什么是Isolation Cell？低功耗设计基础—Isolation Cell

一、什么是Isolation Cell

如图所示，当一条net从一个power down domain到always on domain，就需要插入Isolation Cell；

当一个模块不供电即power down时，其输出处于悬空状态，电压不是一个确定的值。因此，Isolation Cell的作用就是在power down domain断电时，输出固定的0或1，使得always on domain的输入被钳位到一个固定的电压值；

在power down domain正常供电的时候，Isolation Cell的输出等于输入，等同于一个buffer；

二、Isolation Cell的类型

有双电源和单电源两种Isolation Cell；

双电源Isolation Cell如下图所示，有两组power，primary power VDD和backup power VDDB，当左边的domain断电时，VDD off，此时就由常on的VDDB供电，输出Y端保持固定的电平；

单电源Isolation Cell只有一组常on的power；

三、Isolation Cell的实现

Isolation Cell可以利用逻辑门来实现；

利用与门实现可以使输出在电源关闭时为0，被称为Low Clamped Isolated Signal；利用或门实现可以使输出在电源关闭时为1，被称为High Clamped Isolated Signal；

如下图所示，X是输入信号，ISOLN和ISOL是开关控制信号；例如左图中，当ISOLN为1，输出等于输入；当ISOLN为0，输出被钳位到0；

四、Isolation Cell的插入位置

对于Isolation Cell的插入位置，可以放在power down domain（source）的output或always on domain（destination）的input；

1.存在这样一种情况，power down domain的一个输出连接到多个always on domain的输入，此时插在source的output端，可以节省使用Isolation Cell的数量；

2.当domain A关掉时，nwell也断电了，那么其中的Isolation Cell的nwell也断电了，那么Isolation Cell就可能出现漏电，这个问题有两种解法：

• 一种是将Isolation Cell的nwell做成孤立的（与旁边的std cell的nwell隔开），然后连接到backup power VDDB上，保证nwell不会断电；

• 另一种办法是将Isolation Cell放到always on domain B中去，也就是在domain B的input加Isolation Cell，而A的output 不再需要iso，这样就不用担心 nwell 断电的问题了。

3.对于单电源Isolation Cell，由于只有一组常on的power，因此只能放在always on domain中;

五、UPF相关描述

在UPF中，通过set_isolation和set_isolation_control这两个命令来约束Isolation Cell；

有几个option解释一下：

-clamp_value定义了输出信号钳位的值，0，1或者锁定为最近的一个值；

-isolation_signal设置isolation的使能信号；

-isolation_sense值为high或者low，设置使能信号（ENB）使能时的状态；

关系如下图：

六、是否可以插buffer

如果Isolation Cell在source的output端，那么不可以在power down domain中Isolation Cell的output端插buffer；否则断电后插入的buffer的状态不确定，Isolation Cell也就失去作用了；

如果Isolation Cell在destination的input端，那么不可以在power on domain中Isolation Cell的input之前插入buffer，不然插入的这个buffer的输入就是不定态了；

Isolation Cell的控制信号是always on的，如果要插入buffer，需要使用always on buffer；