(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路装置における電源電圧の変動を評価する集積回路装置の評価装置において、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成部と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析部と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換部と、を有し、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、前記等価回路作成部が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成部と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成部と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成部と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換部と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成部と、を有し、
前記能動回路素子等価回路作成部は、各パラメータの数値が入力されていない前記能動回路素子の等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記能動回路素子の等価回路を作成するものであり、評価対象となる前記集積回路装置の能動回路素子に応じて、前記能動回路素子の等価回路の複数の雛型から１の雛型を選択する、
ことを特徴とする集積回路装置の評価装置。
【請求項２】
前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を表す時間軸データが、前記スイッチング時におけるパルス電源電流の時間軸波形及び前記能動回路素子のクロック周波数であることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置の評価装置。
【請求項３】
前記電源レギュレータ等価回路作成部は、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源レギュレータの等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の集積回路装置の評価装置。
【請求項４】
前記配線基板等価回路作成部は、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源系回路の等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の集積回路装置の評価装置。
【請求項５】
前記配線基板等価回路作成部は、前記電源系回路のレイアウト情報に基づいて前記各パラメータの数値を算出する算出部を有することを特徴とする請求項４に記載の集積回路装置の評価装置。
【請求項６】
集積回路装置における電源電圧の変動を評価する集積回路装置の評価装置において、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成部と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析部と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換部と、を有し、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、前記等価回路作成部が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成部と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成部と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成部と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換部と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成部と、を有し、
前記配線基板等価回路作成部は、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源系回路の等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成すると共に前記電源系回路のレイアウト情報に基づいて前記各パラメータの数値を算出する算出部を有し、
前記電源系回路が配線及びこの配線上に配置されたキャパシタを備えたものであり、前記レイアウト情報において前記キャパシタの位置及び／又は容量を変更して新たなレイアウト情報を作成するキャパシタ変更部と、前記新たなレイアウト情報に基づいて算出された前記電源電圧の変動量を記憶する記憶部と、記憶された前記電源電圧の変動量を基準値と比較する比較部と、を有する、
ことを特徴とする集積回路装置の評価装置。
【請求項７】
前記配線基板等価回路作成部には、前記レイアウト情報としてＣＡＤ情報が入力されることを特徴とする請求項６に記載の集積回路装置の評価装置。
【請求項８】
前記等価回路作成部、前記解析部、及び前記周波数軸−時間軸変換部が、１台のパーソナルコンピュータ内においてプログラムにより実現されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の集積回路装置の評価装置。
【請求項９】
前記周波数軸−時間軸変換部が変換した時間軸データを表示する表示部を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の集積回路装置の評価装置。
【請求項１０】
前記周波数軸−時間軸変換部が変換した時間軸データを印刷する印刷部を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の集積回路装置の評価装置。
【請求項１１】
前記集積回路装置の設計支援に使用されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の集積回路装置の評価装置。
【請求項１２】
集積回路装置における電源電圧の変動を評価する集積回路装置の評価方法において、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成工程と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析工程と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換工程と、を有し、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された前記能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、
前記等価回路作成工程が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成工程と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成工程と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成工程と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換工程と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成工程と、を有し、
前記能動回路素子等価回路作成工程は、その各パラメータの数値が入力されていない前記能動回路素子の等価回路の雛型に、前記各パラメータの数値を入力することにより、前記能動回路素子の等価回路を作成する工程と、複数の前記能動回路素子の等価回路の雛型から、評価対象となる前記集積回路装置の能動回路素子に応じて、１の雛型を選択する工程と、を含む、
ことを特徴とする集積回路装置の評価方法。
【請求項１３】
前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を表す時間軸データが、前記スイッチング時におけるパルス電源電流の時間軸波形及び前記能動回路素子のクロック周波数であることを特徴とする請求項１２に記載の集積回路装置の評価方法。
【請求項１４】
前記電源レギュレータ等価回路作成工程は、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源レギュレータの等価回路の雛型に、前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成する工程であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の集積回路装置の評価方法。
【請求項１５】
前記配線基板等価回路作成工程は、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源系回路の等価回路の雛型に、前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成する工程であることを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の集積回路装置の評価方法。
【請求項１６】
前記配線基板等価回路作成工程は、前記電源系回路のレイアウト情報に基づいて前記各パラメータの数値を算出する工程を有することを特徴とする請求項１５に記載の集積回路装置の評価方法。
【請求項１７】
集積回路装置における電源電圧の変動を評価する集積回路装置の評価方法において、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成工程と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析工程と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換工程と、を有し、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された前記能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、
前記等価回路作成工程が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成工程と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成工程と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成工程と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換工程と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成工程と、を有し、
前記配線基板等価回路作成工程は、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源系回路の等価回路の雛型に、前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成する工程と、前記電源系回路のレイアウト情報に基づいて前記各パラメータの数値を算出する工程と、を有し、
前記電源系回路が配線及びこの配線上に配置されたキャパシタを備えたものであり、レイアウト情報において前記キャパシタの位置及び／又は容量を変更して新たなレイアウト情報を作成するキャパシタ変更工程と、前記周波数軸−時間軸変換工程の後に設けられ、前記新たなレイアウト情報に基づいて算出された前記電源電圧の変動量を記憶する記憶工程と、記憶された前記電源電圧の変動量を基準値と比較する比較工程と、を有する、
ことを特徴とする集積回路装置の評価方法。
【請求項１８】
前記配線基板等価回路作成工程において、前記レイアウト情報としてＣＡＤ情報を使用することを特徴とする請求項１７に記載の集積回路装置の評価方法。
【請求項１９】
集積回路装置における電源電圧の変動をコンピュータに評価させるプログラムにおいて、
コンピュータに、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成手順と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析手順と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換手順と、を実行させ、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、
前記等価回路作成手順が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成手順と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成手順と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成手順と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換手順と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成手順と、を有し、
前記能動回路素子等価回路作成手順は、各パラメータの数値が入力されていない前記能動回路素子の等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記能動回路素子の等価回路を作成するものであり、評価対象となる前記集積回路装置の能動回路素子に応じて、前記能動回路素子の等価回路の複数の雛型から１の雛型を選択する、
ことを特徴とする集積回路装置の評価プログラム。
【請求項２０】
前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を表す時間軸データが、前記スイッチング時における電源電流のピーク波形及び前記能動回路素子のクロック周波数であることを特徴とする請求項１９に記載の集積回路装置の評価プログラム。
【請求項２１】
前記電源レギュレータ等価回路作成手順は、予め記憶されその各パラメータの数値が入力されていない前記電源レギュレータの等価回路の雛型に、前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成する手順であることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の集積回路装置の評価プログラム。
【請求項２２】
前記配線基板等価回路作成手順は、予め記憶されその各パラメータの数値が入力されていない前記電源系回路の等価回路の雛型に、前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成する手順であることを特徴とする請求項１９乃至２１の何れか１項に記載の集積回路装置の評価プログラム。
【請求項２３】
前記配線基板等価回路作成手順は、前記電源系回路のレイアウト情報に基づいて前記各パラメータの数値を算出する手順を有することを特徴とする請求項２２に記載の集積回路装置の評価プログラム。
【請求項２４】
集積回路装置における電源電圧の変動をコンピュータに評価させるプログラムにおいて、
コンピュータに、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成手順と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析手順と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換手順と、を実行させ、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、
前記等価回路作成手順が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成手順と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成手順と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成手順と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換手順と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成手順と、を有し、
前記配線基板等価回路作成手順は、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源系回路の等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成する手順と、前記電源系回路のレイアウト情報に基づいて前記各パラメータの数値を算出する算出手順と、を有し、
前記電源系回路が配線及びこの配線上に配置されたキャパシタを備えたものであり、前記コンピュータに、レイアウト情報において前記キャパシタの位置及び／又は容量を変更して新たなレイアウト情報を作成するキャパシタ変更手順と、前記周波数軸−時間軸変換手順の後に実行され、前記新たなレイアウト情報に基づいて算出された前記電源電圧の変動量を記憶する記憶手順と、記憶された前記電源電圧の変動量を基準値と比較する比較手順と、を実行させる、
ことを特徴とする集積回路装置の評価プログラム。
【請求項２５】
前記配線基板等価回路作成手順において、前記レイアウト情報としてＣＡＤ情報が入力されることを特徴とする請求項２４に記載の集積回路装置の評価プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板に１又は２以上の能動回路素子を搭載した集積回路装置の評価を行う評価装置、評価方法及び評価プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板等の配線基板上に、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit：大規模集積回路）等の能動回路素子を搭載して形成された集積回路装置では、ＬＳＩと外部との間、及び／又は相互に接続された複数のＬＳＩ間における電気信号の授受により演算がなされる。このような集積回路装置が動作するためには、ＬＳＩに対して常に直流の電源電圧が供給されている必要がある。【０００３】
図２４は、集積回路装置におけるＬＳＩ及びプリント配線板の電源供給系回路を示す模式図である。図２４に示すように、通常、プリント配線板には、電源配線１０１及び接地配線１０２が設けられており、両配線の間にＬＳＩ１０３が接続されている。また、集積回路装置には、一定の直流電圧を発生させ、電源配線１０１に電源電位ＶＣＣを印加すると共に接地配線１０２接地電位ＧＮＤを印加することにより、ＬＳＩ１０３に電源電圧を供給する電源レギュレータ１０４が設けられている。更に、プリント配線板には、ＬＳＩ１０３が動作する際に瞬時にＬＳＩ１０３に電荷を供給する電荷供給源として、ＬＳＩ１０３の近傍にキャパシタ１０５が設けられている。プリント配線板においては、ＬＳＩ１０３に対する電源供給に関わる構成物、即ち、電源配線１０１、接地配線１０２及びキャパシタ１０３により、電源供給系回路が形成されている。電源供給系回路には、これらの要素の他に、電源から出力される高周波成分のノイズの拡散を防ぐためにインダクタ及びフィルタ（図示せず）が設けられることもある。【０００４】
図２５は、横軸に時間をとり、縦軸にＬＳＩに供給される制御信号レベル及び電源電位をとって、ＬＳＩのスイッチング時における電源電位の変動を示すグラフ図である。なお、スイッチング時とは、ＬＳＩの動作を制御する何らかの制御信号のレベルが切替えられて、ＬＳＩの動作が切替わる時点をいい、その多くは、クロック信号の立ち上がり時及び立ち下がり時に同期している。図２４に示す集積回路装置において、ＬＳＩ１０３のスイッチング時には、主としてキャパシタ１０５から必要な電荷がＬＳＩ１０３に供給される。しかしながら、キャパシタ１０５の容量には限度があり、電源レギュレータ１０４の駆動能力にも限度があるため、大量の電荷がキャパシタ１０５からＬＳＩ１０３に流れると、図２５に示すように、ＬＳＩ１０３に供給される電源電圧が変動する。この変動の最大変動量ΔＶがＬＳＩ１０３の許容範囲よりも大きいと、ＬＳＩ１０３が誤動作し、集積回路装置全体が機能不全に陥ることがある。【０００５】
近時、集積回路装置の高速化及び高密度化、並びに集積回路装置が搭載される電子機器自体の機能の複雑化に伴い、デジタル回路を構成するＬＳＩの電源電圧値が多様化し、且つ、動作に必要な電荷量も増加している。これらの要求を満足させるために、電源供給系回路の構成、特にプリント配線板の電源配線及びグラウンド配線、キャパシタ、インダクタ、並びにフィルタの配置には多くの制約が生じ、電源供給系回路の設計において、設計余裕度が極めて小さくなっている。その結果、電源供給系回路の配線設計時間が長くなると共に、一旦電源供給系回路を設計して集積回路装置を作製しても、この集積回路装置に要求される電気的な特性を満足できず、再設計を余儀なくされるケースが頻繁に発生している。この結果、集積回路装置の設計に極めて長い時間がかかるという問題点が生じている。【０００６】
上述の問題点を解決するために、集積回路装置の設計段階において電源電圧の変動量ΔＶを算出する技術が開発されている。この技術によれば、集積回路装置を設計しながら、適宜その電源電位の変動量を算出し、変動量ΔＶが許容範囲を超えそうなときは設計をやり直すことにより、実際に集積回路装置を作製することなく、電源電位の変動量が許容範囲内に収まるような集積回路装置を設計することができる。例えば、非特許文献１には、三次元の電磁界解析手段を用いて、集積回路装置の電源電圧挙動を経時的にシミュレートすることにより、電源電圧の変動量を算出する技術が開示されている。【０００７】
【非特許文献１】Jiayuan Fang 「New Methodologies for Signal and Power Integrity Analysis of Electronics Packaging」  第１６回エレクトロニクス実装学術講演大会  １９Ｂ−０１  ｐ．１５１−１５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。非特許文献１に記載の技術においては、集積回路装置の動作を経時的にシミュレートすることにより、電源電圧の変動を算出している。しかしながら、集積回路装置は、電源を投入してから一定の期間は過渡状態にあり、その後定常状態になる。従って、上述のシミュレートにおいては、過渡状態をシミュレートした後でないと、定常状態をシミュレートすることができない。このため、定常状態のシミュレートを行おうとすると、シミュレート対象となる集積回路装置の構成及びシミュレートに使用するコンピュータの性能にもよるが、一般には１乃至２日間程度の時間を必要とする。このため、集積回路装置の設計を効率的に支援することができず、設計に要する時間が極めて長くなってしまう。【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、集積回路装置の電源電圧の変動量を短時間で評価することができる集積回路装置の評価装置、評価方法及び評価プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る集積回路装置の評価装置は、集積回路装置における電源電圧の変動を評価する集積回路装置の評価装置において、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成部と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析部と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換部と、を有し、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、前記等価回路作成部が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成部と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成部と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成部と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換部と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成部と、を有し、
前記能動回路素子等価回路作成部は、各パラメータの数値が入力されていない前記能動回路素子の等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記能動回路素子の等価回路を作成するものであり、評価対象となる前記集積回路装置の能動回路素子に応じて、前記能動回路素子の等価回路の複数の雛型から１の雛型を選択する、
ことを特徴とする。
【００１１】
例えば、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を表す時間軸データが、前記スイッチング時におけるパルス電源電流の時間軸波形及び前記能動回路素子のクロック周波数である。
【００１２】
前記電源レギュレータ等価回路作成部は、例えば、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源レギュレータの等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成する。
【００１３】
前記配線基板等価回路作成部は、例えば、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源系回路の等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成する。
【００１４】
例えば、前記配線基板等価回路作成部は、前記電源系回路のレイアウト情報に基づいて前記各パラメータの数値を算出する算出部を有する。
【００１５】
本発明に係る他の集積回路装置の評価装置は、集積回路装置における電源電圧の変動を評価する集積回路装置の評価装置において、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成部と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析部と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換部と、を有し、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、前記等価回路作成部が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成部と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成部と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成部と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換部と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成部と、を有し、
前記配線基板等価回路作成部は、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源系回路の等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成すると共に前記電源系回路のレイアウト情報に基づいて前記各パラメータの数値を算出する算出部を有し、
前記電源系回路が配線及びこの配線上に配置されたキャパシタを備えたものであり、前記レイアウト情報において前記キャパシタの位置及び／又は容量を変更して新たなレイアウト情報を作成するキャパシタ変更部と、前記新たなレイアウト情報に基づいて算出された前記電源電圧の変動量を記憶する記憶部と、記憶された前記電源電圧の変動量を基準値と比較する比較部と、を有する、
ことを特徴とする。
【００１６】
また、前記配線基板等価回路作成部には、前記レイアウト情報としてＣＡＤ情報が入力されてもよい。
【００１７】
前記等価回路作成部、前記解析部、及び前記周波数軸−時間軸変換部が、１台のパーソナルコンピュータ内においてプログラムにより実現されてもよい。
【００１８】
前記周波数軸−時間軸変換部が変換した時間軸データを表示する表示部を有してもよい。
【００１９】
前記周波数軸−時間軸変換部が変換した時間軸データを印刷する印刷部を有してもよい。
【００２０】
前記集積回路装置の設計支援に使用されてもよい。
【００２１】
本発明に係る集積回路装置の評価方法は、集積回路装置における電源電圧の変動を評価する集積回路装置の評価方法において、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成工程と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析工程と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換工程と、を有し、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された前記能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、
前記等価回路作成工程が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成工程と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成工程と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成工程と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換工程と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成工程と、を有し、
前記能動回路素子等価回路作成工程は、その各パラメータの数値が入力されていない前記能動回路素子の等価回路の雛型に、前記各パラメータの数値を入力することにより、前記能動回路素子の等価回路を作成する工程と、複数の前記能動回路素子の等価回路の雛型から、評価対象となる前記集積回路装置の能動回路素子に応じて、１の雛型を選択する工程と、を含む、
ことを特徴とする。
本発明に係る他の集積回路装置の評価方法は、集積回路装置における電源電圧の変動を評価する集積回路装置の評価方法において、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成工程と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析工程と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換工程と、を有し、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された前記能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、
前記等価回路作成工程が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成工程と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成工程と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成工程と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換工程と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成工程と、を有し、
前記配線基板等価回路作成工程は、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源系回路の等価回路の雛型に、前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成する工程と、前記電源系回路のレイアウト情報に基づいて前記各パラメータの数値を算出する工程と、を有し、
前記電源系回路が配線及びこの配線上に配置されたキャパシタを備えたものであり、レイアウト情報において前記キャパシタの位置及び／又は容量を変更して新たなレイアウト情報を作成するキャパシタ変更工程と、前記周波数軸−時間軸変換工程の後に設けられ、前記新たなレイアウト情報に基づいて算出された前記電源電圧の変動量を記憶する記憶工程と、記憶された前記電源電圧の変動量を基準値と比較する比較工程と、を有する、
ことを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る集積回路装置の評価プログラムは、
集積回路装置における電源電圧の変動をコンピュータに評価させるプログラムにおいて、
コンピュータに、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成手順と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析手順と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換手順と、を実行させ、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、
前記等価回路作成手順が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成手順と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成手順と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成手順と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換手順と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成手順と、を有し、
前記能動回路素子等価回路作成手順は、各パラメータの数値が入力されていない前記能動回路素子の等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記能動回路素子の等価回路を作成するものであり、評価対象となる前記集積回路装置の能動回路素子に応じて、前記能動回路素子の等価回路の複数の雛型から１の雛型を選択する、
ことを特徴とする。
本発明に係る他の集積回路装置の評価プログラムは、
集積回路装置における電源電圧の変動をコンピュータに評価させるプログラムにおいて、
コンピュータに、前記集積回路装置の等価回路を作成すると共に、時間軸データとして入力された前記集積回路装置の能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する等価回路作成手順と、前記周波数軸データを使用して前記等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析手順と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換手順と、を実行させ、
前記集積回路装置が、配線基板、この配線基板上に搭載された能動回路素子、及び前記配線基板を介して前記能動回路素子に電源電圧を供給する電源レギュレータを備えたものであり、
前記等価回路作成手順が、前記配線基板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成する配線基板等価回路作成手順と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成手順と、前記能動回路素子の等価回路を作成する能動回路素子等価回路作成手順と、前記能動回路素子におけるスイッチング時の電源挙動を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換手順と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記能動回路素子の等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成手順と、を有し、
前記配線基板等価回路作成手順は、その各パラメータの数値が入力されていない前記電源系回路の等価回路の雛型に前記各パラメータの数値を入力することにより、前記電源系回路の等価回路を作成する手順と、前記電源系回路のレイアウト情報に基づいて前記各パラメータの数値を算出する算出手順と、を有し、
前記電源系回路が配線及びこの配線上に配置されたキャパシタを備えたものであり、前記コンピュータに、レイアウト情報において前記キャパシタの位置及び／又は容量を変更して新たなレイアウト情報を作成するキャパシタ変更手順と、前記周波数軸−時間軸変換手順の後に実行され、前記新たなレイアウト情報に基づいて算出された前記電源電圧の変動量を記憶する記憶手順と、記憶された前記電源電圧の変動量を基準値と比較する比較手順と、を実行させる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、集積回路装置を周波数軸で評価することにより、集積回路装置の電源電圧の変動量を短時間で評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る評価装置を示すブロック図である。
【図２】プリント配線板の電源供給系回路におけるデカップリングキャパシタを除く部分を示す等価回路の雛型を示す回路図である。
【図３】プリント配線板の電源供給系回路におけるデカップリングキャパシタを示す等価回路の雛型を示す回路図である。
【図４】電源レギュレータの等価回路の雛型を示す回路図である。
【図５】ＬＳＩの等価回路の雛型を示す回路図である。
【図６】ＬＳＩの他の等価回路の雛型を示す回路図である。
【図７】横軸に時間をとり、縦軸にＬＳＩを流れる電流値をとって、ＬＳＩの電流源を表す時間軸波形を示すグラフ図である。
【図８】集積回路装置を表す等価回路を示す回路図である。
【図９】本実施形態に係る集積回路装置の評価方法を示すフローチャート図である。
【図１０】本実施形態に係る集積回路装置の評価方法を示すフローチャート図であり、図９の次の工程を示す。
【図１１】本実施形態に係る評価方法において評価の対象となる集積回路装置を示す平面図である。
【図１２】図１１に示すＡ−Ａ’線による断面図である。
【図１３】（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に電流値をとって、ＬＳＩ内部を流れる電流の時間軸データを示すグラフ図であり、（ｂ）は、横軸に周波数をとり、縦軸に電流値をとって、ＬＳＩ内部を流れる電流の周波数軸データを示すグラフ図である。
【図１４】横軸に周波数をとり、縦軸に電源電圧をとって、集積回路装置におけるＬＳＩが搭載されている部分の電源電圧の周波数軸データを示すグラフ図である。
【図１５】横軸に時間をとり、縦軸に電源電圧の変動量をとって、集積回路装置のある位置における電源電圧の時間軸データを示すグラフ図である。
【図１６】（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に電流値をとって、クロック周波数が２４ＭＨｚであるときに、ＬＳＩ内部を流れる電流の時間軸データを示すグラフ図であり、（ｂ）は、横軸に周波数をとり、縦軸に電流値をとって、クロック周波数が２４ＭＨｚであるときに、ＬＳＩ内部を流れる電流の周波数軸データを示すグラフ図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る集積回路装置の評価装置を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係る集積回路装置の評価装置を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係る集積回路装置の評価方法を示すフローチャート図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係る集積回路装置の評価方法を示すフローチャート図であり、図１９の次の工程を示す。
【図２１】第３の実施形態の変形例に係る集積回路装置の評価方法を示すフローチャート図である。
【図２２】第３の実施形態の変形例に係る集積回路装置の評価方法を示すフローチャート図であり、図２１の次の工程を示す。
【図２３】横軸に周波数をとり、縦軸に電源電圧をとって、デカップリングキャパシタの容量を変更した後の集積回路装置におけるＬＳＩが搭載されている部分の電源電圧の周波数軸データを示すグラフ図である。
【図２４】集積回路装置におけるＬＳＩ及びプリント配線板の電源供給系回路を示す模式図である。
【図２５】横軸に時間をとり、縦軸にＬＳＩに供給される制御信号レベル及び電源電位をとって、ＬＳＩのスイッチング時における電源電位の変動を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２５】
１；評価装置
２；プリント配線板等価回路作成部
３；プリント配線板情報入力部
４；電源レギュレータ等価回路作成部
５；電源レギュレータ情報入力部
６；ＬＳＩ等価回路作成部
７；ＬＳＩ情報入力部
８；時間軸−周波数軸変換部
９；等価回路合成部
１０；周波数軸回路解析部
１１；周波数軸−時間軸変換部
１２；表示部
１３；記憶部
２１；評価装置
２２；ＣＡＤ情報入力部
２３；ＬＳＩデータベース記憶部
３１；評価装置
３２；キャパシタ位置変更部
３３；記憶部
３４；比較部
５１；集積回路装置
５２；プリント配線板
５３；ＬＳＩ
５４ａ〜５４ｉ；デカップリングキャパシタ
５５；電源レギュレータ
５６；接地層
５７；電源層
１０１；電源配線
１０２；接地配線
１０３；ＬＳＩ
１０４；電源レギュレータ
１０５；キャパシタ
ＥＣ１〜ＥＣ６；等価回路の雛型
Ｐ１、Ｐ２；受動素子
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る評価装置を示すブロック図であり、図２はプリント配線板の電源供給系回路におけるデカップリングキャパシタを除く部分を示す等価回路の雛型を示す回路図であり、図３はプリント配線板の電源供給系回路におけるデカップリングキャパシタを示す等価回路の雛型を示す回路図であり、図４は電源レギュレータの等価回路の雛型を示す回路図であり、図５はＬＳＩの等価回路の雛型を示す回路図であり、図６はＬＳＩの他の等価回路の雛型を示す回路図であり、図７は、横軸に時間をとり、縦軸にＬＳＩを流れる電流値をとって、ＬＳＩの電流源を表す時間軸波形を示すグラフ図であり、図８は集積回路装置を表す等価回路を示す回路図である。【００２７】
本実施形態に係る評価装置が評価の対象とする集積回路装置は、図２４に示すように、配線基板としてのプリント配線板に能動回路素子としてのＬＳＩが搭載されており、このＬＳＩにプリント配線板の電源供給系回路を介して電源電圧を供給する電源レギュレータが設けられた集積回路装置である。電源レギュレータは、プリント配線板上に実装されていてもよく、プリント配線板の外部に外付けされていてもよい。【００２８】
図１に示すように、本実施形態に係る評価装置１においては、記憶部１３が設けられている。記憶部１３には、プリント配線板の電源供給系回路の等価回路の雛型ＥＣ１（図２参照）、デカップリングキャパシタの等価回路の雛型ＥＣ２（図３参照）、電源レギュレータの等価回路の雛型ＥＣ３（図４参照）、並びにＬＳＩの電源系配線を表す等価回路の雛型ＥＣ４（図５参照）及びＥＣ５（図６参照）が記憶されている。【００２９】
また、評価装置１においては、評価対象となる集積回路装置について、プリント配線板の電源供給系回路の等価回路を作成するプリント配線板等価回路作成部２が設けられている。プリント配線板等価回路作成部２は、記憶部１３に記憶されている電源供給系回路の等価回路の雛型ＥＣ１（図２参照）を読み出す。図２に示す等価回路の雛型ＥＣ１においては、相互に直交する２方向に延びる夫々複数本の配線によって格子が形成されており、２次元等価回路網を形成している。この等価回路網は、プリント回路基板の主面を正方形状の微小領域にマトリクス状に分割し、電源供給系回路の各微小領域に相当する各部分の電気的特性をパラメータとして表すことによって得ることができる。格子の各交点と接地電位との間の抵抗及び容量を表すパラメータとしてパラメータＹが設定されており、各交点間の抵抗及びインダクタンスを表すパラメータとしてパラメータＺが設定されている。パラメータＹ及びＺの数値は未入力であり、空欄となっている。【００３０】
また、プリント配線板等価回路作成部２は、記憶部１３より、図３に示すようなデカップリングキャパシタの等価回路の雛型ＥＣ２を読み出す。このデカップリングキャパシタの等価回路の雛型ＥＣ２においては、キャパシタＣ１、インダクタＬ１及び抵抗Ｒ１がこの順に直列に接続されている。等価回路の雛型ＥＣ２において、キャパシタＣ１の容量値、インダクタＬ１のインダクタンス、及び抵抗Ｒ１の抵抗値はいずれも未入力であり、空欄となっている。【００３１】
プリント配線板等価回路作成部２には、プリント配線板のレイアウト情報として、プリント配線板のサイズ、プリント配線板を形成する誘電体材料の誘電率ｅ及び損失ｔａｎδ、各層の導体厚さｔ、電源供給系回路を構成する電源層とグラウンド層との間の距離ｄが入力される。これにより、プリント配線板等価回路作成部２は、下記数式１及び２により、前述のパラメータＹ及びパラメータＺを算出する。なお、下記数式１及び２において、μ０は真空中の透磁率、σｃは導体の導電率、ｆは周波数、ωは角周波数、ｗはマトリクス状に分割した正方形領域の一辺の長さ、ｊは虚数単位である。【００３２】
【数１】
0004678027.tif 000002
【００３３】
【数２】
0004678027.tif 000003
【００３４】
プリント配線板等価回路作成部２は、上記数式１及び数式２によって算出したパラメータＹ及びパラメータＺの値を等価回路の雛型ＥＣ１に入力することにより、数値データを伴うプリント配線板の電源供給系回路の等価回路を作成する。同様に、インダクタＬ１のインダクタンス及び抵抗Ｒ１の抵抗値を算出し、キャパシタＣ１の容量値と共に等価回路の雛型ＥＣ２に入力することにより、数値データを伴うデカップリングキャパシタの等価回路を作成する。なお、図２においては、便宜上、パラメータＹ及びＺは各位置において共通の符号で表記されているが、パラメータＹ及びＺは各位置間において個別の値が入力される。また、デカップリングキャパシタの各パラメータについても、デカップリング毎に個別の値が入力される。【００３５】
また、評価装置１においては、プリント配線板情報入力部３が設けられている。プリント配線板情報入力部３は、上述のプリント配線板のレイアウト情報及び数値情報が例えばオペレータによってキーボードを介して入力され、入力された情報をプリント配線板等価回路作成部２に対して出力するものである。【００３６】
更に、評価装置１においては、電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成部４が設けられている。電源レギュレータ等価回路作成部４は、記憶部１３に記憶されている電源レギュレータの等価回路の雛型ＥＣ３（図４参照）を読み出す。図４に示す等価回路の雛型ＥＣ３においては、電圧源Ｖ２とキャパシタＣ２とが相互に並列に接続されており、抵抗Ｒ２が、電圧源Ｖ２及びキャパシタＣ２からなる回路に直列に接続されている。等価回路の雛型ＥＣ３においては、電源レギュレータの特性を示す各パラメータ、即ち、電圧源Ｖ２の電圧値、キャパシタＣ２の容量値、抵抗Ｒ２の抵抗値はいずれも未入力であり、空欄となっている。そして、電源レギュレータの出力電圧、出力電流、リップル電圧及び過渡応答性等の静的及び動的な特性が入力されることにより、前述の各パラメータの値を算出し、等価回路を生成する。【００３７】
更にまた、評価装置１においては、電源レギュレータ情報入力部５が設けられている。電源レギュレータ情報入力部５は、電源レギュレータの出力電圧、出力電流、リップル電圧及び過渡応答性等の静的及び動的な特性が例えばオペレータによってキーボードを介して入力され、入力された情報を電源レギュレータ等価回路作成部４に対して出力するものである。【００３８】
更にまた、評価装置１においては、ＬＳＩの等価回路を作成するＬＳＩ等価回路作成部６が設けられている。ＬＳＩ等価回路作成部６は、記憶部１３に記憶されたＬＳＩの電源系配線を表す等価回路の雛型を読み出すものである。記憶部１３には、ＬＳＩの電源系配線を表す等価回路の雛型が複数記憶されている。例えば、図５に示す等価回路の雛型ＥＣ４及び図６に示す等価回路の雛型ＥＣ５が記憶されている。図５に示す等価回路の雛型ＥＣ４においては、電源端子と接地端子との間に電流源Ｉ３が設けられており、この電流源Ｉ３と並列に受動素子Ｐ１が接続されている。また、電流源Ｉ３及び受動素子Ｐ１から構成される回路と電源端子との間に、受動素子Ｐ２が接続されている。受動素子Ｐ１はＬＳＩの内部抵抗及び内部容量を表すパラメータであり、受動素子Ｐ２はＬＳＩが接続される配線のインダクタンス及び抵抗を表すパラメータである。これらの各パラメータは、未入力であり、空欄となっている。【００３９】
なお、ＬＳＩをより精度よく解析するためには、図６に示すようなより複雑な等価回路を使用する。この場合、解析の精度は向上するが、データの入力及び解析に要する時間が長くなる。図５及び図６に示すＬＳＩの等価回路は、等価回路生成ツール（図示せず）を使用して予め作成され、ＬＳＩ等価回路作成部６に記憶されたものであるか、ＬＳＩ設計用のＣＡＤによって作成された等価回路を、デジタルデータの形で取り込んだものであるか、ＬＳＩ製造者から提供されたものである。【００４０】
ＬＳＩ等価回路作成部６は、ＬＳＩの設計情報が入力されるか、又は、ＬＳＩを評価用基板に実装して測定された端子間電圧及び電流の値が入力されることにより、受動素子Ｐ１及びＰ２のパラメータ値を算出する。また、一般に、ＬＳＩの内部においては、電流はＬＳＩのスイッチング時に集中して流れる。即ち、電流は、各制御信号がロウレベルからハイレベルになるとき、及びハイレベルからロウレベルになるときに、集積回路内の容量性負荷に電荷を充電、又はこの容量性負荷から電荷を放電するために、パルス状に流れる。図７に示すように、このとき流れる電流の時間軸波形は、例えば１つのピークを持つピーク波形となる。このため、図５に示す等価回路において、電流源Ｉ３は、図７に示すようなスイッチング時のパルス電流の時間軸特性を示すピーク波形、及びクロック周波数（動作周波数）の２つの要素によって表すことができる。ＬＳＩ等価回路作成部６は、受動素子Ｐ１及びＰ２のパラメータ値並びにスイッチング時のパルス電流の時間軸波形及びクロック周波数を等価回路の雛型ＥＣ４に入力することにより、ＬＳＩの等価回路を作成する。【００４１】
更にまた、評価装置１においては、ＬＳＩ情報入力部７が設けられている。ＬＳＩ情報入力部７は、ＬＳＩの設計情報、又はＬＳＩを評価用基板に実装して測定された端子間電圧及び電流の値、電流源Ｉ３を表す時間軸波形（図７参照）及びクロック周波数等の情報が、例えばオペレータによってキーボードを介して入力され、入力された情報をＬＳＩ等価回路作成部６に対して出力するものである。【００４２】
評価装置１には、時間軸−周波数軸変換部８が設けられている。この時間軸−周波数軸変換部８は、ＬＳＩ等価回路作成部６が作成したＬＳＩの等価回路が入力され、この等価回路に含まれる時間軸データ、即ち、電流源Ｉ３を表すスイッチング電流の時間軸波形及びクロック周波数を、周波数軸データに変換するものである。具体的には、前記スイッチング電流の時間軸波形を前記クロック周波数の逆数である周期で並べた時間軸波形を作成し、この時間軸波形を周波数軸に変換する。この変換は、例えばフーリエ変換によって行い、例えば、離散的なデータをコンピュータによって処理するＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）によって行う。【００４３】
また、評価装置１には、等価回路合成部９が設けられている。等価回路合成部９は、プリント配線板等価回路作成部２からプリント配線板の電源供給系回路におけるデカップリングキャパシタ以外の部分の等価回路ＥＣ１（図２参照）及びデカップリングキャパシタの等価回路ＥＣ２（図３参照）が入力され、電源レギュレータ等価回路作成部４から電源レギュレータの等価回路ＥＣ３（図４参照）が入力され、時間軸−周波数軸変換部８から時間軸データが周波数軸データに変換されたＬＳＩの等価回路ＥＣ４（図５参照）が入力され、これらの等価回路ＥＣ１乃至ＥＣ４を合成して、集積回路装置の電源供給系回路を表す１つの等価回路を作成するものである。この等価回路は、デカップリングキャパシタ、電源レギュレータ、ＬＳＩの特性を表現する各等価回路ＥＣ２乃至ＥＣ４を、プリント配線板の電源供給系回路の特性を表現する２次元等価回路網ＥＣ１の各交点のうち、デカップリングキャパシタ、電源レギュレータ、ＬＳＩが配置される位置に相当する交点に、電気的に接続することによって得ることができる。この合成された等価回路の一例を図８に示す。【００４４】
図８に示すように、この合成された等価回路ＥＣ６においては、プリント配線板の電源供給系回路を表す等価回路ＥＣ１の格子の１つの交点Ｎ１に、ＬＳＩを表す等価回路ＥＣ４の電源端子が接続されており、等価回路ＥＣ４の接地端子には接地電位が印加されている。また、交点Ｎ１の周辺の交点のうちのいくつかには、デカップリングキャパシタを表す等価回路ＥＣ２の一端子が接続されており、等価回路ＥＣ２の他端子には接地電位が印加されている。なお、図を見やすくするために、図８においては、等価回路ＥＣ２を３個のみ図示している。更に、等価回路ＥＣ１の他の交点には、電源レギュレータを表す等価回路ＥＣ３の一端子が接続されており、等価回路ＥＣ３の他端子には接地電位が印加されている。【００４５】
また、評価装置１には、周波数軸回路解析部１０が設けられている。周波数軸回路解析部１０は、等価回路合成部９によって合成された等価回路ＥＣ６が入力され、この等価回路ＥＣ６を周波数軸で解析して、等価回路ＥＣ６の各交点における周波数毎の電位を算出するものである。周波数軸回路解析部１０は例えば回路シミュレータによって構成されており、例えばＳＰＩＣＥ（simulation program with integrated circuit emphasis）によって構成されている。なお、回路シミュレータは、等価回路の組み合わせにより表現された回路網に電流源又は電圧源を接続することにより、この回路網の各交点の高周波定常状態における電位を、指定した周波数毎に算出するようなプログラムとなっている。前記周波数には、例えば、ＬＳＩ情報入力部７において入力された動作周波数及びその高調波成分が指定される。【００４６】
更に、評価装置１には、周波数軸回路解析部１０によって算出された周波数軸データ、即ち、等価回路ＥＣ６の各交点における周波数毎の電位を表すデータを、時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換部１１が設けられている。周波数軸−時間軸変換部１１は、前記変換を逆フーリエ変換、又は各周波数における正弦波形の総和を算出することによって行う。【００４７】
更にまた、評価装置１には、表示部１２が設けられている。表示部１２は例えばモニター等である。表示部１２は、周波数軸−時間軸変換部１１によって変換された時間軸データを表示するものである。【００４８】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る集積回路装置の評価装置の動作、即ち、本実施形態に係る集積回路装置の評価方法について説明する。図９及び図１０は、本実施形態に係る集積回路装置の評価方法を示すフローチャート図である。また、図１１は、本実施形態に係る評価方法において評価の対象となる集積回路装置を示す平面図であり、図１２は図１１に示すＡ−Ａ’線による断面図である。更に、図１３（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に電流値をとって、ＬＳＩ内部を流れる電流の時間軸データを示すグラフ図であり、（ｂ）は、横軸に周波数をとり、縦軸に電流値をとって、ＬＳＩ内部を流れる電流の周波数軸データを示すグラフ図であり、図１４は、横軸に周波数をとり、縦軸に電源電圧をとって、集積回路装置におけるＬＳＩが搭載されている部分の電源電圧の周波数軸データを示すグラフ図であり、図１５は、横軸に時間をとり、縦軸に電源電圧の変動量をとって、集積回路装置のある位置における電源電圧の時間軸データを示すグラフ図である。図１５の縦軸は、電源電圧の設定値を０（Ｖ）とし、この設定値からの変動量を示している。【００４９】
図１１に示すように、評価の対象となる集積回路装置５１においては、プリント配線板５２が設けられている。プリント配線板５２の形状は、長手方向の長さが３００ｍｍであり、短手方向の長さが２００ｍｍである矩形である。プリント配線板５２上における１つの角部付近には、ＬＳＩ５３が配置されている。ＬＳＩ５３は、その４辺にピンが設けられたＱＦＰ（Quad Flat Package）型のＬＳＩであり、ピン数は２０８本である。【００５０】
また、プリント配線板５２とＬＳＩ５３との間には、１つのデカップリングキャパシタ５４ｅが設けられており、プリント配線板５２上におけるＬＳＩ５３の周囲には、８個のデカップリングキャパシタ５４ａ乃至５４ｄ及び５４ｆ乃至５４ｉが設けられている。合計９個のデカップリングキャパシタ５４ａ乃至５４ｉは、（３×３）のマトリクス状に配列されている。デカップリングキャパシタ５４ａ乃至５４ｉの容量値は例えば夫々０．０１μＦである。更に、プリント配線板５２上におけるＬＳＩ５３が配置されている角部の対角に位置する角部には、電源レギュレータ５５が設けられている。【００５１】
なお、プリント配線板５２上には、ＬＳＩに対して信号を入出力するための信号配線（図示せず）及びＬＳＩ５３を制御するための付属回路（図示せず）等が設けられているが、本実施形態は集積回路装置の電源供給系回路の評価を行うものであり、上述の信号配線及び付属回路等の構成要素は、本実施形態の評価の対象とはならないため、図示及び説明を省略している。【００５２】
図１２に示すように、プリント配線板５２は４層構造となっており、第１層、即ち、プリント配線板５２の上面上には、ＬＳＩ５３、デカップリングキャパシタ５４ａ乃至５４ｉ及び電源レギュレータ５５が実装されている。なお、上述の信号配線及び付属回路も第１層に実装されている。また、第２層は、全体が一面の接地層５６となっており、接地電位ＧＮＤが印加されるようになっている。更に、第３層は、全体が一面の電源層５７となっており、電源電位ＶＣＣが印加されるようになっている。そして、ＬＳＩ５３、デカップリングキャパシタ５４ａ乃至５４ｉ及び電源レギュレータ５５は、夫々スルーホールを介して接地層５６及び電源層５７の双方に接続されている。第４層、即ち、プリント配線板５２の下面上には、何も実装されていない。各層間には誘電体層が設けられており、第２層と第３層との間の誘電体層の厚さは例えば１ｍｍであり、この誘電体層を形成する誘電材料の比誘電率は例えば４．４である。【００５３】
以下、本実施形態に係る評価方法を、具体的なデータ例を挙げて詳細に説明する。先ず、記憶部１３に予めプリント配線板を表す等価回路の雛型ＥＣ１（図２参照）及びＥＣ２（図３参照）、並びに電源レギュレータの等価回路の雛型ＥＣ３（図４参照）を記憶させておく。この等価回路の雛型は、電圧レギュレータ製造者が供給する等価回路を、キーボードを介して手入力により、又はデジタルデータとして直接入力する。【００５４】
また、記憶部１３に予めＬＳＩの電源系配線を表す等価回路の雛型を複数記憶させておく。即ち、例えば、図５に示す等価回路の雛型ＥＣ４及び図６に示す等価回路の雛型ＥＣ５を記憶させておく。等価回路の雛型ＥＣ４及びＥＣ５は、例えば、等価回路生成ツール（図示せず）を使用して作成されたものであるか、ＬＳＩ設計用のＣＡＤによって作成された等価回路を、デジタルデータの形で取り込んだものであるか、ＬＳＩ製造者から直接入手したものである。なお、等価回路の雛型ＥＣ１乃至ＥＣ５においては、各パラメータの数値は未入力である。【００５５】
そして、図９のステップＳ１に示すように、例えばオペレータがキーボードを操作することによって、プリント配線板のレイアウト情報及び数値情報をプリント配線板情報入力部３に入力する。このとき入力するレイアウト情報は、図１１及び図１２に示す集積回路装置５１の各層の配置情報であり、プリント配線板に設けられた電源層及び接地層の形状、両層間の距離、デカップリングキャパシタの位置情報を含む情報である。また、数値情報は、誘電体層を形成する誘電体の誘電率、キャパシタＣの容量値を含む情報である。プリント配線板情報入力部３は、入力された情報をプリント配線板等価回路作成部２に対して出力する。【００５６】
また、ステップＳ２に示すように、例えばオペレータがキーボードを操作することによって、電源レギュレータの出力電圧、出力電流、リップル電圧及び過渡応答性等の静的及び動的な特性を電源レギュレータ情報入力部５に入力する。電源レギュレータ情報入力部５は、入力された情報を電源レギュレータ等価回路作成部４に対して出力する。【００５７】
更に、ステップＳ３に示すように、例えばオペレータがキーボードを操作することによって、記憶部１３に記憶されているＬＳＩを表す複数の等価回路の雛型から、評価しようとするＬＳＩの種類及び評価の目的に合わせて１つの等価回路の雛型を選択する。本実施形態においては、例えば、等価回路の雛型ＥＣ４を選択する。また、ＬＳＩの設計情報、又はＬＳＩを評価用基板に実装して測定された端子間電圧及び電流の値、電流源Ｉ３を表すスイッチング時のパルス電流の時間軸波形（図７参照）及びクロック周波数等の情報をＬＳＩ情報入力部７に入力する。この入力は、回路シミュレータに用いるための回路記述形式としてキーボードにより行うか、又は標準のフォーマットを作成し予め作成された表示画面の入力項目にキーボード及びマウス等を用いて所定の数値等を入力することにより行う。ＬＳＩ情報入力部７は、入力された情報をＬＳＩ等価回路作成部６に対して出力する。なお、上述のステップＳ１乃至Ｓ３は順不同であり、どのステップから実行してもよい。【００５８】
ステップＳ１において、プリント配線板等価回路作成部２にプリント配線板に関する情報が入力されると、ステップＳ４に示すように、プリント配線板等価回路作成部２が、記憶部１３に記憶されている電源供給系回路の等価回路の雛型ＥＣ１（図２参照）を読み出し、次いで、ステップＳ５に示すように、記憶部１３に記憶されているデカップリングキャパシタの等価回路の雛型ＥＣ２（図３参照）を読み出す。次に、ステップＳ６に示すように、電源層と接地層との間を伝搬する電磁波の表現形式を、等価回路を用いて解析可能な電流と電圧の回路で表現できる形式に転換して、等価回路の雛型ＥＣ１（図２参照）及びＥＣ２（図３参照）における各パラメータ、即ち、パラメータＹ及びＺ並びにインダクタＬ１のインダクタンス及び抵抗Ｒ１の抵抗値を計算し、等価回路の雛型ＥＣ１及びＥＣ２に入力する。これにより、ステップＳ７に示すように、数値データを伴うプリント配線板の電流供給系回路の等価回路を作成する。そして、この等価回路を、等価回路合成部９に対して出力する。【００５９】
また、ステップＳ２において、電源レギュレータ等価回路作成部４に電源レギュレータに関する情報が入力されると、ステップＳ８に示すように、電源レギュレータ等価回路作成部４が、記憶部１３に記憶されている電源レギュレータの等価回路の雛型ＥＣ３（図４参照）を読み出す。そして、ステップＳ９に示すように、雛型ＥＣ３の各パラメータ、即ち、電圧源Ｖ２の電圧値、キャパシタＣ２の容量値、抵抗Ｒ２の抵抗値の値を算出し、雛型ＥＣ３に入力する。これにより、ステップＳ１０に示すように、数値データを伴う電源レギュレータの等価回路を生成する。そして、この等価回路を、等価回路合成部９に対して出力する。【００６０】
更に、ステップＳ３において、ＬＳＩ等価回路作成部６にＬＳＩに関する情報が入力されると、ステップＳ１１に示すように、ＬＳＩ等価回路作成部６が、選択された等価回路の雛型、例えば図５に示す等価回路の雛型ＥＣ４を記憶部１３から読み出す。そして、ステップＳ１２に示すように、雛型ＥＣ４における各パラメータの値を算出する。即ち、ＬＳＩの設計情報、又はＬＳＩを評価用基板に実装して測定された端子間電圧及び電流の値から、受動素子Ｐ１及びＰ２のパラメータ値を算出する。また、図７に示す時間軸波形及びクロック周波数から、電流源Ｉ３を表すパラメータを算出する。これにより、ステップＳ１３に示すように、数値データを伴うＬＳＩの等価回路を生成する。そして、この等価回路を、時間軸−周波数軸変換部８に対して出力する。【００６１】
次に、ステップＳ１４に示すように、時間軸−周波数軸変換部８が、入力された等価回路に含まれる時間軸データ、即ち、電流源Ｉ３を表す時間軸波形及びクロック周波数を含むデータを、周波数軸データに変換する。この変換は、例えばフーリエ変換、例えば、ＦＦＴによって行う。このとき、図１３（ａ）に示すように、ＬＳＩの時間軸データは一定の時間間隔でピークが出現するようなデータとなる。そしてこの時間軸データを周波数軸データに変換すると、図１３（ｂ）に示すようなデータとなる。次に、この周波数軸データを含むＬＳＩの等価回路を、等価回路合成部９に対して出力する。なお、上述のステップＳ４乃至Ｓ７で示す工程、ステップＳ８乃至１０で示す工程、ステップＳ１１乃至Ｓ１３で示す工程は順不同であり、どのような順番で実行してもよく、並列に実行してもよい。但し、ステップＳ１４はステップＳ１３の後に実行する必要がある。【００６２】
上述のステップＳ４乃至Ｓ１４が終了した後、図１０に示すステップＳ１５に進み、等価回路合成部９が、プリント配線板等価回路作成部２から入力されたプリント配線板の等価回路ＥＣ１（図２参照）及び等価回路ＥＣ２（図３参照）、電源レギュレータ等価回路作成部４から入力された電源レギュレータの等価回路ＥＣ３（図４参照）、時間軸−周波数軸変換部８から入力された周波数軸データを含むＬＳＩの等価回路ＥＣ４（図５参照）を合成して、集積回路装置の電源供給系回路を表す１つの等価回路ＥＣ６（図８参照）を作成する。このとき、ステップＳ１で入力されたレイアウト情報には、電源レギュレータ及びＬＳＩ等の配置情報が含まれており、これに基づいて各等価回路を合成する。そして、この等価回路ＥＣ６を周波数軸回路解析部１０に対して出力する。【００６３】
次に、ステップＳ１６に示すように、周波数軸回路解析部１０が等価回路ＥＣ６を周波数軸で解析して、等価回路ＥＣ６の各交点における周波数毎の電位を算出する。一例として、図１２に示す集積回路装置５１におけるＬＳＩ５３が接続されている交点Ｎ１の電源電圧の周波数軸データを、図１４に示す。このとき、ＬＳＩ５３の動作周波数は１２ＭＨｚであるとする。図１４に示すように、プリント配線板とＬＳＩとの間で周波数が１６８ＭＨｚの共振が発生しているため、この部分において特に電圧が高くなっている。【００６４】
次に、ステップＳ１７に示すように、周波数軸−時間軸変換部１１が、周波数軸回路解析部１０が算出した各交点の電位を表す周波数軸データのうち、オペレータが指定した任意の交点における周波数軸データを、逆フーリエ変換、又は各周波数における正弦波形の総和を算出することにより、時間軸データに変換する。そして、この時間軸データを表示部１２に対して出力する。【００６５】
次に、ステップＳ１８に示すように、表示部１２が、周波数軸−時間軸変換部１１によって変換された時間軸データを表示する。このようにして得られた時間軸データの一例を図１５に示す。図１５に示すように、集積回路装置のある位置における電源電圧は時間の経過に伴って周期的に変化する。そして、表示部１２が電源電圧を時間軸データとして表示することにより、電源電圧の変動量ΔＶを容易に求めることができる。【００６６】
本実施形態においては、上述のステップＳ１乃至Ｓ１８に示す集積回路装置の評価を、この集積回路装置の設計を支援するため行う。即ち、集積回路装置の設計過程において、適宜、設計途中の集積回路装置の評価を上述の方法によって行い、ＬＳＩが搭載される部分の電源電圧の変動量ΔＶを求める。そして、変動量ΔＶが許容範囲を超えていた場合は、デカップリングキャパシタの位置を変更する等の方法により設計をやり直し、再度評価を行う。【００６７】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態においては、集積回路装置の解析を、時間軸ではなく周波数軸で行っている。これにより、時間軸で解析を行った場合のように、集積回路装置の状態が過渡状態を経て定常状態に達するまで待つ必要がなく、始めから定常状態の解析を行うことができる。これにより、時間軸で解析する場合には１乃至２日間程度要していた解析時間を、数秒乃至数分間程度に短縮することができる。この結果、集積回路装置の設計に際して、電源電圧変動の評価結果を迅速にフィードバックできるようになり、集積回路装置の設計の効率を著しく向上させることができる。【００６８】
また、本実施形態においては、周波数軸データとして解析した結果を時間軸データに変換しているため、電源電圧の時間的な変動量を容易に求めることができる。【００６９】
更に、本実施形態においては、ＬＳＩの動作特性を、スイッチング時のパルス電流の時間軸波形及びクロック周波数として入力している。これにより、クロック周波数を変更した場合でも、クロック周波数のみを入力し直すことにより、簡単に再評価を行うことができる。なお、ＬＳＩの動作特性を周波数軸データとして入力する場合には、全てのデータを入力し直す必要がある。【００７０】
以下、この効果について詳細に説明する。前述の如く、図１３（ａ）及び（ｂ）は、クロック周波数が１２ＭＨｚである場合において、ＬＳＩの内部電流の時間軸データ及び周波数軸データを示しているが、同じＬＳＩにおいて、クロック周波数を２４ＭＨｚに変更した場合の時間軸データ及び周波数軸データを図１６（ａ）及び（ｂ）に示す。即ち、図１６（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に電流値をとって、クロック周波数が２４ＭＨｚであるときに、ＬＳＩ内部を流れる電流の時間軸データを示すグラフ図であり、（ｂ）は、横軸に周波数をとり、縦軸に電流値をとって、クロック周波数が２４ＭＨｚであるときに、ＬＳＩ内部を流れる電流の周波数軸データを示すグラフ図である。【００７１】
図１３（ａ）と図１６（ａ）とを比較すると、ＬＳＩの電流特性を時間軸データとして表示する場合には、クロック周波数が１２ＭＨｚから２４ＭＨｚに変化しても、その波形はほとんど変化せず、単に周期が半分になるだけである。これは、スイッチング時のパルス電流の波形は、一般にクロック周波数には依存しないからである。従って、ＬＳＩの電流特性を時間軸データとして入力する場合には、クロック周波数を変化させるときには、クロック周波数のみを入力し直せばよい。これにより、クロック周波数の変更に臨機応変に対応することができる。しかしながら、図１３（ｂ）及び図１６（ｂ）に示すように、同じ電流特性を周波数軸データとして表示した場合には、クロック周波数が異なると、その周波数分布は大きく異なる。従って、ＬＳＩの電流特性を周波数軸データとして入力する場合には、クロック周波数を変化させるときには、夫々の周波数に対して電流データを用意しなければならない。このため、データの入力に要する時間が長くなる。【００７２】
更にまた、本実施形態においては、ＬＳＩ等価回路作成部６が複数の等価回路の雛型を記憶しており、評価しようとする集積回路装置のＬＳＩの種類及び評価の目的に応じて、１の等価回路の雛型を選択している。これにより、ＬＳＩの種類及び評価の目的に応じて的確な等価回路を作成することができる。【００７３】
なお、本実施形態においては、表示部１２（図１参照）の替わりに、プリンタ等の印刷部を設け、周波数軸−時間軸変換部１１が変換した時間軸データを、ハードコピーとして印刷するようにしてもよい。また、表示部と印刷部とを併用してもよい。【００７４】
また、図１に示す各構成は、ハードウエアとして構成することが可能である。又は、図１に示す各構成を、１台又は複数台のコンピュータ中にソフトウエアによって構成してもよい。例えば、１台のパーソナルコンピュータにより実現してもよい。このとき、図１に示すプリント配線板情報入力部３、電源レギュレータ情報入力部５及びＬＳＩ情報入力部７は、パーソナルコンピュータのキーボード、マウス又はトラックボール、及び表示パネルを共用して実現することができる。即ち、パーソナルコンピュータの表示パネルに入力画面を表示させ、オペレータがこの入力画面に応じてキーボード、マウス又はトラックボール等を使用して情報を入力することができる。また、表示部１２は、パーソナルコンピュータの表示パネルを使用して実現することができる。更に、各入力部３、５及び７、並びに表示部１２以外の構成は、パーソナルコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）及びメモリによって実現することができる。【００７５】
この場合は、プログラムによって、パーソナルコンピュータに、図１に示す各構成の機能を持たせる。即ち、本実施形態に係る評価プログラムは、コンピュータに、プリント配線板、このプリント配線板上に搭載された前記ＬＳＩ、及び前記プリント配線板を介して前記ＬＳＩに電源電圧を供給する電源レギュレータを備えた集積回路装置における電源電圧の変動を評価させる集積回路装置の評価プログラムである。そして、この評価プログラムは、前記コンピュータに、前記プリント配線板における前記電源電圧を伝達する電源系回路の等価回路を作成するプリント配線板等価回路作成手順と、前記電源レギュレータの等価回路を作成する電源レギュレータ等価回路作成手順と、前記ＬＳＩの等価回路を作成するＬＳＩ等価回路作成手順と、前記ＬＳＩにおけるスイッチング時の電源電流のピーク波形及び前記ＬＳＩのクロック周波数を周波数軸データに変換する時間軸−周波数軸変換手順と、前記電源系回路の等価回路、前記電源レギュレータの等価回路及び前記ＬＳＩの等価回路を合成して前記周波数軸データを含む前記集積回路装置の等価回路を作成する等価回路合成手順と、前記周波数軸データを使用して前記集積回路装置の等価回路を周波数軸で解析して周波数毎の電源電圧を算出する解析手順と、この周波数毎の電源電圧を表す周波数軸データを時間軸データに変換する周波数軸−時間軸変換手順と、を実行させるものである。【００７６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１７は、本実施形態に係る集積回路装置の評価装置を示すブロック図である。図１７に示すように、本実施形態に係る評価装置２１においては、ＣＡＤ情報入力部２２が設けられており、プリント配線板情報入力部３に接続されている。ＣＡＤ情報入力部２２は、ＣＡＤにより作成されたプリント配線板の設計情報を、レイアウト情報としてプリント配線板情報入力部３に入力するものである。また、評価装置２１には、ＬＳＩデータベース記憶部２３が設けられており、ＬＳＩ情報入力部７に接続されている。ＬＳＩデータベース記憶部２３は、使用頻度が高いＬＳＩの情報がデータベースとして記憶されているものであり、ＬＳＩ情報入力部７は、ＬＳＩデータベース記憶部２３からＬＳＩの情報を読み出すことができる。本実施形態に係る評価装置の上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。【００７７】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る評価装置の動作、即ち、本実施形態に係る集積回路装置の評価方法について説明する。本実施形態においては、図９に示すステップＳ１において、プリント配線板のレイアウト情報をオペレータがキーボードを操作して手入力する替わりに、ＣＡＤ情報入力部２２を介して、ＣＡＤによって作成されたプリント配線板の設計情報をレイアウト情報として読み込む。また、ステップＳ３において、ＬＳＩの情報をオペレータがキーボードを操作して手入力する替わりに、ＬＳＩの型番号等を入力して、ＬＳＩデータベース記憶部２３からＬＳＩの情報を取り込む。本実施形態に係る上記以外の動作は、前述の第１の実施形態と同様である。【００７８】
本実施形態においては、ＣＡＤ情報入力部２２を使用してプリント配線板のレイアウト情報としてＣＡＤデータを読み込み、ＬＳＩ情報入力部７に評価対象となるＬＳＩを特定する情報、例えばＬＳＩの型番等、を入力して、ＬＳＩデータベース記憶部２３を使用してＬＳＩの情報をデータベースから読み込むことにより、これらの情報の入力に要する時間を大幅に短縮することができる。これにより、前述の第１の実施形態と比較して、より高速に集積回路装置の評価を行うことができ、集積回路装置の設計作業をより効率的に支援することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。【００７９】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１８は、本実施形態に係る集積回路装置の評価装置を示すブロック図である。図１８に示すように、本実施形態に係る評価装置３１においては、プリント配線板等価回路作成部２に接続されたキャパシタ位置変更部３２と、このキャパシタ位置変更部３２及び周波数軸−時間軸変換部１１に接続された記憶部３３と、この記憶部３３及びキャパシタ位置変更部３２に接続された比較部３４とが設けられている。【００８０】
キャパシタ位置変更部３２は、プリント配線板等価回路作成部２に入力されたプリント配線板のレイアウト情報を記憶部３３から読み出し、このレイアウト情報においてキャパシタの位置を変更して新たなレイアウト情報を作成し、この新たなレイアウト情報をプリント配線板等価回路作成部２に再入力するものである。このとき、キャパシタの位置変更は、プリント配線板の電源供給系回路を表現する２次元等価回路ＥＣ１上において、デカップリングキャパシタを表現する等価回路ＥＣ２を、キャパシタ搭載位置に相当する一の交点から他の交点に接続し直すことにより行う。【００８１】
記憶部３３は、キャパシタ位置変更部３２が作成した新たなレイアウト情報を記憶すると共に、この新たなレイアウト情報に基づいて等価回路合成部９が解析用の等価回路を合成し、周波数軸回路解析部１０がこの等価回路を解析し、周波数軸−時間軸変換部１１がその解析結果を時間軸データに変換して得られた電源電圧の変動量を記憶するものである。比較部３４は記憶部３３に記憶されたキャパシタ位置毎の変動量を基準値と比較し、前記変動量が許容範囲内にあるかどうかを判断するものである。【００８２】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る評価装置の動作、即ち、本実施形態に係る集積回路装置の評価方法について説明する。図１９及び図２０は、本実施形態に係る集積回路装置の評価方法を示すフローチャート図である。図１９及び図２０に示すステップＳ１乃至Ｓ１８は、図９及び図１０に示すステップＳ１乃至Ｓ１８と同じである。本実施形態においては、ある集積回路装置について、図９のステップＳ１乃至Ｓ１７に示す一連の工程が終了した後、ステップＳ１０１に示すように、プリント配線板のレイアウト情報と共に、算出した電源電圧の変動量を記憶部３３に記憶させる。このとき、前述のステップＳ７において作成されたプリント配線板の等価回路、ステップＳ１０において作成された電源レギュレータの等価回路、ステップＳ１３において記憶されたＬＳＩの等価回路も記憶部３３に記憶させる。次に、ステップＳ１０２に示すように、比較部３４が記憶部３３に記憶された変動量を読み出し、基準値と比較して、この変動量が許容範囲内にあるかどうかを判断する。【００８３】
そして、変動量が許容範囲内に無い場合は、ステップＳ１０３に進み、キャパシタ位置変更部３２が、プリント配線板等価回路作成部２に入力されたプリント配線板のレイアウト情報を、記憶部３３から読み出す。次に、ステップＳ１０４に示すように、このレイアウト情報において、予めプログラムされた一定の規則に従ってキャパシタの位置を変更し、新たなレイアウト情報を作成する。そして、ステップＳ１０５に示すように、この新たなレイアウト情報をプリント配線板等価回路作成部２に再入力する。その後、この新たなレイアウト情報に基づいて、ステップＳ７及びステップＳ１５乃至Ｓ１７に示す工程を行って電源電圧の変動量を算出し、ステップＳ１０１に示すように、変更されたレイアウト情報に対応させて、その算出結果を記憶部３３に入力する。そして、ステップＳ１０２に示すように、比較部３４は、記憶部３３からこの変動量を読み出し、基準値と比較して、この変動量が許容範囲内にあるかどうかを判断する。そして、変動量が許容範囲内にあれば、ステップＳ１８に進み、その時間軸データを表示部１２に表示させる。一方、変動量が許容範囲から外れていれば、上述のステップＳ１０３乃至Ｓ１０５、ステップＳ７、ステップＳ１５乃至Ｓ１７、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０２に示す工程を再度実行する。本実施形態における上記以外の動作は、前述の第２の実施形態と同様である。【００８４】
本実施形態においては、集積回路装置におけるキャパシタの位置を変更し、電源電圧の変動量を求める作業をＷｈａｔ−ｉｆ解析のループとし、このループを、所望の特性が得られるまで、又はキャパシタの全ての配置位置について評価を行うまで、自動的に繰り返すことができる。これにより、キャパシタの位置を半自動的に決定することができ、集積回路装置の設計作業を効率よく支援することができる。【００８５】
なお、本実施形態においては、集積回路装置におけるキャパシタの位置を一定の領域内で移動させて、この領域内で電源電圧の変動量が最小となる位置を見つけることもできる。また、変更するパラメータはキャパシタの位置に限定されず、集積回路装置の等価回路における各パラメータを変更しつつ、解析を繰り返すようにしてもよい。これにより、所望の特性を得るためのパラメータを、半自動的に求めることができる。【００８６】
次に、本第３の実施形態の変形例について説明する。図２１及び図２２は、本変形例に係る集積回路装置の評価方法を示すフローチャート図である。また、図２３は、横軸に周波数をとり、縦軸に電源電圧をとって、デカップリングキャパシタの容量を変更した後の集積回路装置におけるＬＳＩが搭載されている部分の電源電圧の周波数軸データを示すグラフ図である。本変形例に係る評価装置においては、前述の第３の実施形態におけるキャパシタ位置変更部３２（図１８参照）の替わりに、デカップリングキャパシタの容量を変更するキャパシタ容量変更部（図示せず）が設けられている。そして、図２１及び図２２に示すように、本変形例においては、図２０に示すステップＳ１０４及びＳ１０５の替わりに、ステップＳ１０６を実行し、その後、ステップＳ６に進む。即ち、ステップ１０２において、変動量が許容範囲内にないと判断された場合に、ステップＳ１０３に進み、キャパシタ容量変更部が、プリント配線板等価回路作成部２に入力されたプリント配線板のレイアウト情報を、記憶部３３から読み出す。【００８７】
そして、ステップＳ１０６に示すように、デカップリングキャパシタの容量を変更する。例えば、図１１に示すプリント配線板５２において、このプリント配線板５２に搭載されている９個のデカップリングキャパシタ５４ａ乃至５４ｉのうち、ＬＳＩ５３の直下に配置されたデカップリングキャパシタ５４ｅの容量を０．０１μＦから０．１μＦに変更する。その後、ステップＳ６に戻り、この変更を等価回路の雛型に入力して計算し直す。【００８８】
そして、再度ステップＳ７、ステップＳ１５乃至Ｓ１７、ステップＳ１０１及びＳ１０２に示す工程を繰返し、集積回路装置のある位置における電源電圧を算出する。このとき、電源電圧の変動量ΔＶは、図２３に示すように０．２５Ｖとなり、デカップリングキャパシタ５４ｅの容量を変更する前の電源電圧の変動量である０．４５Ｖ（図１５参照）と比較して、大幅に低減される。そして、ステップＳ１０２において、この変動量が許容範囲内にあるかどうかを判断する。例えば、許容範囲の上限が０．３Ｖである場合は、容量変更後の変動量（０．２５Ｖ）が許容範囲内にあると判断し、ステップＳ１８に進み、時間軸データを表示する。本変形例における上記以外の構成及び動作は、前述の第３の実施形態と同様である。本変形例によれば、キャパシタの容量を半自動的に決定することができ、集積回路装置の設計作業を効率よく支援することができる。【００８９】
一般に、集積回路装置の評価を行う際には、評価装置にプリント基板のレイアウト情報等の必要な情報を入力した後は、解析に要する時間が処理時間の大半を占める。上述の本発明の各実施形態においては、ステップＳ１４（例えば図９参照）に示す時間軸データを周波数軸データに変換する工程を要するものの、各等価回路の作成から解析、変換までの一連の工程、即ち、図９に示すステップＳ７、Ｓ１０、Ｓ１３及びステップＳ１４乃至Ｓ１７に示す一連の工程の処理時間は、１５〜２０秒程度である。なお、この中では、ステップＳ１６の解析に要する時間が大半を占めている。これに対して、従来の時間軸による解析では、解析時間は４〜５時間を要する。このように、上述の各実施形態によれば、従来に比べて解析時間を大幅に短縮することができる。また、第３の実施形態（図２０参照）及びその変形例（図２２参照）において説明したように、キャパシタの位置及び／又は容量を変更するステップを繰り返す場合は、キャパシタの位置及び／又は容量を変更する度に解析を実行する必要があり、上述の処理時間短縮の効果は、解析の繰返回数が増加する程大きくなる。また、通常、プリント基板のレイアウト設計段階では、一回のレイアウト設計で設計が完了することは稀であり、変更を何度も繰り返すのが普通である。このため、本発明が与える効果は極めて大きい。【００９０】
なお、上述の第３の実施形態においては、ステップＳ１０２において変動量が許容範囲内にないと判断された場合に、ステップＳ１０４においてキャパシタの位置を変更する例を示し、上述の第３の実施形態の変形例においては、ステップＳ１０２において変動量が許容範囲内にないと判断された場合に、ステップＳ１０６においてキャパシタの容量を変更する例を示した。しかしながら、本発明においては、ステップＳ１０２において許容変動量が範囲内にないと判断された場合に、キャパシタの位置及び容量のうち一方又は両方を変更してもよい。この場合、キャパシタの位置及び／又は容量が変更された後に、変更された情報に基づいて、キャパシタの位置が変更されたのか容量が変更されたのかを判断する工程を設け、キャパシタの位置が変更された場合は、図１９及び図２０に示すステップＳ７、ステップＳ１５乃至Ｓ１７、ステップＳ１０１及びＳ１０２に示す工程を実行し、キャパシタの容量が変更された場合、並びに、位置及び容量の双方が変更されて場合は、図２１及び図２２に示すステップＳ６及びＳ７、ステップＳ１５乃至Ｓ１７、ステップＳ１０１及びＳ１０２に示す工程を実行するようにしてもよい。【００９１】
また、上述の各実施形態においては、集積回路装置として、プリント配線板上に１個のＬＳＩが搭載されたものを例示したが、本発明はこれに限定されず、１枚のプリント配線板に複数個のＬＳＩが搭載されていてもよい。更に、電源電圧は１水準ではなく、複数水準設けられていてもよい。【００９２】
更に、上述の各実施形態においては、プリント配線板等価回路作成部２にプリント配線板のレイアウト情報及び数値情報を入力してプリント配線板の等価回路を作成する例を示したが、プリント配線板の等価回路を作成するために必要なパラメータは、全て数値情報として入力してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、例えば集積回路装置の設計支援に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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