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怎么解決布線設(shè)計過程不同電壓域問題?

發(fā)布時間:2015-05-08 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】布線設(shè)計時不可避免的問題就是同一芯片上使用不同電壓,怎么能解決布線和電路布局上的電壓區(qū)域問題?不管是信號集成還是穩(wěn)定性,這都是首要解決的問題。

過去,解決這一問題的最好方法是在PCB板的頂層進(jìn)行標(biāo)記,這樣人們就知道那塊區(qū)域使用的那個電壓了。設(shè)計和驗證也在他們的操作中使用標(biāo)記層,這種方式看起來似乎還不錯。

怎么解決布線設(shè)計過程不同電壓域問題?
怎么解決布線設(shè)計過程不同電壓域問題?
圖1
 
使用標(biāo)記層區(qū)別不同的電壓區(qū)域

對于只有很少不同電壓區(qū)域而且每種電壓之間的區(qū)別比較明顯的設(shè)計來說,這種方法還算不錯。使用這種方法需要設(shè)計者清楚地知道每一塊區(qū)域的范圍,并且采用合適的標(biāo)記層……另外還要保證設(shè)計師有足夠的時間做這種事,并且不會忘記。

當(dāng)然,IC設(shè)計的世界不會永遠(yuǎn)那么簡單。你會遇到越來越多的電壓,越來越多不同的電源域。另外,現(xiàn)在很多設(shè)計都對尺寸敏感,為了節(jié)省工作面積,有時候還不得不將高電壓的線路穿過低電壓區(qū)域進(jìn)行走線。這些因素要求更為細(xì)膩的精度和控制,這就需要多邊形級電壓依賴性DRC(設(shè)計規(guī)則檢查)檢查方法。這種方法的思路非常簡單,和使用標(biāo)記層標(biāo)記不同,只需要簡單將電壓信息放入多邊形區(qū)域中,驗證工具就能根據(jù)最大/最小電壓的范圍計算出最接近的空間布線規(guī)則。

怎么解決布線設(shè)計過程不同電壓域問題?
圖2
 
多邊形級電壓依賴性DRC(設(shè)計規(guī)則檢查)檢查方法的簡單演示
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使用這種方法時,DRC工具可以使用實(shí)際的最大/最小電壓信息來決定要應(yīng)用怎樣的最小間距規(guī)則。比如說,如果兩條相鄰的走線之間的最大可能的電壓差為1.5V,然后就采用X規(guī)則。如果這一數(shù)值是2.1V,又采用另一種規(guī)則Y。通過這種檢查方法,可以最大化的減少電路所需要的面積,并且又確保了制造工藝上的限制。

這種方法所帶來的最明顯的挑戰(zhàn)是必須要先確認(rèn)最大和最小電壓值,并且要將其注釋到布局網(wǎng)中。一旦電壓生成,就需要將其標(biāo)記到布局中。但是布局工程師可不想在錄入這樣的信息上浪費(fèi)時間。那有什么方法可以自動完成嗎?

生成最大/最小電壓的方法依賴于設(shè)計流程,對于模擬設(shè)計來說,SPICE仿真是已經(jīng)完備的并且能覆蓋每個節(jié)點(diǎn)的整個動態(tài)范圍,所以可以直接從已有的仿真流中導(dǎo)出每個區(qū)域的最大/最小電壓值。而對于數(shù)字設(shè)計來說,難度就大得多了。

對于數(shù)字設(shè)計,我們建議使用自動化工具從引腳向內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳遞電壓。這些工具應(yīng)該能將每個引腳的電壓都傳遞到內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上,然后再為每一個內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供完整的動態(tài)范圍。

然后該工具就可以自動地將最大/最小電壓標(biāo)記在每張布局上并簽核DRC。

怎么解決布線設(shè)計過程不同電壓域問題?
圖3
 
用于簽核和互動修復(fù)的電壓依賴性DRC流程。Calibre PERC和Calibre nmDRC的結(jié)合為你提供了一個完整的流程,以在采用的布局上生成所需要的電壓信息,并根據(jù)工廠的DRC簽核要求進(jìn)行驗證。

來自這種流程的錯誤會在設(shè)計環(huán)境中高亮顯示,其它的驗證錯誤也會如此。但是,其結(jié)果只會包含錯誤本身的信息(電壓差和相關(guān)的錯誤);為了消除這個錯誤,布局工程師需要更多的了解這個錯誤。比如說,如果有一個涉及到兩個區(qū)域的錯誤,兩者之間的電壓差為2.2V,那么這時應(yīng)該選用的間隔是X……但是這些電壓差從何而來?那塊區(qū)域擁有怎樣的電壓值?該信息出現(xiàn)在驗證流程中,而不是出現(xiàn)在設(shè)計環(huán)境或結(jié)果之中。

幸運(yùn)的是,你可以以某種格式導(dǎo)出電壓和布線網(wǎng)絡(luò)的信息,并將其導(dǎo)入到OpenAccess數(shù)據(jù)庫中作為一系列的限制信息。你應(yīng)該使用一種能夠識別這種信息的工具,并將其提供給用戶交互,并將這些電壓信息添加到多邊形中進(jìn)行交互認(rèn)證。

通過將合適的自動化工具和自定義設(shè)計環(huán)境進(jìn)行結(jié)合,可以提供一個集實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化和驗證電壓依賴性布局的完整系統(tǒng),從而得到更小、更高效的布局,并最終為多電壓域項目的研發(fā)節(jié)省了時間和資金。

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