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题目
如何连接标准单元或者 hard macro 的power/ground pin 。
参考答案与知识点
参考答案
标准单元(standard cell)和 hard macro 的电源/地引脚连接通常通过以下方式实现:
1. **标准单元**:标准单元内部预先设计有 VDD 和 VSS 引脚,通常位于单元顶部和底部的 M1 层。在自动布局布线(APR)流程中,标准单元按行排列,同一行的 VDD/VSS 通过 M1 层电源轨道(power rail)横向连接,形成连续的电源条。然后通过高层金属(如 M2、M3)的电源网格(power grid)纵向走线,并使用通孔(via)将 M1 轨道与高层金属连接,从而将电源从芯片外围的电源 pad 或电源环(power ring)传输到每个标准单元。
2. **Hard macro**:通常为大型 IP 或模拟模块,其内部已含有独立的电源/地网络,并在模块边界上暴露若干电源/地引脚(power/ground pad)。连接方法如下:
- 在 hard macro 周围或上方创建**电源环(power ring)**,使用高层金属(如 M5-M8)环绕 macro,并与 macro 的电源/地引脚通过通孔或金属层连接。
- 用**电源条带(power stripe)**从电源环引出到全局电源网格,或直接将全局电源网格的金属线通过通孔连接到 macro 的引脚。
- 对于某些小尺寸 hard macro,也可直接在原位通过金属层连线接至附近的标准单元电源轨道,但需注意电流密度和 IR drop。
**注意事项**:
- 连接前需确认 macro 引脚对应的金属层和最小通孔孔规则,避免短路或断路。
- 考虑宏模块的电压域(如 1.2V 与 1.8V)不同,需独立供电,电源环和网格需隔离。
- 需进行 IR drop 分析和电迁移检查,确保连线宽度和通孔数量满足电流需求。
- 在物理设计工具中,通常通过创建电源网表(power net)、添加电源环/条带、设置通孔阵列等步骤自动完成;对于复杂宏,可能需要手动编写电源约束。
涉及知识点
- 标准单元电源轨道与网格
- hard macro 电源环与条带
- IR drop 与电迁移分析
- 多电压域隔离
- 物理设计自动连接方法