Разпределение на мощността на системи върху чипове Правилната мощност на правилното място; Дизайн на полупроводници;
11 септември 2006 г., 9:38 ч. | Ерсин Бейрет
В стъпката до 65 nm структурите ще станат по-малки, но матриците ще останат по същество със същия размер, както при 90 nm чипове. Това означава, че е налично много повече пространство, което със сигурност ще бъде запълнено с все повече и повече компоненти. Но как се снабдяват с електричество?
Разпределение на мощността на системи върху чипове
В стъпката до 65 nm структурите ще станат по-малки, но матриците ще останат по същество със същия размер като при 90 nm чипове. Това означава, че е налично много повече пространство, което със сигурност ще бъде запълнено с все повече и повече компоненти. Но как се снабдяват с електричество?
Един от най-належащите проблеми при проектирането на SoCs (System-on-Chip) са спадове на напрежението, които варират във времето при доставката на отделни функционални блокове. Те водят до повече или по-малко сериозни функционални нарушения, но също така ограничават производителността. В резултат броят на съответните симулации и количеството данни, които трябва да бъдат оценени, се увеличават и времето, необходимо за това, се увеличава. Въпреки че тези симулации са скъпи, те са единственият начин да се намерят структурни „остатъци“ в електроразпределителната мрежа, като например връзки с високи стойности на съпротивление, които могат да дойдат от металообработването. След като такива артефакти бъдат елиминирани, симулацията трябва да се повтори - ненужните итерации са предварително програмирани.
Разумен подход би бил предварителната проверка на електроразпределителната мрежа и едва след това да се извършат симулации на понижаване на напрежението и електромиграция. Това може да се направи с един вид официална проверка, при която твърдения (твърдения или предположения) могат да бъдат проверени независимо от подходящите тестови стендове.
Напрежението пада с последствия
Разпределението на енергия в чипа е проблематично дори при 130 nm. Пакетите с флип чип облекчават проблема, но са много скъпи. И дори този процес на опаковане изисква задълбочен анализ на дизайна. Таблица 1 показва някои примери за неизправности, свързани с разпределението на електроенергията.
Най-важните въпроси, на които трябва да се отговори всеки път, когато се проектира SoC, са:
- Правилно ли са свързани захранващите щифтове на всички твърди макроси (напр. RAM) към захранващата мрежа?
- Правилно ли са свързани захранващите щифтове на всички стандартни клетки към разпределителната мрежа?
- Има ли дефектни геометрии в електропреносната мрежа?
За да отговорят на тези въпроси, разработчиците провеждат проверки за достоверност при симулации на напрежение, инспектират колебанията на напрежението по отношение на глобалните проблеми, търсят неясни области и обмислят средата на макросите. Ако продължите особено внимателно, ще извършите и du/dx анализ на резултатите от симулацията, за да намерите силно локализирани ефекти.
С помощта на официална проверка на мрежата обаче на тези въпроси може да се отговори много по-рано и без подобни симулации.
Таблица 1: Типични грешки, свързани с разпределението на мощността на чипа