National Instruments、SoCの待機時消�J電��を�R定�h価するPXIモジュール
National Instrumentsは、電源を�H数供給しなければならないSoCをテストするためのPXIモジュールを開発、データログ機�Ε愁侫肇Ε┘�FlexLoggerと��せてSemiconductor Power & Performance Validation Solutionを提供する（参考�@料1）。スリープモードや低消�J電��モードのSoCの消�J電��を�@度よく�R定できる。SoC�屬俣H数ある個々のIP�v路の消�J電��もIP�v路ごとに�R定できる（図1）。
半導��SoC（システムオンチップ）では、�v路�屬両嫡J電��を下げるため、シリコン�屬��v路Aはオンにしておく間、�v路Bは使わないからオフにしておく、あるいはスリープ�X��にしておく、ということが頻繁にある。このため、個々の�v路の消�J電��を�R定しておかなければSoC����の消�J電��を�h価できない。しかも、�Q�v路の同期をとる��要がある。通常SoCでは、電源は�kつではない。�H数の電源レールが�T在する。機�Δ瓦箸忘播�な電源電圧に設定するからだ。
��来、消�J電��を�R定するためにオシロスコープを何��も揃えなければならなかった。もちろん、�Hチャンネルを�R定できるオシロスコープも登場している（参考�@料2）。しかし、それほど�Wくはない。4チャンネルのもっとも�Wい����では290万��で、8チャンネルの最高性�Δ箸覆譴�1640万��もする。もちろん、オシロと言っても周�S数ドメインのスペアナ機�Δ���いており機�Δ��Hいが、����的には信�､��荵，垢襪海箸��R��した�R定�_だ。
これに�瓦靴董�NIのSemiconductor Power & Performance Validation Solution はPXIモジュールとFlexLoggerソフトウエアなどが��いた�R定ソリューションとなっている。PXIモジュールは、�R定機本��のシャーシに差し込む�v路ボードであり、�~便だ。もちろん電圧あるいは電流だけなら�W価なデジタルマルチメータもあるが、これは時間変化を�莟Rできない�屬貌D�uした�R定データを処理しなければならない。
これまで、SoCは消�J電��を下げるため、アクティブ動作していない時は周�S数や電圧を落とすようなスリープモードを�△┐討い襦�ただ、内�陲��v路ごとに電源レールを�△┐討�り、それぞれの�v路の動作時での�v路を�R定し�敢�を�]っておかなければ、実際に使ってみてそれほど消�J電��が低くなかった、ということになりかねない。SoC����の平均的な消�J電��を�R定できるものの、個々に�h価していなければ実際の使���X��に�Zづけない。中でも、�H数の電源レールが同時にオンする場合に立ち�屬�り時間が�jきくずれてしまえば誤動作を��こす恐れもあり、どの電源レールの立ち�屬�りが��いのかを�瑤���要がある。
NIの消�J電��の�R定には、古�Z的なオームの法�Г鮹�いる。図2のように�R定すべきDUT（Device under Test）はSoCだとして、そのアクティブ動作時のインピーダンスを1Ω、待機時のそれを100kΩとすると、電流を�R定するシャント�B�^（センス�B�^ともいう）の値は、アクティブ時の�B�^値よりもずっと小さな�B�^値にしなければならない。等価的に直�`�B�^となるからだ。そこで、シャント�B�^を10mΩとする。シャント�B�^の両端の電圧から電流を求めることになる。そうすると、電源電圧が3.3Vならアクティブ動作の電圧は33mVだが、待機時の電圧は330nVと極めて小さな値となる。
図2 シャント�B�^で電圧を�Rり電流に換�Qする 出�Z：National Instruments
今�vNIが提供するPXIe-4309微小信�ｼ��Rモジュール（図1）は、nVオーダーのわずかな信���S形を�R定できるように開発した高�@度な�R定�_である。しかも最�j8チャンネルの信���S形を、同期を�Dりながら�D�uできる。PXIシャーシには最�j8��のモジュールを差し込めるため、専��機とするなら64チャンネルの電源レールを同時に�R定できることになる。
�D�uした電流�S形は、データロギング専��のソフトウエアFlexLoggerを使って、�R定すべきチャンネルを定�Iし、��要な電源レールを設定すると�uられる（図3）。このFlexLoggerは専��のソフトであり、�@��のソフトウエアLabVIEWと違い、プログラミングする��要はない。ただし、半導���R定の専��ソフトでもなく、��来は�O動�Zのエンジンの�a度や振動、音�xなどのデータを表��するのに使われていた。
図3 出���S形を見るFlexLogger 出�Z：National Instruments
NIのSemiconductor Power & Performance Validation Solutionは、半導��SoCの開発現場で求められる�R定�_となっており、実際の動作に�Zい消�J電��の�R定・�h価時間の�]縮ができるようになる。ヘテロプロセッサが集積されたQualcommのSnapdragonのようなアプリケーションプロセッサや、クルマのADAS��のSoCなどの�h価に向く。電源電圧が複数あるようなSoCメーカーやセットメーカーなどが�邵澹楜劼箸覆蠅修Δ澄�次はソフトの使い�M�}をさらに改良していくとNIはいう。
参考�@料
1. NI’s New Semiconductor Power & Performance Validation Solution Simplifies Path to More Power Efficient ICs (2020/06/03)
2. Keysight、コストパフォーマンスの優れた8チャンネルオシロ/スペアナ (2020/05/21)
