基于RSA算法电子系统认证芯片的电源规划

选用底层金属开始布线，因此顶层金属的布线资源比较宽裕。并且，顶层金属比其他层金属要厚一些，电气性能也要好一些，多使用顶层金属对减小IR Drop有着很大的帮助。因此选用Meta16作为纵向电源条。根据实际情况，纵向电源条的宽度WV取为7.6 μm。芯片内核区域的宽度W为1 578.085μm，高度H为1 567.44μm，因此由上述公式可得该系统认证芯片所需电源条的总对数N为5.749，取N=6，即在芯片内核区域均匀放置6对宽度为7.6μm的Meta16电源条，每对电源条之间的间距为225.44μm。

　　接着进行横向电源条的设计。选用高层金属Meta15作为横向电源条，宽度取为5.04μm，由上述公式可得，所需横向电源条的总宽度为87.424 μm。但是，实际上并不需要这么多电源条，因为标准单元的电源/地都通过Metal1连接到芯片内核的两端，并且与纵向电源条相连。该设计共有标准单元行(Row)312行，每行有1对0.4μm的横向电源条，相当于有312×0.4=124.8μm的电源条，大于所需的横向电源条总宽度，已经足够供应整个芯片，使水平方向的电压降小于VDD×5%=0.09 V。

　　为了使水平方向的电压降更小，设计了3对宽度为5.04 μm的Metal5层横向电源条，均匀分布在芯片内核区域。电源条的设计结果如图4所示。

　　经过后续物理设计后，在满足时序收敛的前提下，最终详细布线后电源网络VDD功耗分析的结果如表2所示，可看出，电源规划的设计很好地改善芯片内部的IR Drop，最终芯片内部不存在IR Drop的违规，满足了功耗要求，如图5所示。

　　3 结语

　　本文主要讨论了基于RSA算法的电子系统认证芯片的电源规划。基于SMIC 0.18μm工艺，首先对该芯片进行预设计，通过对预设计进行功耗预估和布线拥塞程度的分析结果，在正式设计时提高了芯片利用率，减小了芯片的面积;并且通过详细的电源规划(包括双层电源环和电源条的设计等)消除了预设计时存在的电压降违规，使该电子系统认证芯片最终满足功耗要求和时序收敛。