物理設(shè)計分析

物理設(shè)計分析

紅外跌落分析

紅外線下降

·到達(dá)內(nèi)部電路的電壓小于施加到芯片上的電壓，因為每個金屬層都對電流流動提供了電阻

·當(dāng)電流I通過帶有電阻R的導(dǎo)體時，它會產(chǎn)生一個電壓降V，這個電壓降V等于電阻乘以電流，

歐姆定律， V = IR

·IR Drop定義為電源網(wǎng)絡(luò)中峰值電流的平均值乘以從電源焊盤到芯片中心的有效電阻

·IR降是指電源和接地網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生的電壓降低

·IR降分析確保電力傳輸網(wǎng)絡(luò)（PDN）的穩(wěn)定性，確保您的系統(tǒng)能夠按照規(guī)范運行

·IR降由電流和電源電壓決定

·隨著電源電壓和元件之間距離的增加，IR降也會增加

紅外跌落分析

·IR下降分析將計算實際IDD和ISS電流，因為這些值是隨時間變化的。

·IR DROP分析將計算全局IR下降，這是重要且更準(zhǔn)確的，但對于較小的塊不能單獨(并行)計算，這可能導(dǎo)致更大的運行時間

·局部紅外下降

·IR下降成為一個局部現(xiàn)象時，許多門在接近開關(guān)一次

·局部IR降也可由電網(wǎng)特定部分的較高電阻引起

·全球IR下降

·IR Drop是一種全球現(xiàn)象，當(dāng)芯片的一個區(qū)域的活動導(dǎo)致其他區(qū)域的IR Drop

·在具有均勻分布電流的網(wǎng)格良好的電網(wǎng)中，電網(wǎng)通常具有一組等電位IR Drop表面，這些表面在芯片中間形成同心圓。

·所以芯片中心通常具有最大的IR降或最低的電源電壓

·峰值IR降比平均IR降大得多

·峰值IR下降發(fā)生在最壞情況下的柵極開關(guān)模式

IR降的類型

靜態(tài)紅外下降

·靜態(tài)IR降為設(shè)計的平均電壓降

·平均電流完全取決于時間段

·靜態(tài)IR下降有利于舊樣品的簽字分析。

技術(shù)節(jié)點在哪里充分自然解耦

來自電網(wǎng)的電容

可用的非開關(guān)邏輯

·只考慮本地化交換

·僅為電源電壓的百分之幾

·可以通過降低電源的電阻來減少

和信號路徑

靜態(tài)IR降法

·提取電網(wǎng)以獲得R

·選擇刺激

·計算典型操作的時間平均功耗，以獲得I（電流）

·計算： V = IR

·非時變

動態(tài)紅外下降

·當(dāng)大量電路同時切換導(dǎo)致峰值電流需求時

·動態(tài)IR降主要是由于瞬時電壓降（IVD），它可以通過在電源網(wǎng)絡(luò)中插入去帽單元來控制

·動態(tài)IR降取決于邏輯的開關(guān)活動和開關(guān)時間，對時鐘周期的依賴性較小

·瞬時電流需求可能高度局部化，并且可能在單個時鐘周期內(nèi)（幾百ps）短暫

·依賴于矢量，因此需要基于VCD的分析

動態(tài)紅外跌落法

·提取電網(wǎng)，獲得片上R和C

·包括封裝和焊線的RLC模型

·選擇刺激

·計算特定操作的時變功率以獲得I（t）

·Compute V（t） = I（t）R + Cdv/dtR + Ldi/dt

紅外線下降：理由

·電源/接地墊放置不當(dāng)

·錯誤的塊放置

·錯誤的全球電源路由

·芯環(huán)不足，電源帶寬度

·更少的功率帶

·缺失的過孔

·電源焊盤數(shù)量不足

紅外線下降：穩(wěn)健性檢查

·開路

·過孔缺失或不足

·電流密度違規(guī)

·動力導(dǎo)軌設(shè)計不足

紅外線下降：影響

·IR Drop分析確認(rèn)芯片上的最壞情況電壓降（被認(rèn)為是時序的最壞角）滿足IR Drop目標(biāo)

時間上的影響

·如果這個電壓降太嚴(yán)重，電路將得不到足夠的電壓，導(dǎo)致故障或定時失敗。

·如果IR下降增加時鐘偏移，那么它將導(dǎo)致保持時間沖突

·如果IR降增加信號偏移那么它將導(dǎo)致設(shè)置時間沖突

IR降圖

電網(wǎng)有一組等勢面，這些等勢面形成以塊中央為中心的同心圓。

紅外線下降：補救措施

·錯開緩沖器的觸發(fā)（壞主意：增加偏移）

·為時鐘緩沖區(qū)使用不同的電網(wǎng)抽頭點（但這使得自動化工具的布線更加復(fù)雜）

·使用更小的緩沖區(qū)（但會降低邊緣速率/增加延遲

·重新排列塊

·更多VDD引腳

·將格柵的底部連接到頂部

·在芯片上對稱分配電源

·通過使電源線比信號線的尺寸更厚，降低電源和信號通路的電阻， R =ρ。L / 一種

·去蓋插入可以解決動態(tài)IR下降，在設(shè)計的后期階段

·脫蓋量取決于：

·VDD-VSS上可接受的紋波（通常為10%的噪聲預(yù)算）

·邏輯電路的開關(guān)活動（通常需要10倍開關(guān)帽）

·電網(wǎng)提供的電流（di/dt）

·所需的頻率響應(yīng)（高頻操作）

Ldi/dt效應(yīng)

·除了IR降，電源系統(tǒng)電感也是一個問題

·電感可能是由電源引腳、電源凸點或電網(wǎng)引起的

·整體電壓降為：

Vdrop=IR+Ldi/dt

·作為這種效果的解決方案，在整個設(shè)計中自由地分配去耦電容器（去電容器）