数字和模拟混合供电20190221

2019-07-14 01:46发布

一.数模混合供电设计中,需要特别注意电源信号之间的干扰和隔离,因而需要建立不同的电源区域(Power Domain):
1)模拟模块的工作区域一般放置在芯片的某个角落,其间不应该混合放置数字模块;
2)模拟区域需要单独供电,给模拟信号供电的I/O单元应该放在模拟模块的边上,尽量缩短供电线路的长度;
3)在模拟模块周围放置保护隔离环(Guard Ring); 在这里插入图片描述 如上图某芯片电源规划图:
1)模拟信号模块的放置。模拟PLL和模拟信号模块处于芯片的右下角,右下角I/O单元均为模拟信号用的信号端口,在PLL和模拟信号模块周围放置的都是低频信号模块,以避免数字信号跳变对模拟信号的影响;
2)数模信号模块的供电。模拟PLL和模拟信号模块分别具有数字和模拟供电两部分组成,其中模拟供电在内部,数字供电在外部;两个模块之间的模拟供电环是相通的,在外围的数字供电部分与芯片的数字供电部分相联合,在其底下加上保护环(guarding ring)用以隔离;
3)数模信号模块中的电源环。电源环设计可以采用多层金属完成,节约电源环的宽度,降低电源环所占据的芯片面积;
4)数模信号模块的电源网络。数模信号模块中的电源网格设计采用高层金属完成布线,在高频区域,电源网格较为密集,在低频区域电源网格较为稀疏;
5)数模信号模块中的电源设计方案。在整个芯片中,模拟的电源设计部分采用了自上而下和自下而上(不懂)的两种设计过程,这是模块电源的典型设计方法。 二.当时钟网络要求非常严格时,要求插入延时和时钟偏差都非常小,例如当频率达到1GHz时,则无法通过自动时钟树综合实现时,需要像电源网格一样在布图规划阶段单独设计 三.电平转换单元的插入
MSV多电源供电 相同电压给不同模块供电
MSMV多电源多电压供电 不同电压给不同模块供电:
MSMV情况下,要插入电平转换单元 四.当设计中存在被关闭的电压域,为了不使关闭区域与非关闭区域相互影响,必须在所有的接口处添加隔离单元(isolation cell),并要:①检查出所有需要添加隔离网络的信号端口 ;②在相应的接口信号处添加隔离单元。 五.布局
1.展平式布局
1)模块的摆放与布局
2)标准单元的摆放和优化
2.层次化布局
步骤:
  • 先分配子模块
  • 作子模块的布局
  • 所有子模块完成后在顶层组装
1).子模块的约束类型制定
  • 向导约束:
    为模块指定向导范围,属于该模块的标准单元,可以放置在该向导范围内,也可以放在向导范围之外;不属于该模块的标准单元sc也可以放置在该向导范围内;
  • 区域约束:
    属于该模块的sc只能放在指定区域内,且该区域内还可以放置其他的模块单元
  • 限制约束属于该模块的sc只能放在该区域内,且不允许放置其他模块中的标准单元
在这里插入图片描述 2)子模块位置大小的制定
为各个模块指定约束后,需要在芯片内部指定模块的大小和位置,模块的大小确定主要看面积利用率的大小,它是指标准单元总面积与模块在芯片内部所分布面积之比,当初始利用率低于70%时,较容易布通,而当利用率高于85%时,则会出现较大的拥塞,导致无法完成布线。 关于模块位置和模块面积调整的例子
在这里插入图片描述在这里插入图片描述 3.布局目标预估
标准单元布局优化完成后,需要对设计进行拥塞分析(congestion)、静态时序分析、噪声分析和电源分析从而确定布局的好坏
  • 各个模块的位置相对确定,每个标准单元都被放置在相应的位置,并具有自己的形态(attribute),整个设计的拥塞程度相对均匀合理,基本满足布通的要求。
  • 满足设计规则的要求,即除了时钟网络,其它的高扇出网络,如复位信号等都插入了相应的驱动单元,从而满足最大电容,最大扇出和最大信号转换时间的等设计约束,时钟网络上的设计规则需要在时钟树综合阶段完成。
  • 芯片的时序和供电较为良好。芯片的时序主要体现在setup时间的违规,芯片的hold时间违规一般是在时钟树综合之后完成。