做IPv6网站升级的公司有哪些,扫二维码直接进入网站 怎么做,fontawesome wordpress,相机网站建设规划书电源规划是给整个芯片的供电设计出一个均勻的网络#xff0c;它是芯片物理设计中非常关键的一部分。电源规划在芯片布图规划后或在布图规划过程中交叉完成,它贯穿于整个设计中#xff0c;需要在芯片设计的不同阶段对电源的供电网络进行分析并根据要求进行修改。#xff0c;主… 电源规划是给整个芯片的供电设计出一个均勻的网络它是芯片物理设计中非常关键的一部分。电源规划在芯片布图规划后或在布图规划过程中交叉完成,它贯穿于整个设计中需要在芯片设计的不同阶段对电源的供电网络进行分析并根据要求进行修改。主要分三部分内容进行分析:电源网络设置、数字与模拟混合供电、单电源与多电源供电电源网络设置。其中电源环线power ring和电源条线power stripe的设置为主要工作。 如上图所示左图中左下角为硬核部分硬核部分的上方和右侧的电源线称为模块电源环。右图是多电源多电压中应用的电源环分布示意图。 芯片供电是通过I /O 单元来实现的在做电源规划和电源网络设计时首先要做电源预算power budgeting商用产品惯例认为总的误差应当控制在5%之内。它包括从电源网络和PCB板级到封装bonding之间的波动约为1%)再到电源I /O 单元和电源环之间的波动(约为1%)和最终直至标准单元之间的电压降(约为3% ) 。更准确的预算则通过功耗分析的手段来做定量计算。
一、电源网络的设计 这里阐述的电源网络设计是针对于普通的I /O 单元四方分布的数字芯片设计对于复杂的数模混合设计以及多电源设计将在后面的分别阐述。供电网络设计主要内容有以下几部分组成
电源连接关系的定义又称为global net connect。芯片核内core部分的电源环设计又称为power ring。芯片内所包含的硬核(如RAM、ROM以及IP、COT模块等)的电源环设计。芯片核内纵横交错的电源网格的设计又称为power stripe。芯片的供电单元与电源环的连接又称为I /O 单元power。芯片内部电源网格和硬核电源环连接部分的设计又称为ring pins。将标准单元的供电网络与核内电源网格总连接设计又称为followpins。I /O供电单元电源环的设计又称为I /O单元power ring。最后我们还需要对电源网格进行检查检查是否存在短路和开路以及供电不足等问题。对于Flip Chip的设计供电网络的设计还包括电源凸点bump的设计以及布线。下面分别介绍各部分的内容。
1、全局电源 在电源网格设计中首先要对电源进行定义主要包括:全局电源的定义以及连接关系的定义。全局电源网络连接(global net connect)是指把相应的端口和网络连接到合适的电源和接地网络上去从而使得我们针对整个设计可以正确无误地顺利完成供电网络设计、电源布线、详细布线和功耗分析等步骤。这些终端和网络的连接信息一部分包含在Verilog网表中另一部分则包含在相应的LEF文件当中。 通过Verilog网表中的定义我们可以把以下几种类型的网络连接到相应的全局电源和接地网络上去。 电源和接地网络它是将网表中每个标准单元和模块等的电源和接地网络连接到合适的全局电源和接地网络上去。这些标准单元和模块等的电源和接地网络互连关系在Verilog网表中主要通过关键字“wire”进行定义。
接高电压和接低电压网络它是将接高电压和接低电压网络连接到合适的全局电源和接地网络上去。它们之间的互连关系在Verilog网表中主要通过关键字“ 1b0”、“ 1b1”、“supply 0”以及“supply 1”进行定义。
电源和接地端口它是将供电端口和接地端口连接到合适的全局电源和接地网络上去。诸如“VDD、vdd、vdd!”和“VSS、vss、gnd!”等就是这些电源和接地端口和网络在LEF文件中定义的名称。
填充单元网络它是将供电端口连接到合适的全局电源和接地网络上去。在添加填充单元前后均可通过手工指定相应的连接关系。 I / O 的拐角单元corner cell和I / O 填充单元fillerspacer。 因为I / O 在芯片周围通常需要摆放成类似戒指ring一样的环形因此通过这两个单元可以填充I /O单元之间的空隙以使它们形成电源和地的环状网。 2、电源环线 电源环线power ring是指为了均勻供电包围在标准单元周围的环形供电金属它也是连接供电I /O 单元和标准单元的桥梁供电I /O 单元通过金属连接到电源环标准单元通followpins连接到电源环从而构成了供电I /O 单元给标准单元以及硬核供电。电源网格是为了平均分布电流缩短电流回路在有效减小电压降的同时避免由于电流分布不均时造成的热点hot spot现象以及电迁移EMelectromigration问题。 电源环的设计主要有3个参数电源环的宽度、电源环的间距d 以及电源环的对数n。电源环的参数也是根据功耗计算得来。 电源环的宽度根据整个芯片的供电峰值电流以及厂家所给的设计规则中所允许的电流密度以及电源环的对数n所决定。 式中是芯片的峰值电流 是厂家工艺库给出的电流密度上限 是电源环的数目 是调整因子根据芯片的供电I /O单元分布而定
电源环的间距电源环的间距根据厂家所给的设计规则中的最小间距决定一般情况下为最小间距的2倍左右但是也有工程师提出尽量减小电源环之间的间距从而增大电源环的耦合电容从而起到过滤电源噪声的作用。 除以上两个参数外在芯片的制造过程中,一般宽线需要打孔散热所以厂家会制定宽线的规则。一般情况下希望单个电源环的宽度不要超过厂家规定的宽线规则从而避免打孔打孔在芯片设计中又称为slotting更好的办法是用splitting。电源环的对数n 由芯片的面积、厂家的设计规则、金属的层数等多种因素决定。当金属的层数较多时可以选用多层金属布置电源环从而有效减小电源环的宽度和减小电源环所占据的芯片的面积。 在有些设计中还需要对硬核及RAM设计电源环RAM以及硬核电源环宽度的设定也是根据硬核的供电电流决定其设计的方法与核内的电源环相同只需要指定电源环的所有参数便能自动生成。很多厂家提供的硬核在设计时已经产生了电源环当应用到芯片顶层时只需要将电源网格连接到硬核内部自身的电源环即可从而减小不必要的面积浪费。
3、电源条线 芯片内部纵横交错的电源网格power grid或“电源条线power stripes设计有专门的理论和算法。电源网格通常为均匀分布电源条线通常是不规则或不均匀分布电源网格可以看成是电源条线的特例。简单说明电源条线相关内容。 从上图中我们看出电源网格中重要的4 个参数分别是:纵向电源条线的宽度横向电源条线的宽度横向电源条线的间距;纵向电源条线的间距。其中纵向电源条线的宽度与横向电源条线的间距成正比关系也就是说宽度较大间距就可以较大电源条线的分布可以稀疏一点横向电源条线宽度值较小间距也应该小一点电源条线的分布需要密集一点。与纵向电源条线相比较横向电源条线的宽度与其间距 的正比关系也存在但是由于在横向有很多标准单元的followpins的存在需要的横向电源条线比纵向电源条线要少很多。 对于和的设定有以下几个经验规则
的分布间隔一般取垂直布线间距pitch的整数倍其目的是充分利用布线通道其值不能太大一般情况下不要超过最小二输入与非门宽度的4倍。每一层金属的pitch在物理库中都有相应的定义。 的最大值取标准单元库中最小与非门宽度的4倍。当芯片的利用率较高布线拥塞程度较大时一般选择细密的电源网格。如果芯片的利用率非常低那么将电源网格设计得越宽其线上的电阻越小电压降越小。 的取值一般是标准单元高度的整数倍通常选择1倍或者2 倍。电源条线所选用的电源层也根据LEF中的规定所选纵向必须用偶数层走线横向必须用奇数层走线。由于高层金属具有较小的寄生电阻用高层金属走线可以有效地减少电压降。
二、数模混合供电 即使是纯数字电路芯片设计通常也要用到一个模拟模块PLL作为时钟信号发生器。今天的SoC设计中数模混合电路则更加普遍A/D、D/A及PLL等模拟模块的集成到处可见。在数模混合供电设计中需要特别注意电源信号之间的干扰和隔离因而需要建立不同电源区域power domain。在布局前一般需作如下几点考虑和处理
模拟模块的工作区域一般放置于芯片的某个角落。当设计中有多个模拟单元时将多个模拟单元的位置应相对集中在芯片的某个角落其中间不应该混合放置数字模块。模拟区域需要单独供电给模拟信号供电的I /O 单元应放在模拟模块边上尽量缩短供电线路的长度。在模拟模块的周围布置保护隔离环guarding ring从而实现数字信号和模拟信号电源之间的隔离。如上图所示电源规划中的一些细节问题如下
数模信号模块的放置。模拟PLL和模拟信号模块处于芯片的右下角右下角的I /O 单元均为模拟信号用的信号端口在PLL和模拟信号模块的周围放置的都是低频信号模块以避免数字信号跳变对模拟信号的影响。数模信号模块的供电。模拟PLL和模拟信号模块均分别具有数字供电和模拟供电两部分组成其中模拟供电在内部数字供电在外部两个模块之间的模拟供电环是相通的在外围的数字供电部分与芯片的数字供电部分相联合在其底下加上保护环guarding ring用以隔离。在有些设计中在条件允许的情况下或者严格要求下既具有模拟供电也具有数字供电的模拟单元数字供电部分也需要单独供电并与核内的其他数字供电部分保持隔离。数模信号模块中的电源环。电源环设计可以采用多层金属完成从而节约电源环的宽度降低电源环所占据的芯片面积。数模信号模块中的电源环分别处理相互独立。数模信号模块中的电源网格。数模信号模块中的电源网格设计采用高层金属完成布线在高频区域电源网格较为密集而在低频区域电源网格较为稀疏。数模信号模块中的电源设计方案。在整个芯片中模块的电源设计部分采用了自上而下和自下而上的两种设计过程这是模块电源的典型设计方法。
三、多电源供电 在数字芯片设计中多电源供电MSVmuki-Siipply voltage早就被用来处理数模混合电路的供电。在数模混合电路的供电方案中MSV专指多组电源同样电压(如均为1.2 V)供给不同电路(数字、模拟。随着低功耗设计技术的更多应用同一芯片中则更多地采用多组电源多组电压供电MSMVmulti-supply multi-voltage的方案。除了保留传统的MSV的方法外其中关键模块采用高电压供电频率较低的模块采用低电压供电是有效降低功耗的一种方法。
1、电源规划 每一个电压域当中都必须有完整的电源和地线电源环。在创建电源环时可以采用传统的方法即根据布图规划的情况指导工具完成设计也可以通过自动供电网络设计工具APPautomatic power planner为每一个电压域指定一个合适的模板来进行设计,其步骤如下
创建芯片核心电源环其方法与单电源环设计一致单电源环只有一对供电而多电源环有多对电源供电故而会占用较大的面积。为每一个电压域和硬宏单元模块创建一个模块电源环。在多电压设计中首先需要定义电压域的内容即每个电压域的工作电压和所包含的模块如果为相应电源环所指定的电源和地线网络同电压域定义的电源和地网络不匹配工具则会产生相应的警告提示。为宏单元(硬核)模块创建模块电源环。
2、电平转换单元的插入 在多个电源供电时不同的工作电压区之间需要插人电平转换单元VLSvoltage level shifter其步骤如下
读入相应的电平转换单元表。在内部电压域网络上插入电平转换单元。3、隔离单元的插入 当设计中存在被关闭的电压域为了不使关闭区域与非关闭区域相互影响必须在所有的接口处添加隔离单元isolation cell并要:①检查出所有需要添加隔离网络的信号端口 ②在相应的接口信号处添加隔离单元。
四、总结 布图规划与布局之间的电源规划工作越来越复杂其重要性也越来越大。设计中发现不少DRC/LVS问题与电源规划或电源设计有关。大多数的模块级或芯片级DRC和LVS错误都是由供电问题引起的。由于DRC/LVS工具对于电源的抽取是通过一定的规则来提取因此对于结构相同的电源部分工具并不能很好地识别从而会造成LVS的错误。因此在用sign-off的工具进行LVS检查时设计者可以“剔除”掉除电源和接地网络外的所有其他单元和模块单独运行仅仅针对供电网络的DRC/LVS检查和仅对内部网络的检查其流程如图
