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日志

芯片功耗那些事(十一)

已有 2324 次阅读| 2022-5-31 18:46 |个人分类:Power 功耗分析|系统分类:芯片设计| 功耗分析

Redhawk 的 tech file 前面几期聊得差不多了,后面找机会再深入一点;开始聊聊redhawk flow 里面需要的第二种文件: GDS2DEF.

 

Redhawk 流程输入里面需要如下design 相关的文件:

1 Tech lef

2) Standard cell 的lef

3) 各种macro 的 lef, 例如I/O, Memory, PLL等;

4)Top cell 的 DEF, block 的DEF;

5 gds2def

前面3种文件的来源从foundry 和library vendor 来;

4种文件有PR 工程师提供

5种文件,一般由 IP owner 产生,但有时得由 你自己来产生;

举几个IP的栗子:

1 一个SOC 芯片,I/O pads,包括VDD/VSS pads, 信号pads, pad filler 等,这种cell 一般都只有GDS,没有DEF 文件;这时候需要用gds2def 对I/O 进行处理转成DEF

2)一个芯片,用到memory cells,一般也需要转DEF

 

      Redhawk 对整个chip的动态压降的分析,是依据高的时间精度(时域)瞬态分析,分析时会用到pacakge model, on-chip RLC 等效模型,也会用到 cell macro VDD/VSS 动态翻转电流。 90nm及更高的工艺节点,memories 和I/O 对翻转电流的影响和占比越来越大;

    Chip 中的Memory 对SOC IR 的影响越来越明显,memory 本身设计也越来越复杂,很有必要对memory 进行准确的模拟建模。 Memory 内部bit cells 和控制电路的明显压降导致它周围的SOC 其它逻辑有Dynamic Voltage Drop(DvD)问题,所以,SOC 设计时,要考虑给memory根据它的power 要求足够的power supply。

   I/O cells来讲,在I/O 高压VDD 和 I/O VSS 翻转电流主要来源是I/O cells 的动态开关电流; 一般I/O 高压VDD 适合Core 的VDD 是分开的, I/O VSS 和core VSS 一般连在一起;如果I/O 的VSS 和Core VSS 连在一起,当I/O cells同时高速翻转时,这时候容易产生VSS 大的bounce,可能导致芯片其它逻辑功能异常; I/O cells 一般只有LEF 和GDS 文件, redhawk 不能直接使用来分析IR;

Redhawk memory and I/O modeling options

1.png

Memory 的modeling 方法示意图:

Redhawk 处理这部分有两块:1) 抽取Memory 的P/G grid 和 分配电流源和decap分布;2)开关电流,漏电流,电容值

2.png


关于Black-box modeling 的方法来讲,它的优点能让大型SOC 能在早期阶段检查数据,可以快速debug 设计中的连接等问题;这种方法只需要lib 和lef 就可以,无需DEF;这种model 不考虑Memory 内部电路;

   关于第二种Pin grid-based modeling做法,会考虑memory 或者I/O内部的power grids的连接情况,对比如下的示意图的情况,当SOC 的top P/G mesh 是metal-3 和metal-4, 当用black box的方式,这些metal-3/4 的连接关系就断掉了,pin and grid 的方法,memory 就可以看到这些连接,相应地就会准确反映连接;

而第三种就是Detailed memory Block modeling啦, 这个值得聊聊,下次继续。

更多精彩内容,请关注:

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