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IR降

当电流流过电阻器时的电压降。
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电源必须供给芯片内的每个晶体管。这种能量通过金属层分布在芯片周围。由于制造技术变得越来越小,电线的尺寸也越来越小,而物理芯片的尺寸大致保持不变。这意味着电线变细了,但没有变短。这导致每单位长度的阻力增加。28nm芯片和7nm芯片之间的电阻几乎增加了10倍,对于更小的几何形状,电阻将呈指数级增长。与此同时,芯片消耗的总功率也保持相当平稳。

当电流流过电阻器时,电压下降——这就是所谓的IR下降。当晶体管的电压下降时,它会变慢,这可能会影响电路的时序。当这种情况发生在设计的关键路径上时,它也可能导致功能故障,因此需要避免。半导体设计的另一个趋势是工作电压的降低,这意味着电源电压的微小变化可能会增加数字摆幅的百分比,并可能导致不正确的逻辑值被看到。

第二个问题与IR下降交织在一起:电迁移。当大电流流过这些细导线时,分子位移就会发生。这意味着金属分子随着时间的推移沿着导线迁移,导致导线在某些点进一步收缩,从而增加电阻。因此,随着时间的推移,电迁移会使IR下降更严重。因此,有必要结合电迁移分析来分析设备在预期寿命内的IR下降。

对于数字晶体管来说,IR下降虽然会导致延迟的增加,但对模拟电路的影响更大。不仅时间会改变,还会直接导致功能故障。考虑到导线的电流绘制受到芯片其他区域活动的影响,它通常被视为模拟电路的噪声源,在进行电路分析时必须考虑到这一点。

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