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计算机辅助设计与图形学学报 2010年第6期22卷 921-926页

作者：骆祖莹赵国兴周金和北京师范大学信息科学与技术学院北京100875 北京信息科技大学光电信息与通信工程学院北京100101

供电电压直接决定芯片性能,在IC设计的各个阶段考虑供电电压约束具有重要的意义.受制于电源线/地线(P/G)网络分析的高复杂性,尽管供电电压已成为布图规划设计中的一个设计约束,但目前在布局设计中还未考虑供电电压约束.有别于ICCG,SOR... 详细信息

供电电压直接决定芯片性能,在IC设计的各个阶段考虑供电电压约束具有重要的意义.受制于电源线/地线(P/G)网络分析的高复杂性,尽管供电电压已成为布图规划设计中的一个设计约束,但目前在布局设计中还未考虑供电电压约束.有别于ICCG,SOR等经典的全局分析算法,提出了一种局部的连续过松弛方法(SORPECO),并在ECO布局过程中对P/G网电压约束进行高效的分析.基于前一个布局的P/G网电压分布,针对ECO试探布局中某些轻微设计变动,SORPECO只需对这些设计变动的局部变化周边区域进行松弛,以更新P/G网电压分布.受益于P/G网络分析的局部性,SORPECO拥有局部、高效和高精度等优点.实验结果表明,与通常用于布图规划的传统高效的ICCG算法相比,SORPECO不仅精度损耗几乎可以忽略(最大误差<0.062%),而且可以加速2个数量级.

关键词：工程变更排序电源/地线网连续过松弛算法

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电热分析研究的现状与展望

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计算机辅助设计与图形学学报 2009年第9期21卷 1203-1211页

作者：骆祖莹北京师范大学信息科学与技术学院北京100875

随着IC工艺进入纳米工艺时代,集成度与工作频率的增加,伴随性能提高的是不断增加的芯片功耗.高功耗的直接后果是产生了高供电电流和高功耗密度,而过大的供电电流降低了供电网络的供电电压;过大的功耗密度升高了内核温度,反过来又会增加... 详细信息

随着IC工艺进入纳米工艺时代,集成度与工作频率的增加,伴随性能提高的是不断增加的芯片功耗.高功耗的直接后果是产生了高供电电流和高功耗密度,而过大的供电电流降低了供电网络的供电电压;过大的功耗密度升高了内核温度,反过来又会增加电路时延,降低芯片的性能.所以在芯片设计中,必须对芯片功耗、供电网络、3D热分析进行快速而精确的电热分析;同时,漏电流功耗随工作温度升高而明显增加所造成的电热耦合效应,以及纳米工艺所带来的较大工艺参数变化,都提高了电热分析的难度.文中给出了电热参量(功耗、供电电压和内核温度)分析的重要性与研究现状,展望了纳米工艺下日益显著的工艺参数变化对电热分析所带来的挑战.

关键词：功耗电源/地线网温度电热分析电热耦合工艺参数变化

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低功耗SOC物理实现的电源完整性分析

低功耗SOC物理实现的电源完整性分析

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作者：王晨光西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着集成电路工艺技术的升级,芯片的集成度和功率密度越来越高。工艺和性能的不断提升使得芯片物理实现中的二级效应越来越突出。互连延时、串扰噪声、工艺偏差、电压降以及电迁移等效应给集成电路后端物理设计的可靠性带来了巨大的挑... 详细信息

随着集成电路工艺技术的升级,芯片的集成度和功率密度越来越高。工艺和性能的不断提升使得芯片物理实现中的二级效应越来越突出。互连延时、串扰噪声、工艺偏差、电压降以及电迁移等效应给集成电路后端物理设计的可靠性带来了巨大的挑战。电压降和电迁移作为芯片物理实现中电源完整性的重要内容,已成为低功耗SOC设计的重要指标。本文主要针对UMC 28nm工艺下的一款低功耗手机基带芯片X1进行芯片级电源完整性分析研究。首先论文阐述了芯片电源完整性基本原理,包括电压降、电迁移、芯片功耗形成原理、芯片电源模型和目标阻抗等基本理论。接着论文针对传统物理设计流程在早期布局规划阶段无法实施电源完整性分析的问题进行研究,提出了早期分析方法:1)通过建立早期直流分析,在布局规划阶段完成了对基带芯片X1中CPU模块底层电源/地线网缺陷的发现与修正,并对顶层电源Bump数量和底层Switch Cell密度进行了评估;2)通过建立早期瞬态分析,完成了早期芯片电源模型CPM生成方法的探究;3)通过对芯片-封装-印刷电路板链路仿真的建立,完成了早期CPM性能的验证。然后论文对基带芯片X1物理设计后期的电源完整性进行了评估:1)通过后期电源完整性分析的基本要素建模,总结了静态电压降、电迁移和动态电压降的分析方法;2)通过后期电源完整性分析,发现电源/地线网设计中的不足之处,改善了设计中的缺陷;3)完成总结后端物理设计过程中经常遇到的后期电源完整性问题实例。最后,论文以基带芯片X1中的CPU模块作为研究对象,对倒装芯片封装工艺下的球形凸点(Bump)摆放策略进行了优化。通过对区域功耗和路径电阻进行提取,建立电源/地线网的等效模型,并结合模拟退火算法进行快速电压降迭代,最后得出电压降最优化下的Bump摆放策略。实验结果表明,在实现高效率的同时,使用模拟退火算法对Bump分布进行优化后,CPU模块的实际最大静态电压降相比优化前降低了8.91%,分布在高电压降区间下的实例个数明显减少,芯片物理设计中的电源完整性进一步得到提高。

关键词：电源/地线网电压降倒装芯片球形凸点

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VLSI P/G网的瞬态IR-drop分析

VLSI P/G网的瞬态IR-drop分析

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作者：满进财西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着半导体制造工艺、EDA工具和VLSI设计技术的发展,集成电路速度越来越高,集成度越来越大。这种趋势导致电源/地线网（P/G网）上产生电压降（IR-drop）。过大的电压降会导致电源电压波动、噪声容限减小、逻辑门延迟增加、开关速度降低... 详细信息

随着半导体制造工艺、EDA工具和VLSI设计技术的发展,集成电路速度越来越高,集成度越来越大。这种趋势导致电源/地线网（P/G网）上产生电压降（IR-drop）。过大的电压降会导致电源电压波动、噪声容限减小、逻辑门延迟增加、开关速度降低、产生逻辑错误甚至逻辑功能失效。由于P/G网网络规模巨大,通用的电路模拟工具根本不可能完成对P/G网IR-drop的分析。因此,对P/G网的研究已经成为国际上关注的重要问题。本文基于随机游走算法和P/G网电导矩阵的特点,提出了一种改进的应用于VLSI P/G网瞬态IR-drop分析中的随机游走算法。首先,将整个P/G网划分为三个部分:求解区,临近区和非临近区。重复划分线网,直到求解出整个线网。其次,瞬态分析中采用加速方法,只在第一个时间点进行游走,其他时间点重复利用第一次游走的记录计算。实验结果表明,该算法的计算精度很高,计算速度远远优于传统的随机游走算法,CG（共轭梯度）法和ICCG（不完全Cholesky分解共轭梯度）法。

关键词：电源/地线网 IR-drop 改进随机游走算法 ICCG法 CG法

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嵌套式层次化P/G网IR-drop分析方法的研究

嵌套式层次化P/G网IR-drop分析方法的研究

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作者：解敏西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着深亚微米／超深亚微米技术的发展，对高性能、低功耗IC设计的需求与日俱增。这种高性能、低功耗IC设计的特点是晶体管特征尺寸越来越小、芯片功能越来越复杂、电源供电电压越来越低。这些新的特点将导致电源／地线网（P／G网）上产... 详细信息

随着深亚微米／超深亚微米技术的发展，对高性能、低功耗IC设计的需求与日俱增。这种高性能、低功耗IC设计的特点是晶体管特征尺寸越来越小、芯片功能越来越复杂、电源供电电压越来越低。这些新的特点将导致电源／地线网（P／G网）上产生电压降（IR-drop），过大的电压降会导致电源电压波动、噪声容限减小、逻辑门延迟增加、开关速度降低、产生逻辑错误甚至逻辑功能失效。目前，对P／G网的研究已经成为国际上关注的重要问题。但是，由于P／G网网络规模巨大，通用的电路模拟工具根本不可能完成对P／G网IR-drop的分析。论文提出了一种嵌套式层次化P／G网IR-drop分析方法，就是将整个P／G网划分为一个全局网和若干个子网，然后又把每个子网分为一个全局网和若干个子网，依次进行类似的划分，使子网的规模不断减小以便于求解。同时，分别采用共轭梯度法（CG法）、不完全Cholesky分解共轭梯度法（ICCG法）、双共轭梯度法（BCG法）等几种迭代算法来加速子网运算，对几个不同节点数的电路进行了P／G网lR-drop分析，对比了几种迭代算法的计算速度，同时，将求解结果与PSPICE和Specture对比，误差在可接受范围内。分析结果发现，BCG法比另外几种算法更高效、更优越。

关键词：电源/地线网 IR-drop 嵌套式层次化子网划分技术双共轭梯度法

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