一种电子系统认证芯片的电源规划
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2．4 电源条的设计
为了解决芯片预设计时内部IR Drop违规的问题，通过设计电源条(Power Stripe)来减小芯片内部的电压降。电源条分为横向和纵向，纵向电源条宽度设为WV，横向电源条宽度设为WH，纵向电源条的间距设为SV，横向电源条的间距设为SH。一般来说，由于在横向有很多标准单元的电源／地线，因此需要的横向电源条线比纵向电源条线要少很多。
对于WV，WH和SV，SH的设定，有以下几个经验规则：
(1)WV一般取垂直布线间距(Pitch)的整数倍，其目的是充分利用布线通道。取值不能太大，一般情况下不超过最小二输入与非门宽度的4倍。
每一层金属的Pitch在物理库中都有相应的定义。SMIC的0．18μm工艺库中所定义的Meta11～Meta16的Pitch如表1所示。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/179135.htm
SMIC的0．18μm工艺库中最小二输入与非门的宽度为1．98μm。因此，若采用Meta12或Meta14作为纵向电源条，WV取0．66～7．92μm之间0．66的整数倍值；若采用Meta16作为纵向电源条，则WV取0．95～7．92μm之间0．95的整数倍值。
(2)WH的取值一般是标准单元高度的整数倍，通常选择1倍或2倍；也可以将电源条线的宽度设为整数。SMIC 0．18μm工艺库中标准单元的高度为5．04μm，则横向电源条的宽度取5．04μm或10．08μm。
(3)在电源条金属层的选择上，根据LEF的规定，纵向选择偶数层，横向选择奇数层。由于高层金属具有较小的寄生电阻，用高层金属走线可以有效地减小电压降。
(4)确定电源条线的宽度后，需要计算其间距SV，SH。可根据文献中提出的方法进行计算。
如图3所示的电源网格，在估算出Core内部横／纵向供电金属条宽基础上，可以求出功耗为P的总电流JTOTAL=P／VDD。
假设图3中A点有5％的电压降，那么位于A点其有效电阻分别为：
式中：RVW和RHW分别是竖直方向和水平方向的参考方块电阻。
假设N为纵向电源条线的对数，M为横向电源条线的对数，则其值分别为：
最后，若所设计的纵向电源条和横向电源条是均匀分布在芯片内核，则纵向电源网格的间距SV和横向电源网格的间距SH分别为：
首先对纵向电源条进行设计。由于电源条位于芯片内部，将占据一定的布线资源，而布线器一般是优先选用底层金属开始布线，因此顶层金属的布线资源比较宽裕。并且，顶层金属比其他层金属要厚一些，电气性能也要好一些，多使用顶层金属对减小IR Drop有着很大的帮助。因此选用Meta16作为纵向电源条。根据实际情况，纵向电源条的宽度WV取为7．6 μm。芯片内核区域的宽度W为1 578．085μm，高度H为1 567．44μm，因此由上述公式可得该系统认证芯片所需电源条的总对数N为5．749，取N=6，即在芯片内核区域均匀放置6对宽度为7．6μm的Meta16电源条，每对电源条之间的间距为225．44μm。
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