Caduta IR nel VLSI

La distribuzione dell'energia all'interno di un chip si basa sull'alimentazione di ogni transistor ottenuta attraverso l'utilizzo di strati metallici. Con il nuovo progresso della tecnologia moderna, i cavi responsabili della distribuzione dell’energia si sono ridotti di dimensioni mentre le dimensioni fisiche dei chip sono rimaste relativamente invariate. Sorprendentemente, nonostante questi cambiamenti, la potenza complessiva consumata dai chip è rimasta relativamente costante.

Inoltre, quando la corrente o la potenza scorre attraverso un resistore, la tensione diminuisce: questo fenomeno è chiamato caduta IR.

In questo articolo discuteremo dell'IR Drop in VLSI, dei tipi di IR Drop e EM.

La caduta IR in VLSI è nota come "Caduta di resistenza intermedia" A "Integrazione su larga scala". Si riferisce alla variazione di potenziale elettrico tra le due estremità di un filo conduttore quando la corrente lo attraversa. Questa differenza di potenziale è determinata dalla caduta di tensione attraverso una resistenza, che può essere calcolata moltiplicando la corrente (I) che passa attraverso la resistenza tramite il suo valore di resistenza (R).

V (Tensione) = I (Corrente) XR (Resistenza)

Nota:Per evitare ciò, è importante considerare i problemi di IR Drop durante la progettazione del sistema VLSI.

=CinturinoAvg*Rs*(W/2)*(1/Wcinghia)

Nstrappinspace=Dpadspacing/Lspace.

Larghezza minima dell'anello =strizzare = Ip/Rj Microm

La caduta IR statica in VLSI si riferisce alla caduta di tensione media sperimentata all'interno di un progetto VLSI. Questa caduta di tensione è influenzata dalla rete RC della rete elettrica e svolge un ruolo cruciale nello stabilire i collegamenti tra l'alimentazione e le singole celle.

L'entità della caduta di tensione media è determinata da vari fattori, incluso il periodo di tempo e un contributo significativo alla caduta IR statica è la corrente di dispersione del canale di gate.

Vcaduta statica= lavy x Rwire (lavy si riferisce alle correnti di dispersione)

La caduta IR dinamica nel VLSI diminuisce la tensione a causa dell'elevata attività di commutazione dei transistor. Il calo si verifica quando la domanda di corrente aumenta nell'alimentazione elettrica. Ciò avviene a causa del cambiamento delle attività all'interno del chip. Inoltre, valuta la caduta IR che si verifica quando un gran numero di circuiti commutano contemporaneamente. Causando quindi il picco della domanda attuale.

Nota:Il calo IR in VLSI si verifica specificamente quando c'è un fabbisogno elevato di corrente dall'alimentatore, che viene attivato dalle attività di commutazione del chip.

Vdynamic_drop = L (di/dt) [L è dovuto alla corrente di commutazione]

Lo spostamento graduale degli atomi metallici in un semiconduttore è chiamato elettromigrazione. L'EM si verifica quando la densità di corrente è sufficientemente elevata da provocare la deriva degli ioni metallici nella direzione del flusso di elettroni ed è caratterizzata dalla densità del flusso ionico.

Mentre la caduta IR si intensifica in presenza di elettromigrazione.

Con gli effetti EM, le possibilità che il filo metallico si spezzi e vada in cortocircuito sono elevate. Poiché l'EM aumenta la resistenza del filo, provoca una caduta di tensione. Pertanto, ciò rallenterà il dispositivo o potrebbe causare guasti permanenti nei circuiti.

L'elettromigrazione (EM) induce un fenomeno in cui le interconnessioni a valle in un circuito subiscono un restringimento, mentre le interconnessioni e i via a monte subiscono la deposizione di metalli. Questo effetto dell’EM si traduce sia nella creazione che nell’interruzione delle connessioni, portando a cambiamenti nella resistenza delle interconnessioni e dei vias.

Ogni azienda ha i propri modi di analizzare l'IR Drop e in base a ciò è stata presa in considerazione la precauzione.

Quando le celle commutano la caduta in modo indipendente viene calcolata con l'aiuto della resistenza del filo. I modi per correggere il calo IR statico in VLSI:

La formula per calcolare il calo Dinamico avviene con l'ausilio dello spegnimento delle celle. Modi per risolvere il problema della caduta IR dinamica:

La contrazione del nodo tecnologico porta a una diminuzione delle geometrie degli strati metallici e della resistenza del filo. Quindi, questo porta alla tensione di alimentazione durante CTS, ai buffer e agli inverter che sono stati aggiunti lungo il percorso del clock per bilanciare lo skew.