Decap cell

Decap cell基本上是由电容器制成的电荷存储设备,用于支持电力输送网络中的即时电流需求。电路中需要瞬间大电流的原因有很多,如果没有采取足够的措施来处理这个要求,可能会发生功率下降或接地反弹。这些功率下降或接地反弹会影响恒定电源,最终可能会影响标准单元的延迟。为了支持电力传输网络应对这种突然的电力需求,在整个设计中插入了去电容单元。在本文中,我们将讨论 decap cell 的结构和布局、使用 decapcell 的必要性以及 decap cell 的放置。

Decap 电池的示意图和布局:

用 MOS 晶体管制作电容器可以有多种方法,但必须广泛使用的结构如图 1 所示。

图 1(a) 显示了 MOS 晶体管内部的各种电容,如果我们将源极、漏极和体端子连接在一起,那么所有这些电容将配置为如图 1(b) 所示的并联电容和单个等效电容电容如图 1(c) 所示。图 1(d) 显示了使用 pMOS 和 nMOS晶体管的去电容原理图。从这个原理图中,我们可以说由于 nMOS 和 pMOS 的电容将并联并添加以形成一个大电容器。图 2 显示了最简单的开盖单元的布局。


图1  MOS 电容和decap cell原理图

pMOS 管的源极和漏极短接并连接到 VDD,栅极连接到 VSS。类似地,nMOS 晶体管的源极和漏极连接到VSS,栅极连接到 VDD。

图2 decap cell原理图

开盖电池的使用:

在 CMOS 逻辑的操作中,有一个输入转换区域,其中 nMOS 和 pMOS 一起导通,如图 3(a) 所示。在那一刻会流过很大的短路电流 Isc。如果将大量这样的电池放在一起并一起开关,则需要大电流,如图 3(b) 所示。这种大电流要求可能会降低 VDD 或可能会增加接地电压,这称为电压下降或接地反弹,如图 3(c) 所示。

电压下降或接地反弹可能会导致连接的标准电池的延迟发生变化。由于延迟与电源电压成正比。延迟的变化可能会进一步影响设计的时序,如果电源电压降很大,标准单元的功能可能会受到影响。因此,为了支持供电,我们添加了开盖电池。Decap 电池用作电荷储存器并支持电力传输网络并使其稳健,如图 3(d) 所示。


图3 需要decap的情况

Decap的放置

Decap 单元通常放置在电源规划之后和标准单元放置之前,即预放置阶段。在这个阶段,这些单元在整个设计中均匀放置。如果需要,也可以将开盖电池放置在布线后阶段。开盖电池的唯一问题是它们会泄漏并增加设计的泄漏功率,因此必须谨慎使用。

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