物理設計分析

紅外跌落分析

紅外線下降

·到達內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

·當電流I通過帶有電阻R的導體時，它會產生一個電壓降V，這個電壓降V等于電阻乘以電流，

歐姆定律， V = IR

·IR Drop定義為電源網絡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絡上發生的電壓降低

·IR降分析確保電力傳輸網絡（PDN）的穩定性，確保您的系統能夠按照規范運行

·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，這是重要且更準確的，但對于較小的塊不能單獨(并行)計算，這可能導致更大的運行時間

·局部紅外下降

·IR下降成為一個局部現象時，許多門在接近開關一次

·局部IR降也可由電網特定部分的較高電阻引起

·全球IR下降

·IR Drop是一種全球現象，當芯片的一個區域的活動導致其他區域的IR Drop

·在具有均勻分布電流的網格良好的電網中，電網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下降發生在最壞情況下的柵極開關模式

IR降的類型

靜態紅外下降

·靜態IR降為設計的平均電壓降

·平均電流完全取決于時間段

·靜態IR下降有利于舊樣品的簽字分析。

技術節點在哪里充分自然解耦

來自電網的電容

可用的非開關邏輯

·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IR降法

·提取電網以獲得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

動態紅外下降

·當大量電路同時切換導致峰值電流需求時

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

·動態IR降取決于邏輯的開關活動和開關時間，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（幾百ps）短暫

·依賴于矢量，因此需要基于VCD的分析

動態紅外跌落法

·提取電網，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

·錯誤的塊放置

·錯誤的全球電源路由

·芯環不足，電源帶寬度

·更少的功率帶

·缺失的過孔

·電源焊盤數量不足

紅外線下降：穩健性檢查

·開路

·過孔缺失或不足

·電流密度違規

·動力導軌設計不足

紅外線下降：影響

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

時間上的影響

·如果這個電壓降太嚴重，電路將得不到足夠的電壓，導致故障或定時失敗。

·如果IR下降增加時鐘偏移，那么它將導致保持時間沖突

·如果IR降增加信號偏移那么它將導致設置時間沖突

IR降圖

電網有一組等勢面，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（壞主意：增加偏移）

·為時鐘緩沖區使用不同的電網抽頭點（但這使得自動化工具的布線更加復雜）

·使用更小的緩沖區（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IR下降，在設計的后期階段

·脫蓋量取決于：

·VDD-VSS上可接受的紋波（通常為10%的噪聲預算）

·邏輯電路的開關活動（通常需要10倍開關帽）

·電網提供的電流（di/dt）

·所需的頻率響應（高頻操作）

Ldi/dt效應

·除了IR降，電源系統電感也是一個問題

·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，在整個設計中自由地分配去耦電容器（去電容器）