JPH08330523A - 配線配置方法 - Google Patents
配線配置方法Info
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- JPH08330523A JPH08330523A JP15994395A JP15994395A JPH08330523A JP H08330523 A JPH08330523 A JP H08330523A JP 15994395 A JP15994395 A JP 15994395A JP 15994395 A JP15994395 A JP 15994395A JP H08330523 A JPH08330523 A JP H08330523A
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- noise
- wiring
- grid
- power supply
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電源配線等の格子配線におけるノイズのピー
ク値を抑制しうる配線配置方法を実現する。これによ
り、格子配線を有する大規模集積回路装置等のノイズを
抑制し、その動作を安定化する。 【構成】 MOD1〜MOD3を含む複数のモジュール
を備えかつ電源配線等の格子配線を有する大規模集積回
路装置LSI等において、格子配線のピッチを、各モジ
ュールのノイズ発生状況に応じて、つまりは伝播される
ノイズのピーク値が所定値以下となるノイズ圧縮率を求
めた後、このノイズ圧縮率が得られる電気長の算出結果
をもとに選択的に設定し、モジュールごとに最適化す
る。
ク値を抑制しうる配線配置方法を実現する。これによ
り、格子配線を有する大規模集積回路装置等のノイズを
抑制し、その動作を安定化する。 【構成】 MOD1〜MOD3を含む複数のモジュール
を備えかつ電源配線等の格子配線を有する大規模集積回
路装置LSI等において、格子配線のピッチを、各モジ
ュールのノイズ発生状況に応じて、つまりは伝播される
ノイズのピーク値が所定値以下となるノイズ圧縮率を求
めた後、このノイズ圧縮率が得られる電気長の算出結果
をもとに選択的に設定し、モジュールごとに最適化す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は配線配置方法に関し、
例えば、電源配線等の格子配線を有する大規模集積回路
装置及びその配置設計に利用して特に有効な技術に関す
る。
例えば、電源配線等の格子配線を有する大規模集積回路
装置及びその配置設計に利用して特に有効な技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】複数のモジュールを含む高速論理集積回
路等の大規模集積回路装置がある。これらの大規模集積
回路装置は、その各部つまり各モジュールに動作電源と
なる回路の電源電圧及び接地電位を供給するための電源
配線を備える。
路等の大規模集積回路装置がある。これらの大規模集積
回路装置は、その各部つまり各モジュールに動作電源と
なる回路の電源電圧及び接地電位を供給するための電源
配線を備える。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の大規模集積回路
装置において、電源配線は、例えば直交する2層の金属
配線層が格子状に配置されてなるいわゆる格子配線とさ
れ、そのピッチは、各モジュールへの電流供給にともな
う電源配線の電圧降下つまりは回路の電源電圧又は接地
電位のレベル変動が所定値内となるべく決定される。
装置において、電源配線は、例えば直交する2層の金属
配線層が格子状に配置されてなるいわゆる格子配線とさ
れ、そのピッチは、各モジュールへの電流供給にともな
う電源配線の電圧降下つまりは回路の電源電圧又は接地
電位のレベル変動が所定値内となるべく決定される。
【0004】一方、大規模集積回路装置の大規模化・高
速化は著しく、その安定動作に対するノイズの影響も大
きさを増しつつある。しかし、従来の大規模集積回路装
置では、上記のように、格子配線たる電源配線のピッチ
の設定が、主に回路の電源電圧又は接地電位のレベル変
動に着目して、言い換えるならば格子配線におけるノイ
ズの伝播形態を意識することなく行われるため、ノイズ
の伝播形態から見た場合には必ずしも最適解とはならな
い場合が生じる。この結果、大規模集積回路装置のノイ
ズ量が増加し、その動作の安定化が制約を受けるものと
なる。
速化は著しく、その安定動作に対するノイズの影響も大
きさを増しつつある。しかし、従来の大規模集積回路装
置では、上記のように、格子配線たる電源配線のピッチ
の設定が、主に回路の電源電圧又は接地電位のレベル変
動に着目して、言い換えるならば格子配線におけるノイ
ズの伝播形態を意識することなく行われるため、ノイズ
の伝播形態から見た場合には必ずしも最適解とはならな
い場合が生じる。この結果、大規模集積回路装置のノイ
ズ量が増加し、その動作の安定化が制約を受けるものと
なる。
【0005】この発明の目的は、電源配線等の格子配線
におけるノイズのピーク値を抑制しうる配線配置方法を
提供することにある。この発明の他の目的は、大規模集
積回路装置等のノイズを抑制し、その動作を安定化する
ことにある。
におけるノイズのピーク値を抑制しうる配線配置方法を
提供することにある。この発明の他の目的は、大規模集
積回路装置等のノイズを抑制し、その動作を安定化する
ことにある。
【0006】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、複数のモジュールを備えかつ
電源配線等の格子配線を有する大規模集積回路装置等に
おいて、格子配線のピッチを、各モジュールのノイズ発
生状況に応じて、つまりは伝播されるノイズのピーク値
が所定値以下となるノイズ圧縮率を求めた後、このノイ
ズ圧縮率が得られる電気長の算出結果をもとに選択的に
設定し、各モジュールごとに最適化する。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、複数のモジュールを備えかつ
電源配線等の格子配線を有する大規模集積回路装置等に
おいて、格子配線のピッチを、各モジュールのノイズ発
生状況に応じて、つまりは伝播されるノイズのピーク値
が所定値以下となるノイズ圧縮率を求めた後、このノイ
ズ圧縮率が得られる電気長の算出結果をもとに選択的に
設定し、各モジュールごとに最適化する。
【0008】
【作用】本願発明者等の研究によれば、電源配線等の格
子配線におけるノイズ圧縮率は少なくともその電気長の
2倍値とノイズの立ち上がり時間との関数となり、格子
配線におけるノイズのピーク値もノイズ圧縮率つまりは
格子配線の電気長の関数となる。したがって、格子配線
のピッチを上記手法により設定することで、電源配線等
の格子配線におけるノイズのピーク値を抑制することが
でき、これによって大規模集積回路装置等の動作を安定
化することができる。
子配線におけるノイズ圧縮率は少なくともその電気長の
2倍値とノイズの立ち上がり時間との関数となり、格子
配線におけるノイズのピーク値もノイズ圧縮率つまりは
格子配線の電気長の関数となる。したがって、格子配線
のピッチを上記手法により設定することで、電源配線等
の格子配線におけるノイズのピーク値を抑制することが
でき、これによって大規模集積回路装置等の動作を安定
化することができる。
【0009】
【実施例】図1には、大規模集積回路装置の電源配線の
一般的な基板配置図が示されている。また、図2には、
一般的な伝送線路の接続点における反射係数及び透過係
数を説明するための概念図が示され、図3には、図1の
電源配線の格子点Aにおけるインピーダンスの考え方を
説明するための概念図が示されている。さらに、図4及
び図5には、図1の電源配線の格子点Aにおけるノイズ
の時間t=2Lo時及び時間t=4Lo時のレベル算出
方法を説明するための概念図がそれぞれ示され、図6及
び図7には、図1の電源配線の格子点Aにおけるノイズ
のTr=Lo時及びTr=4Lo時の伝播状況を説明す
るための一実施例の概念図がそれぞれ示されている。加
えて、図8には、図1の電源配線におけるノイズの波高
値と電気長の関係を説明するための一実施例の特性図が
示され、図9には、ノイズ圧縮率とTr/2Loの関係
を説明すための一実施例の特性図が示されている。これ
らの図をもとに、本発明の原理となる格子配線における
ノイズの伝播特性と格子配線のピッチの設定方法ならび
にその特徴について説明する。
一般的な基板配置図が示されている。また、図2には、
一般的な伝送線路の接続点における反射係数及び透過係
数を説明するための概念図が示され、図3には、図1の
電源配線の格子点Aにおけるインピーダンスの考え方を
説明するための概念図が示されている。さらに、図4及
び図5には、図1の電源配線の格子点Aにおけるノイズ
の時間t=2Lo時及び時間t=4Lo時のレベル算出
方法を説明するための概念図がそれぞれ示され、図6及
び図7には、図1の電源配線の格子点Aにおけるノイズ
のTr=Lo時及びTr=4Lo時の伝播状況を説明す
るための一実施例の概念図がそれぞれ示されている。加
えて、図8には、図1の電源配線におけるノイズの波高
値と電気長の関係を説明するための一実施例の特性図が
示され、図9には、ノイズ圧縮率とTr/2Loの関係
を説明すための一実施例の特性図が示されている。これ
らの図をもとに、本発明の原理となる格子配線における
ノイズの伝播特性と格子配線のピッチの設定方法ならび
にその特徴について説明する。
【0010】図1において、この大規模集積回路装置の
電源配線は、2層の金属配線層が直交配置されてなる格
子配線とされ、この格子配線を構成するX軸及びY軸方
向の金属配線層は、格子あたりの単位電気長Loが所定
値となるべく所定のピッチで配置される。ここで、単位
電気長Loは、格子配線の単位長あたりのインダクタン
ス及び容量をそれぞれL及びCとしその配線ピッチをx
とするとき、 Lo=(L・C)1/2 ・x ………………………………………………(1) として得られ、その単位はps[ピコ秒]のような時間
単位となる。なお、この明細書の図面及び説明等では、
物理的な配線ピッチxに代えて電気的な配線ピッチとな
る単位電気長Loを格子配線のピッチとして用いる。
電源配線は、2層の金属配線層が直交配置されてなる格
子配線とされ、この格子配線を構成するX軸及びY軸方
向の金属配線層は、格子あたりの単位電気長Loが所定
値となるべく所定のピッチで配置される。ここで、単位
電気長Loは、格子配線の単位長あたりのインダクタン
ス及び容量をそれぞれL及びCとしその配線ピッチをx
とするとき、 Lo=(L・C)1/2 ・x ………………………………………………(1) として得られ、その単位はps[ピコ秒]のような時間
単位となる。なお、この明細書の図面及び説明等では、
物理的な配線ピッチxに代えて電気的な配線ピッチとな
る単位電気長Loを格子配線のピッチとして用いる。
【0011】次に、図1の電源配線の格子点Aに着目し
て、ノイズの伝播状況を検討してみよう。まず、図2に
例示されるように、その特性インピーダンスをそれぞれ
Z1及びZ2 とする2本の伝送路の接続点Aにおける反
射波及び透過波のレベルVr及びVtは、周知のよう
に、接続点Aにおける入射波のレベルをVoとし反射係
数及び透過係数をそれぞれKr及びKtとするとき、そ
れぞれ、 Vr=Kr×Vo Vt=Kt×Vo として得られ、反射係数Kr及び透過係数Ktは、それ
ぞれ、 Kr=(Z2 −Z1 )/(Z1 +Z2 ) ………………………………(2) Kt=2Z2 /(Z1 +Z2 ) …………………………………………(3) として求められる。
て、ノイズの伝播状況を検討してみよう。まず、図2に
例示されるように、その特性インピーダンスをそれぞれ
Z1及びZ2 とする2本の伝送路の接続点Aにおける反
射波及び透過波のレベルVr及びVtは、周知のよう
に、接続点Aにおける入射波のレベルをVoとし反射係
数及び透過係数をそれぞれKr及びKtとするとき、そ
れぞれ、 Vr=Kr×Vo Vt=Kt×Vo として得られ、反射係数Kr及び透過係数Ktは、それ
ぞれ、 Kr=(Z2 −Z1 )/(Z1 +Z2 ) ………………………………(2) Kt=2Z2 /(Z1 +Z2 ) …………………………………………(3) として求められる。
【0012】一方、図1の格子点Aの原形は、図3
(a)に示されるように、電源配線たる金属配線層の特
性インピーダンスZoをその特性インピーダンスとする
4本の伝送路により表されるが、左方からの入力に着目
して図2の表現に合わせた場合、格子点Aの右方と上下
にある3本の配線は、図3(b)に示されるように、三
分の一の特性インピーダンスZo/3を有する1本の伝
送路に置き換えることができる。したがって、格子点A
における反射係数Krは、上記(2)式から、 Kr=(Zo/3−Zo)/(Zo+Zo/3)=−1
/2 となり、透過係数Ktは、上記(3)式から、 Kt=(2×Zo/3)/(Zo+Zo/3)=1/2 となる。
(a)に示されるように、電源配線たる金属配線層の特
性インピーダンスZoをその特性インピーダンスとする
4本の伝送路により表されるが、左方からの入力に着目
して図2の表現に合わせた場合、格子点Aの右方と上下
にある3本の配線は、図3(b)に示されるように、三
分の一の特性インピーダンスZo/3を有する1本の伝
送路に置き換えることができる。したがって、格子点A
における反射係数Krは、上記(2)式から、 Kr=(Zo/3−Zo)/(Zo+Zo/3)=−1
/2 となり、透過係数Ktは、上記(3)式から、 Kt=(2×Zo/3)/(Zo+Zo/3)=1/2 となる。
【0013】ここで、格子点Aで発生したノイズは、図
4に示されるように、時間t=Loにおいて隣接する4
個の格子点に到達し、その反射係数Kr倍つまり−1/
2倍がそれぞれ反射して格子点Aに戻ってくる。したが
って、時間t=2Loにおいて格子点Aに到達し透過し
て残存するノイズのレベルVnは、時間t=0つまり格
子点Aにおけるノイズの発生レベルを1とするとき、 Vn=(−1/2)×(1/2)×4=−1 となり、発生ノイズと同じ絶対値を有する反転位相の信
号となる。
4に示されるように、時間t=Loにおいて隣接する4
個の格子点に到達し、その反射係数Kr倍つまり−1/
2倍がそれぞれ反射して格子点Aに戻ってくる。したが
って、時間t=2Loにおいて格子点Aに到達し透過し
て残存するノイズのレベルVnは、時間t=0つまり格
子点Aにおけるノイズの発生レベルを1とするとき、 Vn=(−1/2)×(1/2)×4=−1 となり、発生ノイズと同じ絶対値を有する反転位相の信
号となる。
【0014】時間t=Loにおいて隣接する4個の格子
点に到達したノイズは、その透過係数Kt倍つまり1/
2倍が各格子点をそれぞれ透過した後、図5(a)及び
(b)に例示されるように、時間t=2Loにおいて隣
接する4個の格子点のさらに外側又は上下にある格子点
に到達する。そして、その反射係数Kr倍つまり−1/
2倍が反射した後、時間t=3Loにおいて隣接格子点
に戻り、さらにその透過係数Kt倍つまり1/2倍が各
隣接格子点を透過して格子点Aに戻ってくる。また、時
間t=2Loにおいて隣接格子点の上下にある格子点に
到達したノイズは、図5(c)に例示されるように、そ
の透過係数Kt倍つまり1/2倍が各格子点を透過して
格子点Aの上下にある格子点に到達し、その透過係数K
t倍つまり1/2倍が格子点Aに戻ってくる。したがっ
て、時間t=4Loにおいて格子点Aに到達し透過して
残存するノイズのレベルVnは、図5(a)の場合で、 Vn=(1/2)3 ×(−1/2)×4=−1/4 となる。また、図5(b)の場合には、 Vn=(1/2)3 ×(−1/2)×2×4=−1/2 となり、図5(c)の場合には、 Vn=(1/2)4 ×2×4=1/2 となる。
点に到達したノイズは、その透過係数Kt倍つまり1/
2倍が各格子点をそれぞれ透過した後、図5(a)及び
(b)に例示されるように、時間t=2Loにおいて隣
接する4個の格子点のさらに外側又は上下にある格子点
に到達する。そして、その反射係数Kr倍つまり−1/
2倍が反射した後、時間t=3Loにおいて隣接格子点
に戻り、さらにその透過係数Kt倍つまり1/2倍が各
隣接格子点を透過して格子点Aに戻ってくる。また、時
間t=2Loにおいて隣接格子点の上下にある格子点に
到達したノイズは、図5(c)に例示されるように、そ
の透過係数Kt倍つまり1/2倍が各格子点を透過して
格子点Aの上下にある格子点に到達し、その透過係数K
t倍つまり1/2倍が格子点Aに戻ってくる。したがっ
て、時間t=4Loにおいて格子点Aに到達し透過して
残存するノイズのレベルVnは、図5(a)の場合で、 Vn=(1/2)3 ×(−1/2)×4=−1/4 となる。また、図5(b)の場合には、 Vn=(1/2)3 ×(−1/2)×2×4=−1/2 となり、図5(c)の場合には、 Vn=(1/2)4 ×2×4=1/2 となる。
【0015】一方、時間t=Loにおいて各隣接格子点
で反射した(−1/2)倍のノイズは、図5(d)に例
示されるように、その反射係数Kr倍つまり−1/2倍
が格子点Aで反射して各隣接格子点に戻った後、さらに
その反射係数Kr倍つまり−1/2倍が各隣接格子点で
反射して格子点Aに戻る。また、図5(e)に例示され
るように、その透過係数Kt倍つまり1/2倍が格子点
Aを透過してその反対側の隣接格子点に到達した後、さ
らにその反射係数Kr倍つまり−1/2倍がこれらの隣
接格子点で反射して格子点Aに戻る。加えて、図5
(f)に例示されるように、その透過係数Kt倍つまり
1/2倍が格子点Aを透過してその上下の隣接格子点に
到達した後、さらにその反射係数Kr倍つまり−1/2
倍がこれらの隣接格子点で反射して格子点Aに戻る。こ
の結果、時間t=4Loにおいて格子点Aに到達し透過
して残存するノイズのレベルVnは、図5(d)の場合
で、 Vn=(1/2)×(−1/2)3 ×4=−1/4 となる。また、図5(e)の場合には、 Vn=(1/2)2 ×(−1/2)2 ×4=1/4 となり、図5(f)の場合には、 Vn=(1/2)2 ×(−1/2)2 ×2×4=1/2 となる。
で反射した(−1/2)倍のノイズは、図5(d)に例
示されるように、その反射係数Kr倍つまり−1/2倍
が格子点Aで反射して各隣接格子点に戻った後、さらに
その反射係数Kr倍つまり−1/2倍が各隣接格子点で
反射して格子点Aに戻る。また、図5(e)に例示され
るように、その透過係数Kt倍つまり1/2倍が格子点
Aを透過してその反対側の隣接格子点に到達した後、さ
らにその反射係数Kr倍つまり−1/2倍がこれらの隣
接格子点で反射して格子点Aに戻る。加えて、図5
(f)に例示されるように、その透過係数Kt倍つまり
1/2倍が格子点Aを透過してその上下の隣接格子点に
到達した後、さらにその反射係数Kr倍つまり−1/2
倍がこれらの隣接格子点で反射して格子点Aに戻る。こ
の結果、時間t=4Loにおいて格子点Aに到達し透過
して残存するノイズのレベルVnは、図5(d)の場合
で、 Vn=(1/2)×(−1/2)3 ×4=−1/4 となる。また、図5(e)の場合には、 Vn=(1/2)2 ×(−1/2)2 ×4=1/4 となり、図5(f)の場合には、 Vn=(1/2)2 ×(−1/2)2 ×2×4=1/2 となる。
【0016】これらのことから、時間t=4Loにおい
て格子点Aに到達し透過して残存するノイズの合計レベ
ルVnT は、上記図5(a)ないし(f)の場合のノイ
ズレベルVnを合算して、 VnT =(−1/4)+(−1/2)+(1/2)+
(−1/4)+(1/4)+(1/2)=1/4 となり、発生ノイズの1/4の絶対値を有する同位相の
信号となる。
て格子点Aに到達し透過して残存するノイズの合計レベ
ルVnT は、上記図5(a)ないし(f)の場合のノイ
ズレベルVnを合算して、 VnT =(−1/4)+(−1/2)+(1/2)+
(−1/4)+(1/4)+(1/2)=1/4 となり、発生ノイズの1/4の絶対値を有する同位相の
信号となる。
【0017】ところで、格子配線におけるノイズの伝播
状況は、発生ノイズの立ち上がり時間Trと密接な関係
を持つ。すなわち、例えば図6に示されるように、格子
点A0に入力されるノイズの立ち上がり時間Trが格子
配線の単位電気長Loと同じつまりTr=Loとされる
とき、格子点A0におけるノイズレベル(電圧)は、時
間t=Loで1なる最大値となり、時間t=3Loで再
び前記図4の反射波による−1のピーク値を迎える。ま
た、時間t=5Loで前記図5の反射波及び透過波を受
けて1/4なるピーク値となり、さらに時間t=7Lo
で−1/4なるピーク値を迎える。格子点A0に入力さ
れたノイズは、時間t=2Loにおいて隣接する格子点
A1に到達してそのノイズレベルに1/2のピーク値を
作り、さらに時間t=2Loにおいてその外側の格子点
A2に到達してそのノイズレベルに1/4のピーク値を
作る。
状況は、発生ノイズの立ち上がり時間Trと密接な関係
を持つ。すなわち、例えば図6に示されるように、格子
点A0に入力されるノイズの立ち上がり時間Trが格子
配線の単位電気長Loと同じつまりTr=Loとされる
とき、格子点A0におけるノイズレベル(電圧)は、時
間t=Loで1なる最大値となり、時間t=3Loで再
び前記図4の反射波による−1のピーク値を迎える。ま
た、時間t=5Loで前記図5の反射波及び透過波を受
けて1/4なるピーク値となり、さらに時間t=7Lo
で−1/4なるピーク値を迎える。格子点A0に入力さ
れたノイズは、時間t=2Loにおいて隣接する格子点
A1に到達してそのノイズレベルに1/2のピーク値を
作り、さらに時間t=2Loにおいてその外側の格子点
A2に到達してそのノイズレベルに1/4のピーク値を
作る。
【0018】以下、各格子点におけるノイズレベルは、
図6のコンピュータシミュレーション結果に示されるよ
うに、反射波及び透過波の影響を受けて時系列的に変化
するが、この実施例の場合、発生ノイズの立ち上がり時
間Trが格子配線の単位電気長Loと同じ値であること
から、各格子点でのノイズレベルは立ち上がり時間Tr
の影響を受けず、反射波及び透過波の影響のみを受け
る。なお、この実施例では、後述するTr/2Loが1
/2つまり0.5となる。
図6のコンピュータシミュレーション結果に示されるよ
うに、反射波及び透過波の影響を受けて時系列的に変化
するが、この実施例の場合、発生ノイズの立ち上がり時
間Trが格子配線の単位電気長Loと同じ値であること
から、各格子点でのノイズレベルは立ち上がり時間Tr
の影響を受けず、反射波及び透過波の影響のみを受け
る。なお、この実施例では、後述するTr/2Loが1
/2つまり0.5となる。
【0019】一方、図7に例示されるように、格子点A
0に入力されるノイズの立ち上がり時間Trが格子配線
の単位電気長Loの4倍つまりTr=4Loとされる場
合、格子点A0におけるノイズレベルは、時間t=4L
oで1なる最大値となる筈であるが、時間t=2Loか
ら前記図4の負の反射波が格子点A0に現れるため、そ
のピーク値は1/2つまり0.5で制限される。また、
時間t=6Loで1/2なるピーク値を迎える筈の格子
点A1のノイズレベルも、格子点A0のノイズレベルの
低下を受けて制限され、時間t=8Loで1/4なるピ
ーク値を迎える筈の格子点A2のノイズレベルは、辛う
じてそのピーク値を全うする。なお、この実施例では、
後述するTr/2Loが4/2つまり2となる。
0に入力されるノイズの立ち上がり時間Trが格子配線
の単位電気長Loの4倍つまりTr=4Loとされる場
合、格子点A0におけるノイズレベルは、時間t=4L
oで1なる最大値となる筈であるが、時間t=2Loか
ら前記図4の負の反射波が格子点A0に現れるため、そ
のピーク値は1/2つまり0.5で制限される。また、
時間t=6Loで1/2なるピーク値を迎える筈の格子
点A1のノイズレベルも、格子点A0のノイズレベルの
低下を受けて制限され、時間t=8Loで1/4なるピ
ーク値を迎える筈の格子点A2のノイズレベルは、辛う
じてそのピーク値を全うする。なお、この実施例では、
後述するTr/2Loが4/2つまり2となる。
【0020】このように、格子配線の単位電気長Loの
2倍つまり2Loが格子点A0に入力されるノイズの立
ち上がり時間Trより小さい場合には、格子点A0を含
む各格子点でのノイズレベルが制限され、そのピーク値
は、少なくとも格子配線の単位電気長Loの2倍値とノ
イズの立ち上がり時間TrつまりTr/2Loの関数と
なる。すなわち、図8に示されるように、例えばノイズ
の立ち上がり時間Trつまり1000psに対して格子
配線の単位電気長Loが500ps又はそれ以上とされ
Tr/2Loが1又はそれ以下とされるとき、格子点A
0におけるノイズレベルは、反射波等による影響を受け
ることなく発生ノイズのピーク値まで上昇する。ところ
が、例えば単位電気長Loが375psとされTr/2
Loが約1.3とされるときには、格子点A0における
ノイズのピーク値が3/4つまり0.75に制限され、
例えば単位電気長Loが250psとされTr/2Lo
が2とされるときには、1/2つまり0.50に制限さ
れる。以下、ノイズピーク値の制限率つまりノイズ圧縮
率αは、コンピュータシミュレーションによる図9の特
性図に沿って変化し、Tr/2Loの関数となることが
明白となる。
2倍つまり2Loが格子点A0に入力されるノイズの立
ち上がり時間Trより小さい場合には、格子点A0を含
む各格子点でのノイズレベルが制限され、そのピーク値
は、少なくとも格子配線の単位電気長Loの2倍値とノ
イズの立ち上がり時間TrつまりTr/2Loの関数と
なる。すなわち、図8に示されるように、例えばノイズ
の立ち上がり時間Trつまり1000psに対して格子
配線の単位電気長Loが500ps又はそれ以上とされ
Tr/2Loが1又はそれ以下とされるとき、格子点A
0におけるノイズレベルは、反射波等による影響を受け
ることなく発生ノイズのピーク値まで上昇する。ところ
が、例えば単位電気長Loが375psとされTr/2
Loが約1.3とされるときには、格子点A0における
ノイズのピーク値が3/4つまり0.75に制限され、
例えば単位電気長Loが250psとされTr/2Lo
が2とされるときには、1/2つまり0.50に制限さ
れる。以下、ノイズピーク値の制限率つまりノイズ圧縮
率αは、コンピュータシミュレーションによる図9の特
性図に沿って変化し、Tr/2Loの関数となることが
明白となる。
【0021】ここで、具体的な数値を掲げて格子配線の
ピッチxを算出してみよう。例えば回路の標準的な立ち
上がり時間tr及び立ち下がり時間tfが500ps、
電源配線の単位長あたりのインピーダンスL及び容量C
がそれぞれ1nH[ナノヘンリ]/mm[ミリメート
ル]及び1pF[ピコファラッド]/mm、特性インピ
ーダンスZoすなわち(L/C)1/2 が32Ω[オー
ム]とされる大規模集積回路装置場合、 (L・C)1/2 =(10-9・10-12 )1/2 ≒32[ps/mm] となり、格子配線の単位電気長Loは、前記(1)式か
ら、 Lo=(L・C)1/2 ・x =32x[ps] となる。
ピッチxを算出してみよう。例えば回路の標準的な立ち
上がり時間tr及び立ち下がり時間tfが500ps、
電源配線の単位長あたりのインピーダンスL及び容量C
がそれぞれ1nH[ナノヘンリ]/mm[ミリメート
ル]及び1pF[ピコファラッド]/mm、特性インピ
ーダンスZoすなわち(L/C)1/2 が32Ω[オー
ム]とされる大規模集積回路装置場合、 (L・C)1/2 =(10-9・10-12 )1/2 ≒32[ps/mm] となり、格子配線の単位電気長Loは、前記(1)式か
ら、 Lo=(L・C)1/2 ・x =32x[ps] となる。
【0022】一方、ある格子点に100mA[ミリアン
ペア]のノイズ電流Inが流れ込んだと仮定した場合、
この格子点には、 Vn=In×Zo/4 =0.1×32/4 =0.8 つまり0.8V[ボルト]のノイズ電圧が発生する。し
たがって、内部信号の振幅を例えば2Vと仮定し許容し
うるノイズレベルを信号振幅の5%つまり100mV
[ミリボルト]とした場合、要求されるノイズ圧縮率α
は、 α=0.1/0.8 =0.125 となり、このノイズ圧縮率αが得られるTr/2Lo
は、図9から、 Tr/2Lo≒11 ………………………………………………………(4) となる。
ペア]のノイズ電流Inが流れ込んだと仮定した場合、
この格子点には、 Vn=In×Zo/4 =0.1×32/4 =0.8 つまり0.8V[ボルト]のノイズ電圧が発生する。し
たがって、内部信号の振幅を例えば2Vと仮定し許容し
うるノイズレベルを信号振幅の5%つまり100mV
[ミリボルト]とした場合、要求されるノイズ圧縮率α
は、 α=0.1/0.8 =0.125 となり、このノイズ圧縮率αが得られるTr/2Lo
は、図9から、 Tr/2Lo≒11 ………………………………………………………(4) となる。
【0023】前述のように、単位電気長Loは、 Lo=32x[ps] であるため、上記(4)式は、 Tr/2Lo=500×10-12 /2×32x×10-12 ≒7.8/x =11 となる。この結果、必要な格子配線のピッチxは、 x=7.8/20 =0.71[mm] つまり710μm[マイクロメートル]となり、格子配
線をこのピッチとすることによって各格子点におけるノ
イズのピーク値を100mV以下に抑え、大規模集積回
路装置の動作を安定化することができるものとなる。
線をこのピッチとすることによって各格子点におけるノ
イズのピーク値を100mV以下に抑え、大規模集積回
路装置の動作を安定化することができるものとなる。
【0024】図10には、この発明が適用された大規模
集積回路装置LSIの電源配線の一実施例の基板配置図
が示されている。なお、この実施例の大規模集積回路装
置LSIは、特に制限されないが、いわゆる高速論理集
積回路であって、他の構成素子とともに所定のコンピュ
ータシステムを構築する。
集積回路装置LSIの電源配線の一実施例の基板配置図
が示されている。なお、この実施例の大規模集積回路装
置LSIは、特に制限されないが、いわゆる高速論理集
積回路であって、他の構成素子とともに所定のコンピュ
ータシステムを構築する。
【0025】図10において、この実施例の大規模集積
回路装置LSIは、特に制限されないが、モジュールM
OD1〜MOD3を含む複数のモジュールを備え、その
電源配線は、基本的には単位電気長Loに相当する所定
の配線ピッチをもって格子状に配置される。この実施例
において、モジュールMOD1及びMOD2は、比較的
大きなノイズを発生するものと予想される。また、モジ
ュールMOD3は、次に大きなノイズを発生するものと
予想され、その他のモジュールでは、ノイズの発生が比
較的少ないと予想される。このため、この実施例では、
最も大きなノイズの発生が予想されるモジュールMOD
1及びMOD2において、その電源配線となる格子配線
のピッチが通常部分の四分の一つまり電気長L1 に対応
すべく小さくされ、次に大きなノイズの発生が予想され
るモジュールMOD3では、通常部分の二分の一つまり
電気長L2 に対応すべく小さくされる。
回路装置LSIは、特に制限されないが、モジュールM
OD1〜MOD3を含む複数のモジュールを備え、その
電源配線は、基本的には単位電気長Loに相当する所定
の配線ピッチをもって格子状に配置される。この実施例
において、モジュールMOD1及びMOD2は、比較的
大きなノイズを発生するものと予想される。また、モジ
ュールMOD3は、次に大きなノイズを発生するものと
予想され、その他のモジュールでは、ノイズの発生が比
較的少ないと予想される。このため、この実施例では、
最も大きなノイズの発生が予想されるモジュールMOD
1及びMOD2において、その電源配線となる格子配線
のピッチが通常部分の四分の一つまり電気長L1 に対応
すべく小さくされ、次に大きなノイズの発生が予想され
るモジュールMOD3では、通常部分の二分の一つまり
電気長L2 に対応すべく小さくされる。
【0026】ここで、モジュールMOD1及びMOD2
に対応する格子配線のピッチつまり電気長L1 は、これ
らのモジュールのノイズ発生状況に応じて、すなわち前
記図9の特性図からまず伝播されるノイズのピーク値が
所定値以下となるノイズ圧縮率αを求めた後、このノイ
ズ圧縮率αが得られる電気長Loとして算出され、モジ
ュールMOD3に対応する格子配線のピッチつまり電気
長L2 も、同様な方法により算出される。したがって、
これらの電気長は、各モジュールから発生されるノイズ
のピーク値が比較的大きいにもかかわらず、電源配線の
各格子点におけるノイズのピーク値を充分に小さくすべ
く最適化された値となり、これによって大規模集積回路
装置LSIの動作が充分に安定化されるものとなる。
に対応する格子配線のピッチつまり電気長L1 は、これ
らのモジュールのノイズ発生状況に応じて、すなわち前
記図9の特性図からまず伝播されるノイズのピーク値が
所定値以下となるノイズ圧縮率αを求めた後、このノイ
ズ圧縮率αが得られる電気長Loとして算出され、モジ
ュールMOD3に対応する格子配線のピッチつまり電気
長L2 も、同様な方法により算出される。したがって、
これらの電気長は、各モジュールから発生されるノイズ
のピーク値が比較的大きいにもかかわらず、電源配線の
各格子点におけるノイズのピーク値を充分に小さくすべ
く最適化された値となり、これによって大規模集積回路
装置LSIの動作が充分に安定化されるものとなる。
【0027】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)複数のモジュールを備えかつ電源配線等の格子配
線を有する大規模集積回路装置等において、格子配線の
ピッチを、各モジュールのノイズ発生状況に応じて、つ
まりはまず伝播されるノイズのピーク値が所定値以下と
なるノイズ圧縮率を求めた後、このノイズ圧縮率が得ら
れる電気長の算出結果をもとに選択的に設定し、モジュ
ールごとに最適化することで、電源配線の各格子点にお
けるノイズのピーク値を、対応するモジュールから発生
されるノイズのピーク値に応じて充分に抑制することが
できるという効果が得られる。 (2)上記(1)項により、電源配線等の格子配線にお
けるノイズのピーク値を抑制しうる配線配置方法を実現
できるという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項により、格子配線を有
する大規模集積回路装置等のノイズを抑制し、その動作
を安定化できるという効果が得られる。
記の通りである。すなわち、 (1)複数のモジュールを備えかつ電源配線等の格子配
線を有する大規模集積回路装置等において、格子配線の
ピッチを、各モジュールのノイズ発生状況に応じて、つ
まりはまず伝播されるノイズのピーク値が所定値以下と
なるノイズ圧縮率を求めた後、このノイズ圧縮率が得ら
れる電気長の算出結果をもとに選択的に設定し、モジュ
ールごとに最適化することで、電源配線の各格子点にお
けるノイズのピーク値を、対応するモジュールから発生
されるノイズのピーク値に応じて充分に抑制することが
できるという効果が得られる。 (2)上記(1)項により、電源配線等の格子配線にお
けるノイズのピーク値を抑制しうる配線配置方法を実現
できるという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項により、格子配線を有
する大規模集積回路装置等のノイズを抑制し、その動作
を安定化できるという効果が得られる。
【0028】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図10において、大規模集積回路装置LSIの半導
体基板の形状は、本実施例による制約を受けないし、各
モジュールの形状も任意である。また、格子配線たる電
源配線のピッチは、X軸及びY軸方向でそれぞれ異なる
値を採ってもよいし、そのモジュールとの組み合わせも
任意に設定できる。大規模集積回路装置LSIは、格子
点のノイズを吸収するための所定数の容量を備えること
ができる。さらに、計算の過程で用いられたインピーダ
ンスL,容量C,特性インピーダンスZoならびにその
他の具体的数値例は、この発明の主旨に何ら影響を与え
ない。
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図10において、大規模集積回路装置LSIの半導
体基板の形状は、本実施例による制約を受けないし、各
モジュールの形状も任意である。また、格子配線たる電
源配線のピッチは、X軸及びY軸方向でそれぞれ異なる
値を採ってもよいし、そのモジュールとの組み合わせも
任意に設定できる。大規模集積回路装置LSIは、格子
点のノイズを吸収するための所定数の容量を備えること
ができる。さらに、計算の過程で用いられたインピーダ
ンスL,容量C,特性インピーダンスZoならびにその
他の具体的数値例は、この発明の主旨に何ら影響を与え
ない。
【0029】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である高速
論理集積回路等の大規模集積回路装置及びその電源配線
の配置設計に適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではなく、例えば、各種メモリ集積回路
等の電源配線や高速論理集積回路等のクロック供給配線
あるいはプリント基板等にも適用できる。この発明は、
少なくとも格子配線を有する電子装置及びその配線配置
方法として広く適用できる。
てなされた発明をその背景となった利用分野である高速
論理集積回路等の大規模集積回路装置及びその電源配線
の配置設計に適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではなく、例えば、各種メモリ集積回路
等の電源配線や高速論理集積回路等のクロック供給配線
あるいはプリント基板等にも適用できる。この発明は、
少なくとも格子配線を有する電子装置及びその配線配置
方法として広く適用できる。
【0030】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、複数のモジュールを備えか
つ電源配線等の格子配線を有する大規模集積回路装置等
において、格子配線のピッチを各モジュールのノイズ発
生状況に応じて、つまりはまず伝播されるノイズのピー
ク値が所定値以下となるノイズ圧縮率を求めた後、この
ノイズ圧縮率が得られる電気長の算出結果をもとに選択
的に設定し、各モジュールごとに最適化することで、電
源配線等の格子配線におけるノイズのピーク値を抑制す
ることができ、これによって大規模集積回路装置等の動
作を安定化することができる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、複数のモジュールを備えか
つ電源配線等の格子配線を有する大規模集積回路装置等
において、格子配線のピッチを各モジュールのノイズ発
生状況に応じて、つまりはまず伝播されるノイズのピー
ク値が所定値以下となるノイズ圧縮率を求めた後、この
ノイズ圧縮率が得られる電気長の算出結果をもとに選択
的に設定し、各モジュールごとに最適化することで、電
源配線等の格子配線におけるノイズのピーク値を抑制す
ることができ、これによって大規模集積回路装置等の動
作を安定化することができる。
【図1】大規模集積回路装置の電源配線の一般的な基板
配置図である。
配置図である。
【図2】一般的な伝送線路の接続点における反射係数及
び透過係数を説明するための概念図である。
び透過係数を説明するための概念図である。
【図3】図1の電源配線の格子点Aにおけるインピーダ
ンスの考え方を説明するための概念図である。
ンスの考え方を説明するための概念図である。
【図4】図1の電源配線の格子点Aにおけるノイズの時
間t=2Lo時のレベル算出方法を説明するための概念
図である。
間t=2Lo時のレベル算出方法を説明するための概念
図である。
【図5】図1の電源配線の格子点Aにおけるノイズの時
間t=4Lo時のレベル算出方法を説明するための概念
図である。
間t=4Lo時のレベル算出方法を説明するための概念
図である。
【図6】図1の電源配線の格子点AにおけるノイズのT
r=Lo時の伝播状況を説明するための一実施例を示す
概念図である。
r=Lo時の伝播状況を説明するための一実施例を示す
概念図である。
【図7】図1の電源配線の格子点AにおけるノイズのT
r=4Lo時の伝播状況を説明するための一実施例を示
す概念図である。
r=4Lo時の伝播状況を説明するための一実施例を示
す概念図である。
【図8】図1の電源配線におけるノイズの波高値と電気
長の関係を説明するための一実施例を示す特性図であ
る。
長の関係を説明するための一実施例を示す特性図であ
る。
【図9】図1の電源配線におけるノイズの圧縮率とTr
/2Loの関係を説明するための一実施例を示す特性図
である。
/2Loの関係を説明するための一実施例を示す特性図
である。
【図10】この発明が適用された大規模集積回路装置の
電源配線の一実施例を示す基板配置図である。
電源配線の一実施例を示す基板配置図である。
LSI……大規模集積回路装置、A……格子点、Lo…
…単位電気長。Z1 〜Z2 ……特性インピーダンス、V
o……入射波、Vr……反射波、Vt……透過波、Kr
……反射係数、Kt……透過係数。Zo……特性インピ
ーダンス。Vn……ノイズレベル、VnT ……ノイズレ
ベル合計値。A0〜A2……格子点、Tr……ノイズ立
ち上がり時間。α……ノイズ圧縮率。MOD1〜MOD
3……モジュール、L1 〜L2 ……電気長。
…単位電気長。Z1 〜Z2 ……特性インピーダンス、V
o……入射波、Vr……反射波、Vt……透過波、Kr
……反射係数、Kt……透過係数。Zo……特性インピ
ーダンス。Vn……ノイズレベル、VnT ……ノイズレ
ベル合計値。A0〜A2……格子点、Tr……ノイズ立
ち上がり時間。α……ノイズ圧縮率。MOD1〜MOD
3……モジュール、L1 〜L2 ……電気長。
Claims (3)
- 【請求項1】 実質的に格子状に配置される格子配線の
ピッチをノイズ発生状況に応じて選択的に切り換えるこ
とを特徴とする配線配置方法。 - 【請求項2】 上記ノイズ発生状況とは、発生するノイ
ズのピーク値及び立ち上がり時間を含むものであり、上
記格子配線におけるノイズ圧縮率は、少なくともその電
気長の2倍値と上記立ち上がり時間との関数とされるも
のであって、上記格子配線のピッチは、伝播されるノイ
ズのピーク値が所定値以下となるノイズ圧縮率を求めた
後、このノイズ圧縮率が得られる電気長の算出結果をも
とに設定されるものであることを特徴とする請求項1の
配線配置方法。 - 【請求項3】 上記格子配線は、複数のモジュールを備
える大規模集積回路装置の電源配線であって、そのピッ
チは、モジュールごとに異なる値を採りうるものである
ことを特徴とする請求項1又は請求項2の配線配置方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15994395A JPH08330523A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 配線配置方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15994395A JPH08330523A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 配線配置方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08330523A true JPH08330523A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15704551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15994395A Pending JPH08330523A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 配線配置方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08330523A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6546537B1 (en) | 1999-08-04 | 2003-04-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Wiring data generation method and wiring data generation apparatus allowing inconsistency between block internal line and block external lines |
| JP2005332979A (ja) * | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体集積回路装置及びその設計方法 |
| JP2019179840A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置 |
-
1995
- 1995-06-02 JP JP15994395A patent/JPH08330523A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6546537B1 (en) | 1999-08-04 | 2003-04-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Wiring data generation method and wiring data generation apparatus allowing inconsistency between block internal line and block external lines |
| JP2005332979A (ja) * | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体集積回路装置及びその設計方法 |
| JP2019179840A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置 |
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