CN103577621B - 晶片及其电源开关电路的布局方法 - Google Patents

Abstract

一种电源开关电路的布局方法，包括：建立整合电路区块，其中，整合电路区块具有常开缓冲器以及标准电源开关电路。设定开关信号起始点以及信号终止点，并于信号起始点以及信号终止点间的传输路径间放置多个标准电路区块，其中，各标准电路区块具有标准电源开关电路。检视信号起始点与相邻的标准电路区块间、相邻的各标准电路区块间以及信号终止点与相邻的标准电路区块间的多数条导线片段的多个线段长度。在各线段长度大于预设值时，置换与各线段耦接的各标准电路区块为整合电路区块并成为多个被置换的电路区块。本发明所提供的方法，可以消除需要透过手动来置放常开缓冲器的动作，降低布局的复杂度，有效减低电路布局的面积，进以降低生产成本。

Description

晶片及其电源开关电路的布局方法

技术领域

本发明是有关于一种电源开关电路的布局方法，且特别是有关于一种在低功率积体电路设计上配置常开缓冲器(Always On buffer,AO buffer)的电源开关电路的布局方法。

背景技术

在习知的低功率的集成电路的设计中，为了降低电源电压下降(IR drop)的现象，在开关信号传输导线中，透过串接多个常开缓冲器(Always ON buffer,AO buffer)在电源开关电路(Power Gating Cell)间是一种常见的作法。通常，在习知技术中，常开缓冲器的布局通常需要通过人工的方式来放置在合适的位置，而在选择可以放置常开缓冲器的区域时，也常需要寻找晶片中额外的区域。如此一来，除了增加布局的复杂度以外，还会耗去较大的布局面积，造成晶片成本的提升。

另外，在习知技术中，若采用具有双电源接脚的架构的常开缓冲器时，还需要针对电源线的走线作特殊的考量，也因此，经常会发生所谓的走线壅塞(routing congestion)的现象，而更为提升布局的复杂度，并可能导致布局面积的增加。

发明内容

本发明提供多种电源开关电路的布局方法，有效降低线路布局的复杂度，并减少所需要的布局面积。

本发明提出一种电源开关电路的布局方法，包括：设定一信号起始点以及一信号终止点；于所述信号起始点以及所述信号终止点间的一传输路径间放置多个标准电路区块与多个缓冲器，其中各所述标准电路区块具有所述标准电源开关电路；检视所述信号起始点与相邻的标准电路区块间、相邻的各所述标准电路区块间以及所述信号终止点与相邻的标准电路区块间的多数条导线片段的线段长度；以及在各所述线段长度大于一预设值时，置换与各所述导线片段耦接的各所述标准电路区块为所述整合电路区块并成为多个被置换的电路区块且移除各所述导线片段上的所述多个缓冲器，其中每一所述整合电路区块具有一常开缓冲器以及一标准电源开关电路。

本发明另提出一种电源开关电路的布局方法，包括：建立一整合电路区块，其中，整合电路区块具有常开缓冲器以及标准电源开关电路。并且，设定信号起始点以及信号终止点，于信号起始点以及信号终止点间的信号传输路径间放置多个整合电路区块以成为多个传输电路区块。

本发明更提出一种晶片，包括电源开关电路。其中，电源开关电路包括电源开关信号起始点、传输路径、多个标准电路区块、多个整合电路区块以及电源开关信号终止点。其中，电源开关电路依据单一布线路径配置由所述信号起始点通过标准电路区块与所述整合电路区块至电源开关信号终止点。

基于上述，本发明建立同时具有常开缓冲器以及标准电源开关电路的整合电路区块，并在进行晶片内的信号布局时，利用整合电路区块来取代标准电路区块，并藉以克服传输信号上所可能发生的电源电压下降(IR drop)的现象。本发明所提供的利用整合电路区块的置换方法，可以消除需要透过手动来置放常开缓冲器的动作，降低布局的复杂度，而整合电路区块的布局面积又个别放置常开缓冲器以及标准电源开关电路的布局面积为小，有效减低电路布局的面积，进以降低生产成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1绘示本发明实施例的电源开关电路的布局方法的流程图。

图2A绘示整合电路区块200的示意图。

图2B以及图2C绘示图1实施例的步骤S120～S140的一实施动作示意图。

图2D绘示图2C的部份传输导线的连接方式的示意图。

图2E以及图2F绘示图1实施例的步骤S120～S140的另一实施动作示意图。

图3绘示本发明另一实施例的电源开关电路的布局方法的流程图。

图4绘示图3实施例的一实施方式示意图。

附图说明：

S110～S140、S310～S330：电源开关电路的布局步骤

200：整合电路区块

210、AOB1～AOB4：常开缓冲器

220：标准电源开关电路

201～208、251～2512：标准电路区块

SIN：标准输入端

SOUT：标准输出端

AIN：常开输入端

AOUT：常开输出端

INV1、INV2：反向器

PM1：P型电晶体

VDDT、VCCT：电源传输端

SA1：信号起始点

SB1：信号终止点

L1～L9、LA：导线片段

201_1～208_1、259_1～2512_1：整合电路区块

401：核心电路

410～450：整合电路区块

BUF1～BUF6：缓冲器

具体实施方式

请参照图1，图1绘示本发明实施例的电源开关电路的布局方法的流程图。其中，在步骤S110中，整合常开缓冲器以及标准电源开关电路来建立整合电路区块。请同步参照图2A，图2A绘示整合电路区块200的示意图。其中，建立整合电路区块200是透过将常开缓冲器210以及标准电源开关电路220在固定的区域中进行整合式的布局所建构而成的。简单来说，在进行整合电路区块200的建立时，可以在整合电路区块中设定标准输入端SIN、标准输出端SOUT、常开输入端AIN以及常开输出端AOUT。接着，在将常开缓冲器210布局在整合电路区块200中的常开输入端AIN以及常开输出端AOUT之间，并使常开缓冲器210的输入端耦接至常开输入端AIN，且使常开缓冲器210的输出端耦接至常开输出端AOUT。

另外，并将标准电源开关电路220布局在整合电路区块200中的标准输入端SIN以及标准输出端SOUT间，并使标准电源开关电路220的输入端耦接至标准输入端SIN，且使标准电源开关电路220的输出端耦接至标准输出端SOUT。

在图2A的绘示中，标准电源开关电路220由反向器INV1、INV2以及P型电晶体PM1所构成。其中，反向器INV1接收传送自标准输入端SIN的信号，并对标准输入端SIN上的信号进行反向后传送至P型电晶体PM1的栅极，以控制P型电晶体PM1的导通或断开。P型电晶体PM1的源极以及漏极分别耦接至电源传输端VDDT以及VCCT，并且，在当P型电晶体PM1依据其栅极所接受的信号而导通时，电源传输端VDDT上所接收的电源会被传送至电源传输端VCCT上，相反的，若当P型电晶体PM1依据其栅极所接受的信号而断开时，电源传输端VDDT与电源传输端VCCT间的电源传输路径会被切断。

另外，反向器INV2则串接在反向器INV1的输出端以及标准输出端SOUT间，反向器INV2用以针对反向器INV1的输出端上的信号进行反向，并将反向后的信号传送至标准输出端SOUT。

值得注意的，常开缓冲器210可以与标准电源开关电路220共用操作电源，而所共用的操作电源可以是由电源传输端VDDT所接收的电源。并且，这种整合常开缓冲器210以及标准电源开关电路220以进行整合式布局所建构的整合电路区块200所需要的布局面积会比分别针对常开缓冲器210以及标准电源开关电路220进行独立布局所需要的总面积来得小。而且，在整合电路区块200中所具有的整合常开缓冲器210以及标准电源开关电路220的操作电源可以共用的条件下，可以省去独立进行常开缓冲器210的布局时还需要另外配置操作电源的电源线的布局动作，有效降低布局的复杂度。

请重新参照图1，在步骤S120中，则针对开关信号起始点以及终止点进行设定，并于信号起始点以及信号终止点间的导线传输路径间放置多个标准电路区块。以下请同步参照图2B以及图2C，图2B以及图2C绘示图1实施例的步骤S120～S140的一实施动作示意图。在图2B中，首先，设定信号起始点SA1以及信号终止点SB1在晶片上的布局位置，并且，在信号起始点SA1以及信号终止点SB1间的预设的导线传输路径上放置多个标准电路区块201～208，其中的标准电路区块201～208中各具有如图2A绘示的标准电源开关电路220。

在此，标准电路区块是透过串连的方式配置在信号起始点SA1以及信号终止点SB1间的导线传输路径上。并且，信号起始点SA1以及信号终止点SB1间所需要被配置的标准电路区块的数量是依据信号起始点SA1以及信号终止点SB1间的传输路径上的电源消耗状态来决定的。也就是说，信号起始点SA1以及信号终止点SB1间所配置的标准电路区块数量必须满足晶片设计中的电源电压下降(IR drop)的规范的需求。因此，信号起始点SA1以及信号终止点SB1间所需要被配置的标准电路区块的数量可以依据晶片的实际状态来决定，而图2B绘示的8个标准电路区块201～208的配置方式仅只是一个范例，并不用以限缩本发明。

请参照图1以及图2B，在步骤S130中，则进行信号起始点SA1与相邻的标准电路区块210间、相邻的各标准电路区块间(例如标准电路区块201与标准电路区块202间，标准电路区块203与标准电路区块204间)以及信号终止点SB1与相邻的标准电路区块208间的多数条导线片段L1～L9的多个线段长度的检视动作。其中，导线片段L5由标准电路区块204开始，依序透过缓冲器BUF1～BUF3连接至标准电路区块205。导线片段L9则由标准电路区块208开始，依序透过缓冲器BUF4～BUF6连接至信号终止点SB1。

在步骤S140中，在当检视出导线片段L1～L9中部份线段的长度超过预设值时，则进行针对线段长度超过预设值的导线片段相耦接的标准电路区块置换为整合电路区块的置换动作，而这些被置换的整合电路区块则可被称为被置换的电路区块。

具体来说明，请参照图2B以及图2C，在图2B中，透过步骤S130的检视动作后可以得知，导线片段L5以及L9的线段长度是超过预设值的。因此，透过步骤S140将与导线片段L5相耦接的标准电路区块201～204置换为整合电路区块201_1～204_1。并且，透过步骤S140将导线片段L9相耦接的标准电路区块205～208置换为整合电路区块205_1～208_1。其中，被置换的电路区块的整合电路区块201_1～208_1的电路皆如图2A绘示的整合电路区块200。

值得注意的是，在进行信号起始点SA1通过整合电路区块201_1～208_1至信号终止点SB1的传输信号的布局方式是利用单一布线路径的方式来进行的。也就是说，传输导线由信号起始点SA1出发并依序经过整合电路区块201_1～208_1至信号终止点SB1的传输路径上是连续的且没有分叉，并且，可利用一笔划的方式来画完整个传输路径。

在图2C中，传输导线由信号起始点SA1连接至整合电路区块201_1的标准输入端SIN，并由整合电路区块201_1的标准输出端SOUT连接至整合电路区块202_1的标准输入端SIN。信号沿着整合电路区块202_1～203_1连接至整合电路区块204_1的标准输入端SIN，并透过整合电路区块204_1的标准输出端SOUT连接至整合电路区块204_1的常开输入端AIN。再透过整合电路区块204_1的常开输出端AOUT连接至整合电路区块203_1的常开输入端AIN。传输信号再沿着整合电路区块203_1以及202_1连接至整合电路区块201_1的常开输入端AIN，并连接至整合电路区块205_1的标准输入端SIN。

整合电路区块205_1～208_1间的信号的连接方式与整合电路区块201_1～204_1间的信号的连接方式相类似，以下则不多赘述。其中信号透过整合电路区块205_1的常开输出端AOUT连接至信号终止点SB1。

请参照图2D，图2D绘示图2C的部份传输导线的连接方式的示意图。由图2D可以发现，整合电路区块201_1～204_1中所配置的常开缓冲器AOB1～AOB4就可以有效的被放置在信号起始点SA1与信号终止点SB1间。另外，整合电路区块201_1～204_1的电源传输端VDDT可共同接收相同的操作电源，而整合电路区块201_1～204_1的电源传输端VCCT可相互耦接。

以下请同步参照图1、图2E以及2F，图2E以及图2F绘示图1实施例的步骤S120～S140的另一实施动作示意图。在图2A中，在步骤S130中，进行信号起始点SA1与相邻的标准电路区块210间、相邻的各标准电路区块252～2511间(例如标准电路区块251与标准电路区块252间，标准电路区块253与标准电路区块254间)以及信号终止点SB1与相邻的标准电路区块2512间的多数条信号片段的多个线段长度的检视动作，其中的导线片段LA则由标准电路区块2512开始，依序透过缓冲器BUF1～BUF4连接至信号终止点SB1。

而在步骤S140中，检视出导线片段LA的线段长度超过预设值，并进行针对与线段长度超过预设值的导线片段相耦接的标准电路区块置换为整合电路区块的置换动作。并且，由图2F可知，透过步骤S140，则可以将与导线片段LA相耦接的标准电路区块259～2512置换为整合电路区块259_1～2512_1。

在完成了上述的整合电路区块259_1～2512_1的置换动作后，则可以透过单一布线路径的方式来进行信号起始点SA1通过标准电路区块251～258以及整合电路区块201_1～208_1至信号终止点SB1的传输布局。

以下请参照图3，图3绘示本发明另一实施例的电源开关电路的布局方法的流程图。其中的步骤包括：首先，在步骤S310中，透过针对常开缓冲器以及标准电源开关电路进行整合式布局以建立整合电路区块。并且，在步骤S320中，设定信号起始点以及信号终止点在晶片上的布局位置，再于步骤S330中，于信号起始点以及信号终止点间的传输路径间放置多个整合电路区块以成为多个传输电路区块。

值得注意的是，本实施例直接放置作为传输电路区块的整合电路区块于信号起始点以及信号终止点间，可有效简化布局的流程。而信号起始点以及信号终止点间的整合电路区块的数量，可以依据导线传输路径上的电源消耗状态来计算。并且，标准电路区块在传输路径上以串连排列的方式来进行配置。

以下请参照图4，图4绘示图3实施例的一实施方式示意图。在图4中，信号起始点SA1以及信号终止点SB1被设定在晶片中的核心电路401的相同的侧边。信号传输路径则被设定为信号起始点SA1出发并绕至核心电路401的另一侧的上方，再绕回信号终止点SB1。藉由传输路径上的电源消耗状态来进行计算，可以获知信号起始点SA1以及信号终止点SB1间的整合电路区块的数量(例如为5个)。因此，透过在信号起始点SA1以及信号终止点SB1间的导线传输路径上，透过依序串接的方式，将整合电路区块410～450依序配置在信号起始点SA1以及信号终止点SB1间。

综上所述，本发明通过针对常开缓冲器以及标准电源开关电路进行整合性的布局来建立整合电路区块，并且，在需要常开缓冲器的传输路径上，配置足够数量的整合电路区块以配置常开缓冲器。如此一来，不需要进行额外加入常开缓冲器的布局动作，有效减低布局的复杂度。另外，整合电路区块的布局面积会小于常开缓冲器以及标准电源开关电路独立进行布局所需要的布局面积，因此，可以降低因加入常开缓冲器所造成的布局面积的增加，有效降低生产成本。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。

Claims (4)

1.一种电源开关电路的布局方法，其特征是，所述方法包括：

设定一信号起始点以及一信号终止点；

于所述信号起始点以及所述信号终止点间的一传输路径间放置多个标准电路区块与多个缓冲器，其中各所述标准电路区块具有标准电源开关电路；

建立一整合电路区块，其中所述整合电路区块具有一常开缓冲器以及所述标准电源开关电路，建立一整合电路区块的步骤包括：在所述整合电路区块中设定一标准输入端、一标准输出端、一常开输入端以及一常开输出端；以及配置使所述常开缓冲器的输入端耦接所述常开输入端，且使所述常开缓冲器的输出端耦接所述常开输出端，并配置使所述标准电源开关电路的输入端耦接所述标准输入端，使所述标准电源开关电路的输出端耦接所述标准输出端；

检视所述信号起始点与相邻的标准电路区块间、相邻的各所述标准电路区块间以及所述信号终止点与相邻的标准电路区块间的多数条导线片段的线段长度；以及

在各所述线段长度大于一预设值时，置换与各所述导线片段耦接的各所述标准电路区块为所述整合电路区块以成为多个被置换的电路区块，并且移除各所述导线片段上的所述多个缓冲器，其中每一所述整合电路区块具有一常开缓冲器以及一标准电源开关电路。

2.如权利要求1所述的电源开关电路的布局方法，其特征是，于所述信号起始点以及所述信号终止点间的所述信号传输路径上放置所述多个标准电路区块的步骤包括：

依据所述信号传输路径上的电源消耗状态来计算出所述多个标准电路区块与所述多个缓冲器的数量；以及

在所述信号传输路径上以串连排列的方式配置所述多个标准电路区块与所述多个缓冲器。

3.如权利要求1所述的电源开关电路的布局方法，其特征是，所述方法更包括：

依据一单一布线路径配置由所述信号起始点通过所述多个被置换电路区块至所述信号终止点的传输信号。

4.如权利要求3所述的电源开关电路的布局方法，其特征是，所述方法更包括：

依据一传输时间需求来调整所述单一布线路径。