IBM在ASIC设计中的电源网络噪声分析

3.3 基于Hspice的电源噪声分析工具—GPM

GPM是基于Hspice的电源噪声分析工具，相对于ALSIM_TA侧重于对整个芯片进行全局仿真，GPM更着重于分析芯片的局部噪声情况，如图10所示。





图10GPM示意图

GPM的模型可以包含封装的寄生参数，IO，去耦电容，存储器阵列还有部分逻辑。

GPM的分析流程可以简单总结为以下几个步骤：

1使用AutoGPM在芯片上自动找到IO最密集的区域，然后生成Hspice的网表。
2在网表中填入仿真所需要的参数。
3分析仿真结果，可调整电容数量来满足动态压降的要求。

4 噪声分析的实例

下面是噪声分析的实例。该项目芯片封装形式为FCBGA,最大功耗约为9.2W。主要包含的模块:串并并串转换电路（最高速率11Gps），静态存储器（最高频率155MHz）,高精度频率发生器,以及各种高速IO接口电路。
图11是Alsim_TA的分析结果，针对于全局，分为VoltageCompression和Variation两部分。合理的布局和去耦电容的放置确保了每个IP的噪声容限都在相应的范围内。



图11Alsim_TA电压compression和variation图

图12为ALSIM_TA提供的具体波形图，每种IP都分别有电流和电压两种波形图。



图12ALSIM_TA中各个模块的电流电压波形图

GPM分析主要针对于局部，如图13，其仿真范围局限于GPM窗口内的多个IO，标准是尽可能对IO最密集的区域进行分析，考虑其对周边IP的最大影响，得到整个项目的WorstCase。



图13IOGPM窗口

5 总结

目前，所有IBM的ASIC客户都已经体验到了这种分析所带来的好处，确定器件规划的周期大大缩短，一些大胆的设计也可以放心尝试，尽可能的将PCB和芯片布局整合起来，实实在在的做出按自己意愿定制的芯片。

IBM作为一个国际化的公司，一直致力于帮助中国企业的发展。在AISC领域，我们已于多家国内知名企业展开了有效而长期的合作。同样，希望我们的论文能给中国的ASIC发展做出微薄的贡献。