Caída de infrarrojos en VLSI

La distribución de energía dentro de un chip se basa en alimentar cada transistor que se logra mediante la utilización de capas de metal. Con el nuevo avance de la tecnología moderna, los cables responsables de distribuir la energía se han reducido en tamaño, mientras que las dimensiones físicas de los chips se han mantenido relativamente sin cambios. Sorprendentemente, a pesar de estos cambios, la energía total consumida por los chips se ha mantenido relativamente constante.

Además, a medida que la corriente o la potencia fluyen a través de una resistencia, el voltaje cae; esto se denomina caída de IR.

En este artículo, discutiremos IR Drop en VLSI, tipos de IR Drop y EM.

La caída de IR en VLSI se conoce como "Caída de resistencia intermedia" en "Integración a muy gran escala". Se refiere a la variación en el potencial eléctrico entre los dos extremos de un cable conductor cuando la corriente fluye a través de él. Esta diferencia de potencial está determinada por la caída de voltaje a través de una resistencia, que se puede calcular multiplicando la corriente (I) que pasa a través de la resistencia por su valor de resistencia (R).

V (Tensión) = I (Corriente) XR (Resistencia)

Nota:Para evitar esto, es importante considerar los problemas de IR Drop durante el diseño del sistema VLSI.

=CorreaAvg*Rs*(W/2)*(1/Wstrap)

Nstrappinspace=Espaciado Dpad/Espacio L.

Ancho mínimo del anillo =exprimir = Ip/Rj Microm

La caída de IR estática en VLSI se refiere a la caída de voltaje promedio experimentada dentro de un diseño VLSI. Esta caída de voltaje está influenciada por la red RC de la red eléctrica y juega un papel crucial en el establecimiento de conexiones entre la fuente de alimentación y las celdas individuales.

La magnitud de la caída de voltaje promedio está determinada por varios factores, incluido el período de tiempo y un contribuyente significativo a la caída de IR estático es la corriente de fuga del canal de puerta.

Vstatic drop = lavy x Rwire (lavy se refiere a corrientes de fuga)

La caída dinámica de IR en VLSI está cayendo en el voltaje debido a la alta actividad de conmutación de los transistores. La caída ocurre cuando la demanda de corriente aumenta en el suministro de energía. Ocurre debido al cambio de actividades dentro del chip. Además, evalúa la caída de IR que se produce cuando un gran número de circuitos cambia al mismo tiempo. Por lo tanto, causa pico de demanda actual.

Nota:La caída de IR en VLSI ocurre específicamente cuando hay un requisito elevado de corriente de la fuente de alimentación, que se desencadena por las actividades de conmutación del chip.

Vdynamic_drop = L (di/dt) [L se debe a la corriente de conmutación]

El desplazamiento gradual de átomos metálicos en un semiconductor se denomina electromigración. EM ocurre cuando la densidad de corriente es lo suficientemente alta como para provocar la deriva de iones metálicos en la dirección del flujo de electrones y se caracteriza por la densidad de flujo de iones.

Mientras que la caída de IR se intensifica en presencia de electromigración.

Con los efectos EM, las posibilidades de que el alambre de metal se abra y se cortocircuite son altas. A medida que EM aumenta la resistencia del cable, provoca una caída en el voltaje. Por lo tanto, esto permitirá que el dispositivo disminuya la velocidad o puede causar fallas permanentes en los circuitos.

La electromigración (EM) induce un fenómeno en el que las interconexiones aguas abajo en un circuito experimentan un estrechamiento, mientras que las interconexiones y vías aguas arriba experimentan una deposición de metal. Este efecto de EM da como resultado tanto la creación como la interrupción de conexiones, lo que lleva a cambios en la resistencia de interconexiones y vías.

Cada empresa tiene sus formas de analizar la gota IR y en base a eso se ha tomado la precaución.

Cuando las celdas cambian, la caída se calcula de forma independiente con la ayuda de la resistencia del cable. Las formas de arreglar la caída de IR estático en VLSI:

La fórmula para calcular la caída dinámica ocurre con la ayuda de apagar las celdas. Formas de arreglar la caída dinámica de IR:

A medida que el nodo tecnológico se contrae, se reducen las geometrías de las capas de metal y la resistencia del cable. Por lo tanto, esto condujo a la tensión de alimentación durante CTS, los búferes y los inversores que se agregaron a lo largo de la ruta del reloj para equilibrar el sesgo.

La caída de IR muestra la caída de voltaje en la corriente y estos problemas son muy comunes. Con varias técnicas y medidas, estos problemas pueden prevenir y también reducir la electromigración en diseños de chips de geometría más baja.