[发明专利]电源网格的最优化

说明书

技术领域

本发明总体上涉及集成电路设计，更具体地说，涉及用于实现电源网格最优化的方法和/或装置。

背景技术

传统的集成电路(IC)设计试图尽可能高效率地从封装脚向晶体管输送电能并且从封装脚接地到晶体管。配电网络应当具有最小的电压变化和高载流能力。还应提供用于信号路由的间隔，并且需要在作为配电网络的相同金属层上连接。使用大量金属来形成配电网络实现了前两个目的(即，最小的电压变化和高载流能力)。然而，前两个目的的解决经常以牺牲第三个目的(即，信号路由)为代价。

传统布局和布线CAD工具使用规则间隔且宽度相同的电源网格。规则间隔且宽度相同的电源网格易于实现。规则间隔且宽度相同的电源网格可以使用与设计要求同样多或同样少的用于电源和地线布线的金属。通过选择宽度相同和间距相同的金属以将在电源与IC上的晶体管之间提供适当的低电阻。

局部电源连接必须是一致的，因为布置在附近的电路更有可能彼此进行通信。随着电路变得越来越接近，在电路的各个电源之间的电压匹配则变得越来越重要。规则的电源网格有助于电压匹配，因为规则的电源网格可以提供无间断的平滑的电压梯度。然而，具有预布线电源网格的预布线电路和仅在周边附近的电源连接可以形成间断。如果将用于预布线电路的信号接口设计为对由于电源电压水平所导致的定时不准确是稳健的，则间断的形成则是较不重要的。

封装脚电源和地线布局也必须对PC板设计者与IC设计者的需要进行平衡。通常根据所选择的封装技术来进行折中。当使用导线接合封装时，电源连接线和接地线从IC的边缘延伸并在整个IC上提供电源连接线和接地线。在倒装芯片封装中，电源连接线和接地线可以在晶片更中心的位置进行连接。然而，再分布层却会带来可以使电源连接线中的对称性和规则性消失的限制因素。

芯片上规则配电网格以及不规则布置的点源(即，电源和地线IO连接线)的使用可确保在整个晶片上的电源和接地电压的不规则性。如果将IC的晶体管设计成均匀布置的电能消耗品，则使用传统导线接合封装的IC将在晶片的中部具有电压降。仅在周边附近的点上保持该电压。可以将电压降看作是来自在网络边缘附近的一些点的网状网络。

传统电源和地线布线使用非常规则的网格。然而，电源网状网络(即，网格)中的电流分析示出电流从在IC的中部几乎为零以指数方式增加至在电源IO连接线处的最大值。在IC上的金属布线具有一定量的电阻。由金属布线的电阻所造成的影响不能完全消除。由于高电流，在电源连接线附近出现大量的总电压降。

期望具有一种用于对电源网格进行最优化的方法和/或装置，其减小金属电阻对电源网格的影响。

发明内容

本发明涉及一种在包含第一导电材料层和第二导电材料层的集成电路中的全局配电网络。第一导电材料层可以(i)连接到一个或多个电源，并且(ii)被配置为形成网状网络的多个第一导轨。第一导轨可以(a)向集成电路的核心逻辑的一个或多个元件供电，(b)与集成电路的第一轴对准，(c)对一个或多个参数进行配置，使得网状网络从集成电路周边沿第一轴到集成电路的中心具有均匀的电压梯度。第二层导电材料可以(i)连接到一个或多个电源，并且(ii)被配置为形成网状网络的多个第二导轨。第二导轨可以(a)向核心逻辑的一个或多个元件供电，(b)与集成电路的第二轴对准，(c)对一个或多个参数进行配置，使得网状网络从集成电路周边沿第二轴到集成电路的中心具有均匀的电压梯度。

本发明的目的、特征和优点包括提供一种用于对集成电路的全局电源网格进行最优化的方法和/或装置，其可以(i)增加有效的电源布线密度，(ii)减小在电源附近的电源布线电阻，(iii)考虑电流在电源附近以指数方式增加，(iv)考虑在信号路由可能更密集并且可能需要更多的布线资源处(例如，在IC的中部而不是接近IC的边缘)的信号路由标准，(v)考虑在IC的每个区域的最大电流冲击需求，(vi)考虑局部电源电压降，使得电源代表具有最小间断的平滑梯度，(vii)关于金属化密度解决配电，(viii)使用在IC的边缘附近的用于配电的信号路由资源，(ix)使用局部电源网格来改进由自动布局和布线工具所使用的信号路由资源，(x)提供用于使核心逻辑的IR(电压)降最小化的最佳电源密度的系统描述，(xi)不受电路布局的限制，和/或(xii)通过加入更宽或更密间隔的电源布线(电流更大)来减轻电源导轨中的电迁移问题。

附图说明

从以下详细描述和所附权利要求以及附图，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得显而易见，其中：