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SoC存储器的智能电源连接方法
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2017-12-06
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简介
SoC设计也面临着一系列的难题和挑战，其中出现的最大挑战之一是硬核IP模块集成和验证。随着技术的扩展，设计并集成IP模块变得越来越难。在深亚微米技术设计中，IR压降往往会对功能性造成显著的影响。
本文介绍了一种新的IR压降方法，使用这种方法可以带来非常稳健的内部电网结构。凭借强大的设计技术，该IR压降方法能带来出色的硅结果，单端口高速RAM上的8Kx72切口最低电压可低至0.52V。
存储器基本架构
存储器通常包含四个基本模块——控制器、解码器、阵列比特单元和输入/输出端。大部分吸收较多电流的大型驱动器都被置于输入/输出端、解码器和控制模块中。因此，为使各模块正常运作，我们需要确保每个驱动器有足够的电压来保证正常运行。
存储器基本模块图图1：存储器基本模块图
图字：阵列；解码器；阵列；输入/输出端；控制器；输入/输出端
系统芯片存储器的连接指南
1.一般方法
一般地，存储器所有者会以电网的捆扎频率的形式向设计电源连接的SoC设计人员提供所有电源轨的指导大纲。捆扎频率定义了给定电源线上的两个连续金属带（一般在顶端金属）之间的距离。在建造电网时按照捆扎指导大纲操作，可确保几乎所有驱动器可获得足够的工作电压，实现良好的性能。
在图2中，M4的供电轨是垂直的，应与水平的M5相连接。目标存储器中存在着多个电源域，如VSSA、VDDP、VSS和VDDA等等。
图2：系统芯片的电源连接结构图
图字：要求每个电源网的金属5捆扎频率为50微米；系统芯片级金属5；存储器级金属4；VIA4将金属5与金属4相连接
将捆扎频率作为唯一决定因素会导致的问题
假设对于某项特定的技术，规定了一个50um的捆扎频率。也就是说，每隔50um就应当重复电源线以确保恰当的功能和输出。在这种情况下，只有一个电源线的驱动（VDD、VSS）是受IR压降影响最严重的，因此这些装置可能会出现异常行为。
在图3中，分频器3和分频器1只分到一根VDD/VSS电源线，因此可能无法获得足够的电压来确保正常的运作。此处，分频器2有多个电源线，因而可以正常运行。
在单块存储器中，仅仅使用strapping技术也许足以确保正常的运行。然而，对于多组架构的储存器或较长、较宽的存储器而言，仅仅使用strapping技术是不足以实现IR压降要求的。因此，在这种情况下，除了strapping之外，我们还需要使用其他方法来帮助我们实现IR的压降目标。
SoC设计也面临着一系列的难题和挑战，其中出现的最大挑战之一是硬核IP模块集成和验证。随着技术的扩展，设计并集成IP模块变得越来越难。在深亚微米技术设计中，IR压降往往会对功能性造成显著的影响。
本文介绍了一种新的IR压降方法，使用这种方法可以带来非常稳健的内部电网结构。凭借强大的设计技术，该IR压降方法能带来出色的硅结果，单端口高速RAM上的8Kx72切口最低电压可低至0.52V。
存储器基本架构
存储器通常包含四个基本模块——控制器、解码器、阵列比特单元和输入/输出端。大部分吸收较多电流的大型驱动器都被置于输入/输出端、解码器和控制模块中。因此，为使各模块正常运作，我们需要确保每个驱动器有足够的电压来保证正常运行。
存储器基本模块图图1：存储器基本模块图
图字：阵列；解码器；阵列；输入/输出端；控制器；输入/输出端
系统芯片存储器的连接指南
1.一般方法
一般地，存储器所有者会以电网的捆扎频率的形式向设计电源连接的SoC设计人员提供所有电源轨的指导大纲。捆扎频率定义了给定电源线上的两个连续金属带（一般在顶端金属）之间的距离。在建造电网时按照捆扎指导大纲操作，可确保几乎所有驱动器可获得足够的工作电压，实现良好的性能。
在图2中，M4的供电轨是垂直的，应与水平的M5相连接。目标存储器中存在着多个电源域，如VSSA、VDDP、VSS和VDDA等等。
图2：系统芯片的电源连接结构图
图字：要求每个电源网的金属5捆扎频率为50微米；系统芯片级金属5；存储器级金属4；VIA4将金属5与金属4相连接
将捆扎频率作为唯一决定因素会导致的问题
假设对于某项特定的技术，规定了一个50um的捆扎频率。也就是说，每隔50um就应当重复电源线以确保恰当的功能和输出。在这种情况下，只有一个电源线的驱动（VDD、VSS）是受IR压降影响最严重的，因此这些装置可能会出现异常行为。
在图3中，分频器3和分频器1只分到一根VDD/VSS电源线，因此可能无法获得足够的电压来确保正常的运作。此处，分频器2有多个电源线，因而可以正常运行。
在单块存储器中，仅仅使用strapping技术也许足以确保正常的运行。然而，对于多组架构的储存器或较长、较宽的存储器而言，仅仅使用strapping技术是不足以实现IR压降要求的。因此，在这种情况下，除了strapping之外，我们还需要使用其他方法来帮助我们实现IR的压降目标。
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