多层金属电源线地线网络拓扑结构的IR-drop分析方法

提出了一种电源/地线(P/G)网络压降(IR-drop)静态分析方法.该方法探索了多层金属立体P/G网络结构,通过输入各金属层的坐标和通孔(Via)的工艺规则,分析不同多层金属P/G网络的拓扑结构对IR-drop的影响.实验结果表明,文中方法的压降评估结果与SPICE仿真结果相比有着高度的一致性,平均误差小于0.4%,且算法时间复杂度与通孔数目成线性关系.并且指出中间层金属的拓扑结构对IR-drop的分布和大小有重要影响.

一种基于权值缩减克服IR-Drop的忆阻器阵列神经网络训练方法

忆阻器阵列(Memristor-Based Crossbar)能够有效地加速神经网络中的矩阵运算。然而,忆阻器阵列会受到IR-Drop的影响,降低到达忆阻器的计算电压,导致计算精度下降。为减轻IR-Drop对忆阻器阵列计算精度的影响,提出了一种基于权值缩减的神经网络训练方法。首先,在网络训练中添加L2正则化,使训练后的神经网络权值尽可能分布在较小值范围,以此提高计算精度对IR-Drop的鲁棒性。然后,利用基于行列约束的映射算法将大权值映射到受IR-Drop影响小的忆阻器上,减小忆阻器阵列精度损失。最后,迭代减小受到IR-Drop影响大的大权值,再通过重训练调整被减小值的附近权值,提升忆阻器阵列的计算精度。实验结果表明,所提方法能够有效地提高忆阻器阵列的计算精度,最多可以将忆阻器阵列计算精度提升至接近理想状态,精度损失小于1%。

基于稀疏化训练和聚类降低IR-Drop影响的方法

忆阻器阵列(Memristor based Crossbar)在加速神经网络计算上有很好的效果。然而,忆阻器阵列会受到IR-Drop的影响,导致忆阻器阵列的计算精度下降。为此,提出一种方案来提高计算精度,该方案是基于对权值矩阵稀疏化以及对权值矩阵的行向量进行聚类实现的。该方案首先通过分析IR-Drop对忆阻器阵列的影响,根据忆阻器阵列和权值矩阵的映射关系,对权值矩阵进行稀疏化训练,将受到较大IR-Drop影响的权值置零。然后对权值矩阵的行向量进行聚类,找到近似全零行向量将其权值置零,在保证零权值不变的前提下重新训练权值矩阵,接着删除全零行向量和全零列向量降低矩阵规模。最后在IR-Drop影响下计算权值矩阵行向量的权值损失,根据损失大小降序排列行向量得到新的权值矩阵,并映射到忆阻器阵列上。实验表明,经过此方案处理后,忆阻器阵列受到的IR-Drop显著降低,有效地提高了计算精度并且降低了硬件规模。

晶上系统电源分配网络建模及IR-drop研究

为预测和评估晶上系统电性能,提出了一种结合电磁和分析模拟的晶上系统电源分配网络(PDN)建模方法。该方法将PDN结构划分为单独组件,用电磁工具和公式计算提取无源电阻、电感、电容参数后,按组件位置组装成等效电路模型。通过与三维全波仿真自阻抗曲线比较对模型进行了验证,并基于模型,用ADS研究了模组位置排布、垂直互连密度、芯片功耗及去耦电容对电压降(IR-drop)的影响。结果表明:模型自阻抗曲线与三维全波仿真基本吻合;在一定范围内,合理排布模组位置、增加垂直互连密度、减少芯片功耗、使用较大去耦电容能降低IR-drop,为晶上系统设计和制造提供了参考。

电磁脉冲攻击下片上配电网络IR Drop分析方法

电磁脉冲攻击对集成电路的安全具有很强的威胁性.为了有效地抵御电磁脉冲攻击,针对片上配电网络易受电磁脉冲影响的问题,提出了一种电磁脉冲攻击下片上配电网络IRdrop分布的分析方法.首先,在集成电路布局规划阶段,基于有限元仿真构建片上配电网络模型和电磁脉冲攻击模型,仿真获得电磁脉冲下配电网络上感应电流密度的分布并计算感应电流,然后将感应电流加载到配电网络模型上,使用IR分析工具分析IRdrop分布.基于TSMC180 nm工艺版图的IR drop分析结果显示,电磁脉冲攻击能够在电源和地网络中引入2.3 V以上的IR drop.与现有基于电流分布理论值的分析方法相比,该分析方法能够更准确地获取电磁脉冲下配电网络中的IR drop分布.该分析方法可用于指导改进配电网络的设计,提升抗电磁脉冲攻击能力.实验结果显示,增加一组供电端口后,电源和地网络中的最大IR drop分别降低了28%和24%.

核电领域高阻抗纯水体系IR降控制的研究

在采用电化学技术对工程材料进行服役性能表征及寿命评估过程中,IR降是一个难以忽略的影响因素。核电领域高阻抗纯水体系,由于纯水溶液电阻大,IR降的影响更是无法忽略。该实验采用掠入射GIXRD分析某核级304L不锈钢表层钝化膜物相,结合GIXRD物相分析结果,选择合理的等效电路对核级304L不锈钢在纯水溶液中的电化学阻抗谱进行拟合,测得体系的各项电化学参数。该文将高阻抗纯水溶液等效成具有平板电容器响应的纯水涂层,具有创新性。通过分析对比该纯水涂层电容的理论计算值与实际测量值,验证了纯水涂层等效假设的合理性,能够对核电领域高阻抗纯水体系IR降控制研究提供一定借鉴。极化曲线的IR降补偿计算,进一步验证了纯水涂层溶液电阻的存在及其测量的准确性。

一种抗电磁故障注入攻击的电源端口布局优化方法

电磁故障注入已成为威胁集成电路安全的一种有效故障注入攻击技术。现有研究表明,电磁故障注入攻击通过在集成电路配电网络上感应寄生电流来干扰电路的内部状态。对电磁故障注入攻击下配电网络的有限元分析发现,感应电流会增加电源网络的压降,导致电路故障。为了解决这一问题,本文提出了一种电源端口布局优化方法,以减小感应电流的影响。实验结果表明,通过优化电源端口的位置可以将最差的压降降低40%,增强了电源网络的鲁棒性。

基于电源、地桥的电源网络布线后优化

随着集成电路规模的不断增大，电源网络的重要性日趋显著，电源网络的分布直接影响芯片的电压降（IR-drop）。一种布线后通过在空闲处插入电源桥和地桥的方法，可以在不增加芯片面积的情况下，改善IR-drop效应。实验结果表明在芯片布局利用率不高的情况下（70～75％），该方法可以使IR-drop得到明显的优化。

YHFT-DX处理器全定制EDA技术的开发与应用

在YHFT-DX处理器的研制中,研究并实现了多项支撑全定制设计的EDA技术。针对全定制设计的功能验证,研究并实现了层次式功能模型自动提取技术,能够将晶体管级网表转化为等效的RTL级网表。研究并实现了晶体管级混合时序分析方法,可自动分析全定制设计的延时,并采用多线程并行的方法获得了约10倍左右的速度提升。为提高模拟结果分析的效率,开发了一个延时提取的工具Aimeasure。开发了两个信号完整性分析工具PNVisual和NoiseSpy,分别用于全定制设计的IR-Drop分析和噪声分析。上述技术已在YHFT-DX处理器的设计中得到了广泛应用,有效提高了全定制设计的效率与质量。

埋地管线剥离覆盖层下阴极保护的有效性

由微小缝隙模拟管线剥离覆盖层(涂层)下的局部电化学环境,用微电极技术测量了缝隙内局部电位及pH的分布,研究了缝口阴极保护电位、剥离区几何形状、溶液电导率等因素对剥离区内部局部环境及阴极保护水平的影响。结果表明,剥离区内电位降(电位梯度)主要集中在破损口附近,而剥离区深处接近自然腐蚀状态;剥离区内有效保护距离随缝口保护电位负移而增加,但缝口过保护并不能有效提高剥离区保护效果。阴极保护可使剥离区局部电化学环境pH升高、电导率增大。

埋地钢质管道阴极保护真实电位的测量技术

埋地钢质管道采用阴极保护后,因电流在土壤介质中的IR降及杂散电流的影响使得真实电位很难测量,常规的断电法不能排除杂散电流的影响,而且常规断电法要求全线所有的阴极保护站电流都要同步切断,测量系统复杂,工程中难以达到。本文采用PMT型电位测量探头断电法,配以APM1型智能电位测量仪可以在不切断干线管道保护电流的条件下测出真实的电位,方法简单,可操作性强,不受杂散电流的影响。

断电法消除管道阴极保护电位IR降的研究

通常采用断电法来消除地表测到的埋地管道阴极保护电位(通电电位)含有的各种IR降,但在某些情况下,得到的断电电位并不等于实际的对地电位。可将这些误差区分为断电法可消除的误差IsR和未被消除的误差V_0。介绍了应用馈电试验曲线计算IsR和V_0的方法,并讨论了介质电阻率和杂散电流对它们的影响。

杂散电流干扰下管道密间隔电位检测数据处理方法

管道的密间隔电位测试(CIPS)的数据,能有效评价管道的阴极保护水平。但在检测中,各种途径的杂散电流所产生的IR降经常能对测试数据产生影响。消除这种影响的方法是在测试桩处安装智能数据记录仪,自动记录测试桩处同步断送电的管地ON/OFF电位波动情况。利用智能记录仪记录的数据对CIPS数据进行更正。现场实践证明:这种方法能有效排除杂散电流IR降对CIPS检测数据的影响,获得更加准确的极化电位用于评价阴极保护水平。

数字集成电路物理设计阶段的低功耗技术

通过一个图像处理SoC的设计实例,着重讨论在物理设计阶段降低CMOS功耗的方法.该方法首先调整PAD摆放位置、调整宏单元摆放位置、优化电源规划,得到一个低电压压降版图,间接降低CMOS功耗;接着,通过规划开关活动率文件与设置功耗优化指令,直接降低CMOS功耗.最终实验结果表明此方法使CMOS功耗降低了10.92%.基于该设计流程的图像处理SoC已经通过ATE设备的测试,并且其功耗满足预期目标.

埋地管道阴极保护电位测量方法研究进展

对目前常用的埋地管道阴极保护电位测量方法和适用场合进行了对比分析。在此基础上,详细介绍了密间隔电位测量(CIPS)方法和极化探头法及其应用,总结了几种专门用于消除IR降的电位测量技术。最后,提出了特殊环境和特殊位置处的管段阴极保护电位测量中需注意的问题。

埋地管道阴极保护电位IR降评估方法的研究

理论分析土壤电阻率和涂层缺陷电阻等参数对埋地管道阴极保护电位测量时IR降误差的影响 ,建立IR降电阻因子计算模型 ,并用实验数据验证 ,此外 ,还讨论了IR降误差的工程预测方法 .

深亚微米SoC中的电源/地网络设计

随着芯片集成度的不断提高,其上所消耗的功率也在不断增加,因此,电源/地网络设计的可靠性与有效性就成为了SoC设计中一个关键性的问题。以往的设计中,通常都是由设计师根据经验进行电源/地网络的设计,因而可能导致设计效率的降低,延长了芯片的上市时间。针对这个问题,本文首先介绍了IR压降和电迁移现象的产生原因及其影响因素。其次,提出了一种方法,在芯片物理设计的初始阶段,就对其电源/地网络进行可靠的估算,并在估算的基础上进行电源/地网络的设计,从而在设计的早期确保了电源分配的可靠性,提高了设计效率。最后,本文通过一个DSP&CPU芯片的设计实例,介绍了该方法的使用,并获得了良好的效果。

地铁杂散电流监测中IR降误差的消除方法研究

对地铁杂散电流监测中的IR降误差进行了分析,经过假设和理论推导给出了IR降的消除方法,并通过实验进行了验证。实验表明,在地铁杂散电流监测中确实存在IR降,利用双参比电极的方法可以有效消除IR降。

绝缘防腐蚀层缺陷对油气管线阴极保护中IR降的影响

采用试片断电法,通过室内模拟试验研究了绝缘防腐蚀层缺陷对阴极保护IR降的影响规律。结果表明:管线施加阴极保护管/地电位时,IR降随着恒电位仪输出电位的增加而增大;在相同的管/地电位下,IR降会随着绝缘防腐蚀层破损面积的增大而增大,缺陷大小和阴极保护度呈负相关性。

埋地钢质管道阴极保护电位测量中的IR降及其修正

埋地钢质管道在阴极保护系统通电情况下测得的保护电位 ,并不代表真实的电位值 ,其中包含IR降电压成分在内。本文讨论IR降的影响程度及相关因素 ,以及修正IR降的办法。此外 。