JP5040463B2

JP5040463B2 - クロストークノイズ解析方法

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Publication number: JP5040463B2
Application number: JP2007163097A
Authority: JP
Inventors: 宗明松村
Original assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Current assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: JP2009003654A

Description

本発明は、例えば２つの装置の間、あるいはプリント基板上やパッケージ上の信号伝送に際して、例えば２つの信号配線の間で発生するクロストークノイズに起因する信号遅延量、およびクロストークノイズの影響を受ける対象信号に対してクロストークノイズの発生タイミングが変化する場合の遅延の変化範囲を短時間で、かつ高精度に解析するための方法に関する。

近年、ＬＳＩ間インターフェース信号伝送の高速化に伴い、信号配線間クロストークノイズの問題が顕在化している。クロストークノイズとは、近接する信号配線間の容量や相互インダクタンスによる電磁的な干渉のために、対象信号波形に発生する電圧変動のことである。クロストークノイズが発生すると、信号波形品質が劣化し、論理反転による回路誤動作や、信号遅延時間（遅延量）の増大によるタイミングマージン割れを引き起こす。

今後、クロストークノイズがＬＳＩ間インターフェース信号伝送に与える影響は、以下の理由により、益々大きくなることが予想される。
（１）ＩＯ回路の駆動能力の増加に伴う、クロストークノイズ量の増加
（２）ＬＳＩ間インターフェース信号の高速化、小振幅化に伴う、タイミングマージンやノイズ耐性の低下
そのため、クロストークノイズが信号伝送に与える影響を正しく考慮した上で、パッケージ設計やプリント基板設計を行うことが望まれている。

クロストークノイズに起因する信号遅延量を解析する従来技術として、図１６に示す方法が存在する。図１６のクロストークノイズ解析モデルは、Ｖｉｃｔｉｍ（クロストークノイズの影響を受ける回路）とＡｇｇｒｅｓｓｏｒ（クロストークノイズの発生原因となる回路）から構成されており、それぞれについてＬＳＩ間伝送信号の構造（ドライバ回路、レシーバ回路、ＬＳＩ間信号配線）がモデル化されている。Ｖｉｃｔｉｍ（被害配線）とＡｇｇｒｅｓｓｏｒ（攻撃配線）の信号配線間の電磁結合により、Ｖｉｃｔｉｍにクロストークノイズが発生する。従って、図１６のクロストークノイズ解析モデルを用いたシミュレーションを実行することで、クロストークノイズに起因する遅延量を求めることができる。

しかし、この方法にはシミュレーション時間が長いという大きな問題がある。クロストークノイズ解析モデルでは、解析対象であるＶｉｃｔｉｍだけでなくＡｇｇｒｅｓｓｏｒもモデル化されているため、大規模なモデルになっている。そのため、１回の解析を実行するのに、シミュレーション時間が０．５〜１時間程度かかってしまう。さらに、クロストークノイズに起因する遅延量の最悪値を求めるためには、Ｖｉｃｔｉｍに対するＡｇｇｒｅｓｓｏｒの入力信号タイミングを変化させて複数回のシミュレーションを実行しなければならない。つまり、０．５〜１時間かかるシミュレーションを複数回実行しなければならず、設計段階で使用するのは困難である。

このようにクロストークノイズに起因する信号遅延量の（クロストークノイズの影響がない場合と比較した）変化を短時間に、かつ高速に解析することは困難であったため、従来は一般的にルールベースの設計規約を設定し、設計者に対して規約を遵守させることで、クロストークノイズだけでなく、各種ノイズを考慮した回路設計を行ってきた。このルールベースの設計規約とは、例えばプリント基板上でＤＲＡＭに接続される複数の配線の長さの相違の制限（信号間スキューを小さくするため）や、配線の間隔についての制約などである。

しかしながら、このようなルールベースの設計規約を用いた場合、設計対象回路の動作速度が遅ければ、その設計規約を遵守することが可能であるが、動作速度が高速になると、一律にその設計規約を満足するように回路設計を行うことが困難になる。ルールベースの設計規約は、各種ノイズが複合的に発生する様々な状況を考慮し、その規約を守れば確実に正常動作を保証できるように設定されているため、極めて厳しい規約となっている。このため、従来用いられるルールベースの設計規約は回路の動作に対して過剰な規約となっており、回路動作が高速な場合には、その規約を満たすように回路設計を行うことができず、実用性の無いものになってきている。

このような問題を引き起こしている主な問題は、クロストークノイズに起因する信号遅延量を、短時間でかつ精度良く定量的に解析する方法がないということである。定量的な解析が困難なため、確実な回路動作を保証するために過剰なノイズマージンを設定せねばならず、設計規約が過剰な規約となっていた。その結果、一律に規約を満たそうとすると設計が収束せず、また、規約を無視して設計すると、製造後の実動作の段階で問題が発覚し、大きな手戻りが発生する原因となっていた。

このようなクロストークノイズ解析に関する従来技術としての特許文献１では、着目配線（被害配線）、および隣接配線（攻撃配線）の間の相対的な信号到達時刻によって検索可能な遅延時間劣化の情報を利用し、着目配線の信号到達時刻毎に着目配線と隣接配線の各ペアで生じる遅延時間劣化を計算して、これらを加算することによって、複数の隣接配線が存在する場合のトータル遅延時間劣化が算出され、高速で大規模な電子回路装置の設計が容易となり、また遅延時間での余分なマージンを排除できるため、それら電子回路装置を効率的に設計製造することを可能とする技術が開示されている。

クロストークノイズ解析に関する異なる従来技術としての特許文献２では、攻撃配線、被害配線、被害配線に隣接する全ての配線を平均化した配線、および攻撃配線に隣接する全ての配線を平均化した配線からなる４本隣接配線構造に縮約してノイズ解析を行うことによって、攻撃配線が被害配線に及ぼす影響に加えて、攻撃配線以外の配線が被害配線に及ぼす影響を含めたノイズ解析を行う技術が開示されている。

しかしながらこのような従来技術を用いても、クロストークノイズに起因する信号遅延量の変化範囲、特にその最悪値を短時間で、かつ精度よく解析することはできないという問題点を解決することはできなかった。
国際公開ＷＯ０１／８２１４５号「クロストーク解析方法、それを用いた電子回路装置の設計乃至製造方法、及びそのための電子回路ライブラリの記録媒体」特開２００２−２５９４８６号「クロストークノイズ解析方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラム」

本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、クロストークノイズに起因する信号遅延量を、被害配線の信号入力時点に対する攻撃配線への信号入力のタイミングを変化させて解析する場合を含んで、短時間で、かつ精度よく解析することができるクロストークノイズ解析方法を提供することである。

本発明のクロストークノイズ解析方法の第１のステップでは、解析対象となる被害配線と、１本以上の攻撃配線とをモデル化したクロストークノイズ解析モデルを用いた解析によって、被害配線の受信端に発生するクロストークノイズ波形が抽出される。このクロストークノイズ解析モデルは、例えばダイ、パッケージ、およびプリント基板のレイアウト情報を用いて作成される。

次に第２のステップで、被害配線のみをモデル化した伝送路解析モデルによる解析によって、クロストークノイズの影響を受けない状態での被害配線の受信端の信号波形が求められる。

さらに第３のステップでは、第１のステップで抽出されたクロストークノイズ波形と、第２のステップで求められた信号波形とが合成され、合成後の波形から被害配線上の信号遅延量が求められる。

このように本発明においては、クロストークノイズ波形と、クロストークノイズの影響を受けない状態での理想的な信号波形とが合成され、信号遅延量が求められるが、合成時のタイミングをずらすことによって、信号遅延量の変化範囲を求めることも可能となる。

次に本発明のクロストークノイズ解析方法においては、第１のステップで前述と同様に被害配線の受信端に発生するクロストークノイズ波形が抽出され、そのクロストークノイズ波形のピーク値が求められる。

そして第２のステップで、前述と同様に、クロストークノイズの影響を受けない状態での被害配線の受信端の信号波形が求められ、第３のステップでこの信号波形と第１のステップで求められたピーク値とを用いて被害配線上の信号遅延量が求められる。

本発明によれば、クロストーク解析モデルを用いた解析、すなわち時間のかかる解析は１回で済み、このクロストークノイズ波形と被害配線の受信端の理想的な信号波形とが合成、すなわち重ね合わせられて信号遅延量が求められる。また２つの波形を重ね合わせる際のタイミングを変化させることによって、信号遅延量の最悪値を求めることができ、クロストークノイズの解析時間を大幅に短縮することができる。さらに重ね合わせの定理に基づいて被害配線上の信号遅延量が求められるため、精度を落とすことなく、遅延解析を行うことが可能となる。

図１は、本実施形態におけるクロストークノイズ解析方法の原理的な機能ブロック図である。同図において、まずステップＳ１で、被害配線とその周囲の１本以上の攻撃配線をモデル化したクロストークノイズ解析モデルを用いて、被害配線の受信端に発生するクロストークノイズ波形が抽出される。このクロストークノイズ解析モデルは、後述するようにダイ、パッケージ、およびプリント基板のレイアウト情報を用いて作成される。

続いてステップＳ２で、被害配線のみがモデル化された伝送路解析モデルを用いて、被害配線の受信端の信号波形が求められ、ステップＳ３でこの信号波形とステップＳ１で抽出されたクロストークノイズ波形とが重ね合わせられて合成され、合成波形から被害配線上の信号遅延量が求められる。そして２つの波形の合成タイミング、例えばステップＳ２で求められた受信端の信号波形に対するクロストークノイズ波形の加算タイミングを変化させることによって、信号遅延量の変化範囲が求められ、信号遅延量の最悪値を求めることが可能となる。

後述するように本実施形態では、第１の実施例から第３の実施例を用いて発明の実施形態について詳細に説明するが、その説明に先立って図２から図５を用いて、本実施形態におけるクロストークノイズ解析の基本的な方法について説明する。

図２は、クロストークノイズ解析モデルを用いたクロストークノイズ抽出方法の説明図である。同図においては被害配線（Ｖｉｃｔｉｍ）を構成するドライバ１、レシーバ２、および信号配線３、それぞれの攻撃配線（Ａｇｇｒｅｓｓｏｒ）に対するドライバ５、レシーバ６、信号配線７の全てがモデル化され、例えば被害配線に対して“Ｈ”レベルの信号が入力された場合、または“Ｌ”レベルの信号が入力された場合のそれぞれに対して、各攻撃配線に対して立ち上がり信号が入力された場合を例としてクロストークノイズ解析が行われる。すなわち被害配線のレシーバ２の受信端において、“Ｈ”レベルの信号の出力時と、“Ｌ”レベルの信号の出力時における波形から、信号の変化分がクロストークノイズ波形として抽出されることになる。

図３は、伝送路解析方法の説明図である。同図においては、被害配線を構成するドライバ１、レシーバ２、および信号配線３のモデルが伝送路解析モデルとして作成され、例えばドライバ１に対して立ち上がり信号が入力された場合のレシーバ受信端信号波形が、クロストークノイズの影響を受けない信号波形として求められる。

図４は、被害配線上のクロストークノイズによる信号遅延量の求め方の説明図である。同図において、図３で求められたレシーバ２の信号受信端の信号波形の“Ｈ”レベルと“Ｌ”レベルとの平均値が遅延定義電圧レベルとして定義される。そして図２で抽出されたクロストークノイズ波形がレシーバ２の信号受信端の信号波形と合成、すなわち加算され、クロストークノイズの影響を含むレシーバ２の受信端電圧波形が求められる。

そして図４において時刻ｔに対応して、それ以後の時刻において信号値が遅延定義電圧レベルより小さくなることのない時刻ｔ_１と、その時刻以前においては信号値が遅延定義電圧レベル以下である時刻ｔ_２とが求められる。ここでｔ_１とｔとの差は伝送路上、すなわち被害配線上の信号の遅延量である。ｔ_２とｔとの差は信号の進み量に相当するが、本実施形態ではこれを負の信号遅延量と呼ぶことにする。なお、ここで定義される遅延量は、被害配線上でクロストークノイズが無い場合の信号遅延量を含んでおらず、クロストークノイズに起因する遅延量のみであり、その意味では遅延の変動量と考えることもできる。

図５は、信号遅延量変化範囲の算出方法の説明図である。同図においては、図３で求められた伝送路解析の結果としてのクロストークノイズの影響を受けない被害配線のレシーバ受信端における信号波形に対して、図２で抽出されたクロストークノイズ波形がある時間範囲、ここではほぼ信号の増加範囲全体に当たってスイープされる形式で合成、すなわち加算されている。

そしてこの加算結果を用いて、遅延定義電圧レベルと伝送路解析によって求められたレシーバ受信端信号波形との交点の時刻と、クロストークノイズがスイープされて加算された結果の包絡線と遅延定義電圧レベルとの交点の時刻とがそれぞれ求められる。図の＋ΔＤｅｌａｙは下側の包絡線と遅延定義電圧レベルとの交点の時刻と、伝送路解析による受信端信号波形と遅延定義電圧レベルとの交点の時刻との差であり、クロストークノイズ波形がスイープされて加算された結果として求められる信号遅延量の変化範囲、あるいはこのような受信端信号波形とクロストークノイズ波形が与えられた時の信号遅延量の最悪値に相当する。同様に−ΔＤｅｌａｙは負の信号遅延量の変化範囲、あるいはその最悪値を表わすものである。

続いて図６から図１０を用いて第１の実施例について説明する。図６は第１の実施例におけるクロストークノイズ解析プログラムの処理フローチャートである。同図においてクロストークノイズ解析プログラムの処理フローチャートは、大きく分けて（１）クロストークノイズ解析フロー、（２）伝送路解析フロー、および（３）遅延量変化範囲算出フローの３つに区分される。

ます（１）クロストークノイズ解析フローでは、処理が開始されると、ステップＳ１０でクロストークノイズ解析モデルが作成される。このクロストークノイズ解析モデルは、前述のように被害配線とその周囲の１本以上の攻撃配線とを含むモデルであり、半導体ウェハから切断されたＬＳＩチップに相当するダイのレイアウト情報１０、ダイがパッケージングされたパッケージのレイアウト情報１１、およびパッケージが搭載されたプリント基板のレイアウト情報１２に基づいて作成され、クロストークノイズ解析モデル１３としてメモリに格納される。

続いてステップＳ１１でクロストークノイズ解析モデルを用いた解析が行われ、受信端信号波形１４がメモリに格納される。そしてステップＳ１２で受信端信号波形１４からクロストークノイズが抽出され、クロストークノイズ波形１５としてメモリに格納される。

一方（２）の伝送路解析フローでは、被害配線のみをモデル化した伝送路解析モデルが、ステップＳ１６でその被害配線に関連するダイレイアウト情報１６、パッケージレイアウト情報１７、およびプリント基板レイアウト情報１８を用いて作成され、伝送路解析モデル１９としてメモリに格納される。ステップＳ１７で伝送路解析が行われ、受信端信号波形２０がメモリに格納される。

（３）遅延量変化範囲算出フローでは、クロストークノイズ解析フローで抽出されたクロストークノイズ波形１５、伝送路解析フローで求められた受信端信号波形２０を用いてステップＳ１８で波形合成が行われる。受信端信号波形２０に対してクロストークノイズ波形を時間的にスイープさせて合成することによって、遅延量変化範囲２１が算出されてメモリに格納される。

図７は、第１の実施例におけるクロストークノイズ解析方法の説明図である。同図においてクロストークノイズ解析モデルは基本的には図２におけるモデルと同様である。ドライバ１、および５はダイによってモデル化されているが、例えばトランジスタレベルのネットリストを用いてもよく、プリント基板設計で一般的に使用されているＩＢＩＳ（ＩＯ・バッファ・インフォメーション・スペシフィケーション）を用いても良い。ＩＢＩＳは、例えばトランジスタの特性として実際にＬＳＩに用いられている特性の代わりに、標準的な特性を用いて回路をモデル化する方式である。

クロストークノイズ解析モデルにおけるクロストークノイズ発生箇所に対応するモデルとして、パッケージに対応する伝送路モデル２５、プリント基板に対応する伝送路モデル２６が用いられる。これらの伝送路モデルについては被害配線自体の抵抗Ｒ、自己インダクタンスＬ、および容量Ｃを用いると共に、被害配線と各攻撃配線との間の相互インダクタンスや容量を用いてモデル化が行われる。伝送路モデルとしては、このような回路定数を用いたラダー回路を用いてもよく、例えば回路解析に用いられるＳＰＩＣＥにおけるＷ−Ｅｌｅｍｅｎｔモデルでも良く、Ｓパラメータを用いたモデルでも良い。

レシーバ２、６のモデルとしては、前述のＩＢＩＳやトランジスタレベルのネットリストを用いることもできるが、一般的にレシーバとしての相手側のＬＳＩは自社のＬＳＩとは限らず、他の半導体メーカーの製品である可能性もあり、トランジスタの入力容量のみでモデル化しても良い。

被害配線に対するドライバ１、各攻撃配線に対する４つのドライバ５_１から５_４までに与えられる入力信号波形のパターンとしては、４つのパターンを用いるものとする。入力パターン１では被害配線に対する入力は“Ｌ”固定であり、各攻撃配線に対する入力は立ち上がり波形である。入力パターン２における各攻撃配線への入力信号は入力パターン１と同じであるが、被害配線への入力は“Ｈ”固定である。入力パターン３、および４において各攻撃配線への入力は立下り波形である。入力パターン３では被害配線への入力は“Ｌ”固定、入力パターン４では“Ｈ”固定である。

このようなクロストークノイズ解析モデルに対して回路解析シミュレータを用いたシミュレーションを実行することにより、クロストークノイズを含む被害配線のレシーバ受信端の信号波形を求めることができる。なお、ここで入力信号波形として４つのパターンを用いる理由は、後述するようにこの４つの入力パターンにおける遅延量変化範囲の最大値、すなわち信号遅延量の最悪値を求めるためである。

４つの入力パターンに対するレシーバ受信端の信号波形は、図７の下部に示すように、被害配線上では点線の波形によって、各攻撃配線上では実線の波形によって表わされるものとし、被害配線上のレシーバ受信端における信号波形からクロストークノイズ波形の抽出を行うことができる。

図８は、クロストークノイズ抽出方法の説明図である。ここでは図７で説明した４つの入力パターンのうち、入力２の信号パターンのみを例としてクロストークノイズの抽出について説明する。入力パターン２では被害配線に対する入力は“Ｈ”レベル固定であり、各攻撃配線に立ち上がり波形が与えられることによって、被害配線に対するレシーバ受信端の信号波形から、クロストークノイズのない場合のレシーバ受信端信号波形、すなわち“Ｈ”レベル固定の値を減算することによって、レシーバ受信端のクロストークノイズ波形を抽出することができる。図７で説明したように被害配線に対する入力を“Ｈ”レベル、または“Ｌ”レベル一定とすることによってクロストークノイズで波形の抽出が容易になる。

図９は、伝送路解析方法の説明図である。ここでは被害配線のみをモデル化した伝送路解析モデルが作成され、シミュレーションが実行される。このモデルはダイモデル、パッケージモデル、プリント基板モデル、レシーバモデルから構成され、各モデルはクロストークノイズ解析モデルにおけると同様であるが、被害配線のみがモデル化される。

被害配線のドライバ１に入力される信号としては、入力１として立ち上がり信号、入力２として立ち下がり信号の２つが用いられる。２つの入力信号波形を用いる理由は、立ち上がりと立ち下がりの入力信号に対する信号遅延量を別々に求めるためであり、２つの入力信号波形のそれぞれに対して回路解析シミュレータを用いたシミュレーションを実行することにより、被害配線のレシーバ２の受信端の信号波形を求めることができる。

図１０は、第１の実施例における遅延量変化範囲の算出方法である。ここでの信号遅延量とは、前述のように、被害配線に対するクロストークノイズの影響によって生ずる、被害配線のレシーバ受信端における信号の遅延量を意味し、クロストークノイズが発生していない理想状態での信号遅延量を含まないものであり、実際の信号遅延量は理想状態での信号遅延量と、クロストークノイズ発生による信号遅延量との和となる。

図１０において、図７で用いた４つの入力信号パターンに対するクロストークノイズ波形が、図９で説明した伝送路解析における２つの入力信号パターン、すなわち入力１と入力２とのそれぞれに対する受信端信号波形と組み合わされて遅延量変化範囲が算出される。

例えば図９における入力１としての立ち上がり信号に対するレシーバ受信端信号波形に図７の入力パターン１に対して抽出されたクロストークノイズ波形が加算され、そのクロストークノイズ波形がスイープされることによって、図５におけると同様に合成波形の包絡線と遅延定義電圧レベルとの交点が求められ、信号遅延量の変化範囲として、＋ΔＤｅｌａｙ、−ΔＤｅｌａｙとが求められる。

図７のクロストークノイズ解析における４つの入力信号パターンに対して抽出されたクロストークノイズ波形のそれぞれを、図９の入力１、すなわち立ち上がり入力信号に対する被害配線のレシーバ受信端信号波形と合成することによって、＋ΔＤｅｌａｙと−ΔＤｅｌａｙのそれぞれについて４つの値が求められ、これらそれぞれ４つの値のうちの最大値が、被害配線に立ち上がり入力信号が与えられた時の信号遅延量の最悪値として求められる。この最悪値に対して、被害配線への立ち上がり信号の入力時の、クロストークノイズの影響がない、理想的なレシーバ受信端信号波形の信号遅延量を加算することによって、立ち上がり入力信号に対する実際の信号遅延量の最悪値が求められることになる。

図９の入力信号２、すなわち立ち下がり信号に対するレシーバ受信端信号波形に対して、同様に図７の４つの入力信号パターンに対して抽出されたクロストークノイズ波形をスイープさせて合成することによって、被害配線への立ち下がり信号入力時の遅延量変化範囲、すなわち＋ΔＤｅｌａｙ、−ΔＤｅｌａｙのそれぞれについて４個の値が求められ、その４個の値のうちの最大値が、立ち下がり信号入力時の信号遅延量の最悪値として求められる。

以上において第１の実施例について詳細に説明したが、この第１の実施例ではクロストークノイズの影響がない場合の被害配線のレシーバ受信端の信号波形に対して、クロストークノイズ解析モデルを用いて求められたクロストークノイズ波形がスイープされて合成されたが、そのスイープの範囲に限界はなく、例えば図５、あるいは図１０においては、そのスイープ範囲は被害配線のレシーバ受信端信号波形の信号変化範囲内に限定されているが、その変化範囲をさらに広くすることも当然可能である。

このスイープ範囲は、例えば図７の被害配線に対するドライバ入力端の信号波形と、各攻撃配線に対するドライバ入力端信号波形との間の信号間スキューの範囲に相当する。図１１は、この信号間スキューの説明図である。前述のクロストークノイズ波形のスイープ範囲は、被害配線のドライバに対する入力信号波形と、攻撃配線のドライバに対する入力信号波形との信号間スキューの範囲に相当し、スイープの範囲を広く取ることはこの信号間スキューの値を広く取ることに相当する。しかしながら実際の回路上では、例えばある被害配線上の信号とその周囲の攻撃配線上の信号との間の信号間スキューはある目標値の範囲に定められることが多く、クロストークノイズ合成時のスイープ範囲を広く取ることは、図１０で説明した信号遅延量の最悪値を大きく見積もりすぎてしまう原因となる可能性がある。

このため第２の実施例では、クロストークノイズ波形合成時の時間的なスイープ範囲を一般的に被害配線とその周囲の攻撃配線との間で定義される信号間スキューの範囲に限定するものとする。この第２の実施例について、第１の実施例との相違点を図１２、図１３を用いて説明する。

図１２は、第２の実施例における被害配線に対するドライバ入力端信号波形と、攻撃配線に対するドライバ入力端信号波形との信号間スキューの説明図である。図１１の一般的な場合に比較して、信号間スキューが実際の配線間で定義されているような比較的狭い範囲に限定されている。

図１３は、第２の実施例における遅延量変化範囲算出方法の説明図である。第２の実施例においても、第１の実施例におけると同様に、クロストークノイズ解析においては図７で説明したように４つの入力パターンが用いられてクロストークノイズ波形が抽出され、また伝送路解析においても図９で説明したように立ち上がりと立ち下がりの２つの入力信号に対してレシーバ受信端信号波形が求められるものとするが、図１３ではその一部、例えば図１０の８つのケースのうちで被害配線に対する入力信号が立ち上がり信号であり、クロストークノイズ解析で用いられる入力パターンが入力パターン１である場合について、遅延量変化範囲の算出について説明する。

図１３の上部に示すように、被害配線と攻撃配線に対応するレシーバ受信端の信号波形が図７で説明した方法によって求められ、それらの波形からクロストークノイズ波形が抽出されるが、攻撃配線に対応するドライバ入力端信号波形と、被害配線に対応するドライバ入力端信号波形の間のスキューは、図１２で説明したように比較的狭い範囲に限定されるものとする。

図１３の下部において、被害配線に対応するレシーバ受信端の信号波形に対してクロストークノイズ波形が前述の信号間スキューの範囲でスイープされて合成される。このスイープの範囲は、クロストークノイズ波形自体でその値が正から負に変化する零点の位置の範囲が、被害配線に対応するレシーバ受信端信号波形の上で信号間スキューの範囲と一致することによって示されている。前述と同様に、図示しない包絡線と遅延定義電圧レベルの交点を求めることによって、＋ΔＤｅｌａｙと、およびΔＤｅｌａｙの値が求められる。第１の実施例における図１０と同様に、例えば被害配線に対応するレシーバ受信端信号波形が立ち上がり波形である場合に対して、クロストークノイズ解析における４つの入力信号パターンのそれぞれに対するクロストークノイズ波形が組み合わされ、＋ΔＤｅｌａｙ、−ΔＤｅｌａｙのそれぞれについて４個の値が求められ、それらのうちの最大値が立ち上がり時の信号遅延量の最悪値として求められる。なお、第２の実施例に対応するクロストークノイズ解析プログラムの処理フローチャートは図６と同様である。

図１４、図１５は第３の実施例の説明図である。第１、第２の実施例では、クロストークノイズ解析によって抽出されたクロストークノイズ波形が、伝送路解析によって求められた被害配線に対応するレシーバ受信端の信号波形と合成されて、遅延量変化範囲の算出が行われたが、第３の実施例ではこの合成を行うことなく、クロストークノイズ解析によって抽出されたクロストークノイズのピーク値を求め、そのピーク値に対応して伝送路解析によって求められた被害配線に対応するレシーバ受信端信号波形上で信号遅延量の変化範囲の算出が行われる。

図１４は、第３の実施例におけるクロストークノイズ抽出方法の説明図である。第３の実施例においても、図７で説明した第１の実施例におけると同様にクロストークノイズ解析が実行され、被害配線に対応するレシーバ受信端の信号波形からクロストークノイズ波形の抽出が行われる。

第３の実施例においては、抽出されたクロストークノイズ波形の正側のピーク値、＋ΔＶと、負側のピーク値、−ΔＶが入力信号パターンのそれぞれに対して求められ、それぞれ４つの＋ΔＶと−ΔＶの間でそれぞれの最大値＋ΔＶ＿ｍａｘと−ΔＶ＿ｍａｘの値が求められる。

図１５は、第３の実施例における信号遅延量変化範囲の算出方法の説明図である。同図においては、伝送路解析で求められた被害配線に対応するレシーバ受信端信号波形が立ち上がりと立ち下がりの場合のそれぞれについて、図１４で求められたクロストークノイズの最大値＋ΔＶ＿ｍａｘと−ΔＶ＿ｍａｘの値に対応して、遅延量変化範囲、＋ΔＤｅｌａｙ、−ΔＤｅｌａｙの値がそれぞれ求められる。これらの遅延量変化範囲の値は、例えば図１０で説明した第１の実施例における信号遅延量の最悪値に相当する。

なお第３の実施例において、図１４で４つの入力信号パターンに対して求められた＋ΔＶ、−ΔＶの値の最大値を求めることなく、図１５で４つの入力信号パターンに対応してそれぞれ＋ΔＤｅｌａｙ、および−ΔＤｅｌａｙの値を求め、それぞれの最大値を信号遅延量の最悪値として求めることも当然可能である。なお第３の実施例におけるクロストークノイズ解析プログラムの処理フローチャートは、ステップＳ１２で抽出されたクロストークノイズ波形からピーク値が求められ、ステップＳ１８で波形合成の代わりにピーク値を用いて遅延量変化範囲が求められることを除いて、図６と同様である。

以上の実施形態では、例えばプリント基板上に実装されたＬＳＩの間の信号伝送を想定してクロストークノイズ解析方法について説明したが、本発明の対象はＬＳＩの間の信号伝送に限定されるものではなく、例えば１つのパッケージの内部に複数のダイやＲＡＭを入れて製造されたパッケージ内のダイの間の信号伝送や、ダイそのものの中の信号伝送についても適用可能であることは当然である。

以上のような本実施形態の技術を用いることによって、設計対象回路に対して信号遅延量に対応する妥当なノイズマージンを割り当てることが可能となり、回路の正常動作を保証すると共に、設計の容易性を向上させることができる設計制約の作成が可能となる。

本実施形態におけるクロストークノイズ解析方法の原理的な機能ブロック図である。クロストークノイズ解析方法の基本説明図である。伝送路解析方法の基本説明図である。信号遅延量算出方法の基本説明図である。信号遅延量変化範囲算出方法の基本説明図である。第１の実施例におけるクロストークノイズ解析処理のフローチャートである。第１の実施例におけるクロストークノイズ解析方法の説明図である。図７におけるクロストークノイズ抽出方法の説明図である。第１の実施例における伝送路解析方法の説明図である。第１の実施例における遅延量変化範囲算出方法の説明図である。第１の実施例における信号間スキューの範囲の説明図である。第２の実施例における信号間スキューの範囲の説明図である。第２の実施例における遅延量変化範囲算出方法の説明図である。第３の実施例におけるクロストークノイズ抽出方法の説明図である。第３の実施例における遅延量変化範囲算出方法の説明図である。クロストークノイズ解析方法の従来例の説明図である。

符号の説明

１、５ドライバ
２、６レシーバ
３、７ＬＳＩ間信号配線
１０、１６ダイレイアウト情報
１１、１７パッケージレイアウト情報
１２、１８プリント基板レイアウト情報
１３クロストークノイズ解析モデル
１４受信端信号波形
１５クロストークノイズ波形
１９伝送路解析モデル
２０受信端信号波形
２１遅延量変化範囲
２５、２８伝送路モデル（パッケージ）
２６、２９伝送路モデル（プリント基板）

Claims

計算機によって実行されるクロストークノイズ解析方法であって、
クロストークノイズの影響を受け、解析対象となる被害配線と、該被害配線に対してクロストークノイズを与える１本以上の攻撃配線とをモデル化したクロストークノイズ解析モデルを用いた解析によって、前記被害配線の受信端に発生するクロストークノイズ波形を抽出する第１のステップと、
前記被害配線のみをモデル化した伝送路解析モデルを用いた解析によって、クロストークノイズの影響を受けない状態での前記被害配線の受信端の信号波形を求める第２のステップと、
前記第１のステップで抽出されたクロストークノイズ波形を前記第２のステップで求められた信号波形に対して時間的にスイープさせて得られる複数のクロストークノイズ波形と該信号波形とを加算し、該複数のクロストークノイズ波形と該信号波形との加算により得られる複数の加算後の波形の包絡線と所定の信号レベルとの交点の時刻のうち最も早い時刻から、該信号波形と該所定の信号レベルとの交点の時刻までの範囲を、前記被害配線上のクロストークノイズによる信号遅延量の第１の変化範囲として求め、該信号波形と該所定の信号レベルとの交点の時刻から、該包絡線と該所定の信号レベルとの交点の時刻のうち最も遅い時刻までの範囲を、前記被害配線上のクロストークノイズによる信号遅延量の第２の変化範囲として求める第３のステップとを備えることを特徴とするクロストークノイズ解析方法。
前記時間的スイープの範囲を、前記被害配線上の信号と、前記１本以上の攻撃配線上の信号との信号間スキューの範囲とすることを特徴とする請求項１に記載のクロストークノイズ解析方法。
前記第１のステップにおいて、前記被害配線に与えられる入力信号の値を高レベル、あるいは低レベル一定とし、前記被害配線の受信端に発生する信号波形から前記クロストークノイズ波形を抽出することを特徴とする請求項１に記載のクロストークノイズ解析方法。
クロストークノイズの影響を受け、解析対象となる被害配線と、該被害配線に対してクロストークノイズを与える１本以上の攻撃配線とをモデル化したクロストークノイズ解析モデルを作成するステップと、
該クロストークノイズ解析モデルを用いた解析によって、前記被害配線の受信端に発生するクロストークノイズ波形を抽出するステップと、
前記被害配線のみをモデル化した伝送路解析モデルを用いた解析によって、クロストークノイズの影響を受けない状態での前記被害配線の受信端の信号波形を求めるステップと、
抽出されたクロストークノイズ波形を該求められた信号波形に対して時間的にスイープさせて得られる複数のクロストークノイズ波形と該信号波形とを加算し、該複数のクロストークノイズ波形と該信号波形との加算により得られる複数の加算後の波形の包絡線と所定の信号レベルとの交点の時刻のうち最も早い時刻から、該信号波形と該所定の信号レベルとの交点の時刻までの範囲を、前記被害配線上のクロストークノイズによる信号遅延量の第１の変化範囲として求め、該信号波形と該所定の信号レベルとの交点の時刻から、該包絡線と該所定の信号レベルとの交点の時刻のうち最も遅い時刻までの範囲を、前記被害配線上のクロストークノイズによる信号遅延量の第２の変化範囲として求めるステップとを計算機に実行させることを特徴とするクロストークノイズ解析プログラム。