串扰是芯片后端设计中非常普遍的现象,它会造成逻辑信号的预期之外的变化。消除串扰的影响是后端的一个重要课题。
首先,什么是串扰?它是如何产生的?芯片的信号线之间会存在耦合电容,因此一条信号线的变化会影响周围的线(信号线之间的耦合电感一般可以忽略)。
对于工程师来说了解这么多就可以了,不过这样的解释有点循环论证的感觉,因为耦合电容就是因为两端金属线互相影响而抽象出来的概念。
最根本的原因就是一条信号线的跳变会造成周围空间电磁场的变化,而变化的电磁场会在周围的导线感应出电流。
十几年前老的工艺可能还可以忽略寄生电容,现在的先进工艺下寄生电容已经到了万万不可忽略的地步了,不过对于电感好像还是不会过多考虑。
两段很近的导线发生串扰时,假设一段导线从0跳变为1,会影响另一段导线电势小幅上升一点,再回落下来。我们称产生跳变的导线为attacker,受影响的导线为victim,那一小段电势的变化称为glitch。
相应的,如果attacker从1变0,victim会有一个电势下降的glitch。如果这个glitch过大,就可能产生一个错误的逻辑信号出来,这个时候就发生了glitch的violation。
attacker和victim的角色是可以互相转化的,一个victim在需要翻转的时候就成为了attacker,attacker信号保持不变的时候就是victim。如果两段信号线同时反转,他们就都既是attacker又是victim。
glitch violation也是信号完整性(si,signal integrity)violation的一种,si据我所知也就只和crosstalk有关。
另一种情况,如果attacker和victim同时跳变,如果attacker和victim的跳变方向一致,比如说都从0变为1,victim受attacker的影响跳变速度会更快一些,也就是transition/slew time更小。注意这个时候两者都既是attacker也是victim,所以两根导线的transition都会变快。
相反地,如果attacker和victim跳变方向不同,transition会变慢。transition的变化可能会产生timing的violation,这一类violation也可以说是由si带来的。但是一般这种violation不如glitch来的严重。
一种比较严重的violation叫做ds(double switch),也是由于串扰带来的逻辑错误。
就是说attacker和victim同时跳变并且方向相反,假设attacker从1到0,victim从0到1,假设某个时刻victim已经过了逻辑1的电压阈值,后面的cell已经可以捕捉到信号1了,但之后由于crosstalk,victim的电势会有一个向下(逻辑0方向)的glitch。
而这个glitch可能导致后级cell捕捉到信号0,之后victim电势再升高为逻辑1,所以总的来说victim的信号传播就从0、1变为0、1、0、1.这就叫做double switch violation。
消除si violation的方法还是要从绕线着手。第一就是加shielding net,就是在attacker旁边加一段地线,称为shielding,减弱attacker与victim的耦合电容。
一般的时钟trunk都会加一定比例的shielding。第二种就是把发生violation的两段shape分开,距离越远越好,具体做法可以把很直的一段shape让它拐一下,做个detour出来。
第三种就是把其中一个net换到另一层去,因为我们metal layer的preferred routing direction都是一层横的一层竖的,换层之后能有效减少耦合电容。
英特尔欲借此芯片挑战英伟达AI领域!
惠普战66ProG1台式机评测 定位精准的办公主机
高通加入Eclipse基金会和SOAFEE,加速推动软件定义汽车技术的未来
探讨物联网投资回报期的重要性
如何计算控制器参数使隔离式CAN(控制器区域网络)网络以1Mbps的速度运行
什么是串扰crosstalk?它是如何产生的?
怎么样让没有仿真软件的电脑上播放仿真演示的详细资料概述
HTC做起了VR艺术,尽显HTC在艺术领域的野心
微雪电子4.2寸电子纸墨水屏介绍
热沉用高导热碳/金属复合材料研究进展
苹果又重新受到投资者的追捧转而看好苹果数字服务发展前景
第33届AAAI 2019在美国夏威夷召开,百度共有15篇论文被收录
中国移动与芯启源、华为、浪潮、澜起科技正式签约,成立移动云联合实验室
红米Note4X将在印度发布, 与中国红米Note4略有不同
英特尔自动驾驶汽车安全决策模型已经获得全球范围内相关单位的认可
中国有燃料电池汽车吗?国内市场拐点何时来临?
雷达物位计和导波雷达液位计的区别
宽带技术转向FTTH WiMAX和Cable
华为将推全球首款超级五频多模LTE网络天线
自动空调的控制功能和原理