JP5672068B2 - Noise estimation method and noise estimation device - Google Patents
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Description
本発明は、LSIに搭載される回路ブロックのノイズを見積もることに関する。 The present invention relates to estimating noise of a circuit block mounted on an LSI.
近年、LSI(Large Scale Integration)開発において、AD(Analog to Digital)コンバータ、DA(Digital to Analog)コンバータ、RF(Radio Frequency)回路などの所謂アナログ回路と、デジタル回路とが1チップに集積されるミックスドシグナルSOC(System On Chip)が開発されるようになってきている。 In recent years, in LSI (Large Scale Integration) development, so-called analog circuits such as AD (Analog to Digital) converters, DA (Digital to Analog) converters, and RF (Radio Frequency) circuits, and digital circuits are integrated on one chip. Mixed signal SOC (System On Chip) has been developed.
ミックスドシグナルSOCでは、デジタル回路に比べて小さな振幅で動作するアナログ回路(Victim)は、ノイズに対する耐性が低く、デジタル回路(Aggressor)で発生しシリコン基板を介して伝播するノイズの影響を受け易いため、受けるノイズの大きさをシミュレーションにより解析することが行われている。 In a mixed signal SOC, an analog circuit (Victim) that operates with a smaller amplitude than a digital circuit is less resistant to noise, and is susceptible to the noise that is generated in the digital circuit (Aggressor) and propagates through the silicon substrate. Therefore, the magnitude of the received noise is analyzed by simulation.
例えば、レイアウトデータからノイズの影響を受けるアナログ回路(Victim)に最も近いコンタクトを抽出し、それ以外のコンタクトを計算対象から除外した電源ノイズ解析モデルを作成してシミュレーションを行うことによりノイズ量を見積もること、また、電源ノイズ解析を高速化するためにレイアウトデータを用いて電源配線層をモデル化すること等が提案されている。 For example, the amount of noise is estimated by extracting the contact closest to the analog circuit (Victim) affected by noise from the layout data and creating a power supply noise analysis model that excludes other contacts from the calculation target and performing simulation. In addition, in order to speed up power supply noise analysis, it has been proposed to model a power supply wiring layer using layout data.
上述した従来技術は、各素子の配置配線に係る情報を含むレイアウトデータを用いて電源ノイズ解析の処理負担を軽減するものであり、また、デジタル回路(Aggressor)とアナログ回路(Victim)の関係は1対1を前提としている。つまり、ノイズ伝播経路は、デジタル回路(Aggressor)とアナログ回路(Victim)間のシリコン基板を介した経路のみを対象とすれば良かった。 The above-described prior art reduces the processing load of power supply noise analysis using layout data including information related to the placement and routing of each element, and the relationship between the digital circuit (Aggressor) and the analog circuit (Victim) is One-to-one is assumed. In other words, the noise propagation path only has to be a path through the silicon substrate between the digital circuit (Aggressor) and the analog circuit (Victim).
デジタル回路(Aggressor)とアナログ回路(Victim)とが1チップに一対のみ集積されている場合には、上記従来技術でも精度良くノイズ量を見積もることが可能であった。しかしながら、近年のSOCでは複数の電源分離された回路が1チップに集積されるようになってきている。その場合、ノイズ伝播経路は、上記以外に、複数のデジタル回路、及び、AggressorとVictimとは電源領域が通常分離されていることにより、回路間ではシリコン基板を介して伝播される複数の経路が考慮されなければならない。 When only one pair of digital circuit (Aggressor) and analog circuit (Victim) are integrated on one chip, it is possible to estimate the amount of noise with high accuracy even with the above-described conventional technology. However, in recent SOCs, a plurality of power supply separated circuits are integrated on one chip. In that case, in addition to the above, the noise propagation path has a plurality of digital circuits and a plurality of paths that are propagated via the silicon substrate between the Aggressor and Victim because the power supply region is normally separated. Must be considered.
例えば、デジタル回路(Aggressor)とアナログ回路(Victim)の一対を前提とした上記従来技術では、このような近年のSOCの構成に対応することができないため、ノイズの伝播量が本来よりも小さく見積もられてしまうと言った問題があった。 For example, the above conventional technology based on a pair of a digital circuit (Aggressor) and an analog circuit (Victim) cannot cope with such a recent SOC configuration, and therefore the noise propagation amount is estimated to be smaller than the original. There was a problem that it was lost.
更に、各素子の配置配線段階より初期の設計段階で、アナログ回路(Victim)におけるノイズ量を予測できることが望ましいが、初期の設計段階ではレイアウトデータを用いることができないため、上述した複数のノイズ伝播経路、及び、それら経路によるノイズ量を効果的に見積もることができなかった。 Furthermore, it is desirable that the amount of noise in the analog circuit (Victim) can be predicted in the initial design stage from the placement and routing stage of each element. However, since the layout data cannot be used in the initial design stage, the above-described multiple noise propagations are possible. The route and the amount of noise caused by these routes could not be estimated effectively.
開示の技術は、コンピュータによって実行されるノイズ見積り方法であって、該コンピュータが、記憶領域に格納されるLSIの基板の電気的特性に係るプロセスパラメータに基づき、該LSIに配置される複数の回路ブロック間の基板抵抗を計算する算出手順と、前記計算した基板抵抗を有する前記LSIの基板の等価回路を生成する生成手順と、生成した前記LSIの基板の等価回路に前記複数の回路ブロックそれぞれにおける時間依存の消費電流データを付加した回路のシミュレーション結果に基づき回路ブロック毎のノイズを見積もる回路シミュレーション手順とを実行することを特徴とするノイズ見積り方法のように構成される。 The disclosed technique is a noise estimation method executed by a computer, and the computer is configured to include a plurality of circuits arranged in the LSI based on process parameters relating to electrical characteristics of the LSI substrate stored in the storage area. a calculation procedure for calculating the substrate resistance between the blocks, the calculated and generation procedure that generates an equivalent circuit of the substrate of the LSI having a substrate resistance was, the plurality of circuit blocks respectively in the equivalent circuit of the substrate generated the LSI And a circuit simulation procedure for estimating noise for each circuit block based on the simulation result of the circuit to which the time-dependent current consumption data is added.
開示の技術では、複数の回路ブロック間の基板抵抗を有する等価回路を用いてチップ内ネットリストを生成するため、回路シミュレーションによって、複数の回路ブロックを搭載するLSIにおける、近接回路ブロックの電源配線を経由して伝播するノイズを精度良く見積もることができる。 In the disclosed technique, an in-chip netlist is generated using an equivalent circuit having substrate resistance between a plurality of circuit blocks. Therefore, power supply wiring of a neighboring circuit block in an LSI mounting a plurality of circuit blocks is obtained by circuit simulation. It is possible to accurately estimate the noise that propagates via.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施例では、モジュール内の素子の配置配線に係る情報を得られていない初期の設計段階で、複数のデジタル回路と、少なくとも1つのアナログ回路とが1チップに集積されたSOCにおいて、ノイズ源となるデジタル回路(Aggressor)からノイズを受けるアナログ回路(Victim)までの複数のノイズ伝播経路を考慮してノイズ量を見積もることを可能とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, in an SOC in which a plurality of digital circuits and at least one analog circuit are integrated on one chip at an initial design stage where information relating to arrangement and wiring of elements in the module is not obtained, a noise source The noise amount can be estimated in consideration of a plurality of noise propagation paths from the digital circuit (Aggressor) to the analog circuit (Victim) that receives noise.
図1は、本実施例の原理を説明するための図である。図1において、LSI5は、回路(Aggressor)1と、回路(Victim)2と、回路10と、回路11とを有する。回路1、10、及び11はデジタル回路であり、回路2はアナログ回路である。本実施例では、以下同様の図において、回路1をノイズ源となるAggressorとし、回路2をノイズ源からノイズを受けるVictimとして説明する。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of this embodiment. In FIG. 1, the
本実施例では、第1に、回路(Aggressor)1から他全回路2、10、及び11に対してシリコン基板(以下、単に基板と言う)のインピーダンスを求める。回路(Aggressor)1と回路(Victim)2の間の基板抵抗3、回路(Aggressor)1と回路10の間の基板抵抗20、そして、回路(Aggressor)1と回路11の間の基板抵抗21を計算する。
In this embodiment, first, the impedance of a silicon substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) is obtained from the circuit (Aggressor) 1 to all the
第2に、回路(Victim)2から他全回路1、10、及び11に対してシリコン基板のインピーダンスを求める。回路(Victim)2と回路(Aggressor)1の間の基板抵抗3、回路(Victim)2と回路10の間の基板抵抗22、そして、回路(Victim)2と回路11の間の基板抵抗23を計算する。
Second, the impedance of the silicon substrate is obtained from the circuit (Victim) 2 for all the
各基板抵抗は、予め用意されたプロセスパラメータを用いた下記計算式(1)を用いて、回路間のメッシュ分割した全ての矩形領域について計算することにより得られる(特許文献1を参照のこと)。 Each substrate resistance is obtained by calculating all the rectangular areas obtained by dividing the mesh between the circuits using the following calculation formula (1) using process parameters prepared in advance (see Patent Document 1). .
ρ×X/Y・Z (1)
ρは低効率、Xはメッシュサイズを規定する行方向の長さ、Yはメッシュサイズを規定する列方向の長さ、Zはシリコン基板の表面からのノイズ伝播に関わる実効的な深さを表す。
ρ × X / Y · Z (1)
ρ is low efficiency, X is the length in the row direction that defines the mesh size, Y is the length in the column direction that defines the mesh size, and Z is the effective depth related to noise propagation from the surface of the silicon substrate .
第3に、回路(Aggressor)1から回路(Victim)2へのノイズ伝播経路上にある各回路10及び11内の抵抗値をゼロとし、等価回路を組む。図1に示すLSI5の構成におけるノイズ伝播経路は、3つの経路K1、K2、及びK3が存在する。
Third, the resistance value in each of the
経路K1は、回路(Aggressor)1から基板を介して回路(Victim)2へ伝播する経路である。経路K3は、回路(Aggressor)1から基板を介して回路12内を伝播し、更に基板を介して回路(Victim)2へ伝播する経路である。経路K3は、回路(Aggressor)1から基板を介して回路11内を伝播し、更に基板を介して回路(Victim)2へ伝播する経路である。経路K2にある回路10及び経路K3にある回路11の抵抗値をゼロとし、等価回路を組む。
The path K1 is a path that propagates from the circuit (Aggressor) 1 to the circuit (Victim) 2 through the substrate. The path K3 is a path that propagates from the circuit (Aggressor) 1 through the
第4に、作成した等価回路をシミュレーションして伝播されるノイズ量を見積もる。 Fourth, the amount of noise propagated is estimated by simulating the created equivalent circuit.
上述した経路K2及びK3において回路内の電源配線を経由して伝播するノイズのインピーダンスについて図2で説明する。図2は、回路を経由して伝播するノイズを等価回路で表した例を示す図である。 The impedance of noise that propagates through the power supply wiring in the circuit in the paths K2 and K3 described above will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which noise propagating through a circuit is represented by an equivalent circuit.
経路K2における回路(Aggressor)1から回路10へのノイズ伝播は、回路(Aggressor)1と回路10とが夫々電源分離されていることから、基板抵抗20を計算すればよい。回路10から回路(Victim)2へのノイズ伝播も同様に、基板抵抗22を計算すればよい。
In the propagation of noise from the circuit (Aggressor) 1 to the
次に、回路10内の回路(Aggressor)1側から回路(Victim)2側への伝播(図中、上から下方向)について考える。この場合には2つの伝播パスがある。回路10内の電源配線を伝わるパスと、回路10直下の基板を伝わるパスである。一般に、電源配線のインピーダンスの方が基板に対して2桁以上小さいので、電源配線のインピーダンスが支配要因となる。ところが、この電源配線のインピーダンスは前述の基板抵抗20、22と比して一般に2桁程小さいことが知られており、無視できる値である。従って、回路内抵抗25aを0Ωとすることができる。
Next, the propagation (from the top to the bottom in the figure) from the circuit (Aggressor) 1 side in the
回路11を経由するノイズについても同様に計算できる。つまり、回路11の回路内抵抗25bを0Ωとして良い。
The noise that passes through the
従って、本来ならば、基板抵抗3、20、21、22、及び23と、回路内抵抗25a及び25bに相当する等価回路(図2)を作成してシミュレーションを行うことになるが、本実施例では、基板抵抗3、20、21、22、及び23に相当する等価回路のみ(図1)を作成してシミュレーションを行う。 Therefore, originally, an equivalent circuit (FIG. 2) corresponding to the substrate resistors 3, 20, 21, 22, and 23 and the in-circuit resistors 25a and 25b is created and simulated. Then, only an equivalent circuit (FIG. 1) corresponding to the substrate resistors 3, 20, 21, 22, and 23 is created and simulation is performed.
上述したようなシリコン基板を経由して伝播するノイズを見積もるノイズ見積り装置は、図3に示すようなハードウェア構成を有する。図3は、ノイズ見積り装置のハードウェア構成を示す図である。 The noise estimation apparatus for estimating the noise propagating through the silicon substrate as described above has a hardware configuration as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a hardware configuration of the noise estimation device.
図3において、ノイズ見積り装置100は、コンピュータによって制御される装置であって、CAD(Computer Aided Design)を実装した装置等である。ノイズ見積り装置100は、CPU(Central Processing Unit)11と、メモリユニット12と、表示ユニット13と、出力ユニット14と、入力ユニット15と、通信ユニット16と、記憶装置17と、ドライバ18とを有し、システムバスBに接続される。
In FIG. 3, a noise estimation device 100 is a device controlled by a computer, and is a device or the like on which CAD (Computer Aided Design) is mounted. The noise estimation device 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a
CPU11は、メモリユニット12に格納されたプログラムに従ってノイズ見積り装置100を制御する。メモリユニット12には、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read-Only Memory)等が用いられ、CPU11にて実行されるプログラム、CPU11での処理に必要なデータ、CPU11での処理にて得られたデータ等を格納する。また、メモリユニット12の一部の領域が、CPU11での処理に利用されるワークエリアとして割り付けられている。
The
表示ユニット13は、CPU11の制御のもとに必要な各種情報を表示する。出力ユニット14は、プリンタ等を有し、利用者からの指示に応じて各種情報を出力するために用いられる。入力ユニット15は、マウス、キーボード等を有し、利用者がノイズ見積り装置100が処理を行なうための必要な各種情報を入力するために用いられる。通信ユニット16は、例えばインターネット、LAN(Local Area Network)等に接続し、外部装置との間の通信制御をするための装置である。記憶装置17には、例えば、ハードディスクユニットが用いられ、各種処理を実行するプログラム等のデータを格納する。
The
ノイズ見積り装置100によって行われる処理を実現するプログラムは、例えば、CD−ROM(Compact Disc Read-Only Memory)等の記憶媒体19によってノイズ見積り装置100に提供される。即ち、プログラムが保存された記憶媒体19がドライバ18にセットされると、ドライバ18が記憶媒体19からプログラムを読み出し、その読み出されたプログラムがシステムバスBを介して記憶装置17にインストールされる。そして、プログラムが起動されると、記憶装置17にインストールされたプログラムに従ってCPU11がその処理を開始する。尚、プログラムを格納する媒体としてCD−ROMに限定するものではなく、コンピュータが読み取り可能な媒体であればよい。コンピュータ読取可能な記憶媒体として、CD−ROMの他に、DVDディスク、USBメモリ等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリであっても良い。
A program for realizing the processing performed by the noise estimation apparatus 100 is provided to the noise estimation apparatus 100 by a
また、ノイズ見積もり装置100によって行われる処理を実現するプログラムが、通信ユニット16を介して外部装置から提供されてもよい。
In addition, a program that realizes processing performed by the noise estimation device 100 may be provided from an external device via the
図4は、本実施例に係る機能構成例を示す図である。図4において、ノイズ見積り装置100は、処理部として、フロアプラン作成部31と、チップ内ネットリスト生成部32と、全体ネットリスト生成部33と、回路シミュレーション部34と、ノイズ分布表示部35とを有する。プロセッサであるCPU11が対応するプログラムを実行することによって各処理部31から35が実現される。
FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration example according to the present embodiment. In FIG. 4, the noise estimation apparatus 100 includes, as processing units, a floor
また、ノイズ見積り装置100は、フロアプランデータ41と、エッジ情報42と、代表ノード名割当情報42−2と、処理済みエッジ情報43と、チップ内ネットリスト44と、モジュール毎消費電流データ45と、PKGネットリスト46と、全体ネットリスト47と、プロセスパラメータ49とを、メモリユニット12又は記憶装置17の記憶領域40に記憶する。
Further, the noise estimation apparatus 100 includes
フロアプラン作成部31は、利用者によるLSIに搭載するモジュールのレイアウトを支援する処理部である。フロアプラン作成部31によって作成されたフロアプランデータ41は、記憶領域40に格納される。モジュールは、図1、図2に示される回路1、2、10、及び11等の機能単位の回路ブロックである。
The floor
フロアプランデータ41には、LSI内に配置される夫々のモジュールの外形と、そのモジュールが配置位置を示す配置情報、電源GND端子の位置情報が含まれている。フロアプランデータ41は、予め作成されたデータであってもよい。
The
チップ内ネットリスト生成部32は、フロアプラン作成部31によって作成された、又は、予め作成され格納されたフロアプランデータ41を参照して、チップ内の各モジュール間のインピーダンス結合を生成して等価回路で表したチップ内ネットリスト44を作成する処理部である。チップ内ネットリスト44は記憶領域40に出力される。エッジ情報42、代表ノード名割当情報42−2、及び処理済みエッジ情報43は、チップ内ネットリスト生成部32による処理の過程で一時的に生成され記憶領域40に格納される情報であり、後述される処理フローで説明される。
The in-chip
チップ内ネットリスト生成部32では、図1に示すように、基板抵抗20から23を求める処理部である。しかしながら、フロアプランデータ41のみの情報では、AggressorとVictimを網羅的に認識することが出来ない。そこで、本実施例では、AggressorとVictimとを区別することなく、プロセスパラメータ49を用いて、隣接するモジュール間の全ての基板インピーダンスを算出する。
The in-chip
プロセスパラメータ49は、LSIの基板をメッシュ分割した矩形領域における電気的特性を表すためのパラメータを有し、基板抵抗を算出するためのパラメータとして、上記計算式(1)で用いられる、低効率ρ、メッシュサイズを規定する行方向の長さX、メッシュサイズを規定する列方向の長さY、シリコン基板の表面からのノイズ伝播に関わる実効的な深さZなどのパラメータが含まれている。
The
尚、上述したように、各モジュール内(図1、図2の回路10、11等)の電源配線のインピーダンス(図1、図2の回路内抵抗25a、25b等)については、無視できる値であるため、本実施例では、算出する処理を不要とする。従って、ノイズ見積りに必要なLSI内のインピーダンスの算出処理を簡潔に行うことができる。
As described above, the impedance of the power supply wiring (the circuit resistors 25a and 25b in FIGS. 1 and 2) in each module (the
全体ネットリスト生成部33は、モジュール毎消費電流データ45と、PKG(パッケージ)ネットリスト37とをチップ内ネットリスト44に接続する処理部である。モジュール毎消費電流データ45と、PKG(パッケージ)ネットリスト37とが、チップ内ネットリスト44に接続された全体ネットリスト47が記憶領域40に出力される。
The entire net
モジュール毎消費電流データ45は、モジュール毎の時間依存の消費電流データを含み、SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)を用いて作成されたモジュール毎の動作波形や周波数特性などを示すデータである。
The module-based
PKGネットリスト37は、チップレベルの接続情報を含む。LSIのパッケージ部の接続先は、本来、フロアプラン作成部31で生成された電源GNDの位置であるが、本実施例では、この電源GNDの位置に最も近いモジュールの代表ノードへ接続する。
The PKG netlist 37 includes chip level connection information. The connection destination of the LSI package unit is originally the position of the power supply GND generated by the floor
回路シミュレーション部34は、全体ネットリスト47を用いて回路シミュレーションを実行する。
The
ノイズ分布表示部35は、回路シミュレーション部34による回路シミュレーションの結果を表示ユニット13に表示する。ノイズ分布表示部35によって、モジュール毎のノイズ量のピーク値が表示されればよい。又は、一般的な等電圧線表示等でもよい。
The noise
本実施例に係るノイズ見積り処理で参照されるデータ例について図5、図6、図7で説明する。 Data examples referred to in the noise estimation process according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5, 6, and 7.
図5は、フロアプランデータの一例を示す図である。フロアプランデータ41は、ライブラリデータ41aと、チップデータ41bとを有する。ライブラリデータ41aは、例えば、LEF(Library Exchange Format)等のデータファイルで格納される。チップデータ41bは、例えば、DEF(Design Exchange Format)等のデータファイルで格納される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of floor plan data. The
ライブラリデータ41aの例が図5(A)に示されている。ライブラリデータ41aは、主に、LSIに配置されるIOを含むモジュール毎に、モジュール名、モジュールサイズ、モジュールに付属するピン名などの情報を有する。 An example of the library data 41a is shown in FIG. The library data 41a mainly includes information such as a module name, a module size, and a pin name attached to the module for each module including an IO arranged in the LSI.
図5(A)に示されるライブラリデータ41aでは、例えば、モジュール名「module_name1」に関して、モジュールサイズは(size_x1,size_y1)で示され、付属するピン名は「pin_name1」であることが示されている。他モジュール名「module_name2」と「IO_name1」とについても同様である。 In the library data 41a shown in FIG. 5A, for example, regarding the module name “module_name1”, the module size is indicated by (size_x1, size_y1), and the attached pin name is indicated by “pin_name1”. . The same applies to other module names “module_name2” and “IO_name1”.
チップデータ41bの例が図5(B)に示されている。チップデータ41bは、主に、チップ名、チップサイズ、チップ上に配置されているモジュール名、そのモジュールに対応するインスタンス名、そのインスタンスの配置座標、そのインスタンスのネット名などの情報を有する。 An example of the chip data 41b is shown in FIG. The chip data 41b mainly includes information such as a chip name, a chip size, a module name arranged on the chip, an instance name corresponding to the module, an arrangement coordinate of the instance, and a net name of the instance.
図5(B)に示されるチップデータ41bでは、例えば、チップ名「Chip_name」に関して、チップサイズは(chipsize_x, chipsize_y)で示され、1以上のインスタンスが定義されている。インスタンス毎に、インスタンス名、そのインスタンスによって表現されるチップ上に配置されているモジュール名、そのインスタンスの配置座標、そのインスタンスのネット名などの情報を有する。 In the chip data 41b shown in FIG. 5B, for example, regarding the chip name “Chip_name”, the chip size is indicated by (chipsize_x, chipsize_y), and one or more instances are defined. Each instance has information such as an instance name, a module name arranged on a chip represented by the instance, an arrangement coordinate of the instance, and a net name of the instance.
インスタンス名「Inst_name1」に関して、モジュール名は「module_name1」であり、配置座標は(pos_x1,pos_y1)である。インスタンス名「Inst_name2」についても同様である。インスタンス名「Inst_IO_name1」に関して、モジュール名は「IO_name1」であり、配置座標は(pos_x3,pos_y3)であり、ネット名は「net_name3」である。 Regarding the instance name “Inst_name1”, the module name is “module_name1”, and the arrangement coordinates are (pos_x1, pos_y1). The same applies to the instance name “Inst_name2”. Regarding the instance name “Inst_IO_name1”, the module name is “IO_name1”, the arrangement coordinates are (pos_x3, pos_y3), and the net name is “net_name3”.
図6は、モジュール毎消費電流データの一例を示す図である。図6に例示されるモジュール毎消費電流データ45は、モジュール毎に時刻と電流値のベクトルのセットで示される電流データを対応付けており、例えば、モジュール名「Module_name1」に関して、(t0,i10), (t1,i11), (t2,i12), … (tn,i1n)などの時刻tと電流値iのベクトルによって波形が示される。他モジュールについても同様である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of current consumption data for each module. The module-based
図7は、PKGネットリストの一例を示す図である。図7に例示されるPKGネットリスト46は、素子毎に接続情報を示し、例えば、インダクタンス「L01」に関して、その値は「1nH」であり、グランドGND1とノード0とに接続されることを示している。他素子についても同様である。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the PKG netlist. The PKG netlist 46 illustrated in FIG. 7 shows connection information for each element. For example, regarding the inductance “L01”, the value is “1 nH”, which indicates that it is connected to the ground GND1 and the node 0. ing. The same applies to other elements.
次に、チップ内ネットリスト生成部32での処理を図8で説明し、全体ネットリスト生成部33での処理を図9で説明する。
Next, processing in the in-chip net
図8は、チップ内ネットリスト生成部での処理を説明するための図である。図8に示すステップS71〜ステップS85における処理は、CPU11がチップ内ネットリスト生成部32として実行する処理である。
FIG. 8 is a diagram for explaining processing in the in-chip netlist generation unit. The processes in steps S71 to S85 shown in FIG. 8 are processes executed by the
図8において、チップ内ネットリスト生成部32は、チップデータ41aからインスタンス名を一つ読み、インスタンス名に対応付けられているモジュール名とインスタンスの配置座標とを取得する(ステップS71)。
In FIG. 8, the intra-chip
チップ内ネットリスト生成部32は、ステップS71で取得したモジュール名を用いて、ライブラリデータ41aからモジュール名から特定されるモジュールのサイズとピン名とを取得する(ステップS72)。
The in-chip
そして、チップ内ネットリスト生成部32は、ステップS71及びS72の処理から得られた情報を使い、モジュールの形状を長方形と仮定して、モジュール辺(モジュールのエッジ)となる4線分のチップ上の座標を計算し、モジュール名と伴に計算した各エッジの座標を含むエッジ情報42を記憶領域40に記憶する(ステップS73)。以下、エッジの座標を単にエッジと言う。
Then, the in-chip
チップ内ネットリスト生成部32は、チップデータ41bで示される全モジュールに対して処理を完了したか否かを判断する(ステップS74)。全モジュールに対して処理を完了していない場合、チップ内ネットリスト生成部32は、ステップS71へ戻り、次のモジュールに対して上述同様の処理を繰り返す。
The intra-chip
ステップS74において、全モジュールに対して処理を完了した場合、チップ内ネットリスト生成部32は、チップデータ41bからチップのサイズを取得し、チップ辺の4線分の座標を計算し、エッジ情報42にチップ名と計算した座標とを追加する(ステップS75)。
In step S74, when the processing is completed for all modules, the in-chip
そして、チップ内ネットリスト生成部32は、チップデータ41bからインスタンス名を全て読み、各インスタンスに対応付けられているモジュール名に対応させて代表ノード名を任意に割り当てる(ステップS76)。IOの場合のみ、チップ内ネットリスト生成部32は、チップデータ41b内で示されるネット名を割り当てる。モジュール名と代表ノード名又はネット名とを対応付けた代表ノード名割当情報42−2が、記憶領域40に格納される。
Then, the intra-chip
次に、チップ内ネットリスト生成部32は、チップデータ41bからインスタンス名を一つ読み(ステップS77)、エッジ情報42からインスタンス名に対応するエッジを一つ選択する(ステップS78)。
Next, the intra-chip
エッジ情報42から他インスタンスに属する全てのエッジとの距離を計算し、最近接エッジを探す(ステップS79)。全てのエッジとの距離の値のうち最も短い値となるエッジを最近接エッジとして取得する。最近接エッジは、インスタンス名とエッジの座標とで特定される。
The distances from all edges belonging to other instances are calculated from the
チップ内ネットリスト生成部32は、取得した最近接エッジがチップ名に対応付けられたエッジか否かを判断する(ステップS80)。最近接エッジのインスタンス名がチップデータ41bのチップ名と一致するか否かを判断すればよい。最近接エッジがチップ名に対応付けられたエッジである場合、チップ内ネットリスト生成部32は、ステップS78へ戻り、インスタンス名に対応する次のエッジの座標から上述同様の処理を繰り返す。
The intra-chip
一方、ステップS80において、最近接エッジがチップ名に対応付けられたエッジでないと判断した場合、チップ内ネットリスト生成部32は、更に、最近接エッジが処理済みエッジ情報43に含まれているか否かを判断する(ステップS81)。最近接エッジが処理済みエッジ情報43に含まれている場合、チップ内ネットリスト生成部32は、ステップS78へ戻り、インスタンス名に対応する次のエッジの座標から上述同様の処理を繰り返す。
On the other hand, if it is determined in step S80 that the closest edge is not an edge associated with the chip name, the intra-chip
一方、ステップS81において、最近接エッジが処理済みエッジ情報43に含まれていないと判断した場合、チップ内ネットリスト生成部32は、ステップS78で選んだエッジとその最近接エッジとを対応付けた処理済みエッジ情報43を記憶領域40に記憶する(ステップS82)。
On the other hand, if it is determined in step S81 that the closest edge is not included in the processed
次に、チップ内ネットリスト生成部32は、ステップS78で選んだエッジとその最近接エッジ間の等価回路を生成し、生成した等価回路に係る接続情報を記憶領域40内のチップ内ネットリスト44に追加する(ステップS83)。チップ内ネットリスト生成部32は、上述した計算式(1)を用いてメッシュ分割に応じた矩形領域の基板抵抗を算出し、ステップS78で選んだエッジとその最近接エッジ間の距離に応じた基板抵抗を求める。等価回路は、その基板抵抗を有する抵抗素子として生成される。
Next, the intra-chip
チップ内ネットリスト生成部32は、代表ノード名割当情報42−2を参照することによって、ステップS78で選んだエッジのインスタンス名と、最近接エッジのインスタンス名とから各々の代表ノード名を取得し、接続情報を作成し、チップ内ネットリスト44に追加して格納する。
The intra-chip
そして、チップ内ネットリスト生成部32は、選んだインスタンスの全てのエッジを処理したか否かを判断する(ステップS84)。選んだインスタンスの全てのエッジを処理していない場合、チップ内ネットリスト生成部32は、ステップS78へ戻り、次のエッジに対して上述同様の処理を行う。
Then, the intra-chip
一方、ステップS84において、選んだインスタンスの全てのエッジを処理したと判断した場合、チップ内ネットリスト生成部32は、更に、全モジュールの処理を完了したか否かを判断する(ステップS85)。全モジュールの処理を完了していない場合、チップ内ネットリスト生成部32は、ステップS77へ戻り、次のモジュールに対して上述同様の処理を行う。
On the other hand, if it is determined in step S84 that all edges of the selected instance have been processed, the intra-chip
一方、ステップS85において、全モジュールの処理を完了した場合、CPU11は、チップ内ネットリスト生成部32における処理を終了し、全体ネットリスト生成部33による処理を行うため、図9のステップS91へと進む。
On the other hand, when the processing of all the modules is completed in step S85, the
図9は、全体ネットリスト生成部での処理を説明するための図である。図9に示すステップS91〜ステップS94における処理は、CPU11が全体ネットリスト生成部33として実行する処理である。
FIG. 9 is a diagram for explaining processing in the entire netlist generation unit. The processes in steps S91 to S94 shown in FIG. 9 are processes executed by the
図9において、全体ネットリスト生成部33は、モジュール消費電流データ45からモジュール名と対応する、時刻と電流値のベクトルのセットで表される電流データを読み込む(ステップS91)。
In FIG. 9, the entire
全体ネットリスト生成部33は、ステップS91で読み込んだ電流データに、代表ノードと0ノードとを接続先として示す接続先ノード情報を付加した上で、チップ内ネットリスト44に追加する(ステップS92)。全体ネットリスト生成部33は、インスタンス名に対応するモジュール名を用いて、代表ノード名割当情報42−2から代表ノードを取得する。
The entire
そして、全体ネットリスト生成部33は、全モジュールの処理を完了したか否かを判断する(ステップS93)。全モジュールの処理を完了していない場合、全体ネットリスト生成部33は、ステップS91へ戻り、次のモジュールに対して上記同様の処理を行う。
Then, the overall
一方、ステップS93において、全モジュールの処理を完了していると判断した場合、全体ネットリスト生成部33は、PKGネットリスト46を読み込み、チップ内ネットリスト44に追加することによって全体ネットリスト47を作成する(ステップS94)。全体ネットリスト生成部33は、電源GNDに最も近いモジュールの代表ノードへ接続する接続情報を付加して、PKGネットリスト46をチップ内ネットリスト44に追加する。そして、CPU11は、全体ネットリスト生成部33による処理を終了する。
On the other hand, if it is determined in step S93 that the processing of all modules has been completed, the entire net
上述した処理によって生成された等価回路とその接続情報とを含む全体ネットリスト47に基づく、ノイズ見積りを行うための解析モデルの例を図10で説明する。図10は、本実施例に係る解析モデルの一例を示す図である。図10に示す解析モデルは、図1に示すLSI5の回路構成に基づくものである。図1に示される回路(Aggressor)1と、回路(Victim)2と、回路10と、回路11とは、ここでは単にモジュール1m、2m、10m、及び11mと言う。モジュール1m、2m、10m、及び11mの形状(図8のステップS73)を点線で示している。
An example of an analysis model for performing noise estimation based on the
図10に例示される解析モデルにおいて、代表ノード50、51、52、及び53は、図8のステップS76での処理により、モジュール10m、11m、2m、及び1mの各々に対して割り当てられた代表ノードである。
In the analysis model illustrated in FIG. 10, the representative nodes 50, 51, 52, and 53 are the representatives assigned to the
モジュール間の基板抵抗24a、24b、24c、24d、24e、及び24fは、図8のステップS83での処理により生成された、モジュール間のインピーダンスを表す等価回路であり、対象モジュールの代表ノードに接続される。 The substrate resistances 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, and 24f between the modules are equivalent circuits that represent the impedance between the modules, generated by the processing in step S83 in FIG. 8, and are connected to the representative node of the target module. Is done.
消費電流69は、この解析モデルの例では、図9のステップS92での処理により、代表ノード53に接続される。 In the example of this analysis model, the current consumption 69 is connected to the representative node 53 by the processing in step S92 in FIG.
PKG等価回路60、62、及び63は、PKGネットリスト46で予め定義されている接続情報に従い、図9のステップS94での処理により、対応するモジュールの代表ノード50、52、及び53に夫々接続される。
The PKG equivalent circuits 60, 62, and 63 are connected to the representative nodes 50, 52, and 53 of the corresponding module by the processing in step S94 in FIG. 9 according to the connection information defined in advance in the
接合容量26は、モジュール2mがトリプルウェル分離されている回路ブロックの場合に、チップ内ネットリスト生成部32によって作成される(特許文献1を参照のこと)。トリプルウェル分離された回路ブロックでない場合には生成されないモデルである。
The junction capacitor 26 is created by the in-chip
このような解析モデルを用いて、回路シミュレーション部34によって回路シミュレーションが行われることによって、ノイズが見積もられる。そして、ノイズ分布表示部35によって、ノイズ分布が表示ユニット13に表示される。
A circuit simulation is performed by the
図11は、図10に例示される解析モデルを用いた回路シミュレーションによるノイズ分布の一例を示す図である。図11において、各モジュール1m、2m、10m、及び11mの領域に対応させて、見積もられた各回路が受けるノイズ量(mV)が示される。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of noise distribution by circuit simulation using the analysis model illustrated in FIG. In FIG. 11, the estimated amount of noise (mV) received by each circuit is shown corresponding to the areas of
例えば、図11のノイズ分布例では、回路(Aggressor)1に相当するモジュール1mのノイズ量は112mV、回路(Victim)2に相当するモジュール2mのノイズ量は12mV、回路10に相当するモジュール10mのノイズ量は50mV、そして、回路11に相当するモジュール11mのノイズ量は40mVであることが示されている。これらの値は、例えば、ノイズ量のピーク値である。
For example, in the noise distribution example of FIG. 11, the noise amount of the module 1 m corresponding to the circuit (Aggressor) 1 is 112 mV, the noise amount of the
回路(Victim)2に相当するモジュール2mのノイズ量は、生成された等価回路により、少なくとも、図1に示す経路K1に加えて、経路K2及び経路K3からの近接回路10及び回路11内の電源配線を経由して伝播するノイズを考慮した値を示す。
The noise amount of the
上述したように、本実施例では、初期の設計段階において、フロアプランデータ41、モジュール毎消費電流データ45、PKGネットリスト46などの設計情報を用いて、電源分離された複数の回路ブロックを搭載するLSIの近接回路ブロックの電源配線を経由して伝播するノイズを見積もることができる。
As described above, in the present embodiment, in the initial design stage, a plurality of circuit blocks separated from the power source are mounted using design information such as the
よって、AggressorとVictimとの関係が1対1に限らず、多数対1、又は、多数対多数の関係であってもノイズ見積りを実現できる。 Therefore, the noise estimation can be realized even if the relationship between Aggressor and Victim is not limited to one-to-one, but many-to-one or many-to-many.
また、AggressorとVictimとの関係が1対1で見積もった場合にはノイズ量が過小評価されてしまうと言った問題を解消することができ、より精度の高いノイズ見積りを実現できる。 Further, when the relationship between Aggressor and Victim is estimated on a one-to-one basis, the problem that the amount of noise is underestimated can be solved, and more accurate noise estimation can be realized.
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
コンピュータによって実行されるノイズ見積り方法であって、該コンピュータが、
記憶領域に格納されるLSIの基板の電気的特性に係るプロセスパラメータを用いて、該LSIに配置される複数の回路ブロック間の基板抵抗を計算する算出手順と、
前記計算した基板抵抗を有する等価回路を生成して、チップ内ネットリストを記憶領域内に生成する生成手順と、
前記記憶領域に格納される前記チップ内ネットリストに前記LSIの動作に係る電気的要素と回路ブロックとの接続情報が付加された全体ネットリストを用いて、回路シミュレーションを実行することによって回路ブロック毎のノイズを見積もる回路シミュレーション手順と
を実行することを特徴とするノイズ見積り方法。
(付記2)
各回路ブロック内の抵抗値をゼロとすることを特徴とする付記1記載のノイズ見積り方法。
(付記3)
前記複数の回路ブロックには、少なくとも2以上のデジタル回路と少なくとも1つのアナログ回路とが含まれることを特徴とする付記1又は2記載のノイズ見積り方法。
(付記4)
前記コンピュータが、
回路ブロック毎に、前記回路シミュレーションによって得られたノイズ量を回路ブロックの領域に対応させて表示ユニットに表示させるノイズ分布表示手順を実行することを特徴とする付記1乃至3のいずれか一項記載のノイズ見積り方法。
(付記5)
前記複数の回路ブロックは、前記LSIに電源領域を分離して搭載される回路であることを特徴とする付記1乃至4のいずれか一項記載のノイズ見積り方法。
(付記6)
LSIの基板の電気的特性に係るプロセスパラメータを記憶する記憶領域と、
前記プロセスパラメータを用いて、LSIに配置される複数の回路ブロック間の基板抵抗を計算する算出手段と、
前記計算した基板抵抗を有する等価回路を生成して、チップ内ネットリストを前記記憶領域内に生成する生成手段と、
前記記憶領域に格納される前記チップ内ネットリストに前記LSIの動作に係る電気的要素と回路ブロックとの接続情報が付加された全体ネットリストを用いて、回路シミュレーションを実行することによって回路ブロック毎のノイズを見積もる回路シミュレーション手段と
を有することを特徴とするノイズ見積り装置。
(付記7)
記憶領域に格納されるLSIの基板の電気的特性に係るプロセスパラメータを用いて、該LSIに配置される複数の回路ブロック間の基板抵抗を計算し、
前記計算した基板抵抗を有する等価回路を生成して、チップ内ネットリストを記憶領域内に生成し、
前記記憶領域に格納される前記チップ内ネットリストに前記LSIの動作に係る電気的要素と回路ブロックとの接続情報が付加された全体ネットリストを用いて、回路シミュレーションを実行することによって回路ブロック毎のノイズを見積もる、
処理をコンピュータに実行させるプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体。
The following additional notes are further disclosed with respect to the embodiment including the above examples.
(Appendix 1)
A noise estimation method performed by a computer comprising:
A calculation procedure for calculating a substrate resistance between a plurality of circuit blocks arranged in the LSI, using process parameters relating to electrical characteristics of the LSI substrate stored in the storage area;
A generation procedure for generating an equivalent circuit having the calculated substrate resistance and generating an in-chip netlist in a storage area;
For each circuit block, a circuit simulation is performed using an entire net list in which connection information between electrical elements and circuit blocks related to the operation of the LSI is added to the intra-chip net list stored in the storage area. And a circuit simulation procedure for estimating the noise of the circuit.
(Appendix 2)
The noise estimation method according to
(Appendix 3)
The noise estimation method according to
(Appendix 4)
The computer is
4. The noise distribution display procedure for displaying a noise amount obtained by the circuit simulation on a display unit corresponding to a circuit block area is performed for each circuit block. Noise estimation method.
(Appendix 5)
The noise estimation method according to any one of
(Appendix 6)
A storage area for storing process parameters related to the electrical characteristics of the LSI substrate;
Using the process parameters, calculation means for calculating substrate resistance between a plurality of circuit blocks arranged in the LSI,
Generating means for generating an equivalent circuit having the calculated substrate resistance and generating an in-chip netlist in the storage area;
For each circuit block, a circuit simulation is performed using an entire net list in which connection information between electrical elements and circuit blocks related to the operation of the LSI is added to the intra-chip net list stored in the storage area. And a circuit simulation means for estimating the noise.
(Appendix 7)
Using the process parameters related to the electrical characteristics of the LSI substrate stored in the storage area, calculate the substrate resistance between a plurality of circuit blocks arranged in the LSI,
Generating an equivalent circuit having the calculated substrate resistance, and generating an in-chip netlist in a storage area;
For each circuit block, a circuit simulation is performed using an entire net list in which connection information between electrical elements and circuit blocks related to the operation of the LSI is added to the intra-chip net list stored in the storage area. Estimate the noise of the
A computer-readable storage medium storing a program for causing a computer to execute processing.
1 回路(Aggressor)
2 回路(Victim)
5 LSI
10、11 回路
11 CPU
12 メモリユニット
13 表示ユニット
14 出力ユニット
15 入力ユニット
16 通信ユニット
17 記憶装置
18 ドライバ
19 記憶媒体
20、21、22、23 基板抵抗
24a、24b、24c、24d、24e 基板抵抗
25a、25b 回路内抵抗
26 接合容量
31 フロアプラン作成部
32 チップ内ネットリスト生成部
33 全体ネットリスト生成部
34 回路シミュレーション部
35 ノイズ分布表示部
40 記憶領域
41 フロアプランデータ
42 エッジ情報
42−2 代表ノード名割当情報
43 処理済みエッジ情報
44 チップ内ネットリスト
45 モジュール毎消費電流データ
46 PKGネットリスト
47 全体ネットリスト
49 プロセスパラメータ
50、51、52、53 代表ノード
60、62、63 PKG等価回路
69 消費電流
1m、2m、10m、11m モジュール
K1、K2、K3 ノイズ伝播経路
100 ノイズ見積り装置
1 Circuit (Aggressor)
2 Circuit (Victim)
5 LSI
10, 11
DESCRIPTION OF
Claims (5)
記憶領域に格納されるLSIの基板の電気的特性に係るプロセスパラメータに基づき、該LSIに配置される複数の回路ブロック間の基板抵抗を計算する算出手順と、
前記計算した基板抵抗を有する前記LSIの基板の等価回路を生成する生成手順と、
生成した前記LSIの基板の等価回路に前記複数の回路ブロックそれぞれにおける時間依存の消費電流データを付加した回路のシミュレーション結果に基づき回路ブロック毎のノイズを見積もる回路シミュレーション手順と
を実行することを特徴とするノイズ見積り方法。 A noise estimation method performed by a computer comprising:
A calculation procedure for calculating a substrate resistance between a plurality of circuit blocks arranged in the LSI based on process parameters related to electrical characteristics of the LSI substrate stored in the storage area;
A generation step that generates an equivalent circuit of the substrate of the LSI having a substrate resistance that the calculated,
Executing a circuit simulation procedure for estimating noise for each circuit block based on a simulation result of a circuit in which time-dependent consumption current data in each of the plurality of circuit blocks is added to the generated equivalent circuit of the LSI substrate. How to estimate noise.
回路ブロック毎に、回路シミュレーションによって得られたノイズ量を回路ブロックの領域に対応させて表示ユニットに表示させるノイズ分布表示手順を実行することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載のノイズ見積り方法。 The computer is
For each circuit block, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to perform the noise distribution display procedure for displaying on the display unit in correspondence to the noise amount obtained by the circuit simulation in the area of the circuit blocks Noise estimation method.
前記プロセスパラメータに基づき、LSIに配置される複数の回路ブロック間の基板抵抗を計算する算出手段と、
前記計算した基板抵抗を有する前記LSIの基板の等価回路を生成する生成手段と、
生成した前記LSIの基板の等価回路に前記複数の回路ブロックそれぞれにおける時間依存の消費電流データを付加した回路のシミュレーション結果に基づき回路ブロック毎のノイズを見積もる回路シミュレーション手段と
を有することを特徴とするノイズ見積り装置。 A storage area for storing process parameters related to the electrical characteristics of the LSI substrate;
Calculation means for calculating substrate resistance between a plurality of circuit blocks arranged in the LSI based on the process parameters;
A generation unit that generates an equivalent circuit of the substrate of the LSI having a substrate resistance that the calculated,
Circuit simulation means for estimating noise for each circuit block based on a simulation result of a circuit in which time-dependent consumption current data in each of the plurality of circuit blocks is added to the generated equivalent circuit of the LSI substrate. Noise estimation device.
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