FTCP SignalAdviser 導入事例

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富士通アドバンストテクノロジ株式会社

LSI-PCB協調設計によりノイズ対策を最適化
解析ソフトの活用でASSPを短期間に開発

車載端末用ASSP（特定用途向け標準LSI）の開発に、伝送波形解析ソフトのFTCP SignalAdviser-SIや電源ノイズ解析ソフトのFTCP SignalAdviser-PIを活用、LSI-PCB一体シミュレーションによるノイズ対策の最適化を図った。シミュレーション結果をもとにPCB設計を考慮したASSPを実現。さらに成果はPCB設計ガイドラインとしてユーザーにフィードバックされ、次世代車載端末の開発に役立てられている。ASSPの高速メモリインターフェース部分の開発期間は従来比約3分の1に短縮されるなど、設計の効率化も実現している。

カーナビゲーションやデジタルダッシュボードなど、車載端末市場が急速に拡大している。データ伝送速度の向上やプロセスの微細化によって、コンパクトで高精細の画像装置が活用しやすくなったためである。しかし、問題も浮上している。設計マージンの減少による設計難易度の上昇もその1つ。特に低電圧化によりノイズの許容マージンが減少していることは、動作保証の点からも重要な課題になりつつある。

協調設計によりPCB設計を考慮したLSIを実現

機能面もさることながら、注目に値するのが開発プロセスの斬新さ。従来、LSIを開発する際には、LSI単独でタイミングなどのスペックを決めていたが、それだとLSI側ばかりがマージンを持つスペックになりやすい。その結果、PCB側に許容されるマージンが少なくなり、PCBの設計条件が厳しくなるという問題があった。これに対し、新しいASSPの開発では、PCB設計を考慮したPCB込みの協調設計が行われた。

「LSIだけを自己満足で作っても、どんな使われ方をするのかを想定していないと、実際に部品などを組み込んだ時にトラブルの原因になりやすいからです」と複合回路技術統括部 電気シミュレーション技術開発部 プロジェクト課長のの登坂正喜は語る。

伝送波形と電源ノイズのシミュレーションで大きな成果

LSI電源モデルとFTCP SignalAdviser-PIによる、LSI-PCB一体シミュレーション
左：詳細PCB配線
右：FTCP SignalAdviser-PI Post-PCB解析結果

ASSPはメモリにDDR2を使用し、333Mbpsの動作スピードで32bit幅の多ビット同時動作バスを持つチップ。しかし、90ナノメートルの微細プロセスを用いノイズマージンも小さくなるため、いかにして伝送波形品質（シグナルインテグリティ）と電源品質（パワーインテグリティ）を確保するかが重要である。

FTCP SignalAdviser-PIは、LSIとPCBのノイズ分布を同一画面に色分けして表したり、波形イメージで表したりできるので、ノイズの発生状況を容易に把握できる。具体的には、分布図や波形イメージを見ながら、パスコン（バイパスコンデンサ）を入れた場合と入れない場合など、様々なフィージビリティを検討し、パスコンの配置や電源ピンの数を決めた。

「ノイズ対策をPCBができあがった後に実機で行おうとすると、対策の手段が限定されてしまい、十分な対策ができません。PCBを作る前にこのような形でシミュレーションしておけばLSIとPCBトータルの視点で最適な対策をとることができます」（登坂）。

ノイズシミュレーション結果からPCB設計ガイドラインを作成