チップ,半導体パッケージ給電特性の同時スイッチングノイズ,放射ノイズへの影響度評価

須藤 俊夫  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J89-C   No.7   pp.429-439
公開日: 2006/07/01
Online ISSN: 1881-0217
DOI: 
Print ISSN: 1345-2827
論文種別: 招待論文
専門分野: 
キーワード: 
半導体パッケージ,  同時スイッチングノイズ,  EMI,  テストLSI,  

本文: PDF(6.2MB)>>
論文を購入




あらまし: 
LSI動作は放射ノイズ(EMI)の励振源として考えられる.LSIを構成するチップ,パッケージの給電系特性が,同時スイッチングノイズ(SSN:simultaneous switching noise)とEMIに及ぼす影響を実験的に解明した.実験はノイズ励振源として,CMOSテストLSIを製作し,コア回路,I/O回路をそれぞれ独立に動作させて,同時スイッチングノイズとEMIを測定した.CMOSテストLSIとして,意図的にオンチップ・デカップリングキャパシタンス(ODC:on-chip decoupling capacitance)を形成したものと,形成しないもの2種類を製作した.またテストLSIのパッケージとして,QFPとCSPの2種類を製作し,その4種類の組合せにより,チップ,及びパッケージの給電特性がSSNとEMIに及ぼす影響度を調べた.QFPとCSPの2種類のパッケージを比較すると,パッケージインダクタンスの大きいQFPの方が同時スイッチングノイズは大きく,ODCはどちらのパッケージに対しても電源/グランドの電位を同相に変動させることが分かった.一方,EMIでみると,逆にQFPの方が小さく,パッケージのもつインダクタンスは低域フィルタ効果として機能することが分かった.テストLSIのコア回路動作では,ODCにより高周波電源電流がチップ内部に局在化するため広い周波数範囲に対して顕著なEMI低減効果を示すが,出力回路動作では,偶数次高調波に対して低減効果を示すことが分かった.更に,LSI直下に実装されるオンボードキャパシタの影響を調べたところ,低周波領域でEMI低減効果を示すことを実験的に検証した.