[发明专利]一种评估集成电路电源供电系统可靠性的方法和系统

权利要求书

1.一种评估集成电路电源供电系统可靠性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、基于集成电路设计的电压调节模块的供电方式，针对每个电压调节模块的供电方式设置出相应的直流压降计算模型，设置出相应的直流压降计算模型包括：针对每一组电源网络和地网络，指定电源网络中的一个或多个电压调节模块，指定一个或多个负载，设置电压调节模块的供电电压，设置负载的工作电流，针对设计需求，设置负载的最坏压降、负载的平均压降、电源网络的电源压降、地网络的地压降、供电网络的电压波动、平面电流密度和过孔的电流密度的阈值；

负载的最坏压降定义为VRM正极管脚的电压最大值减SINK正极管脚的电压最小值的差值，负载的平均压降定义为VRM正极管脚的电压平均值减SINK正极管脚的电压平均值的差值，电源网络的电源压降定义为VRM的输出电压减电源网络平面的最低电压的差值，地网络的地压降定义为地网络平面的最高电压减地网络平面的最低电压的差值，供电网络的电压波动定义为电源网络压降的绝对值加上地网络压降的绝对值；

S2、基于设置的直流压降计算模型，采用有限元法计算集成电路电源供电网络中的电压分布，基于电压分布计算评估指标，并基于设计需求设定不同评估指标的阈值，所述评估指标包括负载的最坏压降、负载的平均压降、电源网络的电源压降、地网络的地压降、供电网络的电压波动、平面电流密度和过孔的电流密度中的一个或多个；所述评估指标和阈值用于构建多个可靠性评估规则，所述多个可靠性评估规则用于基于所述设计需求选取不同的可靠性评估规则构建可靠性评估规则组合，所述可靠性评估规则组合用于对集成电路电源供电系统的可靠性进行评估；

采用有限元法计算集成电路电源供电网络中的电压分布，基于电压分布计算评估指标包括：不同供电方式对应的直流压降计算模型中，将集成电路三维电场模型简化为多层二维电场模型，多层二维电场模型的各层集成电路版图进行网格剖分；对所述多层二维电场模型形成的微分方程对应的泛函在网格剖分单元上进行离散，取极值并令极值为零得到有限元刚度矩阵方程组，对所述有限元刚度矩阵方程组进行求解，得到集成电路电源供电网络的电压分布；

基于电压分布，分别找出VRM正极管脚在电源网络对应的位置和SINK正极管脚在地网络对应的位置，该位置的电压即为VRM正极管脚的电压和SINK正极管脚的电压；电源平面的最低电压为有限元法获得的电压分布在电源平面上的最小值；地网络平面的最高电压为有限元法获得的电压分布在地网络平面上的最大值；地网络平面的最低电压为有限元法获得的电压分布在地网络平面上的最小值；

基于电压分布，计算平面电流密度的分布和过孔的电流密度：

式中，为平面所在导体的电导率，为平面电源或地网络平面任意点的坐标，为有限元法获得的电压分布，为梯度运算符；

过孔的电流密度由有限元法获得的电压分布根据下式计算获得：

式中，为第个过孔的电流密度，为第个过孔top层所在位置的电压，为第个过孔bottom层所在位置的电压，为第个过孔的电阻，为第个过孔的截面积；

S3、当可靠性评估规则组合中任一可靠性评估规则不满足时，则判定集成电路电源供电系统为不可靠，否则判定可靠。

2.根据权利要求1所述的一种评估集成电路电源供电系统可靠性的方法，其特征在于，所述多个可靠性评估规则包括：

规则1：用于评估SINK的电压是否达标，其定义为：计算的负载的最坏压降低于负载的最坏压降的阈值；

规则2：用于评估SINK的电压是否达标，其定义为：计算的负载的平均压降低于负载的平均压降的阈值；

规则3：用于评估集成电路供电系统的电源平面是否达标，其定义为：计算的电源网络的电源压降低于电源网络的电源压降的阈值；

规则4：用于评估集成电路供电系统的地网络平面是否达标，其定义为：计算的地网络的地压降低于地网络的地压降的阈值；

规则5：用于评估集成电路电源供电网络是否达标，其定义为：计算的供电网络的电压波动低于供电网络的电压波动的阈值，计算的供电网络任意位置的平面电流密度大小低于平面电流密度的阈值，计算的任一过孔的电流密度大小低于过孔的电流密度的阈值。