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%.

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。

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%。

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。

多因素影响下管道阴保IR降的计算方法

通过边界元法,研究了不同因素下单条管线IR降的变化规律,并建立了多因素影响下管道IR降计算方法。结果表明:建立的数学模型计算得到的IR降与实测值最大误差为-6.38%,能够满足工程应用的需求。

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.

一种基于整体退火遗传算法的动态IR Drop分析新方法

提出了一种基于整体退火遗传算法的动态IR drop分析方法.该方法在经典遗传算法基础上,引入父代竞争和适应函数模拟退火处理,优化了动态分析的输入向量,加快了分析速度.实验表明,与经典遗传算法相比,该方法提高了动态IR drop分析的准确性,提高了算法收敛速度,繁殖代数平均减少了35%,分析结果改进了10%左右.

基于Innovus工具的IR Drop自动化修复

在先进工艺节点下,芯片电源网络的电阻增加和高密度的晶体管同时翻转会在VDD和VSS上产生电压降(IR Drop),导致芯片产生时序问题和功能性障碍。采用基于Innovus工具的三种自动化IR Drop修复流程在PR(Placement and Route)阶段优化模块的动态IR Drop。结果表明,Pegasus PG Fix Flow和IR-Aware Placement这两种方法能分别修复设计的48%和33.8%的IR Drop违例,且不会恶化时序和DRC(Design Rule Check),而IR-Aware PG Strape Addition这种方法的优化力度相对较小,且会使DRC有较大程度的恶化。

低功耗集成电路中IR Drop分析与工程实践

随着集成电路工艺进入超深亚微米和纳米数量级,单位面积上的功耗消耗和电流密度明显上升,而这会导致超大规模集成电路中电源网络的IR Drop问题,对于超大规模集成电路进行IR Drop分析就成为必要。为了提高深亚微米工艺下低功耗芯片的性能和成品率,有必要对超大规模低功耗芯片的IR Drop成因进行研究,并运用EDA工具对其进行分析,通过IR Drop分析结果找出芯片电源网络的缺陷,并对IR Drop敏感区域进行相关干预,并获得预期的改善。

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。

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。

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 .

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 。

瞬时断电法和探头法消除IR降的现场应用及分析

瞬时断电法和探头法是现场常用消除IR降的两种方法，本文通过现场测量数据以及理论分析，对比了两种方法的优势和不足。结果表明，瞬时断电法中参比电极的位置对测量结果有影响，极化探头不受位置的影响；探头法和瞬时断电法都不能消除由杂散电流引起的IR降，但探头法比瞬时断电要小很多；因此，探头法是一种比较可行的消除IR降的测量方法。

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。

埋地管线阴极保护电位IR降测量技术研究

本文针对新疆油田输油管道阴极保护电位测试值不正常的问题,应用四种测试方法,研究管道阴极保护IR降产生原因及消除IR降的最佳测试方法,得出最接近真实的阴极保护电位的测试值,以此为依据进行阴极保护系统的调试,使埋地管道达到真正的保护。

IR压降实时多点检测的两种方法

介绍了游标时数转换器(TDC)和循环时数转换器这两种用于实时多点检测电源网络IR压降的方案。游标TDC方案采用精调粗调结合的思想,在继承传统时数转换器方案高精度、单周期响应优点的基础上,对面积进行了优化。循环TDC方案采用倍频的思想,在继承单周期响应的环振(RO)方案小面积优点的基础上,对精度进行了优化。电路分别基于SMIC 28 nm高介电常数金属栅(HKMG)工艺进行仿真。仿真结果表明,与TDC方案相比,游标TDC方案在维持13.5 m V/bit高精度和单周期响应优点的同时,面积仅为163.75μm^2,减小了29%;而与同为单周期响应的环振方案相比,循环TDC方案维持92.25μm^2小面积优点的同时,精度达到40.5 m V/bit,提高了54%。

防腐蚀层破损管道IR降的影响因素

IR降作为管道阴极保护电位测量中不可消除的误差,会影响所测管道阴极保护电位的大小,从而影响管道阴极保护有效性的判断。采用正交试验方法研究各影响因素与管道IR降之间的关系,通过试验数据的处理,得出管道IR降与各影响因素之间的数学模型,并分析影响管道IR降的主导影响因子。结果表明:管道IR降的主导影响因素是防腐蚀层破损点面积、破损点位置及外加电压;IR降与各因素之间符合多元非线性回归。