ИК-падение в СБИС

Распределение мощности внутри чипа зависит от питания каждого транзистора, что достигается за счет использования металлических слоев. С развитием современных технологий провода, отвечающие за распределение энергии, стали уменьшаться в размерах, в то время как физические размеры чипов остались относительно неизменными. Примечательно, что, несмотря на эти изменения, общая мощность, потребляемая чипами, осталась относительно постоянной.

Более того, когда ток или мощность протекает через резистор, напряжение падает — это называется IR Drop.

В этой статье мы обсудим IR Drop в СБИС, типы IR Drop и EM.

IR Drop в СБИС известен как «Промежуточное снижение сопротивления" в "Очень крупномасштабная интеграция". Это относится к изменению электрического потенциала между двумя концами проводящего провода, когда по нему протекает ток. Эта разность потенциалов определяется падением напряжения на сопротивлении, которое можно рассчитать путем умножения тока (I), проходящего через него. сопротивление по его значению сопротивления (R).

V (напряжение) = I (ток) XR (сопротивление)

Примечание:Чтобы избежать этого, важно учитывать проблемы падения ИК-излучения при проектировании системы СБИС.

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

Нстраппинспейс=Dpadspace/Lspace.

МИН. ширина кольца =отжим = Ip/Rj микром

Статическое падение IR в СБИС относится к среднему падению напряжения, наблюдаемому в конструкции СБИС. На это падение напряжения влияет RC-сеть электросети и играет решающую роль в установлении соединений между источником питания и отдельными ячейками.

Величина среднего падения напряжения определяется различными факторами, включая период времени, и одним из существенных факторов, влияющих на статическое падение IR, является ток утечки канала затвора.

Vstatic drop = Lavy x Rwire (lavy относится к токам утечки)

Динамическое ИК падение в СБИС — это падение напряжения из-за высокой коммутационной активности транзисторов. Падение происходит, когда потребность в токе увеличивается в источнике питания. Это происходит из-за переключения активности внутри чипа. Более того, он оценивает падение IR, возникающее при одновременном переключении большого количества схем. Следовательно, вызывая пиковый текущий спрос.

Примечание:Падение IR в СБИС происходит именно тогда, когда существует повышенная потребность в токе от источника питания, что вызывается коммутационной активностью микросхемы.

Vdynamic_drop = L (di/dt) [L обусловлен током переключения]

Постепенное смещение атомов металла в полупроводнике называется электромиграцией. ЭМ возникает, когда плотность тока достаточно велика, чтобы вызвать дрейф ионов металлов в направлении потока электронов, и характеризуется плотностью потока ионов.

Тогда как падение ИР усиливается при наличии электромиграции.

При ЭМ-эффектах высока вероятность разрыва металлической проволоки и короткого замыкания. Поскольку ЭМ увеличивает сопротивление провода, это приводит к падению напряжения. Следовательно, это приведет к замедлению работы устройства или может привести к необратимому сбою в цепях.

Электромиграция (ЭМ) вызывает явление, при котором нижние межсоединения в схеме сужаются, в то время как восходящие межсоединения и переходные отверстия подвергаются осаждению металла. Этот эффект ЭМ приводит как к созданию, так и к разрушению соединений, что приводит к изменениям сопротивления межсоединений и переходных отверстий.

У каждой компании есть свои способы анализа падения IR, и на основании этого принимаются меры предосторожности.

При независимом переключении ячеек падение рассчитывается с помощью сопротивления проводов. Способы устранения статического падения ИК-излучения в СБИС:

Формула расчета Динамического падения происходит с помощью отключения ячеек. Способы исправления динамического падения IR:

Сжатие технологического узла приводит к уменьшению геометрии слоев металла и сопротивления проволоки. Следовательно, это привело к повышению напряжения питания во время CTS, буферов и инверторов, которые были добавлены вдоль тактового тракта, чтобы сбалансировать перекос.