一种基于PI分析的芯片电源规划方法及相关装置，包括：获取芯片每层金属的电阻率信息；基于电阻率信息得到每一层金属线的方块电阻值，将每一层金属线的方块电阻值与该金属线长进行乘法运算，得到每段金属线的电阻值；通过每段金属线的电阻值得到第一层金属的中心点的工作电压值；第一层金属的中心点的工作电压值与输入工作电压进行多次比较，可得出该芯片电源规划的最优解。本发明专利技术在保证芯片供电充足的情况下，尽量节约了绕线资源，能够有效减小芯片面积。对于不同工艺与设计，此方法具有广泛的适用性。在优化电源规划的过程中优先减少次顶层电源绕线，有助于减小后期绕线的天线效应，实现芯片设计规则层面的收敛。实现芯片设计规则层面的收敛。实现芯片设计规则层面的收敛。
【技术实现步骤摘要】
一种基于PI分析的芯片电源规划方法及相关装置
[0001]本专利技术属于芯片电源规划
，特别涉及一种基于PI分析的芯片电源规划方法及相关装置。
技术介绍
[0002]一块芯片的设计过程需要经过芯片架构工程师进行芯片规格与架构的制定，前端工程师用硬件描述语言(HDL)对芯片功能进行寄存器转换级电路(Register Transfer Level)级别的描述，RTL代码经由验证工程师进行功能验证通过后，由后端工程师进行逻辑综合和最终的物理实现，最后导出一个GDS文件交由晶圆厂去进行芯片的生产和制造。
[0003]芯片的电源规划为集成电路于实体设计当中的一个重要步骤，为整个芯片提供均匀的供电网路，主要交由后端设计工程师来完成。芯片的电源规划会影响芯片整体的功耗，性能表现，以及功能是否正确。电源规划的总体步骤包括全局电源网络的连接、电源/地Pad规划、电源环的设计和电源条的设计。如果做电源规划的工程师经验不够丰富，电源规划不够完善，就容易出现电压降效应，电迁移效应，电源短路或者开路等问题，引起芯片性能不足等问题，严重则会导致芯片无法工作。
[0004]随着设计复杂度和仿真精度的不断提高，技术的不断演变，以往的仿真工具无法再以假设电源处于绝对稳定的状态，电源波动性质量在较差时会严重影响芯片的稳定性。对于信号完整性(SI)的分析除了反射，串扰以及对外界或周围环境产生的电磁干扰强度之外，电源完整性分析(PI)也逐渐属于其范畴之内，通过进行电源完整性分析，充分抑制芯片工作时所引起的电压波动、辐射及串扰。为芯片提供干净稳定的电源供应也成为设计者们的重点研究趋势。
[0005]数字后端进行版图设计目前使用较多的物理实现工具是Synopsys家的ICC2和Candence家的Innovus，且两种工具都包含电源规划的功能，但是两种工具自带的功耗分析功能都并不是很精准可靠，所以业界通常会使用Apache公司的RedHawk(功耗分析工具)作为电源完整性的分析工具。
[0006]但由于电源分析具有复杂性，工具的使用成本昂贵，以及厂商所提供的工艺技术文件完整性等问题，导致并非所有设计都能使用RedHawk工具进行电源完整性分析，从而得到一个较为合理的电源规划。
[0007]目前市面上大多数公司实现电源规划还是依靠工程师的经验，工程师的电源完整性设计水平直接影响着系统的可靠性。但是芯片设计的情况是十分多变的，如果工程师没有接触过相关工艺节点的设计经验，那么工程师所完成的电源规划很有可能存在电迁移效应，电压降过大等风险，给芯片的使用留下隐患。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种基于PI分析的芯片电源规划方法及相关装置，以解决目前市面上大多数公司实现电源规划还是依靠工程师的经验，工程师的电源完整性设计水
平直接影响着系统的可靠性的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种基于PI分析的芯片电源规划方法，包括：
[0011]获取芯片每层金属的电阻率信息；
[0012]基于电阻率信息得到每一层金属线的方块电阻值，将每一层金属线的方块电阻值与该金属线长进行乘法运算，得到每段金属线的电阻值；
[0013]通过每段金属线的电阻值得到第一层金属的中心点的工作电压值；
[0014]第一层金属的中心点的工作电压值与输入工作电压进行多次比较，可得出该芯片电源规划的最优解。
[0015]可选的，获取芯片每层金属的电阻率信息：
[0016]通过芯片的Itf文件与Nxtgrd文件得到每层金属的电阻率信息，该信息以方块电阻的形式呈现；Itf文件为一种互联技术格式的文件，用于描述工艺信息且生成TLUPlus文件，TLUPlus是存储RC系数的二进制表格式；Nxtgrd文件由itf文件转换得到，为一种中间格式文件，包含了电容模型并记录每层金属线的电阻电容信息；Itf文件包含不同宽度值与金属线截面厚度值所对应的不同层金属线的方块电阻值。
[0017]可选的，将每一层金属线的方块电阻值与该金属线长进行乘法运算，得到每段金属线的电阻值：
[0018]通过电源线宽度与截面厚度在Itf文件中查表得到每一层电源线的方块电阻值，将该值与该金属线长进行乘法运算，得到每段金属线的电阻值。
[0019]可选的，金属线长：
[0020]在时序和功耗的约束条件下，将硬件描述语言转化为门级网表文件，综合得到的门级网表文件包含了所有标准库单元的面积信息，再通过与版图设计时预估的面积利用率做除法运算得到芯片核心区域的面积；该芯片核心区域的长宽通过核心区域面积与长宽比例推导而来；金属线长为一个完整电源排布的电源线的水平走线总长，即该芯片核心区域的长度值，电源线的竖直走线总长为该芯片核心区域的宽度值；面积利用率为标准库单元和硬核以及阻塞区域的面积之和，与芯片核心面积之比。
[0021]可选的，通过每段金属线的电阻值得到第一层金属的中心点的工作电压值：
[0022]由节点电压法，支路电流法计算第一层金属的中心点的工作电压值，即第一层金属的中心电压VIR。
[0023]可选的，第一层金属的中心点的工作电压值与输入工作电压进行多次比较，可得出该芯片电源规划的最优解：
[0024]顶层的金属走向方向是水平走线，依据芯片核心区域的面积大小和绕线方向，在最高两层金属进行电源线的排布；
[0025]若得出的第一层金属的中心电压VIR等于输入工作电压的95％，则人工确认是否进行相应物理实现；
[0026]若得出的第一层金属的中心电压VIR大于输入工作电压的95％，则通过扩大电源条之间的间距对电源网络的排布进行缩减，并减少一部分的电源网络绕线资源，留给信号线绕线；
[0027]若得出的第一层金属的中心电压VIR低于输入工作电压的95％，在次高两层的金
属层打满电源，并对电源网络第一层金属层的中心电压VIR1进行重新计算；
[0028]若得出的第一层金属的中心电压VIR1等于输入工作电压的95％，则人工确认是否进行相应物理实现；
[0029]若得出的第一层金属的中心电压VIR1高于输入工作电压的95％，缩减次高两层的电源网络，使预留出来的信号线绕线通道尽量在最小线宽较宽的次高两层，从而避免走线时出现天线效应；
[0030]若得出的第一层金属的中心电压VIR1低于输入工作电压的95％，即产生的电压降影响仍高于5％，则继续增加两层电源网络并重复上述过程。
[0031]可选的，顶层的金属走向方向是垂直走线，仅在顶层进行充分的电源条排布，然后对第一层金属的中心电压VIR进行计算；
[0032]若得出的第一层金属的中心电压VIR等于输入工作电压的95％，则人工确认是否进行相应物理实现；
[0033]若得出的第一层金属的中心电压VIR高于输入工作电压的95％，则通过扩大电源条之间的间距对电源网络的排布进行缩减，并减少一部分的电源网络绕线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于PI分析的芯片电源规划方法，其特征在于，包括：获取芯片每层金属的电阻率信息；基于电阻率信息得到每一层金属线的方块电阻值，将每一层金属线的方块电阻值与该金属线长进行乘法运算，得到每段金属线的电阻值；通过每段金属线的电阻值得到第一层金属的中心点的工作电压值；第一层金属的中心点的工作电压值与输入工作电压进行多次比较，可得出该芯片电源规划的最优解。2.根据权利要求1所述的一种基于PI分析的芯片电源规划方法，其特征在于，获取芯片每层金属的电阻率信息：通过芯片的Itf文件与Nxtgrd文件得到每层金属的电阻率信息，该信息以方块电阻的形式呈现；Itf文件为一种互联技术格式的文件，用于描述工艺信息且生成TLUPlus文件，TLUPlus是存储RC系数的二进制表格式；Nxtgrd文件由itf文件转换得到，为一种中间格式文件，包含了电容模型并记录每层金属线的电阻电容信息；Itf文件包含不同宽度值与金属线截面厚度值所对应的不同层金属线的方块电阻值。3.根据权利要求2所述的一种基于PI分析的芯片电源规划方法，其特征在于，将每一层金属线的方块电阻值与该金属线长进行乘法运算，得到每段金属线的电阻值：通过电源线宽度与截面厚度在Itf文件中查表得到每一层电源线的方块电阻值，将该值与该金属线长进行乘法运算，得到每段金属线的电阻值。4.根据权利要求3所述的一种基于PI分析的芯片电源规划方法，其特征在于，金属线长：在时序和功耗的约束条件下，将硬件描述语言转化为门级网表文件，综合得到的门级网表文件包含了所有标准库单元的面积信息，再通过与版图设计时预估的面积利用率做除法运算得到芯片核心区域的面积；该芯片核心区域的长宽通过核心区域面积与长宽比例推导而来；金属线长为一个完整电源排布的电源线的水平走线总长，即该芯片核心区域的长度值，电源线的竖直走线总长为该芯片核心区域的宽度值；面积利用率为标准库单元和硬核以及阻塞区域的面积之和，与芯片核心面积之比。5.根据权利要求1所述的一种基于PI分析的芯片电源规划方法，其特征在于，通过每段金属线的电阻值得到第一层金属的中心点的工作电压值：由节点电压法，支路电流法计算第一层金属的中心点的工作电压值，即第一层金属的中心电压VIR。6.根据权利要求1所述的一种基于PI分析的芯片电源规划方法，其特征在于，第一层金属的中心点的工作电压值与输入工作电压进行多次比较，可得出该芯片电源规划的最优解：顶层的金属走向方向是水平走线，依据芯片核心区域的面积大小和绕线方向，在最高两层金属进行电源线的排布；若得出的第一层金属的中心电压VIR等于输入工作电压的95...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁昊健，张予馨，
申请(专利权)人：叩持西安电子信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。