Signoff 介绍——IR Drop(1)

本公众号【读芯树：duxinshu_PD】主要介绍数字集成电路物理设计相关知识，才疏学浅，如有错误，欢迎指正交流学习。

这是集成电路物理设计的第五个系列【signoff】的第十三篇文章，本篇文章主要介绍IR Drop相关内容：

01

—

什么是IR Drop?

• IR Drop：电压降

• Power Supply (VDD VSS) 在通过金属stripes和rails时，由于金属电阻的原因，会存在电压的损失，造成电源网络电压的分布不均匀。

• 由欧姆定律可知，通过金属线网络（PDN: Power Delivery Network）的电压降为通过电流和金属电阻的乘积（V=I*R）。

• 到达cell的实际电压V=Vapplied-IR。

02

—

Why IR Drop is necessary?

• standard cell的delay和有效的VDD的大小强相关，如果有效的VDD减小，则standard cell的delay会增加，这会影响芯片的性能。

• 如果IR Drop很大，大于standard cell的最小工作电压，这直接会使得芯片失效。

• 在静态时许分析时，默认VDD和VSS是一个固定的数值，但实际的VDD和VSS是会随时间变化的，芯片不同位置的VDD和VSS也是有差异的。

• data path上的IR Drop会影响setup；clock path上的IR Drop会影响setup和hold。
  

03

—

Reasons for IR Drop 

• 电源网络设计的不好（lesser metal width, more separation power stripes）

• 电源网络的via数目少，层与层的连接不充分。

• 加入的DCAP数目偏少。

• 局部cell的density偏高。

• 高反转cell过于集中（如clock cell）。

• 电源网络电阻偏大。

• 电源点数目偏少（power/ground bump）。

04

—

Type of IR Drop Analysis

• Static IR Drop Analysis: 

  当电路没有发生翻转时的电源网络上的voltage drop。
  

• Dynamic IR Drop Analysis: 

  当电路的input在不断翻转时的电源网络上的voltage drop。
  

05

—

参考文献

 RedHawk User Guide