分析集成电路上功率分布中的电压降的方法技术

一种用以自动分析集成电路的功率分布中的电压降的方法，其包括对实际电压降图像数据与理想ＩＣ形式的预测理想电压降图像数据进行比较。该方法包括利用与集成电路的实际实现相对应的电路表征图像来表示分配在集成电路上的功率分布的实际电压降数据。然后，对应于集成电路的理想实现的电路理想图像被用于表示分配在集成电路上的功率分布的理想电压降数据。比较实际电压降数据与理想电压降数据，并且响应于比较，确定集成电路中的功率分布是否满足了预定的功率分布条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及集成电路中的电压降以及分析该电压降以改进 电路设计的方法。
技术介绍
集成电路(IC)的发展趋势是变得更加复杂、工作在更高的数 据处理速度下、并且在更小的IC封装上集成更多的元件。除了这些复杂性之外，在不影响电路上的功率分布的情况下，要求持续降低功耗。为了解决这些性能要求，现代IC设计人员利用各种工具来简化 设计过程，例如，其中包括计算机辅助设计(CAD)工具，它可以通 过使很多设计过程自动化来帮助縮短IC的开发时间。这减少了开发 IC所必需的时间和成本，并有助于设计者设计出在市场上更有竞争 力的产品。与减小IC部件的尺寸相关的一个设计考虑是IC上的电压降。 通常，外部电源通过引线管脚和键合焊盘连接到内部芯片电路，该键 合焊盘通过供电焊盘单元直接连接至芯片。细金属线的电源总线网格 通常用于在整个核中将电源从供电焊盘单元提供到芯片电路。通过电源总线网格来对芯片电路进行的功率分布可以对IC设计 人员提出很多重大问题。例如，在电路旨在以相对低的电压工作时， 一个小的电压降可以导致有缺陷的操作。芯片的线路或区域上的电压 降与该线或该区域所传导的电流的量成正比，以及与相应的内部电阻 成正比。从而，IC的功率分布结构中的内部电阻是一个需要认真研究的 问题，以保证仅提供足够的电源布线量，或者设计人员必须猜测合适 的电源布线量。为了避免这些缺陷，IC设计人员尝试在整个设计过 程(从计划阶段到为商业目的实现的芯片)中管理电压(或"IR")降。在设计过程初期，在实际上还不能测试实际芯片时，静态分析可 以为设计人员提供有用的信息，以进行重要的设计决策。多种形式的CAD工具已经变成了商业可获得的来用于辅助这种静态分析。在这一点上，通常使用的工具是功率分布/电网验证CAD 工具，例如Cadence (San Jose ， California)推出的VoltageStorm 。 这种类型的工具允许IC设计人员静态或动态地将IC功耗数据映射进 一个图像，以便由IC设计人员对其进行分析。该图是彩色编码的，以显示在电路的什么位置消耗了相对大量的所分配的电能。例如，在U.S.专利No.6,725,434 (设计的电路的验证方法)、U.S.专利No. 5,872,952 (通过仿真对集成电路电网进行分析)和U.S.专利No. 6,675,139 (基于布图规划的集成电路电源总线分析和设计工具)中描 述了这种工具的多种应用。对于很多CAD工具，这样的电源验证工具并不提供特定的电路 分析。对于很多设计应用而言，这种工具仍然需要设计人员猜测功率 分布设计对于每个电路指标是不是足够的。这种猜测经常会将IC置 于各种各样的难以认定和解决的问题上。为了克服这些局限以及时间 和其他工程支出，标准的方法是在设计电源总线网络时，利用保守的 功率估计来进行功率分布的超标设计。通常，设计人员对流经电源总线网络的估计电流乘以缓冲系数，以避免电压降问题。这些保守的估 计通常会导致集成电路的面积比实际在IC上的进行功率分布所需的 面积大得多。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及利用信号处理成像算法来分析集成电路 中的电压降数据的方法。在多个图示的实现和应用中示范性地说明了 本专利技术的这些和其他的方面，在附图中示出了其中的一些，以及在所 附的权利要求部分对其进行了表征。本专利技术的多个方面适用于对集成电路的功率分布中的电压降进 行自动分析的方法。该方法包括利用电路表征图像(该图像对应于集 成电路的实际实现)来表示分配在集成电路上的功率分布中的实际电压降数据。然后，与集成电路的理想实现对应的电路理想图像被用于 表示分配在集成电路上的功率分布的理想电压降数据。比较理想的电 压降数据和实际的电压降数据，并响应于比较，确定集成电路中的功 率分布是否满足了预定的功率分布条件。本专利技术的另一个方面涉及一种假定存在线性空间不变的等效IC 图像的方案。计算该理想IC图像数据的电压降梯度，并将其与实际 IC电压数据图像的结果进行比较。在实际图像和理想图像之间的相 应数据点的值相近时，电压降数据是可以被接受的。当对应的数据点 的值偏离预定阈值足够大时，电压降是不能被接受的。本专利技术的上述综述不是为了描述每个图示说明的实施例或者本 专利技术的每一个实现。附图和后续的详细说明更具体地说明了这些实施 例。附图说明结合附图，考虑本专利技术的多个实施例的下列详细描述，可以更 完全地理解本专利技术，其中图1是图示根据本专利技术的一个示例实施例的对实际电压降电路 图像和理想电压降电路图像的使用的数据流示图；以及图2是图示根据本专利技术的一个示例实施例的利用诸如图1中的 那些图像来分析电压降的方法的一个示例的流程图。本专利技术可以被修改为多种改型和可替换形式，通过在附图中的 例子示出了它的细节，并在下文对其进行了详细的描述。然而，应当 理解的是，这不是要将本专利技术局限于描述的特定实施例。相反，本发 明涵盖了落在由附属的权利要求限定的本专利技术的范围内的所有的修 改、等效或者替换方案。具体实施例方式相信本专利技术对于进行具有有效和足够的功率分布的ic设计是有用的。而本专利技术不必局限于这些应用，通过上下文中所讨论的多个示 例可以理解本专利技术的各个方面。结合本专利技术的一个示例实施例， 一种方法用于对集成电路的功 率分布中的电压降进行自动分析。该方法包括利用电路表征图像来表 示针对在集成电路上分配的功率分布的实际电压降数据，该图像对应 于集成电路的实际实现。对应于集成电路的理想实现的电路理想图像 用于表示针对在集成电路上分配的功率分布的理想电压降数据。可以 用多种形式来形成电路理想图像，例如，包括利用一些实际的或近似 的电压降数据作为基础来产生电路理想图像的其他部分和全部。比较 实际电压降数据与理想电压降数据，响应于比较，确定在集成电路中 的功率分布是否满足预定的功率分布条件。电压降(也叫IR降)映射工具用于确保在IC上布置了足够的 电源。通常，这种工具生成具有颜色梯度的图像，该颜色梯度表示IC上的电压降的变化。理想地，希望IR降在IC边缘最小而在IC中 心最大，其中IC边缘的功率分布远离IC中心。从而，在IC的功率 分布区域对应于同心圆的假定条件下，理想的电压降变化图像应当看 起来像靶盘上标靶图案(或者牛眼)。当实际电压降数据的图像偏离 了理想的图案时，这样的差异使电压降的图像难以被解释。通过比较 实际电压降数据和理想的电压降数据，本专利技术减小了由IC设计人员 在尝试肉眼观察图像并主观地(利用类似现有技术的技巧)确认设计 改进是否可行和/或是否必要的情况下造成误差的可能性。这种数据 的自动解释(例如，基于计算机)减小了这些人工解释中的分歧和误 差。在很多IC应用中，由于在电压降图像中的数据点既不是等间距 的也不是均匀分布的(这是因为电子部件不是等间距的，也不是均匀 分布的)，所以难以自动地进行这种分析。根据另一个方面，本专利技术 旨在从这种不规则间隔且密度不同的电压降的数据点中自动地计算 出梯度。在一个更具体的应用中，这种自动计算涉及现代数字/离散 信号处理(硬件和/或软件)工具，这些工具运用了线性空间不变约 束之外的用于高速处理的算术逻辑。图l示出了根据本专利技术的一个实施例的用于映射IR降数据点以 产生用于自动分析实际IR降数据的理想本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对集成电路的功率分布中的电压降进行自动分析的方法，所述方法包括步骤：利用电路表征图像来表示分配在集成电路上的功率分布的实际电压降数据，所述电路表征图像对应于集成电路的实际实现；利用电路理想图像来表示分配在集成电路上的功率分布的理想电压降数据，所述电路理想图像对应于集成电路的理想实现；对实际电压降数据与理想电压降数据进行比较；以及响应于比较来确定集成电路中的功率分布是否满足预定的功率分布条件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布伦特布坎南，马克特纳，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]