システム設計技術における品質向上の為の取り組み～ LSIパッケージボード（LPB) の相互設計とハードウェ
ア記述言語・物理モデルとの連結 ～• 福場義憲• 電子情報技術産業協会（JEITA）
半導体＆システム設計技術委員会主査（所属会社：東芝デバイス＆ストレージ株式会社 半導体研究開発セン
ター パッケージソリューション技術開発部 シニアエキスパート）

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システム設計技術における品質向上の為の取り組み～ LSIパッケージボード（LPB) の相互設計とハードウェア記述言語・物理モデルとの連結 ～• これまで、JEITAでは電子機器の設計標準IEC 63055/IEEE 2401 LSIパッケージ-ボード相互設計標準（LPBフォーマット、2015年版）を開発しました。これはLPB各部のレイアウトや半導体・受動部品最適化、電源・伝送路特性などImplementationにおけるすり合わせを支えるものです。しかし、EMCや熱など、これだけでは解決できない問題もあり、設計の上流の段階で機能や性能の定義をする段階での新たなすり合わせ技術を築かなければなりません。そのためにLPB
フォーマットを2020版に向けて拡張し、上位の設計言語が直結できる設計環境を提供すことを目指します。本稿ではそのコンセプトを紹介します。

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Contents• 01 すり合わせ現場の変遷• 02 IEC 63055/ IEEE 2401 ＬＰＢフォーマットの紹介と拡張計画• 03 まとめとお知らせ

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ＬＰＢとは？
• ＬＰＢとは LSI Package Boardの略で、電子機器の設計環境のことです。

LPB• ＪＥＩＴＡ 半導体＆システム設計技術委員会が推進している、設計エコシステムのコンセプトです。

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Contents• 01 すり合わせ現場の変遷• 02 IEC 63055/ IEEE 2401 ＬＰＢフォーマットの紹介と拡張計画• 03 まとめとお知らせ

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過去のすり合わせ現場
垂直統合
強力な企業
連携

LSI

パッケージ

受動部品

ボード

設計
コンテンツ

設計
コンテンツ

設計
コンテンツ

設計
コンテンツ

• 日本の得意だったのは「すり合わせ」による部品ーシステムの調和最適設計。

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物理的な設計データを組み合わせてからすり合わせ
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グローバル水平分業化

対等な個別
企業間での水平分業

肝心の設計生情報は出してくれな
い。接続のみ。

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LSI

パッケージ

受動部品

ボード

設計
コンテンツ

設計
コンテンツ

設計
コンテンツ

設計
コンテンツ

セット全体設計

個々の設計で何とかしろ！

最適化はできない
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ＬＰＢ相互設計 ： 設計エコシステムの構築
LSI

パッケージ

受動部品

ボード

競争領域：非公開

設計
コンテンツ

設計
コンテンツ

設計
コンテンツ

設計
コンテンツ

Models, IBIS, SPICE, etc.

モデル

モデル

モデル

モデル

IEC 63055/IEEE 2401

協調設計用
記述

協調設計用
情報

協調設計用
情報

協調設計用
情報

再び連携の強化

協調設計に必要な部分をアブストラクト

セット全体設計

日本発、英米以外では初のIEEE EDA標準
2015年JEITA会長賞受賞

設計エコシステムの構築

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Contents• 01 すり合わせ現場の変遷• 02 IEC 63055/ IEEE 2401 ＬＰＢフォーマットの紹介と拡張計画• 03 まとめとお知らせ

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What is IEC 63055/ IEEE 2401-2015
1. Management of Project (M-Format)
2. Netlist (N-Format)
3. Component (C-Format)
4. Rule of Design (R-Format) C-Format
5. Geometry (G-Format)
Die Size
Pad location
Spice Modelcorrespondence

C-Format
Die mount
Coordinate,
Orientation
Flip, etc.

Die models
IBIS/SPICE
CPM/LPM

C-Format
Package mount
Coordinate,
Orientation
Flip, etc.

C-Format
Package size
Terminal location
Spice/IBIS/S-para model
correspondence
R-Format
G-Format

Package models
IBIS
S-para SPICE

Package Layout
Wire Bonding
Layer stuck-up
Via, material

M-FormatCombination of C, G, R, N
which constitute theanalysis target

Design Platform
R-FormatLine/SpaceVia pitch/size/hole
Layer Stuck up
Material parameter

G-FormatPWB Routing Connectivity/PlaneN-Format

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ＬＰＢフォーマットの普及•13社以上のＥＤＡメーカーが採用• リファレンスボードデザイン 東芝他• 部品ライブラリの提供 村田製作所 東芝ディスクリート他• ユーザー
サポート：デザインキットが公開
ユーザー事例：多数
ＬＰＢフォーラム• http://jeita-sdtc.com/2018/11/lpbforum11_prev/

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Page10物理すり合わせでは解決できない問題• SI,PIは比較的物理最適化で解決が可能
インピーダンス
等長
終端

材料
層数

駆動力

• ＥＭＣ、熱の問題はシステムの動作定義に関わるので物理設計では解決が困難
動作周波数
動作頻度
消費電力

マイコン

駆動素子

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Page11次に取り組むべき設計技術領域• Vモデルをモチーフに考察･･手戻りを少なくする為により上流での検証精度向上が求められる
SystemRequirements
Specification

SystemTest

High Level
DesignIntegration
Test

HD Level
DesignLogic
Test

Tr. Level
DesignUnit
Test

Implementation

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LPB

SystemRequirements
Specification

SystemTest

High Level
DesignIntegration
Test

HD Level
Design

上流からアナログ挙動(特性＆ノイ現在のズ）検出
LPB

Logic
Test

Tr. Level
DesignUnit
Test

Implementation

New
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LPB相互設計技術をより上流まで展開
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IEC 63055/IEEE 2401

上流における設計・検証技術の構築

ＬＰＢフォーマット• 機能モデル＋物理モデル ミックスにおける設計検証
IEC62433

S-ParaIBIS V7SATA

2015年版
2020年版

IBIS
SPICE

DDR

SystemC
FET

VerilogHDLCDCDPSPICELPB
LPB

SystemCAMS

VHDL-AMS

動作・ビヘイビア・物理モデル混在環境
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IEEE 2401-2020に向けて仕様拡張• ＬＰＢフォーマットはモデルを繋げる“Ｗｒａｐｐｅｒ”
IEEE 2401-2015
SPICE
IBIS V4.x
IEC 62433(EMC)
VHDL
Verilog-HDL

CAE
C-FormatIEEE 2401-2020
上記に加えてS parameter
VHDL (AMS)IBIS V7, AMISystemC (AMS)
JTAM(熱モデル)
SAT / IGIS

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(SI,PI,EMC,thermal
mechanical)

CAD
C-Format(Artwork,place, routeplanning)

物理モデルの拡張機能（上流）モデルの追加
3Dモデル、熱モデルの追加

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設計技術の方向性• 素材の標準⇒素材の繋ぎの標準まではある。実開発はClose戦略• Open-Close戦略としてこのままでよいか？
Close戦略

システム全体構想

物理仕様

IC設計

ボード・構成構想

パッケージ設計

筐体構想

部品選択・ボード設計

筐体・ハーネス設計

設計後システム全体検証
IC評価

ボード評価

セット評価

認証・量産

LPB
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Open戦略
素材を繋ぎ合わせる
標準機能・性能仕様

IC構想

素材を表現する
標準EMC/ESD評価

IEC 62014 IEEE
1685
IP-Xact
IEC 63055
IEEE 2401
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開発期間短縮・早期上市
水平分業・仮想垂直統合
縦を繋ぐ標準＝「仕様標準」

C++
SystemC
Verilog
AMS

HDL
IBIS
SPICE
SAT/IGIS

仕様の標準が今後必要になる
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Contents• 01 すり合わせ現場の変遷• 02 IEC 63055/ IEEE 2401 ＬＰＢフォーマットの紹介と拡張計画• 03 まとめとお知らせ

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まとめと今後の展開目指すものが定まれば必ず成功できる。
世界一の実現力を生かしましょう！
1. すり合わせ技術の変遷• 垂直統合・強固な企業提携がすり合わせ技術が強みだった• 対応な関係のグローバル水平分業ですり合わせ困難に。
• ＩＥＣ ６３０５５／ＩＥＥＥ ２４０１ LPBフォーマットでエコシステム構築

2. 一歩先のする合わせ技術に向けて• さらに上流でＥＣＭ，熱などシステム起因の課題解決に挑戦• これにむけたLPBフォーマットの拡張• 「仕様標準」への発展
3. 今後の課題/お知らせ• 新しい匠；Digital Twin/Virtual Prototypeの匠；人財の確保・育成• LPBフォーラムへの参加お願い

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第11回 ＬＰＢフォーラム• 開催日時 ：2019年3月8日（金）13:30~17:00 (13:00より受付)• 会場：一般社団法人 電子情報技術産業協会• 〒100-0004 東京都千代田区大手町1-1-3 大手センタービル4階• 参加費用 ：無料（懇親会費用：2,000円）• 申込方法 ：準備中です。ホームページで随時お知らせします。
• http://jeita-sdtc.com/2018/11/lpbforum11_prev/• プログラム概要(予定)・LPBフォーマットの概要とEDA採用状況
・部品ベンダーのLPBフォーマット対応状況
・半導体＆システム設計技術の取り組み（LPB標準化と業界標準：IBIS, System
C, HDLとの連携）
・半導体およびセットメーカーによるLPB活用設計事例
・電源、熱、ESDに対するLPB対策提案• 懇親会(17:15~)

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ご清聴ありがとうございました

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