电源网格的基本知识介绍

电源网格的基本知识介绍

VDD网络上的电压下降（IR）和VSS网络上的地线反弹会影响设计的整个时序和功能，如果忽视它们的存在，很可能导致芯片设计的失败。电源网格中的大电流也会引起电迁移（EMI）效应，在芯片的正常寿命时间内会引起电源网格的金属线性能劣化。这些不良效应最终将造成代价不菲的现场故障和严重的产品可靠性问题。

电源网格的IR压降和地线反弹

引起VDD网络上IR压降的原因是，晶体管或门的工作电流从VDD I/O引脚流出后要经过电源网格的RC网络，从而使到达器件的VDD电压有所下降。地线反弹现象与此类似，电流流回VSS引脚时也要经过RC网络，从而导致到达器件的VSS电压有所上升。更加精细的设计工艺和下一代设计技术使新的设计在IR压降或地线反弹方面要承受更大的风险。电源网格上的IR压降主要影响时序，它会降低门的驱动能力，增加整个路径的时延。一般情况下，供电电压下降5%会使时延增加15%以上。时钟缓冲器的时延会由于IR压降增加1倍以上。当时钟偏移范围在100ps内时，这样的时延增幅将是非常危险的。可以想象一下集中配置的关键路径上发生这种未期而至的延时会出现什么样的情景，显然，设计的性能或功能将变得不可预测。理想情况下，要想提高设计精度，其时序计算必须考虑最坏情况下的IR压降。

电源网格分析方法主要有静态和动态两种方法。

静态电源网格分析

静态电源网格分析法无需额外的电路仿真即能提供全面的覆盖。大多数静态分析法都基于以下一些基本概念：

1．提取电源网格的寄生电阻；

2．建立电源网格的电阻矩阵；

3．计算与电源网格相连的每个电阻或门的平均电流；

4．根据晶体管或门的物理位置，将平均电流分配到电阻矩阵中；

5．在每个VDD I/O引脚上将VDD源应用到矩阵；