(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、被ノイズ回路において影響を受けるノイズの大きさに基づいて効率的に基板ノイズ解析を行うことを目的とする。【解決手段】  上記課題は、導体集積回路の回路ブロック毎に該回路ブロックの回路データを用いてノイズ源解析を行い、各周波数と該周波数に対するノイズ量とを対応させたノイズ源情報を出力するノイズ源解析手段と、回路ブロック毎に該回路ブロックの回路データを用いて各周波数に対して出力ノードから出力される該周波数の振幅をノイズの影響の大きさを示す感度として解析するノイズ感度解析を行い、各周波数と該周波数に対する感度とを対応させたノイズ感度情報を出力するノイズ感度解析手段と、前記ノイズ源情報と前記ノイズ感度情報とに基づいてノイズを受ける被ノイズ回路の動作に影響を与える周波数成分を特定し、該ノイズ源情報から該周波数成分を抽出するノイズ源情報抽出手段とを有する基板ノイズ解析装置により達成される。【選択図】  図２
2012008719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路の回路ブロック毎に該回路ブロックの回路データを用いてノイズ源解析を行い、各周波数と該周波数に対するノイズ量とを対応させたノイズ源情報を記憶領域に出力するノイズ源解析手段と、
回路ブロック毎に該回路ブロックの回路データを用いて各周波数に対して出力ノードから出力される該周波数の振幅をノイズの影響の大きさを示す感度として解析するノイズ感度解析を行い、各周波数と該周波数に対する感度とを対応させたノイズ感度情報を前記記憶領域に出力するノイズ感度解析手段と、
前記ノイズ源情報と前記ノイズ感度情報とに基づいてノイズを受ける被ノイズ回路の動作に影響を与える周波数成分を特定し、該ノイズ源情報から該周波数成分に相当する周波数と前記ノイズ量とを抽出ノイズ源情報として前記記憶領域に出力するノイズ源情報抽出手段と
を有する基板ノイズ解析装置。
【請求項２】
前記ノイズ源情報と前記ノイズ感度情報とから、前記各周波数と前記ノイズ量と前記感度とで得られる値とを対応させたノイズ感度比較情報を生成するノイズ感度比較情報生成手段を有し、
前記ノイズ源情報抽出手段は、前記回路ブロック毎に、前記ノイズ感度比較情報の前記値に基づいて、前記周波数成分を特定し、前記ノイズ源情報から該周波数成分に相当する周波数と前記ノイズ量とを抽出ノイズ源情報として前記記憶領域に出力することを特徴とする請求項１記載の基板ノイズ解析装置。
【請求項３】
前記ノイズ源情報抽出手段は、前記ノイズ感度比較情報において前記値が最大となる前記周波数成分を特定し、前記ノイズ源情報から該周波数成分に相当する周波数と前記ノイズ量とを抽出ノイズ源情報として前記記憶領域に出力することを特徴とする請求項２記載の基板ノイズ解析装置。
【請求項４】
前記ノイズ源情報抽出手段は、前記ノイズ感度比較情報において前記値が設定された制限値以上となる前記周波数成分を特定し、前記ノイズ源情報から該周波数成分に相当する周波数と前記ノイズ量とを抽出ノイズ源情報として前記記憶領域に出力することを特徴とする請求項２記載の基板ノイズ解析装置。
【請求項５】
前記ノイズ源情報抽出手段は、前記ノイズ感度比較情報において前記値の上位数点又は上位数パーセントとなる前記周波数成分を特定し、前記ノイズ源情報から該周波数成分に相当する周波数と前記ノイズ量とを抽出ノイズ源情報として前記記憶領域に出力することを特徴とする請求項２記載の基板ノイズ解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被ノイズ回路において影響を受けるノイズの大きさに基づいて効率的に基板ノイズ解析を行う基板ノイズ解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アナログ回路とデジタル回路とが混載された半導体集積回路において、デジタル回路またはアナログ回路で発生したノイズが基板を経由し、ノイズに弱いアナログ回路に伝搬することによって回路の特性劣化や誤動作が問題になっている。このようなノイズの影響を回避するため、基板を含めた回路解析を行うことによって、ノイズ源を特定し、その原因をもとに対策をしている。しかし、基板ノイズの影響を精度よく解析することは、チップ全体における基板の寄生素子をモデル化するため、膨大に解析時間がかかるという問題がある。
【０００３】
このような問題に対して、回路ブロック毎に回路解析をし、基板ノイズの原因となる箇所のノイズ源情報を抽出することにより、不必要に基板ノイズ源を考慮しないため、短時間の解析を可能とすること等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０２９３８号公報
【特許文献２】特開２００８−４０６８号公報
【特許文献３】特開２００５−１９６４０６号公報
【特許文献４】特開２００９−１４０２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ノイズ源の特定方法である回路ブロック毎の回路解析結果から、ノイズ量が最大、または制限値以上のノイズ量のノイズを抽出する上記従来技術では、ノイズ源となり得る箇所を簡単に特定することができる。しかし、ノイズの影響を受ける回路である被ノイズ回路において、特定周波数のノイズに弱いといったノイズ感度を考慮していないことから、ノイズ源の特定過程で、ノイズ量は小さいが重要なノイズ源を見逃す可能性がある。
【０００６】
そこで本発明では、前述した技術より、精度よくノイズ源を特定し、効率的に基板ノイズ解析をする方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の技術は、半導体集積回路の回路ブロック毎に該回路ブロックの回路データを用いてノイズ源解析を行い、各周波数と該周波数に対するノイズ量とを対応させたノイズ源情報を記憶領域に出力するノイズ源解析手段と、回路ブロック毎に該回路ブロックの回路データを用いて各周波数に対して出力ノードから出力される該周波数の振幅をノイズの影響の大きさを示す感度として解析するノイズ感度解析を行い、各周波数と該周波数に対する感度とを対応させたノイズ感度情報を前記記憶領域に出力するノイズ感度解析手段と、前記ノイズ源情報と前記ノイズ感度情報とに基づいてノイズを受ける被ノイズ回路の動作に影響を与える周波数成分を特定し、該ノイズ源情報から該周波数成分に相当する周波数と前記ノイズ量とを抽出ノイズ源情報として前記記憶領域に出力するノイズ源情報抽出手段とを有する基板ノイズ解析装置のように構成される。
【０００８】
また、上記課題を解決するための手段として、コンピュータに上記基板ノイズ解析装置として機能させるためのプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体、及び基板ノイズ解析方法とすることもできる。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術では、被ノイズ回路において影響を受けるノイズの大きさに基づいて効率的に基板ノイズ解析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】基板ノイズ解析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例に係る基板ノイズ解析装置の機能構成の原理図を示す図である。
【図３】回路ブロックノイズ源解析部の構成を示す図である。
【図４】ノイズ感度解析部の構成を示す図である。
【図５】ノイズ感度解析処理を行うための回路構成を示す図である。
【図６】ノイズ源情報抽出部の構成を示す図である。
【図７】判定基準例を示す図である。
【図８】本実施例の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
本実施例に係るアナログ回路とデジタル回路とが混載された半導体集積回路の基板ノイズを解析する基板ノイズ解析装置１００は、例えば、図１に示すようなハードウェア構成を有する。図１は、基板ノイズ解析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、基板ノイズ解析装置１００は、コンピュータによって制御される端末であって、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。
【００１４】
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基板ノイズ解析装置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。
【００１５】
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、ユーザ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、基板ノイズ解析装置１００が処理を行なうための必要な各種情報をユーザが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。
【００１６】
基板ノイズ解析装置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によって基板ノイズ解析装置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。本実施例に係る処理を実現するプログラムは、通信ユニット１６によってネットワークを介してダウンロードし、記憶装置１７にインストールするようにしても良い。また、ＵＳＢ対応の基板ノイズ解析装置１００であれば、ＵＳＢ接続可能な外部記憶装置からインストールするようにしても良い。更に、ＳＤカード等のフラッシュメモリ対応の基板ノイズ解析装置１００であれば、そのようなメモリカードからインストールするようにしても良い。
【００１７】
図２は、本実施例に係る基板ノイズ解析装置の機能構成の原理図を示す図である。図２において、基板ノイズ解析装置１００は、主に、回路ブロックノイズ源解析部２０１と、ノイズ感度解析部２０２と、ノイズ源情報抽出部２０３と、基板ノイズ解析部２０４とを処理部として有する。ＣＰＵ１１が、対応するプログラムを実行することによって、処理部２０１〜２０４として機能する。
【００１８】
また、ブロック毎の回路データ２１と、ノイズ発生元の回路（以下、ノイズ源回路と言う）が発生するノイズ（以下、ノイズ源と言う）に関するノイズ源情報２２と、ノイズを受ける回路（以下、被ノイズ回路と言う）でのノイズに対する感度に関するノイズ感度情報２３と、ノイズ源情報２２とノイズ感度情報２３とに基づいて抽出された抽出ノイズ源情報２４と、アナログ・デジタル混載回路のレイアウトに関するレイアウト情報２５と、基板ノイズに関する基板ノイズ解析結果２６とが、基板ノイズ解析装置１００のメモリユニット１２又は／及び記憶装置１７（以下、単に、記憶領域と言う）に格納される。
【００１９】
回路ブロックノイズ源解析部２０１は、回路データ２１を参照して、回路ブロック毎に、回路ブロックが発生するノイズを解析し、その解析結果を回路ブロック毎にノイズ源情報２２として記憶領域に格納する処理部である。ノイズ源情報２２によって、回路ブロックが発生する周波数毎にノイズ量となるノイズ振幅が示される。
【００２０】
ノイズ感度解析部２０２は、回路データ２１を参照して、回路ブロック毎に、入力された周波数に対して出力された該周波数の振幅を解析することによって、回路ブロックが受けるノイズの影響の大きさを感度とした解析結果を、回路ブロック毎にノイズ感度情報２３として記憶領域に格納する処理部である。ノイズの影響を受け易い被ノイズ回路（例えば、アナログ回路）でなる回路ブロック毎に、ノイズ感度が解析される。ノイズ感度情報２３によって、周波数に応じた感度がノイズ感度として示される。
【００２１】
ノイズ源情報抽出部２０３は、回路ブロックノイズ源解析部２０１による解析結果を示すノイズ源情報２２と、ノイズ感度解析部２０２による解析結果を示すノイズ感度情報２３とを用いて、被ノイズ回路において高い感度となるノイズ源の周波数成分を抽出して、抽出ノイズ源情報２４として記憶領域に格納する処理部である。
【００２２】
基板ノイズ解析部２０４は、アナログ・デジタル混載回路のレイアウト情報２５から得られるＬＣＲの回路網に対して、ノイズ源情報抽出部２０３による抽出結果を示す抽出ノイズ源情報２４から得られるノイズ源となる周波数成分の波形を用いて基板ノイズを解析し、ノイズ伝搬路と被ノイズ回路のうちノイズに弱い回路を特定して、基板ノイズ結果２６として記憶領域に出力する処理部である。また、基板データを含んだレイアウト情報２５へ抽出した抽出ノイズ源情報２４をマッピングし、基板ノイズ解析を実行することにより、チップ上の各ノードに対する電圧の降下や電流の情報等が出力される。
【００２３】
以下、各処理部２０１から２０４について詳述する。
【００２４】
図３は、回路ブロックノイズ源解析部の構成を示す図である。図３において、回路ブロックノイズ源解析部２０１は、回路シミュレーション部３０１と、フーリエ変換部３０２とを有する。ＣＰＵ１１が、対応するプログラムを実行することによって、回路シミュレーション部３０１及びフーリエ変換部３０２として機能する。また、回路データ２１のネットリスト３１と、回路の動作シナリオを記述したテストベンチ３２と、波形データ３３と、ノイズ源情報２２とが、記憶領域に格納される。
【００２５】
回路シミュレーション部３０１は、ネットリスト３１とテストベンチ３２とを用いて、被ノイズ回路に影響を与えるノイズ源回路の回路ブロック毎に、回路シミュレーションを実行して波形データ３３を得る処理部である。波形データ３３は、回路ブロック毎の時間経過における電圧値を示す波形データである。
【００２６】
フーリエ変換部３０２は、回路ブロック毎に、波形データ３３をフーリエ変換することにより、周波数ごとのノイズ振幅データを得てノイズ源情報２２として記憶領域に格納する処理部である。
【００２７】
図４は、ノイズ感度解析部の構成を示す図である。図４において、ノイズ感度解析部２０２は、ＡＣ解析部４０１を有する。ＣＰＵ１１が、対応するプログラムを実行することによって、ＡＣ解析部４０１として機能する。また、回路データ２１のネットリスト４１と、ユーザによって設定されたアナログ回路条件４２とが記憶領域に格納される。
【００２８】
ＡＣ解析部４０１は、ネットリスト４１とアナログ回路条件４２とを用いて、回路ブロック毎にＡＣ解析を行い、周波数ごとの感度の強さを示すデータをノイズ感度情報２３として記憶領域に格納する処理部である。感度は、例えば、下記（１）式による
ΔＶｏｕｔ／Ｖｎｏｉｓｅ                                  （１）
によって表される。ここで、ΔＶｏｕｔは回路ブロックの出力ノードにおけるノイズ振幅を示し、Ｖｎｏｉｓｅは入力したノイズ振幅を示し、感度は、入力したノイズ振幅に対する出力したノイズ振幅の比で表される。
【００２９】
アナログ回路条件４２は、被ノイズ回路であるアナログ回路の回路ブロックに対するノイズ感度解析処理のためにユーザによって設定された条件である。アナログ回路条件４２には、回路ブロック毎に、電源電圧、動作点電圧、出力ノード、周波数範囲等が含まれる。
【００３０】
図５は、ノイズ感度解析処理を行うための回路構成を示す図である。図５中、電源１から電源電圧を供給し、動作点電圧３によって動作する被ノイズ回路２が示されている。
【００３１】
図５（Ａ）に示す回路構成は、被ノイズ回路２のグラウンド４側のグラウンド端子にノイズ源５を付加した構成である。ＡＣ解析部４０１は、電源１の電源電圧を固定とし、動作点電圧３により被ノイズ回路２が動く状態にしておき、ノイズ源５から周波数毎の正弦波によるノイズを被ノイズ回路２に与え、出力ノード６から出力される波形を解析する。
【００３２】
図５（Ｂ）に示す回路構成は、被ノイズ回路２の電源１側の電源端子にノイズ源５を付加した構成である。ＡＣ解析部４０１は、電源１の電源電圧を固定とし、動作点電圧３により被ノイズ回路２が動く状態にしておき、ノイズ源５から周波数毎の正弦波によるノイズを被ノイズ回路２に与え、出力ノード６から出力される波形を解析する。
【００３３】
図５（Ａ）又は図５（Ｂ）に示す回路構成によって、周波数毎に電源線又はグラウンド線から入ったノイズが出力ノード６でどれだけのノイズで出力されるか観測することができる。また、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、被ノイズ回路２のグラウンド端子及び電源端子の両方にノイズ源５を付加した構成としてもよい。
【００３４】
図６は、ノイズ源情報抽出部の構成を示す図である。図６において、ノイズ源情報抽出部２０３は、ノイズ感度比較情報生成部６０１と、周波数特定部６０２とを有する。ＣＰＵ１１が、対応するプログラムを実行することによって、比較情報生成部６０１及び周波数特定部６０２として機能する。また、回路ブロックノイズ源解析部２０１によって出力されたノイズ源情報２２と、ノイズ感度解析部２０２によって出力されたノイズ感度比較情報２３と、回路ブロックの組み合せ毎においてノイズ感度を周波数毎に比較するためのノイズ感度比較情報６１と、回路ブロックの組み合せ毎に抽出されたノイズ源に関する抽出ノイズ源情報２４とが、記憶領域に格納される。
【００３５】
ノイズ感度比較情報生成部６０１は、ノイズ源回路の回路ブロックと被ノイズ回路の回路ブロックの組み合わせ毎に、ノイズ源情報２２とノイズ感度比較情報２３とからノイズ感度を比較するためのノイズ感度比較情報６１を生成して記憶領域に格納する処理部である。
【００３６】
ノイズ源情報２２は周波数毎にノイズ振幅を示す情報であり、また、ノイズ感度情報２３は周波数に対する感度を示す情報であり、ノイズ感度比較情報生成部６０１は、周波数毎に、ノイズ源情報２２のノイズ振幅とノイズ感度比較情報２３の感度とを乗算した値を示すノイズ感度比較情報６１を生成する。
【００３７】
周波数特定部６０２は、ノイズ感度比較情報６１を用いて、回路ブロックの組み合わせ毎に、所定判定基準に従って、ノイズ源回路が発生するノイズのうち被ノイズ回路の動作に影響を与えるノイズ源（周波数）を特定して、対応するノイズ源情報２２から特定したノイズ源（周波数）に関するノイズ源情報を抽出し、抽出ノイズ源情報２４として記憶領域に格納する。各ノイズ源情報は、特定されたノイズ源（周波数）と、その振幅（ノイズ振幅）とを含む。抽出ノイズ源情報２４は、回路ブロックの組み合わせ毎に存在する。
【００３８】
図７は、判定基準例を示す図である。図７中、ノイズ感度比較情報生成部６０１によって生成されたノイズ感度比較情報２３は、縦軸にノイズ振幅と感度の乗算値を示し、横軸に周波数を示し、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ５毎にその値を示したグラフ図によって示している。
【００３９】
図７（Ａ）は、最大値を判定基準とした場合、周波数ｆ１からｆ５のうち最大値をとる周波数ｆ３がノイズ源情報として特定され、ノイズ源情報２２から周波数ｆ３のノイズ振幅が抽出される。
【００４０】
図７（Ｂ）は、制限値７ｒを判定基準とした場合、周波数ｆ１からｆ５のうち制限値７ｒ以上の値をとる周波数ｆ１及びｆ３がノイズ源情報として特定され、ノイズ源情報２２から周波数ｆ１及びｆ３の夫々のノイズ振幅が抽出される。
【００４１】
図７（Ｃ）は、上位３点を判定基準とした場合、周波数ｆ１からｆ５のうちノイズ振幅の大きい順に周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３がノイズ源情報として特定され、ノイズ源情報２２から周波数ｆ１及びｆ３の夫々のノイズ振幅が抽出される。抽出するノイズ源情報の個数は、上位３点に限らず、上位２点以上の所定個数、又は、上位数パーセント内としてもよい。
【００４２】
上述したように、本実施例に係る構成及び処理によって、図８に示すように被ノイズ回路にとって影響が大きなノイズ成分を適切に抽出することができる。図８は、本実施例の効果を説明するための図である。図８において、ノイズ源回路に関するノイズ源情報２２として、周波数ｆ１がノイズ振幅の最大値を示し、周波数ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の順に大から小へのノイズ振幅の値を示す場合が例示されている。
【００４３】
また、被ノイズ回路に関するノイズ感度情報２３として、周波数ｆ２及びｆ３で感度の高いピークを示す場合が例示されている。周波数ｆ１等はフィルターによって除去された結果、感度が低く抑えられている場合がある。
【００４４】
これら例示されたノイズ源情報２２とノイズ感度情報２３とを比較すると、ノイズ源回路において、ノイズ制限値８ｒを越える周波数成分は周波数ｆ１及びｆ２であるが、被ノイズ回路において、影響を最も受けると予測される周波数成分は、ノイズ源回路ではノイズ制限値８ｒである周波数ｆ３である。
【００４５】
本実施例では、このように、ノイズ源回路から発生されるノイズ振幅の大きな周波数成分を特定するのではなく、被ノイズ回路に影響を与える周波数成分をノイズ源回路の周波数成分から抽出して抽出ノイズ源情報２４としている。すなわち、基板ノイズのうち影響の大きいノイズ源情報を精度よく抽出することができるため、短時間で基板ノイズ解析を行うことができる。
【００４６】
また、この抽出ノイズ源情報２４を用いて、基板ノイズ解析を実行することによって、ノイズに弱い被ノイズ回路（アナログ回路）の回路ブロックを精度よく特定することが可能となる。
【００４７】
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。
【符号の説明】
【００４８】
１          電源
２          被ノイズ回路
３          動作点電圧
４          グラウンド
５          ノイズ源
６          出力ノード
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
Ｂ          バス
１００      基板ノイズ解析装置
２１        回路データ
２２        ノイズ源情報
２３        ノイズ感度情報
２４        抽出ノイズ源情報
２５        レイアウト情報
２６        基板ノイズ解析結果
２０１      回路ブロックノイズ源解析部
２０２      ノイズ感度解析部
２０３      ノイズ源情報抽出部
２０４      基板ノイズ解析部
３１        ネットリスト
３２        テストベンチ
３３        波形データ
３０１      回路シミュレーション部
３０２      フーリエ変換部
４１        ネットリスト
４２        アナログ回路条件
４０１      ＡＣ解析部
６１        ノイズ感度比較情報
６０１      比較情報生成部
６０２      周波数特定部
【図１】
2012008719.tif 000003
【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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