在芯片设计领域,随着集成电路的工艺节点越来越先进,芯片中晶体管的数量急剧增加,电源网络的电阻也随之增加,这些因素共同导致了芯片供电线(电源和地网,简称PG)上的电压降问题,即IR Drop。IR Drop指的是高密度晶体管(Cell)在同时翻转时,在HDD(High Density Dielectric)和HSS(High Switching Speed)网络上产生的电压降,它可能引发芯片的时序问题和功能障碍。为了解决这一问题,深圳市中兴微电子技术有限公司的万健、王硕、邱欢等研究者提出了一种基于Cadence公司的Innovus工具的IR Drop自动化修复方法。 Innovus是一款先进的芯片物理实现工具,它广泛应用于芯片设计的后端实现阶段,其中包括芯片的布局布线(Placement and Route,简称PR)过程。在PR阶段,通过优化芯片的物理布局和布线,能够对IR Drop进行有效的控制。但手动进行IR Drop优化不仅耗时耗力,而且往往难以达到理想的优化效果。因此,自动化修复流程的引入可以极大提升优化的效率和准确性。 研究者们在文中提到的三种基于Innovus工具的IR Drop自动化修复流程分别是:Pegasus PG Fix Flow、IR-Aware Placement以及IR-Aware PG Stripe Addition。这三种方法被用于在PR阶段避免和修复可能发生的动态IR Drop问题。 Pegasus PG Fix Flow通过特定的修复策略,能够有效降低IR Drop违规(IR Drop Violations)的比例达到48%。IR-Aware Placement流则通过在放置阶段增强对IR Drop的意识,以减少违规比例达到33.8%。这两种方法的显著优点在于它们不会恶化芯片的时序(Timing)和设计规则检查(Design Rule Check,简称DRC)结果。而第三种IR-Aware PG Stripe Addition方法在优化IR Drop问题上的效果相对较小,并且在一定程度上恶化了DRC。 从上述内容可以看出,Innovus工具所实现的自动化IR Drop修复流程对于芯片设计者来说具有重要意义。它不仅能够帮助设计者在设计阶段及时发现和修复IR Drop问题,而且在提高设计质量的同时,大幅度缩短了设计周期,降低了人工干预和重复调试的需要。 芯片设计是一个复杂的系统工程,需要在保证芯片性能的同时,考虑其功耗、热管理以及制造工艺的可行性。IR Drop的自动化修复是芯片设计物理实现阶段中的一大难题,它对芯片的设计质量和性能有着直接的影响。因此,研究和应用更加高效的自动化修复工具和流程,对于提升芯片设计的自动化水平和保障芯片的最终性能至关重要。 此外,随着芯片制造工艺的不断进步,新的物理效应和工艺挑战也在不断出现,使得芯片设计变得更加复杂。因此,设计工具的不断更新和升级,以及自动化修复技术的创新和应用,是推动芯片设计技术发展的重要因素。 综合来看,万健等人的研究为我们提供了一种有效的IR Drop自动化修复方案,并通过实践验证了其在实际设计流程中的应用价值。这对于提升芯片设计行业的自动化水平,以及为芯片设计者提供更高效的设计工具具有重要的理论和实践意义。随着未来工艺的不断迭代,IR Drop的自动化修复技术也将不断演进,以满足更高性能芯片设计的需求。
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