フラッシュメモリーの大容量化が進むとともに、データの転送速度を高速化したいという要求も高まっている。このような要求に応えられる高速インターフェー スを備える機器を設計する際には、シグナルインテグリティ（信号品質）を確保するための対策がますます重要 Lenovo ThinkPad X201 バッテリーになることが予想される。
新たに開発されているフラッシュメモリーのインターフェースの周波数は、最大で6GHzに達する。このような高い周波数を用いるには、従来よりも信号の立ち上がり時間（遷移時間）を短くする必要がある。

　 ただし、立ち上がり時間が短くなると、信号の高周波成分Lenovo ThinkPad X200sバッテリーがはっきりと現れるようになる。この高周波成分は配線の影響を受けやすいので、シグナルインテグリ ティに関する問題はより大きくなってしまう。また、高周波成分は、低周波成分より損失が大きいので、歪（ひずみ）や符号間干渉 （ISI：Intersymbol Interference）も引き起こされやすくなる。

　さらに、機器に搭載するメモリーの大容量化が進む一方で、コスト低減に対する厳しい要求によって、低価格の基板材料の採用や基板層数の削減などが余儀なくされる可能性がある。このことにより、シグナルインテグリティが犠牲になることもあるだろう。Apple A1045フラッシュメモリーの例のように、高速なインターフェースを備える機器を設計する際には、シグナルインテグリティの問題に対処しなければならない。そのた めには、問題の原因と解決策を理解しておくことが重要である。シグナルインテグリティに影響を与える要因としては、信号の反射や歪、クロストーク、グラウ ンドバウapple a1281ンス、ジッターなどが挙げられる。高精度のアナログ回路やRF回路の設計者らにとっては周知のことだが、信号には回路上のあらゆるものが影響を及ぼす可能性がある。シグナルインテグリティの対策では、何がシグナルインテグリティに影響を与えているのかを特定することから始めるべきであろう。

　 一般的な手法としては、設計している物の構成要素と配線に関するモデルを利用するシミュレーションが挙げられAcer Aspire Timeline 5810T バッテリー  る。しかし、モデルというものは、現実に起 こっている事象を十分に反映しているとは限らない。そのため、現実の回路を用いた各種の計測結果と、モデルを用いて行ったシミュレーションの結果を比較し て、モデルを調整するという作業が必要になる。このようにして、より正確なモデルを得るLENOVO IdeaPad S205 バッテリーことができれば、シグナルインテグリティを改善するための有効な手 段をシミュレータによって検討できるようになる。シグナルインテグリティに影響を与える構成要素としては、IC内部のボンディングワイヤー、ICのパッ ケージ、プリント基板のビア、配線、コネクタなどが挙げられる。
信号の反射と歪は、信号配線の品質と関連している。信号は、信 号配線上にインピーダンスの不連続点が存在すると、その不連続点において反射する。この反射波は、信号配線を伝わって歪を引き起こす。また、反射波は、イ ンピーダンスの不連続点から、元の信号の送信側と受信側Lenovo Thinkpad T500バッテリーの2方向に進む。別のインピーダンスの不連続点があると、そこで反射波自体も反射するため、元の信 号には複雑な形の歪が生じることになる。その結果、リンギングやオーバーシュートが発生したり、信号の傾きが逆転したりするわけだ。

　逆に言えば、個々Lenovo Thinkpad W500バッテリーの信号配線においてインピーダンスの不整合が発生しないよう十分に気を配って設計を行えば、信号の反射と歪に起因するシグナルインテグリティの問題を回避できるということである。
クロストークの問題は、複数の信号配線における相互作用が原因となって発生する。変化（ハイLenovo Thinkpad R500バッテリーからロー、ローからハイへの変化）が比較的少ない信号線の隣 に、変化が多い信号線を配置するとしよう。この場合、容量性カップリングと誘導性カップリングによって、変化の多い信号線のエネルギーが、変化の少ない信 号線に伝搬する。このクロストークによって、システムの動作に問題が生じるほどの波形の乱れが発生することがある（図1）。

　 クロストークは、グラウンドと電流リターンパスの設計が最適でなDell T117C バッテリーいために発生することが多い。ほとんどのプリント基板では、グラウンド層が電流リターンパ スとして使用される。機器に用いるプリント基板の層数を増やす余裕があるときには、この方法を採用すればクロストークは発生しにくくなる。しかし、コスト 低減が求められるときには、プリンdell fk890 バッテリー ト基板のグラウンド層を削減せざるを得ないこともある。この場合、信号配線に隣接してグラウンド線を配置したり、シング ルエンド信号の代わりに差動信号を使用したりするなど、ほかの方法で対処しなければならない。
グラウンドバウンスは、クロストークとは違い、電源配線に起因して発生する。ICやプリント基板などでは、電源配線とグラウンド配線に、必ずインダクタン スが存在する。そして、入出力する信号がローからハイまたはハイからローに変化する際にはDell Latitude D530 バッテリー、電源配線に過渡的な電流が流れる。この過渡電流は、多くの信号 が同時に変化すると、より大きなものとなる。電源配線とグラウンド配線が持つインダクタンスや抵抗により、この過渡電流がスパイク電圧に変換される。スパ イク電圧は、ノイズとしてほかの信号の中に現れたり、グラウンド電圧を変動させたりする。この現象がグラウンドバウンスである。

　グラウ ンドバウンスへの対策としては、グラウンド層、あるいは複数本のグラウンド配線と電源配線を用いてインピーダンスをDell TK330 バッテリー 低下させることが挙げられる。これによ り、SSO（Simultaneous Switching Output：同時スイッチング出力）ノイズを低減することができる。また、振幅の小さい電圧の利用や信号の変化を最小限に抑えるプロトコルの使用も効果 がある。ジッターも、シグナルインテグリティに影響を与える大きな要因であるDell XT832バッテリー （図2）。上述した信号の反射と歪、クロストー ク、SSOノイズは、すべてジッターの原因になり得る。また、符号間干渉による伝送路での損失や、PLL（位相同期回路）のノイズ、EMI（電磁放射）ノ イズ、送信側と受信側の閾（しきい）値電圧の違い、内部回路の遅延/不整合によってもジッターが発生する可能性がある。

　ジッターに対す る対策は、ジッターの発生原因によって異なる。例えば、適切な電磁波遮へいを行うことDell XT828 バッテリーは、EMIが引き起こすジッターに対して有効な対策となる。しかし、 電源ノイズに起因するジッターには効果がない。ジッターへの対処で最も重要なのは、ジッターがランダムに発生するのか、周期的に発生するのか、システムの 何らかの動作と関係があるのかを理解することであろう。
モデルを用いたシミュレーションの目的は、設計した回路が実際にどのよDell R795X バッテリー うに動作するかを予測することである。マイクロ波やRF分野の技術者にとって、最新 の電磁界解析ツール（例えば、Agilent Technologies社の「ADS（Advanced Design System）」など）を使用するのは当然のことだ。しかし、最近では、デジタル回路の動作周波数がマイクロ波の帯域に近づいていることもあって、デジタ ル回路のシグナルインテグリティの評価を行うために、デジタル分野の技術者も電磁界解析ツールを利用するようになってきた。こうしたツールを利用すること で、反射や歪、クロストークといったシグナルインテグリティに影響を及ぼす要因についてHP ProBook 5320mバッテリーシミュレーションを行うことが可能になる。また、電磁界解析ツール と、システムシミュレータや回路シミュレータを併用することで、より正確なシミュレーション結果を得ることができる。さらには、それらのツールを統合する ことができれば、個々のツール間のデータ転送などに要する時間を削減することも可能になる。

　 図3は、 ドーターカードを挿入したバックプレーンに関するモデルを用いてHP ProBook 5310mバッテリー、複数の個所のアイパターンを解析した結果である。このようにして、バックプレーンの配線 やコネクタ、ドーターカードにおけるアイパターンを確認できる。これらのアイパターンから、どの個所でアイの劣化が起きるのか、そして設計のどの部分を変 更する必要があるのかを見極めることが可能になるのだ。

　正確なモデルを得ることができれば、設計した回路の動作をより深く理解できるようになる。これによって、シグナルインテグリティ以外の問題について、改善を図りやすくなることも大きなメリットと言えるだろう。パワーゲーティングは、複数の粒度で適用するこAcer AS09D70 バッテリーとができる。つまり、電源遮断の対象とする回路の規模を変えられる。例えば、図3（b）、（c）の ように、各論理ゲートの電源/グラウンドラインにヘッダー/フッタースイッチを挿入すれば、個々の論理ゲートの単位で電源を遮断することすら可能である。 実際には、小さなブロックの単位や、電源領域（パワーアイランド）の単位で、ヘッダー/フッタースイッチを挿入することになるであろう。
ほかにも、パワースイッチを使用するのではなくapple a1079 バッテリー 各電源領域に異なる外部電源を接続し、その外部電源の供給/遮断を制御するという方法もある。各電源領域の電圧は、同じであっても異なっていてもよい。

　このような電源制御を行う場合、各電源領域の境界には、アイソレーション用のセルを使用する。アイソHP Pavilion dv6000 バッテリー レーション用のセルは、電源が遮断された領域への入力を確実にオフにし、不要な電流が流れないようにする役割を果たす。

　複数の電源領域を持つICの設計ではHP Pavilion dv9000 バッテリー、図4の ように各電源領域の動作電圧として異なる値を使用できる（マルチ電源電圧設計）。マルチ電源電圧設計によって低速のブロックの電圧を低くすれば、消費電力 を削減することが可能になる。なお、マルチ電源電圧設計では、各電源領域の境界にはレベルシフターセルを挿入しなければならない。レベルシフターセルは信 号電圧を適切なレベルに変換し、ほかの電源領域の回路と接続できるようにする。

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