Fluxul potrivit la locul potrivit

11 septembrie 2006, 9:38 | | Ersin Beyret

cipuri

La pasul până la 65 nm, structurile vor deveni mai mici, dar matrițele vor rămâne în esență de aceeași dimensiune ca și la cipurile de 90 nm. Aceasta înseamnă că există mult mai mult spațiu disponibil, care cu siguranță va fi umplut cu tot mai multe componente. Dar cum sunt acestea furnizate cu energie electrică?

Distribuirea energiei pe sisteme pe cipuri

La pasul până la 65 nm, structurile vor deveni mai mici, dar matrițele vor rămâne în esență de aceeași dimensiune ca și la cipurile de 90 nm. Aceasta înseamnă că există mult mai mult spațiu disponibil, care cu siguranță va fi umplut cu tot mai multe componente. Dar cum sunt acestea furnizate cu energie electrică?

Una dintre cele mai urgente probleme în proiectarea SoC-urilor (System-on-Chip) sunt scufundările de tensiune care variază în timp în alimentarea blocurilor funcționale individuale. Acestea duc la tulburări funcționale mai mult sau mai puțin grave, dar limitează și performanța. Ca rezultat, numărul simulărilor corespunzătoare și cantitatea de date care urmează să fie evaluate crește, iar timpul necesar pentru aceasta crește. Aceste simulări sunt costisitoare, dar sunt singura modalitate de a găsi „resturi” structurale în rețeaua de distribuție a energiei electrice, cum ar fi conexiunile cu valori de rezistență ridicate care pot proveni din prelucrarea metalelor. După ce astfel de artefacte au fost eliminate, simularea trebuie repetată - iterațiile inutile sunt pre-programate.

O abordare sensibilă ar fi verificarea prealabilă a rețelei de distribuție a energiei electrice și abia apoi efectuarea simulărilor de scufundare a tensiunii și electromigrare. Acest lucru se poate face cu un fel de verificare formală în care afirmațiile (enunțuri sau ipoteze) pot fi verificate independent de bancurile de testare adecvate.

Scăderea tensiunii cu consecințe

Distribuția energiei pe cip este problematică chiar și la 130 nm. Pachetele Flip-chip ușurează problema, dar sunt foarte scumpe. Și chiar și acest proces de ambalare necesită o analiză aprofundată a designului. Tabelul 1 prezintă câteva exemple de defecțiuni legate de distribuția energiei electrice.

Cele mai importante întrebări la care trebuie răspuns de fiecare dată când este conceput un SoC sunt:

  • Pinii de alimentare ai tuturor macrocomenzilor dure (de ex. RAM) sunt conectați corect la rețeaua de alimentare?
  • Pinii de alimentare ai tuturor celulelor standard sunt conectați corect la rețeaua de distribuție?
  • Există geometrii defecte în rețeaua de alimentare?

Pentru a răspunde la aceste întrebări, dezvoltatorii efectuează verificări de plauzibilitate ale simulărilor de tensiune, inspectează fluctuațiile de tensiune în ceea ce privește problemele globale, caută zone neclare și iau în considerare mediul macro. Cei care procedează în mod deosebit efectuează o analiză du/dx a rezultatelor simulării pentru a găsi efecte puternic localizate.

Cu ajutorul verificării grilei formale, totuși, la aceste întrebări se poate răspunde mult mai devreme și fără astfel de simulări.

Tabelul 1: erori tipice legate de distribuția energiei pe cip