愁绪千万端,扰乱不成眠——如何修复Noise?
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今天我们来介绍一下如何修复ECO阶段的Noise Violation. 首先,我们也来介绍一下什么是Noise。
网上资料很多,大致整理一下,noise(噪声)也称为crosstalk(串扰),signal integrity(信号完整性分析),是随着芯片特征尺寸变小后引发的现象。主要指工艺金属层线变窄,间距变小以后,导致线与线之间的耦合电容(coupling capacitance)增大,接地电容变小(如下图所示)。而Noise的大小与耦合电容成正比,与接地电容成反比。所以导致Noise的影响变大。
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那么在后端PR中,noise对我们的影响,主要分为两大类:信号的延迟(delay)和毛刺(glitch)。这两类问题都会对芯片的性能产生影响。
【愁绪千万端,扰乱不成眠——如何修复Noise?】Noise与信号延迟
首先我们来讲下noise对信号延迟的影响,在分析noise时,我们将产生noise信号源的网络称为侵害网络(aggressornet或attacker),受到串扰的网络称为受害网络(victim net)。当aggressor的信号在0 和1之间电平变换时,victim上会产生相应的串扰噪声,这种转换噪声能使victim的信号转换变慢或变快。如果victim受到相同方向跳变的aggressor,会造成它的delay变小;如果victim受到相反方向跳变的aggressor,会造成它的delay变大。
如下图所示:Net N1作为victim,与Aggressor有Cc的耦合电容。假设Net N1正在0~1发生跳变。如果aggressor也在发生0~1的跳变,那么它的上升沿会耦合到N1上面,会造成N1的delay变小;如果aggressor正在发生1~0的跳变,那么它的下降沿作用到N1上时,该信号转换变慢,会造成它的delay变大。
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Noise虽然会对信号延迟产生影响,恶化时序。但是,如果在它影响下,时序依然可以signoff,那么我们可以不必去修复它。
Noise与毛刺
Noise引发的另一种现象,我们称为毛刺(Glitch)。如下图所示,当victim net受到aggressor net跳变影响时,就会有毛刺信号通过耦合电容引入。
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如下图所示,有时候,这个毛刺信号比较小,可以忽略;但是,当毛刺信号足够高而且持续时间较长,这就有可能导致逻辑功能发生变化,破坏了门电路所保存的状态,使得电路发生故障。因此,在最后timing signoff中,noise引起的glitch是我们必须要修复的violation。
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那么,在后端PR中,如何来修复Glitch呢?
有很多方法,下面列举几种;
(1)降低aggressor net的驱动能力
aggressor net的驱动能力越强,Glitch的量级就越大。
(2)增强victim net的驱动能力
victim net驱动能力越弱的话,Glitch的量级也会越大。使用髙驱动单元可提髙潜在victim net的门限,从而降低victim net的受害程度。
(3)保护victim net
将victim net和aggressor net之间的间距加大,或者采用屏蔽线shielding都是保护victim net的一些好方法。
(4)给victim net插入Buffer
插buffer是后端修复violation的万能手段。它也是是处理noise时一项非常有效的修复技术。通过插入buffer将长线打断能有效降低victim net上的耦合电容,从而降低noise的影响。
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