JP2011014028A - Method and apparatus for determining decoupling capacitance, and program - Google Patents

Method and apparatus for determining decoupling capacitance, and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and apparatus for determining decoupling capacitance of high precision with ease while taking the inductance of wiring into consideration.SOLUTION: The method for determining the decoupling capacitance of a semiconductor integrated circuit includes introducing design data including an operating frequency f, consumed power P, source voltage V, a permissible fluctuation ΔV in source voltage, package inductance L, and characteristic capacitance Cp (S201); computing a reference die capacitance Cv1 (S203); setting the difference between Cv1 and Cp as decoupling capacitance Cd if Cp is smaller than Cv1 (S205); setting Cd at zero if Cp is greater than Cv1 (S206); computing a resonant frequency Tr on the basis of an actual die capacitance Cv, i.e., the sum of Cp and Cd, and L (S208); determining if the ratio Tr/kT is greater than 1 (S209); maintaining Cd if the ratio is equal to or less than 1 (S212); maintaining Cd if the ratio is greater than 1 and if Cv is greater than Cv1Tr/kT; and if Cv is smaller than Cv1Tr/kT, determining Cd so that Cv is equal to or greater than Cv1Tr/kT.

Description

本発明は、半導体集積回路装置に配置するデカップリング容量を決定するデカップリング容量決定方法および装置、およびコンピュータに決定処理を行わせるプログラムに関する。   The present invention relates to a decoupling capacitance determination method and apparatus for determining a decoupling capacitance to be arranged in a semiconductor integrated circuit device, and a program for causing a computer to perform a determination process.

近年、半導体集積回路装置の微細化および高集積化が進んでおり、これに伴って動作電圧の低電圧化および動作周波数の高速化などが進んでいる。例えば、半導体集積回路装置を製造するプロセスルールは0.1μm以下になり、これに伴って動作電圧は1.2V以下に、動作周波数は数百MHz以上になっている。高速化により半導体集積回路装置では電源雑音(ノイズ)が増加し、低電圧化によりノイズに対する耐性が悪化するため、ノイズによる回路の誤動作が発生しやすくなる。誤動作は、論理値のエラーによる論理誤動作と、タイミングエラーによるタイミング誤動作などを含む。   In recent years, semiconductor integrated circuit devices have been miniaturized and highly integrated, and accordingly, the operating voltage has been lowered and the operating frequency has been increased. For example, the process rule for manufacturing a semiconductor integrated circuit device is 0.1 μm or less, and accordingly, the operating voltage is 1.2 V or less and the operating frequency is several hundred MHz or more. With the increase in speed, power supply noise (noise) increases in a semiconductor integrated circuit device, and resistance to noise deteriorates with a reduction in voltage, so that circuit malfunction due to noise is likely to occur. The malfunction includes a logic malfunction due to a logic value error and a timing malfunction due to a timing error.

ノイズによる回路の誤動作を防止するには、素子の動作タイミングをずらすようにタイミング設計して、同時動作する素子の個数を低減することが考えられるが、現状では技術的に未成熟である。そこで、回路の電源間にデカップリング容量を設け、ノイズによる回路の誤動作を防止することが行われている。従来、CADを利用した設計段階におけるデカップリング容量の配置設計は、まず各種の機能セルを適宜の規則に従ってダイ(半導体集積回路装置のチップ)内に配置し、その後に機能セルが配置されていない空き領域にデカップリング容量セルを配置していた。   In order to prevent malfunction of the circuit due to noise, it is conceivable to design the timing so as to shift the operation timing of the elements and reduce the number of simultaneously operating elements. However, at present, the technology is immature. Therefore, a decoupling capacitor is provided between the circuit power supplies to prevent malfunction of the circuit due to noise. Conventionally, the layout design of the decoupling capacitor at the design stage using CAD is performed by first arranging various functional cells in a die (semiconductor integrated circuit device chip) according to an appropriate rule, and thereafter no functional cells are arranged. A decoupling capacity cell is arranged in the empty area.

このデカップリング容量素子の配置処理は、配置するデカップリング容量の容量値を決定するデカップリング容量決定装置を利用して行われる。デカップリング容量決定装置は、CAD装置の一部として実現される。デカップリング容量決定には、電源ノイズ(DvD)解析が可能なEDA(Electronic Design Automation)ツールを用いて、各種条件での動的な電源電圧の変動を求め、その解析結果に基づいてデカップリング容量を決定する。しかし、このような解析処理には長時間を要する。そこで、所定の演算式に従ってデカップリング容量を決定するデカップリング容量決定装置が提案されている。   The arrangement process of the decoupling capacitance element is performed using a decoupling capacitance determination device that determines the capacitance value of the decoupling capacitance to be arranged. The decoupling capacity determination device is realized as a part of the CAD device. To determine the decoupling capacity, an EDA (Electronic Design Automation) tool capable of analyzing power supply noise (DvD) is used to obtain dynamic power supply voltage fluctuations under various conditions, and the decoupling capacity is determined based on the analysis results. To decide. However, such analysis processing takes a long time. In view of this, a decoupling capacity determination device that determines a decoupling capacity in accordance with a predetermined arithmetic expression has been proposed.

配置するデカップリング容量の容量値は、半導体集積回路装置の電源網の抵抗成分と消費電流により、キルヒホフ電圧則(KVL)にしたがって発生する電源ノイズ成分を考慮して決定される。   The capacitance value of the decoupling capacitor to be arranged is determined in consideration of the power supply noise component generated according to the Kirchhoff voltage law (KVL) by the resistance component and current consumption of the power supply network of the semiconductor integrated circuit device.

図1は、一般的なデカップリング容量決定装置におけるデカップリング容量決定処理を示すフローチャートである。   FIG. 1 is a flowchart showing a decoupling capacity determination process in a general decoupling capacity determination apparatus.

ステップ101では、配置するデカップリング容量を決定するのに必要な、動作周波数f、消費電力P、電源電圧Vdd、許容電源電圧変動量ΔV、半導体集積回路の固有容量Cpなどを含む設計データを装置に導入する。これらの設計データは、半導体集積回路装置の設計時に、設計対象の半導体集積回路装置に応じてCAD装置に入力、または内部で生成されるデータである。   In step 101, design data including an operating frequency f, power consumption P, power supply voltage Vdd, allowable power supply voltage fluctuation amount ΔV, intrinsic capacitance Cp of a semiconductor integrated circuit, and the like necessary for determining a decoupling capacitor to be arranged is provided. To introduce. These design data are data that are input to the CAD device or generated internally in accordance with the design target semiconductor integrated circuit device when the semiconductor integrated circuit device is designed.

ステップ102では、ダイ容量Cvを、次の式(1)に従って演算する。   In step 102, the die capacitance Cv is calculated according to the following equation (1).

Cv1=P/(f・Vdd・ΔV) (1)
ダイ容量Cv1は、電源電圧の変動、すなわち電源ノイズを許容電源電圧変動量ΔV以下に抑制するのに必要な、高電位側電源と低電位側電源の間の容量である。
Cv1 = P / (f · Vdd · ΔV) (1)
The die capacitance Cv1 is a capacitance between the high-potential side power supply and the low-potential side power supply that is necessary for suppressing fluctuations in the power supply voltage, that is, power supply noise to be equal to or less than the allowable power supply voltage fluctuation amount ΔV.

ステップ103では、デカップリング容量Cdを、Cd=Cv1−Cpの式に従って演算する。   In step 103, the decoupling capacitance Cd is calculated according to the formula Cd = Cv1-Cp.

半導体集積回路装置は、高電位側電源と低電位側電源の間に固有容量Cpを有しているので、Cv1−Cpが不足している容量であり、デカップリング容量Cdを設けてこの不足分Cv1−Cpを補う。なお、CpがCv1より大きい場合には、Cdはゼロであり、デカップリング容量を設ける必要はない。   Since the semiconductor integrated circuit device has a specific capacitance Cp between the high-potential side power supply and the low-potential side power supply, Cv1−Cp is a shortage of capacitance, and a decoupling capacitance Cd is provided to provide this shortage. Complements Cv1-Cp. When Cp is larger than Cv1, Cd is zero and there is no need to provide a decoupling capacitor.

図1の処理は、簡易的には半導体集積回路装置全体に対して行う場合もあるが、高集積で大規模な半導体集積回路装置では、ノイズの発生源の近傍にデカップリング容量を設けてノイズを低減する必要がある。そこで、半導体集積回路装置の機能領域ごとに図1の処理を行って機能領域ごとのデカップリング容量を決定し、各機能領域に付随して決定したデカップリング容量を設けることが提案されている。例えば、レイアウト単位を機能領域とし、レイアウト単位ごとに必要なデカップリング容量を決定し、レイアウト単位ごとに決定したデカップリング容量を配置する。この場合、デカップリング容量の容量値は、各レイアウト単位内のクロックバッファ、フリップフロップなどの同期セルの個数に応じて決定されることになる。デカップリング容量は、デカップリングセルの形で実現され、デカップリングセルが同期セルの近傍に配置される。   The processing of FIG. 1 may be simply performed on the entire semiconductor integrated circuit device. However, in a highly integrated and large-scale semiconductor integrated circuit device, a decoupling capacitor is provided in the vicinity of the noise generation source. Need to be reduced. Therefore, it has been proposed to perform the processing of FIG. 1 for each functional region of the semiconductor integrated circuit device to determine the decoupling capacitance for each functional region, and to provide the decoupling capacitance determined accompanying each functional region. For example, the layout unit is a functional area, the required decoupling capacitance is determined for each layout unit, and the determined decoupling capacitance is arranged for each layout unit. In this case, the capacitance value of the decoupling capacitance is determined according to the number of synchronous cells such as clock buffers and flip-flops in each layout unit. The decoupling capacitance is realized in the form of a decoupling cell, and the decoupling cell is arranged in the vicinity of the synchronous cell.

デカップリング容量は、大きいほど電源ノイズを低減できるが、デカップリング容量を大きくするとその分半導体集積回路装置が大きくなり、コスト増加という問題を発生する。そのため、デカップリング容量は、必要な量を確保するが、必要以上に大きくならないように決定することが要求される。   As the decoupling capacitance is increased, power supply noise can be reduced. However, if the decoupling capacitance is increased, the semiconductor integrated circuit device is correspondingly increased, resulting in an increase in cost. For this reason, the decoupling capacity is required to be determined so as to ensure a necessary amount but not to become larger than necessary.

また、図1のデカップリング容量決定処理で、機能領域ごとに決定したデカップリング容量が不足していることが判明した場合、半導体集積回路装置の全部または一部を再設計することになる。このような事態が生じると、設計時間が大幅に延長され、半導体集積回路装置のリードタイムに影響する。そのため、デカップリング容量の決定は、高い精度で行うことが要求される。   In addition, when it is determined by the decoupling capacitance determination process of FIG. 1 that the decoupling capacitance determined for each functional region is insufficient, all or part of the semiconductor integrated circuit device is redesigned. When such a situation occurs, the design time is greatly extended, which affects the lead time of the semiconductor integrated circuit device. Therefore, the determination of the decoupling capacity is required to be performed with high accuracy.

図1のデカップリング容量決定処理では、キルヒホフ電圧則(KVL)にしたがって発生する電源ノイズ成分を考慮してデカップリング容量を決定した。しかし、電源ノイズには、配線のインダクタンスと消費電流の変化により発生するノイズ成分も影響する。そのため、図1のデカップリング容量決定処理では十分な精度でデカップリング容量を決定することができない。そこで、配線のインダクタンスと消費電流の変化により発生するノイズ成分も考慮してデカップリング容量を決定することが提案されている。   In the decoupling capacity determination process of FIG. 1, the decoupling capacity is determined in consideration of the power supply noise component generated according to the Kirchhoff voltage law (KVL). However, noise components generated by changes in wiring inductance and current consumption are also affected by power supply noise. Therefore, the decoupling capacity determination process in FIG. 1 cannot determine the decoupling capacity with sufficient accuracy. Therefore, it has been proposed to determine the decoupling capacitance in consideration of noise components generated due to changes in wiring inductance and current consumption.

提案されている処理は、半導体集積回路装置内の配線およびパッケージのインダクタンスを考慮してシミュレーションを行っており、デカップリング容量の精度は向上するが、処理時間が非常に長くなるという問題があった。   The proposed processing is simulated in consideration of the wiring and package inductance in the semiconductor integrated circuit device, and the accuracy of the decoupling capacitance is improved, but there is a problem that the processing time becomes very long. .

特開2006−40962号公報JP 2006-40962 A 特開2005−196406号公報JP-A-2005-196406 特開2002−222230号公報JP 2002-222230 A 特開2005−157801号公報JP 2005-157801 A

実施形態は、簡易に行える、配線のインダクタンスを考慮した高精度のデカップリング容量決定処理を記載する。   The embodiment describes a highly accurate decoupling capacitance determination process in consideration of wiring inductance that can be easily performed.

実施形態の第1の態様は、半導体集積回路装置に配置するデカップリング容量を決定するデカップリング容量決定方法であって、動作周波数、消費電力、電源電圧、許容電源電圧変動量、パッケージインダクタンス量、および集積回路の固有容量を少なくとも含む集積回路の設計データを導入し、動作周波数、消費電力、電源電圧および許容電源電圧変動量から所定の演算式に従って基準ダイ容量を演算し、固有容量と基準ダイ容量を比較し、固有容量が基準ダイ容量より小さい時には、基準ダイ容量と固有容量の差をデカップリング容量とし、固有容量が基準ダイ容量より大きい時には、デカップリング容量をゼロとし、固有容量とデカップリング容量の和である実ダイ容量とパッケージインダクタンス量から共振周波数を演算し、共振周波数と動作周波数に所定の定数を乗じた値との比が1より大きいか判定し、比が1以下の時にはデカップリング容量を維持し、比が1より大きい時には、さらに実ダイ容量と基準ダイ容量に前記比を乗じた閾値容量とを比較し、実ダイ容量が閾値容量より大きい時にはデカップリング容量を維持し、実ダイ容量が閾値容量より小さい時には実ダイ容量が前記閾値容量以上になるようにデカップリング容量を決定する。   A first aspect of an embodiment is a decoupling capacitance determination method for determining a decoupling capacitance to be arranged in a semiconductor integrated circuit device, and includes an operating frequency, power consumption, a power supply voltage, an allowable power supply voltage fluctuation amount, a package inductance amount, Integrated circuit design data including at least the intrinsic capacity of the integrated circuit, and calculating the reference die capacity from the operating frequency, power consumption, power supply voltage and allowable power supply voltage fluctuation amount according to a predetermined arithmetic expression, When the capacities are compared and the specific capacity is smaller than the reference die capacity, the difference between the reference die capacity and the specific capacity is defined as the decoupling capacity. When the specific capacity is greater than the reference die capacity, the decoupling capacity is set to zero, and the specific capacity and decoupling The resonance frequency is calculated from the actual die capacitance, which is the sum of the ring capacitance, and the package inductance, and the resonance frequency It is determined whether the ratio between the number and the value obtained by multiplying the operating frequency by a predetermined constant is greater than 1. When the ratio is less than 1, the decoupling capacity is maintained. When the ratio is greater than 1, the actual die capacity and the reference die capacity are further maintained. The capacity is compared with the threshold capacity obtained by multiplying the ratio, and the decoupling capacity is maintained when the actual die capacity is larger than the threshold capacity, and the actual die capacity is equal to or greater than the threshold capacity when the actual die capacity is smaller than the threshold capacity. Determine the decoupling capacity.

また、実施形態の第2の態様は、半導体集積回路装置に配置するデカップリング容量を決定するデカップリング容量決定装置であって、動作周波数、消費電力、電源電圧、許容電源電圧変動量、パッケージインダクタンス量、および集積回路の固有容量を少なくとも含む集積回路の設計データを導入して記憶する設計データ導入部と、動作周波数、消費電力、電源電圧および許容電源電圧変動量から所定の演算式に従って基準ダイ容量を演算するダイ容量演算部と、固有容量とデカップリング容量の和である実ダイ容量とパッケージインダクタンス量から共振周波数を演算する共振周波数演算部と、共振周波数と動作周波数に所定の定数を乗じた値との比が1より大きいかを判定する適用条件判定部と、固有容量が基準ダイ容量より小さい時には、基準ダイ容量と固有容量の差をデカップリング容量とし、固有容量が基準ダイ容量より大きい時には、デカップリング容量をゼロとし、さらに比が1以下の時および比が1より大きく且つ実ダイ容量が基準ダイ容量に前記比を乗じた閾値容量より大きい時には、デカップリング容量を維持し、前記比が1より大きく且つ実ダイ容量が閾値容量より小さい時には、実ダイ容量が閾値容量以上になるように、デカップリング容量を決定するデカップリング容量演算部と、を備える。   A second aspect of the embodiment is a decoupling capacitance determination device that determines a decoupling capacitance to be arranged in a semiconductor integrated circuit device, and includes an operating frequency, power consumption, power supply voltage, allowable power supply voltage fluctuation amount, and package inductance. A design data introduction unit for introducing and storing design data of the integrated circuit including at least the amount and the intrinsic capacity of the integrated circuit, and a reference die according to a predetermined arithmetic expression from the operating frequency, power consumption, power supply voltage and allowable power supply voltage fluctuation amount A die capacitance calculation unit for calculating the capacitance, a resonance frequency calculation unit for calculating the resonance frequency from the actual die capacitance that is the sum of the specific capacitance and the decoupling capacitance, and the package inductance amount, and multiplying the resonance frequency and the operating frequency by a predetermined constant When the specific condition is smaller than the reference die capacity The decoupling capacitance is the difference between the reference die capacitance and the specific capacitance. When the specific capacitance is larger than the reference die capacitance, the decoupling capacitance is zero, and when the ratio is 1 or less and the ratio is greater than 1, the actual die capacitance Is greater than the threshold capacity obtained by multiplying the reference die capacity by the ratio, the decoupling capacity is maintained, and when the ratio is greater than 1 and the actual die capacity is less than the threshold capacity, the actual die capacity is greater than or equal to the threshold capacity. And a decoupling capacity calculator for determining the decoupling capacity.

実施形態によれば、短い処理時間で行える簡易な処理で、実用上十分な精度でデカップリング容量を決定できる。   According to the embodiment, the decoupling capacitance can be determined with a practically sufficient accuracy by a simple process that can be performed in a short processing time.

図1は、一般的な半導体集積回路装置のデカップリング容量決定処理を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a decoupling capacitance determination process of a general semiconductor integrated circuit device. 図2は、実施形態の半導体集積回路装置のデカップリング容量決定装置が実現されるハードウエア構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration in which the decoupling capacitance determination device of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment is realized. 図3は、実施形態のデカップリング容量決定装置の機能ブロック構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a functional block configuration of the decoupling capacity determination device according to the embodiment. 図4は、実施形態のデカップリング容量決定装置におけるデカップリング容量決定処理を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a decoupling capacity determination process in the decoupling capacity determination apparatus according to the embodiment. 図5は、実施形態のデカップリング容量決定処理における演算式を求めたシミュレーションモデルを説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation model for obtaining an arithmetic expression in the decoupling capacity determination process of the embodiment. 図6は、実施形態のデカップリング容量決定処理における演算式を求めたシミュレーションにおける消費電流モデルを説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a current consumption model in a simulation in which an arithmetic expression in the decoupling capacity determination process of the embodiment is obtained. 図7は、実施形態のデカップリング容量決定処理における演算式を求めたシミュレーション結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result of obtaining an arithmetic expression in the decoupling capacity determination process of the embodiment. 図8は、実施形態のデカップリング容量決定処理における演算式を求めたシミュレーション結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a simulation result of obtaining an arithmetic expression in the decoupling capacity determination process of the embodiment.

図2は、実施形態の半導体集積回路装置のデカップリング容量決定装置が実現されるコンピュータのハードウエア10の概略構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of computer hardware 10 in which the decoupling capacitance determination device of the semiconductor integrated circuit device of the embodiment is realized.

デカップリング容量決定装置は、独立したコンピュータにより実現されることも、一般的なCAD(Computer aided Design)装置の一部として、共通のハードウエアを利用して実現することも可能である。   The decoupling capacity determination device can be realized by an independent computer, or can be realized by using common hardware as part of a general CAD (Computer Aided Design) device.

広く知られているように、コンピュータのハードウエア10は、中央処理装置(以下、CPU)11と、メモリ12と、記憶装置13と、表示装置14と、入力装置15と、外部装置17が接続されるドライブ装置16と、を備え、これらはバス18を介して相互に接続されている。コンピュータのハードウエア10の構成については広く知られているので、詳しい説明は省略する。また、デカップリング容量決定装置が実現されるコンピュータは、図2に示した構成に限定されず、通信回線などを利用してホストコンピュータなどに接続される端末装置など必要な機能が実現できるものであればよい。   As widely known, a computer hardware 10 is connected to a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 11, a memory 12, a storage device 13, a display device 14, an input device 15, and an external device 17. Drive device 16, which are connected to each other via a bus 18. Since the configuration of the computer hardware 10 is widely known, detailed description thereof is omitted. The computer in which the decoupling capacity determination device is realized is not limited to the configuration shown in FIG. 2 and can realize necessary functions such as a terminal device connected to a host computer or the like using a communication line or the like. I just need it.

図3は、実施形態のデカップリング容量決定装置20の機能構成を示すブロック図である。図3に示すように、実施形態のデカップリング容量決定装置20は、設計データ導入部21と、基準ダイ容量Cv1を演算するダイ容量(Cv1)演算部22と、共振周波数Trを演算する共振周波数(Tr)演算部23と、適用条件判定部24と、デカップリング容量Cdを演算するデカップリング容量(Cd)演算部25と、対象領域選択部26と、を備える。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of the decoupling capacity determination device 20 according to the embodiment. As illustrated in FIG. 3, the decoupling capacitance determination device 20 according to the embodiment includes a design data introduction unit 21, a die capacitance (Cv1) calculation unit 22 that calculates a reference die capacitance Cv1, and a resonance frequency that calculates a resonance frequency Tr. (Tr) A calculation unit 23, an application condition determination unit 24, a decoupling capacitance (Cd) calculation unit 25 that calculates the decoupling capacitance Cd, and a target region selection unit 26 are provided.

設計データ導入部21は、デカップリング容量の決定に必要な設計データを導入して保持する。これらの設計データは、メモリ12または記憶装置13に記憶される。上記のように、デカップリング容量決定装置が、CAD装置の一部として実現される場合には、CAD装置が使用および生成した設計データは、メモリ12または記憶装置13に記憶されており、そのまま利用可能である。デカップリング容量決定装置が、CAD装置とは異なるコンピュータで実現される場合には、デカップリング容量決定に必要な設計データは、CAD装置から入力装置15を介して記憶装置13に供給され、メモリ12または記憶装置13に転送されて記憶される。   The design data introducing unit 21 introduces and holds design data necessary for determining the decoupling capacity. These design data are stored in the memory 12 or the storage device 13. As described above, when the decoupling capacity determination device is realized as a part of the CAD device, the design data used and generated by the CAD device is stored in the memory 12 or the storage device 13 and used as it is. Is possible. When the decoupling capacity determination device is realized by a computer different from the CAD device, design data necessary for determining the decoupling capacity is supplied from the CAD device to the storage device 13 via the input device 15 and the memory 12 Alternatively, the data is transferred to and stored in the storage device 13.

デカップリング容量の決定に必要な設計データは、回路構成を示す回路データ、動作周波数f、消費電力P、電源電圧Vdd、許容電源電圧変動量ΔV、回路がもともと備える固有容量Cp、パッケージインダクタンスL、および後述する定数kと、を少なくとも備える。   The design data necessary for determining the decoupling capacitance includes circuit data indicating the circuit configuration, operating frequency f, power consumption P, power supply voltage Vdd, allowable power supply voltage fluctuation amount ΔV, inherent capacity Cp inherent in the circuit, package inductance L, And a constant k to be described later.

回路データは、半導体集積回路装置に設けられる複数の機能セルの位置および範囲を示す。複数の機能セルで1つの機能領域、例えばレイアウト単位が形成される。   The circuit data indicates the positions and ranges of a plurality of functional cells provided in the semiconductor integrated circuit device. A plurality of functional cells form one functional area, for example, a layout unit.

動作周波数fは、半導体集積回路装置が動作する周波数であり、クロックに同期して動作する半導体集積回路装置の場合にはクロック周波数に対応する。動作周波数fの逆数が動作周期Tである。なお、半導体集積回路装置が複数の機能領域で構成され、一部の機能領域は、クロックを分周した分周クロックで動作する場合がある。このような場合には、動作周波数fは、機能領域により異なる。   The operating frequency f is a frequency at which the semiconductor integrated circuit device operates, and corresponds to the clock frequency in the case of a semiconductor integrated circuit device that operates in synchronization with the clock. The reciprocal of the operating frequency f is the operating cycle T. In some cases, the semiconductor integrated circuit device includes a plurality of functional areas, and some of the functional areas operate with a divided clock obtained by dividing the clock. In such a case, the operating frequency f varies depending on the functional region.

消費電力Pは、供給される電力であり、動作状態に応じて変動する。ここでは、消費電力Pは、最大時の電力を示す。なお、上記のように、半導体集積回路装置が複数の機能領域を備え、機能領域ごとにデカップリング容量を決定する場合には、消費電力Pは、機能領域に供給される電力を示す。   The power consumption P is supplied power and varies depending on the operating state. Here, the power consumption P indicates the maximum power. As described above, when the semiconductor integrated circuit device includes a plurality of functional regions and the decoupling capacitance is determined for each functional region, the power consumption P indicates the power supplied to the functional region.

電源電圧Vddは、高電位側電源と低電位側電源に供給される電圧である。一般的には、半導体集積回路装置が複数の機能領域を備える場合でも、電源電圧Vddは同じである。   The power supply voltage Vdd is a voltage supplied to the high potential power source and the low potential power source. In general, the power supply voltage Vdd is the same even when the semiconductor integrated circuit device includes a plurality of functional regions.

許容電源電圧変動量ΔVは、正常な動作が保証できる電源電圧Vddの変動範囲を示す。半導体集積回路装置が複数の機能領域を備え、機能領域ごとにデカップリング容量を決定する場合には、機能領域により許容できる電源電圧の変動範囲が異なるので、許容電源電圧変動量ΔVは、機能領域ごとに異なる。   The allowable power supply voltage fluctuation amount ΔV indicates a fluctuation range of the power supply voltage Vdd that can guarantee normal operation. When the semiconductor integrated circuit device has a plurality of functional areas and determines the decoupling capacitance for each functional area, the allowable power supply voltage fluctuation amount ΔV is different from the functional area because the allowable fluctuation range of the power supply voltage varies depending on the functional area. Different for each.

固有容量Cpは、半導体集積回路装置がもともと備えている容量である。半導体集積回路装置が複数の機能領域を備える場合には、機能領域ごとに固有容量Cpが存在する。したがって、機能領域ごとにデカップリング容量を決定する場合には、各機能領域の固有容量Cpを利用する。   The intrinsic capacitance Cp is a capacitance originally provided in the semiconductor integrated circuit device. When the semiconductor integrated circuit device includes a plurality of functional regions, a specific capacitance Cp exists for each functional region. Therefore, when determining the decoupling capacitance for each functional region, the specific capacitance Cp of each functional region is used.

パッケージインダクタンスLは、パッケージの端子とダイのパッドを接続するボンディングワイヤのインダクタンスを含む。前述のように、電源ノイズを正確に解析するためには、パッケージインダクタンスLに加えて半導体集積回路装置の電源網の配線のインダクタンスも考慮することが望ましい。しかし、シミュレーションの結果、半導体集積回路装置の電源網の配線のインダクタンスと消費電流の変化による影響は小さく、パッケージインダクタンスLと消費電流の変化による影響のみを考慮すれば、実用上問題のない精度で電源ノイズを解析できることが判明した。従って、ここではパッケージインダクタンスLと消費電流の変化による影響のみを考慮する。半導体集積回路装置が複数の機能領域を備える場合、パッケージの端子に直接接続される機能領域についてのみ、パッケージインダクタンスLを考慮すればよい。   The package inductance L includes the inductance of the bonding wire that connects the package terminal and the die pad. As described above, in order to accurately analyze the power supply noise, it is desirable to consider the inductance of the wiring of the power supply network of the semiconductor integrated circuit device in addition to the package inductance L. However, as a result of the simulation, the influence of the change in the inductance of the power supply network of the semiconductor integrated circuit device and the consumption current is small. It turns out that power supply noise can be analyzed. Therefore, only the influence of the change in package inductance L and current consumption is considered here. When the semiconductor integrated circuit device includes a plurality of functional regions, the package inductance L may be considered only for the functional regions directly connected to the package terminals.

定数kは、所定の値であり、後述するようにここではk=4である。   The constant k is a predetermined value, and k = 4 here as will be described later.

ダイ容量(Cv1)演算部22は、設計データ導入部21から動作周波数f、消費電力P、電源電圧Vddおよび許容電源電圧変動量ΔVを読み出して、前述と同様に、式(1)に従ってダイ容量Cv1を演算する。   The die capacity (Cv1) calculation unit 22 reads the operating frequency f, power consumption P, power supply voltage Vdd, and allowable power supply voltage fluctuation amount ΔV from the design data introduction unit 21, and, as described above, the die capacity according to the equation (1). Cv1 is calculated.

Cv=P/(f・Vdd・ΔV) (1)
実施形態では、公知の式(1)に従って演算されるダイ容量Cv1を基準ダイ容量と称し、パッケージインダクタンスLを考慮した条件を満たす場合に、基準ダイ容量Cv1を変更する。
Cv = P / (f · Vdd · ΔV) (1)
In the embodiment, the die capacitance Cv1 calculated according to the well-known formula (1) is referred to as a reference die capacitance, and the reference die capacitance Cv1 is changed when the condition considering the package inductance L is satisfied.

また、固有容量Cpとデカップリング容量Cdの和を実ダイ容量Cvと称する。   Further, the sum of the specific capacitance Cp and the decoupling capacitance Cd is referred to as an actual die capacitance Cv.

共振周波数(Tr)演算部23は、設計データ導入部21から読み出したパッケージインダクタンスLおよび実ダイ容量Cvを使用して、式(2)に従って共振周波数Trを演算する。   The resonance frequency (Tr) calculation unit 23 calculates the resonance frequency Tr according to the equation (2) using the package inductance L and the actual die capacitance Cv read from the design data introduction unit 21.

Tr=2π(LCv)1/2 (2)
適用条件判定部24は、共振周波数Trと動作周波数Tに所定の定数kを乗じた値との比Tr/(kT)が1より大きいか(Tr>kT)を判定する。この判定内容については後述する。
Tr = 2π (LCv) 1/2 (2)
The application condition determination unit 24 determines whether the ratio Tr / (kT) between the resonance frequency Tr and the value obtained by multiplying the operating frequency T by a predetermined constant k is greater than 1 (Tr> kT). Details of this determination will be described later.

デカップリング容量演算部25は、固有容量Cpが基準ダイ容量Cv1より小さい時には、基準ダイ容量Cv1と固有容量Cpの差をデカップリング容量Cdとし、固有容量Cpが基準ダイ容量Cv1より大きい時には、デカップリング容量Cdをゼロとし、さらに比Tr/(kT)が1以下の時およびこの比が1より大きく且つ実ダイ容量Cvが基準ダイ容量Cv1に比Tr/(kT)を乗じた閾値容量Cv1・Tr/(kT)より大きい時には、デカップリング容量Cdを維持し、この比Tr/(kT)が1より大きく且つ実ダイ容量Cvが閾値容量Cv1・Tr/(kT)より小さい時には、実ダイ容量Cvが閾値容量Cv1・Tr/(kT)以上になるように、デカップリング容量Cdを決定する。この演算内容については後述する。   When the specific capacitance Cp is smaller than the reference die capacitance Cv1, the decoupling capacitance calculation unit 25 sets the difference between the reference die capacitance Cv1 and the specific capacitance Cp as the decoupling capacitance Cd, and when the specific capacitance Cp is larger than the reference die capacitance Cv1, When the ring capacitance Cd is zero and the ratio Tr / (kT) is 1 or less, and when this ratio is greater than 1, the actual die capacitance Cv is obtained by multiplying the reference die capacitance Cv1 by the ratio Tr / (kT). When the ratio Tr / (kT) is larger, the decoupling capacity Cd is maintained. When the ratio Tr / (kT) is larger than 1 and the actual die capacity Cv is smaller than the threshold capacity Cv1 · Tr / (kT), the actual die capacity is maintained. The decoupling capacitance Cd is determined so that Cv is equal to or greater than the threshold capacitance Cv1 · Tr / (kT). The details of this calculation will be described later.

対象領域選択部26は、半導体集積回路装置が複数の機能領域を備え、機能領域ごとにデカップリング容量を決定する場合に、演算対象の機能領域を選択する。対象領域選択部26は、回路データに基づいて、半導体集積回路装置を複数の機能領域に分け、すべての機能領域のデカップリング容量を決定するように、演算対象の機能領域を順次選択する。   The target area selection unit 26 selects a functional area to be calculated when the semiconductor integrated circuit device includes a plurality of functional areas and determines a decoupling capacitance for each functional area. The target area selection unit 26 sequentially selects the functional areas to be calculated so as to divide the semiconductor integrated circuit device into a plurality of functional areas based on the circuit data and determine the decoupling capacitance of all the functional areas.

図4は、実施形態のデカップリング容量決定装置20を使用して、半導体集積回路装置の複数の機能領域のデカップリング容量Cdを決定する処理を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of determining the decoupling capacitance Cd of a plurality of functional regions of the semiconductor integrated circuit device using the decoupling capacitance determining device 20 of the embodiment.

ステップ201では、設計データ導入部21が、デカップリング容量の決定に必要な設計データである回路データ、動作周波数f、消費電力P、電源電圧Vdd、許容電源電圧変動量ΔV、固有容量Cp、パッケージインダクタンスL、および定数kを導入する。   In step 201, the design data introduction unit 21 uses circuit data, operating frequency f, power consumption P, power supply voltage Vdd, allowable power supply voltage fluctuation amount ΔV, specific capacity Cp, package, which are design data necessary for determining the decoupling capacity. An inductance L and a constant k are introduced.

ステップ202では、対象領域選択部26が対象とする機能領域を選択する。   In step 202, the target area selection unit 26 selects a target functional area.

ステップ203では、基準ダイ容量Cv1=P/(f・Vdd・ΔV)を演算する。   In step 203, the reference die capacitance Cv1 = P / (f · Vdd · ΔV) is calculated.

ステップ204では、固有容量Cpが基準ダイ容量Cv1以上であるか判定し、Cp<Cv1であればステップ205に進み、Cp≧Cv1であればステップ206に進む。   In step 204, it is determined whether the specific capacitance Cp is equal to or greater than the reference die capacitance Cv1, and if Cp <Cv1, the process proceeds to step 205, and if Cp ≧ Cv1, the process proceeds to step 206.

ステップ205では、基準ダイ容量Cv1と固有容量Cpの差Cv1−Cpを、デカップリング容量Cdとする。   In step 205, the difference Cv1-Cp between the reference die capacitance Cv1 and the specific capacitance Cp is set as a decoupling capacitance Cd.

ステップ206では、デカップリング容量Cdをゼロとする。   In step 206, the decoupling capacitance Cd is set to zero.

ステップ207では、実ダイ容量Cvを固有容量Cpとデカップリング容量Cdの和である(Cv=Cp+Cd)と定義する。   In step 207, the actual die capacitance Cv is defined as the sum of the specific capacitance Cp and the decoupling capacitance Cd (Cv = Cp + Cd).

ステップ208では、Tr=2π(L・Cv)1/2を演算する。 In step 208, Tr = 2π (L · Cv) 1/2 is calculated.

ステップ209では、Tr/kt>1であるか判定し、Tr/kT≦1であればステップ212に進み、Tr/kt>1であればステップ210に進む。   In step 209, it is determined whether Tr / kt> 1, and if Tr / kT ≦ 1, the process proceeds to step 212, and if Tr / kt> 1, the process proceeds to step 210.

ステップ210では、Cv≧Cv1・Tr/(kT)であるか判定し、Cv≧Cv1・Tr/(kT)であればステップ212に進み、Cv<Cv1・Tr/(kT)であればステップ211に進む。   In Step 210, it is determined whether Cv ≧ Cv1 · Tr / (kT). If Cv ≧ Cv1 · Tr / (kT), the process proceeds to Step 212. If Cv <Cv1 · Tr / (kT), Step 211 is performed. Proceed to

ステップ211では、Cv、すなわちCdを増加させ、ステップ207に戻る。ステップ207から211を繰り返すことにより、ステップ210の条件を満たすCvになり、ステップ212に進む。Cdの増加は、単位量ずつ増加させ、ステップ210の条件を満たすまで、ステップ207から211を繰り返してもよいが、Cv1・Tr/(kT)からステップ207の時点のCvを減じた量より若干大きい量だけCdを増加させるようにしてもよい。これであれば、繰り返し回数を減らすことができる。   In step 211, Cv, that is, Cd is increased, and the process returns to step 207. By repeating steps 207 to 211, Cv satisfies the condition of step 210, and the process proceeds to step 212. The increase in Cd may be incremented by a unit amount, and steps 207 to 211 may be repeated until the condition of step 210 is satisfied. Cd may be increased by a large amount. If this is the case, the number of repetitions can be reduced.

ステップ212では、Cdをデカップリング容量として決定する。   In step 212, Cd is determined as the decoupling capacity.

ステップ213では、デカップリング容量Cdが決定していない機能領域が残っているか判定し、残っていればステップ202に戻り、残っていなければ終了する。   In step 213, it is determined whether or not there remains a functional region for which the decoupling capacitance Cd has not been determined. If it remains, the process returns to step 202, and if not, the process ends.

次に、実施形態のデカップリング容量決定処理により、実用上十分な精度でデカップリング容量が決定できることを、シミュレーション結果に基づいて説明する。   Next, it will be described based on simulation results that the decoupling capacity can be determined with sufficient practical accuracy by the decoupling capacity determination process of the embodiment.

図5は、シミュレーションモデルを説明する図である。電源ノイズ量を定量化するために、ここでは図5に示すモデルを使用してSpiceシミュレーションを実施した。   FIG. 5 is a diagram for explaining a simulation model. In order to quantify the amount of power supply noise, Spice simulation was performed here using the model shown in FIG.

図5に示すように、ダイ領域を矩形領域に等分割する。高電位側電源30および低電位側電源40は、この矩形領域に対応させて等分割し、それぞれ抵抗31および41を備える抵抗網で表す。電源供給端子32および42は、ダイ領域の各辺に均等に配置する。電源供給端子32および42は、パッケージインダクタンス(ボンディングワイヤ)33を介して対応する抵抗網の接続点に接続される。パッケージインダクタンス33のインダクタンスがLである。高電位側電源30の抵抗網と低電位側電源40の抵抗網の対応する接続点の間に、電流源51と固有容量52を備える機能要素がそれぞれ接続される。機能要素は、領域内の機能セルの機能を合わせて表現し、電流源51は領域内の機能セルが動作した時に生じる電流iを流す。固有容量52は、領域内の機能セルの容量を合わせたものである。抵抗31および41の抵抗値は、電源供給端子の個数、平均消費電力P、および設計制約となる静的電圧降下量に基づいて設定した。   As shown in FIG. 5, the die area is equally divided into rectangular areas. The high-potential-side power supply 30 and the low-potential-side power supply 40 are equally divided so as to correspond to this rectangular area, and are represented by resistance networks including resistors 31 and 41, respectively. The power supply terminals 32 and 42 are evenly arranged on each side of the die region. The power supply terminals 32 and 42 are connected to connection points of corresponding resistor networks through package inductances (bonding wires) 33. The inductance of the package inductance 33 is L. Functional elements including a current source 51 and a specific capacitance 52 are connected between corresponding connection points of the resistance network of the high potential side power supply 30 and the resistance network of the low potential side power supply 40, respectively. The functional element expresses the function of the function cell in the region together, and the current source 51 passes a current i generated when the function cell in the region operates. The specific capacity 52 is a combination of the capacity of the functional cells in the region. The resistance values of the resistors 31 and 41 were set based on the number of power supply terminals, the average power consumption P, and the amount of static voltage drop that is a design constraint.

図6は、消費電流iのモデル化を説明する図である。図6に示すように、動作周波数fのクロックCKの周期Tは1/fである。サイクルごとの消費電流iは、二等辺三角形の形で変化するものとする。二等辺三角形の底辺は、クロック分配系の初段から最終段までの伝播時間(クロックスキューTskew)に設定した。この消費電流波形を複数サイクル印加し、降下量が最大となるサイクルでの値を電圧降下量とする。   FIG. 6 is a diagram illustrating modeling of the consumption current i. As shown in FIG. 6, the period T of the clock CK having the operating frequency f is 1 / f. It is assumed that the current consumption i for each cycle changes in the form of an isosceles triangle. The base of the isosceles triangle was set to the propagation time (clock skew Tskew) from the first stage to the last stage of the clock distribution system. A plurality of cycles of this consumption current waveform are applied, and a value in a cycle in which the amount of drop is maximum is defined as a voltage drop amount.

以上のようなシミュレーションモデルを使用して、動作周波数f、消費電力P、パッケージインダクタンスL、固有容量Cの各種の値の組合せで、最大電圧降下量を演算した。   Using the simulation model as described above, the maximum voltage drop amount was calculated by combining various values of the operating frequency f, power consumption P, package inductance L, and specific capacitance C.

図7は、シミュレーション結果を示す図であり、動作周波数が500MHz(周期2ns)で、消費電力が1000mWで時の結果を示す。横軸は共振周波数Tr=2π(LCv)1/2である。縦軸は、前述の式(1)に従って算出した基準ダイ容量Cv1を付加した時に得られる電圧変動量に対する最大電圧降下量ΔVAの倍率を表す。従って、縦軸の値が「1」の時は、前述の式(1)に従って算出した基準ダイ容量Cv1が適切であることを示す。なお、接地側(低電位側)電源の降下量を考慮するために、高電位電源側の最大電圧降下量を2倍としている。 FIG. 7 is a diagram showing simulation results, and shows results when the operating frequency is 500 MHz (period 2 ns) and the power consumption is 1000 mW. The horizontal axis represents the resonance frequency Tr = 2π (LCv) 1/2 . The vertical axis represents the magnification of the maximum voltage drop amount ΔVA with respect to the voltage fluctuation amount obtained when the reference die capacitance Cv1 calculated according to the above equation (1) is added. Accordingly, when the value on the vertical axis is “1”, it indicates that the reference die capacitance Cv1 calculated according to the above-described equation (1) is appropriate. Note that the maximum voltage drop amount on the high potential power supply side is doubled in order to consider the drop amount of the ground side (low potential side) power supply.

図7の結果から、Trが動作周波数Tの4倍未満では、倍率は1であることが分かる。すなわち、Trが動作周波数Tの4倍未満の範囲では、ダイ容量Cvを、前述の式(1)に従って算出した基準ダイ容量Cv1とすればよいことが分かる。Trが動作周波数Tの4倍以上の範囲では、倍率が直線的に増加する傾向があることが分かる。この結果、k=4として、Tr>kTの範囲では、最大電圧降下量ΔVAは以下の式で近似できる。   From the result of FIG. 7, it can be seen that the magnification is 1 when Tr is less than 4 times the operating frequency T. That is, in the range where Tr is less than four times the operating frequency T, it is understood that the die capacitance Cv may be the reference die capacitance Cv1 calculated according to the above equation (1). It can be seen that the magnification tends to increase linearly in the range where Tr is 4 times or more the operating frequency T. As a result, when k = 4 and the range of Tr> kT, the maximum voltage drop amount ΔVA can be approximated by the following equation.

ΔVA=ΔV0+ΔV0・β・(Tr−kT)/(kT) (3)
ただし、ΔV0は、前述の式(1)に従って算出した基準ダイ容量Cv1を付加した時に得られる電圧変動量である。
ΔVA = ΔV0 + ΔV0 · β · (Tr−kT) / (kT) (3)
However, ΔV0 is a voltage fluctuation amount obtained when the reference die capacitance Cv1 calculated according to the above equation (1) is added.

この範囲の変化についてより詳しく検討する。   Consider this range change in more detail.

図8は、図7におけるTrが動作周波数Tの4倍以上の範囲のデータを抽出して、最大電圧降下量ΔVAを、式(3)に基づいて変形したものである。   FIG. 8 shows data obtained by extracting data in which Tr in FIG. 7 is at least four times the operating frequency T, and transforming the maximum voltage drop ΔVA based on Expression (3).

ΔV0+ΔV0・β・(Tr−kT)/(kT)=
ΔV0(1−β)+ΔV0・β・Tr/(kT)
ΔV0・β・Tr/(kT)=
(2π・β/k)・(P/(f・Cv/V))・(LC)1/2/T=
(2π・β/k)・(P/V)・(L/Cv)1/2∝(2π/k)・(P/V)・(L/Cv)1/2 (4)
図8から、β=1で最大電圧降下量ΔVAの上限が与えられるので、以下のようになる。
ΔV0 + ΔV0 · β · (Tr−kT) / (kT) =
ΔV0 (1-β) + ΔV0 · β · Tr / (kT)
ΔV0 · β · Tr / (kT) =
(2π · β / k) · (P / (f · Cv / V)) · (LC) 1/2 / T =
(2π · β / k) · (P / V) · (L / Cv) 1/2 ∝ (2π / k) · (P / V) · (L / Cv) 1/2 (4)
From FIG. 8, since the upper limit of the maximum voltage drop amount ΔVA is given when β = 1, it is as follows.

ΔVA≒ΔV0+ΔV0・β・(Tr−kT)/(kT)=ΔV0・Tr/(kT)
Tr>kTの範囲では、最大電圧降下量ΔVAは、前述の式(1)に従って算出した基準ダイ容量Cv1を付加した時に得られる電圧変動量に比べて、上記のように増加するので、それを考慮してダイ容量、すなわちデカップリング容量Cdを決定する。図4に示した実施形態の動作によれば、この条件を満たすようにデカップリング容量Cdが決定される。
ΔVA≈ΔV0 + ΔV0 · β · (Tr−kT) / (kT) = ΔV0 · Tr / (kT)
In the range of Tr> kT, the maximum voltage drop amount ΔVA increases as described above compared to the voltage fluctuation amount obtained when the reference die capacitance Cv1 calculated according to the above-described equation (1) is added. In consideration of the die capacity, that is, the decoupling capacity Cd is determined. According to the operation of the embodiment shown in FIG. 4, the decoupling capacitance Cd is determined so as to satisfy this condition.

以上説明したように、実施形態によれば、パッケージインダクタンスが影響する高周波数で動作する半導体集積回路装置のデカップリング容量を、実用上十分な精度で決定する処理を、短時間で行えるようになる。   As described above, according to the embodiment, the process of determining the decoupling capacitance of a semiconductor integrated circuit device that operates at a high frequency affected by the package inductance with sufficient practical accuracy can be performed in a short time. .

以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。   Although the embodiment has been described above, all examples and conditions described herein are described for the purpose of helping understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technology. It is not intended to limit the scope of the invention, and the construction of such examples in the specification does not indicate the advantages and disadvantages of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

10 コンピュータ
11 CPU
12 メモリ
13 記憶装置
20 デカップリング容量決定装置20
21 設計データ導入部
22 ダイ容量(Cv1)演算部
23 共振周波数(Tr)演算部
24 適用条件判定部
25 デカップリング容量(Cd)演算部
26 対象領域選択部
10 Computer 11 CPU
12 Memory 13 Storage Device 20 Decoupling Capacity Determination Device 20
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Design data introduction part 22 Die capacity | capacitance (Cv1) calculating part 23 Resonance frequency (Tr) calculating part 24 Applicable condition determination part 25 Decoupling capacity | capacitance (Cd) calculating part 26 Target area | region selection part

Claims (5)

半導体集積回路装置に配置するデカップリング容量を決定するデカップリング容量決定方法であって、
動作周波数、消費電力、電源電圧、許容電源電圧変動量、パッケージインダクタンス量、および集積回路の固有容量を少なくとも含む集積回路の設計データを導入し、
前記動作周波数、前記消費電力、前記電源電圧および前記許容電源電圧変動量から所定の演算式に従って基準ダイ容量を演算し、
前記固有容量と前記基準ダイ容量を比較し、
前記固有容量が前記基準ダイ容量より小さい時には、前記基準ダイ容量と前記固有容量の差を前記デカップリング容量とし、前記固有容量が前記基準ダイ容量より大きい時には、前記デカップリング容量をゼロとし、
前記固有容量と前記デカップリング容量の和である実ダイ容量と前記パッケージインダクタンス量から共振周波数を演算し、
前記共振周波数と、前記動作周波数に所定の定数を乗じた値との比が1より大きいか判定し、
前記比が1以下の時には、前記デカップリング容量を維持し、
前記比が1より大きい時には、さらに実ダイ容量と、前記基準ダイ容量に前記比を乗じた閾値容量とを比較し、
前記実ダイ容量が前記閾値容量より大きい時には、前記デカップリング容量を維持し、
前記実ダイ容量が前記閾値容量より小さい時には、前記実ダイ容量が前記閾値容量以上になるように、前記デカップリング容量を決定することを特徴とするデカップリング容量決定方法。
A decoupling capacitance determination method for determining a decoupling capacitance to be arranged in a semiconductor integrated circuit device,
Introduce integrated circuit design data that includes at least the operating frequency, power consumption, power supply voltage, allowable power supply voltage fluctuation, package inductance, and integrated circuit specific capacitance,
Calculate a reference die capacity according to a predetermined arithmetic expression from the operating frequency, the power consumption, the power supply voltage and the allowable power supply voltage fluctuation amount,
Comparing the specific capacitance with the reference die capacitance;
When the specific capacity is smaller than the reference die capacity, the difference between the reference die capacity and the specific capacity is the decoupling capacity, and when the specific capacity is larger than the reference die capacity, the decoupling capacity is zero.
Resonance frequency is calculated from the actual die capacitance that is the sum of the specific capacitance and the decoupling capacitance and the package inductance amount,
Determining whether the ratio of the resonant frequency and the value obtained by multiplying the operating frequency by a predetermined constant is greater than 1,
When the ratio is 1 or less, the decoupling capacity is maintained,
When the ratio is greater than 1, the actual die capacity is further compared with a threshold capacity obtained by multiplying the reference die capacity by the ratio,
When the actual die capacity is greater than the threshold capacity, the decoupling capacity is maintained,
The decoupling capacity determining method, wherein when the actual die capacity is smaller than the threshold capacity, the decoupling capacity is determined such that the actual die capacity is equal to or greater than the threshold capacity.
前記半導体集積回路装置は、複数の機能領域を備え、
当該デカップリング容量決定方法は、各機能領域ごとに実行される請求項1に記載のデカップリング容量決定方法。
The semiconductor integrated circuit device includes a plurality of functional regions,
The decoupling capacity determination method according to claim 1, wherein the decoupling capacity determination method is executed for each functional region.
前記所定の定数は4である請求項1または2に記載のデカップリング容量決定方法。   The decoupling capacity determination method according to claim 1, wherein the predetermined constant is four. 半導体集積回路装置に配置するデカップリング容量を決定するデカップリング容量決定装置であって、
動作周波数、消費電力、電源電圧、許容電源電圧変動量、パッケージインダクタンス量、および集積回路の固有容量を少なくとも含む集積回路の設計データを導入して記憶する設計データ導入部と、
前記動作周波数、前記消費電力、前記電源電圧および前記許容電源電圧変動量から所定の演算式に従って基準ダイ容量を演算するダイ容量演算部と、
前記固有容量と前記デカップリング容量の和である実ダイ容量と前記パッケージインダクタンス量から共振周波数を演算する共振周波数演算部と、
前記共振周波数と前記動作周波数に所定の定数を乗じた値との比が1より大きいかを判定する適用条件判定部と、
前記固有容量が前記基準ダイ容量より小さい時には、前記基準ダイ容量と前記固有容量の差を前記デカップリング容量とし、前記固有容量が前記基準ダイ容量より大きい時には、前記デカップリング容量をゼロとし、さらに前記比が1以下の時および前記比が1より大きく且つ前記実ダイ容量が前記基準ダイ容量に前記比を乗じた閾値容量より大きい時には、前記デカップリング容量を維持し、前記比が1より大きく且つ前記実ダイ容量が前記閾値容量より小さい時には、前記実ダイ容量が前記閾値容量以上になるように、前記デカップリング容量を決定するデカップリング容量演算部と、を備えることを特徴とするデカップリング容量決定装置。
A decoupling capacitance determination device for determining a decoupling capacitance to be arranged in a semiconductor integrated circuit device,
A design data introduction section for introducing and storing integrated circuit design data including at least an operating frequency, power consumption, power supply voltage, allowable power supply voltage fluctuation amount, package inductance amount, and intrinsic capacitance of the integrated circuit;
A die capacity calculation unit that calculates a reference die capacity according to a predetermined calculation formula from the operating frequency, the power consumption, the power supply voltage, and the allowable power supply voltage fluctuation amount;
A resonance frequency calculation unit for calculating a resonance frequency from an actual die capacitance that is the sum of the specific capacitance and the decoupling capacitance and the package inductance amount;
An application condition determination unit that determines whether a ratio between the resonance frequency and a value obtained by multiplying the operating frequency by a predetermined constant is greater than 1,
When the specific capacity is smaller than the reference die capacity, the difference between the reference die capacity and the specific capacity is the decoupling capacity, and when the specific capacity is greater than the reference die capacity, the decoupling capacity is zero. When the ratio is less than 1 and when the ratio is greater than 1 and the actual die capacity is greater than a threshold capacity obtained by multiplying the reference die capacity by the ratio, the decoupling capacity is maintained and the ratio is greater than 1. And a decoupling capacity calculating unit that determines the decoupling capacity so that the actual die capacity is equal to or greater than the threshold capacity when the actual die capacity is smaller than the threshold capacity. Capacity determination device.
半導体集積回路装置に配置するデカップリング容量を決定する処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
動作周波数、消費電力、電源電圧、許容電源電圧変動量、パッケージインダクタンス量、および集積回路の固有容量を少なくとも含む集積回路の設計データを導入し、
前記動作周波数、前記消費電力、前記電源電圧および前記許容電源電圧変動量から所定の演算式に従って基準ダイ容量を演算し、
前記固有容量と前記基準ダイ容量を比較し、
前記固有容量が前記基準ダイ容量より小さい時には、前記基準ダイ容量と前記固有容量の差を前記デカップリング容量とし、前記固有容量が前記基準ダイ容量より大きい時には、前記デカップリング容量をゼロとし、
前記固有容量と前記デカップリング容量の和である実ダイ容量と前記パッケージインダクタンス量から共振周波数を演算し、
前記共振周波数と、前記動作周波数に所定の定数を乗じた値との比が1より大きいか判定し、
前記比が1以下の時には、前記デカップリング容量を維持し、
前記比が1より大きい時には、さらに実ダイ容量と、前記基準ダイ容量に前記比を乗じた閾値容量とを比較し、
前記実ダイ容量が前記閾値容量より大きい時には、前記デカップリング容量を維持し、
前記実ダイ容量が前記閾値容量より小さい時には、前記実ダイ容量が前記閾値容量以上になるように、前記デカップリング容量を決定する、ように動作させることを特徴とするコンピュータプログラム。
A computer program for causing a computer to execute processing for determining a decoupling capacitance to be arranged in a semiconductor integrated circuit device,
Introduce integrated circuit design data that includes at least the operating frequency, power consumption, power supply voltage, allowable power supply voltage fluctuation, package inductance, and integrated circuit specific capacitance,
Calculate a reference die capacity according to a predetermined arithmetic expression from the operating frequency, the power consumption, the power supply voltage and the allowable power supply voltage fluctuation amount,
Comparing the specific capacitance with the reference die capacitance;
When the specific capacity is smaller than the reference die capacity, the difference between the reference die capacity and the specific capacity is the decoupling capacity, and when the specific capacity is larger than the reference die capacity, the decoupling capacity is zero.
Resonance frequency is calculated from the actual die capacitance that is the sum of the specific capacitance and the decoupling capacitance and the package inductance amount,
Determining whether the ratio of the resonant frequency and the value obtained by multiplying the operating frequency by a predetermined constant is greater than 1,
When the ratio is 1 or less, the decoupling capacity is maintained,
When the ratio is greater than 1, the actual die capacity is further compared with a threshold capacity obtained by multiplying the reference die capacity by the ratio,
When the actual die capacity is greater than the threshold capacity, the decoupling capacity is maintained,
When the actual die capacity is smaller than the threshold capacity, the computer program is operated to determine the decoupling capacity so that the actual die capacity is equal to or greater than the threshold capacity.
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