芯片电压反馈点的设计方法与流程

专利检索2024-11-29  30


本发明涉及芯片设计,具体而言涉及一种芯片电压反馈点的设计方法。


背景技术:

1、在现代集成电路设计中,芯片的电源完整性对于确保其正常工作至关重要。由于芯片内部电路的复杂性,特别是在时域上,电流活动的不规则性导致直流电压维持在所需工作范围内变得更加困难。电源和地之间的电阻和电感引起的电压压降可能导致芯片实际工作电压低于正常水平。为解决此问题,引入电压反馈点,通过采样芯片端电压,并将其与设定电压比较后调整输出,保持芯片在稳定电压下工作。但是,在现有芯片设计中,通常的做法是只关注芯片内部的电压压降,忽略了系统级的电压压降,其中包括电路板和封装基板的电阻引起的电压压降。这导致在选择芯片电压反馈点时,可能无法准确反映系统运行中真正的电压压降情况。电路板和封装基板的电压压降对芯片上电压分布的影响是不均匀的,仅依据芯片内部的电压压降进行反馈点位置选择,无法确保这些位置代表了系统中电压压降最大的地方。这种方法的局限性在于没有综合考虑到系统整体的电源完整性,从而可能影响芯片的性能和可靠性。


技术实现思路

1、本发明的目的是至少解决如何选取最佳电压反馈点位置的问题。该目的是通过以下技术方案实现的:

2、本发明的第一方面提出了一种芯片电压反馈点的设计方法,用于设计芯片的电压反馈点的位置,所述芯片包括依次连接的芯片裸片、封装基板和电路板,以及电压反馈线,所述电压反馈线经由所述封装基板和所述电路板,分别连接芯片裸片上的电压反馈点和所述电路板的电源模块,所述设计方法包括以下步骤:

3、将所述封装基板分成多个区域,计算每个所述区域的电压压降,在每个所述区域内获取电压压降最大的第一电压压降,获取所述第一电压压降所在的坐标位置;

4、分别计算通过每个所述区域的电流消耗总量及每个所述区域通往所述电源模块的电阻;

5、根据所述电流消耗总量和所述电阻计算从所述电源模块至每个所述区域所产生的第二电压压降;

6、分别根据所述第一电压压降和所述第二电压压降之和得到各个所述区域的第三电压压降,选取最大的所述第三电压压降,确定与最大的所述第三电压压降对应的所述区域设定为最大压降区域,将所述最大压降区域中所述第一电压压降的坐标位置作为所述电压反馈点。

7、根据本发明的芯片电压反馈点的设计方法,通过综合分析芯片区域内的第一电压压降(芯片内部引起的电压压降)和第二电压压降(由于电路板和封装基板的电阻引起的电压压降),来确定最佳的电压反馈点位置。这种方法考虑了芯片内部和外部因素对电压压降的影响,从而更准确地识别在实际应用中可能导致电压不稳定的区域。通过选取具有最大综合电压压降(第三电压压降)的区域作为电压反馈点,该方法能有效保证芯片在系统中的电源完整性,提高了芯片的性能和可靠性。

8、另外,根据本发明的芯片电压反馈点的设计方法,还可具有如下附加的技术特征:

9、在本发明的一些实施例中,所述区域的数量为9个。

10、在本发明的一些实施例中,将所述封装基板分成9个所述区域的步骤包括:

11、测量所述封装基板上电源和地区域的x轴长度和y轴长度;

12、将测量得到的所述x轴长度和所述y轴长度各自除以3,得到在每个轴上的分割点;

13、根据计算出的分割点,在x轴长度和y轴长度上画线,将电源和地区域分割成9个面积相同的所述区域。

14、在本发明的一些实施例中,每个所述区域的所述第一电压压降所处的位置通过电路仿真软件计算得出。

15、在本发明的一些实施例中,计算通过每个所述区域的电流消耗总量步骤包括:

16、确定每个区域的电路模块及数量;

17、查找每种电路模块在给定工作条件下的电流消耗;

18、将所述区域的所述电路模块的电流消耗相加得到所述区域的电流消耗总量。

19、在本发明的一些实施例中,所述电路模块包括电源管理单元、稳压器、去耦电容和电源监控电路。

20、在本发明的一些实施例中,每个所述区域通往所述电源模块的走线的所述电阻可以通过计算得出,其计算公式为:其中,ρ为所述走线的电阻率,l是所述走线的长度,a为所述走线的横截面积。

21、在本发明的一些实施例中,每个所述区域通往所述电源模块的所述电阻通过电路仿真软件仿真得出。

22、在本发明的一些实施例中,所述第二电压压降的计算公式为:δv=ir,其中,i为该所述区域的所述电流消耗总量,r为所述电阻。

23、在本发明的一些实施例中,通过筛选的方式选取最大的所述第三电压压降。



技术特征:

1.一种芯片电压反馈点的设计方法,用于设计芯片的电压反馈点的位置,所述芯片包括依次连接的芯片裸片、封装基板和电路板,以及电压反馈线,所述电压反馈线经由所述封装基板和所述电路板,分别连接芯片裸片上的电压反馈点和所述电路板的电源模块,其特征在于,所述设计方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的芯片电压反馈点的设计方法,其特征在于,所述区域的数量为9个。

3.根据权利要求2所述的芯片电压反馈点的设计方法,其特征在于,将所述封装基板分成9个所述区域的步骤包括:

4.根据权利要求1所述的芯片电压反馈点的设计方法,其特征在于,每个所述区域的所述第一电压压降所处的位置通过电路仿真软件计算得出。

5.根据权利要求1所述的芯片电压反馈点的设计方法,其特征在于,计算通过每个所述区域的电流消耗总量步骤包括:

6.根据权利要求5所述的芯片电压反馈点的设计方法,其特征在于,所述电路模块包括电源管理单元、稳压器、去耦电容和电源监控电路。

7.根据权利要求1所述的芯片电压反馈点的设计方法,其特征在于,每个所述区域通往所述电源模块的走线的所述电阻通过计算得出,其计算公式为:其中,ρ为所述走线的电阻率,l是所述走线的长度,a为所述走线的横截面积。

8.根据权利要求1所述的芯片电压反馈点的设计方法,其特征在于,每个所述区域通往所述电源模块的所述电阻通过电路仿真软件仿真得出。

9.根据权利要求1所述的芯片电压反馈点的设计方法,其特征在于,所述第二电压压降的计算公式为:δv=ir,其中,i为该所述区域的所述电流消耗总量,r为所述电阻。

10.根据权利要求1所述的芯片电压反馈点的设计方法,其特征在于,通过筛选的方式选取最大的所述第三电压压降。


技术总结
本发明涉及芯片设计技术领域,具体而言涉及一种芯片电压反馈点的设计方法。该设计方法包括以下步骤:将封装基板分成多个区域,并分别计算每个区域的电压压降最大的第一电压压降所处的坐标位置;分别计算通过每个区域的电流消耗总量及每个区域通往电源模块的电阻;根据电流消耗总量和电阻计算从电源模块至每个区域所产生的第二电压压降;分别根据第一电压压降和第二电压压降之和得到各个区域的第三电压压降,选取最大的第三电压压降,该第三电压压降对应的第一电压压降所处的位置为电压反馈点。本发明通过综合分析芯片区域内的第一电压压降和第二电压压降,来确定最佳的电压反馈点位置,该方法能有效保证芯片在系统中的电源完整性。

技术研发人员:王星,柳雷
受保护的技术使用者:篆芯半导体(南京)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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