物理设计分析

物理设计分析

红外跌落分析

红外线下降

·到达内部电路的电压小于施加到芯片上的电压，因为每个金属层都对电流流动提供了电阻

·当电流I通过带有电阻R的导体时，它会产生一个电压降V，这个电压降V等于电阻乘以电流，

欧姆定律， V = IR

·IR Drop定义为电源网络中峰值电流的平均值乘以从电源焊盘到芯片中心的有效电阻

·IR降是指电源和接地网络上发生的电压降低

·IR降分析确保电力传输网络（PDN）的稳定性，确保您的系统能够按照规范运行

·IR降由电流和电源电压决定

·随着电源电压和元件之间距离的增加，IR降也会增加

红外跌落分析

·IR下降分析将计算实际IDD和ISS电流，因为这些值是随时间变化的。

·IR DROP分析将计算全局IR下降，这是重要且更准确的，但对于较小的块不能单独(并行)计算，这可能导致更大的运行时间

·局部红外下降

·IR下降成为一个局部现象时，许多门在接近开关一次

·局部IR降也可由电网特定部分的较高电阻引起

·全球IR下降

·IR Drop是一种全球现象，当芯片的一个区域的活动导致其他区域的IR Drop

·在具有均匀分布电流的网格良好的电网中，电网通常具有一组等电位IR Drop表面，这些表面在芯片中间形成同心圆。

·所以芯片中心通常具有最大的IR降或最低的电源电压

·峰值IR降比平均IR降大得多

·峰值IR下降发生在最坏情况下的栅极开关模式

IR降的类型

静态红外下降

·静态IR降为设计的平均电压降

·平均电流完全取决于时间段

·静态IR下降有利于旧样品的签字分析。

技术节点在哪里充分自然解耦

来自电网的电容

可用的非开关逻辑

·只考虑本地化交换

·仅为电源电压的百分之几

·可以通过降低电源的电阻来减少

和信号路径

静态IR降法

·提取电网以获得R

·选择刺激

·计算典型操作的时间平均功耗，以获得I（电流）

·计算： V = IR

·非时变

动态红外下降

·当大量电路同时切换导致峰值电流需求时

·动态IR降主要是由于瞬时电压降（IVD），它可以通过在电源网络中插入去帽单元来控制

·动态IR降取决于逻辑的开关活动和开关时间，对时钟周期的依赖性较小

·瞬时电流需求可能高度局部化，并且可能在单个时钟周期内（几百ps）短暂

·依赖于矢量，因此需要基于VCD的分析

动态红外跌落法

·提取电网，获得片上R和C

·包括封装和焊线的RLC模型

·选择刺激

·计算特定操作的时变功率以获得I（t）

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

红外线下降：理由

·电源/接地垫放置不当

·错误的块放置

·错误的全球电源路由

·芯环不足，电源带宽度

·更少的功率带

·缺失的过孔

·电源焊盘数量不足

红外线下降：稳健性检查

·开路

·过孔缺失或不足

·电流密度违规

·动力导轨设计不足

红外线下降：影响

·IR Drop分析确认芯片上的最坏情况电压降（被认为是时序的最坏角）满足IR Drop目标

时间上的影响

·如果这个电压降太严重，电路将得不到足够的电压，导致故障或定时失败。

·如果IR下降增加时钟偏移，那么它将导致保持时间冲突

·如果IR降增加信号偏移那么它将导致设置时间冲突

IR降图

电网有一组等势面，这些等势面形成以块中央为中心的同心圆。

红外线下降：补救措施

·错开缓冲器的触发（坏主意：增加偏移）

·为时钟缓冲区使用不同的电网抽头点（但这使得自动化工具的布线更加复杂）

·使用更小的缓冲区（但会降低边缘速率/增加延迟

·重新排列块

·更多VDD引脚

·将格栅的底部连接到顶部

·在芯片上对称分配电源

·通过使电源线比信号线的尺寸更厚，降低电源和信号通路的电阻， R =ρ。L / 一种

·去盖插入可以解决动态IR下降，在设计的后期阶段

·脱盖量取决于：

·VDD-VSS上可接受的纹波（通常为10%的噪声预算）

·逻辑电路的开关活动（通常需要10倍开关帽）

·电网提供的电流（di/dt）

·所需的频率响应（高频操作）

Ldi/dt效应

·除了IR降，电源系统电感也是一个问题

·电感可能是由电源引脚、电源凸点或电网引起的

·整体电压降为：

Vdrop=IR+Ldi/dt

·作为这种效果的解决方案，在整个设计中自由地分配去耦电容器（去电容器）

审核编辑：汤梓红