Toiteedastusvõrgu analüüs DRAM-i disainis

Minu IC-disaineri karjäär algas DRAM-i disainiga 1978. aastal, nii et olen hoidnud silma peal selle mäludisaini valdkonna arengutel, et märgata disainiprobleeme, protsessi uuendusi ja uuendusi. Sünopsis võõrustas a mälutehnoloogia sümpoosion novembris 2022 ja mul oli võimalus vaadata SK hynixi inseneride Tae-Jun Lee ja Bong-Gil Kangi ettekannet. DRAM-kiibid on saavutanud suure võimsuse ja kiire andmeedastuskiiruse 9.6 gigabitti sekundis, nagu hiljutised LPDDDR5T teadaanne 25. jaanuaril. Andmeedastuskiirust võib piirata Power Delivery Networki (PDN) terviklikkus, kuid täiskiibiga DRAM-i analüüsimine PDN-iga aeglustab simulatsiooniaega liiga palju.

Mälu maksimaalne ribalaius x64-kanalite kohta on näidanud pidevat kasvu mitme põlvkonna jooksul:

• DDR1, 3.2 GB/s 2.5 V toitega
• DDR2, 6.4 GB/s 1.8 V toitega
• DDR3, 12.8 GB/s 1.5 V toitega
• DDR4, 25.6 GB/s 1.2 V toitega
• DDR5, 51.2 GB/s 1.1 V toitega

Nende agressiivsete ajastuseesmärkide saavutamisel on suur väljakutse kontrollida parasiitide IR-languse probleeme, mis on põhjustatud DRAM-massiivi IC-paigutuse ajal. Allpool on näidatud infrapuna languse graafik, kus punane värv on kõrgeima pingelangusega ala, mis omakorda. aeglustab mälu jõudlust.

IC-i jaoks eraldatud parasiidid salvestatakse SPF-failivormingus ja nende PDN-i jaoks parasiitide lisamine SPICE-võrguloendisse aeglustab vooluringi simulaatorit 64 korda, samal ajal kui PDN-i lisatud parasiitide RC-elementide arv väheneb. 3.7 korda rohkem kui lihtsalt signaaliparasiidid.

SK hynixis leidsid nad pragmaatilise lähenemisviisi, et vähendada simulatsiooni tööaegu PrimeSim™ Pro vooluringi simulaator SPF-i võrguloendites, sealhulgas PDN-is, kasutades kolme tehnikat:

1. Võrguloendi jagamine toite ja muude signaalide vahel
2. RC elementide vähendamine PDN-is
3. Simulatsioonisündmuste tolerantsi juhtimine

PrimeSim Pro kasutab ühenduvuse alusel võrguloendi jagamiseks partitsiooni ja vaikimisi ühendatakse PDN ja muud signaalid väga suurteks partitsioonideks, mis omakorda aeglustas simulatsiooni aega liiga palju. Siin näeb välja suurim partitsioon simulaatori vaikesätetega:

PrimeSim Pro valik (primesim_pwrblock) kasutati suurima partitsiooni suuruse vähendamiseks, eraldades PDN-i teistest signaalidest.

Ekstraheeritud SPF-vormingus PDN-is oli liiga palju RC-elemente, mis aeglustasid vooluringi simulatsiooni tööaega, nii et valik nn. Primesim_postl_rcred kasutati RC-võrgu vähendamiseks, säilitades samal ajal täpsuse. RC vähendamise võimalus suutis vähendada RC elementide arvu kuni 73.9%.

Skeemisimulaatorid, nagu PrimSim Pro, kasutavad võrguloendi partitsioonide voolu ja pingete lahendamiseks maatriksmatemaatikat, seega on käitusaeg otseselt seotud maatriksi suuruse ja sellega, kui sageli vajab pingemuutus ümberarvutamist. Simulaatori valik primesim_evtgrid_for_pdn kasutati ja see vähendab kordade arvu, mil maatriksit tuleb lahendada, kui PDN-is on väikesed pingemuutused. Alloleval lilla värviga diagrammil on X igal ajahetkel, mil maatriksi lahendamine PDN-is oli vaikimisi nõutav, seejärel on valgega näidatud kolmnurgad igal ajahetkel, mil maatriksi lahendamist simulaatori valikuga kasutatakse. Valged kolmnurgad esinevad palju harvemini kui lillad X-id, võimaldades suuremat simulatsioonikiirust.

Viimane FineSim Pro simulaatori valik, mida kasutati käitusaja vähendamiseks, oli primesim_pdn_event_control=a:b ja see töötab, rakendades ideaalset toiteallikat a:b jaoks, mille tulemuseks on PDN-i maatriksi arvutamine vähem.

Simulatsiooni käitusaja täiustused, kasutades kõiki FineSim Pro valikuid kombineerituna, kiirendasid 5.2 korda.

kokkuvõte

SK hynixi insenerid on oma mälukiibi kujunduses analüüsimiseks kasutanud nii FineSimi kui ka PrimeSimi vooluringi simulaatoreid. PrimeSim Pro nelja valiku kasutamine on andnud piisavalt kiiruse täiustusi, et võimaldada täiskiibi PDN-analüüsi koos SPF-parasiitidega. Loodan, et Synopsys jätkab uuendusi ja oma vooluringi simulaatorite perekonna täiustamist, et tulla toime mälukiibi ja muude IC-disaini stiilide kasvavate väljakutsetega.

Seotud blogid

Jaga seda postitust:

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://semiwiki.com/eda/324168-power-delivery-network-analysis-in-dram-design/