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【IC】如何获取良好的翻转数据来改进dynamic IR drop分析？

news 来源：原创 2025/7/1 17:42:33

动态电压降分析是一个复杂的过程。为了成功执行适当的分析，需要组合多个输入文件和不同的配置设置。

切换场景是任何动态压降分析的关键。设计中的所有门电路和实例不会同时处于活动状态。此外，对于更复杂的单元，可能的切换模式会非常多。这些实例切换的确切时间也可能有所不同。许多靠近同一位置的实例同时或按顺序切换，可能会导致局部压降热点。切换场景是指每个实例随时间发生的切换数据。动态分析的优劣取决于切换场景的优劣。如果切换场景能够在更短的仿真时间内发现更多压降违规行为，工程师就能更轻松地提高电网的稳健性。

创建这种开关场景的方法有很多种。最常用的方法是依赖在其他地方进行功能仿真时创建的数据。这些数据可以通过矢量文件获取。虽然 VCD（值变化转储）和 FSDB（快速信号数据库）是可用的文件格式，其中 FSDB 最为常见，但我们将使用 VCD 来指代这两种矢量文件。使用 VCD 是一种简单直接的方法，可以为动态分析引入开关场景信息。

然而，使用 VCD 输入进行压降分析存在诸多局限性。首先，获取 VCD 是一项挑战，因为成熟的功能仿真通常只在设计周期的最后阶段进行。压降分析不能等那么久才开始。此外，VCD 仅适用于部分功能模式，可能并非最适合进行压降分析。
长值变化转储 (VCD) 持续时间内的功率分析
大多数进行电源完整性分析的工程师倾向于使用无矢量方法创建开关场景，并借助软件完成分析。这些无矢量方法在设置上非常灵活，并且能够提供更好的开关覆盖范围。这种方法的缺点是，无矢量开关场景并非实际的功能模式。

这时，寄存器传输级 (RTL) VCD 就派上用场了。这些 VCD 可从前端设计验证端获取。与门级或网表级 VCD 相比，RTL VCD 在设计周期的早期阶段即可获得，其持续时间比功能模式更长，而且更容易获取。

将 RTL VCD 引入电源完整性分析的两个关键挑战可以通过软件本身来缓解。一是 VCD 来自设计的 RTL 阶段，因此名称在综合过程中会发生变化。需要在 RTL VCD 中的信号与网表或设计交换格式 (DEF) 中的引脚或网络之间进行正确的名称映射。这可以通过智能名称映射来解决，其中会研究综合过程中的字符串模式和常见的命名变化，并将其编码到电源完整性软件中。用户还可以从综合或形式验证阶段获取数据，并将其作为名称映射文件导入。

第二个挑战是，事件或切换模式仅存在于设计中的时序元件中，但它们需要在整个设计中传播（例如组合逻辑和时钟树网络）。这也可以在电压降分析软件中完成。这些软件可以推断单元功能，并将事件从触发器传播到组合逻辑。事件的确切时间可以通过延迟传播或使用静态时序分析 (STA) 文件输入得出，该文件包含每个实例的到达时间。
VCD名称映射
下一个挑战不仅限于 RTL VCD。在任何输入 VCD 的情况下，都存在一个挑战，即在 VCD 持续时间内选择一个较小的窗口进行动态压降分析。VCD，无论是门电路还是 RTL 电路，都可能很长：从微秒到毫秒不等。VCD 也可能不止一个。然而，瞬态电源完整性分析更倾向于在更短的持续时间内进行，例如纳秒级。因此，需要选择 VCD 窗口。

用户通常会采用某种形式的 VCD 分析。最常用的方法是使用 VCD 窗口，因为它具有最高的功率。高功率通常等同于高电流，而高电流预计会发现大多数压降违规问题。此分析阶段会遍历整个 VCD 持续时间，并找出 VCD 上各个小区间的功率。然后，这些数据将用于找出功率最高的窗口。还有其他高级方法，例如寻找功率变化最大的 VCD 窗口、查看各区域的功率数值，或将上述方法结合使用。用户还可以引入电阻和时序窗口重叠数据，以更好地优化 VCD 窗口的选择过程。根据时间和资源的可用性，工程师还可以选择跨多个 VCD 窗口进行压降分析。

VCD功率分析
RTL VCD 为动态压降分析中如何选择合适的开关场景这一复杂环节提供了有效的解决方案。实现此流程的挑战包括 VCD 名称映射、事件传播和矢量窗口选择。RedHawk-SC 软件拥有强大的 VCD 名称映射流程和用于执行逻辑事件传播的原生解决方案，以及高效的功耗分析流程，该流程可轻松添加来自其他数据点的输入。
比较寄存器传输级 (RTL) VCD 输入与逻辑事件传播的需求电流与具有等效门 VCD 输入的运行
逻辑事件从寄存器处的 VCD 信号传播到设计

转载自：https://www.ansys.com/blog/good-activity-data-improve-your-dynamic-voltage-drop-analysis

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