が、後程説明するように十字形の電源網で近似される。半導体集積回路11は、更に入力セル33、出力セル34、入出力セル35、及び電源セル36を含む。入力セル33、出力セル34、及び入出力セル35は、半導体集積回路11のパッケージのボンディングワイヤ・リードフレーム32を介して信号ピン38に接続される。また電源セル36は、半導体集積回路11のパッケージのボンディングワイヤ・リードフレーム32を介して電源ピン39に接続される。本発明において、ボンディングワイヤ・リードフレーム32には、実際のワイヤ及びフレームのインダクタ成分及び抵抗成分を表現するインダクタ32a及び抵抗32bが含まれる。
【0013】
図2(b)に示されるように、半導体集積回路11内部の電源配線は、電源層VDDとグラウンド層VSSとに分かれている。電源層VDDとグラウンド層VSSのそれぞれが、縦横に接続された単位領域31によりモデル化される。各単位領域31は、4本の電源配線45がノードAで接続された十字形の電源網で構成される。各電源配線45は、実際の電源配線のインダクタ成分及び抵抗成分を表現するインダクタ45a及び抵抗45bを含む。電源層VDDとグラウンド層VSSとで対向する2つの単位領域31は、そのノードA同士が電流源41及び容量42により接続される。この電流源41は、当該単位領域31内に存在する全ての論理ゲートが消費する電流を表現し、容量42は、当該単位領域31においてグラウンド層VSS及び電源層VDDの間に存在する容量(配線間容量、論理ゲートの容量、デカップリングセルの容量等)を表現する。
【0014】
グラウンド層VSS及び電源層VDDの単位領域31のうちで、出力セル34に電源を供給する部分は、単位領域31aとして示される。この単位領域31aにおいては3本の電源配線45がノードBに接続され、グラウンド層VSS及び電源層VDDのそれぞれのノードBが出力セル34に接続される。また内部信号源43から出力セル34に信号が供給され、ボンディングワイヤ・リードフレーム32を介して信号ピン38から出力される。
【0015】
第2電源層VDEが更に設けられており、この第2電源層VDEの単位領域31bから出力セル34に第2の電源が供給される。単位領域31bにおいては、2本の電源配線45がノードCに接続されている。
【0016】
図3は、プリント基板及びプリント基板上の信号配線のモデル化について説明するための図である。図3において、図1及び図2と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。
【0017】
半導体集積回路11及び半導体集積回路12は、それぞれの信号ピン38が信号配線層21の信号配線に接続され、電源ピン39がグラウンド層22、電源層23a、及び電源層23bに接続される。電源層23a及び電源層23bは、図1の電源層23に相当する。グラウンド層22、電源層23a、及び電源層23bは、それぞれ図2のグラウンド層VSS、電源層VDD、及び第2の電源層VDEに接続される。これらの接続により、半導体集積回路11及び半導体集積回路12に所定の電源が供給され、また半導体集積回路11及び12の間で信号のやり取りを行う。
【0018】
図4は、プリント基板及びプリント基板上の信号配線のモデル化について実際の形態に即して説明するための図である。図3と図4とで、同一の構成要素は同一の番号で参照される。図4に示されるように、グラウンド層22及び電源層23は、実際にはそれぞれ一枚の導電体プレートからなる(図4では電源層VDD及び第2の電源層VDEのうち一方のみを代表して電源層23として示している)。モデル化においては、これらのグラウンド層22及び電源層23は、それぞれが複数の単位領域51に縦横に分割される。またグラウンド層22及び電源層23の間には、一般に層間材料としてエポキシグラスが挿入されているが、これによる容量を層間容量52として表現する。この層間容量52は、グラウンド層22及び電源層23の対応する2つの単位領域51の間を接続する。
【0019】
信号配線13が信号配線層21上に設けられ、半導体集積回路11及び12の信号ピン38に接続される。この信号配線層21及び信号配線13は、複数の単位領域61に分割され、各単位領域61毎に伝送線路62として表現される。またバイパスコンデンサ14は、バイパスコンデンサモデル53として表現される。バイパスコンデンサモデル53は、バイパスコンデンサ14の抵抗成分、インダクタ成分、及び容量成分を表現する抵抗53a、インダクタ53b、及び容量53cを含む。
【0020】
図3に戻って、グラウンド層22、電源層23a、及び電源層23bとして、図示の簡潔さを考慮してそれぞれ一つの単位領域51のみが示されるが、図4を参照して説明したように実際には複数の単位領域51が縦横に配置され、互いに接続された構成となっている。また信号配線層21についても同様であり、モデル化においては複数の単位領域61が設けられる。
【0021】
各単位領域51は、図2の単位領域31の場合と同様に、4本の電源配線55がノードCで接続された十字形の電源網で構成される。各電源配線55は、実際の電源配線のインダクタ成分及び抵抗成分を表現するインダクタ55a及び抵抗55bを含む。電源層23aとグラウンド層22とで対向する2つの単位領域51は、そのノードC同士がバイパスコンデンサモデル53及び層間容量52により接続される。また電源層23bと電源層23aとで対向する2つの単位領域51は、そのノードC同士が層間容量54により接続される。信号配線層21の単位領域61における伝送線路62は、単位長あたりの抵抗、インダクタ、及び容量により表現される分布定数線路であってよい。
【0022】
図5は、本発明による電源ノイズ解析方法を示すフローチャートである。
【0023】
図5のステップST1において、LSIレイアウト情報101に基づいて、電源ノイズ解析用LSIモデル102を作成する。また電源ノイズ解析用PKG(パッケージ)モデル103が、パッケージレイアウト情報などから生成される。即ち、図2(a)に示されるような電源ノイズ解析用PKGモデル103と、図2(b)に示されるような電源ノイズ解析用LSIモデル102とが生成される。
【0024】
ステップST2おいて、PCB(プリント基板)レイアウト情報104に基づいて、電源ノイズ解析用PCBモデル105を作成する。この電源ノイズ解析用PCBモデル105は、図3に示される半導体集積回路11と半導体集積回路12との間に設けられる部分に対応する。
【0025】
ステップST3において、電源ノイズ解析用LSIモデル102、電源ノイズ解析用PKGモデル103、及び電源ノイズ解析用PCBモデル105に基づいて、電源ノイズ解析用回路解析シミュレータを実行する。これにより、LSI内部の電源ノイズ情報106、プリント基板上の電源ノイズの情報107、及びEMIノイズ解析用の各電源ピン電流波形情報108を出力する。
【0026】
具体的には、電源ノイズ解析用LSIモデル102、電源ノイズ解析用PKGモデル103、及び電源ノイズ解析用PCBモデル105を纏めて一つのモデルを構成し、全体の回路方程式を解くことにより、各単位領域内のノードの電圧変動を求める。この際、単位領域31内の全ての論理ゲートの消費電流を示す電流源41については、論理ゲートの動作を想定して電流源41の電流波形を決定する。これにより半導体集積回路11及び12の内部における電流消費動作をシミュレートすることができる。また出力セル34から出力する信号を生成する内部信号源43については、例えばワーストケースとして全ての出力セル34が同時にスイッチングするような信号を想定する。これにより出力セル34(入出力セル35)の同時スイッチングによる電源ノイズの発生をシミュレートすることができる。このようなシミュレーションに基づいて回路方程式を解くことにより、各単位領域内のノードの電圧変動を求めることができる。
【0027】
このようにして求められたLSI内部の電源ノイズ情報106及びプリント基板上の電源ノイズの情報107を用いて、電源ノイズについて問題がある箇所をチェックして設計修正することにより、設計段階で適切に電源ノイズに対応することが可能になる。また各電源ピン電流波形情報108は、更に次の段階において電磁界解析シミュレータに使用することができる。
【0028】
図6は、本発明による電源ノイズ解析方法に基づいて電磁界シミュレーションを実行しデカップリングセルの最適容量を定める方法を示すフローチャートである。
【0029】
デカップリングセルとは、半導体集積回路の内部において電源ノイズを軽減することを目的として、電源電位とグラウンド電位との間に実際の素子として挿入される容量のことである。図7は、デカップリングセルの構造を説明するための図である。図7に示されるように、電源電位VDDとグラウンド電位VSSとの間に、MOSトランジスタ120及び121を接続する。この際、電源電位VDD及びグラウンド電位VSSの一方にMOSトランジスタのゲート端が接続され、他方にソース端、ドレイン端、及び基板電位端が接続される。これによりMOSトランジスタ120及び121のゲート容量をデカップリング容量122として使用する。
【0030】
図6のステップST1において、電源ノイズ解析用LSIモデル102及び電源ノイズ解析用PCBモデル105(電源ノイズ解析用PKGモデル103を含む)に基づいて、電源ノイズ解析用回路解析シミュレータを実行する。これにより、EMIノイズ解析用の各電源ピン電流波形情報108を出力する。この手順は、図5におけるステップST3と同様である。
【0031】
ステップST2において、各電源ピン電流波形情報108とEMIノイズ解析用PCBモデル109とに基づいて、電磁界解析シミュレータを実行する。ここでEMIノイズ解析用PCBモデル109は、プリント基板の各電磁気特性に基づいて生成されたモデルであり、このモデルと各電源ピンの電流波形に基づいて、電磁界解析シミュレータがマックスウェルの方程式を解くことにより、プリント基板から放射される電磁界分布を計算する。電磁界解析シミュレータとしては、一般に利用可能な電磁界解析ツールを用いればよい。
【0032】
次にステップST3において、算出された電磁界分布110に基づいて、プリント基板から放射されるEMIノイズが許容値を満たすかどうかを判定する。EMI許容値を満たせば、現状のデカップリングセルの容量を最適容量111として出力する。これによりEMI対策済みのLSIが作成されたことになる。EMI許容値を満たさなかった場合、ステップST4で、LSIに対してデカップリングセルを追加挿入する。そして、デカップリングセルを追加挿入した電源ノイズ解析用LSIモデル102に基づいて、ステップST1の回路解析及びステップST2の電磁界解析を再度実行する。この過程を繰り返すことで、EMI対策として最適なデカップリングセル容量を算出することができる。これにより、半導体集積回路内論理セルの同時スイッチングに伴うEMIノイズについて、最適なデカップリングセル容量を算出することができる。
【0033】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。
【0034】
なお本発明は、以下の内容を含むものである。
(付記1)半導体集積回路を複数の第1の単位領域に分割し、
各第1の単位領域について電源配線及び電流消費を簡略化した電源網及び電流源で表し、
該電源網及び電流源を該複数の第1の単位領域について纏めることで該半導体集積回路の全体のモデルを求め、
該半導体集積回路が搭載されるプリント基板を複数の第2の単位領域に分割し、
各第2の単位領域について電源層を電源網で表し、
該複数の第2の単位領域について該電源網を纏めることで該プリント基板の全体のモデルを求め、
該半導体集積回路の全体のモデル及び該プリント基板の全体のモデルを結合して回路方程式を解く
各段階を含むことを特徴とする電源ノイズ解析方法。
(付記2)該半導体集積回路の入出力セルのスイッチングを表す内部信号源を該半導体集積回路内部に設け、
該プリント基板上において該入出力セルに接続される信号線を分布定数線路で表現し、
該入出力セルによる電流消費を該第1の単位領域の電流消費に含める
各段階を更に含むことを特徴とする付記1記載の電源ノイズ解析方法。
(付記3)該回路方程式を解く段階は該半導体集積回路の電源ピンにおける電流波形を求める段階を更に含み、該電源ノイズ解析方法は、該電源ピンにおける電流波形に基づいてプリント基板の電磁界解析を実行する段階を更に含むことを特徴とする付記1記載の電源ノイズ解析方法。
(付記4)該電磁界解析の結果に基づいて電磁界強度が所定の許容値を満たしているか否かを判断し、
該判断に基づいてデカップリング容量の大きさを決定する
各段階を更に含むことを特徴とする付記3記載の電源ノイズ解析方法。
(付記5)該電源網は、電源網に加え更に容量を含むことを特徴とする付記1記載の電源ノイズ解析方法。
(付記6)該電磁界強度は半導体集積回路内部の論理スイッチングセルに起因することを特徴とする付記4記載の電源ノイズ解析方法。
(付記7)該半導体集積回路は少なくとも2つの半導体集積回路を含むことを特徴とする付記1記載の電源ノイズ解析方法。
【発明の効果】
上記説明した電源ノイズ解析方法によれば、半導体集積回路の電源ノイズ解析用のモデルとプリント基板の電源ノイズ解析用のモデルとを結合して電源解析することで、着目している半導体集積回路についてプリント基板上の他の半導体集積回路が発生する電源ノイズの影響を考慮することができると共に、半導体集積回路から発生してプリント基板上で伝播する電源ノイズについて解析することが可能となる。従って、半導体集積回路内部の電源ノイズ解析の精度が向上すると共に、プリント基板上の電源ノイズの影響(電磁波放射によるEMIノイズ等)を検討することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電源ノイズ解析の対象となる電子装置の一例を模式的に示す図である。
【図2】(a)は半導体集積回路のパッケージ部分のモデル化を示し、(b)は半導体集積回路の内部の電源配線のモデル化を示す図である。
【図3】プリント基板及びプリント基板上の信号配線のモデル化について説明するための図である。
【図4】プリント基板及びプリント基板上の信号配線のモデル化について実際の形態に即して説明するための図である。
【図5】本発明による電源ノイズ解析方法を示すフローチャートである。
【図6】本発明による電源ノイズ解析方法に基づいて電磁界シミュレーションを実行しデカップリングセルの最適容量を定める方法を示すフローチャートである。
【図7】デカップリングセルの構造を説明するための図である。
【符号の説明】
10 プリント基板
11 半導体集積回路
12 半導体集積回路
13 信号配線
14 バイパスコンデンサ
21 信号配線層
22 グラウンド層
23 電源層
31 単位領域
33 入力セル
34 出力セル
35 入出力セル
36 電源セル
41 電流源
42 容量
43 内部信号源
45 電源配線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention generally relates to a power supply noise analysis method for a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a power supply noise analysis method for obtaining power supply noise at a design stage.
[Prior art]
When a large number of logic cells are switched at the same time inside a semiconductor integrated circuit, or when a large number of I / O cells for input / output from / to the outside are simultaneously switched, a large current flows instantaneously and the power supply is generated by an inductance component on the power supply wiring. Noise is generated. This power supply noise causes a malfunction of a circuit inside the semiconductor device. Furthermore, this power supply noise propagates through the power supply pin to the power supply layer of the printed circuit board outside the semiconductor device, thereby causing malfunction of other circuits on the printed circuit board and EMI noise due to resonance of the power supply layer. EMI noise refers to a phenomenon in which power supply noise generated inside a semiconductor integrated circuit is radiated to space as an electromagnetic wave through a printed circuit board. As the speed of semiconductor integrated circuits increases, the number of pins increases, and the current consumption increases, the problem of power supply noise tends to become more apparent.
[0002]
If a circuit is designed without properly analyzing the influence of power supply noise, the power supply noise of the manufactured circuit may eventually be too great, and the design may have to be performed again. Therefore, it is necessary to perform an appropriate power supply noise analysis at the design stage and design a circuit that copes with the power supply noise.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-270695 A [0004]
[Patent Document 2]
JP-A-10-98104 [Problem to be Solved by the Invention]
Even if a technique for analyzing power supply noise inside a semiconductor integrated circuit is constructed, the influence of the printed circuit board cannot be considered unless the printed circuit board is modeled. For example, if the power supply plane on the printed circuit board is expressed as an ideal power supply without modeling, the power supply noise of the semiconductor integrated circuit cannot be analyzed with high accuracy. That is, even if other semiconductor integrated circuits on the printed circuit board generate power supply noise, the influence on the semiconductor integrated circuit to which attention is paid cannot be considered.
[0005]
Further, unless the printed circuit board is modeled, it is impossible to analyze the power supply noise generated from the semiconductor integrated circuit and propagating on the printed circuit board. Similarly, the influence on the printed circuit board cannot be analyzed for power supply noise generated from a plurality of semiconductor integrated circuits.
[0006]
In view of the above, according to the present invention, in a method for analyzing power supply noise in a design stage, power supply noise inside a semiconductor integrated circuit is analyzed in consideration of the influence of the printed circuit board, and on the printed circuit board generated from the semiconductor integrated circuit. An object of the present invention is to provide a power supply noise analysis method capable of analyzing power supply noise.
[Means for Solving the Problems]
A power supply noise analysis method according to the present invention divides a semiconductor integrated circuit into a plurality of first unit regions, and for each first unit region, a power supply wiring, a circuit, and a power supply network, capacitance, And a power source network, a capacity, and a current source are collected for the plurality of first unit regions to obtain an overall model of the semiconductor integrated circuit, and a printed circuit board on which the semiconductor integrated circuit is mounted is obtained. By dividing into a plurality of second unit areas, the power supply layer is represented by a power supply network and a capacity for each second unit area, and the power supply network is grouped for the plurality of second unit areas, so that the entire printed circuit board The method includes obtaining each model and combining the whole model of the semiconductor integrated circuit and the whole model of the printed circuit board to solve a circuit equation.
[0007]
According to the above power supply noise analysis method, a power supply analysis is performed by combining a power supply noise analysis model of a semiconductor integrated circuit and a power supply noise analysis model of a printed circuit board. The influence of the power supply noise generated by the other semiconductor integrated circuits can be taken into consideration, and the power supply noise generated from the semiconductor integrated circuit and propagated on the printed circuit board can be analyzed. Therefore, the accuracy of power source noise analysis inside the semiconductor integrated circuit is improved, and the influence of power source noise on the printed circuit board (such as EMI noise due to electromagnetic radiation) can be studied.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0008]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an electronic device that is an object of power supply noise analysis according to the present invention.
[0009]
The electronic device of FIG. 1 includes a printed circuit board (PCB) 10, a semiconductor integrated
[0010]
The power analysis method according to the present invention divides the interior of each of the semiconductor integrated
[0011]
FIG. 2 is a diagram for explaining modeling of a semiconductor integrated circuit. FIG. 2A shows the modeling of the package portion (input / output portion) of the semiconductor integrated circuit, and FIG. 2B shows the modeling of the power supply wiring inside the semiconductor integrated circuit.
[0012]
As shown in FIG. 2A, the inside of the semiconductor integrated circuit 11 (or 12) is divided into a plurality of unit regions 31 (only one is shown in the figure) by being divided vertically and horizontally. The power supply wiring inside the
[0013]
As shown in FIG. 2B, the power supply wiring inside the semiconductor integrated
[0014]
Of the
[0015]
A second power supply layer VDE is further provided, and second power is supplied to the
[0016]
FIG. 3 is a diagram for explaining modeling of a printed circuit board and signal wiring on the printed circuit board. In FIG. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted.
[0017]
In the semiconductor integrated
[0018]
FIG. 4 is a diagram for explaining modeling of a printed circuit board and signal wiring on the printed circuit board in accordance with an actual form. 3 and 4, the same components are referred to by the same numbers. As shown in FIG. 4, each of the
[0019]
The
[0020]
Returning to FIG. 3, only one
[0021]
Each
[0022]
FIG. 5 is a flowchart showing a power supply noise analysis method according to the present invention.
[0023]
In step ST1 of FIG. 5, a power supply noise
[0024]
In step ST2, a power supply noise
[0025]
In step ST3, a power supply noise analysis circuit analysis simulator is executed based on the power supply noise
[0026]
Specifically, the power supply noise
[0027]
By using the power
[0028]
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for determining an optimum capacity of a decoupling cell by executing an electromagnetic field simulation based on a power supply noise analysis method according to the present invention.
[0029]
A decoupling cell is a capacitor inserted as an actual element between a power supply potential and a ground potential for the purpose of reducing power supply noise in the semiconductor integrated circuit. FIG. 7 is a diagram for explaining the structure of the decoupling cell. As shown in FIG. 7,
[0030]
In step ST1 of FIG. 6, a power supply noise analysis circuit analysis simulator is executed based on the power supply noise
[0031]
In step ST2, an electromagnetic field analysis simulator is executed based on each power pin
[0032]
Next, in step ST3, based on the calculated
[0033]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible within the range as described in a claim.
[0034]
The present invention includes the following contents.
(Appendix 1) Dividing a semiconductor integrated circuit into a plurality of first unit regions,
For each first unit region, power supply wiring and current consumption are represented by a simplified power supply network and current source,
An overall model of the semiconductor integrated circuit is obtained by collecting the power supply network and the current source for the plurality of first unit regions,
Dividing a printed circuit board on which the semiconductor integrated circuit is mounted into a plurality of second unit regions;
For each second unit region, the power layer is represented by a power network,
An overall model of the printed circuit board is obtained by collecting the power supply network for the plurality of second unit regions,
A power supply noise analysis method comprising the steps of solving a circuit equation by combining an entire model of the semiconductor integrated circuit and an entire model of the printed circuit board.
(Appendix 2) An internal signal source representing switching of input / output cells of the semiconductor integrated circuit is provided inside the semiconductor integrated circuit,
A signal line connected to the input / output cell on the printed board is represented by a distributed constant line,
The power supply noise analysis method according to claim 1, further comprising each step of including current consumption by the input / output cell in current consumption of the first unit region.
(Supplementary note 3) The step of solving the circuit equation further includes a step of obtaining a current waveform at a power supply pin of the semiconductor integrated circuit, and the power supply noise analysis method includes an electromagnetic field analysis of a printed circuit board based on the current waveform at the power supply pin. The power supply noise analysis method according to supplementary note 1, further comprising the step of:
(Supplementary Note 4) Based on the result of the electromagnetic field analysis, it is determined whether the electromagnetic field intensity satisfies a predetermined allowable value,
4. The power supply noise analysis method according to appendix 3, further comprising each step of determining the magnitude of the decoupling capacitance based on the determination.
(Supplementary note 5) The power supply noise analysis method according to supplementary note 1, wherein the power supply network further includes a capacity in addition to the power supply network.
(Supplementary note 6) The power source noise analysis method according to supplementary note 4, wherein the electromagnetic field strength is caused by a logic switching cell in the semiconductor integrated circuit.
(Supplementary note 7) The power source noise analysis method according to supplementary note 1, wherein the semiconductor integrated circuit includes at least two semiconductor integrated circuits.
【The invention's effect】
According to the power supply noise analysis method described above, a power supply analysis is performed by combining a power supply noise analysis model of a semiconductor integrated circuit and a power supply noise analysis model of a printed circuit board. The influence of power supply noise generated by other semiconductor integrated circuits on the printed circuit board can be taken into consideration, and power supply noise generated from the semiconductor integrated circuit and propagated on the printed circuit board can be analyzed. Therefore, the accuracy of power source noise analysis inside the semiconductor integrated circuit is improved, and the influence of power source noise on the printed circuit board (such as EMI noise due to electromagnetic radiation) can be studied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an electronic device that is an object of power supply noise analysis according to the present invention.
2A is a diagram showing modeling of a package portion of a semiconductor integrated circuit, and FIG. 2B is a diagram showing modeling of power supply wiring inside the semiconductor integrated circuit.
FIG. 3 is a diagram for explaining modeling of a printed circuit board and signal wiring on the printed circuit board.
FIG. 4 is a diagram for explaining modeling of a printed circuit board and signal wiring on the printed circuit board in accordance with an actual form;
FIG. 5 is a flowchart illustrating a power supply noise analysis method according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of determining an optimum capacity of a decoupling cell by executing an electromagnetic field simulation based on a power supply noise analysis method according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining the structure of a decoupling cell.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
各第1の単位領域について電源配線及び電流消費を簡略化した電源網及び電流源で表し、
該電源網及び電流源を該複数の第1の単位領域について纏めることで該半導体集積回路の全体のモデルを求め、
該半導体集積回路が搭載されるプリント基板を複数の第2の単位領域に分割し、
各第2の単位領域について電源層を電源網で表し、
該複数の第2の単位領域について該電源網を纏めることで該プリント基板の全体のモデルを求め、
該半導体集積回路の全体のモデル及び該プリント基板の全体のモデルを結合して回路方程式を解く
各段階を含むことを特徴とする電源ノイズ解析方法。Dividing the semiconductor integrated circuit into a plurality of first unit regions;
For each first unit region, power supply wiring and current consumption are represented by a simplified power supply network and current source,
An overall model of the semiconductor integrated circuit is obtained by collecting the power supply network and the current source for the plurality of first unit regions,
Dividing a printed circuit board on which the semiconductor integrated circuit is mounted into a plurality of second unit regions;
For each second unit region, the power layer is represented by a power network,
An overall model of the printed circuit board is obtained by collecting the power supply network for the plurality of second unit regions,
A power supply noise analysis method comprising the steps of solving a circuit equation by combining an entire model of the semiconductor integrated circuit and an entire model of the printed circuit board.
該プリント基板上において該入出力セルに接続される信号線を分布定数線路で表現し、
該入出力セルによる電流消費を該第1の単位領域の電流消費に含める
各段階を更に含むことを特徴とする請求項1記載の電源ノイズ解析方法。An internal signal source representing switching of input / output cells of the semiconductor integrated circuit is provided in the semiconductor integrated circuit;
A signal line connected to the input / output cell on the printed board is represented by a distributed constant line,
2. The power supply noise analysis method according to claim 1, further comprising the steps of including current consumption by the input / output cell in current consumption of the first unit region.
該判断に基づいてデカップリング容量の大きさを決定する
各段階を更に含むことを特徴とする請求項3記載の電源ノイズ解析方法。Based on the result of the electromagnetic field analysis, it is determined whether the electromagnetic field strength satisfies a predetermined allowable value,
4. The power supply noise analysis method according to claim 3, further comprising the steps of determining the magnitude of the decoupling capacitance based on the determination.
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