布線設(shè)計時，怎么解決不同電壓域的問題？

? ? ? ? 在同一塊芯片上使用不同的電壓一直以來都是一個現(xiàn)實存在的問題。

　　不管你是想將高電壓模擬信號和低電壓存儲混合還是想在同一個數(shù)字芯片使用多個VDD，你都需要解決在布線和電路布局上由不同的電壓帶來的影響。另外，不管你是更關(guān)心信號集成還是更關(guān)心長期的穩(wěn)定性，你都要面對一個最基本的問題：在保證不出問題的前提下，這些不同的電壓區(qū)域之間至少需要相距多遠(yuǎn)？

　　過去，解決這一問題的最好方法是在PCB板的頂層進(jìn)行標(biāo)記，這樣人們就知道那塊區(qū)域使用的那個電壓了。設(shè)計和驗證也在他們的操作中使用標(biāo)記層，這種方式看起來似乎還不錯。

　　使用標(biāo)記層區(qū)別不同的電壓區(qū)域

　　對于只有很少不同電壓區(qū)域而且每種電壓之間的區(qū)別比較明顯的設(shè)計來說，這種方法還算不錯。使用這種方法需要設(shè)計者清楚地知道每一塊區(qū)域的范圍，并且采用合適的標(biāo)記層……另外還要保證設(shè)計師有足夠的時間做這種事，并且不會忘記。

　　當(dāng)然，IC設(shè)計的世界不會永遠(yuǎn)那么簡單。你會遇到越來越多的電壓，越來越多不同的電源域。另外，現(xiàn)在很多設(shè)計都對尺寸敏感，為了節(jié)省工作面積，有時候還不得不將高電壓的線路穿過低電壓區(qū)域進(jìn)行走線。這些因素要求更為細(xì)膩的精度和控制，這就需要多邊形級電壓依賴性DRC（設(shè)計規(guī)則檢查）檢查方法。這種方法的思路非常簡單，和使用標(biāo)記層標(biāo)記不同，只需要簡單將電壓信息放入多邊形區(qū)域中，驗證工具就能根據(jù)最大/最小電壓的范圍計算出最接近的空間布線規(guī)則。

　　多邊形級電壓依賴性DRC（設(shè)計規(guī)則檢查）檢查方法的簡單演示

　　使用這種方法時，DRC工具可以使用實際的最大/最小電壓信息來決定要應(yīng)用怎樣的最小間距規(guī)則。比如說，如果兩條相鄰的走線之間的最大可能的電壓差為1.5V，然后就采用X規(guī)則。如果這一數(shù)值是2.1V，又采用另一種規(guī)則Y。通過這種檢查方法，可以最大化的減少電路所需要的面積，并且又確保了制造工藝上的限制。

　　這種方法所帶來的最明顯的挑戰(zhàn)是必須要先確認(rèn)最大和最小電壓值，并且要將其注釋到布局網(wǎng)中。一旦電壓生成，就需要將其標(biāo)記到布局中。但是布局工程師可不想在錄入這樣的信息上浪費時間。那有什么方法可以自動完成嗎？

　　生成最大/最小電壓的方法依賴于設(shè)計流程，對于模擬設(shè)計來說，SPICE仿真是已經(jīng)完備的并且能覆蓋每個節(jié)點的整個動態(tài)范圍，所以可以直接從已有的仿真流中導(dǎo)出每個區(qū)域的最大/最小電壓值。而對于數(shù)字設(shè)計來說，難度就大得多了。

　　對于數(shù)字設(shè)計，我們建議使用自動化工具從引腳向內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳遞電壓。這些工具應(yīng)該能將每個引腳的電壓都傳遞到內(nèi)部節(jié)點上，然后再為每一個內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供完整的動態(tài)范圍。然后該工具就可以自動地將最大/最小電壓標(biāo)記在每張布局上并簽核DRC。

　　用于簽核和互動修復(fù)的電壓依賴性DRC流程。Calibre PERC和Calibre nmDRC的結(jié)合為你提供了一個完整的流程，以在采用的布局上生成所需要的電壓信息，并根據(jù)工廠的DRC簽核要求進(jìn)行驗證。

　　來自這種流程的錯誤會在設(shè)計環(huán)境中高亮顯示，其它的驗證錯誤也會如此。但是，其結(jié)果只會包含錯誤本身的信息（電壓差和相關(guān)的錯誤）；為了消除這個錯誤，布局工程師需要更多的了解這個錯誤。比如說，如果有一個涉及到兩個區(qū)域的錯誤，兩者之間的電壓差為2.2V，那么這時應(yīng)該選用的間隔是X……但是這些電壓差從何而來？那塊區(qū)域擁有怎樣的電壓值？該信息出現(xiàn)在驗證流程中，而不是出現(xiàn)在設(shè)計環(huán)境或結(jié)果之中。

　　幸運的是，你可以以某種格式導(dǎo)出電壓和布線網(wǎng)絡(luò)的信息，并將其導(dǎo)入到OpenAccess數(shù)據(jù)庫中作為一系列的限制信息。你應(yīng)該使用一種能夠識別這種信息的工具，并將其提供給用戶交互，并將這些電壓信息添加到多邊形中進(jìn)行交互認(rèn)證。

　　通過將合適的自動化工具和自定義設(shè)計環(huán)境進(jìn)行結(jié)合，可以提供一個集實現(xiàn)、優(yōu)化和驗證電壓依賴性布局的完整系統(tǒng)，從而得到更小、更高效的布局，并最終為多電壓域項目的研發(fā)節(jié)省了時間和資金。