JP2008251571A - Method and program for designing semiconductor integrated circuit - Google Patents
Method and program for designing semiconductor integrated circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008251571A JP2008251571A JP2007087165A JP2007087165A JP2008251571A JP 2008251571 A JP2008251571 A JP 2008251571A JP 2007087165 A JP2007087165 A JP 2007087165A JP 2007087165 A JP2007087165 A JP 2007087165A JP 2008251571 A JP2008251571 A JP 2008251571A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance
- power supply
- decoupling capacitor
- resonance frequency
- value
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電圧の異なる電源配線間に抵抗付きデカップリングコンデンサを接続する半導体集積回路を設計する場合に使用して好適な半導体集積回路の設計方法および設計用プログラムに関する。 The present invention relates to a design method and a design program for a semiconductor integrated circuit suitable for use in designing a semiconductor integrated circuit in which a decoupling capacitor with a resistor is connected between power supply wirings having different voltages.
半導体集積回路においては、その微細化に伴って、その大規模化・高速化が図られている。半導体集積回路が大規模化・高速化すると、その動作電流は高周波成分を多く含んだものとなる。この動作電流がインピーダンスを持つ電源配線を流れると、その電流振幅や周波数に応じて電源電圧の変動を引き起こす。 In a semiconductor integrated circuit, the scale-up and speeding-up are achieved with the miniaturization. When a semiconductor integrated circuit is scaled up and speeded up, its operating current contains a lot of high frequency components. When this operating current flows through the power supply wiring having impedance, the power supply voltage fluctuates in accordance with the current amplitude and frequency.
内部回路の動作中に電源電圧が大きく変動すると、内部回路において遅延時間の変動や論理の誤認識が生じる場合があり、結果的に、そのような半導体集積回路は誤動作してしまうことになる。そこで、半導体集積回路においては、内部回路の動作中における電源電圧の変動を抑制する必要がある。 If the power supply voltage fluctuates greatly during the operation of the internal circuit, the internal circuit may cause a variation in delay time or erroneous logic recognition. As a result, such a semiconductor integrated circuit malfunctions. Therefore, in the semiconductor integrated circuit, it is necessary to suppress fluctuations in the power supply voltage during the operation of the internal circuit.
ここに、半導体集積回路の電源配線系のインピーダンスを直流から高周波まで低くすることができれば、動作電流の高周波成分に起因する電源電圧の変動を小さくすることができる。そこで、電源配線系は、内部回路の動作状態によらず、低インピーダンスであることが望まれている。 Here, if the impedance of the power supply wiring system of the semiconductor integrated circuit can be lowered from direct current to high frequency, fluctuations in the power supply voltage due to the high frequency component of the operating current can be reduced. Therefore, the power supply wiring system is desired to have a low impedance regardless of the operating state of the internal circuit.
電源配線系の低インピーダンス化の手法の一つに、デカップリングコンデンサを用いる手法がある。デカップリングコンデンサとは、電圧の異なる電源配線間に電源電圧安定化の目的で挿入されるコンデンサのことであり、交流電流に対する電源配線系のインピーダンスを下げる働きがある。半導体集積回路内の電源配線の寄生容量もデカップリングコンデンサと同様の働きをする場合もある。 One technique for reducing the impedance of the power supply wiring system is to use a decoupling capacitor. A decoupling capacitor is a capacitor inserted between power supply wirings having different voltages for the purpose of stabilizing the power supply voltage, and has a function of lowering the impedance of the power supply wiring system with respect to an alternating current. In some cases, the parasitic capacitance of the power supply wiring in the semiconductor integrated circuit also functions in the same manner as the decoupling capacitor.
ここで、コンデンサのインピーダンスZCは、コンデンサの容量値をC[F]、コンデンサに流れる電流の周波数をf[Hz]とすると、ZC=1/j2πfCで表される。したがって、デカップリングコンデンサを用いる場合には、電流の周波数が高いほど、電源配線系のインピーダンス低減効果は高くなる。 Here, the impedance Z C of the capacitor is expressed as Z C = 1 / j2πfC, where C [F] is the capacitance value of the capacitor and f [Hz] is the frequency of the current flowing through the capacitor. Therefore, when using a decoupling capacitor, the higher the current frequency, the higher the impedance reduction effect of the power supply wiring system.
多くの半導体集積回路のレイアウトでは、意図的に必要量のデカップリングコンデンサを事前に配置してから、残りの回路を配置したり、半導体集積回路のレイアウト後の空き領域にデカップリングコンデンサを配置したりして、電源配線系のインピーダンス低減化を図ることが行われている。 In many semiconductor integrated circuit layouts, the required amount of decoupling capacitors is intentionally placed in advance, then the rest of the circuits are placed, or decoupling capacitors are placed in the free space after the layout of the semiconductor integrated circuit. In some cases, the impedance of the power supply wiring system is reduced.
電源配線系の低インピーダンス化のもう一つの手法に、電源配線の太幅化がある。この手法では、半導体集積回路の電源配線を多層化したり、メッシュ状にしたりすることにより、電源配線系のインピーダンスを小さく、かつ、均一にすることが行われる。更には、ダイにパッケージの電極と接続するための電極を複数個設け、パッケージの電極との接続に複数本のワイヤを用いることで、電源配線系のインピーダンスを下げることも行われている。 Another method for reducing the impedance of the power supply wiring system is to increase the width of the power supply wiring. In this method, the impedance of the power supply wiring system is reduced and made uniform by multilayering the power supply wiring of the semiconductor integrated circuit or by making it mesh. Furthermore, the impedance of the power supply wiring system is lowered by providing a plurality of electrodes for connecting to the package electrodes on the die and using a plurality of wires for connection with the package electrodes.
ここで、インダクタのインピーダンスZLは、インダクタのインダクタンスをL、インダクタに流れる電流の周波数をfとすると、ZL=j2πfLで表される。したがって、電源配線の太幅化による電源配線系の低インピーダンス化は、直流電流に対する電源のインピーダンスを小さくするには十分な手法であるが、交流、特に、高周波成分を多く含む電流に対しては、電源配線のインダクタ成分が原因でインピーダンスが上がってしまうことになる。 Here, the impedance Z L of the inductor is expressed as Z L = j2πfL where L is the inductance of the inductor and f is the frequency of the current flowing through the inductor. Therefore, lowering the impedance of the power supply wiring system by increasing the width of the power supply wiring is a sufficient technique for reducing the impedance of the power supply with respect to the direct current, but for alternating current, particularly for currents containing a lot of high frequency components. The impedance increases due to the inductor component of the power supply wiring.
ところで、デカップリングコンデンサを用いる電源配線系の低インピーダンス化手法および電源配線の太幅化による電源配線系の低インピーダンス化手法は、半導体集積回路のレイアウトでは同時に用いられるのが一般的であるが、昨今の大規模かつ高速動作の半導体集積回路においては、これらの電源配線系の低インピーダンス化手法を用いても、半導体集積回路に誤動作が生じるケースが出てきた。 By the way, the impedance reduction technique for the power supply wiring system using a decoupling capacitor and the power impedance reduction technique for the power supply wiring system by increasing the width of the power supply wiring are generally used simultaneously in the layout of the semiconductor integrated circuit. In recent large-scale and high-speed operation semiconductor integrated circuits, there have been cases where malfunctions occur in the semiconductor integrated circuits even if these methods for reducing the impedance of the power supply wiring system are used.
これは、パッケージを含む電源配線(半導体集積回路内の電源配線、半導体集積回路とパッケージとの間のボンディングワイヤおよびパッケージを構成するインターポーザ中の電源配線)が持つ抵抗成分、インダクタ成分および寄生容量と、電源配線間に接続するデカップリングコンデンサとで構成されるRLC共振回路系による共振が原因で電源電圧が大きく変動してしまうことに起因するものである。このことを、図8を用いて、以下に説明する。 This includes the resistance component, inductor component, and parasitic capacitance of the power supply wiring including the package (power supply wiring in the semiconductor integrated circuit, bonding wire between the semiconductor integrated circuit and the package, and power supply wiring in the interposer constituting the package). This is because the power supply voltage largely fluctuates due to resonance by the RLC resonance circuit system constituted by the decoupling capacitor connected between the power supply wirings. This will be described below with reference to FIG.
図8はパッケージに組み込まれた半導体集積回路から見た電源配線系の等価回路図である。図8中、1は外部電源、2A、2Bはパッケージを含む電源配線の抵抗成分、3A、3Bはパッケージを含む電源配線のインダクタ成分、4は電源配線間の容量であり、電源配線間の容量4には、電源配線の寄生容量と電源配線間に意図的に挿入されたデカップリングコンデンサの容量とが含まれる。 FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of the power supply wiring system as seen from the semiconductor integrated circuit incorporated in the package. In FIG. 8, 1 is an external power supply, 2A and 2B are resistance components of the power supply wiring including the package, 3A and 3B are inductor components of the power supply wiring including the package, and 4 is a capacitance between the power supply wirings. 4 includes the parasitic capacitance of the power supply wiring and the capacitance of the decoupling capacitor intentionally inserted between the power supply wirings.
ここで、電源配線の抵抗成分2A、2Bの合成抵抗値をR、電源配線のインダクタ成分3A、3Bの合成インダクタンスをL、容量4の容量値をCとすると、図8に示す電源配線系は、fr=1/2π√LCで表される固有の共振周波数を持ち、共振時におけるQ値は、Q=2πfrL/Rとなるが、パッケージに組み込まれた半導体集積回路の電源配線系においては、Q値が高い値を持つ場合が多い。これは、半導体集積回路では、直流電流に対して電源配線系のインピーダンスは、特に小さくなるように設計されるからである。
Here, if the combined resistance value of the
このように、直流電流に対して電源配線系のインピーダンスが小さくなるように設計される理由は、直流電流に対して電源配線系のインピーダンスが大きいと、電源配線での電圧降下が大きくなることから、半導体集積回路の外部電源の電圧と半導体集積回路に実際に印加される電圧が異なることになるばかりか、半導体集積回路の動作状態によって電源配線に流れる電流が変化するのにつれて半導体集積回路に実際に印加される電圧が変動してしまうことになり、半導体集積回路の誤動作を引き起こす要因となるからである。 As described above, the reason why the impedance of the power supply wiring system is reduced with respect to the direct current is that if the impedance of the power supply wiring system is large with respect to the direct current, the voltage drop in the power supply wiring is increased. In addition to the fact that the voltage of the external power supply of the semiconductor integrated circuit and the voltage actually applied to the semiconductor integrated circuit are different, the current flowing in the power supply wiring varies depending on the operating state of the semiconductor integrated circuit. This is because the voltage applied to the capacitor fluctuates, causing malfunction of the semiconductor integrated circuit.
また、パッケージに組み込まれた半導体集積回路の電源配線系の共振対策として共振周波数をずらす手法がある。この手法は、半導体集積回路が持つ固有の動作電流の周波数および半導体集積回路の外部のプリント基板上の電源配線に重畳しているノイズ電流の周波数の付近でQ値が十分小さくなるようにパッケージに組み込まれた半導体集積回路の電源配線系の共振周波数を調整するというものである。具体的には、インダクタ成分3A、3Bの合成インダクタンスLや容量4の容量値Cを変化させることになる。
There is also a method of shifting the resonance frequency as a countermeasure against resonance of the power supply wiring system of the semiconductor integrated circuit incorporated in the package. This technique is applied to a package so that the Q value becomes sufficiently small in the vicinity of the inherent operating current frequency of the semiconductor integrated circuit and the noise current frequency superimposed on the power supply wiring on the printed circuit board outside the semiconductor integrated circuit. The resonance frequency of the power supply wiring system of the integrated semiconductor integrated circuit is adjusted. Specifically, the combined inductance L of the
しかしながら、この手法では、共振周波数をシフトした後の共振周波数におけるQ値が元の共振周波数におけるQ値よりも高くなってしまう場合がある。電源配線のインダクタ成分3A、3Bの合成インダクタンスLを大きくしたり、電源配線間の容量4の容量値Cを小さくしたりした場合である。
However, with this method, the Q value at the resonance frequency after shifting the resonance frequency may be higher than the Q value at the original resonance frequency. This is a case where the combined inductance L of the
逆に、電源配線のインダクタ成分3A、3Bの合成インダクタンスLを小さく、電源配線間の容量4の容量値Cを大きくすることができれば、共振周波数のシフトと共にQ値をある程度下げることができるが、Q値低減効果は小さい。例えば、Q値を半分にするためには、電源配線の抵抗成分2A、2Bの合成抵抗値Rおよびインダクタ成分3A、3Bの合成インダクタンスLを一定値とすると、電源配線間の容量4の容量値Cを元の値の4倍にしなくてはならない。このことは、半導体集積回路の面積の大幅な増加を意味しており、半導体集積回路のコスト面で現実的ではない。
Conversely, if the combined inductance L of the
また、電源配線の抵抗成分2A、2Bの合成抵抗値Rおよび電源配線間の容量4の容量値Cを一定値にし、電源配線のインダクタ成分3A、3Bの合成インダクタンスLを小さくすることができれば、例えば、合成インダクタンスLを元の0.25倍にできれば、Q値を半分にすることができるが、電源配線を大幅に太くしたり、ボンディングワイヤの本数を増やしたり、インターポーザの配線の太幅化、多層化が必要となり、これもコスト面で現実的ではない。
Further, if the combined resistance value R of the
そこで、また、従来、パッケージに組み込まれた半導体集積回路の電源配線系のQ値を面積効率良く低減する手法として、抵抗付きデカップリングコンデンサを用いる方法が提案されている。例えば、特許文献1には、抵抗素子が直列接続されたデカップリングコンデンサ、いわゆる抵抗付きデカップリングコンデンサを用いた電源配線系のQ値低減回路が開示されている。 Therefore, conventionally, as a technique for reducing the Q value of the power supply wiring system of the semiconductor integrated circuit incorporated in the package in an area-efficient manner, a method using a decoupling capacitor with a resistor has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a Q value reduction circuit for a power supply wiring system using a decoupling capacitor in which resistance elements are connected in series, that is, a so-called resistance decoupling capacitor.
図9は特許文献1が提案する電源配線系のQ値低減回路を示す図である。図9中、11は電源、12A、12Bは電源配線のインダクタ成分、13は抵抗素子が直列接続されていないデカップリングコンデンサ、いわゆる抵抗なしデカップリングコンデンサ、14は抵抗付きデカップリングコンデンサ、15は抵抗付きデカップリングコンデンサ14を構成するコンデンサ、16は抵抗付きデカップリングコンデンサ14を構成する抵抗素子、17は電子回路要素である。
FIG. 9 is a diagram showing a Q value reduction circuit of the power supply wiring system proposed by Patent Document 1. In FIG. In FIG. 9, 11 is a power supply, 12A and 12B are inductor components of the power supply wiring, 13 is a decoupling capacitor in which resistance elements are not connected in series, so-called decoupling capacitor without resistance, 14 is a decoupling capacitor with resistance, and 15 is resistance. A capacitor constituting the attached
この電源配線系のQ値低減回路は、電圧の異なる電源配線間に抵抗付きデカップリングコンデンサ14を接続し、デカップリングコンデンサ14を構成する抵抗素子16をダンピング抵抗として機能させて電源配線系のQ値を低減するというものである。
特許文献1によれば、抵抗素子16の抵抗値は、抵抗素子16を接続しない場合の電源配線系の共振ピークのインピーダンスよりも十分低い値になるように選ばれるとされているが、抵抗素子16の抵抗値の具体的な決定方法は示されていない。本発明者の知見によれば、抵抗素子16の抵抗値には最適値があり、抵抗素子16の抵抗値が高すぎても、低すぎても、電源配線系における十分なQ値低減効果を得ることができない。このことを、図10を用いて、以下に説明する。 According to Patent Document 1, the resistance value of the resistive element 16 is selected to be sufficiently lower than the impedance of the resonance peak of the power supply wiring system when the resistive element 16 is not connected. A specific method for determining the resistance value of 16 is not shown. According to the knowledge of the present inventor, the resistance value of the resistance element 16 has an optimum value, and a sufficient Q value reduction effect in the power supply wiring system can be obtained regardless of whether the resistance value of the resistance element 16 is too high or too low. Can't get. This will be described below with reference to FIG.
図10は電源配線間に挿入する抵抗付きデカップリングコンデンサを構成する抵抗素子の最適抵抗値を検討するために使用した電源配線系の等価回路を示す図であり、パッケージに組み込まれた半導体集積回路(電源配線間に抵抗付きデカップリングコンデンサを挿入した半導体集積回路)から見た電源配線系の等価回路を示している。 FIG. 10 is a diagram showing an equivalent circuit of a power supply wiring system used for studying an optimum resistance value of a resistance element constituting a decoupling capacitor with a resistance inserted between power supply wirings, and a semiconductor integrated circuit incorporated in a package An equivalent circuit of a power supply wiring system viewed from (a semiconductor integrated circuit in which a decoupling capacitor with a resistor is inserted between power supply wirings) is shown.
図10中、21は外部電源、22A、22Bはパッケージを含む電源配線の抵抗成分、23A、23Bはパッケージを含む電源配線のインダクタ成分、24は電源配線間の容量であり、電源配線間の容量24には、電源配線の寄生容量と電源配線間に意図的に挿入されたデカップリングコンデンサの容量とが含まれる。25は電源配線間に挿入された抵抗付きデカップリングコンデンサであり、26は抵抗付きデカップリングコンデンサ25を構成するコンデンサ、27は抵抗付きデカップリングコンデンサ25を構成する抵抗素子である。
In FIG. 10, 21 is an external power supply, 22A and 22B are resistance components of the power supply wiring including the package, 23A and 23B are inductor components of the power supply wiring including the package, and 24 is a capacitance between the power supply wirings. 24 includes the parasitic capacitance of the power supply wiring and the capacity of the decoupling capacitor intentionally inserted between the power supply wirings.
図11は図10に示す電源配線系の共振周波数frとQ値との関係を示す図であり、回路シミュレータで求めたものである。本例では、抵抗成分22A、22Bの合成抵抗値を250mΩ、インダクタ成分23A、23Bの合成インダクタンスを10nH、容量24の容量値を0.8nF、コンデンサ26の容量値を0.2nFとし、抵抗素子27の抵抗値Rdを変化させた場合を示している。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the resonance frequency fr and the Q value of the power supply wiring system shown in FIG. 10, and is obtained by a circuit simulator. In this example, the combined resistance value of the
図11から分る通り、抵抗素子27の抵抗値Rdは、高すぎても、低すぎても、Q値低減効果が低い。本例では、抵抗素子27の抵抗値Rdとして、16Ω程度が最適値であり、この場合のQ値は、抵抗付きデカップリングコンデンサ25を用いず、抵抗なしデカップリングコンデンサを用いる場合、即ち、抵抗素子27の抵抗値Rdが0Ωの場合と比較すると、12.6から5.39にまで低減している。なお、この場合の共振周波数frは52.7MHzである。
As can be seen from FIG. 11, the resistance value Rd of the resistance element 27 is too high or too low, the effect of reducing the Q value is low. In this example, an optimum value is about 16Ω as the resistance value Rd of the resistance element 27. In this case, the Q value does not use the
これと同じQ値低減効果を抵抗付きデカップリングコンデンサ25を用いずに、抵抗なしデカップリングコンデンサの増加だけで実現しようとすると、容量値として約5nFが必要となり、元の容量値(容量24の容量値+コンデンサ26の容量値)の5倍の容量が必要となってしまう。当然、これを実現するためには半導体集積回路の面積を大幅に大きくしなくてはならなくなる。
If an attempt is made to realize the same Q value reduction effect by merely increasing the decoupling capacitor without resistance without using the
以上のことから、抵抗付きデカップリングコンデンサを用いた半導体集積回路における電源配線系のQ値低減手法は、面積効率が良い手法といえるが、抵抗付きデカップリングコンデンサを構成する抵抗素子の抵抗値の決定においては最適値があるので、このことを十分に考慮して設計しなければならないことが分る。 From the above, it can be said that the Q value reduction method of the power supply wiring system in the semiconductor integrated circuit using the decoupling capacitor with resistance is a method with good area efficiency, but the resistance value of the resistance element constituting the resistance decoupling capacitor is It can be seen that there is an optimum value in the decision, and that this must be taken into account when designing.
本発明は、かかる点に鑑み、半導体集積回路内の電圧の異なる電源配線間に電源電圧安定化のために挿入する抵抗付きデカップリングコンデンサを構成する抵抗素子の最適抵抗値を自動算出することができる半導体集積回路の設計方法および設計用プログラムを提供することを目的とする。 In view of this point, the present invention can automatically calculate the optimum resistance value of a resistance element that constitutes a decoupling capacitor with a resistance inserted between power supply wirings having different voltages in a semiconductor integrated circuit to stabilize the power supply voltage. An object of the present invention is to provide a design method and a design program for a semiconductor integrated circuit.
本発明中、第1の発明は、電源配線間に抵抗なしデカップリングコンデンサと抵抗付きデカップリングコンデンサを接続する半導体集積回路の設計方法であって、第1の算出手段が、前記電源配線の抵抗成分、インダクタ成分および寄生容量と、前記抵抗なしデカップリングコンデンサとで決まる第1の共振周波数と、前記電源配線の抵抗成分、インダクタ成分および寄生容量と、前記抵抗なしデカップリングコンデンサおよび前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成するコンデンサとで決まる第2の共振周波数を算出する工程と、第2の算出手段が、前記第1の共振周波数と前記第2の共振周波数との平均値を算出し、該平均値における前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成するコンデンサのインピーダンスに等しい値を前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成する抵抗素子の最適抵抗値として算出する工程を含むものである。 In the present invention, the first invention is a method for designing a semiconductor integrated circuit in which a decoupling capacitor without resistance and a decoupling capacitor with resistance are connected between power supply lines, wherein the first calculation means includes a resistance of the power supply line. A first resonance frequency determined by a component, an inductor component and a parasitic capacitance, and the decoupling capacitor without resistance, a resistance component of the power supply wiring, an inductor component and a parasitic capacitance, the decoupling capacitor without resistance, and the decoupling with resistance A step of calculating a second resonance frequency determined by a capacitor constituting the ring capacitor, and a second calculation means calculates an average value of the first resonance frequency and the second resonance frequency, and the average A value equal to the impedance of the capacitor constituting the resistor decoupling capacitor in value It is intended to include a step of calculating an optimum resistance value of the resistance elements constituting the resistance with decoupling capacitors.
本発明中、第2の発明は、電源配線間に抵抗なしデカップリングコンデンサと抵抗付きデカップリングコンデンサを接続する半導体集積回路の設計用プログラムであって、コンピュータを、前記電源配線の抵抗成分、インダクタ成分および寄生容量と、前記抵抗なしデカップリングコンデンサとで決まる第1の共振周波数と、前記電源配線の抵抗成分、インダクタ成分および寄生容量と、前記抵抗なしデカップリングコンデンサおよび前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成するコンデンサとで決まる第2の共振周波数を算出する第1の算出手段、および、前記第1の共振周波数と前記第2の共振周波数との平均値を算出し、該平均値における前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成するコンデンサのインピーダンスに等しい値を前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成する抵抗素子の最適抵抗値として算出する第2の算出手段として機能させるプログラムを含むものである。 In the present invention, the second invention is a program for designing a semiconductor integrated circuit in which a decoupling capacitor without resistance and a decoupling capacitor with resistance are connected between power supply wires, the computer comprising a resistance component of the power supply wire, an inductor A first resonance frequency determined by a component and a parasitic capacitance, and the decoupling capacitor without resistance, a resistance component of the power supply wiring, an inductor component and a parasitic capacitance, and the decoupling capacitor without resistance and the decoupling capacitor with resistance A first calculating means for calculating a second resonance frequency determined by a capacitor to be configured; and an average value of the first resonance frequency and the second resonance frequency is calculated, and the resistance is added to the average value. A value equal to the impedance of the capacitor that makes up the decoupling capacitor It is intended to include a program to function as a second calculating means for calculating the optimum resistance of the resistor constituting the decoupling capacitor with the resistor.
本発明によれば、第1の算出手段と、第2の算出手段とで、半導体集積回路内の電圧の異なる電源配線間に電源電圧安定化のために挿入する抵抗付きデカップリングコンデンサの抵抗素子の最適抵抗値を自動算出することができる。 According to the present invention, the resistance element of the decoupling capacitor with a resistor inserted for stabilizing the power supply voltage between the power supply wirings having different voltages in the semiconductor integrated circuit by the first calculation means and the second calculation means. The optimum resistance value can be automatically calculated.
図1は本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態が適用される半導体集積回路から見た電源配線系の等価回路図である。図1中、31は外部電源、32A、32Bはパッケージを含む電源配線(半導体集積回路内の電源配線、半導体集積回路とパッケージとの間のボンディングワイヤおよびパッケージを構成するインターポーザ中の電源配線)の抵抗成分、33A、33Bはパッケージを含む電源配線のインダクタ成分、34は電源配線間の容量であり、電源配線間の容量34には、電源配線の寄生容量と電源配線間に意図的に挿入されたデカップリングコンデンサの容量が含まれる。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a power supply wiring system as seen from a semiconductor integrated circuit to which an embodiment of a semiconductor integrated circuit design method of the present invention is applied. In FIG. 1, 31 is an external power supply, 32A and 32B are power supply wirings including a package (power supply wiring in the semiconductor integrated circuit, bonding wires between the semiconductor integrated circuit and the package, and power supply wiring in the interposer constituting the package). A resistance component, 33A and 33B are inductor components of the power supply wiring including the package, and 34 is a capacitance between the power supply wirings. The
35は半導体集積回路内の電源配線間に挿入された抵抗付きデカップリングコンデンサであり、36は抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成するコンデンサ、37は抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成する抵抗素子である。本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態は、抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成する抵抗素子37の抵抗値を自動算出する工程を含むものである。
図2は本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態を実施するためのコンピュータ・システムの機能ブロック図である。図2中、41は第1の共振周波数算出手段、42は第2の共振周波数算出手段、43は共振周波数平均値算出手段、44は最適抵抗値算出手段、45は記憶手段である。 FIG. 2 is a functional block diagram of a computer system for carrying out an embodiment of the semiconductor integrated circuit design method of the present invention. In FIG. 2, 41 is a first resonance frequency calculation means, 42 is a second resonance frequency calculation means, 43 is a resonance frequency average value calculation means, 44 is an optimum resistance value calculation means, and 45 is a storage means.
記憶手段45には、図1に示す電源配線系の電源配線の抵抗成分32A、32Bの合成抵抗値R、電源配線のインダクタ成分33A、33Bの合成インダクタンスL、電源配線間の容量34の容量値C1、抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成するコンデンサ36の容量値C2が記憶される。
The storage means 45 includes the combined resistance value R of the
第1の共振周波数算出手段41は、図1に示す電源配線系について、抵抗付きデカップリングコンデンサ35を挿入しない場合の共振周波数、即ち、電源配線の抵抗成分32A、32Bの合成抵抗値Rと、電源配線のインダクタ成分33A、33Bの合成インダクタンスLと、電源配線間の容量34の容量値C1とで決まる第1の共振周波数faを算出するものであり、第1の共振周波数算出手段41が算出した第1の共振周波数faは記憶手段45に保存する。
The first resonance frequency calculation means 41 is the resonance frequency when the
第2の共振周波数算出手段42は、図1に示す電源配線系について、抵抗素子37の抵抗値を0とした場合の共振周波数、即ち、電源配線の抵抗成分32A、32Bの合成抵抗値Rと、電源配線のインダクタ成分33A、33Bの合成インダクタンスLと、電源配線間の容量34の容量値C1と、抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成するコンデンサ36の容量値C2とで決まる第2の共振周波数fbを算出するものであり、第2の共振周波数算出手段42が算出した第2の共振周波数fbは記憶手段45に保存される。
The second resonance frequency calculating means 42 is the resonance frequency when the resistance value of the resistance element 37 is 0, that is, the combined resistance value R of the
共振周波数平均値算出手段43は、第1の共振周波数算出手段41が算出した第1の共振周波数faと、第2の共振周波数算出手段42が算出した第2の共振周波数fbとの平均値(fa+fb)/2を算出するものであり、共振周波数平均値算出手段43が算出した第1の共振周波数faと第2の共振周波数fbの平均値(fa+fb)/2は記憶手段45に保存される。 The resonance frequency average value calculation means 43 is an average value of the first resonance frequency fa calculated by the first resonance frequency calculation means 41 and the second resonance frequency fb calculated by the second resonance frequency calculation means 42 ( fa + fb) / 2, and the average value (fa + fb) / 2 of the first resonance frequency fa and the second resonance frequency fb calculated by the resonance frequency average value calculation means 43 is stored in the storage means 45. .
最適抵抗値算出手段44は、共振周波数平均値算出手段43が算出した第1の共振周波数faと第2の共振周波数fbの平均値(fa+fb)/2における抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成するコンデンサ36のインピーダンスに等しい値を抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成する抵抗素子37の最適抵抗値として算出するものである。
The optimum resistance value calculation means 44 is a capacitor constituting the
即ち、本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態では、まず、第1の共振周波数算出手段41により、図1に示す電源配線系について、電源配線の抵抗成分32A、32Bの合成抵抗値Rと、電源配線のインダクタ成分33A、33Bの合成インダクタンスLと、電源配線間の容量34の容量値C1とで決まる第1の共振周波数faが算出される。
That is, in one embodiment of the method for designing a semiconductor integrated circuit of the present invention, first, the first resonance frequency calculation means 41 uses the combined resistance value of the
次に、第2の共振周波数算出手段42により、図1に示す電源配線系について、電源配線の抵抗成分32A、32Bの合成抵抗値Rと、電源配線のインダクタ成分33A、33Bの合成インダクタンスLと、電源配線間の容量34の容量値C1と、抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成するコンデンサ36の容量値C2とで決まる第2の共振周波数fbが算出される。
Next, the second resonance frequency calculation means 42 uses the combined resistance value R of the
次に、共振周波数平均値算出手段43により、第1の共振周波数算出手段41が算出した第1の共振周波数faと、第2の共振周波数算出手段42が算出した第2の共振周波数fbとの平均値(fa+fb)/2が算出される。 Next, the first resonance frequency fa calculated by the first resonance frequency calculation means 41 and the second resonance frequency fb calculated by the second resonance frequency calculation means 42 by the resonance frequency average value calculation means 43. An average value (fa + fb) / 2 is calculated.
次に、最適抵抗値算出手段44により、共振周波数平均値算出手段43が算出した第1の共振周波数faと第2の共振周波数fbの平均値(fa+fb)/2における抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成するコンデンサ36のインピーダンスに等しい値が、抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成する抵抗素子37の最適抵抗値として算出される。
Next, the
ここで、第1の共振周波数faと第2の共振周波数fbの平均値(fa+fb)/2における抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成するコンデンサ36のインピーダンスに等しい値が、抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成する抵抗素子37の最適抵抗値となることを、図10および図11を使用して説明する。
Here, a value equal to the impedance of the
図11は、図10において、抵抗成分22A、22Bの合成抵抗値を250mΩ、インダクタ成分23A、23Bの合成インダクタンスを10nH、容量24の容量値を0.8nF、コンデンサ26の容量値を0.2nFとし、抵抗素子27の抵抗値Rdを変化させた場合の共振周波数frとQ値との関係のシミュレーション結果を示している。
FIG. 11 shows that the combined resistance value of the
このシミュレーション結果によれば、抵抗素子27の抵抗値Rdを変化させた場合に、回路の共振によるQ値が最も低減されるのは、周波数が52.7MHzのときであり、このときの抵抗素子27の抵抗値Rdは16Ω程度となっている。 According to this simulation result, when the resistance value Rd of the resistance element 27 is changed, the Q value due to the resonance of the circuit is most reduced when the frequency is 52.7 MHz. The resistance value Rd of 27 is about 16Ω.
本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態により、抵抗素子27の最適抵抗値を算出する場合には、まず、第1の共振周波数算出手段41により、第1の共振周波数faを算出することになるが、fa=1/2π√(LC)=1/2π√(10[nH]×0.8[nF])=56.4MHzとなる。 When the optimum resistance value of the resistance element 27 is calculated according to an embodiment of the semiconductor integrated circuit design method of the present invention, first, the first resonance frequency fa is calculated by the first resonance frequency calculation means 41. However, fa = 1 / 2π√ (LC) = 1 / 2π√ (10 [nH] × 0.8 [nF]) = 56.4 MHz.
次に、第2の共振周波数算出手段42により、第2の共振周波数fbを算出することになるが、fb=1/2π√(LC)=1/2π√(10[nH]×1[nF])=50MHzとなる。 Next, the second resonance frequency calculation means 42 calculates the second resonance frequency fb. Fb = 1 / 2π√ (LC) = 1 / 2π√ (10 [nH] × 1 [nF ]) = 50 MHz.
次に、共振周波数平均値算出手段43により、第1の共振周波数faと第2の共振周波数fbの平均値(fa+fb)/2を算出することになるが、(fa+fb)/2=(56.4MHz+50MHz)/2=53.2MHzとなる。 Next, the average value (fa + fb) / 2 of the first resonance frequency fa and the second resonance frequency fb is calculated by the resonance frequency average value calculating means 43, but (fa + fb) / 2 = (56. 4 MHz + 50 MHz) /2=53.2 MHz.
次に、最適抵抗値算出手段44により、周波数(fa+fb)/2=53.2MHzにおけるコンデンサ26のインピーダンス|Zc|を算出することになるが、|Zc|=1/2πfC=1/2π×53.2[MHz]×0.2[nF]=15Ωとなる。
Next, the optimum resistance value calculating means 44 calculates the impedance | Zc | of the
このように、本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態によれば、抵抗素子27の最適抵抗値は15Ωとなるが、これは、図11に示すシミュレーション結果による算出結果とかなり近い数字になっており、そのときのQ値は、シミュレーション結果との誤差も小さい。したがって、本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態によれば、抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成する抵抗素子37についても最適抵抗値を算出することができる。
Thus, according to one embodiment of the method for designing a semiconductor integrated circuit of the present invention, the optimum resistance value of the resistance element 27 is 15Ω, which is a number that is quite close to the calculation result by the simulation result shown in FIG. The Q value at that time has a small error from the simulation result. Therefore, according to the embodiment of the method for designing a semiconductor integrated circuit of the present invention, the optimum resistance value can be calculated also for the resistance element 37 constituting the
なお、本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態では、第1の共振周波数算出手段41と第2の共振周波数算出手段42とで第1の算出手段が構成され、共振周波数平均値算出手段43と抵抗値算出手段44とで第2の算出手段が構成されている。但し、第1の共振周波数算出手段41による第1の共振周波数faの算出と、第2の共振周波数算出手段42による第2の共振周波数fbの算出は、どちらを先に実行しても良い。 In one embodiment of the semiconductor integrated circuit design method of the present invention, the first resonance frequency calculation means 41 and the second resonance frequency calculation means 42 constitute the first calculation means, and the resonance frequency average value calculation. The means 43 and the resistance value calculating means 44 constitute a second calculating means. However, either the calculation of the first resonance frequency fa by the first resonance frequency calculation means 41 or the calculation of the second resonance frequency fb by the second resonance frequency calculation means 42 may be executed first.
図3は本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態を実施するためのコンピュータ・システムの概略的構成図である。図3中、51はCPU(central processing unit)、52はROM(read only memory)、53はRAM(random access memory)、54はキーボードやマウス等の入力装置、55はディスプレイやプリンタ等の出力装置、56は外部装置との通信を行う通信装置、57はハードディスク装置(HDD)、58はハードディスク装置57により駆動されるハードディスクである。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a computer system for carrying out an embodiment of the method for designing a semiconductor integrated circuit of the present invention. In FIG. 3, 51 is a central processing unit (CPU), 52 is a read only memory (ROM), 53 is a random access memory (RAM), 54 is an input device such as a keyboard or mouse, 55 is an output device such as a display or printer. , 56 is a communication device for communicating with an external device, 57 is a hard disk device (HDD), and 58 is a hard disk driven by the
ハードディスク58には、本発明の半導体集積回路の設計用プログラムの一実施形態59や、図1に示す電源配線系の回路定数情報60(電源配線の抵抗成分32A、32Bの合成抵抗値R、電源配線のインダクタ成分33A、33Bの合成インダクタンスL、電源配線間の容量34の容量値C1、抵抗付きデカップリングコンデンサ35を構成するコンデンサ36の容量値C2)などの格納に使用される。
The hard disk 58 includes an
本発明の半導体集積回路の設計用プログラムの一実施形態59には、第1の共振周波数算出プログラム61、第2の共振周波数算出プログラム62、共振周波数平均値算出プログラム63、最適抵抗値算出プログラム64が含まれる。
The
第1の共振周波数算出プログラム61は、CPU51を第1の共振周波数算出手段41として機能させるものである。第2の共振周波数算出プログラム62は、CPU52を第2の共振周波数算出手段42として機能させるものである。共振周波数平均値算出プログラム63は、CPU51を共振周波数平均値算出手段43として機能させるものである。最適抵抗値算出プログラム64は、CPU51を最適抵抗値算出手段44として機能させるものである。
The first resonance frequency calculation program 61 causes the
図4は本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態が使用される半導体集積回路の一例を説明するための概念図である。図4中、71は半導体集積回路のダイ、72はダイ71に配置された回路であり、他の回路とは電源が分離された回路である。通常、このような回路72は、マクロと呼ばれており、例えば、PLL(位相同期ループ)やAD(アナログ・デジタル)コンバータやDA(デジタル・アナログ)コンバータ等が該当する。73はパッケージのボンディングワイヤ、74はパッケージのインターポーザ中の電源配線である。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining an example of a semiconductor integrated circuit in which an embodiment of the semiconductor integrated circuit design method of the present invention is used. In FIG. 4, reference numeral 71 denotes a semiconductor integrated circuit die, 72 denotes a circuit disposed on the die 71, and a circuit in which a power source is separated from other circuits. Normally, such a
本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態は、マクロ72を設計する場合に使用することができる。なお、図4に示す例は、マクロ72の外側にデカップリングコンデンサ配置領域を有しない場合である。この場合、マクロ72内の電源配線、パッケージのボンディングワイヤ73およびパッケージのインターポーザ中の電源配線74が持つ抵抗成分、インダクタ成分、寄生容量と、マクロ72内に配置された抵抗なしデカップリングコンデンサとで共振回路が形成される。
One embodiment of the semiconductor integrated circuit design method of the present invention can be used when designing the macro 72. The example shown in FIG. 4 is a case where there is no decoupling capacitor arrangement region outside the macro 72. In this case, the resistance component, the inductor component, and the parasitic capacitance of the power supply wiring in the macro 72, the
マクロ72には、その物理的なサイズの制限からQ値を小さくするのに十分な容量の抵抗なしデカップリングコンデンサを搭載できない場合が多く、この場合には、抵抗値を最適化した抵抗付きデカップリングコンデンサによるQ値低減手法の効果が高いと期待できる。具体的には、マクロ72内に配置されている抵抗なしデカップリングコンデンサのうち、マクロ72の動作に影響を与えない範囲で、抵抗なしデカップリングコンデンサの一部又は全部を抵抗付きデカップリングコンデンサに置き換える。 In many cases, the macro 72 cannot be equipped with a resistance-free decoupling capacitor having a capacity sufficient to reduce the Q value due to the physical size limitation. In this case, the resistance decoupling with optimized resistance value is not possible. It can be expected that the Q value reduction technique using a ring capacitor is highly effective. Specifically, a part or all of the non-resistive decoupling capacitors, which are arranged in the macro 72, do not affect the operation of the macro 72, to the decoupling capacitors with resistance. replace.
図5は本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態が使用される半導体集積回路の他の例を説明するための概念図である。図5中、81は半導体集積回路のダイ、82はダイ81に配置されたマクロ、83はパッケージのボンディングワイヤ、84はパッケージのインターポーザの配線、85はダイ81上に設けられたマクロ82のためのデカップリングコンデンサ配置領域である。デカップリングコンデンサ配置領域85に置かれたデカップリングコンデンサは全てマクロ82の電源配線に接続される。
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining another example of a semiconductor integrated circuit in which an embodiment of the semiconductor integrated circuit design method of the present invention is used. In FIG. 5, 81 is a semiconductor integrated circuit die, 82 is a macro disposed on the
本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態は、マクロ82を設計する場合に使用することができる。図5に示す例は、マクロ82の外側にデカップリングコンデンサ配置領域85を有する場合である。この場合、マクロ82の電源配線、パッケージのボンディングワイヤ83、パッケージのインターポーザの電源配線84が持つ抵抗成分、インダクタ成分、寄生容量と、デカップリングコンデンサ配置領域85に配置された抵抗なしデカップリングコンデンサとで共振回路が形成される。
One embodiment of the method for designing a semiconductor integrated circuit of the present invention can be used when the macro 82 is designed. The example shown in FIG. 5 is a case where a decoupling
この例の場合、デカップリングコンデンサ配置領域85の物理的なサイズの制限からQ値を小さくするのに十分な容量の抵抗なしデカップリングコンデンサを搭載できない場合が多く、抵抗値を最適化した抵抗付きデカップリングコンデンサによるQ値低減手法の効果が高いと期待できる。具体的には、デカップリングコンデンサ配置領域85に配置されている抵抗なしデカップリングコンデンサのうち、マクロ82の動作に影響を与えない範囲で、抵抗なしデカップリングコンデンサの一部又は全部を抵抗付きデカップリングコンデンサに置き換える。
In this example, due to the physical size limitation of the decoupling
図6は本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態の使用例を示すフローチャートであり、図4および図5に示すマクロ72、82を設計対象とする場合を示している。図6中、91は半導体集積回路レイアウト情報、92はパッケージ電気特性情報である。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of use of an embodiment of the semiconductor integrated circuit design method of the present invention, and shows a case where the
本例においては、まず、第1の共振周波数・Q値算出手段93により、半導体集積回路レイアウト情報91と、パッケージ電気特性情報92とを元に、マクロ72(又はマクロ82)について、抵抗付きデカップリングコンデンサを挿入しない状態で、パッケージを含む電源配線の抵抗成分の合成抵抗値、インダクタ成分の合成インピーダンス、電源配線間の容量の合成容量値を算出し、電源配線系の共振周波数とQ値とを算出する(ステップS1)。
In this example, first, the first resonance frequency / Q value calculation means 93 performs decoupling with resistance for the macro 72 (or the macro 82) based on the semiconductor integrated
次に、マクロ72(又はマクロ82)の動作に影響を与えない範囲内において、電源配線間に接続された抵抗なしデカップリングコンデンサのうちで、抵抗付きデカップリングコンデンサに置き換え可能な抵抗なしデカップリングコンデンサの容量値の総和をデカップリングコンデンサ置き換え手段94に設定する(ステップS2)。この工程は、ユーザがコンピュータの表示画面上で、例えば、直接容量値を設定することにより行っても良いし、電源間容量の総和に対する割合を指定することにより行っても良い。 Next, within a range that does not affect the operation of the macro 72 (or the macro 82), a resistance-free decoupling that can be replaced with a resistance-type decoupling capacitor among the resistance-free decoupling capacitors connected between the power supply wirings. The sum of the capacitance values of the capacitors is set in the decoupling capacitor replacement means 94 (step S2). This step may be performed by the user directly setting, for example, a capacitance value on the display screen of the computer, or may be performed by designating a ratio with respect to the total power source capacity.
次に、設定された抵抗付きデカップリングコンデンサに置き換え可能な抵抗なしデカップリングコンデンサの容量値の総和を元に、デカップリングコンデンサ置き換え手段94により、電源配線間に接続された抵抗なしデカップリングコンデンサのうちで、抵抗付きデカップリングコンデンサに置き換え可能なものについては、抵抗付きデカップリングコンデンサに置き換える(ステップS3)。 Next, based on the sum of the capacitance values of the non-resistive decoupling capacitors that can be replaced with the set decoupling capacitors with resistors, the decoupling capacitor replacing means 94 causes the resistance-free decoupling capacitors connected between the power supply wirings to be replaced. Among them, those that can be replaced with a decoupling capacitor with a resistor are replaced with a decoupling capacitor with a resistor (step S3).
次に、最適抵抗値算出手段95により、本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態を実施して抵抗付きデカップリングコンデンサを構成する抵抗素子の最適抵抗値を算出する(ステップS4)。 Next, the optimum resistance value calculation means 95 calculates the optimum resistance value of the resistance element constituting the resistor-equipped decoupling capacitor by carrying out an embodiment of the semiconductor integrated circuit design method of the present invention (step S4).
次に、第2の共振周波数・Q値算出手段96により、抵抗付きデカップリングコンデンサを挿入した状態での電源配線系の共振周波数とQ値を算出し(ステップS5)、これら共振周波数とQ値とを確認し(ステップS6)、Q値がマクロ72(又はマクロ82)のクライテリア(許容値)に対して高い場合は、ステップS2に戻り、再度、抵抗付きデカップリングコンデンサの割合を見直す。これに対して、Q値が適当な場合には、最適抵抗値決定工程を終了する。 Next, the resonance frequency and Q value of the power supply wiring system with the decoupling capacitor with resistance inserted are calculated by the second resonance frequency / Q value calculating means 96 (step S5), and these resonance frequency and Q value are calculated. (Step S6), and if the Q value is higher than the criterion (allowable value) of the macro 72 (or macro 82), the process returns to step S2, and the ratio of the decoupling capacitor with resistance is again reviewed. On the other hand, when the Q value is appropriate, the optimum resistance value determining step is terminated.
図7は本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態の使用例を実施するためのコンピュータ・システムの概略的構成図である。図7に示すコンピュータ・システムは、図3に示すハードディスク58に半導体集積回路レイアウト情報91と、パッケージ電気特性情報92と、第1の共振周波数・Q値算出プログラム101と、デカップリングコンデンサ置き換えプログラム102と、第2の共振周波数・Q値算出プログラム103を格納するようにし、その他については、図3に示すコンピュータ・システムと同様に構成したものである。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a computer system for carrying out an example of use of an embodiment of a semiconductor integrated circuit design method of the present invention. The computer system shown in FIG. 7 includes a semiconductor integrated
第1の共振周波数・Q値算出プログラム101は、CPU51を第1の共振周波数・Q値算出手段93として機能させるものである。デカップリングコンデンサ置き換えプログラム102は、CPU51をデカップリングコンデンサ置き換え手段94として機能させるものである。第2の共振周波数・Q値算出プログラム103は、CPU51を第2の共振周波数・Q値算出手段96として機能させるものである。また、本例では、本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態59は、CPU51を最適抵抗値算出手段95として機能させる。
The first resonance frequency / Q
以上のように、本発明の半導体集積回路の設計方法の一実施形態によれば、第1の共振周波数算出手段41と、第2の共振周波数算出手段42と、共振周波数平均値算出手段43と、最適抵抗値算出手段44とで、半導体集積回路内の電圧の異なる電源配線間に電源電圧安定化のために挿入する抵抗付きデカップリングコンデンサの抵抗素子の最適抵抗値を自動算出することができる。 As described above, according to an embodiment of the semiconductor integrated circuit design method of the present invention, the first resonance frequency calculation means 41, the second resonance frequency calculation means 42, the resonance frequency average value calculation means 43, The optimum resistance value calculating means 44 can automatically calculate the optimum resistance value of the resistance element of the decoupling capacitor with resistance inserted between the power supply wirings having different voltages in the semiconductor integrated circuit to stabilize the power supply voltage. .
1…外部電源、2A、2B…電源配線の抵抗成分、3A、3B…電源配線のインダクタ成分、4…電源配線間の容量、11…電源、12A、12B…電源配線のインダクタ成分、13…抵抗なしデカップリングコンデンサ、14…抵抗付きデカップリングコンデンサ、15…コンデンサ、16…抵抗素子、17…電子回路要素、21…外部電源、22A、22B…電源配線の抵抗成分、23A、23B…電源配線のインダクタ成分、24…電源配線間の容量、25…抵抗付きデカップリングコンデンサ、26…コンデンサ、27…抵抗素子、31…外部電源、32A、32B…電源配線の抵抗成分、33A、33B…電源配線のインダクタ成分、34…電源配線間の容量、35…抵抗付きデカップリングコンデンサ、36…コンデンサ、37…抵抗素子、41…第1の共振周波数算出手段、42…第2の共振周波数算出手段、43…共振周波数平均値算出手段、44…最適抵抗値算出手段、45…記憶手段、51…CPU、52…ROM、53…RAM、54…入力装置、55…出力装置、56…通信装置、57…ハードディスク装置(HDD)、58…ハードディスク、59…本発明の半導体集積回路の設計用プログラムの一実施形態、60…回路定数情報、61…第1の共振周波数算出プログラム、62…第2の共振周波数算出プログラム、63…共振周波数平均値算出プログラム、64…最適抵抗値算出プログラム、71…ダイ、72…マクロ、73…ボンディングワイヤ、74…インターポーザの電源配線、81…ダイ、82…マクロ、83…ボンディングワイヤ、84…インターポーザの電源配線、85…デカップリングコンデンサ配置領域、91…半導体集積回路レイアウト情報、92…パッケージ電気特性情報、93…第1の共振周波数・Q値算出手段、94…デカップリングコンデンサ置き換え手段、95…最適抵抗値算出手段、96…第2の共振周波数・Q値算出手段、101…第1の共振周波数・Q値算出プログラム、102…デカップリングコンデンサ置き換えプログラム、103…第2の共振周波数・Q値算出プログラム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... External power supply, 2A, 2B ... Resistance component of power supply wiring, 3A, 3B ... Inductor component of power supply wiring, 4 ... Capacity between power supply wirings, 11 ... Power supply, 12A, 12B ... Inductor component of power supply wiring, 13 ... Resistance None Decoupling capacitor, 14 ... Decoupling capacitor with resistor, 15 ... Capacitor, 16 ... Resistance element, 17 ... Electronic circuit element, 21 ... External power supply, 22A, 22B ... Resistance component of power supply wiring, 23A, 23B ... Power supply wiring Inductor component, 24: capacitance between power supply lines, 25 ... decoupling capacitor with resistor, 26 ... capacitor, 27 ... resistance element, 31 ... external power supply, 32A, 32B ... resistance component of power supply line, 33A, 33B ... of power supply line Inductor component, 34... Capacitance between power supply wires, 35... Decoupling capacitor with resistor, 36.
Claims (4)
第1の算出手段が、前記電源配線の抵抗成分、インダクタ成分および寄生容量と、前記抵抗なしデカップリングコンデンサとで決まる第1の共振周波数と、前記電源配線の抵抗成分、インダクタ成分および寄生容量と、前記抵抗なしデカップリングコンデンサおよび前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成するコンデンサとで決まる第2の共振周波数を算出する工程と、
第2の算出手段が、前記第1の共振周波数と前記第2の共振周波数との平均値を算出し、該平均値における前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成するコンデンサのインピーダンスに等しい値を前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成する抵抗素子の最適抵抗値として算出する工程を含む
ことを特徴とする半導体集積回路の設計方法。 A method for designing a semiconductor integrated circuit in which a decoupling capacitor without resistance and a decoupling capacitor with resistance are connected between power supply wirings,
The first calculating means includes a first resonance frequency determined by a resistance component, an inductor component, and a parasitic capacitance of the power supply wiring, and a decoupling capacitor without resistance, and a resistance component, an inductor component, and a parasitic capacitance of the power supply wiring. Calculating a second resonance frequency determined by the non-resistive decoupling capacitor and a capacitor constituting the resistive decoupling capacitor;
The second calculating means calculates an average value of the first resonance frequency and the second resonance frequency, and sets a value equal to an impedance of a capacitor constituting the resistor decoupling capacitor at the average value to the resistance. A method for designing a semiconductor integrated circuit, comprising a step of calculating as an optimum resistance value of a resistance element constituting the attached decoupling capacitor.
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路の設計方法。 Before calculating the first resonance frequency and the second resonance frequency, the decoupling capacitor replacement means includes a step of replacing part or all of the resistance-free decoupling capacitor with a resistance decoupling capacitor. The method for designing a semiconductor integrated circuit according to claim 1.
コンピュータを、
前記電源配線の抵抗成分、インダクタ成分および寄生容量と、前記抵抗なしデカップリングコンデンサとで決まる第1の共振周波数と、前記電源配線の抵抗成分、インダクタ成分および寄生容量と、前記抵抗なしデカップリングコンデンサおよび前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成するコンデンサとで決まる第2の共振周波数を算出する第1の算出手段、および、
前記第1の共振周波数と前記第2の共振周波数との平均値を算出し、該平均値における前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成するコンデンサのインピーダンスに等しい値を前記抵抗付きデカップリングコンデンサを構成する抵抗素子の最適抵抗値として算出する第2の算出手段として機能させるプログラムを含む
ことを特徴とする半導体集積回路の設計用プログラム。 A program for designing a semiconductor integrated circuit in which a decoupling capacitor without resistance and a decoupling capacitor with resistance are connected between power supply wirings,
Computer
The first resonance frequency determined by the resistance component, inductor component and parasitic capacitance of the power supply wiring, and the decoupling capacitor without resistance, the resistance component, inductor component and parasitic capacitance of the power supply wiring, and the decoupling capacitor without resistance And a first calculating means for calculating a second resonance frequency determined by a capacitor constituting the decoupling capacitor with resistance, and
An average value of the first resonance frequency and the second resonance frequency is calculated, and a value equal to the impedance of the capacitor constituting the resistor decoupling capacitor in the average value is configured in the resistor decoupling capacitor. A program for designing a semiconductor integrated circuit, comprising: a program that functions as a second calculation unit that calculates the optimum resistance value of a resistance element.
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体集積回路の設計用プログラム。 Before calculating the first resonance frequency and the second resonance frequency, a program that causes the computer to function as a decoupling capacitor replacement unit that replaces a part or all of a resistance-free decoupling capacitor with a resistance decoupling capacitor. The program for designing a semiconductor integrated circuit according to claim 3, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007087165A JP2008251571A (en) | 2007-03-29 | 2007-03-29 | Method and program for designing semiconductor integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007087165A JP2008251571A (en) | 2007-03-29 | 2007-03-29 | Method and program for designing semiconductor integrated circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008251571A true JP2008251571A (en) | 2008-10-16 |
Family
ID=39976228
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007087165A Withdrawn JP2008251571A (en) | 2007-03-29 | 2007-03-29 | Method and program for designing semiconductor integrated circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008251571A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014502428A (en) * | 2010-12-07 | 2014-01-30 | ザイリンクス インコーポレイテッド | Power distribution network |
JP2017520104A (en) * | 2014-04-10 | 2017-07-20 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | Switchable package capacitor for charge storage and series resistance |
JPWO2016092833A1 (en) * | 2014-12-10 | 2017-08-17 | 日本電気株式会社 | Electronic circuit and electronic circuit mounting method |
-
2007
- 2007-03-29 JP JP2007087165A patent/JP2008251571A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014502428A (en) * | 2010-12-07 | 2014-01-30 | ザイリンクス インコーポレイテッド | Power distribution network |
JP2017520104A (en) * | 2014-04-10 | 2017-07-20 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | Switchable package capacitor for charge storage and series resistance |
JPWO2016092833A1 (en) * | 2014-12-10 | 2017-08-17 | 日本電気株式会社 | Electronic circuit and electronic circuit mounting method |
US10250215B2 (en) | 2014-12-10 | 2019-04-02 | Nec Corporation | Electronic circuit and method for mounting electronic circuit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4389224B2 (en) | Semiconductor device design method, design support system and program, and semiconductor package | |
US9582628B1 (en) | Method and apparatus for performing automatic decoupling capacitor selection for power distribution networks | |
US20170300077A1 (en) | Power management circuit and associated power management method | |
Popovich et al. | Decoupling capacitors for multi-voltage power distribution systems | |
US20090228845A1 (en) | Method, design program and design system for semiconductor device | |
JP4127259B2 (en) | Power supply noise reduction circuit and reduction method thereof | |
JP2008251571A (en) | Method and program for designing semiconductor integrated circuit | |
JP2001175702A (en) | Method for designing circuit | |
JP4799651B2 (en) | Design support apparatus and design support method | |
US7932774B2 (en) | Structure for intrinsic RC power distribution for noise filtering of analog supplies | |
Popovich et al. | Impedance characteristics of decoupling capacitors in multi-power distribution systems | |
JP4682873B2 (en) | Bypass capacitor check method and check device | |
JP5304460B2 (en) | Printed wiring board power circuit design apparatus, printed wiring board power circuit design method and program | |
JP2009199338A (en) | Design support device and method for power supply circuit | |
JP2011029298A (en) | Semiconductor device and printed board designing device | |
US9542517B2 (en) | Techniques for fast resonance convergence | |
CN110349928A (en) | System on chip, circuit and the method to power to the load | |
US8429590B2 (en) | System-level method for reducing power supply noise in an electronic system | |
US20070257723A1 (en) | Design structures comprising voltage translator circuits | |
JP2002312418A (en) | Printed board design device, method therefor, and control program thereof | |
US20070204251A1 (en) | Method for designing semiconductor package, system for aiding to design semiconductor package, and computer program product therefor | |
JP2006313493A (en) | Power supply circuit | |
JP4845400B2 (en) | Semiconductor device design method and semiconductor device | |
WO2012049988A1 (en) | Power supply circuit design system and power supply circuit design method | |
Miyazaki et al. | A performance prediction of clock generation PLLs: a ring oscillator based PLL and an LC oscillator based PLL |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080730 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091130 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20101201 |