multi-voltage design apr

时间:2023-03-08 23:45:57
multi-voltage design apr

在先进制程中,为了降低芯片功耗,经常会采用 muti-voltage design,在一颗芯片内部划分出多个 power domain,不同 domain 采用不同的电压,有时候还会将其中某些 power domain 电源关掉,使其进入睡眠状态,达到降低功耗的目的。

在multi-voltage design 中,有些常见问题,记录如下:

1, 对于包含多个 power domain 的design,其中有的 domain 是会关断的,称之为 OFF-Domain;而有些 domain 是一直有电的,称之为 ON-Domain;ON-Domain接的power 是 always-on 的,而 OFF-Domain 接的 power 则是从 always-on power 先接到 power switch 后转出来的,当 power switch 关断时,OFF-Domain 的电源就断开了,进入低功耗模式,但是有时候我们希望将 OFF_Domain 关断前的状态保存下来,这就需要用到 retention cell,普通的 cell 只有一个 power pin 和一个 ground pin,而retention cell 会有两个 power pin 和一个 ground pin,两个 power pin 分别是 primary power (接在 off-power 上,会被关断)和 secondary power (接在 on-power 上,一直有电),典型的 retention cell power 结构示意图如下:

multi-voltage design apr

当 off-power 被关断时,VDD 断电,但是 VDDR 连接在 ON-Power 上,一直有电,所以即使这块 domain 被关断,这些retention cell 的状态也可以保存下来。

2, 对于off-domain 中的 retention cell,其 primary pg pin(VDD VSS)可以直接通过 power rail 连接到 OFF-Power,这个动作在 PNS 阶段就可以完成。然后 Secondary pg pin (VDDR)该如何完成绕线呢? VDDR 绕线有几个地方要注意:一是尽量就近连接到 power strap 上去,假设 ON-Power Strap 是在 Metal7, secondary pg pin 在 Metal2,那就从 metal7 打via到metal2,然后拉一小段线连接到附近的 retention cell 上去; 二是一个strap via 打下来后不要驱动太多的 cell,否则可能会有 IR 问题。  VDDR 绕线步骤如下:

set_route_zrt_common_options \

-number_of_secondary_pg_pin_connections 10  \  (限制一个strap via 打下来后最多连接 10 个cell)

-single_connection_to_pins  standard_cell_pins  \  (每个pin上只能连接一次,减少级联绕线)

-connect_within_pins_by_layer_name  {ME2 via_standard_cell_pins}

route_zrt_group  -nets {DVDD} 

3, 如果 OFF-domain 中有 retention cell,那么为了保证在断电后这些retention cell 能够有正常的偏置电压,需要将 OFF-domain 中的 tap cell 改用retention tap cell,其secondary power 为 VBP,需要将VBP连接到on-power上,所以OFF-domain 中的 tap cell VBP 也需要提前单独绕线,具体绕线方法:【待完成】

4, 对于muti-voltage design,如果要做 eco 增加 cell,要注意确认增加的 cell 是放在哪个domain中,是 on 还是 off,如果新增 cell 已经指定 hierarchy,直接让icc 自动place即可放到对应的domain中去,如果没有指定hierarchy,请先联系 designer 确认应该放置到哪个domain 中。

3, to be continued……