基于SOC低功耗设计的IR drop分析

发布时间：2020-01-24 17:25

【摘要】：近年来,移动互联网技术快速发展,移动上网设备不断的更新换代,市场对性能的要求越来越高。同时由于移动设备具有便携性,性能的提升,相应的功耗也大幅提升,但移动设备的电池不能提供足够的续航时间,低功耗设计方法被广泛应用,并且今后更多的低功耗方法将被应用,移动计算和其他低功率应用中,都采用省电模式来延长电池的性能,更有效地控制速率与功耗的权衡转换,以及更好的散热性能。由于设计规模的增大,工艺的特征尺寸的减小,集成电路设计方法面临诸多新的挑战。在高速电路中,金属互连线间耦合电容产生的串扰噪声会导致大量的时序违规,甚至逻辑错误,而IR drop会引起芯片性能的降低,严重时会导致芯片失效。上述因素,互连线之间耦合串扰、电源IR drop已成为集成电路后端设计工程师在设计阶段必须谨慎考虑的问题。本文基于3G手机基带芯片,讨论了采用低功耗设计的手机移动芯片的IR drop,电迁移(EM)分析还有ESD静电保护检查的实际应用,主要使用Apache公司的Redhawk作为检查工具。为了介绍低功耗设计方法,首先对功耗分析方法做了介绍,一般由静态功耗和动态功耗组成,本项目通过新思公司的PTPX工具进行功耗提取分析。接着介绍了常用的低功耗设方法,包括时钟门控,多电压域设计,电源转换开关,隔离单元,保留寄存器,UPF文件等的功能原理和设计方法。对芯片的P/G电网进行描述,介绍电压降和电迁移的产生原因和分析意义,详细介绍用Apache公司的Redhawk工具检查电压降和电迁移(EM)的流程方法,输入文件的定义,配置参数的定义。然后结合低功耗设计的功耗及IR drop分析方法,包括多电压域设计分析,电源门控设计分析,带电源开关的IP模块设计分析,带开关的RAM的设计分析。然后介绍了ESD保护机制的原理,在本项目中的实际检查方法。最后对项目中各模块的IR drop,电迁移和ESD保护检查的最终结果进行了展示和分析,总结了随着项目的进程检查过程中可能遇到的问题,及修正方法,及在以后的项目中需要提前注意的问题。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN47

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本文编号：2572739