JP2011022822A

JP2011022822A - パワーインテグリティ解析装置、パワーインテグリティ解析方法及びプログラム

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Publication number: JP2011022822A
Application number: JP2009167667A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yaguchi; 貴宏矢口
Original assignee: NEC Informatec Systems Ltd
Current assignee: NEC Informatec Systems Ltd
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2029-07-16
Also published as: US20110015883A1; US8583388B2; JP4789272B2

Abstract

【課題】装置設計の初期段階などにおいてパワーインテグリティ解析を行う際に、適切なターゲットインピーダンスを算出することが困難である。
【解決手段】素子の時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形に対するパラメータを入力するパラメータ入力部と、該パラメータによって決定され時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形を周波数軸上の電源電流値の変化を表す電源電流スペクトラムに変換する変換部と、素子の許容電源電圧変動値を記憶する許容値情報記憶部と、電源電流スペクトラムと許容電源電圧変動値とに基づき、その素子について、周波数軸上のインピーダンス値の変化を表すターゲットインピーダンススペクトラムを算出するインピーダンス算出部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーインテグリティ解析装置、パワーインテグリティ解析方法及びプログラムに関し、特にターゲットインピーダンスの算出に関する。

一般的な電子回路において、ＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等を含む回路の安定した正常動作を得るために、パワーインテグリティ対策が重要である。例えば、ＬＳＩまたは半導体チップの電源端子とグランド端子との間の電圧が一定以上変動しないように、ＬＳＩや半導体チップにおける電源端子とグランド端子との間のインピーダンスを一定値以下にすることもその対策の１つである。この一定値（上限値）は、ターゲットインピーダンスと呼ばれる。

パワーインテグリティ解析システムを用いた設計においては、まずターゲットインピーダンスが規定される。そして、プリント配線板やＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）パッケージの設計は、これらの設計対象のインピーダンスが上述のターゲットインピーダンスを超えないように行われる。

上述のターゲットインピーダンスを求める方法の一例が、非特許文献１に記載されている。非特許文献１に記載された方法は、以下の式に基づいてターゲットインピーダンスを算出するものである。

ターゲットインピーダンス＝（電源電圧値×変動許容値）／ＬＳＩの消費電流量
尚、ターゲットインピーダンスは周波数スペクトラムで表される必要があり、ＬＳＩの消費電流量も周波数スペクトラムで表現されることになる。即ち、上述の式は、実用に供する場合は、周波数スペクトラムに対応した形に変形して用いられる。また、ＬＳＩの消費電流量は、瞬間極大電流や平均消費電流量など複数の定義があり、これらの内のいずれの定義による値を用いるかによって求まるターゲットインピーダンスは大きく変わる。これらのことを考慮し、この非特許文献１に記載されたターゲットインピーダンスの算出方法に基づいて、パワーインテグリティを実現する半導体装置の設計方法が特許文献１に記載されている。

特許文献１には、既知の半導体チップ特性やＩＣパッケージ特性及びプリント配線板の特性を用いて時間軸で解析した後、周波数スペクトラムに変換してターゲットインピーダンスを得る技術が記載されている。また、特許文献１に記載の設計方法は、ターゲットインピーダンスの提供手段として、複数の種類の電圧変動スペクトラムから一つの電圧変動スペクトラムを選択する基準値選択手段を保有している。

更に、特許文献１には、上述の設計方法に従った設計を支援する設計支援システムが記載されている。この設計支援システムは、調整対象系情報入力部と調整対象値算出処理部と制約値提供部と設計支援情報決定部と表示部とを備えている。調整対象系情報入力部は、半導体パッケージにおける電気的経路を含み半導体チップを含まない、調整対象系に関する調整対象系情報を入力する。調整対象値算出処理部は、調整対象系情報に基づいて、周波数領域表現による調整対象系の調整対象値を算出する。制約値提供部は周波数領域において予め定められた制約値を提供する。設計支援情報決定部は、制約値と調整対象値とを比較して、前記調整対象値が前記制約値を超えてしまうような周波数部分に対応する調整対象系の部位を調整対象箇所とした場合の設計支援情報を決定する。表示部は、この設計支援情報を表示する。

特許文献２には、二次電池の内部インピーダンス測定装置が記載されている。特許文献２に記載の内部インピーダンス測定装置は、まず、二次電池の入力電流と応答電圧とを実測して時間軸上における複数の値を取得し、これらをフーリエ変換する。更に、この内部インピーダンス測定装置は、所定周波数における入力電流及び応答電圧のそれぞれの周波数成分を求め、これらの比をとって所定周波数における二次電池の内部インピーダンスを算出する。

特許文献３には、集積回路装置の評価装置が記載されている。特許文献３に記載の評価装置は、等価回路作成部と解析部と周波数軸−時間軸変換部とを有している。この評価装置は以下のように動作する。まず、等価回路作成部が、評価対象である集積回路装置の詳細な構成及び特性情報を入力し、これに基づいて集積回路装置の等価回路を作成する。更に、等価回路作成部は、集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を時間軸データの形で入力し、これを周波数軸データに変換する。続けて、解析部が、周波数軸データを使用して等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する。続けて、周波数軸−時間軸変換部が、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する。

特開２００７−０６５７６７号公報特開２００５−２２１４８７号公報ＷＯ２００６／１０９７５０号公報

Larry D. Smith他「Power Distribution System Design Methodology and Capacitor Selection for Modern CMOS Technology」 IEEE TRANSACTIONS ON ADVANCED PACKAGING, VOL. 22, NO. 3, AUGUST 1999、p.284-291

しかしながら、上述した先行技術文献に記載された技術においては、装置設計の初期段階などにおいてパワーインテグリティ解析を行う際に、適切なターゲットインピーダンスを算出することが困難であるという問題点がある。

ここで、適切なターゲットインピーダンスの算出が困難な理由は、以下のとおりである。

まず、例えば、特許文献１で示されるように非特許文献１に記載された方法を応用してターゲットインピーダンスを求める場合、ＬＳＩでは、入力信号や動作パターンが変わるとそれに応じて消費電流も変化すが、装置設計者がこのようなＬＳＩの電源電流量の変化を適切に想定するのは困難であるためである。

また例えば、特許文献２に示される場合のように、対象素子を用いて実測することでターゲットインピーダンスを算出することが可能であるが、パワーインテグリティ解析を装置設計の初期段階で行うような場合において、対象ＬＳＩの実物を入手できることは必ずしも期待できないことも理由の一つであるからである。

また、特許文献１や特許文献３に示されるように、ＬＳＩチップやＩＣパッケージの構成及び特性情報に基づいてシミュレーションを行うことで、ターゲットインピーダンスを算出することが考えられが必要な情報、例えば特許文献１における電圧変動スペクトラム或いは特許文献３における集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動など、が十分に揃うことは必ずしも期待できないことも理由として挙げられる。

本発明の目的は、上述した問題点を解決できるパワーインテグリティ解析装置、パワーインテグリティ解析方法及びプログラムを提供することにある。

本発明のパワーインテグリティ解析装置は、素子の時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形に対するパラメータを入力するパラメータ入力部と、該パラメータによって決定され時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形を周波数軸上の電源電流値の変化を表す電源電流スペクトラムに変換する変換部と、前記素子の許容電源電圧変動値を記憶する許容値情報記憶部と、前記電源電流スペクトラムと前記許容電源電圧変動値とに基づき、前記素子について、周波数軸上のインピーダンス値の変化を表すターゲットインピーダンススペクトラムを算出するインピーダンス算出部とを有する。

本発明のパワーインテグリティ解析方法は、素子の時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形に対するパラメータを入力手段から入力する入力ステップと、該パラメータによって決定された時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形を、周波数軸上の電源電流値の変化を表す電源電流スペクトラムに変換する変換ステップと、前記素子の許容電源電圧変動値を記憶手段に予め記憶する記憶ステップと、前記電源電流スペクトラムと前記許容電源電圧変動値とに基づき、前記素子について、周波数軸上のインピーダンス値の変化を表すターゲットインピーダンススペクトラムを算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出されたターゲットインピーダンススペクトラムを出力手段に出力する出力ステップとを含む。

本発明のプログラムは、素子の時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形に対するパラメータを入力手段から入力する入力処理と、該パラメータによって決定された時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形を、周波数軸上の電源電流値の変化を表す電源電流スペクトラムに変換する変換処理と、前記素子の許容電源電圧変動値を記憶手段に予め記憶する記憶処理と、前記電源電流スペクトラムと前記許容電源電圧変動値とに基づき、前記素子について、周波数軸上のインピーダンス値の変化を表すターゲットインピーダンススペクトラムを算出する算出処理と、前記算出ステップで算出されたーゲットインピーダンススペクトラムを出力手段に出力する出力処理とをコンピュータに実行させる。

本発明には、ＬＳＩや半導体チップなどの実測情報或いは詳細は動作特性情報を得ることができない場合でも、適切なターゲットインピーダンスを算出することが可能になるという効果がある。

本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。本発明の第１乃至第３の実施形態における許容電源電圧変動値の構造を示す図である。本発明の第１の実施形態におけるパラメータ入力部の構成を示すブロック図である。本発明の第１及び第３の実施形態における電源電流波情報の構造を示す図である。本発明の第１乃至第３の実施形態における電源電流スペクトラムの構造を示す図である。本発明の第１乃至第３の実施形態におけるターゲットインピーダンススペクトラムの構造を示す図である。本発明の第１乃至第３の実施形態における許容電源電圧変動スペクトラムの構造を示す図である。本発明の第１の実施形態における解析手段の動作を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態における操作入力画面の表示例である。本発明の第１の実施形態における操作入力画面の表示例である。本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態におけるパラメータ入力部の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態における操作入力画面の表示例である。本発明の第２の実施形態における操作入力画面の表示例である。本発明の第２の実施形態における電源電流波情報の構造を示す図である。本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。

次に、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るパワーインテグリティ解析システム１０１の構成を示すブロック図である。

図１を参照すると、パワーインテグリティ解析システム１０１は、パワーインテグリティ解析装置１１０と回路情報記憶手段１７０と許容値情報記憶手段１８０とを備えている。

パワーインテグリティ解析装置１１０は、パワーインテグリティ解析対象回路のインピーダンス特性１５０１を生成するとともに、ターゲットインピーダンススペクトラム１４０１を算出し、これらをパワーインテグリティ解析の結果として出力する。

パワーインテグリティ解析装置１１０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、記憶装置、入出力デバイスなどを含むコンピュータ及びそのコンピュータ上で動作するプログラムにより実現される。この場合、そのコンピュータは、例えば、サーバ、エンジニアリングワークステーション或いはパーソナルコンピュータ等であってよい。尚、パワーインテグリティ解析装置１１０は、例えば、専用のハードウェアにより実現されてもよい。

回路情報記憶手段１７０は、予め与えられた回路情報１７０１を記憶する。回路情報１７０１は、プリント基板やＩＣパッケージ情報などであり、例えば、これらのプリント基板やＩＣパッケージに搭載される素子の特性、素子の配置、及び素子間の配線などの情報である。

許容値情報記憶手段１８０は、図２に示すような予め与えられた許容電源電圧変動値１８０１を記憶する。許容電源電圧変動値１８０１は、電源電圧の定格値（例えば、１．５ｖ）に対して許容される変動値（例えば、５％の変動が許されるとすると、１．５ｖ×０．０５＝０．０７５ｖ）である。

回路情報記憶手段１７０及び許容値情報記憶手段１８０は、図示しないネットワーク手段で相互に接続されてデータベースシステムを構成する。尚、回路情報記憶手段１７０及び許容値情報記憶手段１８０のそれぞれは、例えば外部のサーバ、ディスクアレイ、或いはパワーインテグリティ解析装置１１０を実現するコンピュータなどに内蔵されたディスク装置であってよい。更に、回路情報記憶手段１７０及び許容値情報記憶手段１８０はそれぞれ個別に実装されてもよいし、一緒に実装されてもよい。

パワーインテグリティ解析装置１１０は、パラメータ入力部１２０と変換部１３０とインピーダンス算出部１４０と解析部１５０と結果表示部（出力手段とも呼ばれる）１６０とを含む。

図３は、パラメータ入力部１２０の内部の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、パラメータ入力部１２０は、波形表示部１２１と極大電流値指定部１２２と電流量変化時間指定部１２３と周期指定部１２４とを含む。

次に、図１〜図９を参照して本実施形態の動作について詳細に説明する。

まず、図８に示すフローチャートに基づいてパワーインテグリティ解析装置１１０の一連の動作を説明する。

解析部１５０は、回路情報記憶手段１７０から回路情報１７０１を読み込む（図８のステップＡ１）。続けて、解析部１５０は、読み込んだ回路情報１７０１に基づいて、インピーダンス解析を実行し、インピーダンス特性１５０１を生成する（図８のステップＡ２）。

パラメータ入力部１２０は、後述する電源電流波形１２１１に対して利用者により指定されたパラメータを入力し、図４に示すような電源電流波情報１２０１を生成する（図８のステップＡ３）。

次に、変換部１３０が、電源電流波情報１２０１に基づいて、時間軸上の電源電流波形１２１１に対して周波数変換を施し、図５に示すような電源電流スペクトラム１３０１を算出する（図８のステップＡ４）。

次に、インピーダンス算出部１４０は、許容値情報記憶手段１８０から読み込んだ許容電源電圧変動値１８０１と電源電流スペクトラム１３０１とに基づいて図６に示すようなターゲットインピーダンススペクトラム１４０１を算出する（図８のステップＡ５）。

次に、結果表示部１６０は、インピーダンス特性１５０１とターゲットインピーダンススペクトラム１４０１とを表示手段（図示しない、例えばディスプレイなどの入出力デバイス）に表示する（図８のステップＡ６）。

次に、図８のステップＡ３におけるパラメータ入力部１２０（図３）の動作について詳細に説明する。

図９は、パラメータ入力部１２０が表示手段（図示しない、例えば、ディスプレイなどの入出力デバイス）に表示させた操作入力画面（入力手段とも呼ばれる）の表示例を示す図である。

波形表示部１２１は、時間軸上における電源電流変化を表す予め定められた電源電流波形１２１１を上記操作入力画面上に表示する。本実施形態において、電源電流波形１２１１は、一定間隔で同一の三角波が発生する波形である。

次に、極大電流値指定部１２２が、極大電流値入力領域１２２１を上記操作入力画面上に表示し、利用者によりこの極大電流値入力領域１２２１に入力される極大電流値（極大値とも呼ばれる）１２２２を、電源電流波形１２１１に対するパラメータの１つとして取得する。

次に、電流量変化時間指定部１２３が、電流量変化時間入力領域１２３１を上記操作入力画面上に表示し、利用者により電流量変化時間入力領域１２３１に入力される電流量変化時間（変化時間とも呼ばれる）１２３２を、電源電流波形１２１１に対するパラメータの１つとして取得する。

最後に、周期指定部１２４が、周期入力領域１２４１を上記操作入力画面上に表示し、利用者により周期入力領域１２４１に入力される周期１２４２を、電源電流波形１２１１に対するパラメータの１つとして取得する。

次に、図８のステップＡ４における変換部１３０の動作について説明する。ここでは、パラメータ入力部１２０によって図１０に示すような電源電流波形１２１１に対する各種パラメータ値を入力された場合を例に説明する。

変換部１３０は、電源電流波情報１２０１を用いて表される時間軸上の電源電流波形１２１１に対して周波数変換を施す。図１０及び図４の例では、電源電流波情報１２０１は以下のとおりである。

まず、電源電流波形は、定常電源電流値に対して、電流量変化時間１２３２の２倍の時間を底辺とし極大電流値１２２２を高さとする二等辺三角形の波が、周期１２４２の期間に等間隔に２回発生するものである。定常電源電流値は、予め与えられた２ミリアンペアである。二等辺三角形波高さは、極大電流値１２２２（図１０の例では、１０ミリアンペア）に基づいて、これと同じ１０ミリアンペアである。二等辺三角形波底辺は、電流量変化時間１２３２（図１０の例では、１ナノ秒）に基づいて、この２倍の時間の２ナノ秒である。二等辺三角形波周期は、周期１２４２（図１０の例では、１０ナノ秒）の期間に等間隔に２回発生したことに基づいて、５ナノ秒である。周期は、周期１２４２（図１０の例では、１０ナノ秒）に基づいて、これと同じ１０ナノ秒である。

この周波数変換は、例えばフーリエ変換である。変換部１３０は、この周波数変換の結果として、時間軸上の波形を周波数スペクトラムに変換した電源電流スペクトラム１３０１を算出する。

次に、図８のステップＡ５におけるインピーダンス算出部１４０の動作について詳細に説明する。

ターゲットインピーダンススペクトラム１４０１は、例えば、以下の式で求められる。

ターゲットインピーダンススペクトラム＝許容電源電圧変動値／電源電流スペクトラム
例えば、電源電圧が１．５ボルトでありこの電源電圧の５％以内の変動が許される場合、許容電源電圧変動値１８０１は、１．５ボルト×０．０５＝０．０７５ボルトである。そして例えば、電源電流スペクトラム１３０１の内１００メガヘルツに対応する電源電流が１０ミリアンペアであるとすると、１００メガヘルツに対応するターゲットインピーダンススペクトラム１４０１の要素は、以下のようになる。

０．０７５ボルト／０．０１アンペア＝７．５オーム
尚、許容値情報記憶手段１８０が記憶する内容は、以上説明したように図３に示すような全周波数に亘る一意の値である許容電源電圧変動値１８０１であってもよいし、図７に示すような周波数毎に異なる許容電源電圧変動スペクトラム１８０２であってもよい。許容値情報記憶手段１８０が記憶する内容が、許容電源電圧変動スペクトラム１８０２である場合、ターゲットインピーダンススペクトラム１４０１は、例えば、以下の式で求められる。

ターゲットインピーダンススペクトラム＝許容電源電圧変動スペクトラム／電源電流スペクトラム
上述した本実施形態における効果は、ＬＳＩや半導体チップなどの実測情報或いは詳細は動作特性情報を得ることができない場合でも、適切なターゲットインピーダンスを算出することを可能にできる点である。

その理由は、利用者が簡易な入力により時間軸上の電源電流波形を指定できるようにし、これを周波数軸上の電源電流スペクトラムに変換してターゲットインピーダンスの算出に用いるようにしたからである。

次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１１は、本発明の第２の実施形態に係るパワーインテグリティ解析システム１０２の構成を示すブロック図である。

図１１を参照すると、本実施形態におけるパワーインテグリティ解析装置２１０は、第１の実施形態のそれと比べて、パラメータ入力部１２０の代わりにパラメータ入力部２２０を有している。

図１２は、パラメータ入力部２２０の内部の構成を示すブロック図である。図１２を参照すると、パラメータ入力部２２０は、第１の実施形態におけるパラメータ入力部１２０に比べて、以下の点が異なっている。まず、波形表示部１２１は、波形表示部２２１に変更されている。更に、第２極大電流値指定部２２５と第２極大電流量変化時間指定部２２６と第２極大電流発生デューティー比指定部（時刻関係指定部とも呼ばれる）２２７とが、追加されている。

本実施形態におけるパワーインテグリティ解析装置２１０の一連の動作は、図８に示す第１の実施形態におけるパワーインテグリティ解析装置１１０の動作と比べて、ステップＡ３及びステップＡ４が以下のように変更されている。

パラメータ入力部２２０は、後述する電源電流波形２２１１に対して利用者により指定されたパラメータを入力し、図１５に示すような電源電流波情報２２０１を生成する。（図８のステップＡ３に対応する動作）
次に、変換部１３０が、電源電流波情報２２０１に基づいて、時間軸上の電源電流波形２２１１に対して周波数変換を施し、図５に示すような電源電流スペクトラム１３０１を算出する。（図８のステップＡ４に対応する動作）
次に、図８のステップＡ３におけるパラメータ入力部２２０の動作について、第１の実施形態と異なる部分を詳細に説明する。

図１３は、パラメータ入力部２２０が表示手段（図示しない）に表示させた操作入力画面の表示例を示す図である。

波形表示部２２１は、時間軸上における電源電流変化を表す予め定められた電源電流波形２２１１を上記操作入力画面上に表示する。本実施形態において、電源電流波形２２１１は、一定間隔で第１の三角波が発生し、第１の三角波に対して一定の遅れを持って第２の三角波が発生する波形である。尚、第１の三角波の発生から第２の三角波の発生までの間隔は、第１の三角波の発生する間隔よりも小さく、第１の三角波の極大電流量は、第２の三角波の極大電流量より大きい。

次に、第２極大電流値指定部２２５が、第２極大電流値入力領域２２５１を上記操作入力画面上に表示し、利用者によりここに入力される第２極大電流値２２５２を、電源電流波形１２１１に対するパラメータの１つとして取得する。

次に、第２極大電流量変化時間指定部２２６が、第２極大電流量変化時間入力領域２２６１を上記操作入力画面上に表示し、利用者によりここに入力される第２極大電流量変化時間２２６２を、電源電流波形１２１１に対するパラメータの１つとして取得する。

第２極大電流発生デューティー比指定部２２７が、第２極大電流発生デューティー比入力領域２２７１を上記操作入力画面上に表示し、利用者によりここに入力される第２極大電流発生デューティー比２２７２を、電源電流波形１２１１に対するパラメータの１つとして取得する。

次に、図８のステップＡ４における変換部１３０の動作について説明する。ここでは、パラメータ入力部２２０によって図１４に示すような電源電流波形２２１１に対するパラメータを入力された場合を例に説明する。

変換部１３０は、第１の実施形態の場合と同様に、時間軸上の波形に対して周波数変換を施し、その結果として時間軸上の波形を周波数スペクトラムに変換した電源電流スペクトラム１３０１を算出する。尚、変換部１３０が周波数変換を施す時間軸上の波形は、第１の二等辺三角形の波が周期１２４２で発生し、第２の二等辺三角形の波が第１の二等辺三角形から第２極大電流発生デューティー比２２７２と周期１２４２との積の時間だけ遅れて発生する。また、第１の二等辺三角形は、電流量変化時間１２３２の２倍の時間を底辺に持ち、極大電流値１２２２を高さとする。更にまた、第２の二等辺三角形は、第２極大電流量変化時間２２６２の２倍の時間を底辺に持ち、第２極大電流値２２５２を高さとする。例えば、図１４及び図１５を参照すると、電源電流波情報２２０１は、次のような情報を有する。定常電源電流値は、予め与えられた２ミリアンペアである。第１二等辺三角形波高さは、極大電流値１２２２（図１４の例では、１０ミリアンペア）に基づいて、これと同じ１０ミリアンペアである。第１二等辺三角形波底辺は、電流量変化時間１２３２（図１４の例では、１ナノ秒）に基づいて、この２倍の時間の２ナノ秒である。第１二等辺三角形波周期は、周期１２４２（図１４の例では、１０ナノ秒）に基づいて、１０ナノ秒である。第２二等辺三角形波高さは、第２極大電流値２２５２（図１４の例では、４ミリアンペア）に基づいて、これと同じ４ミリアンペアである。第２二等辺三角形波底辺は、第２極大電流量変化時間２２６２（図１４の例では、１ナノ秒）に基づいて、この２倍の時間の２ナノ秒である。第２二等辺三角形波遅延は、周期１２４２（図１４の例では、１０ナノ秒）及び第２極大電流発生デューティー比２２７２に基づいて、５ナノ秒である。周期は、周期１２４２（図１４の例では、１０ナノ秒）に基づいて、これと同じ１０ナノ秒である。

上述した本実施形態における効果は、第１の実施形態と同様に、ＬＳＩや半導体チップなどの実測情報或いは詳細は動作特性情報を得ることができない場合でも、適切なターゲットインピーダンスを算出することを可能にできる点である。

次に、本発明の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１６は、本発明の第３の実施形態に係るパワーインテグリティ解析装置３１０の構成を示すブロック図である。

図１６を参照すると、本実施形態は、パラメータ入力部１２０と変換部１３０と許容値情報記憶部３８０とインピーダンス算出部１４０とを有している。

パラメータ入力部１２０は、ある特定の素子（例えば、ＬＳＩ）の時間軸における電源電流波形に対するパラメータを入力する。

変換部１３０は、これらのパラメータによって決定された電源電流波情報１２０１に基づいて、時間軸上の電源電流波形１２１１を周波数軸上の電源電流スペクトラム１３０１に変換する。

許容値情報記憶部３８０は、図２に示す許容値情報記憶手段１８０と同様に、その特定の素子の許容電源電圧変動値１８０１を記憶する。尚、許容値情報記憶部３８０は、図７に示す許容値情報記憶手段１８０と同様に、その特定の素子の許容電源電圧変動スペクトラム１８０２を記憶してもよい。

インピーダンス算出部１４０は、電源電流スペクトラム１３０１と許容電源電圧変動値１８０１とに基づいて、その特定の素子についてのターゲットインピーダンススペクトラム１４０１を算出する。尚、インピーダンス算出部１４０は、電源電流スペクトラム１３０１と許容電源電圧変動スペクトラム１８０２とに基づいて、その特定の素子についてのターゲットインピーダンススペクトラム１４０１を算出してもよい。

尚、以上説明した実施形態は、それぞれ例に示した電源電流波形に限定されることなく、任意の波形に応用することができる。

以上の各実施形態で説明した各構成要素は、例えば、プログラムにより所定の処理をコンピュータに実行させてもよい。

以上の各実施形態で説明した各構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はない。例えば、各構成要素は、複数の構成要素が１個のモジュールとして実現されたり、一つの構成要素が複数のモジュールで実現されたりしてもよい。また、各構成要素は、ある構成要素が他の構成要素の一部であったり、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していたり、といったような構成であってもよい。

また、以上説明した各実施形態では、複数の動作をフローチャートの形式で順番に記載してあるが、その記載の順番は複数の動作を実行する順番を限定するものではない。このため、各実施形態を実施するときには、その複数の動作の順番は内容的に支障しない範囲で変更することができる。

更に、以上説明した各実施形態では、複数の動作は個々に相違するタイミングで実行されることに限定されない。例えば、ある動作の実行中に他の動作が発生したり、ある動作の実行タイミングと他の動作の実行タイミングとの一部乃至全部が重複していたりしていてもよい。

尚、以上説明した各実施形態における各構成要素は、必要に応じ可能であれば、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアの混在により実現されてもよい。

また、各構成要素の物理的な構成は、以上の実施形態の記載に限定されることはなく、独立して存在してもよいし、組み合わされて存在してもよいしまたは分離して構成されてもよい。

本発明は、プリント配線板のパワーインテグリティ設計や、ＩＣパッケージのパワーインテグリティ解析といった用途に適用できる。

１０１パワーインテグリティ解析システム
１０２パワーインテグリティ解析システム
１１０パワーインテグリティ解析装置
１２０パラメータ入力部
１２１波形表示部
１２２極大電流値指定部
１２３電流量変化時間指定部
１２４周期指定部
１３０変換部
１４０インピーダンス算出部
１５０解析部
１６０結果表示部
１７０回路情報記憶手段
１８０許容値情報記憶手段
２１０パワーインテグリティ解析装置
２２０パラメータ入力部
２２１波形表示部
２２５第２極大電流値指定部
２２６第２極大電流量変化時間指定部
２２７第２極大電流発生デューティー比指定部
３１０パワーインテグリティ解析装置
３８０許容値情報記憶部
１２０１電源電流波情報
１２１１電源電流波形
１２２１極大電流値入力領域
１２２２極大電流値
１２３１電流量変化時間入力領域
１２３２電流量変化時間
１２４１周期入力領域
１２４２周期
１３０１電源電流スペクトラム
１４０１ターゲットインピーダンススペクトラム
１５０１インピーダンス特性
１７０１回路情報
１８０１許容電源電圧変動値
２２１１電源電流波形
２２５１第２極大電流値入力領域
２２５２第２極大電流値
２２６１第２極大電流量変化時間入力領域
２２６２第２極大電流量変化時間
２２７１第２極大電流発生デューティー比入力領域
２２７２第２極大電流発生デューティー比

Claims

素子の時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形に対するパラメータを入力するパラメータ入力部と、
該パラメータによって決定され時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形を周波数軸上の電源電流値の変化を表す電源電流スペクトラムに変換する変換部と、
前記素子の許容電源電圧変動値を記憶する許容値情報記憶部と、
前記電源電流スペクトラムと前記許容電源電圧変動値とに基づき、前記素子について、周波数軸上のインピーダンス値の変化を表すターゲットインピーダンススペクトラムを算出するインピーダンス算出部と
を有することを特徴とするパワーインテグリティ解析装置。
前記パラメータ入力部は、
時間軸上の電流値の変化を表す予め定められた電流波形を表示する波形表示部と、
該電流波形における電流の極大値を入力する極大電流値指定部と、
該電流波形における前記電流の定常値から前記極大値まで変化するのに要する変化時間を入力する電流量変化時間指定部と、
前記素子の動作クロックに対応する周期を入力する周期指定部と
を有することを特徴とする請求項１記載のパワーインテグリティ解析装置。
前記極大電流値指定部が複数の前記電流の極大値を入力するとともに、前記電流量変化時間指定部がそれらの極大値に対応する前記変化時間を入力し、
前記電流波形における複数の電流の極大値の発生時刻間の関係を入力する時刻関係指定部を有する
ことを特徴とする請求項２記載のパワーインテグリティ解析装置。
前記極大電流値指定部と該極大電流値指定部に対応する前記電流量変化時間指定部との組を複数有し、
前記電流波形における複数の電流の極大値の発生時刻間の関係を入力する時刻関係指定部を有する
ことを特徴とする請求項２記載のパワーインテグリティ解析装置。
前記インピーダンス算出部は、前記許容電源電圧変動値を前記電源電流スペクトラムで除した結果を前記ターゲットインピーダンススペクトラムとして算出する
ことを特徴とする請求項１乃至４記載のパワーインテグリティ解析装置。
前記許容電源電圧変動値は、許容電源電圧変動スペクトラムであって、
前記インピーダンス算出部は、該許容電源電圧変動スペクトラムにおける各周波数での電圧値を、前記電源電流スペクトラムにおける対応する各周波数で除した結果を前記ターゲットインピーダンススペクトラムにおける対応する周波数でのインピーダンス値として算出する
ことを特徴とする請求項１乃至４記載のパワーインテグリティ解析装置。
前記素子を搭載する回路の回路情報に基づいて該回路を解析し、該回路のインピーダンス特性を算出する解析部と、
該インピーダンス特性及び前記ターゲットインピーダンスを表示する結果表示部と
を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のパワーインテグリティ解析装置。
素子の時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形に対するパラメータを入力手段から入力する入力ステップと、
該パラメータによって決定された時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形を、周波数軸上の電源電流値の変化を表す電源電流スペクトラムに変換する変換ステップと、
前記素子の許容電源電圧変動値を記憶手段に予め記憶する記憶ステップと、
前記電源電流スペクトラムと前記許容電源電圧変動値とに基づき、前記素子について、周波数軸上のインピーダンス値の変化を表すターゲットインピーダンススペクトラムを算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出されたターゲットインピーダンススペクトラムを出力手段に出力する出力ステップと
を含むことを特徴とするパワーインテグリティ解析方法。
前記入力ステップは、
時間軸上の電流値の変化を表す予め定められた電流波形を操作入力画面上に表示する波形表示ステップと、
該電流波形における電流の極大値を前記操作入力画面上から入力する極大電流値指定ステップと、
該電流波形における前記電流の定常値から前記極大値まで変化するのに要する変化時間を前記操作入力画面上から入力する電流量変化時間指定ステップと、
前記素子の動作クロックに対応する周期を前記操作入力画面上から入力する周期指定ステップと
を含むことを特徴とする請求項８記載のパワーインテグリティ解析方法。
前記極大電流値指定ステップにおいて複数の前記電流の極大値が入力されるとともに、前記電流量変化時間指定ステップにおいてそれらの極大値に対応する前記変化時間が入力され、
前記入力ステップは、前記電流波形における複数の電流の極大値の発生時刻間の関係を前記操作入力画面上から入力する時刻関係指定ステップを更に含む
ことを特徴とする請求項９記載のパワーインテグリティ解析方法。
前記算出ステップにおいて、前記許容電源電圧変動値を前記電源電流スペクトラムで除した結果が前記ターゲットインピーダンススペクトラムとして算出される
ことを特徴とする請求項８乃至１０記載のパワーインテグリティ解析方法。
前記許容電源電圧変動値は、許容電源電圧変動スペクトラムであって、
前記算出ステップにおいて、該許容電源電圧変動スペクトラムにおける各周波数での電圧値を、前記電源電流スペクトラムにおける対応する各周波数で除した結果を前記ターゲットインピーダンススペクトラムにおける対応する周波数でのインピーダンス値として算出される
ことを特徴とする請求項８乃至１０記載のパワーインテグリティ解析方法。
前記出力手段は表示手段であって、
前記素子を搭載する回路の回路情報に基づいて該回路を解析し、該回路のインピーダンス特性を算出する解析ステップと、
該インピーダンス特性及び前記ターゲットインピーダンスを前記表示手段に表示する結果表示ステップとを更に含む
ことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載のパワーインテグリティ解析方法。
素子の時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形に対するパラメータを入力手段から入力する入力処理と、
該パラメータによって決定された時間軸上の電源電流値の変化を表す電源電流波形を、周波数軸上の電源電流値の変化を表す電源電流スペクトラムに変換する変換処理と、
前記素子の許容電源電圧変動値を記憶手段に予め記憶する記憶処理と、
前記電源電流スペクトラムと前記許容電源電圧変動値とに基づき、前記素子について、周波数軸上のインピーダンス値の変化を表すターゲットインピーダンススペクトラムを算出する算出処理と、
前記算出ステップで算出されたターゲットインピーダンススペクトラムを出力手段に出力する出力処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
前記入力処理は、
時間軸上の電流値の変化を表す予め定められた電流波形を操作入力画面上に表示する波形表示処理と、
該電流波形における電流の極大値を前記操作入力画面上から入力する極大電流値指定処理と、
該電流波形における前記電流の定常値から前記極大値まで変化するのに要する変化時間を前記操作入力画面上から入力する電流量変化時間指定処理と、
前記素子の動作クロックに対応する周期を前記操作入力画面上から入力する周期指定処理と
を含むことを特徴とする請求項１４記載のプログラム。
前記入力処理において、
前記極大電流値指定処理時に複数の前記電流の極大値が入力されるとともに、前記電流量変化時間指定処理時にそれらの極大値に対応する前記変化時間が入力され、かつ、
前記電流波形における複数の電流の極大値の発生時刻間の関係を前記操作入力画面上から入力する入力する時刻関係指定処理
をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１５記載のプログラム。
前記算出処理において、前記許容電源電圧変動値を前記電源電流スペクトラムで除した結果が前記ターゲットインピーダンススペクトラムとして算出されることを特徴とする請求項１４乃至１６記載のプログラム。
前記許容電源電圧変動値は、許容電源電圧変動スペクトラムであって、
前記算出処理において、該許容電源電圧変動スペクトラムにおける各周波数での電圧値を、前記電源電流スペクトラムにおける対応する各周波数で除した結果が前記ターゲットインピーダンススペクトラムにおける対応する周波数でのインピーダンス値として算出される
ことを特徴とする請求項１４乃至１６記載のプログラム。
前記出力手段は表示手段であって、
前記素子を搭載する回路の回路情報に基づいて該回路を解析し、該回路のインピーダンス特性を算出する解析処理と、
該インピーダンス特性及び前記ターゲットインピーダンスを前記表示手段に表示する結果表示処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載のプログラム。