布線設(shè)計(jì)時(shí)，怎么解決不同電壓域的問(wèn)題？

? ? ? ? 在同一塊芯片上使用不同的電壓一直以來(lái)都是一個(gè)現(xiàn)實(shí)存在的問(wèn)題。

　　不管你是想將高電壓模擬信號(hào)和低電壓存儲(chǔ)混合還是想在同一個(gè)數(shù)字芯片使用多個(gè)VDD，你都需要解決在布線和電路布局上由不同的電壓帶來(lái)的影響。另外，不管你是更關(guān)心信號(hào)集成還是更關(guān)心長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，你都要面對(duì)一個(gè)最基本的問(wèn)題：在保證不出問(wèn)題的前提下，這些不同的電壓區(qū)域之間至少需要相距多遠(yuǎn)？

　　過(guò)去，解決這一問(wèn)題的最好方法是在PCB板的頂層進(jìn)行標(biāo)記，這樣人們就知道那塊區(qū)域使用的那個(gè)電壓了。設(shè)計(jì)和驗(yàn)證也在他們的操作中使用標(biāo)記層，這種方式看起來(lái)似乎還不錯(cuò)。

　　使用標(biāo)記層區(qū)別不同的電壓區(qū)域

　　對(duì)于只有很少不同電壓區(qū)域而且每種電壓之間的區(qū)別比較明顯的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這種方法還算不錯(cuò)。使用這種方法需要設(shè)計(jì)者清楚地知道每一塊區(qū)域的范圍，并且采用合適的標(biāo)記層……另外還要保證設(shè)計(jì)師有足夠的時(shí)間做這種事，并且不會(huì)忘記。

　　當(dāng)然，IC設(shè)計(jì)的世界不會(huì)永遠(yuǎn)那么簡(jiǎn)單。你會(huì)遇到越來(lái)越多的電壓，越來(lái)越多不同的電源域。另外，現(xiàn)在很多設(shè)計(jì)都對(duì)尺寸敏感，為了節(jié)省工作面積，有時(shí)候還不得不將高電壓的線路穿過(guò)低電壓區(qū)域進(jìn)行走線。這些因素要求更為細(xì)膩的精度和控制，這就需要多邊形級(jí)電壓依賴(lài)性DRC（設(shè)計(jì)規(guī)則檢查）檢查方法。這種方法的思路非常簡(jiǎn)單，和使用標(biāo)記層標(biāo)記不同，只需要簡(jiǎn)單將電壓信息放入多邊形區(qū)域中，驗(yàn)證工具就能根據(jù)最大/最小電壓的范圍計(jì)算出最接近的空間布線規(guī)則。

　　多邊形級(jí)電壓依賴(lài)性DRC（設(shè)計(jì)規(guī)則檢查）檢查方法的簡(jiǎn)單演示

　　使用這種方法時(shí)，DRC工具可以使用實(shí)際的最大/最小電壓信息來(lái)決定要應(yīng)用怎樣的最小間距規(guī)則。比如說(shuō)，如果兩條相鄰的走線之間的最大可能的電壓差為1.5V，然后就采用X規(guī)則。如果這一數(shù)值是2.1V，又采用另一種規(guī)則Y。通過(guò)這種檢查方法，可以最大化的減少電路所需要的面積，并且又確保了制造工藝上的限制。

　　這種方法所帶來(lái)的最明顯的挑戰(zhàn)是必須要先確認(rèn)最大和最小電壓值，并且要將其注釋到布局網(wǎng)中。一旦電壓生成，就需要將其標(biāo)記到布局中。但是布局工程師可不想在錄入這樣的信息上浪費(fèi)時(shí)間。那有什么方法可以自動(dòng)完成嗎？

　　生成最大/最小電壓的方法依賴(lài)于設(shè)計(jì)流程，對(duì)于模擬設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，SPICE仿真是已經(jīng)完備的并且能覆蓋每個(gè)節(jié)點(diǎn)的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍，所以可以直接從已有的仿真流中導(dǎo)出每個(gè)區(qū)域的最大/最小電壓值。而對(duì)于數(shù)字設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，難度就大得多了。

　　對(duì)于數(shù)字設(shè)計(jì)，我們建議使用自動(dòng)化工具從引腳向內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳遞電壓。這些工具應(yīng)該能將每個(gè)引腳的電壓都傳遞到內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上，然后再為每一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供完整的動(dòng)態(tài)范圍。然后該工具就可以自動(dòng)地將最大/最小電壓標(biāo)記在每張布局上并簽核DRC。

　　用于簽核和互動(dòng)修復(fù)的電壓依賴(lài)性DRC流程。Calibre PERC和Calibre nmDRC的結(jié)合為你提供了一個(gè)完整的流程，以在采用的布局上生成所需要的電壓信息，并根據(jù)工廠的DRC簽核要求進(jìn)行驗(yàn)證。

　　來(lái)自這種流程的錯(cuò)誤會(huì)在設(shè)計(jì)環(huán)境中高亮顯示，其它的驗(yàn)證錯(cuò)誤也會(huì)如此。但是，其結(jié)果只會(huì)包含錯(cuò)誤本身的信息（電壓差和相關(guān)的錯(cuò)誤）；為了消除這個(gè)錯(cuò)誤，布局工程師需要更多的了解這個(gè)錯(cuò)誤。比如說(shuō)，如果有一個(gè)涉及到兩個(gè)區(qū)域的錯(cuò)誤，兩者之間的電壓差為2.2V，那么這時(shí)應(yīng)該選用的間隔是X……但是這些電壓差從何而來(lái)？那塊區(qū)域擁有怎樣的電壓值？該信息出現(xiàn)在驗(yàn)證流程中，而不是出現(xiàn)在設(shè)計(jì)環(huán)境或結(jié)果之中。

　　幸運(yùn)的是，你可以以某種格式導(dǎo)出電壓和布線網(wǎng)絡(luò)的信息，并將其導(dǎo)入到OpenAccess數(shù)據(jù)庫(kù)中作為一系列的限制信息。你應(yīng)該使用一種能夠識(shí)別這種信息的工具，并將其提供給用戶(hù)交互，并將這些電壓信息添加到多邊形中進(jìn)行交互認(rèn)證。

　　通過(guò)將合適的自動(dòng)化工具和自定義設(shè)計(jì)環(huán)境進(jìn)行結(jié)合，可以提供一個(gè)集實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化和驗(yàn)證電壓依賴(lài)性布局的完整系統(tǒng)，從而得到更小、更高效的布局，并最終為多電壓域項(xiàng)目的研發(fā)節(jié)省了時(shí)間和資金。