一种电源关断单元的摆放方法及装置与流程

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电源关断单元的摆放方法及装置。

背景技术：

随着工艺特征尺寸的缩小以及复杂度的提高，集成电路设计面临了很多挑战，如速度越来越高，面积不断增大，噪声现象更加严重等。

目前除了时序和面积，功耗已经成为集成电路设计中日益关注的因素，单位面积上的功耗密度急剧上升，漏电流呈指数级增加。在先进工艺芯片设计中，漏电流已经和动态电流一样大，曾经可以忽略的静态功耗成为功耗的主要部分。

在低功耗设计中，常用电源关断(power-gating)的方法来控制静态功耗。芯片中某些模块在不工作时，可以关断其电源，在需要工作时，再将其电源导通，这就是电源关断技术。芯片设计使用电源关断技术时，利用电源关断单元(power-gatingcell)控制电源的开关。

现有的电源关断单元摆放数量过多，造成了静态功耗以及设计面积的增加，因此，需要一种方法减少电源关断单元的数目。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电源关断单元的摆放方法及装置，用以减少电源关断单元的数目。

本发明实施例提供的一种电源关断单元的摆放方法，包括：

根据可关断电压区域中各常导通金属线的位置，以及电源关断单元的长度，确定与各常导通金属线对应的可关断电压子区域；

针对一个可关断电压子区域，确定所述可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，以使所述可关断电压子区域中的电源关断单元间隔放置；

在所有可关断电压子区域中摆放电源关断单元，以使所述可关断电压区域中的电源关断单元间隔放置。

可选的，所述根据可关断电压区域中各常导通金属线的位置，以及电源关断单元的长度和高度，确定与各常导通金属线对应的可关断电压子区域，包括：

针对一个常导通金属线，将所述常导通金属线作为矩形的中线，确定所述矩形为所述常导通金属线对应的可关断电压子区域；其中，所述矩形平行于所述常导通金属线的第一边长等于所述常导通金属线的长度，所述矩形垂直于所述常导通金属线的第二边长等于所述电源关断单元的长度。

可选的，所述可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，包括：

将所述可关断电压子区域划分为第一端区域、中部区域和第二端区域；所述第一端区域、所述中间区域和所述第二端区域依次沿所述常导通金属线排列；

在所述第一端区域放置一个电源关断单元，和/或在所述第二端区域放置一个电源关断单元。

可选的，所述可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，还包括：

在所述可关断电压子区域的中间区域，沿所述常导通金属线方向间隔放置电源关断单元；其中，相邻的两个电源关断单元之间的距离为一个电源关断单元的高度；

沿可关断金属线方向，相邻可关断电压子区域中的电源关断单元间隔放置；所述可关断金属线与所述常导通金属线垂直设置。

可选的，所述按照所述摆放规则，在所述可关断电压区域中摆放电源关断单元，包括：

将所述电源关断单元的电源输入端口与常导通金属线对齐，将所述电源关断单元的电源输出端口与可关断金属线对齐；所述可关断金属线与所述常导通金属线垂直设置。

本发明实施例提供了一种电源关断单元的摆放装置，包括：

确定模块，用于根据可关断电压区域中各常导通金属线的位置，以及电源关断单元的长度，确定与各常导通金属线对应的可关断电压子区域；

规则模块，用于针对一个可关断电压子区域，确定所述可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，以使所述可关断电压子区域中的电源关断单元间隔放置；

摆放模块，在所有可关断电压子区域中摆放电源关断单元，以使所述可关断电压区域中的电源关断单元间隔放置。

可选的，所述确定模块，具体用于：

针对一个常导通金属线，将所述常导通金属线作为矩形的中线，确定所述矩形为所述常导通金属线对应的可关断电压子区域；其中，所述矩形平行于所述常导通金属线的第一边长等于所述常导通金属线的长度，所述矩形垂直于所述常导通金属线的第二边长等于所述电源关断单元的长度。

可选的，所述规则模块，具体用于：

将所述可关断电压子区域划分为第一端区域、中部区域和第二端区域；所述第一端区域、所述中间区域和所述第二端区域依次沿所述常导通金属线排列；

在所述第一端区域放置一个电源关断单元，和/或在所述第二端区域放置一个电源关断单元。

可选的，所述规则模块，具体用于：

在所述可关断电压子区域的中间区域，沿所述常导通金属线方向间隔放置电源关断单元；其中，相邻的两个电源关断单元之间的距离为一个电源关断单元的高度；

沿可关断金属线方向，相邻可关断电压子区域中的电源关断单元间隔放置；所述可关断金属线与所述常导通金属线垂直设置。

可选的，所述摆放模块，具体用于：

将所述电源关断单元的电源输入端口与常导通金属线对齐，将所述电源关断单元的电源输出端口与可关断金属线对齐；所述可关断金属线与所述常导通金属线垂直设置。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述方法。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述方法。

本发明上述实施例中，首先确定可关断电压区域中各常导通金属线的位置，根据常导通金属线的位置以及电源关断单元的长度，确定与各常导通金属线对应的可关断电压子区域。然后，针对一个可关断电压子区域，确定可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，摆放规则使得可关断电压子区域中的电源关断单元间隔放置。最后，按照摆放规则，在每一个可关断电压子区域中摆放电源关断单元，最终使得总的可关断电压区域中的电源关断单元间隔放置。本发明实施例中，由于可关断电源区域中的电源关断单元为间隔放置，因此，相较于现有技术，电源关断单元的数量减少了将近一半。同时，相较于现有技术，本发明实施例间隔地删去了可关断电压区域中的电源关断单元，使得可关断电压区域中不会出现因为电源关断单元的删减出现局部电压降过大的问题。此外，本发明实施例是根据常导通金属线的位置来摆放电源关断单元，可以通过调整常导通金属线之间的水平间距来调整电源关断单元的水平距离，增加了电源关断单元之间水平间距的可控性。

附图说明

图1为现有技术中电源关断的原理图；

图2为现有技术中基本的header-switch结构和footer-switch结构图；

图3为现有技术中一个可关断电压区域示意图；

图4为现有技术中可关断电压区域中常导通金属网络示意图；

图5为现有技术中单个电源关断单元布线示意图；

图6为现有技术中摆放电源关断单元布局布线示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电源关断单元的摆放方法的流程示意图；

图8为本发明实施例中常导通金属的底边中点坐标示意图；

图9为本发明实施例中可关断电压子区域示意图；

图10为本发明实施例中可关断电压子区域以h高度切割的示意图；

图11为本发明实施例中可关断电压子区域以2h高度切割的示意图；

图12为本发明实施例中可关断电压子区域摆放电源关断单元后的示意图；

图13为本发明实施例中可关断电压区域摆放电源关断单元后的示意图；

图14为本发明实施例提供的一种电源关断单元的摆放装置的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例中，“上”“下”对应图片的上方和下方，“左”“右”对应图片的左边和右边，本发明实施例仅是示例作用。

本发明实施例可以应用于集成电路的低功耗设计，核心在于可以快速、准确地间隔摆放电源关断单元，从而有效减少电源关断单元数量，降低芯片的静态功耗以及面积。

芯片中的某些模块在不工作时，可以关断其电源，在需要工作时，再将其电源导通，这就是电源关断技术。电源关断技术使得电源关断区域的漏电流降至接近零，极大的减小芯片的静态功耗。现在电源关断的技术也很多，有内部关断、外部关断。外部关断就是在芯片外部通过切断电源来关断芯片内部的某些模块，内部关断则是在芯片内部切断某些模块的电源。简单的方法只需要一些门控单元就可以实现对某些模块的电源(vdd)或地(vss)的控制，如图1所示，用pmos来控制电源，用nmos来控制地。

对于内部电源关断技术，需要电源关断单元来实现电源的关断。可以选择断开电源或地的连接来实现电源关断，这两种电源关断单元分别被称为header-switch或footer-switch。它们的结构如图2所示，其中，左边为header-switch结构，右边为footer-switch结构。

低功耗设计芯片的一个可关断电压区域如图3所示。可关断电压区域中单元器件的电源由常导通金属网络提供，可关断电压区域中的常导通金属如图4所示。在每个可关断电压区域中，常导通金属网络连接电源关断单元的电源输入端口，如图5所示。常导通金属在电源关断单元导通时提供电源，因此，可关断电压区域中电源可以实现断开或者导通。

现有技术中，低功耗设计芯片的电源关断单元的布局布线方式，如图6所示。该方式通常是使用设计工具根据可关断电源区域的面积大小自动摆放电源关断单元，然后再根据电源关断单元的位置连接常导通金属网络。该实现方式摆放电源关断单元的数目过多，造成了静态功耗以及设计面积的增加。同时，由于是工具自动摆放，电源关断单元之间的水平间距无法控制。当因设计需要扩大间距时，只能手工逐一修改。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种电源关断单元的摆放方法，图7示出了本发明实施例提供的电源关断单元的摆放方法，包括以下步骤：包括：

步骤701、根据可关断电压区域中各常导通金属线的位置，以及电源关断单元的长度，确定与各常导通金属线对应的可关断电压子区域；

步骤702、针对一个可关断电压子区域，确定所述可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，以使所述可关断电压子区域中的电源关断单元间隔放置；

步骤703、在所有可关断电压子区域中摆放电源关断单元，以使所述可关断电压区域中的电源关断单元间隔放置。

本发明上述实施例中，首先确定可关断电压区域中各常导通金属线的位置，根据常导通金属线的位置以及电源关断单元的长度，确定与各常导通金属线对应的可关断电压子区域。然后，针对一个可关断电压子区域，确定可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，摆放规则使得可关断电压子区域中的电源关断单元间隔放置。最后，按照摆放规则，在每一个可关断电压子区域中摆放电源关断单元，最终使得总的可关断电压区域中的电源关断单元间隔放置。本发明实施例中，由于可关断电源区域中的电源关断单元为间隔放置，因此，相较于现有技术，电源关断单元的数量减少了将近一半。同时，相较于现有技术，本发明实施例间隔地删去了可关断电压区域中的电源关断单元，使得可关断电压区域中不会出现因为电源关断单元的删减出现局部电压降过大的问题。此外，本发明实施例是根据常导通金属线的位置来摆放电源关断单元，可以通过调整常导通金属线之间的水平间距来调整电源关断单元的水平距离，增加了电源关断单元之间水平间距的可控性。

本发明实施例中，在芯片的可关断电压区域内减少了电源关断单元的数量，电源关断单元相当于可关断电压区域的开关，这些开关几乎是同时打开或同时关断的。电源关断单元只负责可关断电压区域内电源网路的供电，而不是负责模块的供电。电源关断单元的数量越多，可关断电压区域的断电反应时间越长，静态功耗越大。与现有技术相比降低了可关断电压区域的静态功耗，因为需要维持常导通的开关的数量减少了。同时电源关断单元的数量减少不会影响可关断电压区域的断电效果，从而芯片整体的静态功耗会降低。

本发明实施例中根据常导通金属线的位置确定可关断电压子区域的位置，从而来摆放电源关断单元。进一步地，上述步骤701，根据可关断电压区域中各常导通金属线的位置，以及电源关断单元的长度和高度，确定与各常导通金属线对应的可关断电压子区域，包括：

针对一个常导通金属线，将所述常导通金属线作为矩形的中线，确定所述矩形为所述常导通金属线对应的可关断电压子区域；其中，所述矩形平行于所述常导通金属线的第一边长等于所述常导通金属线的长度，所述矩形垂直于所述常导通金属线的第二边长等于所述电源关断单元的长度。

具体可以读取电源关断单元的长度l，以及可关断电压域内常导通金属的底点坐标(x1，y1)和顶点坐标(x2，y2)。常导通金属的底点坐标和顶点坐标如图8所示。图9示出了本发明实施例中可关断电压子区域的示意图。如图9所示，以常导通金属的底点(x1，y1)作为可关断电压子区域下底边的中点，可关断电压子区域的长等于常导通金属线的长度，可关断电压子区域的宽等于电源关断单元的长度。

因为某些工艺的电源关断单元集合有衬底，并且制造规则规定内部基本逻辑单元与衬底之间有距离要求。也就是说两个电源关断单元的间距存在最大值，由于项目设计中可关断电压区域的形状无法确保，存在间隔摆放后顶部和底部单元间距过大的情况。因此本发明实施例中保留可关断电压区域中顶部与底部的电源关断单元。所述可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，包括：

将所述可关断电压子区域划分为第一端区域、中部区域和第二端区域；所述第一端区域、所述中间区域和所述第二端区域依次沿所述常导通金属线排列；

在所述第一端区域放置一个电源关断单元，和/或在所述第二端区域放置一个电源关断单元。

具体实施过程中，为了保留可关断电压区域的顶部和底部的电源关断单元，把可关断电压子区域划分为第一端区域、中部区域和第二端区域三部分。如图10所示，第一端区域位于可关断电压子区域的顶部，第二端区域位于可关断电压子区域的底部。

进一步地，所述可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，还包括：

在所述可关断电压子区域的中间区域，沿所述常导通金属线方向间隔放置电源关断单元；其中，相邻的两个电源关断单元之间的距离为一个电源关断单元的宽度。

具体实施过程中，为了实现可关断电压子区域的间隔交叉的摆放效果，部分第二端区域的高度等于电源关断单元高度的2倍，如图11所示。即相邻的可关断电压子区域的第二端区域的高度不同，一个第二端区域的高度等于电源关断单元高度，另一个第二端区域的高度等于电源关断单元高度的2倍，如图12所示。这样，对于第一端区域和第二端区域，由于区域大小刚刚满足一个或者两个电源关断单元的大小，因此可以做到电源关断单元的精准摆放。对于中间区域，则使用工具以间隔一个电源关断单元的高度进行摆放。

此外，为了实现可关断电压区域中，全局的间隔交叉的摆放效果，沿可关断金属线方向，相邻可关断电压子区域中的电源关断单元间隔放置；所述可关断金属线与所述常导通金属线垂直设置。

具体实施过程中，按从左往右顺序，需逐一判断可关断电压子区域的第二端区域的高度是等于h还是2h，其中h为电源关断单元的高度。判断规则：1、默认最左边可关断电压子区域的第二端区域的高度等于h。2、按从左往右顺序，第二条可关断电压子区域起，取该可关断电压子区域的底边中点坐标(x4，y4)的y4值与前一条可关断电压子区域的底边中点坐标(x3，y3)的y3值。将(y4-y3)/h的值取整，如果结果为奇数，则将该可关断电压子区域的第二端区域的高度等于2h。反之，则将该可关断电压子区域的第二端区域的高度等于h，如图13所示。则可关断电压子区域的第二端区域的高度依次为h、2h、h、2h……当然，本发明实施例中也可以使最左边可关断电压子区域的第二端区域的高度等于2h。则可关断电压子区域的第二端区域的高度依次为2h、h、2h、h……本发明实施例对此不做限制。

进一步，所述按照所述摆放规则，在所述可关断电压区域中摆放电源关断单元，包括：

将所述电源关断单元的电源输入端口与常导通金属线对齐，将所述电源关断单元的电源输出端口与可关断金属线对齐；所述可关断金属线与所述常导通金属线垂直设置。

本发明实施例中，电源输入端口对齐常导通金属线，无需手工对齐。这样进行电源关断单元摆放后，如图13所示。可以快速、准确地间隔交叉摆放电源关断单元，有效减少电源关断单元数量，降低芯片的静态功耗以及面积。

本发明实施例还提供了一种电源关断单元的摆放装置，如图14所示，包括：

确定模块1401，用于根据可关断电压区域中各常导通金属线的位置，以及电源关断单元的长度，确定与各常导通金属线对应的可关断电压子区域；

规则模块1402，用于针对一个可关断电压子区域，确定所述可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，以使所述可关断电压子区域中的电源关断单元间隔放置；

摆放模块1403，在所有可关断电压子区域中摆放电源关断单元，以使所述可关断电压区域中的电源关断单元间隔放置。

所述确定模块1401，具体用于：

针对一个常导通金属线，将所述常导通金属线作为矩形的中线，确定所述矩形为所述常导通金属线对应的可关断电压子区域；其中，所述矩形平行于所述常导通金属线的第一边长等于所述常导通金属线的长度，所述矩形垂直于所述常导通金属线的第二边长等于所述电源关断单元的长度。

所述规则模块1402，具体用于：

将所述可关断电压子区域划分为第一端区域、中部区域和第二端区域；所述第一端区域、所述中间区域和所述第二端区域依次沿所述常导通金属线排列；

在所述第一端区域放置一个电源关断单元，和/或在所述第二端区域放置一个电源关断单元。

所述规则模块1402，具体用于：

在所述可关断电压子区域的中间区域，沿所述常导通金属线方向间隔放置电源关断单元；其中，相邻的两个电源关断单元之间的距离为一个电源关断单元的高度；

沿可关断金属线方向，相邻可关断电压子区域中的电源关断单元间隔放置；所述可关断金属线与所述常导通金属线垂直设置。

所述摆放模块1403，具体用于：

将所述电源关断单元的电源输入端口与常导通金属线对齐，将所述电源关断单元的电源输出端口与可关断金属线对齐；所述可关断金属线与所述常导通金属线垂直设置。

基于相同的原理，本发明还提供一种电子设备，如图15所示，包括：

包括处理器1501、存储器1502、收发机1503、总线接口1504，其中处理器1501、存储器1502与收发机1503之间通过总线接口1504连接；

所述处理器1501，用于读取所述存储器1502中的程序，执行下列方法：

根据可关断电压区域中各常导通金属线的位置，以及电源关断单元的长度，确定与各常导通金属线对应的可关断电压子区域；

针对一个可关断电压子区域，确定所述可关断电压子区域中电源关断单元的摆放规则，以使所述可关断电压区域中的电源关断单元间隔放置；

在所有可关断电压子区域中摆放电源关断单元，以使所述可关断电压区域中的电源关断单元间隔放置。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述任一一项文本标记的方法。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。