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什么是Isolation Cell?低功耗设计基础—Isolation Cell

冬至子 来源:黑的路白的路 作者:黑的路白的路 2023-12-01 15:11 次阅读

一、什么是Isolation Cell

如图所示,当一条net从一个power down domain到always on domain,就需要插入Isolation Cell;

当一个模块不供电即power down时,其输出处于悬空状态,电压不是一个确定的值。因此,Isolation Cell的作用就是在power down domain断电时,输出固定的0或1,使得always on domain的输入被钳位到一个固定的电压值;

在power down domain正常供电的时候,Isolation Cell的输出等于输入,等同于一个buffer;

图片

二、Isolation Cell的类型

有双电源和单电源两种Isolation Cell;

双电源Isolation Cell如下图所示,有两组power,primary power VDD和backup power VDDB,当左边的domain断电时,VDD off,此时就由常on的VDDB供电,输出Y端保持固定的电平;

图片

单电源Isolation Cell只有一组常on的power;

三、Isolation Cell的实现

Isolation Cell可以利用逻辑门来实现;

利用与门实现可以使输出在电源关闭时为0,被称为Low Clamped Isolated Signal;利用或门实现可以使输出在电源关闭时为1,被称为High Clamped Isolated Signal;

如下图所示,X是输入信号,ISOLN和ISOL是开关控制信号;例如左图中,当ISOLN为1,输出等于输入;当ISOLN为0,输出被钳位到0;

图片

四、Isolation Cell的插入位置

对于Isolation Cell的插入位置,可以放在power down domain(source)的output或always on domain(destination)的input;

1.存在这样一种情况,power down domain的一个输出连接到多个always on domain的输入,此时插在source的output端,可以节省使用Isolation Cell的数量;

2.当domain A关掉时,nwell也断电了,那么其中的Isolation Cell的nwell也断电了,那么Isolation Cell就可能出现漏电,这个问题有两种解法:

• 一种是将Isolation Cell的nwell做成孤立的(与旁边的std cell的nwell隔开),然后连接到backup power VDDB上,保证nwell不会断电;

• 另一种办法是将Isolation Cell放到always on domain B中去,也就是在domain B的input加Isolation Cell,而A的output 不再需要iso,这样就不用担心 nwell 断电的问题了。

图片

3.对于单电源Isolation Cell,由于只有一组常on的power,因此只能放在always on domain中;

五、UPF相关描述

在UPF中,通过set_isolation和set_isolation_control这两个命令来约束Isolation Cell;

图片

图片

有几个option解释一下:

-clamp_value定义了输出信号钳位的值,0,1或者锁定为最近的一个值;

-isolation_signal设置isolation的使能信号;

-isolation_sense值为high或者low,设置使能信号(ENB)使能时的状态;

关系如下图:

图片

六、是否可以插buffer

如果Isolation Cell在source的output端,那么不可以在power down domain中Isolation Cell的output端插buffer;否则断电后插入的buffer的状态不确定,Isolation Cell也就失去作用了;

如果Isolation Cell在destination的input端,那么不可以在power on domain中Isolation Cell的input之前插入buffer,不然插入的这个buffer的输入就是不定态了;

图片

Isolation Cell的控制信号是always on的,如果要插入buffer,需要使用always on buffer;

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