WO2025004536A1 - 情報処理装置、設計方法、プログラム、および、半導体装置 - Google Patents

情報処理装置、設計方法、プログラム、および、半導体装置 Download PDF

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conductor layer
magnetic field
information processing
magnetic moment
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敏司 多湖
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/30—Circuit design
    • G06F30/39—Circuit design at the physical level
    • G06F30/398—Design verification or optimisation, e.g. using design rule check [DRC], layout versus schematics [LVS] or finite element methods [FEM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/10—Noise analysis or noise optimisation

Definitions

  • This technology relates to an information processing device. More specifically, it relates to an information processing device for designing a semiconductor device, a design method, a program, and the semiconductor device.
  • the distance between pads is shortened, thereby reducing the area of the path of the loop current flowing through the electrode pads, thereby reducing noise.
  • the terminals (pads, etc.) that supply power have a multi-pin structure with two or more pins, the area of some of the loop currents may end up being larger than expected, and there is a risk that noise cannot be sufficiently reduced.
  • This technology was developed in light of these circumstances, and aims to reduce noise in semiconductor devices that have conductor layers.
  • the present technology has been made to solve the above-mentioned problems, and a first aspect thereof is an information processing device having a processing unit that performs processing to determine a first magnetic moment in a first magnetic field formed by a first conductor layer and a second magnetic moment in a second magnetic field formed by a second conductor layer stacked on the first conductor layer, a design method using the information processing device, and a program for causing a computer to execute the method. This brings about the effect of designing a semiconductor device with reduced noise.
  • the processing unit may include an electromagnetic field analysis unit that determines the distribution of the first and second magnetic fields from the design data of the first and second conductor layers, and a magnetic moment acquisition unit that determines the first and second magnetic moments based on the distribution of the first and second magnetic fields.
  • the processing unit may further include a design modification unit that modifies the design data. This provides the effect of modifying the design data so as to reduce noise.
  • the processing unit may further include a magnetic field strength determination unit that determines whether the difference between the magnetic field strength of the magnetic field obtained by combining the first and second magnetic fields and a predetermined minimum value is less than an allowable value. This has the effect of minimizing noise caused by the magnetic field.
  • the electromagnetic field analysis unit may obtain the magnetic field distribution of the analysis target when the conductor layer that is not the analysis target out of the first and second conductor layers is shielded. This brings about the effect of deriving only the magnetic field distribution of the analysis target.
  • the electromagnetic field analysis unit may obtain the magnetic field distribution of the analysis target when a predetermined excitation source is connected to a terminal of the conductor layer that is not the analysis target out of the first and second conductor layers. This brings about the effect of deriving only the magnetic field distribution of the analysis target.
  • the magnetic moment acquisition unit may further obtain a third magnetic moment formed by a third conductor layer stacked on the second conductor layer, and a magnetic moment obtained by combining two of the first, second, and third magnetic moments. This provides the effect of allowing efficient design in the case of three layers.
  • the processing unit may cause the display unit to display each of the first and second magnetic moments. This provides the effect of facilitating design changes by the user.
  • the second aspect of the present technology is a semiconductor device having a first conductor layer that forms a first magnetic field having a first magnetic moment, and a second conductor layer that is stacked on the first conductor layer and forms a second magnetic field having a second magnetic moment that cancels out the first magnetic moment. This has the effect of reducing noise caused by the magnetic field.
  • FIG. 1A and 1B are a cross-sectional view and a diagram showing an example of a magnetic moment of a semiconductor device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a magnetic moment according to the first embodiment of the present technology.
  • 1 is a block diagram showing a configuration example of an information processing device according to a first embodiment of the present technology
  • 3A to 3C are diagrams for explaining a method of analyzing a magnetic field distribution in the first embodiment of the present technology
  • 1A to 1C are diagrams illustrating an example of a magnetic field distribution and a magnetic moment before a design change in the first embodiment of the present technology.
  • 11A to 11C are diagrams illustrating an example of a magnetic field distribution and a magnetic moment after a design change in the first embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are diagrams illustrating an example of a ball arrangement and a magnetic moment before and after a design change in the first embodiment of the present technology.
  • 10A to 10C are diagrams for explaining a method for obtaining a minimum value of a magnetic field strength in the first embodiment of the present technology.
  • 4 is a flowchart showing an example of an operation of the information processing device according to the first embodiment of the present technology.
  • 4 is a diagram illustrating an example of a display screen of a magnetic field distribution in each layer according to the first embodiment of the present technology.
  • 13 is an example of a display screen of a magnetic moment according to the first embodiment of the present technology.
  • 13 is a diagram illustrating an example of a display screen of a combined magnetic field distribution according to the first embodiment of the present technology.
  • 13A to 13C are diagrams for explaining a method of analyzing a magnetic field distribution in a modified example of the first embodiment of the present technology.
  • 13A to 13C are diagrams illustrating an example of magnetic moments before and after synthesis in the second embodiment of the present technology.
  • First embodiment example of determining the magnetic moment of each of two layers
  • Second embodiment example of determining the magnetic moment of each of three layers
  • First embodiment [Configuration example of semiconductor device] 1 is a diagram showing a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to a first embodiment of the present technology, and an example of a magnetic moment.
  • a shows an example of a cross-sectional view of the semiconductor device 100.
  • b shows a perspective view of the magnetic moment and loop current.
  • c shows the magnetic moment and loop current when viewed from the side.
  • the semiconductor device 100 includes a die 113, an interposer 123, and a mounting substrate 140.
  • the die 113 is a chip on which various circuits are formed, and is electrically connected to the interposer 123 by a number of wires, such as wires 111 and 112.
  • the surface to which the die 113 is connected is referred to as the "front surface" of the interposer 123.
  • the interposer 123 electrically connects the die 113 and the mounting substrate 140. Wires and vias, such as a signal line 121, a power line (not shown), and a ground line 122, are formed within the interposer 123. In addition, a plurality of solder balls, such as solder balls 131 and 132, are arranged on the back surface of the interposer 123, and the interposer 123 is mounted to the mounting substrate 140 by these solder balls.
  • the components consisting of the die 113, interposer 123, and mounting substrate 140 are called a semiconductor chip or a semiconductor package.
  • the figure shows a specific semiconductor chip (or semiconductor package) among the various components arranged within the semiconductor device 100.
  • the axis perpendicular to the substrate plane of the mounting substrate 140 is the "Z-axis", and a specific axis parallel to the substrate plane is the "X-axis”.
  • the axis perpendicular to the X-axis and Z-axis is the "Y-axis”.
  • "a" indicates a cross-sectional view seen from the Y-axis direction.
  • solder ball 131 and wire 111 are connected to signal line 121.
  • a signal current flows through wire 111, signal line 121, and solder ball 131.
  • Solder ball 132 and wire 112 are connected to ground line 122.
  • a return current flows through these when the circuit is driven.
  • the arrow marked a in the figure indicates the direction of the current (signal current and return current).
  • a magnetic field is generated by the loop current (signal current and return current) flowing through the loop-shaped path formed by the signal line 121 and ground line 122, and the strength and direction of the magnetic field are represented by the magnetic moment.
  • the black arrow in b in the figure indicates the magnetic moment.
  • c in the figure shows the magnetic moment and loop current viewed from the Y-axis direction when the magnetic moment is oriented in the Y-axis direction.
  • the layer including the die 113 and wires is referred to as the conductor layer 110
  • the layer including wiring and vias such as the signal line 121 and the ground line 122 in the interposer 123 is referred to as the conductor layer 120
  • the layer in which multiple solder balls such as the solder balls 131 and 132 are arranged is referred to as the conductor layer 130.
  • the semiconductor device 100 can be considered to include stacked conductor layers 110, 120, and 130. These conductor layers are electrically connected as described above.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of magnetic moment in the first embodiment of the present technology.
  • a is a perspective view showing the magnetic moment and loop current of the conductor layer 110 including the die 113 and the wire.
  • b is a perspective view showing the magnetic moment and loop current of the conductor layer 130 including the solder ball.
  • the direction of the magnetic moment in the magnetic field generated by conductor layer 110 is opposite to the direction of the magnetic moment in the magnetic field generated by conductor layer 130, and they cancel each other out.
  • electromagnetic radiation from the semiconductor device 100 is mainly generated by current flowing through wires, vias, and solder balls.
  • This electromagnetic radiation can be modeled by magnetic moment as described in IEC (International Electrotechnical Commission)_62433.
  • IEC International Electrotechnical Commission
  • Hr represents the magnetic field in the direction from the origin to the observation point P.
  • I represents a loop-shaped current
  • S represents the area of the loop through which the current flows.
  • ⁇ represents the angle between the magnetic moment and the Z axis
  • r represents the distance from the origin to the observation point P.
  • f represents the frequency.
  • Equation 3 shows that the strength of the magnetic field H increases as the distance r to the observation point decreases, and also increases as the current I increases. For this reason, the smaller r becomes due to high-density mounting, the greater the noise caused by the magnetic field. Furthermore, the greater the current I becomes due to more sophisticated devices, the greater the noise caused by the magnetic field.
  • the magnetic moment in the magnetic field formed by conductor layer 110 and the magnetic moment in the magnetic field formed by conductor layer 130 cancel each other out.
  • the strength of the magnetic field resulting from the combination of the magnetic field formed by conductor layer 110 and the magnetic field formed by conductor layer 130 becomes very small, and noise caused by this magnetic field can be sufficiently reduced.
  • the semiconductor device 100 is designed so that the magnetic moment due to the loop current formed by the signal current and the return current cancels out, but is not limited to this configuration. It is also possible to design for the magnetic moment due to the loop current formed by the power supply current and the return current.
  • the conductor layers 110 and 130 are designed so that their respective magnetic moments cancel each other out, but this is not limited to the configuration. It is also possible to design two layers other than the conductor layers 110 and 130 so that their magnetic moments cancel each other out.
  • the conductor layer 110 is an example of a first conductor layer as described in the claims
  • the conductor layer 130 is an example of a second conductor layer as described in the claims.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the information processing device 200 in the first embodiment of the present technology.
  • the information processing device 200 includes a processing unit 205 and a display unit 250.
  • the processing unit 205 includes a data holding unit 210, an electromagnetic field analysis unit 220, a magnetic moment acquisition unit 230, a magnetic field strength determination unit 240, and a design modification unit 260.
  • a personal computer is assumed as the information processing device 200.
  • the function of the processing unit 205 is realized by installing an application for circuit design in the information processing device 200.
  • the information processing device 200 executes at least a part of the process of designing the semiconductor device 100 according to an operation signal from a user.
  • the data storage unit 210 stores data for design. For example, design data for the semiconductor device 100 and data related to design constraints are stored in the data storage unit 210.
  • the design data includes data indicating, for example, the arrangement of bonding pads, vias and solder balls on each of the conductor layers 110, 120, and 130, the circuit configuration, and the like.
  • the electromagnetic field analysis unit 220 determines the magnetic field distribution of each of the multiple conductor layers (e.g., conductor layers 110 and 130) by electromagnetic field analysis based on the design data. This electromagnetic field analysis unit 220 displays the magnetic field distribution of each layer on the display unit 250. In addition, the electromagnetic field analysis unit 220 supplies the determined magnetic field distribution to the magnetic moment acquisition unit 230 and the magnetic field strength determination unit 240.
  • the magnetic moment acquisition unit 230 determines the magnetic moment in the magnetic field of each of the multiple conductor layers based on the magnetic field distribution. This magnetic moment acquisition unit 230 displays the magnetic moment of each layer on the display unit 250.
  • a method for determining the magnetic moment from the magnetic field distribution for example, the method described in "Yang Zhong, et.al., A New Reconstruction Method for a Source Above an Arbitrarily Shaped Ground Plane, IEEE 2020" can be used.
  • the magnetic field strength determination unit 240 determines the strength of the magnetic field obtained by combining the magnetic fields of the multiple conductor layers, and determines whether the difference between the magnetic field strength and the minimum value under the design constraints is less than the allowable value (in other words, whether the magnetic field strength is approximately the minimum value). This magnetic field strength determination unit 240 displays the combined magnetic field distribution and the determination result on the display unit 250.
  • the user refers to the information displayed on the display unit 250 and performs operations to change the design as necessary. For example, the user refers to the magnetic moments of each layer, and if they do not cancel each other out, attempts to change the design so that they cancel each other out.
  • the design modification unit 260 modifies the design data in accordance with the user's operation signal. Note that although the user manually performs the design modifications, the information processing device 200 can also perform the design modifications automatically.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method for analyzing a magnetic field distribution in the first embodiment of the present technology.
  • the information processing device 200 obtains the magnetic field distribution of an object of analysis in an analysis model in which a conductor layer that does not correspond to the object of analysis is surrounded by a perfect conductor.
  • the conductor layer 110 is the subject of analysis.
  • the information processing device 100 covers the periphery of the conductor layer 120 with a perfect conductor 151, and covers the periphery of the conductor layer 130 with a perfect conductor 152.
  • the ground terminal (such as a pad) of the conductor layer 120 is connected to the perfect conductor 151, and the ground solder ball of the conductor layer 130 is connected to the perfect conductor 152.
  • the electromagnetic field analysis unit 220 can analyze only the magnetic field distribution of the conductor layer 110 that is the subject of analysis.
  • FIG. 5 shows an example of the magnetic field distribution and magnetic moment before the design change in the first embodiment of the present technology.
  • a shows an example of the magnetic field distribution of the conductor layer 110
  • b shows an example of the magnetic field distribution of the conductor layer 130.
  • c shows an example of the magnetic moment obtained from the magnetic field distribution of a in the figure
  • d shows an example of the magnetic moment obtained from the magnetic field distribution of b in the figure.
  • e shows an example of the magnetic field distribution obtained by combining the magnetic field distributions of a and b in the figure.
  • the magnetic moments of the conductor layers 110 and 130 have different orientations but do not cancel each other out.
  • the combined magnetic field strength shown in e in the figure will be high, and the noise caused by this magnetic field will increase.
  • the user can refer to the screen of the information processing device 200 to understand the orientation of the magnetic moments of each layer and make design changes so that the magnetic moments cancel each other out.
  • FIG. 6 shows an example of the magnetic field distribution and magnetic moment after a design change in the first embodiment of the present technology.
  • a shows an example of the magnetic moment and loop current of the conductor layer 110 after the design change
  • b shows an example of the magnetic moment and loop current of the conductor layer 130 after the design change.
  • c shows an example of the magnetic moment obtained from the magnetic field distribution of in the figure, a
  • d shows an example of the magnetic moment obtained from the magnetic field distribution of in the figure, b.
  • e shows an example of the magnetic field distribution obtained by combining the magnetic field distributions of in the figure, a and b.
  • the magnetic moment of conductor layer 110 and the magnetic moment of conductor layer 130 are in the opposite directions and cancel each other out. This makes it possible to sufficiently reduce the combined magnetic field strength and reduce noise.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of ball arrangement and magnetic moment before and after a design change in the first embodiment of the present technology.
  • a is a perspective view showing an example of the magnetic moment and loop current of the conductor layer 130 before the design change.
  • b is a plan view showing an example of the arrangement of solder balls on the conductor layer 130 before the design change.
  • solder ball 131 which carries a signal current
  • solder ball 132 which carries a return current.
  • solder ball 132 is placed to the left of solder ball 131 when observed from the Z-axis direction. In this case, a magnetic moment is generated downward on the paper surface due to the loop current flowing through these solder balls.
  • the user operates the information processing device 200 to make a design change to swap the positions of solder ball 131 and solder ball 132.
  • C in the figure is a perspective view showing an example of the magnetic moment and loop current of the conductor layer 130 after the design change.
  • d in the figure is a plan view showing an example of the arrangement of solder balls on the conductor layer 130 after the design change.
  • the design change reverses the direction of the loop current and magnetic moment compared to before the design change.
  • the direction of the magnetic moment can be changed by changing the arrangement of the solder balls.
  • the direction of the magnetic moment can also be changed by changing the arrangement of the wires and vias, or by changing the circuit configuration.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method for determining the minimum value of the magnetic field strength in the first embodiment of the present technology.
  • a is a plan view showing an example of the arrangement of solder balls before optimization.
  • b is a graph showing an example of the variation in magnetic field strength due to a design change.
  • c is a plan view showing an example of the arrangement of solder balls after optimization.
  • Design parameters include the type, number and position of each of the solder balls, wires and vias.
  • the type of current passing through may be either a signal current (or a signal current) or a return current.
  • solder balls 131 through which a signal current flows and four solder balls 132 through which a return current flows is required on the conductor layer 130.
  • Other conductor layers also have various design constraints for each design parameter regarding the type, number, and position of wires and vias. When making design changes, the user changes these design parameters under the design constraints.
  • the magnetic field strength determination unit 240 in the information processing device 200 stores the set design parameters and the magnetic field strength after synthesis in correspondence with each other.
  • the vertical axis of b in the figure indicates the magnetic field strength after synthesis, and the horizontal axis indicates the design parameters.
  • the magnetic field strength determination unit 240 stores two or more plots on this graph, and uses curve fitting to find a curve function that best fits the group of plots.
  • the magnetic field strength determination unit 240 finds the minimum value of the magnetic field strength under the constraint conditions as the global optimum solution based on that function.
  • the magnetic field strength determination unit 240 determines whether the difference between the current magnetic field strength after synthesis and the found optimum solution (i.e., the minimum value) is less than a predetermined allowable value.
  • the curve b in the figure indicates the curve obtained by curve fitting.
  • Example of operation of information processing device 9 is a flowchart showing an example of the operation of the information processing device 200 according to the first embodiment of the present technology. This operation is started, for example, when a predetermined application for circuit design is executed.
  • the information processing device 200 analyzes and displays the magnetic field distribution of each conductor layer (step S901). Then, the information processing device 200 converts the magnetic field distribution of each conductor layer into a magnetic moment and displays it (step S902). The user determines whether the magnetic moments of each layer cancel each other out (step S903). If the magnetic moments cancel each other out (step S903: Yes), the information processing device 200 determines whether the difference between the combined magnetic field strength and the minimum value under the design constraints is less than the allowable value (in other words, the magnetic field strength is approximately the minimum value) (step S904). The determination in step S903 can also be made by the information processing device 100 instead of the user.
  • step S903 If the magnetic moments do not cancel each other out (step S903: No), or if the magnetic field strength is not at approximately the minimum value (step S904: No), the information processing device 200 displays the combined magnetic field distribution and the judgment result (step S905). Then, the information processing device 200 changes the design data according to the user's operation signal (step S906), and repeats steps S901 and onward.
  • step S904 if the magnetic field strength is not approximately at the minimum value (step S904: Yes), the information processing device 200 displays the combined magnetic field distribution and the judgment result (step S907), and ends the operation for circuit design.
  • the circuit is optimized by repeating steps S901 to S906.
  • the information processing device 200 calculates and displays the magnetic moment for each conductor layer, allowing the user to efficiently design a semiconductor device 100 with reduced noise.
  • a method including each of the steps illustrated in the figure is an example of a design method described in the claims.
  • a program for causing a computer to execute the steps illustrated in the figure is an example of a program described in the claims.
  • FIG. 10 is an example of a display screen 500 showing the magnetic field distribution of each layer in the first embodiment of the present technology. As shown in the figure, the information processing device 200 determines and displays the magnetic field distribution of each of the conductor layer 110 and the conductor layer 130.
  • FIG. 11 is an example of a display screen of the magnetic moment in the first embodiment of the present technology.
  • the information processing device 200 determines and displays M1, which is the magnetic moment of the conductor layer 110, and M2, which is the magnetic moment of the conductor layer 130.
  • the information processing device 200 decomposes each of the magnetic moments M1 and M2 into vectors Mx, My, and Mz in an orthogonal coordinate system of the X-axis, Y-axis, and Z-axis, and displays the vector quantities.
  • the information processing device 200 displays each of the magnetic moments M1 and M2 as an arrow symbol in three-dimensional space.
  • FIG. 12 is an example of a display screen 503 showing the combined magnetic field distribution in the first embodiment of the present technology. As shown in the figure, the information processing device 200 displays the combined magnetic field distribution of each conductor layer.
  • Figs. 10 to 12 are examples of some of the screens displayed by the information processing device 200, and in addition to the above-mentioned screens, the information processing device 200 can display various screens for circuit design as necessary.
  • the information processing device 200 displays the magnetic moment of each conductor layer, allowing the user to easily design a semiconductor device 100 with reduced noise.
  • the information processing device 200 obtains the magnetic distribution of the analysis target by shielding the areas other than the analysis target, but is not limited to this analysis method.
  • the information processing device 200 in this modified example of the first embodiment differs from the first embodiment in that an excitation source is connected to a conductor layer other than the analysis target.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a method of analyzing a magnetic field distribution in a modified example of the first embodiment of the present technology.
  • the information processing device 200 in the first modified example of the first embodiment obtains the magnetic field distribution of an object of analysis when an excitation source is connected to a terminal of a conductor layer that does not correspond to the object of analysis in an analysis model.
  • the conductor layer 110 is the subject of analysis.
  • the electromagnetic field analysis unit 220 performs calculations by dividing the structure of the subject of analysis into multiple mesh-like areas using an algorithm such as FDTD (Finite-Difference Time-Domain method).
  • excitation sources such as V1, V2, V3, and V4 are connected to each of the terminals (solder balls 163, 164, and 165, pad 161, etc.) in the divided area.
  • a voltage is applied as the excitation source. This allows the electromagnetic field analysis unit 220 to calculate the energy of all meshes and derive the magnetic field distribution of any surface.
  • the electromagnetic field analysis unit 220 obtains the excitation source V1' at the boundary between the conductor layers 110 and 120 from the mesh energy information.
  • the electromagnetic field analysis unit 220 connects an excitation source V1' to each of the terminals of the conductor layer that is not the subject of analysis.
  • the excitation source V1' is connected to the terminals of the pad 162 of the conductor layer 120 and the solder balls 163, 164, and 165.
  • the electromagnetic field analysis unit 220 can obtain only the magnetic field distribution of the conductor layer 110, excluding the electromagnetic radiation from the conductor layers 120 and 130.
  • the electromagnetic field analysis unit 220 connects an excitation source to a terminal of a conductor layer that is not the subject of analysis, and therefore can obtain only the magnetic field distribution of the subject of analysis.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of magnetic moments before and after synthesis in the second embodiment of the present technology.
  • the electromagnetic field analysis unit 220 obtains the magnetic field distribution of the conductor layer 120 in addition to the magnetic field distribution of the conductor layers 110 and 130.
  • the magnetic moment acquisition unit 230 then acquires the magnetic moments of the conductor layers 110, 120, and 130.
  • the conductor layers 110, 120, and 130 are examples of the first, second, and third conductor layers described in the claims.
  • a indicates the magnetic moment and loop current of the conductor layer 110
  • b indicates the magnetic moment and loop current of the conductor layer 120
  • c indicates the magnetic moment and loop current of the conductor layer 130.
  • the magnetic moment acquisition unit 230 combines the magnetic moments of two of the three conductor layers. For example, the magnetic moments of conductor layers 120 and 130 are combined.
  • d indicates the magnetic moment and loop current of the conductor layer 110
  • e indicates the combined magnetic moment and loop current.
  • the electromagnetic field analysis unit 220 causes the display unit 250 to display these magnetic moments. From this point on, the same processing as in the first embodiment is executed.
  • the electromagnetic field analysis unit 220 can similarly combine and display multiple magnetic moments among them. Also, a modified version of the first embodiment can be applied to the second embodiment.
  • the information processing device 200 synthesizes and displays the magnetic moments of two of the three layers, allowing the user to design efficiently.
  • the present technology can also be configured as follows.
  • An information processing device having a processing unit that performs processing to determine a first magnetic moment in a first magnetic field formed by a first conductor layer and a second magnetic moment in a second magnetic field formed by a second conductor layer stacked on the first conductor layer.
  • the processing unit is an electromagnetic field analysis unit that determines distributions of the first and second magnetic fields from design data of the first and second conductor layers;
  • the information processing device according to (1) further comprising: a magnetic moment acquisition unit that determines the first and second magnetic moments based on distributions of the first and second magnetic fields.
  • the processing unit further includes a magnetic field strength determination unit that determines whether the difference between the magnetic field strength of the magnetic field obtained by combining the first and second magnetic fields and a predetermined minimum value is less than an allowable value.
  • the electromagnetic field analysis unit determines the magnetic field distribution of the object to be analyzed when one of the first and second conductor layers that does not correspond to the object to be analyzed is shielded.

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Abstract

導体層を有する半導体装置において、ノイズを低減する。　情報処理装置は、処理部を具備する。この情報処理装置において、処理部は、第１の磁気モーメントと第２の磁気モーメントとを求める処理を行う。これらの第１の磁気モーメントと第２の磁気モーメントとのうち第１の磁気モーメントは、第１の導体層が形成する第１の磁界内の磁気モーメントである。また、第２の磁気モーメントは、第２の導体層が形成する第２の磁界内の磁気モーメントである。

Description

情報処理装置、設計方法、プログラム、および、半導体装置
　本技術は、情報処理装置に関する。詳しくは、半導体装置を設計するための情報処理装置、設計方法、プログラム、および、半導体装置に関する。
　近年、半導体装置において、高密度実装や消費電流の増大に起因して、電磁放射によるノイズが大きくなり、そのノイズ低減が要求されることが多い。この要求に応じて、格子点と、その格子点からずらした位置とのそれぞれに電極パッドを配置した回路が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この配置により、格子点のみに電極パッドを配置する場合と比較して、パッド間の間隔が短くなる。
特開２０１４－８２３９３号公報
　上述の従来技術では、パッド間の間隔を短くすることにより、電極パッドを介して流れるループ電流の経路の面積を小さくすることによってノイズの低減を図っている。しかしながら、上述の従来技術では、電源を供給する端子（パッドなど）が２つ以上の多ピン構造の場合には、一部のループ電流の面積が想定より大きくなってしまうことがあり、ノイズを十分に低減することができないおそれがある。
　本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、導体層を有する半導体装置において、ノイズを低減することを目的とする。
　本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、第１の導体層が形成する第１の磁界内の第１の磁気モーメントと上記第１の導体層に積層される第２の導体層が形成する第２の磁界内の第２の磁気モーメントとを求める処理を行う処理部を具備する情報処理装置、および、当該情報処理装置による設計方法、並びに、当該方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。これにより、ノイズの低減された半導体装置が設計されるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記処理部は、上記第１および第２の導体層のそれぞれの設計データから上記第１および第２の磁界の分布を求める電磁界解析部と、上記第１および第２の磁界の分布に基づいて上記第１および第２の磁気モーメントを求める磁気モーメント取得部とを備えてもよい。これにより、設計が効率的に行われるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記処理部は、上記設計データを変更する設計変更部をさらに備えてもよい。これにより、ノイズが低減するように設計データが変更されるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記処理部は、上記第１および第２の磁界を合成した磁界の磁界強度と所定の最小値との差が許容値未満か否かを判定する磁界強度判定部をさらに備えてもよい。これにより、磁界によるノイズが最小になるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記電磁界解析部は、上記第１および第２の導体層のうち解析対象に該当しない方の導体層をシールドした場合の上記解析対象の磁界分布を求めてもよい。これにより、解析対象の磁界分布のみが導出されるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記電磁界解析部は、上記第１および第２の導体層のうち解析対象に該当しない方の導体層の端子に所定の励振源を接続した場合の上記解析対象の磁界分布を求めてもよい。これにより、解析対象の磁界分布のみが導出されるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記磁気モーメント取得部は、第２の導体層に積層される第３の導体層が形成する第３の磁気モーメントと上記第１、第２および第３の磁気モーメントのうち２つを合成した磁気モーメントとをさらに求めてもよい。これにより、３層の場合に効率的に設計が行われるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記処理部は、上記第１および第２の磁気モーメントのそれぞれを表示部に表示させてもよい。これにより、ユーザによる設計変更が容易になるという作用をもたらす。
　また、本技術の第２の側面は、第１の磁気モーメントを有する第１の磁界を形成する第１の導体層と、上記第１の導体層に積層され、上記第１の磁気モーメントとの間で打ち消しあう第２の磁気モーメントを有する第２の磁界を形成する第２の導体層とを具備する半導体装置である。これにより、磁界によるノイズが低減するという作用をもたらす。
本技術の第１の実施の形態における半導体装置の断面図、および、磁気モーメントの一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における磁気モーメントの一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における情報処理装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における磁界分布の解析方法を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態における設計変更前の磁界分布および磁気モーメントの一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における設計変更後の磁界分布および磁気モーメントの一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における設計変更前後のボール配置および磁気モーメントの一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における磁界強度の最小値を求める方法を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態における情報処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本技術の第１の実施の形態における各層の磁界分布の表示画面の一例である。 本技術の第１の実施の形態における磁気モーメントの表示画面の一例である。 本技術の第１の実施の形態における合成後の磁界分布の表示画面の一例である。 本技術の第１の実施の形態の変形例における磁界分布の解析方法を説明するための図である。 本技術の第２の実施の形態における合成前後の磁気モーメントの一例を示す図である。
　以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
　１．第１の実施の形態（２層のそれぞれの磁気モーメントを求める例）
　２．第２の実施の形態（３層のそれぞれの磁気モーメントを求める例）
　＜１．第１の実施の形態＞
　［半導体装置の構成例］
　図１は、本技術の第１の実施の形態における半導体装置１００の断面図、および、磁気モーメントの一例を示す図である。同図におけるａは、半導体装置１００の断面図の一例を示す。同図におけるｂは、磁気モーメントおよびループ電流の斜視図を示す。同図におけるｃは、側面から見た際の磁気モーメントおよびループ電流を示す。
　同図におけるａに例示するように、半導体装置１００は、ダイ１１３、インターポーザ１２３および実装基板１４０を備える。ダイ１１３は、様々な回路が形成されたチップであり、ワイヤ１１１や１１２などの複数のワイヤによりインターポーザ１２３に電気的に接続される。ダイ１１３が接続された面をインターポーザ１２３の「表面」とする。
　インターポーザ１２３は、ダイ１１３と実装基板１４０とを電気的に接続するものである。このインターポーザ１２３内には、信号線１２１、電源線（不図示）およびグランド線１２２などの配線やビアが形成されている。また、インターポーザ１２３の裏面には、ソルダーボール１３１や１３２などの複数のソルダーボールが配列され、これらのソルダーボールによりインターポーザ１２３は実装基板１４０に実装される。
　ダイ１１３、インターポーザ１２３および実装基板１４０からなる部品は、半導体チップや半導体パッケージと呼ばれる。同図は、半導体装置１００内に配置される各種の部品のうち、所定の半導体チップ（または半導体パッケージ）を示す。
　例えば、実装基板１４０の基板平面に垂直な軸を「Ｚ軸」とし、その基板平面に平行な所定の軸を「Ｘ軸」とする。Ｘ軸およびＺ軸に垂直な軸を「Ｙ軸」とする。同図におけるａは、Ｙ軸方向から見た断面図を示す。
　上述のソルダーボール１３１およびワイヤ１１１は、信号線１２１に接続される。ダイ１１３や実装基板１４０内の回路を駆動した際に、ワイヤ１１１、信号線１２１およびソルダーボール１３１を介して信号電流が流れる。また、ソルダーボール１３２およびワイヤ１１２は、グランド線１２２に接続される。これらを介して、回路の駆動時にリターン電流が流れる。同図におけるａの矢印は、電流（信号電流やリターン電流）の向きを示す。
　同図におけるｂおよびｃに例示するように、信号線１２１やグランド線１２２の形成するループ状の経路を流れるループ電流（信号電流やリターン電流）により磁界が生じ、その磁界の強さ、および、向きは磁気モーメントにより表される。同図におけるｂの黒色の矢印は、磁気モーメントを示す。同図におけるｃは、磁気モーメントの向きがＹ軸方向である場合に、そのＹ軸方向から見た磁気モーメントおよびループ電流を示す。
　また、半導体装置１００において、ダイ１１３およびワイヤを含む層を導体層１１０とし、インターポーザ１２３内の信号線１２１やグランド線１２２などの配線やビアを含む層を導体層１２０とする。ソルダーボール１３１や１３２などの複数のソルダーボールが配列された層を導体層１３０とする。同図に例示するように、半導体装置１００は、積層された導体層１１０、１２０および１３０を含むものと扱うことができる。これらの導体層は、前述したように電気的に接続されている。
　図２は、本技術の第１の実施の形態における磁気モーメントの一例を示す図である。同図におけるａは、ダイ１１３およびワイヤを含む導体層１１０の磁気モーメントおよびループ電流を示す斜視図である。同図におけるｂは、ソルダーボールを含む導体層１３０の磁気モーメントおよびループ電流を示す斜視図である。
　同図におけるａおよびｂに例示するように、導体層１１０の形成する磁界内の磁気モーメントの向きと、導体層１３０の形成する磁界内の磁気モーメントの向きとが逆向きであり、これらは互いに打ち消しあう。
　ここで、半導体装置１００からの電磁放射は、主としてワイヤ、ビアやソルダーボールを流れる電流により生じる。この電磁放射は、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）_６２４３３に記載のように、磁気モーメントによりモデル化することができる。例えば、原点を中心とするＸ－Ｙ平面上のループ電流により、原点からＸ－Ｚ平面上の観測点Ｐへの磁気モーメントが生じるものとした場合、その観測点Ｐの磁界は次の式により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式１において、Ｈｒは、原点から観測点Ｐへの方向の磁界を示す。Ｉは、ループ状の電流を示し、Ｓは、電流の流れるループの面積を示す。θは、磁気モーメントとＺ軸とのなす角度を示し、ｒは、原点から観測点Ｐまでの距離を示す。ｆは、周波数を示す。
　式１および式２を簡略化すると、次の式が得られる。
　　Ｈ＝（Ｉ×ｆ２×Ｓ）／ｒ　　　　　　　　　　　　　・・・式３
　式３より、磁界Ｈの強度は、観測点までの距離ｒが短いほど高くなり、また、電流Ｉが大きいほど高くなる。このため、高密度実装によりｒが小さくなるほど磁界によるノイズが大きくなる。また、デバイスの高機能化により電流Ｉが大きくなるほど、磁界によるノイズが大きくなる。
　特許文献１に記載のように、ループの面積Ｓを小さくすれば、式３よりノイズを低減することができる。しかしながら、電源を供給する端子が２つ以上の多ピン構造の場合、一部のループの面積が想定より大きくなってしまうことがあり、ノイズを十分に低減することができないおそれがある。
　これに対して、上述したように半導体装置１００では、導体層１１０の形成する磁界内の磁気モーメントと、導体層１３０の形成する磁界内の磁気モーメントとが互いに打ち消しあう。このように設計することにより、導体層１１０の形成する磁界と、導体層１３０の形成する磁界とを合成した磁界の強度が非常に小さくなり、その磁界によるノイズを十分に低減することができる。
　なお、半導体装置１００では、信号電流とリターン電流との形成するループ電流による磁気モーメントについて打ち消しあうように設計されているが、この構成に限定されない。電源電流とリターン電流との形成するループ電流による磁気モーメントについて設計することもできる。
　また、導体層１１０、１２０および１３０のうち、導体層１１０および導体層１３０のそれぞれの磁気モーメントが互いに打ち消しあうように設計しているが、この構成に限定されない。導体層１１０および導体層１３０以外の組み合わせの２層について、磁気モーメントが互いに打ち消しあうように設計することもできる。
　なお、導体層１１０は、特許請求の範囲に記載の第１の導体層の一例であり、導体層１３０は、特許請求の範囲に記載の第２の導体層の一例である。
　続いて、図１および図２に例示した半導体装置１００の設計方法について説明する。
　［情報処理装置の構成例］
　図３は、本技術の第１の実施の形態における情報処理装置２００の一構成例を示すブロック図である。この情報処理装置２００は、処理部２０５および表示部２５０を備える。処理部２０５は、データ保持部２１０、電磁界解析部２２０、磁気モーメント取得部２３０、磁界強度判定部２４０および設計変更部２６０を備える。情報処理装置２００として、例えば、パーソナルコンピュータが想定される。処理部２０５の機能は、例えば、情報処理装置２００に、回路設計用のアプリケーションをインストールすることにより実現される。情報処理装置２００は、ユーザの操作信号に従って、半導体装置１００を設計する工程の少なくとも一部を実行する。
　データ保持部２１０は、設計のためのデータを保持するものである。例えば、半導体装置１００の設計データや、設計制約に関するデータがデータ保持部２１０に保持される。設計データは、例えば、導体層１１０、１２０や１３０のそれぞれのボンディングパッド、ビアやソルダーボールの配列、回路構成などを示すデータを含む。
　電磁界解析部２２０は、設計データに基づいて電磁界解析により、複数の導体層（例えば、導体層１１０および１３０）のそれぞれの磁界分布を求めるものである。この電磁界解析部２２０は、各層の磁界分布を表示部２５０に表示させる。また、電磁界解析部２２０は、求めた磁界分布を磁気モーメント取得部２３０および磁界強度判定部２４０に供給する。
　磁気モーメント取得部２３０は、磁界分布に基づいて、複数の導体層のそれぞれの磁界内の磁気モーメントを求めるものである。この磁気モーメント取得部２３０は、各層の磁気モーメントを表示部２５０に表示させる。磁界分布から磁気モーメントを求める方法として、例えば、「Yang Zhong, et.al., A New Reconstruction Method for a Source Above an Arbitrarily Shaped Ground Plane, IEEE 2020」に記載の方法を用いることができる。
　磁界強度判定部２４０は、複数の導体層のそれぞれの磁界を合成した磁界の強度を求め、その磁界強度と、設計制約下の最小値との差が許容値未満（言い換えれば、磁界強度が略最小値）であるか否かを判断するものである。この磁界強度判定部２４０は、合成後の磁界分布と判断結果とを表示部２５０に表示させる。
　ユーザは、表示部２５０に表示された情報を参照し、必要に応じて、設計変更のための操作を行う。例えば、ユーザは、各層の磁気モーメントを参照し、それらが打ち消しあっていない場合には、それらが打ち消しあうように設計変更を試みる。
　設計変更部２６０は、ユーザの操作信号に従って、設計データを変更するものである。なお、ユーザが手動で設計変更を行っているが、情報処理装置２００が自動で設計変更を行うこともできる。
　図４は、本技術の第１の実施の形態における磁界分布の解析方法を説明するための図である。情報処理装置２００は、例えば、解析モデルにおいて、解析対象に該当しない導体層の周囲を完全導体で覆った場合の解析対象の磁界分布を求める。
　例えば、導体層１１０を解析対象とする。情報処理装置１００は、解析モデルにおいて導体層１２０の周囲を完全導体１５１で覆い、導体層１３０の周囲を完全導体１５２で覆う。導体層１２０のグラウンドの端子（パッドなど）は、完全導体１５１に接続され、導体層１３０のグラウンドのソルダーボールは、完全導体１５２に接続される。このように、解析対象でない導体層１２０および１３０をシールドすることにより、電磁界解析部２２０は、解析対象である導体層１１０の磁界分布のみを解析することができる。
　図５は、本技術の第１の実施の形態における設計変更前の磁界分布および磁気モーメントの一例を示す図である。同図におけるａは、導体層１１０の磁界分布の一例であり、同図におけるｂは、導体層１３０の磁界分布の一例である。同図におけるｃは、同図におけるａの磁界分布から得られた磁気モーメントの一例を示し、同図におけるｄは、同図におけるｂの磁界分布から得られた磁気モーメントの一例を示す。同図におけるｅは、同図におけるａおよびｂの磁界分布を合成した磁界分布の一例を示す。
　同図におけるｃおよびｄに例示するように、導体層１１０および１３０のそれぞれの磁気モーメントは、向きが異なるものの、互いに打ち消しあっていないものとする。この場合、同図におけるｅに例示した合成後の磁界強度が高くなり、その磁界によるノイズが大きくなってしまう。ユーザは、情報処理装置２００の画面を参照して各層の磁気モーメントの向きを把握し、それらの磁気モーメントが打ち消しあうように設計変更を行う。
　図６は、本技術の第１の実施の形態における設計変更後の磁界分布および磁気モーメントの一例を示す図である。同図におけるａは、設計変更後の導体層１１０の磁気モーメントおよびループ電流の一例を示し、同図におけるｂは、設計変更後の導体層１３０の磁気モーメントおよびループ電流の一例を示す。同図におけるｃは、同図におけるａの磁界分布から得られた磁気モーメントの一例を示し、同図におけるｄは、同図におけるｂの磁界分布から得られた磁気モーメントの一例を示す。同図におけるｅは、同図におけるａおよびｂの磁界分布を合成した磁界分布の一例を示す。
　同図におけるｃおよびｄに例示するように、設計変更後において、導体層１１０の磁気モーメントと、導体層１３０の磁気モーメントとが逆向きとなり、互いに打ち消しあう。これにより、合成後の磁界強度を十分に低くし、ノイズを低減することができる。
　図７は、本技術の第１の実施の形態における設計変更前後のボール配置および磁気モーメントの一例を示す図である。同図におけるａは、設計変更前の導体層１３０の磁気モーメントおよびループ電流の一例を示す斜視図である。同図におけるｂは、設計変更前の導体層１３０のソルダーボールの配置の一例を示す平面図である。
　信号電流を流すソルダーボール１３１と、リターン電流を流すソルダーボール１３２とに着目する。同図におけるｂに例示するように、Ｚ軸方向から観察した際に、ソルダーボール１３１の左隣にソルダーボール１３２が配置されているものとする。この場合、それらのソルダーボールを流れるループ電流により、紙面において下向きの磁気モーメントが生じる。
　例えば、ユーザは、情報処理装置２００を操作し、ソルダーボール１３１の位置と、ソルダーボール１３２との位置を入れ替える設計変更を行うものとする。
　同図におけるｃは、設計変更後の導体層１３０の磁気モーメントおよびループ電流の一例を示す斜視図である。同図におけるｄは、設計変更後の導体層１３０のソルダーボールの配置の一例を示す平面図である。
　同図におけるｃおよびｄに例示するように、設計変更により、ループ電流および磁気モーメントの向きが設計変更前と比較して逆向きになる。同図におけるａからｄに例示したように、ソルダーボールの配置の変更により、磁気モーメントの向きを変えることができる。この他、ワイヤ、ビアの配置の変更や、回路構成の変更によっても磁気モーメントの向きを変えることができる。
　図８は、本技術の第１の実施の形態における磁界強度の最小値を求める方法を説明するための図である。同図におけるａは、最適化前のソルダーボールの配置例を示す平面図である。同図におけるｂは、設計変更に伴う磁界強度の変動の一例を示すグラフである。同図におけるｃは、最適化後のソルダーボールの配置例を示す平面図である。
　導体層の設計パラメータについては、各種の設計制約が課せられる。設計パラメータとしては、ソルダーボール、ワイヤやビアのそれぞれの種類、個数や位置が想定される。種類としては、例えば、通過する電流が、信号電流（または信号電流）とリターン電流とのいずれであるかが挙げられる。
　例えば、同図におけるａに例示するように、導体層１３０において、信号電流の流れる４つのソルダーボール１３１と、リターン電流の流れる４つのソルダーボール１３２との配列が必要であるものとする。他の導体層においても、ワイヤやビアの種類、個数や位置などについて、設計パラメータごとに各種の設計制約がある。ユーザは、設計変更の際に、これらの設計パラメータを設計制約の下で変更する。
　情報処理装置２００内の磁界強度判定部２４０は、設定された設計パラメータと、合成後の磁界強度とを対応付けて保持する。同図におけるｂの縦軸は、合成後の磁界強度を示し、横軸は設計パラメータを示す。磁界強度判定部２４０は、このグラフ上のプロットを２点以上保持し、曲線あてはめにより、プロット群に最もよくフィットする曲線の関数を求める。そして、磁界強度判定部２４０は、その関数に基づいて制約条件下における磁界強度の最小値を大域的最適解として求める。磁界強度判定部２４０は、現状の合成後の磁界強度と、求めた最適解（すなわち、最小値）との差が所定の許容値未満であるか否かを判断する。同図におけるｂの曲線は、曲線あてはめにより得られた曲線を示す。
　同図におけるｃは、最適解に対応するソルダーボールの配置の一例を示す。
　［情報処理装置の動作例］
　図９は、本技術の第１の実施の形態における情報処理装置２００の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、回路設計のための所定のアプリケーションが実行されたときに開始される。
　情報処理装置２００は、導体層のそれぞれの磁界分布を解析して表示する（ステップＳ９０１）。そして、情報処理装置２００は、導体層のそれぞれの磁界分布を磁気モーメントに変換して表示する（ステップＳ９０２）。ユーザは、各層の磁気モーメントが打ち消しあっているか否かを判断する（ステップＳ９０３）。磁気モーメントが打ち消しあっている場合（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）情報処理装置２００は、合成後の磁界強度と、設計制約下の最小値との差が許容値未満（言い換えれば、磁界強度が略最小値）であるか否かを判断する（ステップＳ９０４）。なお、ステップＳ９０３の判断は、ユーザの代わりに情報処理装置１００が行うこともできる。
　磁気モーメントが打ち消しあっていない場合（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、または、磁界強度が略最小値でない場合（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、情報処理装置２００は、合成後の磁界分布と判断結果とを表示する（ステップＳ９０５）。そして、情報処理装置２００は、ユーザの操作信号に従って設計データを変更し（ステップＳ９０６）、ステップＳ９０１以降を繰り返し実行する。
　一方、磁界強度が略最小値でない場合（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）、情報処理装置２００は、合成後の磁界分布と判断結果とを表示し（ステップＳ９０７）、回路設計のための動作を終了する。
　同図に例示したように、ステップＳ９０１からＳ９０６を繰り返すことにより、回路が最適化される。そのサイクルにおいて、情報処理装置２００が、導体層毎の磁気モーメントを求めて表示することにより、ユーザは、ノイズの低減された半導体装置１００を効率的に設計することができる。
　なお、同図に例示した各手順を具備する方法は、特許請求の範囲に記載の設計方法の一例である。また、同図に例示した手順をコンピュータに実行させるためのプログラムは、特許請求の範囲に記載のプログラムの一例である。
　図１０は、本技術の第１の実施の形態における各層の磁界分布の表示画面５００の一例である。同図に例示するように、情報処理装置２００は、導体層１１０や導体層１３０のそれぞれの磁界分布を求めて表示する。
　図１１は、本技術の第１の実施の形態における磁気モーメントの表示画面の一例である。情報処理装置２００は、例えば、導体層１１０の磁気モーメントであるＭ１と、導体層１３０の磁気モーメントであるＭ２とを求めて表示する。
　例えば、同図におけるａの表示画面５０１のように、情報処理装置２００は、磁気モーメントＭ１およびＭ２のそれぞれをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交座標系のベクトルＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚに分解し、それらのベクトル量を表示する。
　あるいは、同図におけるｂの表示画面５０２のように、情報処理装置２００は、磁気モーメントＭ１およびＭ２のそれぞれを３次元空間上に矢印のシンボルとして表示する。
　図１２は、本技術の第１の実施の形態における合成後の磁界分布の表示画面５０３の一例である。同図に例示するように、情報処理装置２００は、導体層のそれぞれの磁界分布を合成したものを表示する。
　なお、図１０から図１２は、情報処理装置２００の表示する画面の一部を例示したものであり、情報処理装置２００は、上述の画面以外にも、回路設計のための各種の画面を必要に応じて表示することができる。
　このように、本技術の第１の実施の形態によれば、情報処理装置２００が、導体層のそれぞれの磁気モーメントを表示するため、ユーザは、ノイズを低減した半導体装置１００を容易に設計することができる。
　［変形例］
　上述の第１の実施の形態では、情報処理装置２００は、解析対象以外をシールドすることにより、解析対象の磁気分布を求めていたが、この解析方法に限定されない。この第１の実施の形態の変形例における情報処理装置２００は、解析対象以外の導体層に励振源を接続する点において第１の実施の形態と異なる。
　図１３は、本技術の第１の実施の形態の変形例における磁界分布の解析方法を説明するための図である。第１の実施の形態の第１の変形例における情報処理装置２００は、解析モデルにおいて、解析対象に該当しない導体層の端子に励振源を接続した場合の解析対象の磁界分布を求める。
　例えば、導体層１１０、１２０および１３０のうち導体層１１０を解析対象とする。電磁界解析部２２０は、ＦＤＴＤ（Finite-Difference Time-Domain method）等のアルゴリズムにより解析対象の構造をメッシュ状の複数のエリアに分割して計算する。
　同図におけるａに例示するように、分割したエリア内の端子（ソルダーボール１６３、１６４および１６５やパッド１６１など）のそれぞれに、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４などの励振源が接続される。励振源として、例えば、電圧が与えられる。これにより、電磁界解析部２２０は、全メッシュのエネルギーを計算し、任意の面の磁界分布を導出することができる。
　電磁界解析部２２０は、メッシュのエネルギー情報から、導体層１１０および１２０の境界の励振源Ｖ１'を取得する。
　そして、同図におけるｂに例示するように、電磁界解析部２２０は、解析対象でない導体層の端子のそれぞれに励振源Ｖ１'を接続する。例えば、導体層１２０のパッド１６２や、ソルダーボール１６３、１６４および１６５などの端子に励振源Ｖ１'が接続される。これにより、パッド１６２とソルダーボール１６３、１６４および１６５との間には電位差が生じず、導体層１２０および１３０に電流が流れなくなる。このため、電磁界解析部２２０は、導体層１２０や１３０からの電磁放射を除いて、導体層１１０の磁界分布のみを取得することができる。
　このように、本技術の第１の実施の形態の変形例によれば、電磁界解析部２２０は、解析対象に該当しない導体層の端子に励振源を接続するため、解析対象の磁界分布のみを求めることができる。
　＜２．第２の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態では、導体層１１０や１３０などの２層のそれぞれの磁気モーメントを求めていたが、３層以上の導体層のそれぞれの磁気モーメントを求めることもできる。
　図１４は、本技術の第２の実施の形態における合成前後の磁気モーメントの一例を示す図である。この第２の実施の形態の電磁界解析部２２０は、導体層１１０および１３０の磁界分布に加え、導体層１２０の磁界分布をさらに求める。そして、磁気モーメント取得部２３０は、導体層１１０、１２０および１３０のそれぞれの磁気モーメントを取得する。なお、導体層１１０、１２０および１３０は、特許請求の範囲に記載の第１、第２および第３の導体層の一例である。
　同図におけるａは、導体層１１０の磁気モーメントおよびループ電流を示し、同図におけるｂは、導体層１２０の磁気モーメントおよびループ電流を示す。同図におけるｃは、導体層１３０の磁気モーメントおよびループ電流を示す。
　磁気モーメント取得部２３０は、３つの導体層のうち２つのそれぞれの磁気モーメントを合成する。例えば、導体層１２０および１３０の磁気モーメントが合成される。
　同図におけるｄは、導体層１１０の磁気モーメントおよびループ電流を示し、同図におけるｅは、合成後の磁気モーメントおよびループ電流を示す。電磁界解析部２２０は、これらの磁気モーメントを表示部２５０に表示させる。以降において、第１の実施の形態と同様の処理が実行される。
　なお、導体層が４層以上である場合にも、同様に電磁界解析部２２０は、それらのうち複数の磁気モーメントを合成して表示させることができる。また、第２の実施の形態に第１の実施の形態の変形例を適用することができる。
　上述したように、情報処理装置２００が３層のうち２層の磁気モーメントを合成して表示させるため、ユーザは、表示画面を参照して２層の場合と同じように磁気モーメントの向きを把握し、効率的に設計を行うことができる。
　このように、本技術の第２の実施の形態によれば、情報処理装置２００が３層のうち２層の磁気モーメントを合成して表示させるため、ユーザは、効率的に設計を行うことができる。
　なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
　また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）第１の導体層が形成する第１の磁界内の第１の磁気モーメントと前記第１の導体層に積層される第２の導体層が形成する第２の磁界内の第２の磁気モーメントとを求める処理を行う処理部を具備する情報処理装置。
（２）前記処理部は、
　前記第１および第２の導体層のそれぞれの設計データから前記第１および第２の磁界の分布を求める電磁界解析部と、
　前記第１および第２の磁界の分布に基づいて前記第１および第２の磁気モーメントを求める磁気モーメント取得部と
を備える前記（１）記載の情報処理装置。
（３）前記処理部は、前記設計データを変更する設計変更部をさらに備える
前記（２）記載の情報処理装置。
（４）前記処理部は、前記第１および第２の磁界を合成した磁界の磁界強度と所定の最小値との差が許容値未満か否かを判定する磁界強度判定部をさらに備える
前記（２）または（３）に記載の情報処理装置。
（５）前記電磁界解析部は、前記第１および第２の導体層のうち解析対象に該当しない方の導体層をシールドした場合の前記解析対象の磁界分布を求める
前記（２）から（４）のいずれかに記載の情報処理装置。
（６）前記電磁界解析部は、前記第１および第２の導体層のうち解析対象に該当しない方の導体層の端子に所定の励振源を接続した場合の前記解析対象の磁界分布を求める
前記（２）から（４）のいずれかに記載の情報処理装置。
（７）前記磁気モーメント取得部は、第２の導体層に積層される第３の導体層が形成する第３の磁気モーメントと前記第１、第２および第３の磁気モーメントのうち２つを合成した磁気モーメントとをさらに求める
前記（２）から（６）のいずれかに記載の情報処理装置。
（８）前記処理部は、前記第１および第２の磁気モーメントのそれぞれを表示部に表示させる
前記（１）から（７）のいずれかに記載の情報処理装置。
（９）情報処理装置が、第１の導体層が形成する第１の磁界内の第１の磁気モーメントと前記第１の導体層に積層される第２の導体層が形成する第２の磁界分内の第２の磁気モーメントとを求める手順を具備する半導体装置の設計方法。
（１０）情報処理装置が、第１の導体層が形成する第１の磁界内の第１の磁気モーメントと前記第１の導体層に積層される第２の導体層が形成する第２の磁界分内の第２の磁気モーメントとを求める手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。
（１１）第１の磁気モーメントを有する第１の磁界を形成する第１の導体層と、
　前記第１の導体層に積層され、前記第１の磁気モーメントとの間で打ち消しあう第２の磁気モーメントを有する第２の磁界を形成する第２の導体層と
を具備する半導体装置。
　１００　半導体装置
　１１０、１２０、１３０　導体層
　１１１、１１２　ワイヤ
　１１３　ダイ
　１２１　信号線
　１２２　グランド線
　１２３　インターポーザ
　１３１、１３２、１６３～１６５　ソルダーボール
　１４０　実装基板
　１５１、１５２　完全導体
　１６１、１６２　パッド
　２００　情報処理装置
　２０５　処理部
　２１０　データ保持部
　２２０　電磁界解析部
　２３０　磁気モーメント取得部
　２４０　磁界強度判定部
　２５０　表示部
　２６０　設計変更部

Claims (11)

  1. 　第１の導体層が形成する第１の磁界内の第１の磁気モーメントと前記第１の導体層に積層される第２の導体層が形成する第２の磁界内の第２の磁気モーメントとを求める処理を行う処理部を具備する情報処理装置。
  2. 　前記処理部は、
    　前記第１および第２の導体層のそれぞれの設計データから前記第１および第２の磁界の分布を求める電磁界解析部と、
    　前記第１および第２の磁界の分布に基づいて前記第１および第２の磁気モーメントを求める磁気モーメント取得部と
    を備える請求項１記載の情報処理装置。
  3. 　前記処理部は、前記設計データを変更する設計変更部をさらに備える
    請求項２記載の情報処理装置。
  4. 　前記処理部は、前記第１および第２の磁界を合成した磁界の磁界強度と所定の最小値との差が許容値未満か否かを判定する磁界強度判定部をさらに備える
    請求項２記載の情報処理装置。
  5. 　前記電磁界解析部は、前記第１および第２の導体層のうち解析対象に該当しない方の導体層をシールドした場合の前記解析対象の磁界分布を求める
    請求項２記載の情報処理装置。
  6. 　前記電磁界解析部は、前記第１および第２の導体層のうち解析対象に該当しない方の導体層の端子に所定の励振源を接続した場合の前記解析対象の磁界分布を求める
    請求項２記載の情報処理装置。
  7. 　前記磁気モーメント取得部は、第２の導体層に積層される第３の導体層が形成する第３の磁気モーメントと前記第１、第２および第３の磁気モーメントのうち２つを合成した磁気モーメントとをさらに求める
    請求項２記載の情報処理装置。
  8. 　前記処理部は、前記第１および第２の磁気モーメントのそれぞれを表示部に表示させる
    請求項１記載の情報処理装置。
  9. 　情報処理装置が、第１の導体層が形成する第１の磁界内の第１の磁気モーメントと前記第１の導体層に積層される第２の導体層が形成する第２の磁界分内の第２の磁気モーメントとを求める手順を具備する半導体装置の設計方法。
  10. 　情報処理装置が、第１の導体層が形成する第１の磁界内の第１の磁気モーメントと前記第１の導体層に積層される第２の導体層が形成する第２の磁界分内の第２の磁気モーメントとを求める手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  11. 　第１の磁気モーメントを有する第１の磁界を形成する第１の導体層と、
    　前記第１の導体層に積層され、前記第１の磁気モーメントとの間で打ち消しあう第２の磁気モーメントを有する第２の磁界を形成する第２の導体層と
    を具備する半導体装置。
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