一种集成电路电源微开关布局的方法、装置、介质及设备与流程

[0001]
本申请涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种集成电路电源微开关布局的方法、装置、介质及设备。


背景技术：

[0002]
现代嵌入式系统设计中经常需要用到低功耗soc集成电路。主要的原因就是嵌入式系统在电池供电的情况下需要尽可能节省电池耗电，从而延长使用时间，增强用户使用体验。目前集成电路soc设计的主流低功耗技术中，将某个特定区域的供电完全切断的技术(power domain shutdown)是被使用最为广泛，也是最为有效的技术之一。
[0003]
其实在电路中增加电源微开关并不困难，但是由于电源的开关存在浪涌电流，浪涌电流冲击的影响体现在集成电路的微观场景中有可能造成集成电路的工作状态混乱。因此集成电路内部关断某些区域的电源并不是给这个区域安装一个总开关，而是将成百上千个子开关离散分布于整个需要被断电的区域。然后以特定规律将这些开关串联或者并联起来，从而减小浪涌电流的影响。
[0004]
现有技术中，目前使用最为广泛的布置方式就是等间距阵列布置法。比如将1000个开关排成20乘50的整齐阵列,放置在整个集成电路的物理关断区域中。阵列化的整齐放置开关固然可以避免浪涌电流对集成电路的冲击，但其效率不高。


技术实现要素：

[0005]
本申请提供一种集成电路电源微开关布局的方法、装置、介质及设备，解决目前阵列化的整齐放置开关效率不高的问题。
[0006]
为实现上述目的，本申请采用的一个技术方案是：提供一种集成电路电源微开关布局的方法，其包括：区域划分步骤，将集成电路中放置标准单元的区域进行分割，获得各个子区域；总负载电容确定步骤，根据各个子区域的器件布置，计算每一子区域对应的总负载电容；以及电源微开关数量确定步骤，根据计算获得的每一子区域的总负载电容，计算子区域对应的电源微开关的数量。
[0007]
本申请采用另一个技术方案是：提供一种集成电路电源微开关布局的装置，其包括：区域划分模块，用于将集成电路中放置标准单元的区域进行分割，获得各个子区域；总负载电容确定模块，用于根据各个子区域的器件布置，计算每一子区域对应的总负载电容；以及电源微开关数量确定模块，用于根据计算获得的每一子区域的总负载电容，计算子区域对应的电源微开关的数量。
[0008]
本申请采用另一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时可实现方案一中的集成电路电源微开关布局的方法。
[0009]
本申请采用另一个技术方案是：提供一种计算机设备，其包括处理器和存储器，存储器存储有计算机指令，其中处理器操作计算机指令以执行时可实现方案一中的集成电路
电源微开关布局的方法。
[0010]
本申请的有益效果是：提供一种集成电路电源微开关布局的方法、装置、介质及设备，通过分割集成电路中放置标准单元区域，根据经分割的每一区域负载需要放置的不同密度的电源微开关；在保证安全的情况下放置尽可能少的电源微开关，提高电源微开关放置的效率。
附图说明
[0011]
图1是本申请的一种集成电路电源微开关布局的方法的一个具体实施方式的流程示意图；
[0012]
图2是本申请的一种集成电路电源微开关布局的方法的一个具体实例中分割标准单元的示意图；
[0013]
图3是本申请的一种集成电路电源微开关布局的方法的中涌浪电流的示意图；
[0014]
图4是本申请的一种集成电路电源微开关布局的方法的一个具体实例中微电源控制结构的示意图；
[0015]
图5是本申请的一种集成电路电源微开关布局的方法的一个具体实例的操作流程图；
[0016]
图6是本申请的一种集成电路电源微开关布局的装置的一个具体实施方式组成的示意图。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0018]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0019]
图1是本申请的一种集成电路电源微开关布局的方法的一个具体实施方式的流程示意图。
[0020]
在图1所示的具体实施方式中，本申请的集成电路电源微开关布局的方法包括过程s101、过程s102以及过程s103。
[0021]
图1所示的过程s101为区域划分步骤，其包括：将集成电路中放置标准单元的区域进行分割，获得各个子区域。
[0022]
在本申请的一个具体实施例中，根据集成电路芯片的器件布置原则，对集成电路中的标准单元进行布置，得到集成电路中放置标准单元的区域。
[0023]
在本申请的一个具体实例中，在进行本申请的集成电路电源微开关布局的方法之前，首先需根据集成电路芯片的器件布置原则，分配、布置集成电路中的标准单元，获得集
成电路中放置标准单元的区域。方便本申请的集成电路电源微开关布局的方法进行相关操作。
[0024]
在本申请的一个具体实施例中，区域划分步骤包括：将集成电路中放置标准单元的区域进行均匀分割，获得经分割的面积相等的各个子区域。
[0025]
在本申请的一个具体实例中，优选的，如图2所示，将集成电路整个芯片中可以用来放置标准单元的区域进行均匀分割，使得经分割的集成电路整个芯片中可以用来放置标准单元的区域形成面积相等的各个子区域。图2即为经分割的集成电路整个芯片中放置标准单元的区域，其中，图2中a表示集成电路整个芯片中放置标准单元的区域经分割后形成面积相等的各个子区域中的其中一个子区域。还可将集成电路整个芯片中可以用来放置标准单元的区域分成3*3＝9个相等的子区域，或者分成4*4＝16个相等的子区域，其中，关于具体的区域划分的设置，可根据实际的集成电路面积或者集成电路上器件的分布情况进行合理确定，此处不进行具体限制。
[0026]
图1所示的过程s102为总负载电容确定步骤，其包括：根据各个子区域的器件布置，计算每一子区域对应的总负载电容。
[0027]
在本申请的一个具体实例中，每一个经分割的集成电路标准单元子区域的总负载电容可通过对系统自动布局集成电路器件布置、放置或者优化标准单元的排列步骤获得的数据进行分析，估算出所需的每一个经分割的集成电路标准单元子区域的总负载电容。通过确定集成电路各个子区域总负载电容，得到各个子区域需布置电源微开关的密度，从而为各个子区域布置相应的所需电源微开关，这种方法接在最大限度上节省使用电源微开关的开销，避免浪费。
[0028]
图1所示的过程s103为电源微开关数量确定步骤，其包括：根据计算获得的每一子区域的总负载电容，计算子区域相应的电源微开关的数量。
[0029]
在本申请的一个具体实施例中，电源微开关数量确定步骤包括：根据总负载电容和电源微开关对应的负载电容确定各个子区域对应的电源微开关的数量。
[0030]
在本申请的一个具体实例中，可根据上述方法确定集成电路各个子区域电源微开关的数量。以集成电路整个芯片中放置标准单元的区域经分割后形成面积相等的各个子区域中的a区域为例，由于集成电路中每一电源微开关的负载电容c
load
近似相等，因此可根据公式：
[0031][0032]
计算出集成电路放置标准单元的区域中a区域所需的电源微开关数量。其中，c
a
表示集成电路放置标准单元的区域中a区域的总负载电容，n
a
表示集成电路放置标准单元的区域中a区域所需的电源微开关的数量。
[0033]
在本申请的一个具体实施例中，本申请的集成电路电源微开关布局的方法还包括判断步骤：根据计算得出的各个子区域对应的电源微开关的数量计算集成电路中的涌浪电流，当集成电路中的涌浪电流不大于阈值电流时，当前集成电路的电源微开关布局合理。
[0034]
其中，浪涌电流指电源接通瞬间，流入电源设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。电源应该限制ac开关、整流桥、保险丝、emi滤波器件能承受的浪涌水平。反复开关环路，ac输入电压不应损坏电源或者导致保险丝
烧断。浪涌电流是指电网中短时间出现像"浪"一样的高电压引起的大电流。当某些大容量的电气设备接通或断开时，由于电网中存在电感，将在电网产生"浪涌电压"，从而引发浪涌电流。一般不管设备容量大小，都会存在浪涌电压，小容量设备产生的浪涌电压较小，不会产生多大的危害，因此常常被人们所忽略。在脱线变换器启动期间，因对大容量电容器充电会产生一个大电流，这个大电流比系统正常电流大几倍乃至几十倍(即所谓浪涌电流)，而这可能使ac线路的电压降落，从而影响连接在同一ac线路上的所有设备的运行，有时会烧断保险丝和整流二极管等元件。因此，必须对其加以限制。图3所示即为电源开启过程中涌浪电流的示意图，图中x轴表示时间，y轴表示电流。
[0035]
在本申请的一个具体实例中，每一个微型开关控制的方式看作一个如图4所示的结构。因此，每一个微型开关打开时候的浪涌电流为：
[0036][0037]
式中，i
inrush
表示一个电源微开关开启时产生的浪涌电流。c
load
表示该电源微开关的负载电容。dv表示该电源微开关需要达到的电压。dt表示负载电容充电的时间。其中，c
load
可根据当前集成电路的需求进行更换，而dv和dt都是集成电路工艺决定的，不能随意更改。
[0038]
在本申请的一个具体实施例中，判断步骤进一步包括：根据各个子区域对应的电源微开关的数量计算集成电路电源微开关的总数量；以及根据集成电路电源微开关的总数量、集成电路的工作电压、集成电路中电源微开关的开启延迟以及集成电路中电源微开关的负载电容计算涌浪电流。
[0039]
在本申请的一个具体实例中，集成电路总负载电容c
total
可通过对系统自动布局集成电路器件布置，放置或者优化标准单元的排列步骤的出的数据进行分析，估算出所需的集成电路的总负载电容c
total
。通过确定集成电路总负载电容c
total
，为下述确定集成电路电源微开关的数量提供前提条件。
[0040]
在本申请的一个具体实例中，确定集成电路电源微开关的数量时，根据计算获得的集成电路的总负载电容c
total
，对集成电路电源微开关的数量进行计算。由于集成电路每一电源微开关的负载电容c
load
近似相等，因此可根据公式：
[0041][0042]
得出集成电路所需的电源微开关的数量。其中，n表示集成电路电源微开关的数量。
[0043]
在本申请的一个具体实例中，对于集成电路中开启时产生的涌浪电流，通过公式：
[0044][0045]
计算得出当前电源微开关的数量下，集成电路中开启时产生的涌浪电流。其中，v表示集成电路的工作电压，d
pwergate
表示集成电路中电源微开关的开启延迟。
[0046]
在本申请的一个具体实施例中，判断步骤还包括：当集成电路中所有电源微开关产生的涌浪电流大于阈值电流时，重新对集成电路中标准单元的位置进行优化，并重复区
域划分步骤、总负载电容确定步骤、电源微开关的数量确定步骤以及判断步骤。
[0047]
在本申请的一个具体实例中，由于本申请的一种集成电路电源微开关布局的方法,其整个操作流程如图5所示，首先由系统自动布局集成电路器件布置，放置或者优化标准单元的排列。然后划分放置标准单元的区域，将集成电路中放置标准单元的区域进行分割，获得各个子区域。然后确定集成电路总负载电容，根据各个子区域的器件布置，对每一子区域对应的总负载电容进行计算。再确定电源微开关数量，根据计算获得的每一子区域的总负载电容，对子区域相应的集成电路电源微开关的数量进行计算。最后判断集成电路涌浪电流，根据计算得出的各个子区域对应的集成电路电源微开关的数量计算集成电路中的涌浪电流，当集成电路中的涌浪电流不大于阈值电流时，当前集成电路电源微开关布局合理；当集成电路中所有电源微开关产生的涌浪电流大于阈值电流时，重新对集成电路中标准单元的位置进行优化，并继续执行上述步骤，直至该集成电路不值得器件产生的涌浪电流不大于阈值电流，当前集成电路电源微开关布局合理。
[0048]
图6是本申请的一种集成电路电源微开关布局的装置的一个具体实施方式的组成示意图。
[0049]
在图6所示的具体实施方式中，本申请的集成电路电源微开关布局的装置包括：区域划分模块，用于将集成电路中放置标准单元的区域进行分割，获得各个子区域；总负载电容确定模块，用于根据各个子区域的器件布置，计算每一子区域对应的总负载电容；以及电源微开关数量确定模块，用于根据计算获得的每一子区域的总负载电容，计算子区域相应的电源微开关的数量。
[0050]
在本申请的一个具体实施方式中，本申请的集成电路电源微开关布局的装置中的各个模块可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或在两者的组合中。
[0051]
软件模块可驻留在ram存储器、快闪存储器、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、cd-rom或此项技术中已知的任何其它形式的存储介质中。示范性存储介质耦合到处理器，使得处理器可从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。
[0052]
处理器可以是中央处理单元(英文：central processing unit，简称：cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：digital signal processor，简称：dsp)、专用集成电路(英文：application specific integrated circuit，简称：asic)、现场可编程门阵列(英文：field programmable gate array，简称：fpga)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合等。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、结合dsp核心的一个或一个以上微处理器或任何其它此类配置。在替代方案中，存储介质可与处理器成一体式。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储介质可作为离散组件驻留在用户终端中。
[0053]
本申请的集成电路电源微开关布局的装置，可用于执行上述任一实施例描述集成电路电源微开关布局的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
[0054]
在本申请的一个具体实施方式中，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，计算机指令被操作以执行任一实施例描述的集成电路电源微开关布局的方法。
[0055]
在本申请的一个具体实施方式中，一种计算机设备，其包括处理器和存储器，存储
器存储有计算机指令，其中处理器操作计算机指令以执行时任一实施例描述的集成电路电源微开关布局的方法。
[0056]
本申请通过均匀分割集成电路中放置标准单元区域，根据经分割的每一区域负载的需要放置不同的密度的电源微开关；在保证安全的情况下放置尽可能少的电源微开关，提高电源微开关放置的效率。
[0057]
在本申请所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0058]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0059]
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。