Baisse IR dans VLSI

La distribution de puissance au sein d'une puce repose sur l'alimentation de chaque transistor qui est réalisée grâce à l'utilisation de couches métalliques. Avec les nouvelles avancées de la technologie moderne, les fils responsables de la distribution de l'énergie ont rétréci tandis que les dimensions physiques des puces sont restées relativement inchangées. Remarquablement, malgré ces changements, la puissance globale consommée par les puces est restée relativement constante.

De plus, lorsque le courant ou la puissance circule à travers une résistance, la tension chute - c'est ce qu'on appelle une chute IR.

Dans cet article, nous discuterons de la baisse IR dans VLSI, des types de baisse IR et EM.

IR Drop dans VLSI est connu sous le nom de "Chute de résistance intermédiaire" à "très grande échelle d'intégration". Il désigne la variation de potentiel électrique entre les deux extrémités d'un fil conducteur lorsque le courant le traverse. Cette différence de potentiel est déterminée par la chute de tension aux bornes d'une résistance, qui peut être calculée en multipliant le courant (I) traversant la résistance par sa valeur de résistance (R).

V (Tension) = I (Courant) XR (Résistance)

Note:Pour éviter cela, il est important de prendre en compte les problèmes d'IR Drop lors de la conception du système VLSI.

=StrapAvg*Rs*(W/2)*(1/Wstrap)

Nstrappinspace=Dpadspacement/Lspace.

Largeur de l'anneau MIN =essorage = Ip/Rj Microm

La chute IR statique dans VLSI fait référence à la chute de tension moyenne subie dans une conception VLSI. Cette chute de tension est influencée par le réseau RC du réseau électrique et joue un rôle crucial dans l'établissement des connexions entre l'alimentation électrique et les cellules individuelles.

L'amplitude de la chute de tension moyenne est déterminée par divers facteurs, y compris la période de temps et un contributeur important à la chute IR statique est le courant de fuite grille-canal.

Chute Vstatique = lavy x Rwire (lavy fait référence aux courants de fuite)

La chute IR dynamique dans VLSI fait chuter la tension en raison de la forte activité de commutation des transistors. La baisse se produit lorsque la demande de courant augmente dans l'alimentation. Cela se produit en raison de la commutation d'activités au sein de la puce. De plus, il évalue la baisse d'IR qui se produit lorsqu'un grand nombre de circuits commutent en même temps. D'où la demande de courant de pointe.

Note:La chute IR dans VLSI se produit spécifiquement lorsqu'il y a un besoin accru de courant de l'alimentation, qui est déclenché par les activités de commutation de la puce.

Vdynamic_drop = L (di/dt) [L est dû au courant de commutation]

Le déplacement progressif des atomes métalliques dans un semi-conducteur est appelé électromigration. EM se produit lorsque la densité de courant est suffisamment élevée pour provoquer la dérive des ions métalliques dans la direction du flux d'électrons et est caractérisée par la densité de flux ionique.

Alors que la chute IR s'intensifie en présence d'électromigration.

Avec les effets EM, les chances que le fil métallique éclate en ouverture et en court-circuit sont élevées. Comme EM augmente la résistance du fil, provoque une chute de tension. Par conséquent, cela ralentira l'appareil ou provoquera une défaillance permanente des circuits.

L'électromigration (EM) induit un phénomène où les interconnexions en aval d'un circuit subissent un rétrécissement, tandis que les interconnexions et les vias en amont subissent un dépôt de métal. Cet effet de l'EM entraîne à la fois la création et la perturbation des connexions, entraînant des modifications de la résistance des interconnexions et des vias.

Chaque entreprise a sa façon d'analyser l'IR Drop et sur cette base, la précaution a été prise en compte.

Lorsque les cellules commutent, la chute est calculée indépendamment à l'aide de la résistance du fil. Les moyens de corriger la chute IR statique dans VLSI :

La formule de calcul de la baisse dynamique se produit à l'aide de la désactivation des cellules. Façons de corriger Dynamic IR Drop :

Au fur et à mesure que le nœud technologique se contracte, cela entraîne une diminution des géométries des couches métalliques et de la résistance du fil. Par conséquent, cela a conduit à la tension d'alimentation pendant le CTS, les tampons et les onduleurs qui ont été ajoutés le long du chemin d'horloge pour équilibrer le biais.

La chute IR montre la chute de tension sur le courant et ces problèmes sont très courants. Avec diverses techniques et mesures, ces problèmes peuvent empêcher et également réduire l'électromigration dans les conceptions de puces à géométrie inférieure.