CN103915383A - 一种在芯片中添加电容的方法以及添加电容的分布结构 - Google Patents

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Abstract

为了解决传统方案芯片中添加电容导致的电源波动较大、高速电路工作不稳定等问题，本发明提出一种新的在芯片中添加电容的方法。本发明的基本方案思路是：将芯片中的电路模块进行分类区分，主要是按照电路模块的工作频率以及功耗进行分类；然后将要添加的电容按单位面积的容值、反应速度等进行分类区分；最后，确定电容与电路模块的匹配关系，将电容放置在相应的电路模块周围。采用本发明的方案，能够提高芯片的稳定性，避免高速电路因为电源的波动导致电路工作不正常；能够提高工作电源的稳定性，减少电源的波动；并更有效和有针对性地添加电容。

Description

一种在芯片中添加电容的方法以及添加电容的分布结构
技术领域
本发明涉及一种在芯片中添加电容的方法。
背景技术
如图1所示，图中含CAP字符的模块代表电容，含Circuit字符的模块代表电路。在芯片的设计和生产中，根据情况通常会在电路之间的空隙插入电容，主要是给芯片电路中的中各种不同电源作为滤波电容使用。一般情况，电容的一端接电源，另一端接地。
因为电容的类型不同，它的最小尺寸会有区别。我们发现，目前芯片上添加滤波电容大多只是在电路的空隙间根据空间的大小，不加区别地随意添加电容，而没有对电容和电路的类型加以区分对待。由此存在以下缺点：芯片中的某些高速电路或高耗电电路对电源的稳定性要求很高，电源很小的波动都会影响这些电路的正常工作；如果在高速电路旁边加入的是速度很慢的电容，当电源收到干扰时，会由于电容不能及时反应而不能滤掉电源受到的干扰，而导致这些高速电路工作不稳定，甚至出错。高功耗电路模块旁放置的电容容值不够时，会有很大的电源波动。
发明内容
为了解决传统方案芯片中添加电容导致的电源波动较大、高速电路工作不稳定等问题，本发明提出一种新的在芯片中添加电容的方法。
本发明的基本方案思路是：将芯片中的电路模块进行分类区分，主要是按照电路模块的工作频率以及功耗进行分类；然后将要添加的电容按单位面积的容值、反应速度等进行分类区分；最后，确定电容与电路模块的匹配关系，将电容放置在相应的电路模块周围。
这种在芯片中添加电容的方法，具体包括以下步骤：
（1）按照工作频率（速度）以及耗电量对芯片中的电路模块进行分类区分
1.1）按照工作频率划分电路
芯片中工作频率相对较高的电路定义为高速电路，工作频率相对较低的电路定义为低速电路；
1.2）按照工作功耗划分电路
芯片中工作功耗相对较高的电路定义为高功耗电路，工作功耗相对较低的电路定义为低功耗电路；
（2）按照反应速度、单位面积的容值对要添加的电容进行分类区分
2.1）按照反应速度划分电容
在可用的电容中，反应速度相对较快的电容定义为高速电容，反应速度相对较慢的电容定义为低速电容；
2.2）按照单位面积电容值划分电容
在可用的电容中，划分出单位容值相对较大的电容、单位容值相对较小的电容；
（3）将分类后的电容加入到电路中
3.1）将高速电容放置在紧邻高速电路的周围；
3.2）将单位容值相对较大的电容放置在紧邻高功耗电路的周围；若某电路既作为高速电路也作为高功耗电路，但没有兼具高速和单位容值相对较大的电容，则优先考虑满足高速电路，采用高速电容；
3.3）将其它电容放置在芯片上剩余的空缺位置；
（4）将放置好的电容分别连接相应模块的电源线和地线。
采用上述方法得到的添加电容的分布结构，芯片上各个电路模块之间的空缺位置分布设置有若干个电容；其特殊之处在于：这些电路模块根据工作频率区分定义为高速电路和低速电路，根据工作功耗区分定义为高功耗电路和低功耗电路；若干个电容根据反应速度区分定义为高速电容和低速电容，根据单位面积电容值区分定义为单位容值相对较大的电容和单位容值相对较小的电容；所述高速电容放置在紧邻高速电路的周围，单位容值相对较大的电容放置在紧邻高功耗电路的周围，其它电容放置在芯片上剩余的空缺位置。
对于某类芯片来说（例如DRAM芯片），上述的高速电路可以认为是延迟锁相环电路和/或时钟树电路，所述的高功耗电路可以认为是I/O电路。
对于某类芯片来说（例如DRAM芯片），上述的高速电容可以认为是N阱NMOS管电容，所述的单位容值相对较大的电容可以认为是堆栈电容和/或沟槽电容。
本发明的优点：
采用本发明的方案，能够提高芯片的稳定性，避免高速电路因为电源的波动导致电路工作不正常；能够提高工作电源的稳定性，减少电源的波动；并更有效和有针对性地添加电容。
附图说明
图1为传统方案的示意图。
图2为本发明的一个实施例示意图。
具体实施方式
下面参照图2，对本发明做进一步的阐述。在芯片中添加电容的方法，具体可以按照以下步骤进行：
1.将芯片中的电路模块进行分类区分，按照电路模块的工作频率（速度）以及耗电量进行分类
1.1按照工作频率划分电路
例如DLL（Delay Lock Loop）延迟锁相环电路、CLK Tree（Clock Tree）时钟树电路（也可以理解为时钟驱动电路或时钟处理电路），可以定义为高速电路；
其它工作频率相对较低的电路定义为低速电路；
1.2按照工作功耗划分电路
例如I/O（Input/output）电路（输入输出电路）通常可以定义为高功耗电路；
这里I/O电路具体形式例如OCD（Off Chip Driver）电路（片上输出驱动电路）和RCV（Receiver）电路（接收电路）；
其它工作功耗相对较低的电路定义为低功耗电路；
2.将要添加的电容按单位面积的容值、反应速度等分类区分
2.1按照工作速度划分电容
反应速度快的电容定义为高速电容，例如Ncapnwell MOS管电容（N阱NMOS管用作电容），因为在N阱中的NMOS管工作在积累区，所以它的反应速度非常快；
其它反应速度相对较慢的电容定义为低速电容；
2.2按照单位面积电容值划分电容
例如SC Cap（Stack capacitance）(堆栈电容)、Trench Cap（沟槽电容），可以视为单位面积电容值大的电容；
其他单位容值一般的电容；
3.将分类后的电容加入到电路中
3.1将高速电容放置在紧邻高速电路的周围；
3.2将单位面积电容值大的电容放置在紧邻高功耗电路的周围；
若某电路既作为高速电路也作为高功耗电路，但没有兼具高速和单位面积电容值大的电容，则优先考虑满足高速电路，采用高速电容；
3.3将其它电容放置在剩余的空缺位置；
4.将放置好的电容分别连接相应模块的电源线和地线。
图2中显示了简单的高速、低速电路电容的放置关系，同理，高低功耗以及高低单位面积容值的电路电容放置关系与图2所示相似。
以上所述的高速、高功耗电路以及反应速度快、单位面积电容值大的电容，只是相对的概念。并不仅限于上述实施例中提到的具体类型。
例如，在某些芯片的设计中，并没有以上实施例提到的这几种类型的电路，譬如只有译码电路和分频电路，那么可以将芯片中工作频率相对较高的电路定义为高速电路，将芯片中功耗相对较高的电路定义为高功耗电路。
在某些芯片的制造工艺中可用的电容只有MOS管和金属电容，由于通常MOS管的反应速度和单位容值均优于金属电容，因此，可以将厚栅MOS管或薄栅MOS管均定义为高速电容，同时MOS管也定义为单位面积电容值大的电容。

Claims (5)

1.一种在芯片中添加电容的方法，首先将芯片中的电路模块进行分类区分，主要是按照电路模块的工作频率、功耗进行分类；然后将要添加的电容按单位面积的容值、反应速度进行分类区分；最后，确定电容与电路模块的匹配关系，将电容放置在相应的电路模块周围。
2.根据权利要求1所述的在芯片中添加电容的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）按照工作频率（速度）以及耗电量对芯片中的电路模块进行分类区分
1.1）按照工作频率划分电路
芯片中工作频率相对较高的电路定义为高速电路，工作频率相对较低的电路定义为低速电路；
1.2）按照工作功耗划分电路
芯片中工作功耗相对较高的电路定义为高功耗电路，工作功耗相对较低的电路定义为低功耗电路；
（2）按照反应速度、单位面积的容值对要添加的电容进行分类区分
2.1）按照反应速度划分电容
在可用的电容中，反应速度相对较快的电容定义为高速电容，反应速度相对较慢的电容定义为低速电容；
2.2）按照单位面积电容值划分电容
在可用的电容中，划分出单位容值相对较大的电容、单位容值相对较小的电容；
（3）将分类后的电容加入到电路中
3.1）将高速电容放置在紧邻高速电路的周围；
3.2）将单位容值相对较大的电容放置在紧邻高功耗电路的周围；
若某电路既作为高速电路也作为高功耗电路，但没有兼具高速和单位容值相对较大的电容，则优先考虑满足高速电路，采用高速电容；
3.3）将其它电容放置在芯片上剩余的空缺位置；
（4）将放置好的电容分别连接相应模块的电源线和地线。
3.采用如权利要求1所述方法得到的添加电容的分布结构，芯片上各个电路模块之间的空缺位置分布设置有若干个电容；其特征在于：这些电路模块根据工作频率区分定义为高速电路和低速电路，根据工作功耗区分定义为高功耗电路和低功耗电路；若干个电容根据反应速度区分定义为高速电容和低速电容，根据单位面积电容值区分定义为单位容值相对较大的电容和单位容值相对较小的电容；所述高速电容放置在紧邻高速电路的周围，单位容值相对较大的电容放置在紧邻高功耗电路的周围，其它电容放置在芯片上剩余的空缺位置。
4.根据权利要求3所述的添加电容的分布结构，其特征在于：所述的高速电路为延迟锁相环电路和/或时钟树电路，所述的高功耗电路为I/O电路。
5.根据权利要求3所述的添加电容的分布结构，其特征在于：所述的高速电容为N阱NMOS管电容，所述的单位容值相对较大的电容为堆栈电容和/或沟槽电容。
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