芯片的IR drop是什么

IR这个词并不是什么缩写，这里的I就是指电流，R是指电阻，他们放在一起相乘，得出来的结果就是电压。所以说IR drop就是指电压降，哈哈，刚接触芯片后端会看到太多缩写，突然来个IR一时会反应不过来是电压。

所谓电压降，就是指从芯片源头供电到instance所消耗的电压，对于flipchip封装形式，就是从bump到instance PG pin的电压降。Instance实际得到的电压就是供电电压减去电压降的部分。比如bump接的外界输入电压Vdd 5V，Vss 0V，这个bump的电压到某一个instance后，可能Vdd只剩4V，Vss变为1V，那么这个instance得到的电压就只有3V，电压降就是2V。IR drop是芯片后端signoff的一项重要内容，必须保证IR drop不能过大，否则芯片可能会因为得不到所需的电压而发生逻辑错误或停止工作。这个IR drop也是会有相应spec要求的，一般会按照供电电压的百分比来定，如果定了10%，对于5V的输入来说，就要求IR drop不能大于0.5V。

IR drop分为静态压降和动态压降，即static IR & dynamic IR。静态压降的计算不考虑电流随时间的变化，或者说以很长一段时间内的平均电流代指instance的电流。R值的计算也相对简单，不会过多考虑电流趋肤效应对电阻的影响，可以由PG网络抽取出R值，并认为它也是恒定不变的。这样，IR相乘得出静态压降也是一个不变量，算静态压降的意义在于可以快速评估芯片的PG网络如何，powerplan是否做的足够好。如果出现许多static IR的violation，可能就需要重新调整PG网络。那么，static IR的这个平均电流是如何得到的呢？实际上，我们是先利用primepower等算power的工具先算出instance的power值，再根据power和instance的电阻得出流过他的电流。

Dynamic IR的计算相对复杂，它考虑了电流随时间的变化，通过对芯片长时间的模拟，可以认为某个instance的电流是随时间周期性变化的，相应的它的IR drop也会是一个随时间变化的函数。一般会有三个比较关心的指标：peak IR、average IR、RMS IR。Peak IR即为电压降的峰值，我们需要保证峰值压降也在可接受范围内。Average IR指的是每个周期的平均压降，其实也有点类似static IR，但是计算方式会有所差异。RMS IR指root mean squre IR，也就是算IR drop随时间变化的方差，有的时候我们需要保证instance的电压降要平缓的变化，RMS就可以反映电压降随时间的离散程度。一般来说，dynamic IR的计算耗时很长，适用于找到个别instance的violation，而后针对性的调整某个instance。可以挪动它的位置到IR比较好的区域，也可以针对性的在某一块补一些PG mesh。

我知道的IR分析工具有redhawk、redhawksc、voltus等。以后也可以专门写几篇文章来介绍一些EDA工具哈哈。

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