Couverture ElectroniqueS n°127

Dans les circuits à technologie nanométrique, le phénomène des chutes de tension doit être analysé dans sa composante temporelle, car il affecte le calcul des délais et l'impact des effets parasites. Sequence propose pour y remédier une solution au niveau cellule, basée sur l'analyse de la chute de tension instantanée. On le sait, les conceptions de systèmes sur une puce en dessous de 100 nm avec une alimentation inférieure à 1 V introduisent de nouveaux problèmes quant à la maîtrise de la qualité des signaux d'un circuit. Ces difficultés sont liées à des effets physiques connus mais que l'on ne peut plus négliger sur ces nouvelles technologies de fabrication. Une de ces difficultés est l'inadéquation de la modélisation actuelle de la distribution d'alimentation avec son corollaire les phénomènes de chute de tension (voltage drop ou IR drop en anglais) qui se produisent au travers d'un circuit.Or les solutions actuelles d'analyse des chutes de tension dans une puce sont inadaptées et manquent de fiabilité. En effet, parmi les solutions disponibles, celles basées sur l'analyse des cellules font appel à une approximation statique de la chute de tension (c'est-à-dire invariable en fonction du temps), alors que ce phénomène est essentiellement dynamique (c'est-à-dire variable en fonction du temps).A l'inverse, les outils qui font l'analyse au niveau transistor et qui, eux, prennent en compte la variable temporelle, manquent de capacité et de performance pour analyser un circuit complet en tant qu'entité. Un handicap certain, car la chute de tension est un phénomène qui ne peut être analysé de manière efficace en prenant chaque bloc de manière isolée.En outre, l'approche traditionnelle pour traiter les effets d'une chute de tension est de supposer qu'il existe au sein du circuit une tension uniforme idéale, puis d'attribuer une marge de sécurité (habituellement 10 %) et enfin de calculer les délais et le bruit dans cette enveloppe. Cette approche fonctionne lorsque toutes les chutes de tension qui surviennent naturellement dans un circuit sont à l'intérieur de la marge de sécurité attribuée. Malheureusement, la croissance exponentielle du nombre de transistors et la réduction de la taille des puces rendent cette méthode inadaptée, car la maîtrise des dépassements de la marge de sécurité n'est pas assurée.… et de tension instantanéeLes valeurs de courants instantanés ainsi calculées par cellule et par intervalle de temps pour chaque cellule du circuit servent de données d'entrée au calculateur des tensions instantanées (figure 6). Le moteur embarqué d'extraction hiérarchique fournit les données RC de la grille d'alimentation. Quant aux données RC parasites du boîtier, elles sont fournies comme entrée externe. En outre, un programme TCL (Tool command language, langage de script interprété) identifiant les cellules couplées par condensateurs est utilisé pour localiser l'emplacement de ces cellules et leur composante RC effectivement prise en compte. Le calculateur de tension instantanée crée une matrice RLC et calcule la tension par cellule et par intervalle de temps, ainsi que les intensités instantanées.Les tensions instantanées sont ensuite fournies au calculateur de délai intégré dans l'outil CoolTime pour générer un fichier SDF (Standard delay format) avec les effets de diaphonie et de chute de tension. Ces informations sont ensuite utilisées pour effectuer une analyse de délais et d'effets parasites qui tient compte de la chute de tension et de la diaphonie.Outre les rapports de courant et de tension, l'outil génère aussi une cartographie dynamique de courant et de tension au sein d'un enregistreur intensité-tension (figure 7). Cette interface visuelle constitue un indicateur facile des chemins critiques susceptibles de traverser des régions à basse tension ou des lignes « victimes », où la marge de bruit calculée peut être dangereusement faible.(*) La méthode dite de Monte-Carlo est le nom donné à une technique scientifique utilisant des suites de nombres aléatoires pour approcher la solution d'un problème mathématique ou physique.(*) Librairie de description des délais et des valeurs d'énergie consommée par chaque bascule pour les technologies de porte utilisées dans le circuit. Ces données, fournies ici par Synopsys, sont issues des fondeurs.SequenceDétenteur d'un Master of Science de l'université de l'Iowa, Piyush Sancheti est directeur marketing produit chez Sequence. Son expertise porte sur les problèmes de gestion d'alimentation et d'analyse électrique de signaux dans les circuits intégrés. Il a travaillé auparavant au sein de Cadence dans les divisions Logic Design et Verification group.Piyush Sancheti

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