fplan-电源规划

电源很重要，这方面要学习的内容也特别多。
首先要明白一点，一个项目的绕线资源用于两个部分，电源的绕线资源和数据信号的绕线资源。如果电源占用太多绕线资源，那么数据信号将无充足的绕线资源，就会有大量的short问题。如果数据信号占用太多的绕线资源，那么电源肯能会不够充足，这将影响到芯片的整体性能。所以电源和数据的绕线资源要合理分配。一般高层会完全用于电源，因为高层金属厚度大电阻小，最适合做电源。一般都是开始的时候电源会打的相对密，到后面阶段如果绕线资源足够，那么自然很好，如果绕线资源不够，可以适当删除一些电源线，让给数据信号。
电源规划的目标：

• 1.给所有Macro供电
• 2.给所有stdcell供电
• 3.产生一个可以满足IR drop和EM(电迁移)的供电网络
• 4.做到DRC clear

1.全局电源连接关系

全局电源即是global net connect，是指将相应的端口和网络连接到合适的电源和接地网络上

2.Followpins

Followpins中文名电源轨道，通常也叫power rail。Followpins主要是形成standard cell的供电网络，并将其与芯片core里面的电源网络相连，比如电源环线power ring和电源条线 power stripe。

3.电源条线

芯片内部纵横交错的电源线称为电源条线，它的用途是将电源输送到芯片内部各个macro上。

3.1 电源条线的基本设置方法

• Wv：该参数为垂直走线方向上电源条带的宽度
• Wh:该参数为水平走线方向上电源条带的宽度
• S1：该参数为同类型电源条带在水平方向的最小间距
• S2：该参数为同类型电源条带在垂直方向的最小间距

Wv和Wh的设定，几个经验规则：
当芯片的利用率较高，布线拥塞程度较大时，一般选择细密的电源网格。如果芯片的利用率非常低，那么将电源网格设计得越宽，其线上的电阻越小，电压降越小。由于高层金属具有较小的寄生电阻，用高层金属走线可以有效的减少电压降。

Wv:纵向电源宽度间距pitch的整数倍，其目的是充分利用布线通道。其值不能太大，一般情况下不要超过标准单元库中最小与非门宽度的4倍。每一层金属的pitch在物理库都有相应的定义。
假设M3的pitch是0.66，我们得出库中最小的与非门的宽度值为1.98，其4倍为7.92,故如果用M3布电源线，则其W取值0.66~7.92之间0.66的整数倍。

Wh:Wh由于走线方向是水平的，因此其宽度值应该是标准单元高度的整数倍，通常选择1倍或者2倍，同时也应该小于该层金属在LEF文件中的最大定义宽度。在横向拥塞不大的情况下可以取2倍高度，如果有拥塞则取1倍高度。当然很多工程师喜欢将电源条线宽度设定为整数，这样也可以。

对于power stripe宽度和间距设计。通常受到不同工艺的影响，区别会比较大，是一项需要大量Power设计经验的任务。

4.电源环线

为了均匀供电，包围在标准单元周围的环形供电金属环，它也是连接供电I/O和标准单元的桥梁，标准单元的Power Rail 和Power Stripe也都连接到电源环上。

Power ring的宽度和间隔计算方法：
宽度：
计算出功耗P（各种工具）；
设宽度为W，高为H，功耗为P，则
Ptop = Pbottom = P * W / (W+H) * 0.5;
Pleft = Pright = P * H / (W+H) * 0.5;
每边宽度可以计算为：
W(um) = I / J;
J为电流密度，I(mA)=Pside/V，电流密度可以从厂商提供的工艺库中查到。
金属宽度应该有50%的裕度。
间隔：
间隔根据厂家提供的设计规则中的最小间距决定，一般情况下为最小间距的2倍左右。