IBIS Quality Framework IBIS モデル品質向上のための枠組み

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こうしろうはにうだ
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1 Quality Framework モデル品質向上のための枠組み EDA 標準 WG 1

2 目次 - 目次 - 1. 活動の背景 2. Quality Framework 3. ウェブサイトのご紹介 4. Frameworkの活用方法 2

3 目次 - 目次 - 1. 活動の背景 2. Quality Framework 3. ウェブサイトのご紹介 4. Frameworkの活用方法 3

4 1. 活動の背景 - 電子機器の高機能化電子機器の大容量化小型化省電力化にともない設計はますます難しくなってきておりシミュレーションの活用が必須になっている大容量化小型化省電力化シリアル伝送の採用配線微細化低電圧化高速化ノイズマージン減少設計難易度上昇シミュレーションの活用 4

5 1. 活動の背景 - 伝送線路シミュレーション (1/2) 高速動作するデジタル電子機器 : I/O Buffer Information Specification nmos: negative channel Metal Oxide Semiconductor VCC(VDD) VCC(VDD) 特性は数値データの羅列で記述される Pullup POWER Clamp Current R_pkg L_pkg IC( 集積回路 ) Pulldown GND Clamp C_comp C_pkg Voltage モデルの等価回路 Pulldown (nmos) の特性電子機器内の基板モデルはチップベンダ ( 半導体ベンダ ) からセットメーカに提供される Voltage Driver Receiver シミュレータモデル伝送線路シミュレーションモデルモデルオペレータ Time 伝送特性を確認伝送線路シミュレーションにより IC 間の伝送特性を評価モデルは伝送線路シミュレーションにおける IC のモデル 5

6 1. 活動の背景 - 伝送線路シミュレーション (2/2) 高速動作するデジタル電子機器 IC( 集積回路 ) モデルの種類 SPICE SPICE: Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis : I/O Buffer Information Specification ユーザ入手性精度解析時間チップベンダ ( 半導体ベンダ ) IC のモデルの種類と特徴機密保持契約が必要セットメーカ ~ 電子機器内の基板モデルは SPICE モデルよりも約 10 倍高速 (1 時間 5 分 ) Voltage Driver Receiver シミュレータモデル伝送線路シミュレーションモデルモデルオペレータ Time 伝送特性を確認シミュレーション結果に影響を不える要素は 1. モデルの品質 2. シミュレータの精度 3. オペレータのスキル 6

7 1. 活動の背景 - モデルの品質を取り巻く現状モデルを用いてシミュレーションをするセットメーカシミュレータの精度の問題? モデルの品質の問題? 問題を切り分けるための枠組みが必要シミュレータの使用方法の問題? シミュレータの使用方法の問題? EDA ベンダシミュレータを作るモデルの品質の問題? シミュレータの精度の問題? チップベンダモデルを作る 7

8 1. 活動の背景 - 期待される効果本活動セットメーカ品質が良いモデルの定義が明確になりセットメーカチップベンダ EDA ベンダ間で議論が可能になる品質の良いが入手できるようになり高品質の高速信号伝送設計が可能になるシミュレータの精度に問題がないことを示すことが可能になるの精度に問題がないことを示すことが可能になる EDA ベンダチップベンダ品質の良いモデルの入手までの期間数カ月 1~2 週間 8

1. 活動の背景 - 全体計画年度 2007 2008 2009 2010 2011 Quality の枠組みの基礎検討シングルエンド低速 (~ 数 10Mbps) 枠組みの有効性検証シングルエンド高速 (~ 数 100Mbps) 差動伝送

9 1. 活動の背景 - 全体計画年度 Quality の枠組みの基礎検討シングルエンド低速 (~ 数 10Mbps) 枠組みの有効性検証シングルエンド高速 (~ 数 100Mbps) 差動伝送 Web での情報公開コンテンツ整備コンテンツの拡充 ( 高速差動 ) Web 公開 ( シングルエンド低速 ) シングルエンド : 1 本の線路の電位を利用して信号を伝送する方式差動伝送 : 2 本の線路の電位差を利用して信号を伝送する方式 9

10 目次 - 目次 - 1. 活動の背景 2. Quality Framework 3. ウェブサイトのご紹介 4. Frameworkの活用方法 10

2. Quality Framework - 全体像 JEITA セットメーカ DRV PKG Circuit PKG RCV 品質の良いモデルの入手シミュレーション環境の検証

PKG Circuit PKG RCV Model Test circuit group Test circuit group EDA ベンダ Golden results

Simulator Upload Golden input Upload Voltage Model Operator Time シミュレータの精度検証 Compare Web (open

input DRV PKG Circuit PKG RCV SPICE Model DRV PKG Circuit PKG RCV Model Test circuit group

11 2. Quality Framework - 全体像 JEITA セットメーカ DRV PKG Circuit PKG RCV 品質の良いモデルの入手シミュレーション環境の検証解析担当者のスキル向上 Simulator Voltage Model Test circuit group Model Operator Time Compare Golden DRV PKG Circuit PKG RCV Model Test circuit group Test circuit group EDA ベンダ Golden results 以下のデータをウェブサイトにアップロードする (1) 品質が良いと判定されたモデル (2) テスト回路群 (3) シミュレーション結果 (Excel データ ) Download Simulator Upload Golden input Upload Voltage Model Operator Time シミュレータの精度検証 Compare Web (open site) Download Golden チップベンダ Test circuit group Download Golden results と一致する結果が得られる入力データ Golden input DRV PKG Circuit PKG RCV SPICE Model DRV PKG Circuit PKG RCV Model Test circuit group qualified SPICE Model Model Simulator Operator Simulator Operator Voltage agree Voltage 品質の良いモデルの提供の品質に関するクレームの減少 Time Time 11

個のテスト回路で受動回路の基本構成は網羅できるすべての回路に対して SPICE と

Golden と呼びそのときのシミュレーション結果を Golden result

12 2. Quality Framework - 品質の良いの定義 SPICE とを用意しテスト回路群 (12 個 ) に対してシミュレーションを実施する 12 個のテスト回路で受動回路の基本構成は網羅できるすべての回路に対して SPICE との結果が一致すればモデルの品質は良いと判定する品質が良いと判定されたモデルを Golden と呼びそのときのシミュレーション結果を Golden result と呼ぶ Voltage DRV PKG Circuit PKG RCV シミュレータ SPICE モデルテスト回路群 SPICE モデルオペレータ一致 Time Voltage DRV PKG Circuit PKG RCV シミュレータモデルモデルオペレータ Time 12

2. Quality Framework - テスト回路 (1/2) Name Termination Transmission line Circuit 1 50ohm 0cm Circuit 2 50ohm 5cm Circuit 3 50ohm 30cm Circuit 4 3pF 0cm Circuit 5 3pF 5cm Circuit 6 3pF 30cm Circuit 7 3pF

13 2. Quality Framework - テスト回路 (1/2) Name Termination Transmission line Circuit 1 50ohm 0cm Circuit 2 50ohm 5cm Circuit 3 50ohm 30cm Circuit 4 3pF 0cm Circuit 5 3pF 5cm Circuit 6 3pF 30cm Circuit 7 3pF 30cm + 5cm PKG R_pkg L_pkg C_pkg Input:PULSE Frequency=10MHz Circuit 1 probe Circuit 4 probe DRV PKG DRV PKG R = 50 Ohm C= 3pF Circuit 2 probe Circuit 5 probe DRV PKG Distributed circuit DRV PKG Distributed circuit Z0 = 60 Ohm Tpd = 6 ns/m Without loss Length: 5cm R = 50 Ohm Z0 = 60 Ohm Tpd = 6 ns/m Without loss Length: 5cm C= 3pF Circuit 3 probe Circuit 6 probe Circuit 7 probe1 probe2 DRV PKG Distributed circuit DRV PKG Distributed circuit DRV PKG Distributed circuit Distributed circuit Z0 = 60 Ohm Tpd = 6 ns/m Without loss Length: 30cm R = 50 Ohm Z0 = 60 Ohm Tpd = 6 ns/m Without loss Length: 30cm C= 3pF Z0 = 60 Ohm Tpd = 6 ns/m Without loss Length: 30cm Z0 = 60 Ohm Tpd = 6 ns/m C= 3pF Without loss C= 3pF Length: 5cm 13

2. Quality Framework - テスト回路 (2/2) Name Termination Transmission line Circuit 8 3pF 30cm + 5cm + 5cm + 5cm Circuit 9 12pF 0cm Circuit 10 100ohm + 100ohm 0cm Circuit 11 10nH + 3pF 0cm Circuit 12 3pF

14 2. Quality Framework - テスト回路 (2/2) Name Termination Transmission line Circuit 8 3pF 30cm + 5cm + 5cm + 5cm Circuit 9 12pF 0cm Circuit ohm + 100ohm 0cm Circuit 11 10nH + 3pF 0cm Circuit 12 3pF 5cm (Lumped circuit) PKG R_pkg L_pkg C_pkg Input:PULSE Frequency=10MHz Circuit 8 probe1 probe2 probe3 probe4 DRV PKG Distributed circuit Distributed circuit Distributed circuit Distributed circuit Z0 = 60 Ohm Tpd = 6 ns/m Without loss Length: 30cm Z0 = 60 Ohm Tpd = 6 ns/m C= 3pF Without loss C= 3pF Length: 5cm Z0 = 60 Ohm Tpd = 6 ns/m Without loss Length: 5cm C= 3pF Z0 = 60 Ohm Tpd = 6 ns/m Without loss Length: 5cm C= 3pF Circuit 9 Circuit V Circuit 11 probe R = 100 Ohm probe L = 10nH probe DRV PKG DRV PKG DRV PKG C= 12pF R = 100 Ohm C= 3pF Circuit 12 10steps DRV PKG L = 1.8nH L = 1.8nH C= 0.5pF C= 0.5pF L = 1.8nH C= 0.5pF probe C= 3pF 14

15 目次 - 目次 - 1. 活動の背景 2. Quality Framework 3. ウェブサイトのご紹介 4. Frameworkの活用方法 15

3. ウェブサイトのご紹介 - URL URL: http://ec.jeita.or.

16 3. ウェブサイトのご紹介 - URL URL: ECセンターのトップページからアクセス可能 ECセンター会員に限らず無料公開クリック

17 3. ウェブサイトのご紹介 - Top Page

18 3. ウェブサイトのご紹介 - Data Download ダウンロードに関する同意書に合意

19 3. ウェブサイトのご紹介 - Data Download 個人情報を入力

20 3. ウェブサイトのご紹介 - Data Download 入力した情報を確認

21 3. ウェブサイトのご紹介 - Data Download ダウンロードするデータを選択

22 3. ウェブサイトのご紹介 - Golden result Golden result の例回路図 Golden result 自分のシミュレーション結果自分のシミュレーション結果と Golden result の比較自分のシミュレーション結果と Golden result の比較 ( 拡大図 ) 自分のシミュレーション結果を貼りつける

23 目次 - 目次 - 1. 活動の背景 2. Quality Framework 3. ウェブサイトのご紹介 4. Frameworkの活用方法 23

24 4.Framework の活用方法 - セットメーカ入手したモデルに丌具合あり? 1 チップベンダセットメーカ 2 Web (open site) Golden Golden results Test circuit group Golden input Quality Framework のデータをダウンロード自社のシミュレーション環境を確認 DRV PKG Circuit PKG RCV Model セットメーカ Test circuit group Simulator Voltage Model Operator Time Compare OK 3 チップベンダ修正したモデルを送付 qualified モデルについて問い合わせ Quality Framework によりシミュレーション環境について問題がないことを確認済みとコメントセットメーカ品質の良いモデルの入手 24

4.Framework の活用方法 - チップベンダ Quality Framework のデータをダウンロード自社のシミュレーション環境を確認 1 チップベンダ DRV PKG Circuit PKG RCV Model Test circuit group Simulator Voltage Model Operator Time Compare OK Golden Test

25 4.Framework の活用方法 - チップベンダ Quality Framework のデータをダウンロード自社のシミュレーション環境を確認 1 チップベンダ DRV PKG Circuit PKG RCV Model Test circuit group Simulator Voltage Model Operator Time Compare OK Golden Test circuit group Golden input Web (open site) チップベンダ Voltage 2 DRV PKG Circuit PKG RCV SPICE Model Test circuit group SPICE Model Simulator Operator Time agree Voltage 作成したモデルについて SPICE モデルのシミュレーション結果と比較 DRV PKG Circuit PKG RCV Simulator Model Model Operator Time 3 チップベンダ qualified 品質の良いモデルの提供セットメーカ 25

26 4.Framework の活用方法 - EDA ベンダ 1 Quality Framework のデータをダウンロード EDA ベンダ DRV PKG Circuit PKG RCV Model Test circuit group シミュレータの精度検証 Simulator Voltage Model Operator Time Compare 既存のシミュレータの精度確認バージョンアップ新規開発のシミュレータの精度確認 OK Golden Test circuit group Golden input Web (open site) 2 EDA ベンダ Golden Input の登録を申請今後の手続きについて連絡 Web (open site) 事務局 3 Golden Input を送付 Web (open site) アップロード EDA ベンダ Golden input 事務局 26

の問題を切り分けるための枠組みが必要である EDA 標準 WG で上記の問題を切り分けるための枠組み Quality

27 まとめ高速動作するデジタル電子機器の設計において伝送線路シミュレーションが活用されモデルが使用されているモデル品質向上のためにはモデルの品質シミュレータの精度オペレータのスキルの問題を切り分けるための枠組みが必要である EDA 標準 WG で上記の問題を切り分けるための枠組み Quality Framework について検討しウェブサイトを公開した多くの企業が利用することにより Quality Framework が有効に機能することを期待します 27

28 ご清聴ありがとうございました 28

スライド 1

スライド 1 プリント回路基板の EMC 設計京都大学大学院工学研究科松嶋徹 EMC( 電磁的両立性 ): 環境電磁工学 EMC とは? 許容できないような電磁妨害波を, 如何なるものに対しても与えず, かつ, その電磁環境において満足に機能するための, 機器装置またはシステムの能力高 Immunity イミュニティ ( 耐性 ) 低 EMI 電磁妨害 EMS 電磁感受性低電磁妨害波によって引き起こされる機器