CN101470762A

CN101470762A - 电源绕线的规划方法及电源绕线架构

Info

Publication number: CN101470762A
Application number: CNA2007103052101A
Authority: CN
Inventors: 庄佳霖
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2009-07-01

Abstract

本发明公开了一种电源绕线的规划方法。其应用于具有多个电源定义区的集成电路，该电源绕线的规划方法包括：根据该集成电路上第一电源定义区的位置，形成第一部分区域电源供应网；根据该集成电路上第二电源定义区的位置，形成第二部分区域电源供应网；形成全域电源供应网，该全域电源供应网用来提供该第一电源定义区所需的电源以及该第二电源定义区所需的电源；将该第一部分区域电源供应网耦接至该全域电源供应网以及该第一电源定义区；以及将该第二部分区域电源供应网耦接至该全域电源供应网以及该第二电源定义区。本发明还公开了一种电源绕线架构。

Description

电源绕线的规划方法及电源绕线架构

技术领域

本发明涉及一种电源供应网路的规划方法，尤指一种应用于具有多个电源定义区(multiple power domain)的集成电路的电源绕线的规划方法及电源绕线架构。

背景技术

在集成电路的领域中，由于电路日益复杂，在同一个芯片之中，不同的电路可能需要同时使用不同的电压(电源)；举例来说，芯片电路可能具有正常工作模式与睡眠模式两种不同的运作模式，当芯片电路处于正常工作模式时，整体芯片电路皆使用工作电压来进行正常操作；然而，当电路处于睡眠状态(sleep mode)时，此电路中内部的部分电路可能仍然必须处于正常工作状态，因此，对于此部分电路来说，仍须使用一般的工作电压来维持运作；而另一方面，对于此部分电路之外的其他电路，则仅须较低的电压，便可进行睡眠状态下的运作。

因此，前述芯片电路便需要不同的电源，以分别提供不同的电压至芯片内部的不同电路，如此方能使芯片电路于睡眠模式中进行不同的运作。因此，在实作上经常将一个芯片电路规划为多个电源定义区(power domain)，换言之，处于不同电源定义区的电路对应不同的电源，以允许不同电源定义区的电路使用不同的电源，来支援前述的运作。

但是，对于具有多个电源定义区的电路来说，已知的电路设计并未提供一个简易的规则或步骤，以允许电路设计者能够依循一个既定的规则，来进行电源绕线(routing)的规划与设计。举例来说，已知的APR(automaticplacement and rounting)工具仅仅只能支援具有单一电源定义区的电路；亦即，若使用APR工具，仅能自动绘出只具有单一电源定义区的电路的电源绕线；因此，若要设计多个电源定义区的电源绕线，电路设计者便只能仰赖最原始的方式来进行设计，譬如直接以手绘的方式将绕线绘制出来，很明显地，如此的设计方式不仅复杂而且又不具效率。

发明内容

因此，本发明的主要目的之一在于提供一种电源供应网的规划方法，以允许用户更简单地将多电源定义区的电源供应网设计出来，以解决已知技术中的问题。

根据本发明的一实施例，披露一种电源绕线的规划方法，其应用于具有多个电源定义区(multiple power domain)的集成电路，该电源绕线的规划方法包括：根据该集成电路上第一电源定义区的位置，形成第一区域电源供应网(local power mesh)；根据该集成电路上第二电源定义区的位置，形成第二区域电源供应网；形成全域电源供应网(global power mesh)，该全域电源供应网用来提供该第一电源定义区所需的电源以及该第二电源定义区所需的电源；将该第一区域电源供应网耦接至该全域电源供应网，并且将该第一区域电源供应网耦接至该第一电源定义区；以及将该第二区域电源供应网耦接至该全域电源供应网，并且将该第二区域电源供应网耦接至该第二电源定义区。

根据本发明的另一实施例，另披露一种电源绕线架构，其应用于具有多个电源定义区(multiple power domain)的集成电路，该电源供应网(power mesh)架构包括：第一区域电源供应网(local power mesh)，耦接至第一电源定义区(power domain)；第二区域电源供应网，耦接至第二电源定义区(powerdomain)；以及全域电源供应网(global power mesh)，耦接至该第一区域电源供应网以及该第二区域电源供应网，用来分别提供该第一电源定义区与该第二定义区所需的电源。

本发明提供用户一种电源供应网的规划方法以相关结构，以允许用户依循本发明的规划方式与结构，轻易地将具有多个电源定义区的集成电路的电源供应网设计出来；此外，本发明规划方法亦可实作于APR工具之中，如此一来，用户便可通过APR工具自动地将电源供应网的电路布局(layout)绘出，更加地提升了电路设计的效率。

附图说明

图1绘示了一个具有多个电源定义区的芯片。

图2为本发明的电源绕线规划方式的一方法实施例的流程图。

图3为对应图1芯片的一实施例的区域电源供应网示意图。

图4为全域电源供应网的一实施例的示意图。

图5为图3的区域电源供应网与图4的全域电源供应网的位置示意图。

图6为图3的区域电源供应网与图4的全域电源供应网的俯视图。

附图标记说明

100芯片 110、120电源定义区

300区域电源供应网 310、320部分区域电源供应网

400全域电源供应网

具体实施方式

请参阅图1，图1绘示了一个具有多个电源定义区的芯片100。如图1所示，芯片100具有两种不同的电源定义区110、120，其中，电源定义区110以空白区域显示的，而电源定义区120则以斜线区域显示的。

如前所述，电源定义区110、120对应不同的电源，以供应不同的电压至不同电源定义区110、120上的电路。在此请注意，于之后的披露中，本发明提供了一种电源绕线的规划方式与其相关结构，以允许用户更加轻易地将电源绕线设计出来。

在此请参阅图2，图2为本发明的电源绕线规划方式的一方法实施例的流程图。本发明规划方法包含下列步骤：

步骤200：根据电源定义区110的位置，规划第一区域电源供应网(localpower mesh)；

步骤210：根据电源定义区120的位置，规划第二区域电源供应网(localpower mesh)；

步骤220：于第一区域电源供应网与第二区域电源供应网之上，规划全域电源供应网(global power mesh)。

在此请注意，本发明使用区域电源供应网以及全域电源供应网，来共同建构出电源定义区110、120的电源绕线；其中，各个区域电源供应网依据各电源定义区110、120的位置来进行建置(步骤200、步骤210)，而全域电源供应网则是均匀的分布于区域电源供应网之上(步骤220)。其中，全域电源供应网耦接至外部电源(譬如透过芯片的I/O接脚)，以将外部电源导入芯片中，而区域电源供应网则是耦接至全域电源供应网与芯片电路(亦即所对应的电源定义区110、120的芯片内部电路)，如此一来，外部电源便会通过全域电源供应网与区域电源供应网，而输入至芯片电路中。

请参阅图3，图3为区域电源供应网300的一实施例的示意图。如图3所示，区域电源供应网可分为两个不同的部分区域电源供应网310、320，其位置分别对应电源定义区110、120的位置；于本实施例中，部分区域电源供应网310建置于电源定义区110的正上方，而部分区域电源供应网320则建置于电源定义区120的正上方，因此，部分区域电源供应网310、320便可通过穿孔(via)耦接至下方的电源定义区110、120。

此外，如图3所示，部分区域电源供应网310、320为网状结构。在此请特别注意，部分区域电源供应网310、320彼此并没有互相连接(这代表部分区域电源供应网310、320互相绝缘)，以避免彼此互相短路而导致电性的不确定。每个部分区域电源供应网310、320皆包括多条水平电源供应线与多条垂直电源供应线。在此请注意，由于每个部分区域电源供应网310、320仅用来供应电源定义区110、120的电源；因此，于每一条水平电源供应线与垂直电源供应线中，仅须包括一条接地线与一条电源线。举例来说，对于部分区域电源供应网310来说，其所包含的电源线311用来供应电源定义区110所需要的工作电压V_DD1，而接地线312则是用来提供电源定义区110所须的地电位V_GND；另一方面，对于部分区域电源供应网320来说，其所包含的电源线321用来供应电源定义区120所需要的工作电压V_DD2，而接地线322则是用来提供电源定义区120所须的地电位V_GND。

此外，虽然于图3中，电源线311与接地线312绘制的相当接近，并且电源线321与接地线322亦相当接近，然而，在此请注意，电源线311与接地线312彼此之间并无接触(此代表电源线311与接地线312形成断路)，以避免短路而导致电性的不确定；相同地，电源线321与接地线322彼此之间亦形成断路，以避免短路而导致电性的不确定。

然而，前述的区域电源供应网300对于此领域具有通常知识者并不难实作；一般来说，单一个金属层一般都是用来布置一种方向的绕线(譬如前述的水平电源供应线或垂直电源供应线)，而相邻两金属层的绕线走向则相互不同；因此，本发明可以利用相邻的金属层来建置前述的区域电源供应网300，此外，于相邻金属层中具有相同电性的电源线与接地线彼此之间亦可通过穿孔(via)相互连接。

在此请参阅图4，图4为全域电源供应网400的一实施例的示意图。如图4所示，全域电源供应网400亦为一网状结构，每个全域电源供应网400亦包括多条水平电源供应线与多条垂直电源供应线，均匀地分布于芯片电路之上。于本实施例之中，全域电源供应网400分布于前述区域电源供应网300之上，如此一来，全域电源供应网400便可透过穿孔(via)耦接至下方的区域电源供应网300，以将外部电源导入芯片中。

相同地，由于全域电源供应网400必须同时供给整个芯片所须的电压，因此，于全域电源供应网400的每一条水平电源供应线与垂直电源供应线中，必须包括至少一条共用接地线403与两条电源线401、402。其中，共用接地线403用来提供对于区域电源供应网310、320所须的地电位V_GND，而两条电源线401、402则分别用来供给部分区域电源供应网310、320所须的工作电压V_DD1、V_DD2。

相同地，前述的全域电源供应网400对于此领域具有通常知识者亦不难实作；本发明亦可利用相邻的金属层来建置前述的全域电源供应网400，此外，于相邻金属层中具有相同电性的电源线与接地线彼此之间亦可通过穿孔(via)相互连接。

在此请参阅图5，图5绘示了全域电源供应网400与区域电源供应网300的位置示意图。如图5所示，全域电源供应网400位于区域电源供应网300的上层，而区域电源供应网之中的部分电源供应网310、320又位于各电源定义区的上层。

如前所述，全域电源供应网400或区域电源供应网300各需要两层金属层完成的；换句话说，本发明至少需要四层金属层，来完成前述全域电源供应网400与区域电源供应网300的建置；然而，在先进工艺中，一般都至少保留有四层金属层(如图5所示的M5、M6、M7、M8)，其可用来进行芯片内部各节点的导线连接，因此，本发明利用这些金属层来建置全域电源供应网400与区域电源供应网300；举例来说，于金属层M5～M8之中，区域电源供应网300可建置于较低层的金属层M5～M6上(譬如图3所绘示的实施例，水平的电源供应线位于金属层M5，而垂直的电源供应线位于金属层M6)，而全域电源供应网400便相对应地建置于较高层的金属层M7～M8上(相同地，如图4所绘示的实施例，水平的电源供应线位于金属层M7，而垂直的电源供应线位于金属层M8)。

在此请参阅图6，图6绘示了于全域电源供应网400与区域电源供应网300的俯视图。于本实施例中，连接到外部电源V_DD1的电源供应线401通过穿孔(未绘示于图中)连接到下层的电源线311，以将外部电源V_DD1导入到芯片电路中；连接到外部电源V_DD2的电源供应线403通过穿孔连接到下层的电源线321，以将外部电源V_DD2导入到芯片电路中；另一方面，连接到外部地电位V_GND的共用接地线402亦通过穿孔连接到下层的接地线311、321，以将接地电源V_GND导入到芯片电路中。

因此，当全域电源供应网400、区域电源供应网310、320的密度够高，就几乎可以保证全域电源供应网400与下层部分电源供应网310、320彼此之间的连接关系，因此，当部分电源供应网310、320连接到各电源定义区110、120的内部电路时，便可确保外部电源V_DD1、V_DD2可以确实地输入至芯片电路。

此外，这样的架构还有一个优点。如业界所已知，相较于高层的金属层，较低层的金属层更常用来作为连接芯片内部节点的金属导线布置之用，因此，其面积便比高层金属层的面积更来得珍贵；因此，本发明将具有较少电源供应线(仅具有一条电源线与一条接地线)的区域电源供应网300建置于较低层的金属层M5、M6中，以占用较少的面积；另一方面，本发明将具有较多电源供应线(具有两电源线与一共用接地线)的全域电源供应网400建置于限制较宽松的金属层M7～M8中，如此便可较佳地将金属层M5～M6的面积释放出来，以进行其他金属导线的绕线布置之用。

披露至此，本领域技术人员应可理解前述的规划方式与其相关结构，并将前述的规划方式实作出来，譬如，业者可将前述的规划方式转换为算法(algorithm)，并将此算法内建于电源绕线的开发环境之中(譬如前述的APR工具)，以使APR工具可以支援多个电源定义区的电源绕线设计。

如前所述，于本实施例中，部分区域电源供应网310、320对应电源定义区110、120的位置，且彼此之间形成断路(部分区域电源供应网310、320互相绝缘)；因此，对于APR工具来说，一个较简易的算法为：先将区域电源供应网300均匀地分布于整体芯片电路之上，接着再从区域电源供应网300中将对应电源定义区110、120的部分电源供应网定义出来(譬如可根据电源定义区110、120的位置，将该区域电源供应网300进行切割，使切割后的数个电源供应网彼此之间形成断路)，以形成前述的部分区域电源供应网310、320。另一方面，对于APR工具来说，全域电源供应网400的形成方式较为简单，仅须将全域电源供应网400均匀地分布于更上层的金属层即可。

根据前面的披露，业者便可自行发展出一套合适的APR工具，以允许用户利用APR工具，自动地将电源供应网绘制出来，如此便提升了电路设计的效率。

在此请注意，前面所披露的电路结构与规划方式仅为本发明的一优选实施例，而非本发明的限制。于本发明的另一实施例中，本发明亦可省略区域电源供应网300，仅建置全域电源供应网400，以将外部电源导入芯片；举例来说，本发明可直接如图4所示地将全域电源供应网400建置于金属层M5、M6中，如前所述，若全域电源供应网400的密度够稠密，那么便可确保位于其下层的芯片电路皆可透过插孔(via)耦接至全域电源供应网400，以接收全域电源供应网400所导入的地电位V_GND与工作电压V_DD1、V_DD2，如此的相对应变化，亦属本发明的范畴。

而这样的结构对于APR工具的设计来说，也是相当简易。举例来说，APR工具仅须直接将电源供应网均匀地分布于金属层M5、M6之中即可。披露至此，此领域具有通常知识者应可理解，并实作出其所须的APR工具以及电源供应网，故其相关的APR开发方式便不另赘述于此。

在此请注意，相较于图6所示的实施例，由于全域电源供应网包括两条电源线以及一条共用接地线，因此直接将其建置于金属层M5～M6的做法，将消耗较大的金属层M5、M6面积；但由于全域电源供应网仅使用一条共用接地线，来供应地电位至不同的电源定义区，因此并不会造成过大的面积消耗。

相较于已知技术，本发明提供用户一种电源供应网的规划方法以相关结构，以允许用户依循本发明的规划方式与结构，轻易地将具有多个电源定义区的集成电路的电源供应网设计出来；此外，本发明规划方法亦可实作于APR工具之中，如此一来，用户便可通过APR工具自动地将电源供应网的电路布局(layout)绘出，更加地提升了电路设计的效率。

以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，该行业者可进行各种变形或变更。

Claims

1.一种电源绕线的规划方法，其应用于具有多个电源定义区的集成电路，该规划方法包括：

根据该集成电路上第一电源定义区的位置，形成第一部分区域电源供应网；

根据该集成电路上第二电源定义区的位置，形成第二部分区域电源供应网；

形成全域电源供应网，该全域电源供应网用来提供该第一电源定义区所需的电源以及该第二电源定义区所需的电源；

将该第一部分区域电源供应网耦接至该全域电源供应网，并且将该第一部分区域电源供应网耦接至该第一电源定义区；以及

将该第二部分区域电源供应网耦接至该全域电源供应网，并且将该第二部分区域电源供应网耦接至该第二电源定义区。

2.如权利要求1所述的规划方法，其中该第一部分区域电源供应网与该第二部分区域电源供应网位于相同的金属层。

3.如权利要求2所述的规划方法，其中该全域电源供应网与该第一区域电源供应网位于不同的金属层。

4.如权利要求3所述的规划方法，其中该全域电源供应网位于该第一区域电源供应网之上。

5.如权利要求2所述的规划方法，其中该第一部分区域电源供应网与该第二部分区域电源供应网彼此之间形成断路。

6.如权利要求1所述的规划方法，其中该第一部分区域电源供应网以及该第二部分区域电源供应网的位置分别对应于第一电源定义区以及该第二电源定义区。

7.一种电源绕线架构，其应用于具有多个电源定义区的集成电路，该电源绕线架构包括：

第一部分区域电源供应网，其位置对应第一电源定义区的位置，并且耦接至该第一电源定义区；

第二部分区域电源供应网，其位置对应第二电源定义区的位置，并且耦接至该第二电源定义区；以及

全域电源供应网，耦接至该第一区域电源供应网以及该第二区域电源供应网，用来分别提供该第一电源定义区与该第二定义区所需的电源；

8.如权利要求7所述的电源绕线架构，其中该全域电源供应网包括至少一接地线、至少一第一电源线、以及至少一第二电源线，其中该第一电源线提供该第一电源定义区所需的电源，以及该第二电源线提供该第二电源定义区所需的电源。

9.如权利要求8所述的电源绕线架构，其中该第一部分区域电源供应网包括至少一第一区域接地线与至少一第三电源线，该第三电源线耦接至该第一电源线以及该第一电源定义区，该第一区域接地线耦接至该全域电源供应网的接地线。

10.如权利要求9所述的电源绕线架构，其中该部分第二区域电源供应网包括至少一第二区域接地线与至少一第四电源线，该第四电源线耦接至该第二电源线以及该第二电源定义区，该第二区域接地线耦接至该全域电源供应网的接地线。

11.如权利要求10所述的电源绕线架构，其中该第一区域接地线与该第二区域接地线共享该全域电源供应网的同一接地线。