“这些问题,在小规模芯片上不明显。但到了kl-vu这种规模,每一个小问题都被放大了。”
会议室里嗡嗡声起来了,有人在小声讨论,有人在笔记本上记。
宋颜敲了敲桌子,安静下来。
“吴国华,你把具体的问题案例一个一个过一遍。”
吴国华点了点头,翻开笔记本。
“先讲时序收敛的问题。”
他在黑板上画了一个简图,是一个dul-vu的位加法器,仿真模型每级进位延迟纳秒,级纳秒,时钟周期余量充足。但实际测试,加法器在o兆赫以上就出错。”
他指着图上的进位线。
“问题出在进位线的版图上。进位线从芯片的一端走到另一端,跨越了将近毫米的距离。金属线的寄生电阻和电容导致每级进位延迟到了纳秒,级o纳秒。低频正常,频率一高就错。”
他在旁边写了一个公式:
rcdeay=ooΩ□offμ≈ns
“仿真的rc模型是简化的,没有精确提取版图寄生参数。实际金属线的电阻、电容比模型大了将近o。”
台下有人举手:“仿真用的是理想导线模型?”
“对。”吴国华点头,“我们做逻辑仿真时,假设导线是理想的,没有考虑寄生参数。在做版图后仿真时,rc提取的精度也不够。”
宋颜在笔记本上记了一笔。
吴国华又画了一个图,是一个时钟分配网络的示意图。
“第二个问题,时钟偏斜。”
他在图上画了几个触器,用线连到时钟源。
“kl-clk的设计目标是时钟偏斜小于oo皮秒。实测偏斜到了oo皮秒,芯片内部不同区域的动作不同步,导致数据采样错误。”
他指着图上的时钟树。
“时钟树在版图上没有做精确的平衡设计。从时钟源到不同触器的走线长度差了将近一倍,仿真时假设理想时钟,没现这个问题。”
台下又是一阵议论。
吴国华继续往下讲。
“第三个问题,信号串扰。”
他画了两条并行的信号线,在旁边画了一个毛刺的波形。
“相邻信号线之间的容性耦合,导致一根线翻转时在相邻线上感应出毛刺。毛刺幅度达到逻辑阈值时,被触器误采样,导致逻辑错误。”
他在旁边写了一个公式:
vcrosstak=+cgvduitch
“仿真模型中没有考虑容性耦合效应。实际版图上,关键信号线之间只有不到两微米的间距,耦合电容很大。”
他顿了顿,又画了一个图。
“第四个问题,电源地噪声。”
他画了一个反相器的链,在旁边画了电源电压的波形,在翻转的瞬间有一个明显的跌落。
“多个门同时翻转时,电源网络上的瞬间电流尖峰导致电源电压跌落。kl-vu的向量运算单元,个加法器同时翻转,电流尖峰高达安培级。”
他指着图上的电压跌落。
“电源电压从伏跌到了伏,门电路的延迟增加了o,逻辑出错。仿真假设理想电源,没有建模irdrop和地弹。”
他在黑板上写了几个字:irdrop、groundbounce。
“这些问题,综合起来就是一个结论。”吴国华放下粉笔,“我们的时序仿真太理想化了。没有精确的寄生参数提取,没有精确的rc模型,没有考虑信号完整性和电源完整性。”
他转过身,看着台下。
“分布式辅助设计系统告诉我们能跑,但实际上跑不起来。”
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