深亚微米soc设计的去耦电容优化方法学new

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1、2010年第1期大众科技No.1，2010（总第125期）DAZHONGKEJI(CumulativelyNo.125)深亚微米SOC设计的去耦电容优化方法学韦素芬1梁宇2（1.集美大学信息工程学院，福建厦门361021；2.飞思卡尔半导体苏州设计中心，江苏苏州215011）【摘要】随着集成电路工艺尺寸进入超深亚微米数量级，电源电压相应降低，而时钟频率却不断提高，电源网格中的动态电流变化率越来越大，使得动态电源压降（IRDrop）的问题更突出。在这种工艺按比例缩小的趋势下，去耦电容（decap电容）在电源网格中的合理布局的作用日益

2、明显：以优化的方式放置decap电容来有效地减小电源噪声。文章介绍基于动态电源压降分析的VSDG和SOC-Encounter相结合的去耦电容优化方法学。【关键词】去耦电容；电源电压降；电源噪声；电源网格【中图分类号】TP331【文献标识码】B【文章编号】1008-1151(2010)01-0047-03（一）去耦电容减小电源噪声的原理规则decap插入法还可以基于这种简化分析的结果在高电流在集成电路中，由于互连线电阻的存在，流过电源网络密度的区域补充decap。的电流会造成电源压降(IRDrop)。电压降的大小取决于从供电管脚到逻

3、辑单元之间电源线上的等效阻抗以及流经电源线的电流的大小。图1示意在供电管脚和电路负载之间的电源网络中插入去耦电容，使其成为局部吸附电荷的电荷井，分流了部分电流。电流减小了，IRDrop效应也相应减小。去耦电容不但能吸附电荷，而且当该区域的电源电压降低到了影响电路功能的程度时，去耦电容还能够释放电荷，部分地抵消电压降低对逻辑单元的影响。也就是说：在电源网格中的去耦电容是一个电荷的蓄水池。同时，对于给高频动态电路供电的电源网格系统，去耦电容还能减小该电源线上的阻抗。图2高电流密度的区域需要增加补充decap（三）SOC-Encount

4、er基于VSDGECO文件的去耦电容插入法SOC-Encounter基于ECO文件的decap插入法不是用Encounter内置的简化分析，而是由动态电源电压和功耗分析工具VSDG来进行电压降的分析。因为VSDG采用更准确的标图1去耦电容的作用准单元功耗库，在分析电源压降的效应时会结合VCD等描述庞大的芯片电源供电网络是芯片最大的噪声源之一。因芯片在一定时间内功能变化的文件来进行动态下IRDrop的为电源压降不但破坏动态信号的传输斜率——使之变得更分析，从而得出芯片中哪些区域电源网络上的电流改变率过差；还会造成电路的时序延迟和逻辑

5、错误。电源噪声的大小大、电源压降太严重，以生成相应的ECO文件反馈给与最大的电流改变率∂i∂t成正比。动态电路中，时钟频率SOC-Encounter。ECO文件将给出decap的大小和插入的具体越快，则电流的改变率越大，导致电源网络上的噪声也加大。坐标，从而指导SOC-Encounter在该区域放置decap电容。在IC设计中，VSDG用于计算最大电流变化率和动态电源压降，动态分析的优点就是能够准确计算出芯片在特定转换频将分析结果反馈给SOC-Encounter，对decap的大小、位置进率高的模式下IRDrop尖峰值的大小，相比

6、静态分析IRDrop行优化。的平均值来说，动态分析结果是更准确的。基于动态电源压（二）SOC-Encounter基于设计规则的去耦电容降的decap的优化能减小IRDrop尖峰值对功能和时序的影插入法响。下面详细说明VSDG如何生成ECO文件，并结合SOC-Encounter进行优化的具体流程。SOC-Encounter内置的基于设计规则的去耦电容插入法1.自动的decap优化是整个decap优化流程的第一步。这种方法主要是在转换频VSDG的自动decap优化基于“dr”（decaprequire）原率高的门电路附近区域的电源网络

7、上插入去耦电容，例如时理。VSDG把整个芯片划分为若干小的窗口，逐个在每个小窗钟和总线信号的门电路周围。而这里的转换频率高的信号是口中进行分析，然后将所有的优化要求汇总到一个的ECO文由工程师由文本文件描述定义的。SOC-Encounter还能对电源件中。VSDG生成的ECO文件必须包含以下两种命令：压降进行简化模型地分析，生成电源压降分布图。基于设计【收稿日期】2009-10-06【作者简介】韦素芬，集美大学信息工程学院教师，硕士，研究方向为超大规模集成电路物理集成方法学；梁宇，飞思卡尔半导体苏州设计中心无线移动部门物理设计集成

8、部资深经理，博士，研究方向为超大规模集成电路物理集成方法学。-47-（1）addDeCapCellCandidates入的并非通过计算得出的，作用只是用来填补缝隙的decap。——列出