震旦ad330pdn

電力傳輸網(wǎng)絡(luò)（PDN）是SOC中最重要的組件之一，因為它為設(shè)計中的所有組件供電。隨著設(shè)計復雜性的增加，分區(qū)方法越來越受歡迎，而功率門控有助于降低不斷增長的功耗。通過這些方法，設(shè)計變得更加高效，但是它們在PDN的設(shè)計方面引入了額外的問題和挑戰(zhàn)。

電網(wǎng)設(shè)計

使用的金屬在電網(wǎng)中，主要取決于設(shè)計的功率要求和技術(shù)節(jié)點中使用的金屬選項。更多的金屬選擇成本更高，但它創(chuàng)造了比較少金屬選項設(shè)計更強大的設(shè)計。電網(wǎng)中的金屬用量（寬度，間距和金屬堆疊）由電力需求定義。如果我們有更多的功率要求，那么在這種情況下我們必須使用更寬的金屬條紋用于網(wǎng)格。

應(yīng)選擇金屬寬度，以免浪費路由軌道。有時，DRC規(guī)則也在決定電網(wǎng)金屬寬度方面發(fā)揮作用。讓我們看一下下面給出的DRC間距樣本表。

DRC間距規(guī)則取決于金屬寬度和寬度。也是在金屬的平行運行長度上。間隔表下方顯示間距如何隨所用金屬寬度而變化。如果我們采用W4μm的M4功率條寬度，則在這種情況下，與下一個寬度為w1μm的M4信號路徑（M4的最小金屬寬度）的間隔必須為“s3”。選擇M4寬度“w2”來照顧寬金屬規(guī)則，這樣我們就不會浪費附近的布線軌道。我們假設(shè)特定技術(shù)節(jié)點的路由網(wǎng)格為“x”μm，這可能因技術(shù)而異。

電網(wǎng)設(shè)計和模擬集成的挑戰(zhàn)

1。分區(qū)設(shè)計中的電源門控

對設(shè)計進行分區(qū)有助于將設(shè)計分解為更小的層次結(jié)構(gòu)，這些層次結(jié)構(gòu)可以單獨以更有效的方式處理。此外，對這些模塊中的一些進行電源門控可以顯著降低設(shè)計的總功率。但是對模塊進行電源控制會導致電網(wǎng)連續(xù)性中斷。因此，電源門控分區(qū)的最大缺點之一是核心網(wǎng)格面臨的IR丟棄問題。本討論專門針對基于引線鍵合的封裝（QFP，QFN，BGA等）。

我們可以最大限度地減少跌落的方法之一是使網(wǎng)格更強大。這需要定量地完成，因為它有自己的擁塞限制和模具面積的顯著增加。

第二種方法可以是通過電源門控模塊為核心電源提供饋通路徑，以便核心網(wǎng)格保持連續(xù)。

圖1：電源門控分區(qū)設(shè)計中的傳統(tǒng)電網(wǎng)

圖2：引入饋通路徑分區(qū)以維持核心網(wǎng)格連續(xù)性

2。分區(qū)和頂部之間的網(wǎng)格對齊（非功率門控分區(qū)）

分區(qū)和網(wǎng)格之間的核心網(wǎng)格對齊可能是一個棘手的迭代業(yè)務(wù)，特別是當大量的塊是參與其中。對于所有塊和頂部，始終建議對于金屬條紋具有共同的設(shè)定距離，寬度和間距。如果遵循這一點，則最終可以以幾微米的移動為代價來實現(xiàn)對準，同時將塊放置在芯片頂部上。

芯片頂部和塊級之間通常存在金屬共享。在這些情況下的對齊可以通過復制塊LEF中的塊內(nèi)的網(wǎng)格來實現(xiàn)，使得頂部的網(wǎng)格可以在這里和那里以幾微米的移動容易地連接到這些塊銷。從一開始就始終建議在這方面采取干凈的方法。

圖3：頂部反映的塊電源引腳。

圖4：頂部電網(wǎng)連接到塊電源引腳

3。電源門控設(shè)計

低功耗模式是一種在不使用時通過關(guān)閉邏輯某些部分的電源來降低芯片總功耗的功能。電源開關(guān)通常用于為電源門控模塊提供電源。即使使用電源開關(guān)增加了集成的額外復雜性，包括芯片面積的影響，但在設(shè)計性能方面，它們是最好的。

與電源開關(guān)相關(guān)的一個問題是它的位置方面電源和電源門控模塊。我們將在下面討論設(shè)計中使用電源開關(guān)的一些例子。

CASE1：當通過控制芯片內(nèi)部的電源開關(guān)來完成電源門控時。板載源始終為ON。

圖5：源鎮(zhèn)流器始終開啟時使用電源開關(guān)

在上面的圖5中，我們已經(jīng)示出了如何在A點使用電源開關(guān)對可切換P1域進行電源門控。因此，A點的電壓控制整個芯片的電壓降。因此，開關(guān)A需要盡可能靠近電源放置。需要通過保持墊和點A之間的下降盡可能忽略來在A點建立整個網(wǎng)格。然而，這種方法容易在開關(guān)上產(chǎn)生電壓降，因此需要根據(jù)電流要求，開關(guān)提供的電阻和所用開關(guān)的大小來使用合適的開關(guān)。

CASE2：當通過關(guān)閉電路板電平來完成電源門控時。

圖6：使用電源開關(guān)鎮(zhèn)流器用于電源門控

在上圖中，電路板上的鎮(zhèn)流器被關(guān)閉以供電門電源域P1。低功率域P2（始終為開）連接到非?？拷娫窗宓碾娫撮_關(guān)，以創(chuàng)建并聯(lián)電網(wǎng)。

案例3：僅使用內(nèi)部鎮(zhèn)流器時

圖7：僅為內(nèi)部鎮(zhèn)流器使用電源開關(guān)

開關(guān)盡可能靠近內(nèi)部穩(wěn)壓器，以便為可切換電源供電域P1。

4。記憶方向

這是一種極為罕見的情況，與影響IR掉落和芯片功能的內(nèi)存方向有關(guān)，但如果不加以處理，則可能非常關(guān)鍵。

我們在NPI中的記憶常常有不同的方向，在給定技術(shù)中，取決于存儲器的允許取向，在水平和垂直方向上具有存儲器電源引腳。

當從頂部金屬掉到存儲器引腳時，“addStripe”命令僅通過正交存儲器引腳丟棄。因此，當頂部金屬柵極和存儲器引腳在同一方向時，沒有過孔添加到存儲器引腳。如果沒有捕獲，這可能會非常危險。

圖8：存儲器電源引腳與電網(wǎng)正交

圖9：與電網(wǎng)方向相同的存儲器電源引腳