プログラム及びデータにより異なる機能ブロック動作に依存するLSI電源系高周波電流の解析

摘要

The authers have developed an EMC macro-model, LECCS-core model, in order to simulate high frequency currents generated by an LSI. The LECCS-core model consists of a linear equivalent circuit and equivalent current sources. In this report, program-dependent and data-dependent current elements are extracted for functional blocks of an 8-bit micro-controller. By combining the current elements of each functional block with considering pipeline processing in time domain, power-supply current waveform of a micro-controller are simulated. When the data dependency of the current was ignored, the error at measured and simulated peaks was larger than 30%. However, with considering data dependency, the error is reduced to less than 10%. Next the measured and simulated current waveform are converted to frequency domain, and the obtained current spectra show good agreement at not only the clock harmonics but sub-harmonic peaks.%LSIの電源供給系の高周波電流をシミュレーションするためのEMCマクロモデルとして，LECCSモデルを開発している．LECCSモデルはLSI内部を線形等価回路と内部等価電流源で表すモデルである．本報告では，8ビットマイクロコントローラを対象として，機能ブロック毎のプログラムに依存して流れる電流要素と，データに依存して流れる電流要素を抽出し，抽出した電流要素をパイプライン処理車考慮して足し合わせる手法で，プログラムやデータを変更した場合の電源供給系電流のシミュレーションを行った．その結果，データの違いを無視してプログラム依存による電流要素のみを足しあわせた場合の電流ピーク値の誤差が30％以上あったのに対し，データ依存による電流要素を足し合わせることで誤差が10％以下になった．また，シミュレーションによって得られた電流の時間波形から周波数スペクトルを求め，クロック高調波だけではなく次数間調波についても実測とシミュレーションの結果がよく一致することを示す．