SSO アナ ラ イザ
Lattice Diamond 日本語ユーザガ イ ド
2015 年 3 月
第 18 章 SSO アナ ラ イザ
本章では Lattice Diamond の機能の一つであ る SSO （Simultaneous Switching Output: 同時ス イ ッ チン グ出力）
アナ ラ イ ザの概要 と 使用方法に特化 し て記述 し ます。
18.1 SSO アナ ラ イ ザについて
SSO アナ ラ イ ザ （SSO Analyzer） は、 多数の出力ポー ト （ ド ラ イ バ） が同時に ス イ ッ チン グ し た時に生成
さ れ る ノ イ ズ （SSN: N=Noise） と し て引 き 起 こ さ れ る 、 グ ラ ン ド バ ウ ン ス量 と VCC ド ロ ッ プ量の解析を行 う
ツールです。
18.1.1 " 同時 " の定義 と 解析の考え方
Lattice の定義す る " 同時 " と は、 " （複数の） 出力ピ ン相互が 1ns 以内に ト グルす る 場合 " です。 SSO アナ
ラ イ ザでは或 る ク ロ ッ ク で出力 さ れ る ポー ト のグループ を "Switching ID" と 呼びます。 同一 ク ロ ッ ク で ド ラ
イ ブ さ れ る 出力ピ ンは、 ピ ン間ス キ ュ ーを考慮 し て も 当然同 じ グループに属 し ます。 アナ ラ イ ザに対す る グ
ループ指定はユーザが行い ます。
異な る ク ロ ッ ク で ド ラ イ ブ さ れ る 出力信号同士の場合、 異な る グループに属す る と 考え ら れ る のは、 こ れ
ら 2 ク ロ ッ ク 間に固定の位相差があ り 、 かつ周波数が整数倍関係にあ る 場合のみです。 こ れ以外の任意の 2
ク ロ ッ ク 間では、 あ る 時間長を考慮すれば必ずエ ッ ジの重な る ケース が存在 し ますので、 同一グループに属
す る も の と し て解析す る 必要があ り ます （最悪ケース を想定す る ）。任意の ク ロ ッ ク 間の位相差が特定で き な
い、 非同期関係にあ る 、 な どの場合 も すべて該当 し ます。 ま た立ち上が り ・ 立ち下が り のエ ッ ジが異な る 場
合で も 、 エ ッ ジが 1ns 以内であれば同一グループ と し て扱い ます。
た と えば 100MHz で ク ロ ッ キ ン グ さ れ る 出力に ID=1、 同一周波数で 90 度位相がずれた ク ロ ッ ク の出力に
ID=2、 な ど です。 或いは一方が 25MHz で、 他方が 100MHz かつそのエ ッ ジが 4 周期に一度 25MHz と 重な る
場合、 すべて同一 ID を付与 し ます。
SSO アナ ラ イ ザ と し ての合否判定基準は、 着目す る ポー ト と 対向す るデバ イ ス の入力が同一 I/O タ イ プ と
想定 し て、 その公称 VIH 或いは VIL レベルを超え る か否かがデフ ォ ル ト と な っ てい ます。 後述の よ う に、 合
否時にマージ ン を考慮 し た う えで判定す る ためのパ ラ メ ー タ も 入力で き る よ う にな っ てい ます。
18.1.2 サポー ト す る デバ イ ス と パ ッ ケージ、 IO タ イ プ
サポー ト す る デバ イ ス フ ァ ミ リ と IO タ イ プは以下の通 り です。 なお、 HSTL、 SSTL はシ ン グルエン ド 対応
のみです。
・ MachXO3L （全パ ッ ケージ） ： LVCMOS、 LVTTL、 HSTL、 SSTL
・ MachXO2 （全パ ッ ケージ） ： LVCMOS、 LVTTL、 HSTL、 SSTL
・ LatticeECP3 （BGA パ ッ ケージ） ： LVCMOS、 LVTTL、 HSTL、 SSTL
・ LatticeXP2 （BGA パ ッ ケージ） ： LVCMOS、 LVTTL
・ LatticeECP2/M （BGA パ ッ ケージ） ： LVCMOS/LVTTL、 HSTL、 SSTL
18.2 SSO 解析
SSO アナ ラ イ ザを使用 し た解析には以下の 2 種類があ り ます。
© 2014 Lattice Semiconductor Corp. （註 ： 本 Lattice Diamond 日本語マニ ュ アルは、 日本語に よ る理解のため一助 と し て提供 し てい ます。 その作成にあ た っ ては各 ト
ピ ッ ク について、 それぞれ可能な限 り 正確を期 し てお り ますが、 必ず し も 網羅的ではな く 、 或いは最新でない可能性があ り ます。 ま た、 意図せずオ リ ジナル英語版
オン ラ イ ンヘルプや リ リ ース ノ ー ト な ど と 不一致があ る 場合 も あ り 得ます。 疑義が生 じ た場合は、 ラ テ ィ ス セ ミ コ ン ダ ク タ ー正規代理店の技術サポー ト 担当にお問
い合わせ頂 く か、 ま たは極力最新の英語オ リ ジナル ・ ソ ース ド キ ュ メ ン ト を併せて参照する よ う にお願い致 し ます。）
www.latticesemi.com
18-1
JUG_D3.3ssoCalc_v1.0
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1） バン ク ベース解析
IO バン ク あ た り の同時ス イ ッ チン グ本数を基にバン ク ご と に最悪ケース ピ ン配置を想定 し て解析を
行い ます。 バン ク 指定のみは必要ですが、 ピ ン指定や配置配線の実行は不要ですので、 ピ ン配置検討
の初期段階での ラ フ な見積 も り を行 う こ と がで き ます。
2） ピ ンベース解析
実際の ピ ン配置に基づいて、 ピ ン ご と の解析を行い ます。 こ の解析は、 配置配線前 と 配置配線後の両
方で行 う こ と がで き ます。 ただ し 、 配置配線前に行 う 場合で も ピ ン指定 と 出力の属性を与え る こ と が
必要 と な り ます。 バン ク ベース解析 よ り も 現実的な解析を行 う こ と が可能です。
18.2.1 解析手順
解析は以下の手順に よ り 行い ます。
1） Tools メ ニ ュ ー よ り Spreadsheet View を選択 し Port Attributes タ ブ を選択 し ます
2） 解析す る 信号を配置す る 各 IO バン ク の信号に以下の属性を与え ます
• バ ッ フ ァ タ イ プ （デフ ォ ル ト は LVCMOS25）
• ド ラ イ ブ電流
• スルーレー ト （Fast / Slow）
• 出力負荷 （pF）
負荷容量に加えて、 ポー ト 自身の入力容量 も 本来は加え る べ き です
• Switching ID
同時ス イ ッ チン グす る 出力のグループそれぞれに付与す る ID 番号です。 通常 ID と し ては 1 か ら
の数字を使用 し ます。 ID 番号が指定 さ れないピ ンは解析 さ れませんので注意が必要です。 前述の
通 り 、 ワース ト ケース を想定 し て番号を付与 し ます
• SSO Allowance
•
VIL / VIH 公称判定値に対 し て、 何 % 以下であれば Pass と す る かの割合です。 単位は % で、 デ
フ ォ ル ト は 100[%] です。 例えば 80 と し た場合、 20% のマージ ン を持たせ る こ と にな り ます。 推
奨はケースバ イ ケース ですが 25 ～ 40[%] です。
•
なお、 ftBGA パ ッ ケージの場合、 他の BGA 系 よ り も やや大 き めの余裕を確保す る こ と を推奨 し
ます （40 ～ 50%）。
・ Ground plane PCB noise / Power plane PCB noise
ボー ド 上想定 さ れ る 電源 ・ グ ラ ン ド の ノ イ ズ レベルを数字で入力 し ます。 単位は mV です。 最低
で も 電源電圧値の 5 ～ 15% に相当す る 値を指定す る こ と を推奨 し ます。
上記の属性 （制約） が与え ら れていない場合、 計算結果は "0" と な り ます。
図 18-1. パ ッ ケージ ・ ビ ュ ーの起動 （ メ ニ ューア イ コ ン）
3） 配置配線を実行 （任意）
4） SSO アナ ラ イ ザの実行 と 結果表示
Diamond の メ ニ ュ ーア イ コ ンか、 メ ニ ュ ーバーか ら Tools => Package View と 選択 し ます。
表示 さ れた GUI の ウ イ ン ド ウ で、 左下部にあ る "SSO" ボ タ ン を シ ン グル ク リ ッ ク し ます。
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図 18-2. SSO アナ ラ イ ザの実行
なお、 パ ッ ケージ ・ ビ ュ ーを起動す る と 、 Diamond の メ ニ ュ ーバーで、 Design => Preference SSO Analysis
か ら も 選択で き る よ う にな り ます。
図 18-3. SSO アナ ラ イ ザの実行
ま た、 Diamond の Reports タ ブで、 Tool Reports セ ク シ ョ ン内 "I/O SSO Analysis" に緑のチ ェ ッ ク マー ク が
示 さ れますので、 こ れを ク リ ッ ク す る と Output ウ イ ン ド ウ に結果が表示 さ れます。
図 18-4. SSO Analysis HTML レ ポー ト の閲覧
HTML レ ポー ト は配置配線後、 Diamond の作業フ ォ ルダ下に "sso_rpt.htm" と し て出力 さ れます。
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18.2.2 バン ク ベース の解析
バン ク ベース の解析手順は、 ピ ン配置をせずバン ク のみ指定す る こ と 以外はピ ンベース解析 と 同 じ です。
18.3 レ ポー ト について
18.3.1 HTML レ ポー ト
SSO 解析結果は、 い く つかの項目に分けて レ ポー ト さ れます。 こ こ では、 それぞれについて説明 し ます。
18.3.1.1 SSO Information of each Bank （Bounce）
バン ク 毎のグ ラ ン ド バ ウ ン ス の計算結果 と 判定です。バン ク 内での最悪の ピ ンでの値が レ ポー ト さ れます。
図 18-5. バン ク 毎の SSO 解析結果 （グ ラ ン ド バ ウ ン ス）
Bank ：
バン ク 番号
SID ：
ユーザ設定の Switching ID
Device SSO （mV） ：SSO ノ イ ズの計算結果
Board SSO （mV） ： ユーザ設定の Board SSO 値
Total SSO （mV） ： Device SSO 値 と ユーザ設定 Board SSO を合計 し た値
Criteria （mV） ： IO タ イ プに準 じ た判定基準
Allowance ：
ユーザ設定の SSO Allowance 値
Percentage ：
Criteria に対す る Total SSO の比率 [%]
Status ：
判定結果です。 Percentage が Allowance よ り 小 さ い場合、 背景が緑色で PASS と 表
示 さ れ、 大 き い場合背景が赤色で FAIL と 表示 さ れます
18.3.1.2 Device SSO Information of each Switching ID （Bounce）
Switching ID 毎のグ ラ ン ド バ ウ ン ス の計算結果です。 同一 Switching ID に、 IO タ イ プや ド ラ イ ブ電流等が複
数存在す る 場合はパ ラ メ ー タ 毎に個別に表示 さ れます。
Switching ID ：
ユーザが設定 し た Switching ID。 ブ ラ ン ク は、 上セル と 同 じ こ と を意味 し ます
Bank ：
バン ク 番号。 ブ ラ ン ク は、 上セル と 同 じ こ と を意味 し ます
Device SSO of Group （mV） ： 当該グループ内のバン ク ご と の SSO 結果。 当該グループに複数の属性
があ る 場合は、 "Device SSO of Standard" の合算値
# Pins ：
グループに指定 さ れた ピ ン数
IO Type ：
IO タ イ プ
Drive （mA） ：
ド ラ イ ブ電流
Slew ：
スルーレー ト
Load （pF） ：
負荷容量
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Device SSO of Standard （mV） ： 当該グループでバン ク 別に同一 IO 属性ご と の SSO 結果。 同一 IO 属
性 と は、 IO タ イ プ／ ド ラ イ ブ電流／スルーレー ト が全て同 じ こ と を意味 し ます
図 18-6. Switching ID 毎の SSO 解析結果 （グ ラ ン ド バ ウ ン ス）
18.3.1.3 SSO Information of each Bank （Drop）
バン ク 毎の VCC ド ロ ッ プの計算結果 と 判定です。 バン ク 内での最悪の ピ ンでの値が レ ポー ト さ れます。
図 18-7. バン ク 毎の SSO 解析結果 （VCC ド ロ ッ プ）
Bank ：
バン ク 番号
SID ：
ユーザ設定の Switching ID
Device SSO （mV） ：SSO ノ イ ズの計算結果
Board SSO （mV） ： ユーザ設定の Board SSO 値
Total SSO （mV） ： Device SSO 値 と ユーザ設定 Board SSO を合計 し た値
Criteria （mV） ： IO タ イ プに準 じ た判定基準
Allowance ：
ユーザ設定の SSO Allowance 値
Percentage ：
Criteria に対す る Total SSO の比率 [%]
Status ：
判定結果です。 Percentage が Allowance よ り 小 さ い場合、 背景が緑色で PASS と 表
示 さ れ、 大 き い場合背景が赤色で FAIL と 表示 さ れます
18.3.1.4 Device SSO Information of each Switching ID （Drop）
Switching ID 毎の VCC ド ロ ッ プの計算結果がです。 同一 Switching ID に、 IO タ イ プや ド ラ イ ブ電流等が複
数存在す る 場合はパ ラ メ ー タ 毎に分けて表示 さ れます。
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図 18-8. Switching ID 毎の SSO 解析結果 （VCC ド ロ ッ プ）
Switching ID ：
ユーザが設定 し た Switching ID。 ブ ラ ン ク は、 上セル と 同 じ こ と を意味 し ます
Bank ：
バン ク 番号。 ブ ラ ン ク は、 上セル と 同 じ こ と を意味 し ます
Device SSO of Group （mV） ： 当該グループ内のバン ク ご と の SSO 結果。 当該グループに複数の属性
があ る 場合は、 "Device SSO of Standard" の合算値
# Pins ：
グループに指定 さ れた ピ ン数
IO Type ：
IO タ イ プ
Drive （mA） ：
ド ラ イ ブ電流
Slew ：
スルーレー ト
Load （pF） ：
負荷容量
Device SSO of Standard （mV） ： 当該グループでバン ク 別に同一 IO 属性ご と の SSO 結果。 同一 IO 属
性 と は、 IO タ イ プ／ ド ラ イ ブ電流／スルーレー ト が全て同 じ こ と を意味 し ます
18.3.1.5 Worst Bounce SSO of each Bank
18.3.1.1 項 SSO Information of each Bank （Bounce） と 同一の内容が表示 さ れます。
18.3.1.6 Worst Drop SSO of each Bank
18.3.1.2 項 Device SSO Information of each Switching ID （Bounce） と 同一の内容が表示 さ れます。
18.3.1.7 Bounce SSO Information of Pins of each Bank
すべての ピ ンに関す る グ ラ ン ド バ ウ ン ス の計算結果 と 判定です。 こ れはピ ンベース解析時のみで、 表はバ
ン ク 毎に分かれて表示 さ れます。
Port Name ：
信号名
Site ：
デバ ス のパ ッ ド 番号
Device SSO （mV） ：SSO ノ イ ズの計算結果
Board SSO （mV） ： ユーザ設定の Board SSO 値
Total SSO （mV） ： Device SSO 値 と ユーザ設定 Board SSO を合計 し た値
Criteria （mV） ： IO タ イ プに準 じ た判定基準
Allowance ：
ユーザ設定の SSO Allowance 値
Percentage ：
Criteria に対す る Total SSO の比率 [%]
Status ：
判定結果です。 Percentage が Allowance よ り 小 さ い場合、 背景が緑色で PASS と 表
示 さ れ、 大 き い場合背景が赤色で FAIL と 表示 さ れます
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図 18-9. ピ ン毎の SSO 解析結果 （グ ラ ン ド バ ウ ン ス）
18.3.1.8 Drop SSO Information of Pins of each Bank
すべての ピ ンに関す る VCC ド ロ ッ プの計算結果 と 判定です。 こ れはピ ンベース解析時のみで、 表はバン
ク 毎に分かれて表示 さ れます。
図 18-10. ピ ン毎の SSO 解析結果 （VCC ド ロ ッ プ）
Port Name ：
信号名
Site ：
デバ イ ス のパ ッ ド 番号
Device SSO （mV） ：SSO ノ イ ズの計算結果
Board SSO （mV） ： ユーザ設定の Board SSO 値
Total SSO （mV） ： Device SSO 値 と ユーザ設定 Board SSO を合計 し た値
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Criteria （mV） ：
Allowance ：
Percentage ：
Status ：
IO タ イ プに準 じ た判定基準
ユーザ設定の SSO Allowance 値
Criteria に対す る Total SSO の比率 [%]
判定結果です。 Percentage が Allowance よ り 小 さ い場合、 背景が緑色で PASS と 表
示 さ れ、 大 き い場合背景が赤色で FAIL と 表示 さ れます
18.3.1.9 Detailed SSO Report of Pins
さ ら に よ り 詳細な解析結果で、 着目す る ピ ン （"Victim"） 毎に、 同一バン ク 内の ど の ピ ン が影響を与え て
い る か （"Aggressor"） を個別に レ ポー ト し ます。 こ の レ ポー ト は全出力ピ ンに対 し て、 グ ラ ン ド バ ウ ン ス と
VCC ド ロ ッ プ を個別に レ ポー ト し ます。
図 18-11. 出力ピ ン ご と の Aggressor 影響値
Port Name ：
信号名
Site ：
デバ イ ス のパ ッ ド 番号
SID ：
ユーザ設定の Switching ID
Total Device SSO （mV） ： SSO の合計値
SID <ID #> （mV） ： Switching ID ご と に １ 列で表示 さ れます （複数 ID 或 る 場合は複数列レ ポー ト ）
18.3.2 パ ッ ケージ ・ ビ ュ ー上での解析結果表示
前述のパ ッ ケージ ・ ビ ュ ーで SSO ボ タ ン を ク リ ッ ク す る と 、 解析結果が表示 さ れます。 レ ポー ト フ ァ イ ル
と 同様に PASS し た ピ ンは緑色で、 FAIL し た ピ ンは赤色で表示 さ れます。 ピ ン アサ イ ンが さ れていない場合
は、 色は付 き ません。
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図 18-12. パ ッ ケージ ・ ビ ューでの SSO 解析結果表示例
18.4 補足
18.4.1 SSO 改善策
SSO アナ ラ イ ザでの解析結果が FAIL と な っ た場合の対策 と し ては、 以下が挙げ ら れ ま す。 尚、 文中の
"Aggressor" と は ノ イ ズ源の こ と を意味 し 、 ド ラ イ ブ電流が大 き いほ ど、 スルーレー ト が Slow よ り Fast の方
が条件的には悪 く な り ます。 18.3.1.9 項に記載 し た "Detailed SSO Report of Pins" で、 FAIL し た ピ ンに対 し て
大 き い値の ノ イ ズ源を特定す る こ と が、 参考にな り ます。
1. スルーレー ト が Fast の場合、 許容で き る 限 り Slow にす る （PCB ト レース の長 さ と 信号の周波数に
依存）
2. ド ラ イ ブ電流を許容で き る 限 り 小 さ く す る （PCB ト レース の長 さ と 信号の周波数に依存）
3. 同一 SSO グループの信号を集中配置 し ないで、 バン ク 内で も 分散 さ せ る 。 複数バン ク に分割 し て
配置す る
4. 同時関係にあ る ク ロ ッ ク 間の位相や タ イ ミ ン グ をず ら す
5. Aggressor ポー ト の直近に 10 Ω ～数十 Ω の直列ダ ン ピ ン グ抵抗を挿入す る
6. Aggressor ピ ン を遠ざ けて、 グ ラ ン ド や電源ピ ン （VCCAUX, VCCPLL, SERDES 用各電源ピ ン を除
く ） の近傍に配置す る
7. 出力ポー ト の出力負荷容量を減 ら す
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18.4.2 制約フ ァ イ ルに直接 SSO 関連の制約を与え る 方法
制約フ ァ イ ルを直接編集 し て、 SSO に関連す る 設定を行 う 場合は、 以下の よ う に記述 し ます。
Syntax
# ポー ト 個別に指定 （出力／双方向）
SSO PORT " ピ ン名 " SwtichingID= ス イ ッ チン グ ID SSO_Noise= ボー ド 上の最大 ノ イ ズ量 SSO_Allowance= 判定基準 ;
# ポー ト 個別に指定 （入力）
SSO PORT " ピ ン名 " SwtichingID= ス イ ッ チン グ ID SSO_Noise= ボー ド 上の最大 ノ イ ズ量 ;
# 全ポー ト に対 し て指定 （出力／双方向）
SSO ALLPORTS SwtichingID= ス イ ッ チン グ ID SSO_Noise= ボー ド 上の最大 ノ イ ズ量 SSO_Allowance=
判定基準 ;
# 全ポー ト に対 し て指定 （入力）
SSO ALLPORTS SwtichingID= ス イ ッ チン グ ID SSO_Noise= ボー ド 上の最大 ノ イ ズ量 ;
Example
# 全ポー ト に対 し て、 ス イ ッ チン グ ID=0、 ボー ド 上の ノ イ ズ量 =0, 判定基準 70% を指定す る 場合
SSO ALLPORTS SwitchingID=0, SSO_Noise=0, SSO_Allowance=70;
# 出力ポー ト "port1" に対 し て、 ス イ ッ チン グ ID=1、 ボー ド 上の ノ イ ズ量 =20mV, 判定基準 80% を指定す
る 場合
SSO PORT "port1" SwitchingID=1, SSO_Noise=20, SSO_Allowance=80;
# 入力ポー ト "port2" に対 し て、 ス イ ッ チン グ ID=1、 ボー ド 上の ノ イ ズ量 =20mV を指定す る 場合
SSO PORT "port2" SwitchingID=1, SSO_Noise=20;
※ ポー ト 名に ワ イ ル ド カー ド を使用す る こ と がで き ます。
18.5 変更履歴
Ver.
Date
page
3.3
Mar. 2015
--
内　容
18 章に変更 （3.1 か ら 内容の変更はな し ）
--- *** ---
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