次期LPBフォーマット拡張検討

JEITA-LPB相互設計SC 集中討議
2016.9.2

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フォーマット改訂への道のり■ IEEE/IECのUpdate ・・・新構造・熱解析等との連携のための書式拡張
・ 全面改訂だと、新標準化と同じ手順 通常の標準は5年ぐらい間隔
2020年以降に次バージョン制定とし、前回ベースだと2019年度IEEEのWGキックオフ
2018年度のWGでPAR提出、ドラフト提出
2016-17年度で仕様をFix

今年度は、改訂項目を集中討議・LPBフォーラムから抽出する

今回の集中討議が改訂のスタートです!!

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本日の検討内容事
次期LPBフォーマット拡張検討
1. パワーデバイス対応
 大電流・大電圧、3D形状、熱解析など

2. コンストレイント追加
 インピーダンスマッチング、クロストーク、接続順定義など

3.ユーザ定義の拡張 拡張方法、管理・公開・採用のルールなど

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パワーデバイス対応■ パワーデバイス対応（大電流・大電圧、3D形状、熱解析）
大電流・大電圧：パワー系のネットは特別に扱う必要がある
A) 通常の信号・電源とは別物

B) 特別なDRCがある（3D形状を考慮）
C) 同一端子に複数のボンディングワイヤがある
熱解析：電気特性解析に、熱を考慮する必要がある

D) 温度端子をどう扱うか
E) 熱源、ヒートシンク、ファンなどの位置情報、境界条件
F) 熱解析をするために必要な情報

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パワーデバイス対応■ パワーデバイス対応（大電流・大電圧）制御系の電源と、パワー系の電源が別なため、端子属性も分けたい
また、温度端子(モデル上だけのもの)を追加したい⇒ 現状、C-Formatのmoduleの端子属性は、
power、ground、signal、floating、through、dontcare⇒ これにパワー系の電源、信号と温度端子を追加
p_power、p_ground、p_signal、thermal
上段：現状、下段：記述案<module name=“IGBT_PKG" type="PKG" shape_id="PKG_BODY" x="0" y="0" angle="0" thickness="560"><socket name=“IGBT_PKG" ><default><port_shape padstack_id="BGA_BALL" /></default><port id="A1" x="-12500" y="12500" angle="0" name="C1"
type=“power” /><port id=“A2” x=“-11500” y=“12500” angle=“0” name=“E2”type=“ground" /><port id="A3" x="-10500" y="12500" angle="0" name=“C2E1“ direction=“output" type=“signal" /><port id="A4" x="-9500" y="12500" angle="0" name=“G1"direction=“input“ type=“signal" /><port id=“TP" x="-9500" y="12500" angle="0" name=“TP"type=“dontcare" /><module name=“IGBT_PKG" type="PKG" shape_id="PKG_BODY" x="0" y="0" angle="0" thickness="560"><socket name=“IGBT_PKG" ><default><port_shape padstack_id="BGA_BALL" /></default><port id="A1" x="-12500" y="12500" angle="0" name="C1"type=“p_power” /><port id=“A2” x=“-11500” y=“12500” angle=“0” name=“E2”type=“p_ground" /><port id="A3" x="-10500" y="12500" angle="0" name=“C2E1“ direction=“output" type=“p_signal" /><port id="A4" x="-9500" y="12500" angle="0" name=“G1"direction=“input“ type=“signal" /><port id=“TP" x="-9500" y="12500" angle="0" name=“TP"type=“thermal" />

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温度端子は、外部に出ないことがあるので、socket定義にはそぐ
わないかも2016/9/2

Page5パワーデバイス対応■ パワーデバイス対応（大電流・大電圧？）
大電流のためボンディングワイヤを同一端子間で複数使用、解析設定を自動化したい⇒ 現状、C-Formatに、R-Formatのボンディングワイヤ定義を関連付けられない
R-FormatとG-Formatを読んだ電磁界解析ツールで指定する⇒ ボンディングワイヤはC-Formatのmoduleの内部接続のため、socketに関連なし
例：PKGのボンディングワイヤは、PKGが内包するLSIと、PKG内部の導体を接続するものなのでPKG側で定義すべきだが、外部端子のsocketには未接続⇒ moduleのsocketで定義ではなく、componentのplacementで定義が良いか
ボンディングワイヤのID、形状(R-Formatで定義)、始点xy、始点の部品(nullだと自分自身)、 LSIの外部端子↓← ボンディングワイヤはPKGの内部接続
終点xy、終点の部品(〃)、PKGに属するが、外部端子には未接続
LSI
配置面
PKG
上段：現状、下段：記述案← PKGの外部端子=Socket<component><placement ref_module=“IGBT_DIE" inst=“IGBT_DIE" x="0.0" y="0.0" angle="0" mount="TOP" /></component><component><placement ref_module=“IGBT_DIE" inst=“IGBT_DIE" x="0.0" y="0.0" angle="0" mount="TOP" /><placement bondingwire=“WB1” bw_name=“WIREBOND1” x1=“1.0” y1=“1.0” inst1=“IGBT_DIE” x2=“2.0” y2=“1.0” inst2=“” mount=“TOP” /><placement bondingwire=“WB2” bw_name=“WIREBOND1” x1=“1.0” y1=“2.0” inst1=“IGBT_DIE” x2=“2.0” y2=“2.0” inst2=“” mount=“TOP” /></component>

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Componet自体をmoduleに入れる方が良いかもLSI側にPKG側が定義する方法もあり

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パワーデバイス対応■ パワーデバイス対応（大電流・大電圧？）
パワーデバイス特有のDRCをコンストレイントとして入れる⇒ 現状定義できない 製造上のルールではないのでC-Formatか項目

問題

部品間の空間距離 制約

3D形状をどう扱うか未定

配線―部品間の空間距離(Z方向)の制約

3D形状をどう扱うか未定

配線間の沿面距離の制約（スリットを設ける）

C-Formatに誘電体に対する抜きパターンを定義できない

配線容量(幅,厚み等)の制約

C-Formatはコンポーネントの端子のみ扱いのみで中間ネットをサポートしていない

Via容量(穴径、数等)の制約

C-Formatはコンポーネントの端子のみ扱いのみで中間ネットをサポートしていない

放熱パターンの定義

3D形状をどう扱うか未定

ジャンパー線の定義

形状はR-Formatで定義可能だが、配置を定義できない

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パワーデバイス対応■ パワーデバイス対応（3D、熱）3D形状は、従来の考え方のキャラメルボックスで良いのでは熱解析に必要な情報がない⇒ 熱源、ヒートシンク、ファンなどの位置情報 現状定義できる場所がない
強制対流などの境界条件を定義する【具体的なパラメーター候補】
熱解析に必要な情報として
１. 熱源（発熱量）
R-Formatの物性値に熱関係のパラメータを入れる
２. 熱抵抗熱解析のために、C-Format
３. 熱伝達率（残銅率）に熱モデルを入れる、そのI/Fをどうするか
４. 熱伝導率５. 筐体寸法６. 表面温度
７. （半導体の）Junction温度⇒ 熱解析をどうするかの方針を決める必要がある
A)形状だけ与えて熱解析ツールで解析する
B)熱抵抗、熱容量などの熱回路網で表現

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コンストレイント拡充■ コンストレイント拡充（インピーダンスマッチング、クロストーク、接続順定義）
従来のC-Formatは、外部に対する制約を記述しているもの→ 自身の制約も記述したい
インピーダンスマッチングのためのL/S制約

A) moduleの外に、配線層ごとにインピーダンスを満足するL/Sのテーブルを追加
B) C-Formatにネットの概念を持ち込むかC) 構想設計に必要なものに留めるべきクロストーク考慮のスペース
D) ネットがないと難しい部品の接続順を定義
E) トポロジを制約として扱う必要はあるかF) トポロジを制約として扱うには記述は複雑になる

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予定の配線層情報をC-Formatに持たせる案
Ｃフォーマットの<impedance>が、現状 Ｒフォーマットのクロスセクション定義の<layer_def>要素と紐づいていない<LPB_CFORMAT><module><socket><constraint><impedance
port_name=“端子名” port_id=“端子番号”
group_name=“端子グループ名” type=“[single|differential|common]”min=“最小値（－公差）” typ=“狙い値（公称値）” max=“最大値（＋公差）”/>
自分(module)の端子の狙い値を外に示しているのみ<R-Format><Physicaldesign name=“デザインルール名”><layer_def> ・・・スタック層数分<layer 層名、素材名、物性、厚み、Ｌ＆Ｓルール 等の属性 /></layer_def>
狙い値を満たすような層を/>用意しているはずLPB
LPBＣ-Formatに予定の配線層を示したらどうか
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Page10予定の配線層情報をC-Formatに持たせる案
Ｃフォーマットの<impedance>と、案 Ｒフォーマットのクロスセクション定義の<layer_def>要素と、層名で紐づける<LPB_CFORMAT><module><socket><constraint><impedance
port_name=“端子名” port_id=“端子番号”
wiring=“層名”
group_name=“端子グループ名” type=“[single|differential|common]”min=“最小値（－公差）” typ=“狙い値（公称値）” max=“最大値（＋公差）”/><R-Format><Physicaldesign name=“デザインルール名”><layer_def> ・・・スタック層数分<layer 層名、素材名、物性、厚み、Ｌ＆Ｓルール 等の属性 /></layer_def>
/>

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Page11接続順 その１案 部品の接続順を指示する （終端抵抗なのか、ダンピング抵抗なのか、など。 配線トポロジを明示）<C-Format><component><placement>の拡張
グループIDIC1IC2R1IC11IC21R11IC12IC22

接続順<component><placement inst=“IC1” gid=“1” seq=“1” …/><placement inst=“IC2” gid=“1” seq=“2” …/><placement inst=“R1” gid=“1” seq=“3” …/><placement inst=“ IC11” gid=“2” seq=“1” …/><placement inst=“ R11” gid=“2” seq=“2” …/><placement inst=“ IC12” gid=“2” seq=“3” …/><placement inst=“ IC21” gid=“3” seq=“1” …/><placement inst=“ IC22” gid=“3” seq=“2” …/><placement inst=“ IC23” gid=“3” seq=“2” …/>

IC23LPB
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接続順 その２
案 <C-Format><component><placement>のあとに<topology>を置いて、部品間（本当はピン間）配線制約を表現(40±5)mm(50±5)mm

DVDVRRIC11IC21R1R2S(40±5)mm

RV1RV1IC12IC22

RV2RV2IC13IC23LPBLPB<topology>
instance名
トポロジ内の仮名<pathgroup name=“star1”><path><inst name=“IC11” seq=“1” label=“DV”/><inst name=“R1” seq=“2” label=“R”/>
R1からの第1分岐<fanout name=“R1” id=“1” seq=“3” label=“S”/><inst name=“IC12” seq=“4” label=“RV1”/><inst name=“IC13” seq=“4” label=“RV2”/></path><path><inst name=“IC21” seq=“1” label=“DV”/><inst name=“R2” seq=“2” label=“R”/>
R2からの第1分岐<fanout name=“R2” id=“1” seq=“3” label=“S”/><inst name=“IC22” seq=“4” label=“RV1”/><inst name=“IC23” seq=“4” label=“RV2”/></path><rule p2p=“DV:S” unit=“mm” value=“50” tolerance=“5”/><rule p2p=“RV1:S” unit=“mm” value=“40” tolerance=“5”/><rule p2p=“RV2:S” unit=“mm” value=“40” tolerance=“5”/></group></topology>

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ユーザ定義の拡張■ユーザ定義の拡張 （拡張方法、管理・公開・採用のルール化）
C/R/M-FormatA) ユーザ拡張に識別名を追加する

B) ext_“識別名”で始まるエレメント、アトリビュートを許すC) 識別子は、LPBフォーラムが発行、管理
D) フォーマット採用は、LPBフォーラムが判断、JEITAで申請

G-FormatE) コメントに記述？

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ユーザ拡張領域とは
ユーザ拡張領域とは
LPB-Formatにユーザ独自の仕様を追加する仕組み

将来的な仕様追加のプレビュー/テストの為の仕組み
ユーザ拡張領域の仕組み

C/R/M-Format
XML書式の範疇で、拡張領域を取り込む。
標準的なXMLパーサを使用していれば、特別な改良無しで互換性を保つことができる。

G-Format
G-Formatのコメントとして拡張領域を記述する。
特別な改良無しで互換性を保つことができる。

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Page15特定ユーザによる拡張対応案
R/C/Mフォーマットのパーザーは、先頭が”ext”で始まるエレメントとアトリビュートについて、エラーとして扱ってはならない。
先頭が”ext_xxx”で始まるエレメントやアトリビュートは、識別名xxxを持つユーザのみが定義できるものとする。
xxx社には、識別名の発行する際、拡張部分についての著作権を放棄してもらう。
拡張部分についての詳細仕様の公開は、義務ではないが、望ましい。
拡張部分についての詳細仕様が公開された場合、JEITAは当該拡張の内容を将来のバージョンで基本仕様に取り込むことを検討することが望ましい。

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識別名 とはユーザによる仕様拡張の競合を防ぐ仕組み
複数のユーザが独自に仕様拡張を行うと、互いのキーワードが競合する恐れがある。
仕様を拡張するユーザが予めJEITAに申請し、個別の識別名の発行を受ける。
ユニークな識別名の下で拡張を行うことで、仕様の競合を防ぐ。
【例】
A社 … 識別名：AB社 … 識別名：B

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<ext_A>〜A社による仕様拡張</ext_A><ext_B>〜B社による仕様拡張</ext_A>

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ユーザ拡張領域の運用形態
ユーザ

ユーザ登録

JEITA

識別名発行
仕様拡張
運用

拡張使用報告
標準化申請

一般公開
審議

社内運用など、一般公開を必要としないユーザの場合は、識別名の発行は必ずしも必要なない。
ただし、拡張仕様が競合した場合は、登録ユー
ザの仕様を優先する。
また標準化を申請することもできない。

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IEEE仕様拡張への取り込み

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審議の結果、IEEEへの取り込みを拒絶する場合もありうる。

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C/R/M-Formatでの書式
ユーザ定義エレメント
ユーザ独自のエレメントを追加する【記法】<ext_識別名>(※)識別名に関しては後術〜 この部分は、XMLの書式に従ってる限り、ユーザ独自で定義した構文を記述してよい〜</ext_識別名>

ユーザ定義アトリビュート
既定義のエレメントに対しユーザ独自のアトリビュートを追加する【記法】

ext_識別名=“ 〜この部分にユーザ独自のアトリビュートを追加する〜”

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