增加导线电阻和电压特异性路径呼吁一个新的方法来减轻电压下垂。
IR降硅芯片的概念一直是芯片设计的重要方面。然而,最近的技术趋势和新挑战的出现,如电压特异性路径,引入了一定程度的不确定性在预测和有效管理IR降。这些不确定性开车需要一个更为灵活的方法减轻on-die电压下垂。
新格局的红外硅芯片的下降很大程度上归因于阻力的增加在半导体互连技术节点规模低于28 nm 3 nm。这种阻力增量主要是由于金属线的横截面积减少,限制电流,导致显著增加电压(V = IR,欧姆定律)互连的下降。此外,正如我们过渡到高级节点,导线电阻变得指数更加突出,如图1所示。导线电阻的增加,假设恒定电流,相应的红外下降也将按比例增加,从而成为更重要的考虑在整个设计。
图1:指数线电阻和流程节点[1]。
随着晶体管收缩,关键路径变得更加敏感对导线电阻率。10 nm和7海里,延迟敏感(改变门/线延迟和改变线电阻)几乎三倍[2],如图2所示。这种敏感性增加趋势预计将呈现指数级增长,导致pre-silicon模拟扩展不确定度。即使是最分钟过程变化可以产生剧烈的门延迟的影响,可能不是在pre-silicon捕获建模。
图2:延迟敏感线电阻和电容在10 nm和7海里[2]。
除了增加阻力,另一个元素的演变景观操作电压,继续减少与每一个技术节点。随着工作电压降低,噪声容限也收缩,使电路更容易受到电压波动。这种高度敏感的高级节点库化合物电源电压波动的不确定性IR降的管理。
电压特异性路径添加一层复杂性IR降在现代硅芯片设计难题。这些路径创建标准电池的组合,也,和载荷对电压的变化高度敏感。这些路径越容易电压波动,时间失败的概率就越高。7海里,设计师看到high-VT 25%的变异细胞延迟10 mv IR降为0.5 v [3]。有趣的是,电压特异性路径并不总是最重要的路径。举例来说,一个历来被忽视的非关键路径可能突然成为一个时间点失败当受电压波动[4]。
这个电压特异性路径造成的不可预测性是提醒了人们所面临的挑战传统的验收方法。传统方法严重依赖于识别和优化关键路径,这可能并不总是最电压特异性。因此,即使芯片通过常规验收过程,它可能仍然有“软”故障由于意外的时机问题[5]。软故障通常会导致芯片运行在较慢的频率或使用比预期更多的权力。为了解决这个问题,这个行业需要重新考虑其方法评估时间和力量,确保电压特异性路径在设计过程中得到应有的重视。这将需要一个更详细的了解芯片设计的细微差别,推动现有设计规则的边界。
硅设计团队正面临日益复杂和不确定的景观管理时IR降。先进的技术节点的出现加剧了抵抗的不可预测性,电容和电压特异性路径的出现。这些不确定性可以减少热点的准确性之间的相关性pre-silicon模拟和实际的硅。
如何应对不确定性?与灵活性。设计团队可以使用可编程下垂反应系统有效地服务IR降热点由散射几十个下垂的探测器芯片在改善其下垂的效果反应系统(这需要area-effective工艺)扩展的解决方案。Post-silicon编程允许设计团队下垂响应序列,不同长度,和行为唯一缓解每个下垂的形象。
我们导航先进技术节点的时代,拥抱一个更动态和综合IR降管理方法不再是奢侈品,而是必需的。用工具就像Aeonic下垂反应系统集成,我们大踏步走向未来,我们能更有效地减少电压波动,改善下一代芯片的可靠性和性能。
[1]k·莫拉,“经典摩尔定律扩展挑战需求线的新方法和集成芯片,“应用材料,https://www.appliedmaterials.com/us/en/blog/blog-posts/classic-moores-law-scaling-challenges-demand-new-ways-wire-and-integrate-chips.html(2023年8月12日访问)。
[2]z Tokei”铜路线图和超越铜、”2016年IEEE国际互连技术会议/高级金属化会议(IITC / AMC), 2016年。doi: 10.1109 / iitc-amc.2016.7507738
[3]m .同化”与芯片上的配电设计师面临越来越多的问题,”半导体工程,https://新利体育下载注册www.es-frst.com/designers-face-growing-problems-with-on-chip-power-distribution/(2023年8月12日访问)。
[4]裤子和d·布劳“静态时序分析考虑电力供应的变化,”iccad - 2005。IEEE计算机辅助设计/ ACM国际会议上,2005年。doi: 10.1109 / iccad.2005.1560095
[5]k·海曼,“EDA的角色成长为预防和识别失败,“半导体工程,//www.es-frst.com/edas-role-grows-in-preventing-and-identifying-fai新利体育下载注册lures/(2023年8月14日通过)。
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