第8回LPB フォーラム 2016

ボードとLSIの構想設計

1 / 19

LPBへの期待︓LSI、パッケージ、ボード設計の狭間で生じる設計リスクに早期に対応したい

LSI-Package-Board協調設計は進化し続ける
協調設計は進化し続ける～GemPackageを活用したを活用したボードとLSIののEMC構想設
構想設計
ードと構想設計～株式会社 デンソー
半導体回路開発部 市川 浩司

設計に時間を使いたいThis information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

構想設計 業務/データフロー

2 / 19This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

信号品質 構想設計

3 / 19Output：詳細設計方針
配置変更

構想設計

端子入替
詳細設計

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

Copyright© JEITA EDA-TC LPB-WG All Rights Reserved 2013-2014

2014/3/4

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

1

EMC性能 構想設計
EMCツール？

設計フェーズ

構想設計

大/高/多4 / 19

ノウハウ
シミュレーション
ガイドライン チェッカー
詳細設計
設計方針

評価
設計結果

設計⾃由度

EMC構想設計法の検討
B

システム構成案ができた
回路図、ボードレイアウト図は無い

LP 必要なICの機能仕様も決定した

ICの端子配列などは決定していない

製品

5 / 19

ICのノイズが伝播しにくいボード設計方針
ボード設計容易なIC設計方針

⾞載電子機器の一般構成をモチーフに考えてみる
プロジェクトは新規性が高く、電源IC、CPU、I/Oプロセッサは新規開発
メモリは購入部品、コネクタ部品とコネクタ端子位置は指定
入出⼒端子から漏洩するノイズを抑制

確認結果
対策

情報量

設計制約
対応コスト

小/低/少
This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

EMC構想設計 モチーフ設計

6 / 19

ノウハウ、ナレッジで判断
信号配線は問題なし
I/O配線とメモリバス配線間のクロストークしない
各ICの電源-GND端子の近傍にパスコン配置OK

電源

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

電源配線検討１
電源配線に難あり

7 / 19パターン１

シミュレーション結果

では、「○」でしょうか︖

CPU

I/Oﾌﾟﾛｾｯｻ
ドライバ/
レシーバ

メモリ

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

マイコンの電源ノイズが、電源配線を中心に全体に伝播NImbic(Mentor)

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

2

電源配線検討２

8 / 19問題点に対応部品を移動し、ローテーション電源配線が重ならないように再配線

I/Oﾌﾟﾛｾｯｻ
ドライバ/
レシーバ

9 / 19パターン２

電源配線は配慮した

これで、「○」になるか︖電源

電源配線検討２
シミュレーション結果

メモリ

マイコンの電源ノイズが電源IC、IOプロセッサ周辺でI/Oコネクタ端子に伝播コネクタ端子から⾞載機器外部に漏えいの可能性ありCPU

ナレッジ、ノウハウは個別部品、個別配線に対するものが多く、基板全体を考えた最適化は困難。

部品の移動、回転This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

EMC構想設計法の検討

NImbic(Mentor)

10 / 19

問題発生の可能性をシミュレーションしないで⾒積りたい

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

EMC構想設計法の検討
電流経路に関与する部品を「凸包」でグルーピング

部品位置、向きICの端子構成
層別配線などラフに検討する

line1
cap0

cap1

表現１

IC１

表現2

cap1 line1

表現3IC１

IC１
line1

cap0
cap1

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

cap0

IC１

cap2

cap0
NImbic(Mentor)

凸包Convex Hull︓
平面上にある n 点を包む極小な領域

cap2

シミュレーションのような精度は求めない、リスクを低減したい
ICとパスコンおよびそのパスコンに充電する電流経路をノイズリスク領域として定義し、その分布をブロック間の干渉を確認する。

11 / 19

cap2

IC１

line1

cap0
cap1

cap2

line1
cap1

cap2

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

3

GemPackage 凸包(Convex Hull)機能

12 / 19

電源配線検討１の凸包確認

13 / 19

マイコン、電源ICのノイズの重なりが大きい

電源ICCPU

250MHｚｚ
I/Oﾌﾟﾛｾｯｻ

NImbic(Mentor)

ドライバ/レシーバ

メモリ

GemPackage(GemDesign)

100kHzNImbic(Mentor)

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

電源配線検討２の凸包確認

14 / 19

マイコン、電源ICのノイズの重なりが小さいが、I/Oプロセッサ-コネクタ配線が重なる

メモリ

I/Oﾌﾟﾛｾｯｻ

電源配線検討３の検討

15 / 19

マイコン、電源ICのノイズの重なりが大きいが、I/Oプロセッサへの影響は小さい

250MHｚｚ電源ICThis information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

NImbic(Mentor)

ドライバ/レシーバ

電源IC

NImbic(Mentor)

250MHｚｚ

NImbic(Mentor)

100kHzI/Oﾌﾟﾛｾｯｻ
CPU

ドライバ/
レシーバ

メモリ
CPU

GemPackage(GemDesign)

GemPackage(GemDesign)

100kHzNImbic(Mentor)
This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

4

電源配線検討１と３の差異

16 / 19EMC性能 構想設計

17 / 19

設計方針

パターン１

B ｼｽﾃﾑ構成案
LP ICの機能仕様

IC端子構成IC実装ｶﾞｲﾄﾞﾗｲﾝ

設計確認
Sim,ﾁｪｯｶｰ

製品試験

IC設計方針250MHｚｚ

電源端子位置変更

Nimbic (Mentor)

パターン3

GemPackage(GemDesign)

Nimbic (Mentor)

250MHｚｚThis information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

19 / 19まとめ

18 / 19ご協力ありがとうございました。

GemPackageを用いたEMC構想設計を検討し、有効性を確認しました。
LPBの設計基盤の上で、さらに開発が進むことを期待します。
LPBフォーラム各位殿︓構想設計法の開発
ツールベンダー各社殿︓⽀援ツールの充実

村田様
門田様、今井様Ｆテクノロジー株式会社 斉藤様

構想設計

長谷川様

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

This information is the exclusive property of DENSO CORPORATION. Without their consent, it may not be reproduced or given to third parties.

5