一種電子系統(tǒng)認(rèn)證芯片的電源規(guī)劃
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2．4 電源條的設(shè)計(jì)
為了解決芯片預(yù)設(shè)計(jì)時內(nèi)部IR Drop違規(guī)的問題，通過設(shè)計(jì)電源條(Power Stripe)來減小芯片內(nèi)部的電壓降。電源條分為橫向和縱向，縱向電源條寬度設(shè)為WV，橫向電源條寬度設(shè)為WH，縱向電源條的間距設(shè)為SV，橫向電源條的間距設(shè)為SH。一般來說，由于在橫向有很多標(biāo)準(zhǔn)單元的電源／地線，因此需要的橫向電源條線比縱向電源條線要少很多。
對于WV，WH和SV，SH的設(shè)定，有以下幾個經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：
(1)WV一般取垂直布線間距(Pitch)的整數(shù)倍，其目的是充分利用布線通道。取值不能太大，一般情況下不超過最小二輸入與非門寬度的4倍。
每一層金屬的Pitch在物理庫中都有相應(yīng)的定義。SMIC的0．18μm工藝庫中所定義的Meta11～Meta16的Pitch如表1所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/179135.htm
SMIC的0．18μm工藝庫中最小二輸入與非門的寬度為1．98μm。因此，若采用Meta12或Meta14作為縱向電源條，WV取0．66～7．92μm之間0．66的整數(shù)倍值；若采用Meta16作為縱向電源條，則WV取0．95～7．92μm之間0．95的整數(shù)倍值。
(2)WH的取值一般是標(biāo)準(zhǔn)單元高度的整數(shù)倍，通常選擇1倍或2倍；也可以將電源條線的寬度設(shè)為整數(shù)。SMIC 0．18μm工藝庫中標(biāo)準(zhǔn)單元的高度為5．04μm，則橫向電源條的寬度取5．04μm或10．08μm。
(3)在電源條金屬層的選擇上，根據(jù)LEF的規(guī)定，縱向選擇偶數(shù)層，橫向選擇奇數(shù)層。由于高層金屬具有較小的寄生電阻，用高層金屬走線可以有效地減小電壓降。
(4)確定電源條線的寬度后，需要計(jì)算其間距SV，SH?？筛鶕?jù)文獻(xiàn)中提出的方法進(jìn)行計(jì)算。
如圖3所示的電源網(wǎng)格，在估算出Core內(nèi)部橫／縱向供電金屬條寬基礎(chǔ)上，可以求出功耗為P的總電流JTOTAL=P／VDD。
假設(shè)圖3中A點(diǎn)有5％的電壓降，那么位于A點(diǎn)其有效電阻分別為：
式中：RVW和RHW分別是豎直方向和水平方向的參考方塊電阻。
假設(shè)N為縱向電源條線的對數(shù)，M為橫向電源條線的對數(shù)，則其值分別為：
最后，若所設(shè)計(jì)的縱向電源條和橫向電源條是均勻分布在芯片內(nèi)核，則縱向電源網(wǎng)格的間距SV和橫向電源網(wǎng)格的間距SH分別為：
首先對縱向電源條進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于電源條位于芯片內(nèi)部，將占據(jù)一定的布線資源，而布線器一般是優(yōu)先選用底層金屬開始布線，因此頂層金屬的布線資源比較寬裕。并且，頂層金屬比其他層金屬要厚一些，電氣性能也要好一些，多使用頂層金屬對減小IR Drop有著很大的幫助。因此選用Meta16作為縱向電源條。根據(jù)實(shí)際情況，縱向電源條的寬度WV取為7．6 μm。芯片內(nèi)核區(qū)域的寬度W為1 578．085μm，高度H為1 567．44μm，因此由上述公式可得該系統(tǒng)認(rèn)證芯片所需電源條的總對數(shù)N為5．749，取N=6，即在芯片內(nèi)核區(qū)域均勻放置6對寬度為7．6μm的Meta16電源條，每對電源條之間的間距為225．44μm。
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