Диссертация (1090013), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

К примеру, для интерфейса памяти типа DDR4рекомендуется соотношение 2:1:1 или на два сигнальных вывода по одномувыводу земли и питания.Дляпланированияперифериикристаллаприконструкторско-технологическом проектировании применяются как общепринятые средствапроектирования, так и средства проектирования собственной разработки.Примером этих средств проектирования являются IC Compiler фирмы SynopsysInc.Припланированииперифериикристалланеобходимоучитыватьреализацию корпуса микросхемы и минимизировать следующие параметры[52]:P1 ndi 1ioi msdj 1j,(21) P2  max diio  min diio ,1in1i n(22)где n — количество трасс от периферийных элементов до выводов кристалла;m — количество соединений от элементов земли и питания до выводовкристалла;iod i — длина трассы от i-го сигнального элемента до cсоответствующего емуобъемного вывода кристалла;d j — длина трассы от j-го элемента земли или питания доcсоответствующего ему объемного вывода кристалла.Первый параметр является суммарной длинной трасс от элементов кобъемным выводам кристалла, а второй параметр определяет задержку междуинтерфейсными сигналами на выводах кристалла.1063.1.2 Регулярное размещение всех типов выводовДанный метод эффективен, когда сигнальные проводники имеют общиеопорные слои земли и питания в корпусе.

Расстояние между столбцамиопределяет периметр периферии кристалла и зависит от количества сигнальныхтрасс на одном слое корпуса и технологических ограничений коммутационнойплаты корпуса. Пример трассировки корпуса при регулярном размещении всехтипов выводов в столбцах показан на рисунке 3.1.2.Рис.3.1.2. Трассировка корпуса (б,в,г) при регулярном размещении всех типоввыводов в каждом столбце (а).На рисунке 3.1.2(а) представлено регулярное размещение всех типоввыводов в столбцах выводов графического интерфейса GFX микросхемыпроцессора Эльбрус-1С+ 1891ВМ11Я.

Из рисунка видно, что каждый из рядовпараллельный краю кристалла выделен под выводы земли/питания или подсигнальные выводы. Данное размещение позволяет выполнить оптимальноеподключение выводов земли/питания к своим полигонам и трассировку трехсигнальных выводов столбца в одном слое.

На рисунке 3.1.2(б) показаноподключение земляных выводов к первому слою корпуса, которые являютсяопорной землей для сигнальных проводников, выходящих на втором слое. Таккак земляные выводы подключены на первом слое, их выводы не проходят наболее нижние слои и тем самым не мешают трассам от трех сигнальных107выводов на втором слое, показанном на рисунке 3.1.2(в). Выводы питанияподключены на третьем слое корпуса, показанном на рисунке 3.1.2(г), которыйявляется опорным питанием для сигнальных выводов на втором слое. Важното, что выводы имеют хорошее подключение к своему полигону за счет того,что все остальные выводы в данной области кристалла уже подключены напервом и втором слоях.3.1.3 Нерегулярное размещение выводов земли и питанияДанный метод связывают со свободным размещением периферии исоответствующих объемных выводов кристалла с минимально возможнымрасстоянием между выводами для минимизации периметра кристалла.

Приэтом выводы земли и питания, как правило, равноудалены и не мешаютподключению друг от друга на соответствующих им слоях корпуса. В случаеесли они не равноудалены, то группы земли и питания могут объединяться, икаждая группа подключается к соответствующему слою корпуса черезограниченное количество переходных отверстий по отношению к количествувыводов в группе. Пример трассировки корпуса при нерегулярном размещениивыводов земли и питания в каждом столбце показан на рисунке 3.1.3. Нарисунке 3.1.3(а) представлено нерегулярное размещение выводов земли ипитания в столбцах выводов интерфейса PCIe микросхемы процессораЭльбрус-1С+ (1891ВМ11Я).Рис.3.1.3.

Трассировка корпуса (б,в) при нерегулярном размещении выводовземли и питания в каждом столбце (а).108В интерфейсе несколько различных номиналов питания, которыерасположенынебольшимигруппами.Нарисунке3.1.3(б)показаноподключение в каждом столбце двух сигнальных проводников на верхнем слоекоммутационной платы корпуса, которые являются дифференциальнымипарами. Выводы одного из номиналов питания, расположенные рядом друг сдругом, соединены между собой. Данные выводы соединяются по три иличетыре вывода широким проводником, а подключаются к своему полигонутолько одним или двумя переходными отверстиями с учетом токовпотребления.

Это снижает индуктивность подключения выводов земли навтором слое, показанном на рисунке 3.1.3(в). В случае, когда все выводыпитания подключены через переходные отверстия к полигону на третьем слое,тобольшинствовыводовземлиимелибыподключениесвысокойиндуктивностью из-за высвобождений во втором слое земли под переходныеотверстия питания.3.1.4 Двухрядная периферия кристаллаДля кристаллов, площадь которых в значительной степени определяетразмещениепериферииполупроводниковыхкристалла,периферийныхнередкоэлементовразмещаютидвасоответствующиерядаимобъемные выводы. При этом выводы земли и питания ядра кристалла, какправило, оказываются среди выводов периферийных сигналов, а также выводовноминаловпериферийного питанияилиземли.Примерпланированиятрассировки корпуса при двухрядной периферии кристалла показан нарисунке 3.1.4.периферииНаэтомкристалларисункедляпредставленонизкочастотныхдвухрядноеразмещениеинтерфейсовуправлениямикросхемы процессора Эльбрус-1С+ (1891ВМ11Я).

Два ряда разделенывыводами земли/питания для ядер микросхемы процессора.109Рис. 3.1.4. Планирование трассировки корпуса для двухрядной перифериикристалла с выводом земли и питания ядра.Как правило, трассировка корпуса выполнима тогда, когда у обоих рядовпериферии общие выводы земли и питания.

Это возможно в случае однотипныхвысокочастотных интерфейсов или же любых низкочастотных интерфейсов.Выводы различных рядов периферии располагаются в одном столбце дляудобства планирования трассировки на слоях корпуса.3.1.5 Шахматный порядок выводовКомпактная периферия кристалла получается при смещении столбцоввыводов и размещения их в шахматном порядке. При этом расстояние междувыводами получается минимально допустимым, что составляет около 180 мкмсогласнотехнологическимограничениямбольшинствапроизводителейкристаллов и корпусов микросхем. Проведение смещения столбцов выводовпозволяет сократить на ~12 % периметр периферии кристалла и сократитьколичество использованных полупроводниковых элементов заполнителей.Пример смещения столбцов и шахматного порядка выводов микросхемыпоказан на рисунке 3.1.5. На этом рисунке 3.1.5(а) представлено размещениевыводов в шахматном порядке для интерфейса оперативной памяти DDR2микросхемы процессора Эльбрус-2С+ (1891ВМ7Я).110Рис.3.1.5.

Трассировка корпуса (б,в,г) при шахматном порядке выводов (а).Столбцы выводов кристалла смещены друг относительно друга наполовину расстояние между выводами. При этом столбцы смещаются друг кдругу на ~12 % относительно прежнего расстояния. Трассы от сигнальныхвыводов огибают выводы кристалла, как показано на рисунке 3.1.5(б), чтобы ненарушить технологические ограничения для корпуса микросхемы. В данномпримере столбцы прижаты максимально близко для прохождения на верхнемслое только одной трассы между ними. На рисунках 3.1.5(б,г) показаныподключения выводов земли и питания к соответствующему второму итретьемуслоюкорпуса.Приэтомполученаминимальновозможнаяиндуктивность подключения выводов к опорным слоям земли и питания,поскольку эти слои без высвобождений под переходные отверстия.3.1.6 Чередование выводов однотипных интерфейсовЗначительное сокращение слоев корпуса при планировании и выполнениитрассировки возможно при чередовании выводов однотипных интерфейсов.Как правило, у современной микросхемы многоядерного процессора естьнескольких однотипных интерфейсов, у которых периферия кристалласобирается из множества дискретных элементов.

Примером такого интерфейсаявляется канал памяти типа DDR с элементами периферии для байтов и стробовданных, шин адреса, команд и управления. Пример чередования выводов111однотипных интерфейсов микросхемы показан на рисунке 3.1.6. На этомрисунке 3.1.6(а) представлено чередование групп выводов трех интерфейсовМС0, МС1 и МС2 оперативной памяти DDR3 микросхемы процессора Эльбрус4С (1891ВМ8Я).Рис.3.1.6. Трассировка слоя корпуса (б) при чередовании выводов однотипныхинтерфейсов (а).Назначение выводов корпуса выполнено таким образом, что три каналапамяти располагаются один за другим, по трем сторонам корпуса.

Это сделанодля выполнения трассировки канала памяти между разъемом памяти имикросхемой процессора в одном слое платы модуля. При таком назначениисигналов выводам корпуса целесообразно разбить все три канала памяти наподгруппы и перемешать их с целю выполнения трассировки канала памяти откристалла до выводов корпуса в одном слое коммутационной платы корпуса.На рисунке 3.1.6(б) показана трассировка всего канала памяти МС0 на внешнемслое корпуса.

Характеристики

Список файлов диссертации